(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持するための第１のプレートであり、前記第１のプレートの裏側に配置された１つまたは複数の真空溝及び複数のパージガスチャネルを有する、第１のプレートと、
前記第１のプレートの真下に配置された、前記第１のプレートを支持する第２のプレートと、
前記第１のプレートを取り囲む、前記第２のプレートの上方に配置されたエッジリングと、
を備える基板支持体であって、
前記複数のパージガスチャネルが前記第１のプレートの中央部分の単一の入り口から周辺部の複数の出口へ延在し、
前記複数のパージガスチャネルが前記複数の出口に広がり、
前記複数のパージガスチャネルが実質的に等しい流動コンダクタンスを有し、
前記複数のパージガスチャネルの各々が、前記単一の入り口と前記複数の出口の間で複数回分岐する、
基板支持体。
【請求項２】
前記複数のパージガスチャネルが前記中央部分において第１の断面積、および前記周辺部で第２の断面積を有する、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項３】
前記第２の断面積が前記周辺部でチョークドフロー条件を生成するように前記第１の断面積よりも小さい、請求項２に記載の基板支持体。
【請求項４】
前記エッジリングが前記エッジリングと前記第１のプレートとの間に流路を生成するように前記第１のプレートから離隔されている、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項５】
前記第１のプレートの前記周辺部が前記エッジリングの内側部分に対応するように成形されている、請求項４に記載の基板支持体。
【請求項６】
前記エッジリングおよび前記第１のプレートの前記周辺部が前記エッジリングと前記第１のプレートの前記周辺部との間にチョークドフロー経路を画成する、請求項５に記載の基板支持体。
【請求項７】
前記第２のプレートが複数の加熱ゾーンを提供するように前記第２のプレートに埋め込まれた複数の加熱素子を含む、請求項１から５までのいずれか１項に記載の基板支持体。
【請求項８】
前記第１のプレートが、
前記第１のプレートの上部に形成された複数のチャネルと、
前記１つまたは複数の真空溝を前記複数のチャネルに流体結合するように前記第１のプレートを貫いて配置された１つまたは複数の開口部と、
をさらに備える、請求項１から５までのいずれか１項に記載の基板支持体。
【請求項９】
内部容積を画成するチャンバ本体と、
前記内部容積にプロセスガスを提供する１つまたは複数のガス入り口と、
前記１つまたは複数のガス入り口の反対側の前記内部容積内に配置された基板支持体であって、請求項１から８までのいずれか１項に規定されるような基板支持体と、
を備える、プロセスチャンバ。
【請求項１０】
前記１つまたは複数のガス入り口に前記プロセスガスを提供する第１のガス源と、
前記複数のパージガスチャネルにパージガスを提供する第２のガス源と、
をさらに備える、請求項９に記載のプロセスチャンバ。
【請求項１１】
前記第１のプレートが、
前記裏側に配置された１つまたは複数の真空溝と、
前記第１のプレートの上部に形成された複数のチャネルと、
前記１つまたは複数の真空溝を前記複数のチャネルに流体結合するように前記第１のプレートを貫通して配置された１つまたは複数の開口部と、
をさらに備え、
前記基板支持体の上に配置された基板をチャックするように前記１つまたは複数の真空溝に結合された真空チャック供給源
をさらに備える、請求項１０に記載のプロセスチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、一般に半導体処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
エッジパージは、ヒータ表面のエッジを保護し、基板の裏側上の堆積を防ぐために、金属化学気相堆積（ＭＣＶＤ：ｍｅｔａｌ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）および金属原子層堆積（ＭＡＬＤ：ｍｅｔａｌ  ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）チャンバ内で行われるプロセスにおいて有用である。本発明者は、エッジパージガスの注入における不均一性が堆積の不均一性につながることに気づいた。したがって、本発明者は、現在のＭＣＶＤおよびＭＡＬＤ基板支持体がエッジパージ不均一性の観点から準最適であると考える。例えば、本発明者は、従来の基板支持体が約１７％の範囲のエッジパージ不均一性を有する可能性があることに気づいた。
したがって、本発明者は、より均一なエッジパージを有する基板支持体の実施形態を提供した。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
基板支持体の実施形態が本明細書で提供される。一部の実施形態では、基板支持体は、基板を支持するための第１のプレートであって、第１のプレートの裏側に複数のパージガスチャネルを有する第１のプレートと、第１のプレートの真下に配置された、第１のプレートを支持する第２のプレートと、第１のプレートを取り囲む、第２のプレートの上方に配置されたエッジリングと、を備え、複数のパージガスチャネルが第１のプレートの中央部分の単一の入り口から周辺部の複数の出口へ延在し、複数のパージガスチャネルが実質的に等しい流動コンダクタンスを有する。
一部の実施形態では、プロセスチャンバは、内部容積を画成するチャンバ本体と、内部容積にプロセスガスを提供する１つまたは複数のガス入り口と、１つまたは複数のガス入り口の反対側の内部容積内に配置された基板支持体と、を含み、基板支持体が、基板を支持するための第１のプレートであって、第１のプレートの裏側に複数のパージガスチャネルを有する第１のプレートと、第１のプレートの真下に配置された、第１のプレートを支持する第２のプレートと、第１のプレートを取り囲む、第２のプレートの上方に配置されたエッジリングと、を備え、複数のパージガスチャネルが第１のプレートの中央部分の単一の入り口から周辺部の複数の出口へ延在し、複数のパージガスチャネルが実質的に等しい流動コンダクタンスを有する。
