(57)【要約】  いくつかの実施形態において、半導体処理装置が、メッシュを含む伝導性支持体と、導電性ロッドを備える伝導性シャフトと、複数の接続要素と、を備える。複数の接続要素が、メッシュに並列に結合され、単一の接合部でロッドに接続されている。複数の接続要素はＲＦ電流の分散に役立ち、基板における局所的な加熱を低減し、結果的により均一な膜堆積をもたらす。さらに、単一のＲＦロッドに合体され結合された接続要素を用いることで、より低温でＲＦ電流を伝導しうる材料でロッドを作製することが可能となる。【選択図】図２Ａ
2021529440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理装置であって、
メッシュを含む熱伝導性基板支持体と、
導電性ロッドを含む熱伝導性シャフトと、
前記導電性ロッドを前記メッシュに電気的に結合するよう構成された接続アセンブリであって、
第１の末端及び第２の末端を各々が含む複数の接続要素であって、前記複数の接続要素のそれぞれの前記第１の末端が、導電性の前記メッシュの別々の部分に結合される、複数の接続要素、並びに、
前記複数の接続要素の各前記第２の末端と、前記導電性ロッドの第１の末端と、に結合された導電性プレート
を含む、接続アセンブリと、
を備えた半導体処理装置。
【請求項２】
前記複数の接続要素のそれぞれの電気伝導面積の総和が、前記導電性ロッドの電気伝導面積より少なくとも大きく、前記複数の接続要素のそれぞれ及び前記導電性ロッドにおける前記電気伝導面積が、電源からのＲＦ電流の供給量に基づいて決定される、請求項１に記載の半導体処理装置。
【請求項３】
前記導電性ロッドの第２の末端に結合されたＲＦ発生器をさらに備える、請求項１に記載の半導体処理装置。
【請求項４】
前記ＲＦ発生器によって生成された電流が、前記複数の接続要素のそれぞれを通じて均等に分散される、請求項３に記載の半導体処理装置。
【請求項５】
前記複数の接続要素のそれぞれを通る前記電流が、前記ＲＦ発生器によって生成される前記電流よりも少なくとも３倍小さい、請求項４に記載の半導体処理装置。
【請求項６】
半導体処理装置であって、
メッシュを含む熱伝導性基板支持体と、
導電性ロッドを含む熱伝導性シャフトと、
前記導電性ロッドを前記メッシュに電気的に結合するよう構成された接続アセンブリであって、
第１の末端及び第２の末端を各々が含む複数の接続要素であって、前記複数の接続要素のそれぞれの前記第１の末端が、導電性の前記メッシュの別々の部分に結合される、複数の接続要素、並びに、
前記複数の接続要素の各前記第２の末端と、前記導電性ロッドの第１の末端と、に結合された導電性プレート
を含む、接続アセンブリと、
を備え、
前記導電性ロッドは、第１の長さを有する第１の材料と、第２の長さを有する第２の材料と、を含み、前記第２の材料は、前記第１の材料と前記導電性プレートとの間に配置されて前記第１の材料と前記導電性プレートとに結合される、
半導体処理装置。
【請求項７】
前記第２の材料が、室温で強磁性である、請求項６に記載の半導体処理装置。
【請求項８】
前記第１の材料がＴｉであり、前記第２の材料がＮｉである、請求項６に記載の半導体処理装置。
【請求項９】
前記熱伝導性基板支持体が、３６０℃より高い第１の動作温度範囲を有し、前記熱伝導性基板支持体が、その第１の動作温度範囲内の温度に維持される場合には、前記導電性ロッド中の全ての前記第２の材料の温度が、前記第２の材料のキュリー温度よりも高い、請求項６に記載の半導体処理装置。
【請求項１０】
前記複数の接続要素のそれぞれの電気伝導面積の総和が、前記導電性ロッドの電気伝導面積より少なくとも大きく、前記複数の接続要素のそれぞれ及び前記導電性ロッドにおける前記電気伝導面積が、電源からのＲＦ電流の供給量に基づいて決定される、請求項６に記載の半導体処理装置。
【請求項１１】
前記半導体処理装置に結合されたＲＦ発生器を更に備え、前記ＲＦ発生器によって生成された電流が、前記複数の接続要素のそれぞれを通じて均等に分散される、請求項６に記載の半導体処理装置。
【請求項１２】
処理チャンバであって、
チャンバ本体と、
ＲＦ発生器と、
メッシュを含む熱伝導性基板支持体と、
導電性ロッドを含む熱伝導性シャフトと、
前記導電性ロッドを前記メッシュに電気的に結合するよう構成された接続アセンブリであって、
第１の末端及び第２の末端を各々が含む複数の接続要素であって、前記複数の接続要素のそれぞれの前記第１の末端が、導電性の前記メッシュの別々の部分に結合される、複数の接続要素、並びに、
