(57)【要約】  基板の周縁部全域に亘って及び周縁部を超えて均一なプラズマを生成するための装置は、そこに埋設された上部電極及び環状電極をもつ誘電体を有する。上部電極の外周部は、環状電極の内周部と重なっている。一実施形態において、上部電極及び環状電極はモリブデンビアによって電気的に結合される。一実施形態において、上部電極は基板をチャッキングするための静電気力を提供するためにＤＣ電源に結合される。一実施形態において、上部電極は１以上の処理ガスを基板処理のためのプラズマに励起させるためにＲＦ電源に結合される。
2011525694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持可能な上面及び上記上面の下方の環状フランジをもつ誘電体と、
前記上面と前記環状フランジの間の前記誘電体内に位置する中心電極と、
少なくとも部分的に前記環状フランジ内にある環状電極と、
前記中心電極を前記環状電極に電気的に結合する垂直導体を含む基板サポート。
【請求項２】
前記中心電極の外周部が前記環状電極の内周部に少なくとも部分的に重なる請求項１記載の基板サポート。
【請求項３】
前記垂直導体は複数の導電性ビアである請求項１記載の基板サポート。
【請求項４】
前記複数の導電性ビアはモリブデンを含む請求項３記載の基板サポート。
【請求項５】
前記複数の導電性ビアは前記環状電極の内周部領域の周りに一様に間隔を置いている請求項３記載の基板サポート。
【請求項６】
前記環状電極はモリブデンメッシュを含む請求項３記載の基板サポート。
【請求項７】
前記中心電極及び前記環状電極はモリブデンメッシュを含み、前記垂直導電部材は複数のモリブデンビアである請求項１記載の基板サポート。
【請求項８】
静電チャックであって、
環状凹部によって制限される上部領域をもつ誘電支持部材と、
前記上部領域に埋設された中心電極と、
上記誘電支持部材内に埋設され、前記環状凹部の下方に位置する環状電極を含み、前記中心電極の前記外周部に沿った領域は前記環状電極の前記内周部に沿った領域と重なり、
前記静電チャックは、前記中心電極及び前記環状電極に電気的に結合する複数の垂直導体を更に含む静電チャック。
【請求項９】
前記複数の垂直導体はモリブデンビアである請求項８記載の静電チャック。
【請求項１０】
前記中心電極に結合したＲＦ電源と、前記中心電極に結合したＤＣ電源を更に含む請求項８記載の静電チャック。
【請求項１１】
隣接する垂直導体間の距離がＲＦ電源によって放射されるＲＦ周波数の波長の選択された分数となるように、前記複数の垂直導体は一様に間隔を置いている請求項１０記載の静電チャック。
【請求項１２】
前記中心電極及び前記環状電極はモリブデンメッシュを含み、前記複数の垂直導体はモリブデンビアである請求項８記載の静電チャック。
【請求項１３】
基板処理装置であって、
処理領域を画定する壁と、天井と、支持部材を有するチャンバを含み、
前記支持部材は、
基板を支持可能な上面及び上記上面の下方に位置する環状フランジ領域をもつ誘電体と、
前記環状フランジ領域の上方の前記誘電体内に位置する中心電極と、
少なくとも部分的に前記環状フランジ領域内に位置する環状電極と、
前記中心電極を前記環状電極に電気的に結合する垂直導体を含み、
前記基板処理装置は、
前記中心電極に電気的に結合したＲＦ電源と、
前記中心電極に電気的に結合したＤＣ電源を更に含む基板処理装置。
【請求項１４】
前記中心電極及び前記環状電極はモリブデンメッシュを含み、前記垂直導体は複数のモリブデンビアを含む請求項１３記載の基板処理装置。
【請求項１５】
隣接する垂直導体間の距離がＲＦ電源によって放射されるＲＦ周波数の波長の選択された分数となるように、前記複数のモリブデンビアは均等に間隔を置いている請求項１４記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
（分野）
本発明の実施形態は、概して、基板の周縁部全域に亘って及び周縁部を超えて均一なプラズマを生成することができる装置に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
