(57)【要約】  本明細書に記載の実施形態は、処理チャンバで使用するための高抵抗を有するコーティング材料に関する。熱伝導支持体の上面近くの高電荷を中和するために、熱伝導支持体の上面が高抵抗層でコーティングされ得る。層の高い抵抗により、熱伝導要素の上面での電荷の量が減少し、アーク放電事故の発生が大幅に減る又は防止されるとともに、静電チャックの劣化が低減する。高抵抗層は、他のチャンバ構成要素にも適用され得る。本明細書に記載の実施形態はまた、処理環境で使用するためのチャンバ構成要素を製造するための方法に関する。構成要素は、チャンバ構成要素の本体を形成し、オプションとして本体をエクスシトゥでシーズニングし、チャンバ構成要素を処理チャンバに設置し、チャンバ構成要素をインシトゥでシーズニングし、処理チャンバで堆積プロセスを実施することによって製造され得る。【選択図】図２Ａ
2021534587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバ構成要素であって、
第１の表面を有する誘電体と、
前記誘電体内に配置された電極と、
高抵抗層であって、前記誘電体の前記第１の表面に配置され、約１×１０９から約１×１０１７オームセンチメートルの電気抵抗を有する高抵抗層と
を備える、処理チャンバ構成要素。
【請求項２】
前記電極が、前記誘電体の前記第１の表面より１ミリメートル以下だけ下にある、請求項１に記載の処理チャンバ構成要素。
【請求項３】
上部誘電体スペーサ、側電極、及び下部誘電体スペーサを有するプロセスキットスタックを更に備える、請求項１に記載の処理チャンバ構成要素。
【請求項４】
前記高抵抗層が約１から約２０マイクロメートルの厚さを有する、請求項１に記載の処理チャンバ構成要素。
【請求項５】
前記高抵抗層が約３から約１０の比誘電率を有する、請求項１に記載の処理チャンバ構成要素。
【請求項６】
前記比誘電率が約３．４から約４．０である、請求項５に記載の処理チャンバ構成要素。
【請求項７】
前記電気抵抗が約１×１０１３オームセンチメートルである、請求項１に記載の処理チャンバ構成要素。
【請求項８】
処理チャンバであって、
内面を有するプロセスキットスタックであって、前記内面がチャンバ本体内の処理領域に面するプロセスキットスタックと、
熱伝導支持体であって、
基板を支持するように構成された上面を含む誘電体と、
前記誘電体内に配置された電極と
を含む熱伝導支持体と、
高抵抗層であって、少なくとも１つの前記プロセスキットの前記内面及び前記誘電体の前記上面に配置され、１×１０９から１×１０１７オームセンチメートルの電気抵抗を有する高抵抗層と
を備える処理チャンバ。
【請求項９】
前記電極が、前記誘電体の前記上面から１ミリメートル以下だけ下にある、請求項８に記載の処理チャンバ。
【請求項１０】
前記プロセスキットスタックが、上部誘電体スペーサと、下部誘電体スペーサと、前記上部誘電体スペーサと前記下部誘電体スペーサとの間に配置された側電極とを含む、請求項８に記載の処理チャンバ。
【請求項１１】
底面を有するエッジリングを更に備え、前記エッジリングは、前記誘電体の前記上面に配置され、前記高抵抗層は、前記誘電体の前記上面と前記エッジリングの前記底面との間に配置される、請求項８に記載の処理チャンバ。
【請求項１２】
処理環境で使用するためのチャンバ構成要素を製造するための方法であって、
前記チャンバ構成要素の本体を形成することと、
前記チャンバ構成要素を処理チャンバ内に設置することと、
インシトゥで前記本体の表面に高抵抗層を堆積させることであって、約５０ｍＴｏｒｒから約２０Ｔｏｒｒの圧力が印加され、約１０から約３０００ワットの電力が印加され、摂氏約５０から約１１００度の温度が適用され、シリコン含有ガスが約２から約２００００ｓｃｃｍのガス流量で適用され、酸素含有ガスが約２ｓｃｃｍから約３００００ｓｃｃｍのガス流量で適用され、不活性ガスが約１０ｓｃｃｍから約２００００ｓｃｃｍの流量で適用される、インシトゥで前記本体の表面に高抵抗層を堆積させることと、
前記処理チャンバ内で堆積プロセスを実施することと
を含む方法。
【請求項１３】