前記複数の接続要素の各前記第２の末端と、前記導電性ロッドの第１の末端と、に結合された導電性プレート
を含む、接続アセンブリと、
を備え、
前記導電性ロッドは、第１の長さを有する第１の材料と、第２の長さを有する第２の材料と、を含み、前記第２の材料が、前記第１の材料と前記導電性プレートとの間に配置されて前記第１の材料と前記導電性プレートとに結合され、
前記第２の材料が室温で強磁性であり、
前記熱伝導性基板支持体が、３６０℃より高い第１の動作温度範囲を有し、前記熱伝導性基板支持体が、その第１の動作温度範囲内の温度に維持される場合には、前記導電性ロッド中の全ての前記第２の材料の温度が、前記第２の材料のキュリー温度よりも高い、
処理チャンバ。
【請求項１３】
前記複数の接続要素のそれぞれの電気伝導面積の総和が、前記導電性ロッドの電気伝導面積より少なくとも大きく、前記複数の接続要素のそれぞれ及び前記導電性ロッドにおける記電気伝導面積が、電源からのＲＦ電流の供給量に基づいて決定される、請求項１２に記載の半導体処理装置。
【請求項１４】
前記ＲＦ発生器によって生成された電流が、前記複数の接続要素のそれぞれを通じて均等に分散される、請求項１２に記載の半導体処理装置。
【請求項１５】
前記複数の接続要素のそれぞれを通る前記電流が、前記ＲＦ発生器によって生成される前記電流よりも少なくとも３倍小さい、請求項１４に記載の半導体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の実施形態は、概して、高周波電力デバイスを利用する半導体処理装置に関し、より詳細には、高周波（ＲＦ）電力生成及び／又は供給装置を利用する半導体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理装置は典型的に、プロセスチャンバであって、当該プロセスチャンバの処理領域内で支持されたウエハ又は基板に対する種々の堆積、エッチング、又は熱処理ステップを実行するよう適合されたプロセスチャンバを備える。ウエハ上に形成される半導体素子のサイズが小さくなるにつれて、堆積、エッチング、及び／又は熱処理ステップの間の熱均一性に対する必要性が非常に大きくなる。処理中のウエハにおける温度のわずかな変動が、ウエハに対して実行される上記の温度に依存しがちなプロセスのウエハ内（ＷＩＷ：ｗｉｔｈｉｎ−ｗａｆｅｒ）均一性に影響を及ぼしうる。
【０００３】
典型的には、半導体処理装置は、ウエハ処理チャンバの処理領域内に配置される温度制御されたウエハ支持体を含む。ウエハ支持体は、温度制御された支持プレートと、当該支持プレートに結合されたシャフトと、を含む。処理チャンバ内での処理中に、ウエハが支持プレートに載置される。シャフトは典型的に、支持プレートの中央に取り付けられている。支持プレートの内部には、処理チャンバの処理領域にＲＦエネルギーを分配する、モリブデン（Ｍｏ）といった材料で作製された導電性メッシュが存在する。導電性メッシュは、典型的に、金属含有接続要素にろう付けされ、この金属含有接続要素は、典型的に、ＲＦ整合器及びＲＦ発生器又はアースに接続される。
【０００４】
導電性メッシュに供給されるＲＦ電力が大きくなるについて、接続要素を通過するＲＦ電流が高くなる。金属含有接続要素を導電性メッシュに結合する各ろう付けされた接合部は有限の抵抗を有し、これにより、ＲＦ電流に因り熱が発生することになる。このように、導電性メッシュが金属含有接続要素にろう付けされたポイントでは、ジュール加熱に起因した急激な温度上昇がある。導電性メッシュと接続要素との間に形成された接合部で発生した熱が、当該接合部の近傍にある支持プレート上に温度がより高い領域を作り、結果的に、支持プレートの支持表面にわたって温度が不均一になる。
【０００５】
加えて、ＲＦ接続要素を導電性メッシュに直接的にろう付けすることが困難であるため、ＲＦ接続要素の材料選択が制限される。典型的に、上記接続要素はニッケル（Ｎｉ）で作製される。なぜならば、ニッケル（Ｎｉ）は、導電性メッシュを形成するために使用されるモリブデン（Ｍｏ）にろう付けできるからである。しかし、Ｎｉは、低温でＲＦ電流を伝えることを得手としない。Ｎｉは、そのキュリー（Ｃｕｒｉｅ）点温度を下回ると強磁性であり、よってＲＦ導体としては貧弱であり、ＲＦ電力供給効率を低下させる。
【０００６】