基板処理アプリケーションにおいて、基板は処理チャンバ内の基板サポート上に配置され、基板上に材料を堆積するか、又はエッチングするために励起されたガスにさらされる。サポートは、静電気的に基板をサポート上に保持するために帯電するかもしれない少なくとも１つの電極をもつ静電チャックを備えてもよい。電極は、基板を処理するためにチャンバ内に提供された処理ガスを励起するために、例えば高周波（ＲＦ）電源などの高周波電力を用いて電気的にバイアスを掛けてもよい。
【０００３】
典型的な処理チャンバでは、ガス分配装置がチャンバ内に処理ガスを導入する。静電チャックなどの基板サポート内において、カソードなどの電極にＲＦ電圧を印加することによって、そして処理チャンバ内に容量場を形成するためにアノードを電気的に接地することによって、ガスは励起してプラズマになる。基板は、例えばカソードに直流電流を印加することによって、カソードに対して電気的にバイアスを掛けてもよく、静電チャック上に基板を引き付け保持するための静電気力が生成される。基板は処理チャンバ内で生成されたプラズマによって処理される。
【０００４】
処理中に、静電チャックの表面のような基板支持面は、処理チャンバ内でプラズマ及びイオンの衝撃を受ける。時間が経つにつれて、プラズマ及びイオンの衝撃は、静電チャックの一部に損傷を与えるかもしれない。チャックを保護し、その寿命を増すために、処理キットが、処理チャンバ内の静電チャックの周囲に配置される。処理キットには、典型的には、プラズマにさらされる静電チャックの上部を覆う環状リングが含まれている。
【０００５】
図１は環状リング１０８が設置されている従来技術の静電チャック１００の断面図である。静電チャック１００は、環状リング１０８を支持する環状フランジ１０２を含んでいる。環状リング１０８は、典型的には、セラミック材料などの絶縁又は誘電材料でできている。環状リングの主な目的は、処理チャンバ内のプラズマが静電チャック１００に接触して侵食するのを防ぐことである。
【０００６】
静電チャック１００には、処理される基板１３０を支持し保持するためのチャッキング面１０６が含まれている。カソード１２０は、チャッキング面１０６の近くの静電チャック１００内に配置される。中心導体１９５は、基板１３０を保持するためにＤＣ電圧をカソード１２０へ供給する。中心導体１９５はまた、処理ガスを容量的に励起させて基板１３０を処理するためのプラズマにするために、カソード１２０にＲＦ電圧を供給する。
【０００７】
図１に示される構成に見られるように、カソード１２０は基板１３０を保持するために必要とされる十分な静電気力を生成するために、チャッキング面１０６の近くに位置している。このように、カソード１２０は環状リング１０８によって制限されるチャック１００の部分内に位置している。従って、カソード１２０の周縁部は、基板１３０の周縁近く又は周縁内で放射状に終わっている。この構成では、基板１３０の周縁部に望ましくない不均一性をもたらすカソード１２０によって生成されるＲＦ場の不均一性につながることが発見されている。
【０００８】
従って、基板表面全域に亘って、特に基板の周縁部全域に亘って均一なプラズマを提供することができる静電チャックに対する必要性が存在する。基板の周縁部を超えて均一なプラズマを提供することができる静電チャックに対する更なる必要性が存在する。
【概要】
【０００９】
本発明の実施形態は、概して、基板の周縁部全域に亘って及び周縁部を超えて均一なプラズマを生成することができる装置に関する。
【００１０】
一実施形態において、基板サポートは、基板を支持可能な上面もつ誘電体と、上面の下方にある環状フランジを含んでいる。電極は、上面と環状フランジの間の誘電体内に配置される。環状電極は、環状フランジ内に少なくとも部分的に配置されており、垂直導体が電極を環状電極に電気的に結合している。
【００１１】
一実施形態において、静電チャックは、環状凹部によって制限される上部領域をもつ誘電支持部材を含んでいる。電極は、上部領域内に埋設されている。環状電極は、誘電支持部材内に埋設されており、環状凹部の下に配置されている。一実施形態において、電極の外周部に沿った領域は、環状電極の内周部に沿った領域と重なっている。複数の垂直導体は、電極と環状電極を電気的に結合している。
【００１２】
