(57)【要約】  本明細書に記載された実施形態は、不活性ガスが寄生プラズマを形成することを防止する裏側ガス供給アセンブリを提供する。裏側ガス供給アセンブリは、基板支持アセンブリのステム内に配置された第１のガスチャネルを含む。基板支持アセンブリは、第１のガスチャネルから延在する第２のガスチャネルを有する基板支持体を含む。裏側ガス供給アセンブリは、ステムと基板支持体との界面に位置付けされた、第１のガスチャネルの内部に配置されたポーラスプラグ、基板支持体の上面に配置された基板の裏側面に不活性ガスを供給するように構成された、第１のガスチャネルに接続されたガス源、及びステムと基板支持体との界面に位置付けされたポーラスプラグまで延在する、第１のガスチャネル内のガス管をさらに含む。【選択図】図１Ｂ
2021518668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏側ガス供給アセンブリであって、
基板支持アセンブリのステム内に配置された第１のガスチャネルであって、前記基板支持アセンブリが、前記第１のガスチャネルから延在する第２のガスチャネルを有する基板支持体を備えている、第１のガスチャネル、及び
前記ステムと前記基板支持体との界面に位置付けされた、前記第１のガスチャネルの内部に配置されたポーラスプラグ
を備えている裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項２】
前記第１のガスチャネルに接続されたガス源をさらに備えている、請求項１に記載の裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項３】
前記裏側ガス供給アセンブリが、前記基板支持体の上面に配置された基板の裏側面に不活性ガスを供給するように構成されている、請求項１に記載の裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項４】
前記第１のガスチャネルが、ＲＦガスケットを通って延在する、請求項１に記載の裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項５】
前記ＲＦガスケットが、電気接地に接続されている、請求項４に記載の裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項６】
前記ステムと前記基板支持体との前記界面に位置付けされた前記ポーラスプラグまで延在する、前記第１のガスチャネル内のガス管をさらに備えている、請求項５に記載の裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項７】
前記ガス管が、電気接地に接続されている、請求項６に記載の裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項８】
前記ガス管が、前記第１のガスチャネルの内表面に結合している、請求項６に記載の裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項９】
前記ガス管が、前記ＲＦガスケットの前に位置付けされた前記第１のガスチャネルの第１の部分に溶接されている、請求項６に記載の裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項１０】
前記ガス管が、約０．０２５インチと０．０７５インチとの間の内径を有する、請求項６に記載の裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項１１】
前記ガス管の内表面が、５マイクロインチ（μｉｎ）未満の表面仕上げを有する、請求項１０に記載の裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項１２】
前記ガス管が、電鋳されたニッケルから形成されている、請求項１１に記載の裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項１３】
裏側ガス供給アセンブリであって、
基板支持アセンブリのステム内に配置された第１のガスチャネルであって、前記基板支持アセンブリが、前記第１のガスチャネルから延在する第２のガスチャネルを有する基板支持体を備えている、第１のガスチャネル、
前記ステムと前記基板支持体との界面に位置付けされた、前記第１のガスチャネルの内部に配置されたポーラスプラグ、
前記基板支持体の上面に配置された基板の裏側面に不活性ガスを供給するように構成された、前記第１のガスチャネルに接続されたガス源、及び
前記ステムと前記基板支持体との前記界面に位置付けされた前記ポーラスプラグまで延在する、前記第１のガスチャネル内のガス管
を備えている裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項１４】