従って、当技術分野では、プロセスチャンバ内の基板支持体の内部に配置された導電性電極にＲＦ電力を供給するプロセスを改善することによって、プロセスチャンバ内の支持プレートに亘る温度の変動を低減する必要性が存在する。加えて、ＲＦ電力を導電性電極に供給する効率を改善する手法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
本明細書に記載の１つ以上の実施形態は、単一のＲＦロッドに接続された複数の接続要素にＲＦメッシュが結合されている半導体処理装置を提供する。
【０００８】
一実施形態において、半導体処理装置が、
メッシュを含む熱伝導性基板支持体と、
導電性ロッドを含む熱伝導性シャフトと、
導電性ロッドをメッシュに電気的に結合するよう構成された接続アセンブリであって、
第１の末端及び第２の末端を各々が含む複数の接続要素であって、複数の接続要素のそれぞれの第１の末端が、導電性のメッシュの別々の部分に結合される、複数の接続要素、並びに、
複数の接続要素の各第２の末端と、導電性ロッドの第１の末端と、に結合された導電性プレート
を含む、接続アセンブリと、
を備える。
【０００９】
他の実施形態において、半導体処理装置が、
メッシュを含む熱伝導性基板支持体と、
導電性ロッドを含む熱伝導性シャフトと、
導電性ロッドをメッシュに電気的に結合するよう構成された接続アセンブリであって、
第１の末端及び第２の末端を各々が含む複数の接続要素であって、複数の接続要素のそれぞれの第１の末端が、導電性のメッシュの別々の部分に結合される、複数の接続要素、並びに、
複数の接続要素の各第２の末端と、導電性ロッドの第１の末端と、に結合された導電性プレート
を含む、接続アセンブリと、
を備える。
導電性ロッドは、第１の長さを有する第１の材料と、第２の長さを有する第２の材料と、を含み、第２の材料は、第１の材料と導電性プレートとの間に配置されて第１の材料と導電性プレートとに結合される。
【００１０】
更に別の実施形態において、処理チャンバが、
チャンバ本体と、
ＲＦ発生器と、
メッシュを含む熱伝導性基板支持体と、
導電性ロッドを含む熱伝導性シャフトと、
導電性ロッドをメッシュに電気的に結合するよう構成された接続アセンブリであって、
第１の末端及び第２の末端を各々が含む複数の接続要素であって、複数の接続要素のそれぞれの第１の末端が、導電性のメッシュの別々の部分に結合される、複数の接続要素、並びに、
複数の接続要素の各第２の末端と、導電性ロッドの第１の末端と、に結合された導電性プレート
を含む、接続アセンブリと、
を備える。
導電性ロッドが、第１の長さを有する第１の材料と、第２の長さを有する第２の材料と、を含み、第２の材料が、第１の材料と導電性プレートとの間に配置されて第１の材料と導電性プレートとに結合され、第２の材料が室温で強磁性であり、熱伝導性基板支持体が、３６０℃より高い第１の動作温度範囲を有し、熱伝導性基板支持体が、その第１の動作温度範囲内の温度に維持される場合には、導電性ロッド中の全ての第２の材料の温度が、第２の材料のキュリー温度よりも高い。
【００１１】
本開示の上記の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約されている本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、実施形態のうちの一部は、添付の図面に示される。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示しており、従って、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の実施形態に係る処理チャンバの側方断面図である。
【図２Ａ】図１の半導体処理装置の側方断面図である。
【図２Ｂ】従来技術における基材の表面に沿って測定された温度プロファイルの概略図である。
【図２Ｃ】本開示の実施形態に係る基材の表面に沿って測定された温度プロファイルの概略図である。
【図２Ｄ】図１に示す半導体処理装置の斜視図である。
【図３Ａ】図１に示す半導体処理装置の側方断面図である。
【図３Ｂ】本開示の実施形態に係る導電性ロッドの表面に沿って測定された温度プロファイルの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。１の実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得ると想定されている。
【００１４】
