(57)【要約】      （修正有）【課題】処理残留物による汚染を実質的に防止することができて、動作寿命の長い静電チャック用ガードを提供する。【解決手段】静電チャック用ガードは、セラミック環状路を備え、この環状路は、（ｉ）静電チャックの外周付近に適合するように形成された内面と、（ｉｉ）側部と同様に、凹んだトレンチを持つ上部を備える外面と、を有する。金属被覆は、外面の上部に備えられている。静電チャック用ガードを製造する方法は、セラミック環状路を加工して、（ｉ）該静電チャックの外周付近に適合するように形成された内面と、（ｉｉ）凹んだトレンチを持つ上部を備える外面とを持たせる。金属被覆は、外面の上部にアークスプレーされる。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
静電チャックの為のガードにおいて：
（ａ）前記静電チャックの外周付近に適合するように形成された内面と、（ｉ）凹んだトレンチを持つ上部、（ｉｉ）側部を備える外面と、を有するセラミック製環状路と、
（ｂ）前記外面の前記上部の金属被覆と、を備える、前記ガード。
【請求項２】
トレンチの放射方向内側で高くされたリムを更に備え、前記隆起リムは、前記静電チャック上に置かれた基板が前記隆起リムにより所定場所に保持されるような大きさになっている、請求項１記載のガード。
【請求項３】
前記トレンチの放射方向外側にプラトーを更に備え、前記プラトーは前記隆起リムより高い、請求項２記載のガード。
【請求項４】
前記金属被膜は、約７．６ミリメートルから約１２ミリメートルの幅を持つストリップを備える、請求項１記載のガード。
【請求項５】
外面が、上部から側部まで、実質的に弧状プロファイルを形成する、請求項１記載のガード。
【請求項６】
外面が、約１マイクロメータから約４マイクロメータの粗さ平均を持つ、請求項１記載のガード。
【請求項７】
前記凹んだトレンチは、約２．９ミリメートルから約５．６ミリメートルの幅を持つ、請求項１記載のガード。
【請求項８】
前記凹んだトレンチの高さに対する幅の比が、約２．４から約４．４である、請求項１記載のガード。
【請求項９】
前記セラミック環状路がＡｌ2Ｏ3を備える、請求項１記載のガード。
【請求項１０】
前記セラミック環状路の内面が、放射状に階段が設けられている、請求項１記載のガード。
【考案の詳細な説明】
【考案の内容】
【０００１】
考案の背景
本考案は、処理中にプラズマ内で基板を保持する為に使用される静電チャックの為のガードに関する。
【０００２】
電子回路とディスプレイを製造する際、半導体、誘電体、導体材料が、シリコンウエハやガラス等の基板上に形成される。材料は、通常、化学蒸着法（ＣＶＤ）法、物理蒸着法（ＰＶＤ）、酸化または窒化処理法によって形成される。その後、材料は、ゲート、バイア、コンタクトホール、相互接続ラインのような特徴を形成する。典型的なエッチング処理において、フォトレジストのパターン化されたマスクや、酸化物の硬いマスクは、フォトリソグラフィや基板露出部のプラズマエッチングにより形成される。プラズマは、ＲＦエネルギを処理ガスに誘電的あるいは静電的に結合することにより形成された導電性ガス媒体である。
【０００３】
前述された処理は、通常、処理チャンバを備える基板処理装置内で実行される。処理チャンバは、チャンバの処理領域内で基板を保持する為に静電チャックを備えている。静電チャックは、電極を覆う誘電体を備え、この誘電体は、基板を受ける受容面を有する。処理ガスはチャンバ内に導入され、処理ガスはエネルギを与えられてプラズマになり、基板を処理する。しかし、プラズマは、静電チャックの周囲を腐食することにより、あるいは周囲に沿って有害に堆積している処理残留物により、本質的に頻繁に静電チャックに損傷を与える。この周囲が、裂け目や小さな突起を持つ渦巻き表面形状を有する部分を備えるとき、この問題は特に深刻である。その上、周囲に沿った静電チャックのパーツが高電圧でバイアスを受ける場合、プラズマへの電気的短絡が生じるおそれがある。
【０００４】
基板が静電チャックの受容面に適切に位置合わせされないときには、もう一つの問題がある。このような基板の不適切な位置合わせ（ミスアライメント）は、不均等な処理を引き起こす。受容面に基板を配置中に、不適切な位置合わせがしばしば起こる。基板は、処理中、機械的振動や不均一なガス圧により動くことがある。このような受容面上の基板の動きは、静電チャック上に堆積された処理残留物のフレーキングを引き起こすおそれがある。