前記高抵抗層が約１から約２０マイクロメートルの誘電体厚さを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記高抵抗層が約３から約１０の比誘電率を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記高抵抗層の電気抵抗が約１×１０９から約１×１０１７オームセンチメートルである、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本明細書に記載の実施形態は概して、処理チャンバで使用するためのコーティング材料、より具体的には、処理チャンバで使用するための、高い電気抵抗を有するコーティング材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］半導体処理装置は、典型的には、プロセスチャンバの処理領域内で支持されるウエハ又は基板上で様々な堆積、エッチング、又は熱処理ステップを実施するように適合されたプロセスチャンバを含む。プロセスチャンバの処理領域にガスが供給される。ガスはＲＦエネルギーの供給によって「励起」されてプラズマ状態に移行し、その後、ウエハの表面に層を形成する。典型的には、ウエハは、処理チャンバの処理領域に配置されたウエハ支持体によって支持される。以下、熱伝導支持体と称されるウエハ支持体は、ヒータとしても機能し得る。熱伝導支持体は、交流（ＡＣ）電力が供給される本体内に埋め込まれた電極を使用することによって熱を発生させる。
【０００３】
［０００３］大きいウエハを処理する場合、大きい処理チャンバが必要である。処理チャンバが大きいほど、処理領域内のガスをプラズマ状態に「励起」するためにより多くの電力が必要になり、処理領域内により高い電位が生成される。更に、熱伝導支持体は、通常、漏れ電流の形成を可能にする漏れ電流経路を有する材料でできている。漏れ電流により、電荷が熱伝導支持体の上面に流れて帯電領域を形成する。次に、電荷は熱伝導支持体の上面近くに蓄積し、処理中に高温が使用されると、より多くの量が蓄積され、熱伝導支持体の上面近くに、より高い集中電界が生成される。
【０００４】
［０００４］熱伝導支持体の上面でより高い電荷が生成されると、熱伝導支持体がより多くの電気アーク放電事故にさらされる。アーク放電は、熱伝導支持体の上面近くのより高い集中電界によって引き起こされ、大きな放電電流を誘発し、熱伝導支持体の１又は複数の表面からアークが形成される原因となる。これらのアーク放電事故は、処理中にチャンバ壁、プロセスキットスタック、及び／又は他のチャンバ構成要素の表面でも発生し得る。アーク放電事象により、粒子汚染、ウエハスクラップ、歩留まりの低下、及びチャンバのダウンタイムが引き起こされる。更に、静電チャッキングのために直流（ＤＣ）電圧が熱伝導支持体に印加されたときに、熱伝導支持体の漏れ電流により、プラズマ処理中にＤＣ電圧によって生成された電荷が熱伝導支持体から漏出してしまう。その結果、チャック性能が不安定になり、チャックが劣化する。
【０００５】
［０００５］したがって、当技術分野では、熱伝導支持体の上面及び他のチャンバ構成要素の表面の電荷を減少させることによって、アーク放電及び静電チャック劣化事故を防止する必要がある。
【発明の概要】
【０００６】
［０００６］本明細書に記載の１又は複数の実施形態は、概して、基板処理チャンバで使用するための、高い電気抵抗を有するコーティング材料に関する。
【０００７】
［０００７］一実施形態では、プロセスチャンバ構成要素は、第１の表面を有する誘電体と、誘電体内に配置された電極と、高抵抗層であって、誘電体の第１の表面に配置され、約１×１０９から約１×１０１７オームセンチメートルの電気抵抗を有する高抵抗層とを含む。
【０００８】
［０００８］別の実施形態では、処理チャンバは、内面を有するプロセスキットスタックであって、内面がチャンバ本体内の処理領域に面するプロセスキットスタックと、熱伝導支持体であって、基板を支持する上面を備えた誘電体と、誘電体内に配置された電極とを含む、熱伝導支持体と、高抵抗層であって、少なくとも１つのプロセスキットの内面及び誘電体の上面に配置され、１×１０９から１×１０１７オームセンチメートルの電気抵抗を有する高抵抗層とを含む。
【０００９】
［０００９］本明細書に記載の１又は複数の実施形態は概して、処理環境で使用するためのチャンバ構成要素を製造するための方法にも関する。
【００１０】