前記第１のガスチャネルが、電気接地に接続されたＲＦガスケットを通って延在し、前記ガス管が、前記電気接地に接続されている、請求項１３に記載の裏側ガス供給アセンブリ。
【請求項１５】
裏側ガス供給アセンブリであって、
基板支持アセンブリのステム内に配置された第１のガスチャネルであって、前記基板支持アセンブリが、前記第１のガスチャネルから延在する第２のガスチャネルを有する基板支持体を備えている、第１のガスチャネル、
前記ステムと前記基板支持体との界面に位置付けされた、前記第１のガスチャネルの内部に配置されたポーラスプラグ、
前記基板支持体の上面に配置された基板の裏側面に不活性ガスを供給するように構成された、前記第１のガスチャネルに接続されたガス源、及び
約０．０２５インチと０．０７５インチとの間の内径と、５マイクロインチ未満の表面仕上げを有する内表面とを有する、電気接地に接続されたガス管であって、前記第１のガスチャネルに結合し、前記ステムと前記基板支持体との前記界面に位置付けされた前記ポーラスプラグまで延在する、ガス管
を備えている裏側ガス供給アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本開示の実施形態は、概して、処理チャンバ、及びその中で使用するための裏側ガス供給アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］集積回路及びその他の電子デバイスを製作する際に、様々な材料層の堆積又はエッチングにプラズマ処理が使用されることが多い。高周波（ＲＦ）電力などの高周波電力は、例えば、処理チャンバの内部でプラズマを生成するために使用されることが多い。ＲＦ電力が基板支持体に印加されるとき、処理中に基板を基板支持体にチャッキングするために、直流（ＤＣ）バイアスも基板支持体に印加されることが多い。処理中に基板支持体と基板との間の熱均一性及び熱伝達を改善するために、裏側ガス供給アセンブリによって、ヘリウムなどの不活性ガスが基板の裏側に供給される。
【０００３】
［０００３］しかしながら、裏側ガス供給アセンブリが、基板支持体に印加されるＲＦ電力に近接することにより、処理中、裏側ガス供給アセンブリを通って流れる不活性ガスは、裏側ガス供給アセンブリに沿った種々のポイントでイオン化し得る。イオン化した不活性ガスは、裏側供給ガスアセンブリ全体に伝播する寄生プラズマを形成し、望ましくない汚染物質（例えば、金属）を基板の裏側面に堆積させる恐れがある。
【０００４】
［０００４］したがって、不活性ガスが寄生プラズマを形成することを防止する、改善された裏側ガス供給アセンブリが必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
［０００５］一実施形態では、裏側ガス供給アセンブリ設けられる。裏側ガス供給アセンブリは、基板支持アセンブリのステム内に配置された第１のガスチャネルを含む。基板支持アセンブリは、第１のガスチャネルから延在する第２のガスチャネルを有する基板支持体を含む。裏側ガス供給アセンブリは、ステムと基板支持体との界面に位置付けされた、第１のガスチャネルの内部に配置されたポーラスプラグをさらに含む。
【０００６】
［０００６］別の実施形態では、裏側ガス供給アセンブリ設けられる。裏側ガス供給アセンブリは、基板支持アセンブリのステム内に配置された第１のガスチャネルを含む。基板支持アセンブリは、第１のガスチャネルから延在する第２のガスチャネルを有する基板支持体を含む。裏側ガス供給アセンブリは、ステムと基板支持体との界面に位置付けされた、第１のガスチャネルの内部に配置されたポーラスプラグ、基板支持体の上面に配置された基板の裏側面に不活性ガスを供給するように構成された、第１のガスチャネルに接続されたガス源、及びステムと基板支持体との界面に位置付けされたポーラスプラグまで延在する、第１のガスチャネル内のガス管をさらに含む。
【０００７】
［０００７］さらに別の実施形態では、裏側ガス供給アセンブリ設けられる。裏側ガス供給アセンブリは、基板支持アセンブリのステム内に配置された第１のガスチャネルを含む。基板支持アセンブリは、第１のガスチャネルから延在する第２のガスチャネルを有する基板支持体を含む。裏側ガス供給アセンブリは、ステムと基板支持体との界面に位置付けされた、第１のガスチャネルの内部に配置されたポーラスプラグ、基板支持体の上面に配置された基板の裏側面に不活性ガスを供給するように構成された、第１のガスチャネルに接続されたガス源、及び約０．０２５インチと０．０７５インチとの間の内径と、５マイクロインチ未満の表面仕上げを有する内表面とを有する、電気接地に接続されたガス管であって、第１のガスチャネルに結合し、ステムと基板支持体との界面に位置付けされたポーラスプラグまで延在する、ガス管をさらに含む。
【０００８】