以下の説明では、本開示の実施形態のより完全な理解をもたらすために、数多くの具体的な詳細が記載される。しかしながら、当業者には、これらの具体的な詳細のうちの１つ又は複数がなくても、本開示の実施形態のうちの１つ又は複数を実施することが可能であることが明らかであろう。他の例では、本開示の実施形態のうちの１つ又は複数を不明瞭にしないため、周知の機能は説明されていない。
【００１５】
本明細書に記載の実施形態は、概して、半導体処理チャンバの処理領域内に配置されたウエハに対して、高周波（ＲＦ）電力プロセスを実施するよう適合された半導体処理装置に関する。半導体処理装置は、基板支持要素内に配置されたＲＦ電力が供給されるメッシュを含み、当該ＲＦ電極が供給されるメッシュは、当該メッシュにＲＦエネルギーを供給するよう構成された接続アセンブリに結合されている。いくつかの実施形態において、接続アセンブリ（すなわち、図１の接続アセンブリ１３４）は、複数の接続要素を含み、この複数の接続要素は、１の末端が、ＲＦ電力が供給されるメッシュに接続され、他の末端が単一のＲＦロッドに接続されている。複数の接続要素は、ＲＦ電力が供給されるメッシュに所望のＲＦ電流量を流すことによって生れる負荷を分けて分散させるために使用することが可能である。このように、複数の接続要素の構成は、ＲＦ電力が供給されるメッシュにＲＦ電力を供給することにより発生した熱を拡散し、ＲＦ電力を供給されるメッシュに接続要素が接続しているポイントでの局所的な加熱を低減するのに役立つ。このことにより結果的に、ウエハのより均一な膜堆積、エッチング、又は熱処理がもたらされる。
【００１６】
さらに、接続アセンブリによって、ＲＦロッドを、メッシュに直接的に接続する代わりに、複数の接続要素に接続することが可能となる。このように、ＲＦロッドの材料選択には、ＲＦ電力が給電されるメッシュへと、供給されるＲＦ電流をより効率良く伝導することが可能なより広範囲の材料が含まれうる。ＲＦ電流を伝導する能力が向上するにつれてＲＦ効率も向上し、その結果、ジュール加熱が低減され、より小型のＲＦ電力供給部品及びデバイスを処理中に使用することが可能となり、プロセス制御及び効率が改善される。
【００１７】
図１は、本開示の実施形態に係る処理チャンバの側方断面図である。例として、図１の処理チャンバ１００の実施形態は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）（ＰＥＣＶＤ：ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）システムに関して記載されるが、本明細書に開示される基本的な範囲から逸脱することなく、他のプラズマ堆積、プラズマエッチング、又は同様のプラズマ処理チャンバを含む任意の他のタイプのウエハ処理チャンバが使用されてよい。処理チャンバ１００は、半導体処理装置１０８及び処理領域１１０を共に取り囲む壁部１０２、底部１０４、及びチャンバリッド１０６を含みうる。半導体処理装置１０８は、一般に、ウエハ処理に使用されるペデスタルヒータを含みうる基板支持要素である。ペデスタルヒータは、セラミック材料（例えば、ＡｌＮ、ＢＮ、又はＡｌ２Ｏ３材料）といった誘電材料から形成されうる。壁部１０２及び底部１０４は、アルミニウム又はステンレス鋼といった、電気的及び熱的な伝導性材料を含みうる。
【００１８】
処理チャンバ１００は、ガス源１１２と、半導体処理装置１０８に結合されうる高周波（ＲＦ：ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）発生器１４２と、をさらに含みうる。ガス源１１２は、チャンバリッド１０６を貫通するガス管１１４を介して処理チャンバ１００に結合されうる。ガス管１１４は、バッキングプレート１１６に連結可能であり、処理ガスがバッキングプレート１１６を通過して、バッキングプレート１１６とガス分配シャワーヘッド１２２との間に形成されたプレナム１１８に入ることが可能となる。ガス分配シャワーヘッド１２２を、サスペンション１２０によってバッキングプレート１１６の近傍の箇所で保持することができ、これにより、ガス分配シャワーヘッド１２２、バッキングプレート１１６、及びサスペンション１２０が共に、シャワーヘッドアセンブリと呼ばれることもあるアセンブリを形成する。稼働中には、ガス源１１２から処理チャンバ１００に導入された処理ガスが、プレナム１１８を満たし、ガス分配シャワーヘッド１２２を通過して処理領域１１０に均一に進入することが可能である。代替的な実施形態において、処理ガスが、ガス分配シャワーヘッド１２２に加えて又はその代わりに、１つ以上の壁部１０２に取り付けられた入口及び／又はノズル（図示せず）を介して、処理領域１１０に導入されうる。