［００１０］一実施形態では、処理環境で使用するためのチャンバ構成要素を製造するための方法は、チャンバ構成要素の本体を形成することと、チャンバ構成要素を処理チャンバ内に設置することと、インシトゥで本体の表面に高抵抗層を堆積させることであって、約５０ｍＴｏｒｒから約２０Ｔｏｒｒの圧力が印加され、約１０から約３０００ワットの電力が印加され、摂氏約５０から約１１００度の温度が適用され、シリコン含有ガスが約２から約２０００ｓｃｃｍのガス流量で適用され、酸素含有ガスが約２ｓｃｃｍから約３００００ｓｃｃｍのガス流量で適用され、不活性ガスが約１０ｓｃｃｍから約２００００ｓｃｃｍの流量で適用される、インシトゥで本体の表面に高抵抗層を堆積させることと、処理チャンバ内で堆積プロセスを実施することとを含む。
【００１１】
［００１１］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態を単に示すものであり、したがって、実施形態の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術の処理チャンバの側面断面図である。
【図２Ａ】本明細書に記載の少なくとも１つの実施形態に係る処理チャンバの側面断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの処理チャンバの一部の拡大断面図である。
【図３】本明細書に記載の少なくとも１つの実施形態に係るチャンバ構成要素を製造するための方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［００１６］理解しやすくするため、可能な場合は、図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照番号が使用されている。ある実施形態の要素及び特徴は、更なる説明なしに、他の実施形態に有益に組み込まれ得ると考えられる。
【００１４】
［００１７］以下の説明では、本開示の実施形態のより完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が示されている。しかしながら、本開示の１又は複数の実施形態は、これらの特定の詳細のうちの１又は複数なしで実施され得ることが当業者には明らかであろう。他の例では、本開示の１又は複数の実施形態が曖昧になるのを避けるために、周知の特徴は記載されていない。
【００１５】
［００１８］本明細書に記載の実施形態は、概して、プラズマ処理で使用するための、高い電気抵抗を有するコーティングを含むプロセスチャンバ構成要素に関する。半導体基板を処理するために、より高温でより高いプラズマ密度のプロセスが開発されるにつれて、より多くの電荷が生成され、処理チャンバの処理領域内に配置された熱伝導支持体の上面等の、様々な露出した処理チャンバ構成要素にトラップされ得る。生成されトラップされた電荷により、熱伝導支持体がより頻繁なアーク放電事故にさらされる。アーク放電事象は、粒子汚染、ウエハスクラップ、歩留まりの低下、及びツールのダウンタイムを引き起こす。熱伝導支持体等、これらのプロセスチャンバ構成要素の上面近くにトラップされるより大量の電荷を中和するため、熱伝導支持体の上面を高抵抗層でコーティングし得る。形成された層の高い電気抵抗は、通常の処理中に処理チャンバの処理領域内のプロセスチャンバ構成要素（例えば、熱伝導支持体）、プラズマ、及び接地の間に形成されるインピーダンスを増加させるように作用し、したがって、トラップされた電荷の、チャンバ構成要素と接地との間にアークを形成する能力が低下する。
【００１６】
［００１９］概して、本明細書に記載の実施形態は、アーク放電事故を大幅に低減させ又は防止し、これにより、ツールのダウンタイムが縮小され、処理効率が向上する。以下に更に説明するように、コーティングの高い抵抗は、静電チャックの劣化を防ぐのにも役立つ。更に、本明細書に開示の方法を使用して高抵抗層が適用された後は、熱伝導支持体を取り外す必要なしに、２０００枚を超えるウエハ、例えば４０００から１００００枚のウエハを処理できることがわかった。従来のアプローチでは、アーク放電事故後にプロセスを回復させる唯一の方法は、熱伝導要素を交換することであり、これにより、チャンバのアップタイムが大幅に縮小し、運用コストが増加する。以下に説明するように、高抵抗層は他のチャンバ構成要素にも適用でき、これらの構成要素でのアーク放電事故の防止にも役立つ。
【００１７】