【０００５】
静電チャック１０の一変形例は、周囲に沿って保護用ガード１５を備え、図１（従来技術）に示されるように、プラズマから周囲２０を保護する。たとえば、ガード１５は、静電チャック１０の周囲２０を越えて湾曲するセラミック製環状路を備えてもよい。さらに、ガード１５は、基板受容面３０付近の隆起部２５を備え、基板３５の過剰な変位を防止してもよい。隆起部２５は、ガード１５から、高く、円形の、上へ向かう突起を形成する。
【０００６】
しかし、そのような保護用ガード１５に伴う問題は、そのガード１５に堆積する処理残留物が剥がれ、基板３５と同様に、処理領域４０を汚染する点である。フレーキングは、堆積された処理残留物４５が増加するにつれて増加する。温度変動が生じ、異なる熱膨張係数を有する処理残留物４５を離層させるとき、処理残留物４５も同様に剥がれる。さらに、高い隆起物２５は、プラズマによって簡単に腐食され、ガード１５の動作寿命を短くする。そのような腐食は、隆起物２５から処理残留物４５の剥がれを生じさせる可能性があり、これは、その後、基板３５を汚染する。
【０００７】
このように、処理残留物による汚染を実質的に防止することができる、静電チャック用ガードを有することが望ましい。更に望ましいことは、動作寿命の長い静電チャック用ガードを有することである。また更に望ましいことは、静電チャックの受容面に基板を適切に配置し続けることができる、静電チャックの為のガードを有することである。
概要
静電チャック用ガードは、セラミック環状路を備え、この環状路は、（ｉ）静電チャックの外周付近に適合するように形成された内面と、（ｉｉ）側部と同様に、凹んだトレンチを持つ上部を備える外面と、を有する。金属被覆は、外面の上部に備えられている。
【０００８】
静電チャック用ガードを製造する方法は、セラミック環状路を加工して、（ｉ）該静電チャックの外周付近に適合するように形成された内面と、（ｉｉ）凹んだトレンチを持つ上部を備える外面とを持たせる。金属被覆は、外面の上部にアークスプレーされる。
【０００９】
本考案の特徴、態様、利点は、本考案のバージョンを例示する、以下の説明、添付された請求項、添付された図面に関し良好に理解されよう。
説明
基板１０４を処理するのに適した装置１０２は、処理チャンバ１０６を備える。一変形において、チャンバ１０６は予備洗浄用チャンバであり、その一実施形態は、図２に例示されるように、カリフォルニア州サンタクララ市のアプライドマテリアルズ社で製造される“Pre Clean IIe”（登録商標）である。予備洗浄用チャンバは、他の処理ステップの前に基板１０４を洗浄する為に使用される。たとえば、予備洗浄用チャンバは、堆積ステップの前にきれいな堆積を確実にするため、（酸化シリコン、金属酸化物のような）酸化膜を基板１０４から、スパッタエッチングにより除去する為に使用可能である。酸化物で汚染される堆積面は、（半導体基板１０４から製造された電子部品の電気的故障のような）基板１０４から製造されるパーツの故障に結びつく。処理チャンバ１０６は、同様に、フラットパネル、ポリマーパネル、他の電子回路受容構造体のような他の基板１０４を処理する為に適合可能である。装置１０２は、本考案を例示する為だけに提供され、本考案の範囲や、ここで提供された例示的実施形態と同等物を制限する為に使用されるべきではない。
【００１０】
処理チャンバ１０６は、処理領域１０８を画成し、ここで、基板１０４が処理される。チャンバ１０６は、金属、セラミック、ガラス、ポリマー、複合材料から製造された壁１９６を備えるが、陽極処理されたアルミニウムが通常は好ましく、包囲するライナー（図示せず）を有してもよい。
【００１１】