【００１９】
半導体処理装置１０８は、熱伝導性基板支持体１３０を含むことが可能であり、熱伝導性基板支持体１３０は、当該基板支持体１３０の中に埋め込まれた、ＲＦ電力が供給されるメッシュ（以下、メッシュ１３２と称す）を含む。基板支持体１３０は、当該基板支持体１３０に結合された伝導シャフト１２６の少なくとも一部分の中に配置される導電性ロッド１２８も含む。基板１２４（又はウエハ）が、処理中に熱伝導性支持体１３０の上面に載置されうる。いくつかの実施形態において、ＲＦ発生器１４２は、１つ以上の送電線１４４（その１つを図示）を介して、導電性ロッド１２８に結合されてよい。少なくとも１つの実施例において、ＲＦ発生器１４２は、約２００ｋＨｚと約８１ＭＨｚの間、例えば約１３．５６ＭＨｚと約４０ＭＨｚとの間の周波数で、メッシュ１３２にＲＦ電流を供給しうる。ＲＦ発生器１４２によって生成された電力は、処理領域１１０内のガスにエネルギーを与えて（又はガスを「励起して」）プラズマ状態にし、例えば、プラズマ蒸着プロセス中に基板１２４の表面上に層を形成するよう作用する。
【００２０】
導電性ロッド１２８は、接続アセンブリ１３４を介してメッシュ１３２に接続されている。接続アセンブリ１３４は、複数の接続要素１３６（例えば、３個の接続要素が図１及び図２Ａに示される）、接続接合部１３８、及び導電性プレート１４０を含みうる。接続要素１３６の第１の末端はそれぞれ、接続接合部１３８においてメッシュ１３２に物理的及び電気的に並列に結合されうる。各接続要素１３６の第１の末端は、メッシュ１３２にろう付けすることが可能である。接続要素１３６の第２の末端はそれぞれ、導電性プレート１４０の第１の側面１５０に結合されうる。接続要素１３６は、導電性プレート１４０にロウ付けすることが可能であるが、他の接合方法によって溶接又は結合することも可能である。導電性ロッド１２８は、単一の接続接合部１５４において、導電性プレート１４０の第２の側面１５２に接続されうる。同様に、導電性ロッド１２８は、導電性プレート１４０にろう付けすることが可能であるが、他の接合方法によって結合することも可能である。図２Ａ〜図２Ｃに関連してより詳細に説明するように、接続アセンブリ１３４は、導電性ロッド１２８を通して供給されるＲＦ電流を接続要素１３６のそれぞれに分けるという利点をもたらす。本構成は、ＲＦ電流を分散させるよう作用し、したがって、各接続接合部１３８におけるジュール加熱（例えば、Ｉ２Ｒの発熱）を低減し、その結果、基板支持体１３０の表面温度がより均一になり、これによって、例えば、基板１２４にわたって形成されるより均一に堆積される薄膜層に変換される。一実施形態において、接続要素１３６は、ニッケル（Ｎｉ）、Ｎｉ含有合金、又は、他の同様の材料で作製される。導電性プレート１４０は、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、又はタングステン（Ｗ）といった、ＲＦ供給及びプロセスに適合した任意の導電性材料から作製されうる。導電性プレート１４０は、円形、矩形、三角形、又は、接続要素１３６及び導電性ロッド１２８を支持するよう大きさが定められた任意の他の適切な形状であってよい。導電性プレート１４０は、導電性ロッド１２８から各接続要素１３６に供給されるＲＦ電力を伝達するのに適した厚さ（例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍ）であるべきである。
【００２１】
基板支持体１３０には、メッシュ１３２、任意選択的にバイアス電極１４６、及び加熱要素１４８が埋め込まれている。基板支持体１３０内に任意選択的に形成されるバイアス電極１４６は、別個のＲＦ接続（図示せず）を介して、基板１２４及び処理領域１１０にＲＦ「バイアス」を別々に供給するよう作用しうる。加熱要素１４８は、１つ以上の抵抗加熱要素を含んでよく、この抵抗加熱要素は、そこを通るＡＣ電力の供給により、処理中に基板１２４に熱を供給するよう構成されている。バイアス電極１４６及び加熱要素１４８は、Ｍｏ、Ｗ、又は他の同様の材料といった導電性材料で作製することが可能である。
【００２２】