［００２０］本明細書に記載の実施形態は概して、処理環境で使用するためのチャンバ構成要素を製造するための方法にも関する。チャンバ構成要素は、チャンバ構成要素の本体を形成し、オプションとして本体をエクスシトゥでシーズニングし、チャンバ構成要素を処理チャンバに設置し、チャンバ構成要素をインシトゥでシーズニングし、処理チャンバで複数の基板堆積プロセスを実施することによって製造され得る。
【００１８】
［００２１］図１に、従来技術の処理チャンバ１００の側面断面図を示す。例として、処理チャンバ１００及び２００（以下に説明する）の実施形態をプラズマ堆積チャンバに関して説明するが、本明細書の開示の基本的な範囲から逸脱することなく、他の任意のタイプのウエハ処理チャンバが使用され得る。処理チャンバ１００は、処理領域１０１、面板１０４、少なくとも１つのプロセスキットスタック１０６、及び熱伝導支持体１１４を囲むチャンバ側壁１０２を含む。面板１０４は、図示したように平坦であり、基板１１６が配置される処理領域１０１にプロセスガスを分配するために使用される複数の貫通チャネル（図示せず）を含み得る。
【００１９】
［００２２］少なくとも１つのプロセスキットスタック１０６は、上部誘電体スペーサ１０８、側電極１１０、及び下部誘電体スペーサ１１２を含む。ガス入口チャネル及びガス出口チャネル（図示せず）は、上部誘電体スペーサ１０８、側電極１１０、及び／又は下部誘電体スペーサ１１２に形成され得る。少なくとも１つのプロセスキットスタック１０６の内面１１３は、処理領域１０１に面している。熱伝導支持体１１４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得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）等の誘電体材料から形成され得る。チャンバ側壁１０２は、アルミニウム又はステンレス鋼等の導電性及び熱伝導性材料を含み得る。
【００２０】
［００２３］基板１１６は、熱伝導支持体１１４の本体１１５の上面１２１に位置する。エッジリング１１８も、熱伝導支持体１１４の上面１２１に結合されている。エッジリング１１８の外側エッジは、熱伝導支持体１１４の外側エッジと整列し得る。電極１１９は、熱伝導支持体１１４の本体１１５内に埋め込まれ、電源１２０によって電力が供給される。いくつかの実施形態では、電源１２０は、電極１１９に−９８０ボルト（Ｖ）の直流（ＤＣ）電圧を提供し得るが、他の電圧の印加も可能である。電源から生成された電力は、所望の周波数で作用し得る。電源１２０によって生成された電力は、処理領域１０１のガスをプラズマ状態に励磁（又は「励起」）して、例えば、プラズマ堆積プロセス中に基板１１６の表面に層を形成するように作用する。
【００２１】
［００２４］電極１１９に提供される電力は、基板１１６を「バイアス」する助けとなり得る。電極１１９はまた、静電チャック電極として機能し、電極１１９に電気的に結合された別個の高電圧電源（図示せず）を使用することによって、熱伝導支持体１１４の上面１２１に対して基板１１６に適切な保持力を提供する助けとなり得る。
【００２２】
［００２５］図１に示すような従来技術の実施形態では、熱伝導支持体１１４の上面１２１は、処理領域１０１に露出している。より大きいサイズの基板１１６を処理する場合、より大きい処理チャンバ１００が必要である。処理チャンバ１００が大きいほど、処理領域１０１内に配置されたプロセスガスをプラズマ状態に「励起」するためにより多くの電力が必要となる。更に、熱伝導支持体１１４は、大きな漏れ電流を生成する電流漏れ経路を有する材料で作られ得る。漏れ電流により、電荷が熱伝導支持体１１４の上面１２１に流れる。次に、電荷は、処理中のより高い温度で熱伝導支持体１１４の上面１２１近くに蓄積し、熱伝導支持体１１４の上面１２１近くに、より高い集中電界が生成される。
【００２３】
［００２６］熱伝導支持体１１４の上面１２１でより大量の電荷が形成又はトラップされると、アークが生成される可能性が大幅に増加する。トラップされた大量の電荷は、熱伝導支持体１１４の上面１２１と接地との間に、より集中した電界を生成し、これにより、最終的に、アークの形態の放電電流の生成が誘発される。アーク放電事故が発生し得る箇所の例を、参照番号１２２で示す。図示したように、アーク放電事故は、熱伝導支持体１１４の上面１２１、及びプロセスキットスタック１０６の少なくとも一部の内面１１３で発生する可能性がある。これらのアーク放電事故は、処理中にチャンバ側壁１０２の表面、及び／又は他のチャンバ構成要素にも発生する可能性がある。上記のように、アーク放電事象は、粒子汚染、ウエハスクラップ、歩留まりの低下、及びツールのダウンタイムを引き起こし得る。