チャンバ１０６は、図３で例示されるように、更に、基板サポート１１２を備え、処理中、処理領域１０８内で基板１０４を保持する。基板サポート１１２は、静電チャック１１５を備え、これは、電極２１５を覆うパック２０５を備える。パック２０５は、誘電材または半導体材料を備え、基板１０４を上部で受容する受容面２２０を有する。パック２０５は、通常、セラミック材（例えば、窒化アルミニウムまたはアルミナ）を備える。直流電圧供給部２０３は、電極２１５に電位を印加する能力があり、処理中に基板１０４を受容面２２０上に保持する。電極２１５は、金属層を備えてもよい。一実施形態において、電極２１５はモリブデンを備える。一変形例（図示せず）において、静電チャック１１５は、パック２０５の下方にベース２００を備える。たとえば、ベース２００は、窒化シリコンを備える。電極２１５は、ベース２００とパック２０５の間に置かれている。あるいは、電極２１５は、パック２０５内に埋め込まれてもよい。電極２１５は、基板１０４の形や大きさに対応する形状、大きさに形成され、例えば、基板１０４がディスク状ウエハであれば、円形または矩形断面のディスク形状電極が使用可能である。電極１１０は、同様に、ワイヤ・メッシュ或いは孔で打ち抜かれた金属板のようなメッシュを備えてもよい。基板サポート１１２は、更にチャック・リフト１１４を備え、静電チャックを上下動させ、これによって、基板１０４を処理領域の内外に移動させる。
【００１２】
静電チャック１１５の為のガード２２５は、基板サポート１１２の周囲２３０を覆い、処理副産物による堆積や腐食から周囲２３０を保護する。ガード２２５は、セラミック環状路２３５を備え、これは、静電チャック１１５の外周付近に適合するように形成された内面２４０を有する。たとえば、セラミック環状路２３５の内面２４０は、放射方向に階段状になっていてもよい。図３で示されるように、一実施形態において、内面２４０は、３つの別々の半径長を備え、静電チャック１１５の形状を収容してもよい。セラミック環状路２３５は、内面２４０と静電チャック１１５との間に間隙を与えるように形成されてもよい。静電チャック１１５がベース２００を備える場合、クランプ２１０は、ベース２００上にパック２０５を固定するように備えられる。この変形例において、ガード２２５は、上部と放射方向の外側からクランプ２１０を覆ってもよい。セラミック環状路２３５は、副産物のフレーキングを防止するように適合されたセラミック材を備えてもよい。
一実施形態において、セラミック環状路２３５は、約９９．５％のＡｌ２Ｏ３のような、少なくとも９９％のＡｌ２Ｏ３（アルミナ）を備える。
【００１３】
静電チャック１１５の為のガード２２５は、堆積副産物を集める為に、凹んだトレンチ２７５を持つ上部２６０を有する外面２５５を備える。ガード２２５の円周形状に対称的に従うように、通常、凹んだトレンチ２７５は円形になっている。トレンチ２７５は、約２．９ミリメートルから約５．６ミリメートルまでの幅を有してもよい。トレンチの高さに対する幅の比は、約２．４から約４．４でもよい。基板１０４が処理されるとき、副産物堆積物２７３は、凹んだトレンチ２７５内に集まる。たとえば、基板１０４の有害な酸化物層がスパッタエッチングされるとき、エッチングされた酸化物材料は、処理領域１０８内に放たれ、凹んだトレンチ２７５内に集まる。凹んだトレンチ２７５は、環状形成物内に副産物堆積物２７３を付着して含ませることにより、副産物堆積物２７３のフレーキングが防止するが、環状形成物は、凹んだトレンチ２７５の放射状内側と放射状外側側部から含まれる。
【００１４】
ガード２２５は、凹んだトレンチ２７５の放射方向内側に隆起リム２８０を更に備え、基板１０４が静電チャック１１５から滑り落ちないように防止する。隆起リム２８０は、これにより、静電チャック１１５上に置かれた基板１０４が所定場所に保持されるような大きさになっている。隆起リム２８０は、基板１０４が適切に位置決めされるとき、基板１０４と隆起リム２８０との間に間隙２４３が存在するように間隔が設けられてもよい。基板１０４が過剰に所定場所から移動する場合、隆起リム２８０は、基板１０４が更に移動することを防ぐ。隆起リム２８０の形状と同様、隆起リム２８０の近くに凹んだトレンチ２７５が存在することにより、隆起リム２８０を、プラズマによる腐食から保護し、これにより、ガード２２５の動作寿命を効果的に長くする。
【００１５】
外面２５５も同様に、側部２７０を備える。たとえば、外面２５５は、上部２６０から側部２７０まで、実質的に弧状プロファイルを形成してもよい。外面２５５は、上部２６０から側部２７０まで、下方湾曲部２６５を横切り、放射状に外側かつ下方に湾曲する。セラミック環状路２３５は、第１の高さの隆起リム２８０と、第１の高さより低い第２の高さの凹んだトレンチ２７５と、第１の高さより高い第３の高さのアウタープラトー２５０とを備える。アウタープラトー２５０は、凹んだトレンチ２７５の放射状に外側にあり、凹んだトレンチ２７５は隆起リム２８０の放射状に外側にある。そのため、凹んだトレンチ２７５は、アウタープラトー２５０から剥がれる堆積副産物２７３が基板１０４を汚染することを阻止する。