メッシュ１３２はまた、処理中に基板支持体１３０の支持面１３０Ａに対する適切な保持力を基板１２４にもたらすのに役立つ静電チャック電極としても作用することが可能である。上述のように、メッシュ１３２は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、又は他の同様の材料といった、耐熱金属で作製することが可能である。いくつかの実施形態において、メッシュ１３２は、基板１２４が載置される支持面１３０Ａから距離ＤＴ（図１参照）のところに埋め込まれる。ＤＴは、１ｍｍ未満など非常に短くてよい。したがって、メッシュ１３２全体での温度の変動が、支持面１３０Ａ上に配置された基板１２４の温度の変動に大きく影響する。メッシュ１３２から支持面１３０Ａに伝達される熱は、図１ではＨ矢印によって表されている。
【００２３】
従って、各接続要素１３６によってメッシュ１３２へと供給されるＲＦ電流量を分散させて広げ、このようにして、接続接合部１３８へと向かう接続要素１３６で生じる付加的な温度上昇を最小に抑えることによって、結果的に、従来の接続技術と比較して、メッシュ１３２全体でより均一な温度が得られ、これについては、以下で、図２Ｂを併用してさらに検討する。本明細書に記載の接続アセンブリ１３４の使用によりメッシュ１３２全体で温度がより均一になると、支持面１３０Ａ及び基板１２４全体で温度がより均一になる。
【００２４】
図２Ａは、図１の半導体処理装置１０８の側方断面図である。図示のように、導電性ロッド１２８は、ＤＲで表される直径を有し、接続要素１３６の各々は、ＤＣで表される直径を有する。いくつかの実施態様において、接続要素１３６の各々は、導電性ロッド１２８よりも小さい直径を有する。当業者は、ＲＦエネルギーが主に導電性要素の表面領域を介して伝導され、従って、概して、ＲＦ導体の通電面積の大部分が、主にＲＦ導電要素の外周の長さによって左右されることが分かるであろう。さらに、供給されるＲＦ電力の周波数が上がるにつれて、ＲＦ導体の通電面積の大部分も減少するが、これは、ＲＦ電力がＲＦ導体を介して供給される間に、供給されるＲＦ電力がＲＦ導体に浸透することが可能な表皮深さが浅くなることに起因する。一例において、円形の断面形状を有するロッドの場合、その表皮深さと表面との間のＲＦ通電面積（Ａｃａ）は、断面積（Ａｏ）から、その表皮深さより深い通電面積（Ａｎａ）を引いたものと等しく、但し、Ａｏはπ・Ｄｏ２／４に等しく、Ａｎａはπ・Ｄｎａ２／４に等しく、但し、Ｄｏはロッドの外径であり、Ｄｎａはその表皮深さ未満の領域の直径である（すなわち、Ｄｎａ＝Ｄｏ−２・δ、但しδは表皮深さである）。表皮深さは、式δ＝（ρ／（πｆμｒμｏ））０．５により近似値を求めることが可能であり、ここで、ρは、単位Ω・ｍでの媒体の抵抗率であり、ｆは、単位ヘルツ（Ｈｚ）での駆動周波数であり、μｒは、物質の比誘電率であり、μｏは、自由空間の誘電率である。表皮深さは、媒体の表面において、電流密度がその値のおおよそ１／ｅ（約３７％）に達する点を指している。したがって、媒体中の電流の大部分は、媒体の表面とその表皮深さとの間を流れる。一例において、１３．５６ＭＨｚでの純ニッケル材料の表皮深さは、約１．４６マイクロメートル（μｍ）であり、周波数４０ＭＨｚで０．８５μｍである。したがって、ロッドが８ｍｍの外径Ｄｏを有し１３．５６ＭＨｚで駆動されるＲＦ源により電力が供給される一例において、ロッドのその表皮深さＡｃａより上の通電面積は、約３．８×１０−２ｍｍ２に過ぎない。
【００２５】
しかしながら、本開示に記載される複数の実施形態は、概して、基板支持体１３０の構成であって、結合された全ての接続要素１３６の表面と表皮深さとの間の通電面積の総和が、導電性ロッド１２８の表面と表皮深さとの間の通電面積よりも大きい上記構成を含む。このことは、接続要素１３６とメッシュ１３２との間の界面を介してＲＦエネルギーの大部分を伝導するためのより大きな面積を生成するという利点をもたらし、これにより、図２Ｂに示す従来の単一ロッド接続構成に対して、接続接合部１３８で及び接続要素１３６においても、ジュール加熱に因り発生する熱が低減されることになる。例えば、導電性ロッド１２８のＤＲが６ｍｍ（先に説明した数式に従ってＤＲ＝Ｄｏ）であるときに、約１．４６μｍの表皮深さ値を使用すると、Ｄｎａは、約５．９９７ｍｍ（すなわち、Ｄｎａ＝６ｍｍ−２（．００１４６ｍｍ））である。これにより、導電性ロッド１２８について、Ａｃａが約２．８×１０−２ｍｍ２（すなわち、Ａｃａ＝π（６ｍｍ）２／４）−（π（５．９９７ｍｍ）２／４）となり、これは、以下でＡｃａ１と称される。比較として、各接続要素１３６のＤｃが３ｍｍ（すなわち、Ｄｃ＝Ｄｏ）であるときに、約１．