【００２４】
［００２７］図２Ａに、本明細書に記載の少なくとも１つの実施形態に係る処理チャンバ２００の側面断面図を示す。本明細書に記載の実施形態は、例えば図１の参照番号１２２によって示すように、従来技術で発生するアーク放電事象を大幅に低減又は排除するように設計されている。処理チャンバ２００は、処理領域２０１、面板２０４、少なくとも１つのプロセスキットスタック２０６、及び熱伝導支持体２１４を囲むチャンバ側壁２０２を含む。面板２０４は、図示したように平坦であり、プロセスガスを処理領域２０１に分配するために使用される複数の貫通チャネル（図示せず）を含み得る。処理ガスは、ガス供給部２０３によって供給される。電源２０５は、面板２０４に電力を供給するように機能し、処理領域２０１のガスをプラズマ状態に励磁（又は「励起」）して、例えば、プラズマ堆積プロセス中に基板２１６の表面に層を形成する。
【００２５】
［００２８］プロセスキットスタック２０６は、上部誘電体スペーサ２０８、側電極２１０、及び下部誘電体スペーサ２１２を含む。上部誘電体スペーサ２０８及び下部誘電体スペーサ２１２は、側電極２１０を処理チャンバ２００の本体から絶縁するように機能する。誘電体スペーサ２０８及び２１２は、セラミック材料でできていてよい。側電極２１０は、アルミニウム等の導電性材料からできていてよい。側電極２１０は、可変コンデンサ２２６に電気的に結合され、第１のインダクタ２２８を介して接地に終端されている。第２のインダクタ２３０は、可変コンデンサ２２６に並列に電気的に結合されて、接地への低周波ＲＦのための経路を提供する。更に、センサ２２４は、側電極２１０と可変コンデンサ２２６とを流れる電流の制御に使用するために、側電極２１０と可変コンデンサ２２６との間に配置される。ガス入口チャネル及びガス出口チャネル（図示せず）は、上部誘電体スペーサ２０８、側電極２１０、及び／又は下部誘電体スペーサ２１２に形成され得る。少なくとも１つのプロセスキットスタック２０６の内面２１３が、処理領域２０１に面している。熱伝導支持体２１４は、一般に、基板処理に使用されるペデスタルヒータを含み得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）等の誘電体材料から形成され、ＡＣヒータ電源２１７Ａによって電力を供給される加熱要素２１７Ｂを含み得る。チャンバ側壁２０２は、アルミニウム又はステンレス鋼等の導電性及び熱伝導性材料を含み得る。
【００２６】
［００２９］基板２１６は、熱伝導支持体２１４の本体２１５の上面２２１に位置する。エッジリング２１８も、熱伝導支持体２１４の上面２２１に結合されている。エッジリング２１８の外側エッジは、熱伝導支持体２１４の外側エッジと整列し得る。電極２１９は、熱伝導支持体２１４の本体２１５内に埋め込まれ、電源２２０によって電力が供給される。いくつかの実施形態では、電源２２０は、電極２１９に−９８０ボルト（Ｖ）の直流（ＤＣ）電圧を提供し得るが、他の電圧の印加も可能である。いくつかの実施形態では、電源２２０から生成された電力は、約２００ｋＨｚから約８１ＭＨｚ、より一般的には約１３．５６ＭＨｚから約４０ＭＨｚの周波数で作用し得る。しかしながら、電源２２０は他の周波数で動作し得る。
【００２７】
［００３０］電極２１９に提供される電力は、基板２１６を「バイアス」する助けとなり得る。電極２１９はまた、静電チャック電極として機能し、電極２１９に電気的に結合された別個の高電圧電源（図示せず）を使用することによって、熱伝導支持体２１４の上面２２１に対して基板２１６に適切な保持力を提供する助けとなり得る。電極２１９は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、又は他の同様の材料等の高融点金属でできていてよい。電極２１９は、熱伝導支持体２１４の上面２２１からある距離（図２Ａでは「ｄ」と称される）に埋め込まれている。いくつかの実施形態では、距離は少なくとも１ミリメートルであるが、上面２２１からの他の距離であってもよい。電源２２０によって生成される大量のＲＦ電力を使用する処理用途では、プラズマが処理領域２０１内で生成されるときに、電極２１９と接地との間に大量の電圧が生成される。より高い電圧は、熱伝導支持体２１４の上面２２１により大量の電荷をもたらす。
【００２８】