別の実施形態において、基板処理装置は、処理領域を画定する壁、天井、支持部材を有するチャンバを含んでいる。一実施形態において、支持部材は、基板を支持可能な上面をもつ誘電体及び上面の下方に位置する環状フランジ領域を含んでいる。一実施形態において、支持部材は更に、環状フランジ領域の上方で誘電体の内部に配置される電極と、環状フランジ領域内に少なくとも部分的に配置される環状電極を含んでいる。一実施形態において、垂直導体は、電極を環状電極に電気的に結合している。一実施形態において、基板処理装置は更に、電極に電気的に結合されたＲＦ電源、及び電極に電気的に結合されたＤＣ電源を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の実施形態の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単にまとめたより具体的な説明を実施形態を参照して行う。実施形態は添付図面内に示されている。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、従ってその範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本発明は他に均しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
【００１４】
【図１】処理キットの環状リングがその上に配置されている従来技術の静電チャックの概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態を使用することができる例示的な処理装置の概略断面図である。
【図３】本発明に係る静電チャックの一実施形態の断面図である。
【詳細な説明】
【００１５】
本発明の実施形態は、例えば、基板をプラズマでエッチングしている間や、イオン注入によって基板内に材料を注入している間や、化学的又は物理的気相成長法によって基板上に材料を堆積している間や、他の処理を実行している間に、基板を支持し保持するために使用される装置に関する。
【００１６】
図２は、基板２３０を処理するのに適した例示的な処理装置２００の概略断面図である。装置２００は一般的に、側壁２１２と、天井２１５と、底壁２１８を有する密閉された処理チャンバ２１０を含んでいる。処理ガスは、ガス分配システム２２０を介してチャンバ２１０内へ導入され、それは処理ガス供給源２２２と、ガス流量制御システム２２４と、ガス分配器２２６を含んでいてもよい。処理ガスは示されているように、基板２３０の周縁に隣接して導入されてもよい。あるいは、穴の開いたシャワーヘッドガス散布器（図示せず）を介して、又は上方へ伸びるガス分配器（図示せず）を介して、処理ガスを基板２３０の上方に導入してもよい。
【００１７】
排気システム２２８は、１以上の排気ポンプ及びスロットルバルブを含んでいてもよい。排気システムは、使用済みの処理ガスの副生成物を排出するために、そして処理チャンバ２１０内の圧力を制御するために使用される。コンピュータ制御システムは、プログラミングされた処理条件を用いて、ガス分配システム２２０及び排気システム２２８を動作させてもよい。処理装置２００の特定の実施形態は単なる例示であり、請求項に係る発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【００１８】
処理ガスがチャンバ２１０内に導入された後、ガスはプラズマ２５０を形成するために励起される。１以上の誘導コイルなどのアンテナ２６０は、チャンバ２１０に隣接して提供されてもよい。チャンバ２１０の処理ゾーン内にプラズマ２５０を形成するための処理ガスにＲＦエネルギーなどのエネルギーを誘導結合するために、アンテナ電源２６５はアンテナ２６０に電力を供給する。その代わりに、又はそれに加えて、カソードを基板２３０の下方に、アノードを基板２３０の上方に備える処理電極は、ここに続いて説明されるように、プラズマ２５０を生成するためにＲＦ電力を結合して使用してもよい。ＡＣ電源２８０及びＤＣ電源２９０を含む電源２７５は、処理電極に電力を供給するために使用してもよい。ＡＣ電源２８０は、発電機とバイアスＲＦ整合回路を含んでもよい。電源２７５の動作は、チャンバ２１０内の他のコンポーネントの動作も制御するコントローラによって制御されてもよい。
【００１９】