［０００８］本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって、得ることができる。そのうちの幾つかの実施形態は添付の図面で例示されている。しかしながら、本開示は他の同等に効果的な実施形態も許容し得ることから、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを例示しており、したがって、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】
【０００９】
【図１Ａ】一実施形態に係る、プラズマ処理チャンバの概略断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す基板支持アセンブリの拡大概略断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに示す裏側ガス供給アセンブリの拡大概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［００１２］理解を容易にするために、可能な場合には、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。一実施形態の要素及び特徴は、特に記載がなくても、他の実施形態に有利に組み込み可能なことが意図されている。
【００１１】
［００１３］本明細書に記載された実施形態は、不活性ガスが寄生プラズマを形成することを防止する、改善された裏側ガス供給アセンブリを提供する。裏側ガス供給アセンブリは、基板支持アセンブリのステム内に配置された第１のガスチャネルを含む。基板支持アセンブリは、第１のガスチャネルから延在する第２のガスチャネルを有する基板支持体を含む。裏側ガス供給アセンブリは、ステムと基板支持体との界面に位置付けされた、第１のガスチャネルの内部に配置されたポーラスプラグ、基板支持体の上面に配置された基板の裏側面に不活性ガスを供給するように構成された、第１のガスチャネルに接続されたガス源、及びステムと基板支持体との界面に位置付けされたポーラスプラグまで延在する、第１のガスチャネル内のガス管をさらに含む。
【００１２】
［００１４］図１Ａは、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａに所在するＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．から入手可能な、一実施形態に係るプラズマ処理チャンバ１００の概略断面図である。以下に記載されるチャンバは、例示的なチャンバであり、他の製造業者からのチャンバを含む他のチャンバは、本開示の態様を達成するために使用されてもよく、又は改造されてもよいことを理解されたい。
【００１３】
［００１５］プラズマ処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２、基板支持アセンブリ１０５、及び基板支持アセンブリ１０５に対向するように配置され、且つ基板支持アセンブリ１０５との間に処理空間１０６を画定するガス分配アセンブリ１０４を含む。ガス分配アセンブリは、ガスをプラズマ処理チャンバ１００の処理空間１０６内に均一に分配して、基板支持アセンブリ１０５上に位置付けされた基板１１０上への膜の堆積、又は基板からの膜のエッチングを容易にするように構成されている。ガス分配アセンブリ１０４は、ガス流量コントローラ１２０からハンガープレート１１９より吊り下げられたガス分配マニホルド１１８内にガスを送達するガス注入口通路１１７を含む。ガス分配マニホルド１１８は、複数の孔又はノズル（図示せず）を含む。この複数の孔又はノズルを通って、処理中に混合ガスが処理空間１０６内に注入される。ガス分配アセンブリ１０４をＲＦリターンに接続することができ、それにより、基板支持体１０８に印加されたＲＦエネルギーが、プロセス空間１０６内に電界を生成することが可能となり、この電界は、基板１１０を処理するためのプラズマを生成するように使用される。
【００１４】
［００１６］基板支持アセンブリ１０５は、基板支持体１０８、基部１１５、基部１１５を基板支持体１０８に接続するステム１１４、及び駆動システム１０３を含む。基板支持アセンブリ１０５は、プラズマ処理チャンバ１００の内部空間内に配置される。基板支持体１０８は、基板１１０を支持する上面１０９、及びステム１１４を基板支持体１０８に取り付けるための下面１１１を有する。一実施形態では、基板支持体１０８は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの焼結セラミック材料から形成される。基板支持体１０８は、チャンバ本体１０２の外部に位置する駆動システム１０３に連結されたステム１１４によって、処理領域１０６内に移動可能に配置される。ステム１１４及び基部１１５は、基板支持体１０８の上昇、降下、及び／又は回転を可能にするように、駆動システム１０３及びベローズ（図示せず）に接続される。
【００１５】