［００３１］熱伝導支持体２１４の上面２２１近くにトラップされた電荷を中和しやすくするために、熱伝導支持体２１４の上面２２１が高抵抗層２２２でコーティングされる。更に、少なくとも１つのプロセスキットスタック２０６の内面２１３等の処理領域２０１に面する他の伝導構成要素も、図２Ａに示すように、高抵抗層２２２でコーティングされ得る。層の高い抵抗は、高抵抗層２２２の表面又は内部で電荷をトラップするように作用し、熱伝導支持体２１４の上面２２１の電荷を減少させるように作用する。図２Ａの処理チャンバ２００の一部の拡大断面図を示す図２Ｂに示すように、プラズマと接地との間の電流の経路２３４は、熱伝導支持体２１４の本体２１５に流れ込む。処理中、より大きな電流が経路２３４に沿って流れると、電荷２３２が本体２１５の上面２２１近くに蓄積する。しかしながら、高抵抗層２２２は、プラズマで生成された電荷が上面２２１にトラップされるのを妨げ、本体２１５の上面２２１近くの電荷２３２の量を減少させる、及び／又は上面２２１にトラップされた電荷のチャンバ接地へのアーク放電を妨げるように機能する。トラップされた電荷の量の減少及び／又は接地への追加インピーダンスは、アーク放電事象を排除する又は大幅に低減させる。
【００２９】
［００３２］更に、高抵抗層２２２は、静電チャックの劣化を低減させるように機能し、静電チャック性能を改善する。通常、静電チャックのために熱伝導支持体内に配置された電極に電源からＤＣ電圧が印加されると、熱伝導支持体の漏れ電流により、プラズマ処理中に熱伝導支持体からＤＣ電圧によって生成された電荷が漏出する。しかしながら、本明細書の実施形態に記載したように、高抵抗層２２２は、熱伝導支持体２１４からの電荷の漏出の妨害に役立つ。換言すれば、高抵抗層２２２は、電源２２０から電極２１９に印加されたＤＣ電圧によって生成された電荷が接地に漏出するのを「妨げる」ように機能する。これは、電気抵抗及び比誘電率を含む、高抵抗層２２２材料の電気的特性に部分的に起因している。いくつかの実施形態では、高抵抗層２２２材料の比誘電率は３．４から４．０であり得、これは、熱伝導支持体２１４材料の比誘電率より２倍以上小さい場合がある。更に、いくつかの実施形態では、高抵抗層２２２材料の電気抵抗は、１×１０９から約１ｘ１０１７オームセンチメートルであり得、これは、熱伝導支持体２１４材料の電気抵抗よりも６桁以上高い場合がある。全体として、高抵抗層２２２の電気的特性は、チャック性能を安定させるように作用し、経時的な劣化を防止する。
【００３０】
［００３３］本開示のいくつかの実施形態では、高抵抗層２２２がチャンバ構成要素（例えば、伝導支持体）に適用された後は、アークによって生じた損傷のために熱伝導支持体２１４を取り外す必要なく、ある場合には、高抵抗層２２２の再適用の必要なく、２０００を超える基板（又はウエハ）、例えば４０００から１００００の基板（又はウエハ）の処理が可能である。他のアプローチでは、プロセスを回復する唯一の方法は、プロセスキット構成要素（熱伝導要素等）を定期的に交換することであり、これにより、チャンバのアップタイムが大幅に縮小し、運用コストが増加する。少なくとも１つの実施形態では、高抵抗層２２２は、熱伝導支持体２１４のエッジの周りに配置されたエッジリング２１８の上面２２１と底面との間に適用される。エクスシトゥ層形成プロセスを使用する他の実施形態では、熱伝導支持体２１４の上面２２１が、エッジリング２１８なしで、高抵抗層２２２でコーティングされ得る。
【００３１】
［００３４］上述したように、高抵抗層２２２は、高い電気抵抗を有する。高抵抗層２２２は、約１ｘ１０９から約１ｘ１０１７オームセンチメートルの電気抵抗を有し得る。いくつかの実施形態では、高抵抗層２２２の電気抵抗は、約１×１０１３オームセンチメートルである。高抵抗層２２２の他の特性も、アーク放電事故を防ぐのに役立ち得る。例えば、高抵抗層２２２は、約１から約２０マイクロメートルの誘電体厚さを有し得る。この範囲内の誘電体厚さは、高抵抗層２２２内により多くの電荷をトラップするように作用し、熱伝導支持体２１４の上面２２１近くに電荷が蓄積するのを防ぐように作用する。高抵抗層２２２はまた、約３から約１０の比誘電率を有し得る。いくつかの実施形態では、比誘電率は、約３．４から約４．０であり得る。この範囲内の比誘電率はまた、チャンバ構成要素の表面（例えば、上面２２１）と接地との間のインピーダンスの増加によって、上面２２１での電荷の蓄積を防ぐように作用し得る。高抵抗層２２２は、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、又は上記で説明したものと同様の材料特性を備えた他の同様の材料でできていてよい。