【００１６】
静電チャック１１５の為のガード２２５は、ガード２２５の外面２５５の上部２６０に形成された金属被膜２８５を備え、上部２６０の付着性を向上させてもよい。代表的に、金属被覆２８５は、凹んだトレンチ２７５と、上部２６０上の隣接領域とを覆い、その領域の副産物堆積２７３の付着性を特に改善する。たとえば、金属被覆２８５は、アルミニウムから構成されてもよい。金属被膜２８５は、約７．６ミリメートルから約１２．７ミリメートルの幅を持つループ状ストリップを備えてもよい。その上、金属被覆２８５は、約０．２５ミリメートルから約０．７６ミリメートルの距離で、セラミック環状路２３５の内部半径から分離させてもよい。金属被覆２８５は、ガード２２５上の副産物堆積物２７３の付着力を増加する。
【００１７】
ガード２２５の製造において、セラミック環状路２３５は、機械加工され、凹んだトレンチ２７５を持つ上部２６０を備える外面２５５を備える。ガード２２５は、多結晶アルミナモノリスのようなセラミック・プリフォームから機械加工されてもよい。セラミック・プリフォームは、管形状になっていてもよい。セラミック・プリフォームは、セラミックを切断し、磨き、研削する為に、ダイヤモンド・チップを用いて機械加工されてもよい。たとえば、セラミック・プリフォーム管は、ガード２２５の形状に、スライスされて機械加工されてもよい。
【００１８】
ガードの外面２５５の上部２６０は、テキスチャーが形成され、外面２５５上の金属被膜の表面付着力が向上されている。金属被膜２８５が形成されることになっている外面２５５は、粗くなっているが、金属被膜２８５の範囲を超えてストリップが粗くなっていてもよい。たとえば、外面２５５の上部２６０は、約１０ミリメートルから約１５ミリメートルの幅を持つストリップ内で粗くなっていてもよい。外面２５５は、テキスチャーが形成され、所望の表面荒さ平均（Ｒａ）が約１から約４マイクロメータを有し、金属被膜２８５の付着力を向上してもよい。一実施形態において、外面２５５は、シリコン・カーバイド工具で擦り傷が付けられる。
【００１９】
被覆２８５は、図４に例示されるように、例えばツインワイヤ（電気）アークスプレー装置３０５を用いることにより、外面２５５上にアークスプレーされてもよい。ツインワイヤ・アークスプレー装置３０５は、２つの近接金属ワイヤ３１０ａ、ｂを備え、これらの間には十分に高圧が印加され、それらの間で電気アーク３２５を発生させる。金属ワイヤ３１０ａ、ｂは、リール３１２から引っ張られ、ワイヤ３１０ａ、ｂの先端で、電気アーク３２５内で溶ける。ノズル３２７は、電気アーク３２５に向かってガス流を放出し、外面２５５の上部に溶けた金属材料３３０を突き出す。たとえば、前述したように、金属材料は、例えばアルミニウムでもよい。ガス流は、きれいな乾き空気（ＣＤＡ）、窒素またはアルゴンから構成することができる。妥当なツインワイヤ・アークスプレー装置および方法の例示実施形態は、"Method of Fabricating a Coated Process Chamber Component"という名称で、共同で譲渡された係属中の米国特許出願第１０／０３２，３８７号に説明されているが、その全部は参考として本願に組み込まれる。
【００２０】
図２に戻り、処理チャンバ１０６の他の構成要素を説明する。処理チャンバ１０６は、更に、処理ガス供給部１３２を備え、処理ガスをチャンバ１０６に導入する。処理ガス供給部１３２は、処理ガス源１３３とガス分配機１３４を備える。処理ガス源１３３は、スパッタエッチングガスのような処理ガスを含む。一実施形態において、処理ガス源１３３は、アルゴンを備えるスパッタエッチングガスを含む。ガス分配機１３４は、一以上の導管３５を備えてもよいが、導管１３５は、基板１０４の周囲２３０の近くに、一以上のガス出口１３６、一以上のガス流量バルブ（図示せず）を持ち、これは、静電チャック１１５上に保持されている。あるいは、ガス分配機１３４は、シャワーヘッドガス分配機（図示せず）を備えてもよい。消費済み処理ガスとエッチャント副成物は、排気装置１４４を通ってチャンバ１０６から排気されるが、排気装置１４４は、処理領域１０８から消費済み処理ガスを受ける排気導管１４５、チャンバ１０６内の処理ガスの圧力を制御する為のスロットル弁（図示せず）、一以上の排気用ポンプ（図示せず）を含んでもよい。