４６μｍの表皮深さ値を使用すると、Ｄｎａは、約２．９９７ｍｍ（すなわち、Ｄｎａ＝３ｍｍ−２（．００１４６ｍｍ））である。これにより、各接続要素１３６について、Ａｃａが約１．４×１０−２ｍｍ２（すなわち、Ａｃａ＝π（３ｍｍ）２／４）−（π（２．９９７ｍｍ）２／４）となり、これは、以下でＡｃａ２と称される。したがって、３個の接続要素１３６を含む接続アセンブリの場合、導電性ロッド１２８のＲＦ伝導面積に対する接続要素１３６の全ＲＦ伝導面積の比率（すなわち、３×Ａｃａ２／Ａｃａ１）は、約１．５になる。従って、各接続要素１３６の表面と表皮深さとの間の通電面積の総和が、導電性ロッド１２８よりも大きいため、図２Ｂに示される単一ロッド接続構成におけるジュール加熱よりも、各接続接合部１３８におけるジュール加熱が小さい。
【００２６】
本明細書に開示される接続要素構成はまた、従来の設計に対して利点をもたらす。なぜならば、直径がより小さい接続要素は、断面積がより小さく、従って各接続接合部１３８での接触面積がより小さいからである。接続要素１３６の断面積がより小さいと、接続要素１３６内で発生した任意の熱を熱的に伝導するという各接続要素１３６の能力が、そこを通るＲＦ電力の供給に因り低下することになる。熱を伝導する能力が低下すると、基板支持体１３０内で熱がより均一に拡散することにもなり、支持面１３０Ａ及び基板１２４に亘るより均一な温度分布を生成することに役立つ。導電性ロッド１２８のＤＲが６ｍｍに等しく、メッシュ１３２のＤＣが３ｍｍに等しい上述の先行例に従うと、接続要素１３６が３個ある導電アセンブリ構成の場合、３個の接続要素１３６の熱伝導面積に対する導電性ロッド１２８の面積に対する比率は、約０．７５となる。
【００２７】
本明細書に開示される導電性アセンブリ構成を使用する効果を例示するために、図２Ｂが、従来技術における、従来の基板支持体２０６の基板支持面２０６Ａ及び基板２０２にわたって形成された温度プロファイルの概略図として提供され、図２Ｃが、本開示の１つ以上の実施形態に係る、支持面１３０Ａ及び基板１２４にわたって形成された温度プロファイルの概略図として提供される。図２Ｂに示すように、ＲＦ電流が、従来技術の導電性ロッド２０８を通して運ばれる。このＲＦ電流は値Ｉ１で表されている。従来技術の導電性ロッド２０８は、従来技術の導電性シャフト２１０内に配置され、従来技術の単一の接合部２１２で、従来技術のメッシュ２０４に直接接続されている。したがって、電流が完全に、従来技術の導電性ロッド２０８から従来技術の単一の接合部２１２へと流れる。導電性ロッドは、有限の電気インピーダンスを有しており、これにより、従来技術の導電性ロッド２０８を介したＲＦ電流の供給に因り熱が発生することになる。そのようなものとして、ＲＦ電力を伝導することが可能な表面積が減少するため、従来技術の接続接合部２１２にもたらされる熱が急激に増加する。熱が、従来技術の導電性基板支持体２０６を通って基板２０２へと上方に流れると、矢印Ｈで示すように、従来技術の接合部２１２の上の基板２０２の位置での温度が、グラフ２００で示すように中央領域で急上昇し、結果的に不均一な薄膜層をもたらす。
【００２８】
対照的に、本開示は、図２Ｃに示すように、導電性ロッド１２８を通して生成される電流Ｉ１を各接続要素１３６へと拡散させるという利点を提供する。各接続要素１３６を流れる電流は、Ｉ２で表されている。いくつかの実施形態において、各接続要素１３６を通る電流Ｉ２を等しくすることが可能である。したがって、少なくとも１つの実施形態において、複数の接続要素１３６は、（ここに示す）３つの要素を含むことが可能である。しかしながら、複数の接続要素１３６は、４個以上を含む任意の数の複数の要素を含むことが可能である。接続要素１３６を通る電流Ｉ２は、導電性ロッド１２８を通る電流Ｉ１よりも少なくとも３倍小さくされうる。したがって、電流Ｉ２は、より小さな大きさで、かつメッシュ１３２に亘って分散された複数の出口点において接続接合部１３８へと流れ込み、基板１２４全体で発生した熱量を拡散させるために役立ち、グラフ２１４によって示されるように、任意の１点での熱の増大が遥かに小さくなる。このことは、薄膜層の均一性を改善するよう作用する。基板支持体１３０のメッシュ１３２全体での接続接合部１３８の分散は、一実施形態による半導体処理装置１０８の斜視図を提供する図２Ｄに最も良く示されている。図示のように、各接続接合部１３８を、互いに比較的遠く離して拡散させることが可能であり、電流、及び発生した熱を支持面１３０Ａ全体で広く分散させ、結果的に熱が基板１２４に亘って均一に広がる。