【００３２】
［００３５］更に、いくつかの実施形態では、高抵抗層２２２は、熱伝導支持体２１４の１又は複数の表面上に配置され、熱伝導支持体２１４の表面が基板処理チャンバで実施される堆積又は洗浄プロセスのうちの１又は複数の間に使用される処理化学によって攻撃又は侵食されるのを防ぐ。一例では、高抵抗層２２２は、基板処理チャンバで実施されるインシトゥ洗浄プロセス中に著しく攻撃又は侵食されない材料から形成される。典型的には、インシトゥ洗浄プロセスは、処理チャンバのプラズマ生成構成要素によってプラズマ状態に励起される塩素（Ｃｌ）又はフッ素（Ｆ）等の１又は複数のハロゲン含有ガスの使用を含み得る。熱伝導支持体２１４の静電チャックバージョンが基板を「チャック」及び／又は支持する能力に、損傷した層の影響が及ぶほど、高抵抗層２２２が攻撃又は侵食された場合、コーティングがその表面上に新たに形成されたときに熱伝導支持体２１４が機能したように機能することができるように、熱伝導支持体２１４の表面上に新たなコーティングが形成され得る。高抵抗層２２２を形成するプロセスを、図３と併せて以下に更に説明する。
【００３３】
［００３６］いくつかの実施形態では、高抵抗層１２２はまた、その上の半導体基板の反復クランピング又は静電チャックによる高抵抗層２２２の表面の摩耗量を最小化する機械的特性を含む。典型的には、半導体基板は、基板処理チャンバで処理される複数の基板への反復暴露のために、熱伝導支持体２１４の表面を摩耗させ得る粗い裏面を有する。１つの非限定的な例では、高抵抗層２２２の表面は、熱伝導支持体２１４の表面の硬度と実質的に等しいかそれよりも大きい硬度を有する。別の例では、高抵抗層２２２の表面は、半導体基板（例えば、Ｓｉ、ＧａＮ、又はサファイアを含む基板）の硬度と実質的に等しいかそれよりも大きい硬度を有する。一例では、表面硬度は約１０３から約１０４ＭＰａである。したがって、上記のように、いくつかの実施形態では、高抵抗層２２２の材料は、高抵抗層２２２の優れた電気的特性により静電チャックプロセスを安定化させ、化学的攻撃と機械的摩耗から熱伝導支持体２１４の表面も保護するために使用され得る。
【００３４】
［００３７］図３に、本明細書に記載の少なくとも１つの実施形態に係るチャンバ構成要素を製造するための方法３００のフロー図を示す。製造されるいくつかのチャンバ構成要素は、熱伝導支持体２１４及び／又は上記のプロセスキットスタック２０６内の１又は複数の構成要素を含み得るが、他のチャンバ構成要素もこの方法を使用して製造され得る。方法３００は、製造工程３００Ａ及びシーズニング工程３００Ｂを含む。
【００３５】
［００３８］製造工程３００Ａは、ブロック３０２及び３０４を含む。ブロック３０２において、チャンバ構成要素の本体が形成される。本体は、金属（例えば、アルミニウム又はＳＳＴ）、セラミック材料（例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ））、又は他の同様の材料から形成され得る。形成後すぐに、チャンバ構成要素の本体を研磨して、使用中に亀裂又は粒子の生成につながる表面の欠陥を減らすことができる。本体は、任意の適切な電気研磨又は機械研磨の方法又はプロセスを使用して研磨され得る。
【００３６】
［００３９］ブロック３０４は、高抵抗層２２２を含むシーズニング層をエクスシトゥでチャンバ構成要素に提供するオプションの工程を提供する。本開示の「エクスシトゥ」シーズニングは、非生産シーズニングチャンバでの、又は構成要素が基板を処理するために使用される処理チャンバの外側の任意の場所での、構成要素のシーズニングを指す。シーズニングの方策は、１又は複数のシーケンス、順序、及び／又は組み合わせで、１又は複数の期間、特定の化学組成を含む１又は複数のプラズマに構成要素を曝露するプロセスを含み得る。エクスシトゥシーズニングプロセスの利点の１つは、インシトゥシーズニングの必要性を低減又は排除することであり得る（ブロック３０８で説明）。これにより、施設の運用コストが削減できる。更に、エクスシトゥシーズニングでは、チャンバ構成要素の本体を処理チャンバに設置せずにシーズニングすることが可能なため、他のチャンバ構成要素がシーズニング層の形成プロセスを妨害又は変更することなく、チャンバ構成要素の本体全体がコーティングされ得る。例えば、一実施形態では、熱伝導支持体２１４の上面２２１は、エッジリング２１８なしで、高抵抗層２２２でコーティングされ得る。