一実施形態において、基板２３０を保持するための静電チャック３００は、チャンバ２１０内に配置される。静電チャック３００は、誘電体３０５内に埋設された電極３２０を含んでいる。ＤＣチャッキング電圧をＤＣ電源２９０及び中心導体２９５から電極３２０に供給することによって、基板２３０を静電チャック３００に静電的に引き付け保持するための静電チャッキング力を生成するために静電チャック３００を使用してもよい。ＤＣ電源２９０は、電極３２０に約２００〜約２０００ボルトの直流チャッキング電圧を提供してもよい。ＤＣ電源２９０はまた、基板２３０のチャッキング及びデチャッキング用の電極３２０にＤＣ電流を向けることによって、電極３２０の動作を制御するシステムコントローラを含んでもよい。
【００２０】
一実施形態において、電極３２０は、プラズマ生成カソードとして提供される。導体要素を含むアノード２４０はチャンバ２１０内において、直接基板２３０上に、又は、チャンバ２１０内又はチャンバ２１０に隣接する別の位置に配置される。アノード２４０は、実質的に基板２３０の全領域を包含することができるほど十分に大きくてもよい。ＲＦ電圧を電極３２０に印加することによって、電極３２０及びアノード２４０はチャンバ２１０内にＲＦ電場を形成するために容量結合する。これによって、プラズマ２５０が励起し持続する。
【００２１】
プラズマ生成ＲＦ電圧は、ＡＣ電源２８０によって電極３２０に印加してもよい。ＡＣ電源２８０は、中心導体２９５を介して電極３２０にＲＦ電圧を提供する。電圧は、約４００ｋＨｚから約３００ＭＨｚまでの１以上の周波数を有していてもよい。
【００２２】
一実施形態において、アノード２４０はチャンバ２１０の天井２１５であってもよい。天井２１５は、バイアスが掛けられているか、又は接地されている導体として提供されてもよい。アノード２４０はまた、誘導アンテナ２６０によって送信されるＲＦ誘導場へ低インピーダンスを提供する半導体であってもよい。天井２１５は、アノード２４０として機能するのに十分に導電性を有していてもよく、また天井２１５の上方の誘導アンテナ２６０によって生成されるＲＦ誘導場を透過できてもよい。
【００２３】
一実施形態において、静電チャック３００は、静電チャック３００の周縁部を超えて及び静電チャック３００のチャッキング面３０６の下方に位置する環状フランジ３０２を含む。環状リング３０８は、処理装置２００内で生成されたプラズマ２５０から環状フランジ３０２を保護するために、環状フランジ３０２上に配置してもよい。
【００２４】
一実施形態において、静電チャック３００は、電極３２０の下方の誘電体３０５内に埋設された環状電極３２５を含んでもよい。環状電極３２５は、１以上の放射導体３２８及び中心導体２９５を介して電極３２０に電気的に結合された環状リングであってもよい。環状電極３２５は、電極３２０によって生成されたそれから外側に放射状にＲＦ場を生成することによって、基板２３０の周縁部を超えてプラズマ２５０が放射状によく広がるように機能するかもしれない。
【００２５】
一実施形態において、１以上の放射導体３２８は、アルミニウムや銅などの導電性材料でできている。
【００２６】
一実施形態において、１以上の放射導体３２８が存在することによって、電極３２０及び環状電極３２５によって生成されるＲＦ場内に方位的な不均一性を作り出すかもしれない。そしてそれは、不均一なプラズマ２５０を生成し、基板２３０の不均一な処理につながるかもしれない。
【００２７】
図３は、本発明の一実施形態に係る静電チャック４００の概略断面図である。図２の実施形態と同様に、静電チャック４００は、静電チャック４００の周縁部を超えて及び静電チャック４００のチャッキング面４０６の下方に位置する環状フランジ４０２を含んでいる。環状リング４０８は、処理装置２００内で生成されたプラズマ２５０から環状フランジ４０２を保護するために、環状フランジ４０２上に配置してもよい。
【００２８】
一実施形態において、環状リング４０８は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、石英、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタン、炭化チタン、ホウ化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、及びこれらの均等物又は混合物のうちの１以上を含んでもよい。