【００２９】
図３Ａは、図１に示す接続アセンブリ１３４の断面図であり、図３Ｂは、本開示の実施形態に係る、導電性ロッド１２８に沿った温度の概略図である。導電性ロッド１２８は、２つ以上の直列接続された材料を含み、よって、導電性ロッド複合構造を形成することが可能である。一実施形態において、導電性ロッド１２８は、第１の長さ３０２を有する第１の材料３００と、第２の長さ３０６を有する第２の材料３０４と、を含む。第１の材料３００は、基板支持体１３０内に配置することが可能であり、これにより、通常の処理中に第１の長さに沿って得られる温度が、そのキュリー温度よりも低い温度であり、通常の処理中に第２の材料の第２の長さ３０６に沿って得られる温度が、そのキュリー温度よりも高い温度である。図３Ａに示すように、第２の材料３０４は、接続アセンブリ１３４と第１の材料３００との間に配置される。導電性ロッド１２８の温度は、図３ＡのＴＣによって表される点において、第２の材料３０４のキュリー温度と一致する。図３Ｂのグラフ３０８は、導電性ロッド１２８の長さ全体にわたって温度がどのように変化するかを示している。いくつかの材料が、そのキュリー点温度を上回ると磁気特性を失い、よって材料が強磁性から常磁性へと変化する。
【００３０】
グラフ３０８によって示されるように、基板支持体１３０が正常に動作する間、温度は概して、加熱要素１４８の近傍で最も高く、加熱要素１４８から遠ざかるにつれて、温度は概して低下する。例えば、加熱要素１４８の近くの接続要素１３６での温度に対応する第１の点３１０では、温度は高く、例えば温度が３５０〜９００℃である。加熱要素１４８からさらに離れた第２の点３１２において、温度は、第１の点３１０における値よりもはるかに小さい値に下がる。第２の点３１２での温度は、加熱要素１４８からのその距離、導電性ロッド材料の熱伝導率、及び、導電性ロッド１２８上の第２の点を取り囲む熱環境に依存する加熱要素１４８からさらに離れた第３の点３１４では、導電性ロッド１２８中の温度にも対応して、温度がさらに下がる。
【００３１】
いくつかの実施形態において、第２の材料３０４が、そのキュリー点（ＴＣ）を超える温度に達し、よって、キュリー点を上回った第２の材料３０４の全領域が、強磁性から常磁性へと変化する。強磁性材料はＲＦ導体としては貧弱であり、よってＲＦ効率が下がる。したがって、いくつかの実施形態において、導電性ロッド１２８の、第２の材料３０４のキュリー点を下回るであろう温度を有する部分については、第１の材料３００であって、非強磁性であり又はキュリー点がさらに低く従ってより低温では第２の材料３０４より良好なＲＦ導体である第１の材料３００と置換し又は使用することが好ましい。一実施形態において、第２の材料３０４は、Ｎｉ（例えば、キュリー温度＝６２７°Ｋ（３５４℃））といった、そのキュリー温度を超えると常磁性である材料である。第１の材料３００は、Ｔｉといった非強磁性の材料でありうる。いくつかの実施形態において、基板支持体１３０がその正常動作範囲で操作される場合に、第１の材料３００と第２の材料３０４との間の接合部を含む複合導電性ロッド１２８内の第２の材料３０４に沿った全ての点の温度が、第２の材料３０４のキュリー点を超えるように、基板支持体１３０の導電性ロッド１２８を設計することが望ましい。一例において、基板支持体１３０の正常動作範囲は３５０〜９００℃であり、したがって、導電性ロッド１２８に亘る温度は、基板支持体の温度設定点と室温（例えば、２５℃）との間である。一例において、基板支持体１３０の正常動作範囲は３５０℃より高く、例えば、３６０℃より高く、又は４００℃より高く、又は４５０℃より高く、又は５００℃すら超える。類似した特性を有する他の類似した材料が使用されてもよく、そのような実施形態は、限定するものと解釈されるべきではない。導電性ロッド１２８に沿って上記長さのこのような材料を使用することでＲＦ効率が改善され、電力損失が低減され、堆積及びスループットが改善されるという利点がもたらされる。
【００３２】
以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ−３Ｂ】
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【国際調査報告】
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