［００１７］図１Ｂは、基板支持アセンブリ１０５の拡大概略断面図である。一実施形態では、基板支持アセンブリ１０５は、基部１１５内に配置された相互接続アセンブリ１３０を含む。相互接続アセンブリ１３０は、ＲＦ回路１７０及びＤＣ回路１７５を、基板支持体１０８内に配置された電極１１２に連結する。一実施形態では、電極１１２は、導電性メッシュ（例えば、タングステン、銅、又はモリブデンを含有する導電性メッシュ）を含む。
【００１６】
［００１８］ＲＦ回路１７０は、導電性ロッド１２２によって電極１１２に電気的に連結される。ＲＦ回路１７０は、（図１Ａに示される）処理空間１０６内に電界を生成して、基板１１０を処理するために処理空間１０６内にプラズマを生成するように構成されている。電界は、基板支持体１０８内の電極１１２と、電気接地に接続されたガス分配アセンブリ１０４（図１Ａに示される）との間で生成される。ＲＦ回路１７０は、ＲＦ電源１７１、及びＲＦ電源１７１と電極１１２との間に連結された整合回路１７２を含み、電極１１２へのＲＦ電力の印加を容易にする。
【００１７】
［００１９］ＤＣ回路１７５は、導電性ロッド１２２によって電極１１２に電気的に連結される。ＤＣ回路１７５は、処理中、基板１１０を基板支持体１０８に静電気的にチャッキングするために使用され得る。ＤＣ回路１７５は、ＤＣ電源１７６、及びＤＣ電源１７６と電極１１２との間で連結されたＲＦフィルター１７７を含み得る。ＲＦフィルター１７７は、ＲＦ回路１７０からの高周波電力からＤＣ電源１７６を保護するように使用され得る。ＤＣ電源１７６は、正又は負のＤＣ電圧を生成するように構成され得る。加熱回路１６０は、導電性ロッド１５５によって加熱素子１５０に電気的に連結される。加熱回路１６０は、加熱電源１６５と加熱素子１５０との間で連結されたＲＦフィルター１６６をさらに含み得る。ＲＦフィルター１６６は、ＲＦ回路１７０からの高周波電力から加熱電源１６５を保護するように使用される。
【００１８】
［００２０］基板支持アセンブリ１０５は、不活性ガス（例えば、ヘリウム）を基板１１０の裏側に供給するための裏側ガス供給アセンブリ１１６をさらに含む。処理中に基板支持体１０８と基板１１０との間で熱均一性及び熱伝達を改善するために、不活性ガスが使用され得る。裏側ガス供給アセンブリ１１６は、ガス源１２４に接続された第１のガスチャネル１２６を含む。第１のガスチャネル１２６は、ＲＦガスケット１３２、相互接続アセンブリ１３０、及びステム１１４を通って延在する。基板支持体１０８内に配置された第２のガスチャネル１３６は、第１のガスチャネル１２６から延在し、連続ガスチャネルを形成する。第２のガスチャネル１３６は、基板１１０の裏側面に不活性ガスを供給するために利用される。第１のガスチャネル１２６に連結されたＲＦガスケット１３２は、第１のガスチャネル１２６の内部の不活性ガスが、ＲＦ電力の存在に起因して、イオン化し、寄生プラズマを形成することを防止する。幾つかの実施例では、ＲＦガスケット１３２は、電気接地に接続され得る。
【００１９】
［００２１］裏側ガス供給アセンブリ１１６は、ステム１１４と基板支持体１０８の下面１１１との界面に位置付けされたポーラスプラグ１３４をさらに含む。ポーラスプラグ１３４は、第１のガスチャネル１２６の内部に配置される。ポーラスプラグ１３４は、第１のガスチャネル１２６の内径とほぼ同じ外径を有し、第１のガスチャネル１２６との間に締まり嵌めを形成する。低密度焼結セラミック材料から形成されたポーラスプラグ１３４は、不活性ガスが、第１のガスチャネルから延びる第２のガスチャネル１３６を通って流れることを可能にする通路を有する。ポーラスプラグは、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び／又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）含有材料を含み得る。ポーラスプラグ１３４は、第１のガスチャネル１２６の内部の不活性ガスが、ＲＦ電力の存在に起因してイオン化することを防止し、ひいては、例えば、プラズマが第１のガスチャネル１２６を通して伝播するのを防止することにより、第２のガスチャネル１３６内で寄生プラズマが形成されることを防止する。寄生プラズマの伝播を実現可能な規模の断面領域がある場合にのみ、寄生プラズマは空間内で伝播する。ポーラスプラグ１３４における通路の実効断面は、イオン化された不活性ガスがポーラスプラグ１３４を通って伝搬することを防止するような断面領域を有している。基板１１０の下方に寄生プラズマが形成されると、結果的に粒子汚染が発生する可能性があり、この粒子汚染は、基板１１０の裏側に堆積され、最終的なデバイス性能に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、裏側の寄生プラズマを低減することが有利である。
【００２０】