【００２９】
一実施形態において、静電チャック４００はさらに、静電チャック４００の誘電体４０５内に埋設された電極４２０を含んでいる。静電チャック４００はさらに、電極４２０の下方の誘電体４０５内に埋設され、電極４２０の周縁部を超えて放射状に伸びる環状電極４２５を含んでもよい。
【００３０】
誘電体４０５は、熱融着セラミック又はポリマーのモノリシック構造であってもよい。モノリスセラミックスは、典型的には、低空孔率と良好な電気特性を有する。モノリシックセラミック構造は絶縁破壊強度が高いので、電極４２０及び環状電極４２５に高ＲＦ電力の印加も可能にするかもしれない。一実施形態において、誘電体４０５は約２０％未満の空孔率を有するセラミックから製造されてもよい。一実施形態において、誘電体４０５は約１０％未満の空孔率を有するセラミックから製造されてもよい。一実施形態において、誘電体４０５は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタン、炭化チタン、酸化イットリウム、酸化ベリリウム、酸化ジルコニウムのうちの１以上を含んでもよい。
【００３１】
一実施形態において、誘電体４０５は、電極４２０及び環状電極４２５の周りに積層されたポリイミド又はアラミド繊維層の薄層を含んでもよい。誘電体４０５は、オートクレーブ圧力成形処理によって製造されてもよい。
【００３２】
一実施形態において、電極４２０の外側周縁部は、環状電極４２５の内側周縁部と重なっており、それは静電チャック４００の誘電体４０５で重複領域４３２を画定している。電極４２０及び環状電極４２５は、重複領域４３２内に位置する複数の垂直導電部材４３５によって電気的に結合してもよい。一実施形態において、垂直導電部材４３５はビアである。一実施形態において、垂直導電部材が環状電極４２５の内側周縁部の周りに均等に間隔を置くように、垂直導電部材４３５は重複領域４３２内に配置される。一実施形態において、隣接する垂直導電部材４３５間の距離が選択されたＲＦ周波数の波長の選択された分数となるように、垂直導電部材４３５は、環状電極４２５の周縁部の周りに均等に間隔を置いて、十分な数配置される。
【００３３】
一実施形態において、電極４２０及び環状電極４２５は、アルミニウム、銅、銀、金、モリブデン、タンタル、又はこれらの混合物などの導電性金属で製造されてもよい。電極４２０及び環状電極４２５は、直径が約１００ミクロン〜約１０００ミクロンで、メッシュサイズが約５〜２００メッシュで、断面が円、楕円、矩形を有するワイヤーメッシュを含んでいてもよい。一実施形態において、電極４２０及び環状電極４２５は、導電性ワイヤーでできたメッシュを含んでおり、それぞれのワイヤーはそれぞれのメッシュ電極の面に実質的に平行に指向される縦方向中心軸を有してもよい。メッシュは、同等サイズの中実電極よりも金属が少ないので、その結果、熱膨張がより少なくなる。
【００３４】
一実施形態において、電極４２０及び環状電極４２５は、モリブデンメッシュを含んでいる。一実施形態において、垂直導電部材４３５はモリブデンビアである。
【００３５】
一実施形態において、図４に示されるように、環状電極４２５は、電極４２０によって生成されたＲＦ場から外側に放射状にＲＦ場を生成することによって、基板２３０の周縁部を超えてプラズマ２５０が放射状によく広がるように機能するかもしれない。また、垂直導電部材４３５を使用すると、図３に示すように、放射導電部材３２８が不要になる。従って、電極４２０及び環状電極４２５によって均一なＲＦ場が生成され、これは均一なプラズマ２５０の生成及び基板２３０の周縁部全域を含む基板２３０の均一な処理をもたらす。
【００３６】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態は本発明の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図１】
2011525694.tif 000003
【図２】
2011525694.tif 000004
【図３】
2011525694.tif 000005
【国際調査報告】
2011525694.tif 000006
2011525694.tif 000007