【００３７】
［００４０］シーズニング工程３００Ｂは、ブロック３０６及び３０８を含む。ブロック３０６において、チャンバ構成要素が処理チャンバに設置される。構成要素が処理チャンバに設置されると、ブロック３０８は、高抵抗層２２２を含むシーズニング層をインシトゥでチャンバ構成要素に提供する。本開示の「インシトゥ」は、構成要素が基板を処理するために使用される処理チャンバ内における、構成要素のシーズニングを指す。シーズニング材料は、少なくとも１つのプロセスキットスタック２０６の内面２１３及び熱伝導支持体２１４の上面２２１等の、チャンバ及びチャンバ構成要素の内面に、高抵抗層２２２を含む少なくとも１つのシール層を形成する。シーズニングプロセスは、例えば、摂氏約５０から約１１００度の温度、及び約５０ｍＴｏｒｒから約２０Ｔｏｒｒの圧力で操作され得る。シーズニングプロセスはまた、例えば、約１０ワットから約３０００ワットのレベルで、ＲＦ電源２０５又は熱伝導支持体２１４の電極２１９によって面板２０４に提供されるＲＦ電力で操作され得る。
【００３８】
［００４１］工程３００Ａ及び／又は３００Ｂで実施されるシーズニングプロセスは、ガス供給部２０３から提供されるガスを、面板２０４内に形成されたガス入口マニホールドを通して導入することによって実施され得る。一例では、シーズニング層は、処理チャンバでシリコン含有ガスを酸素含有ガスと反応させることによって堆積され得る酸化ケイ素層である。シリコン含有ガスは、シラン、ジシラン、及びオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）等の前駆体ガスを含み得る。酸素含有ガスは、酸素、二酸化炭素、亜酸化窒素、又はその他の量の窒素と酸素（ＮｘＯｙ）を含み得る。炭素、水素、及びフッ化物（ＣｘＨｙＦｚ）等の他の前駆ガス、及びアルゴン、キセノン、及びヘリウム等の不活性ガスは、シーズニングプロセス中に処理チャンバに導入され得る。シーズニング層の堆積中に、シリコン含有ガスが、約２標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）から約２００００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入され得る。酸素含有ガスは、約２ｓｃｃｍから約３００００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入され得る。アルゴン、キセノン、及びヘリウムは、約１０ｓｃｃｍから約２００００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入され得る。ＣｘＦｙ及びＣｘＨｙＦｚガスは、約２ｓｃｃｍから約２００００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入され得る。処理時間は、シーズニング層の所望の厚さによって異なり得る。
【００３９】
［００４２］ブロック３１０は、処理チャンバでの堆積プロセスの実施を提供する。処理チャンバの内部構成要素がシーズニングされると、チャンバ構成要素内のアーク放電が大幅に低減又は排除される。例えば、アーク放電に起因する熱伝導支持体２１４の取り外しなく、４０００を超える基板を処理することができる。更に、上記のように、耐熱層２２２を形成するシーズニング層形成プロセスを実施した後は、静電チャック劣化も低減する。他のアプローチでは、アーク放電事象後に構成要素を回復する唯一の方法は、チャンバ構成要素を取り外すことであり、これにより、チャンバのアップタイムが大幅に縮小し、運用コストが増加する。
【００４０】
［００４３］前述の内容は本開示の実施形態を対象としているが、以下の特許請求の範囲によって決定されるその基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することが可能である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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