［００２２］さらに、寄生プラズマを低減することに加えて、ポーラスプラグ１３４は、基板１１０から離間される（例えば、非接触構成にある）ことによって、粒子汚染をさらに低減する。焼結セラミック材料から形成された従来の基板支持体は、不均一な組成を有する。したがって、従来の基板支持体内に配置されたポーラスプラグは、弱い結合と、不均一な組成に起因するそれぞれ異なる熱膨張比とのゆえに変位する場合がある。したがって、プラグ（例えば、本明細書で開示されたセラミックポーラスプラグ１３４）を使用すると、基板支持体１０８内の第２のガスチャネル１３６の遠位端に位置付けされた場合、プラグに対する基板支持体１０８の膨張／収縮により、結果的に粒子汚染がもたらされる。しかしながら、本開示のセラミックポーラスプラグ１３４は、概して、より均一な組成を有する、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成されたステム１１４の内部に位置付けされ、ポーラスプラグ１３４とステム１１４との間の相対運動に起因する粒子発生の影響をより受けにくい。
【００２１】
［００２３］図１Ｃは、裏側ガス供給アセンブリ１１６の拡大概略断面図である。裏側ガス供給アセンブリ１１６は、ステム１１４と基板支持体１０８の下面１１１との界面に位置付けされたポーラスプラグ１３４まで延在するガス管１４０をさらに含む。ガス管１４０は、第１のガスチャネル１２６の内表面１２７に結合されている。一実施形態では、ガス管１４０は、ＲＦガスケット１３２の前（例えば、流体的に上流）に配置された第１のガスチャンネル１２６の第１の部分１３８に結合した第１の端部１４２、及びポーラスプラグ１３４に結合した第２の端部１４４を有する。ガス管１４０は、ＲＦガスケット１３２の前に配置された第１のガスチャンネル１２６の第１の部分１３８に溶接され得る。ガス管１４０は、電気接地に接続されてもよく、これにより、裏側ガス供給アセンブリ１１６が基板支持アセンブリ１０５内のＲＦ電力及び回路に近接しているゆえに動作中にＲＦ電力が存在することによる、ガス管１４０の内部の不活性ガスのイオン化が防止される。ポーラスプラグ１３４は、第１のガスチャンネル１２６の第２の部分１４６において、寄生プラズマの形成物が、ガス管１４０と第１のガスチャネル１２６との間の空間１２８を下って伝搬することをさらに防止する。
【００２２】
［００２４］一実施形態では、ＲＦ電力の存在に起因してガス管１４０の内部の不活性ガスがイオン化するのを防止しつつ、不活性ガスがガス管１４０を通って流れることを可能にするため、ガス管１４０は狭い内径１４８を有する。一実施形態では、内径１４８は、約０．０２５インチから０．０７５インチの間である。別の実施形態では、ガス管１４０は、ガス管１４０の内表面１５２が５マイクロインチ（μｉｎ）未満の表面仕上げを有するように、電鋳ニッケルから形成される。５μｉｎ未満の表面仕上げにより、微量の汚染物質が、管の内表面面に堆積し、その後基板を剥離し汚染することなく、不活性ガスを供給することが可能になる。さらに、電鋳ニッケルは、動作中に経時的に発生し得る温度破壊及び腐食破壊に対して極めて高い耐性を有しており、それにより、粒子発生の可能性を低減する。
【００２３】
［００２５］一実施例では、不活性ガスが、基板の裏側面に金属又は他の汚染物質を堆積させる寄生プラズマを形成することを防止する、改善された裏側ガス供給アセンブリが本明細書に記載されている。ステムと、第２のガスチャネルに連結された基板支持体の下面との界面に位置付けされたポーラスプラグによって、焼結セラミック材料から形成された基板支持体を利用することが可能になる。さらに、ポーラスプラグは、不活性ガスが、イオン化して、基板支持体内に配置された第２のガスチャネルを登って伝搬すること、又はガス供給アセンブリの第１のガスチャネルを下って伝播することを防止する。電気接地に接続されたガス管は、ガス管の内部の不活性ガスがイオン化することを防止し、ガス管に結合したポーラスプラグは、寄生プラズマが、ガス管と第１のガスチャネルとの間の空間を下って伝播するさらに防止する。ガス管の内部の不活性ガスがイオン化するのを防止しつつ、不活性ガスがガス管を通って流れることを可能にするため、ガス管は狭い内径を有する。５μｉｎ未満の表面仕上げを有する、電鋳ニッケルから形成されたガス管は、微量の汚染物質が、管の内表面面に堆積し、その後基板を剥離し汚染することなく、不活性ガスを供給することを可能にする。
【００２４】
［００２６］以上の記述は、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から逸脱しない限り、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態を考案してもよい。本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。
【図１Ａ】
2021518668.tif 000003
【図１Ｂ】
2021518668.tif 000004
【図１Ｃ】
2021518668.tif 000005
【国際調査報告】
2021518668.tif 000006
2021518668.tif 000007