【００２１】
処理ガスは、ガス・エナジャイザ１５４により基板１０４を処理する為にエネルギが与えられてもよく、ガス・エナジャイザ１５４は、チャンバ１０６の処理領域１０８内の処理ガスにエネルギを結合する。図２で示される変形例において、ガス・エナジャイザ１５４は、ＲＦ電源１６２を備え、高周波（ＲＦ）パワーを静電チャック１１５内の電極２１５に印加する。ガス・エナジャイザ１５４は、図２に示されるように、追加的に又は代替え的に、アンテナ１７５を備えてもよく、アンテナ１７５は、チャンバ１０６の中心の周りに円筒対称になっている一以上の誘導子コイルと、アンテナ１７５にパワーを印加する為にアンテナ用電源１６３を持ってもよい。
【００２２】
基板１０４を処理する為に、処理チャンバ１０６内の静電チャック１１５上にガード２２５が置かれている。チャンバ１０６は、排気され、大気圧未満の所定圧力で維持される。基板１０４は、その後、ロボットアームやリフトピン・システムのような基板移送装置（図示せず）により基板サポート１１２上に提供される。処理ガス供給部１３２は、処理ガスをチャンバ１０６に提供し、ガス・エナジャイザ１５４は、ガスにエネルギを与える為にＲＦエネルギを処理ガスに結合し、基板１０４を処理する。処理中に生成される溶出物は、ガス排気装置１４４によりチャンバ１０６から排気される。
【００２３】
コントローラ３００は、基板処理装置１０２と処理チャンバ１０６を作動する為に使用可能である。適当なコントローラ３００は、カリフォルニア州サンタクララ市のインテル社から商業的に入手可能なペンティアムプロセッサのような中央制御装置（ＣＰＵ）を有するコンピュータ（図示せず）を含むが、これは、メモリと周辺コンピュータ構成要素に結合されている。コントローラ３００は、更に、複数のインターフェース・カード（図示せず）を含んでもよく、インターフェース・カードは、例えば、アナログやデジタルの入出力ボード、インターフェース・ボード、モータ・コントローラ・ボードを含む。たとえば、ヒューマン・オペレータとコントローラ３００との間のインターフェースは、例えば、ディスプレイやライトペンを介してもよい。
【００２４】
本考案は、一定の好適な変形例を参照して、かなり詳細に説明したが、当業者にとって、他の多くの変形例が明らかであろう。たとえば、本願で説明された基板サポートは、エッチング・チャンバや他のチャンバ内で使用可能である。したがって、添付請求項の精神と範囲は、本願に含まれる好ましい変形例の説明に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１（従来技術）は、従来のガードを有する静電チャックの一実施形態の側部断面図である。
【図２】図２は、保護ガードを持つ静電チャックを有するチャンバを備える基板処理装置の一実施形態の側部断面図である。
【図３】図３は、静電チャックの一実施形態と図１のガードの側部断面図である。
【図４】図４は、ツインワイヤ・アークスプレー装置の側部断面図であり、金属被膜を図３のガードのセラミック環状路に噴霧する。
【符号の説明】
【００２６】
１０…静電チャック、１５…保護用ガード、２０…周囲、２５…隆起部（リッジ）、３０…基板受容面、３５…基板、４０…処理領域、４５…処理残留物、１０２…装置、１０４…基板、１０６…処理チャンバ、１０８…処理領域、１１２…基板サポート、１１５…静電チャック、１９６…壁、２００…ベース、２０３…直流電圧供給部、２０５…パック、２１０…クランプ、２１５…電極、２２０…受容面、２２５…ガード、２３０…周囲、２３５…セラミック環状路、２４０…内面、２４３…間隙、２５０…アウタープラトー、２５５…外面、２６０…上部、２６５…下方湾曲部、２７０…側部、２７３…副産物堆積物、２７５…凹んだトレンチ、２８０…隆起リム、２８５…金属被膜、３１０ａ、ｂ…金属ワイヤ、３１２…リール、３２５…電気アーク、３２７…ノズル、３３０…金属材料。
【図１】
0003102460.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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