一部の実施形態では、基板支持体は、基板を支持するための第１のプレートであって、第１のプレートの裏側に配置された複数のパージガスチャネルを有する第１のプレートと、第１のプレートの真下に配置された、第１のプレートを支持する第２のプレートと、第１のプレートを取り囲む、第２のプレートの上方に配置されたエッジリングと、を含み、複数のパージガスチャネルが第１のプレートの中央部分の単一の入り口から周辺部の複数の出口へ延在し、複数のパージガスチャネルが実質的に等しい流動コンダクタンスを有し、中央部分の複数のパージガスチャネルの第１の断面積が周辺部の複数のパージガスチャネルの第２の断面積よりも大きく、エッジリングおよび第１のプレートの周辺部がエッジリングと第１のプレートの周辺部との間にチョークドフロー経路を画成する。
本開示の他のおよびさらなる実施形態について以下に記載する。
【０００４】
簡単に上で要約され、以下でより詳細に論じられる本開示の実施形態は、添付図面に示される本発明の例示的な実施形態を参照することによって理解され得る。しかしながら、添付図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって、範囲を限定していると考えられるべきではなく、その理由は本開示が他の等しく効果的な実施形態を受け入れることができるためである。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本開示の一部の実施形態による基板支持体と共に使用するのに適切なプロセスチャンバの概略図である。
【図２】本開示の一部の実施形態による基板支持体の一部の裏側図である。
【図３】本開示の一部の実施形態による基板支持体の等角断面図である。
【図４】本開示の一部の実施形態による基板支持体の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
理解を容易にするために、各図に共通の同一の要素を指定するために、可能な場合は、同一の参照数字が使用された。図は、縮尺通りには描かれておらず、明瞭にするために簡略化されることがある。一実施形態の要素および特徴は、さらに詳説することなく他の実施形態において有益に組み込まれてもよい。
改善されたパージガス流を提供する基板支持体が本明細書で提供される。本発明の基板の実施形態は、処理される基板の周囲のパージガス流の均一性を改善し、したがって、堆積の均一性を改善する。本開示の範囲を限定することは意図されていないが、本明細書で開示される本発明の基板支持体は、任意選択で高周波（ＲＦ）能力を有する、化学気相堆積（ＣＶＤ）用に構成されたプロセスチャンバ、例えば、直径が２００、３００、または４５０ｍｍの基板などを処理するのに適したＣＶＤプロセスチャンバなどにおいて特に有利な場合がある。
図１は、本開示の一部の実施形態によるヒータを有する基板支持体と共に使用するのに適したプロセスチャンバ１００を表す。プロセスチャンバ１００は、１つまたは複数の基板プロセス、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）などの堆積プロセスを行うのに適した任意のプロセスチャンバであってもよい。一部の実施形態では、プロセスチャンバは、ＣＶＤプロセスチャンバである。プロセスチャンバは、スタンドアロンのプロセスチャンバ、またはクラスタツール、例えば、カリフォルニア、サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）、もしくはＥＮＤＵＲＡ（登録商標）クラスタツールのうちの１つの一部であってもよい。
一部の実施形態では、プロセスチャンバ１００は、一般に、チャンバ本体１０２、基板１０８を支持するための基板支持体１０３、およびチャンバ本体１０２の内部容積１１９に１つまたは複数のプロセスガスを提供するための１つまたは複数のガス入り口（例えば、シャワーヘッド１０１）を含むことができる。
【０００７】
一部の実施形態では、チャンバ本体１０２は、基板１０８をプロセスチャンバ１００に提供することができ、プロセスチャンバ１００から除去することができる１つまたは複数の開口部（１つの開口部１０９が示されている）を備えることができる。開口部１０９は、開口部１０９を介してチャンバ本体１０２の内部容積１１９へのアクセスを選択的に行うためのスリットバルブ１１０または他の機構によって密閉されてもよい。一部の実施形態では、基板支持体１０３は、開口部１０９を介して基板をチャンバ内へおよびチャンバから外に移送するのに適した（図示するような）下側位置と、処理するのに適した選択可能な上側位置との間で基板支持体１０３の位置を制御することができるリフト機構１１７に結合されてもよい。プロセス位置は、特定のプロセスのためのプロセス均一性を最大にするように選択されてもよい。持ち上げられた処理位置の少なくとも１つの位置にある場合、基板支持体１０３は、対称的な処理領域を提供するように開口部１０９よりも上に配置されてもよい。
１つまたは複数のガス入り口（例えば、シャワーヘッド１０１）は、プロセスチャンバ１００内でプロセスを実行するために１つまたは複数のプロセスガスを提供するための第１のガス源１２８に結合されてもよい。シャワーヘッド１０１が示されているが、プロセスチャンバ１００の天井または側壁に、あるいは、チャンバ本体１０２の基部、基板支持体１０３の周辺部などの、プロセスチャンバ１００に所望されるようなガスを提供するのに適した他の位置に配置されたノズルもしくは入り口などの、追加のまたは代替のガス入り口が設けられてもよい。
一部の実施形態では、プロセスチャンバ１００は、プロセスガス、パージガス、処理副産物などを、例えば、チャンバ本体１０２の内部容積１１９を排気１３０と流体結合する１つまたは複数の開口部１３８を介して、プロセスチャンバ１００から除去するためのポンプ１２６に結合された排気１３０をさらに含む。一部の実施形態では、排気１３０は、チャンバ本体１０２の壁のまわりに配置されてもよく、（例えば、非対称のポンプ構成により、基板上方のプロセスチャンバの処理領域から排気１３０へ方位的により均一な流れを提供するために）上側排気１３２と下側排気１３４にさらに分割されてもよく、１つまたは複数の開口部１３６が上側排気１３２と下側排気１３４との間に配置され、排気１３０を通り抜ける、ポンプ１２６へのプロセスガスなどの流れを制御することができる。
【０００８】
基板支持体１０３は、基板１０８をその上に支持するための第１のプレート１０５、および第１のプレート１０５を支持するように構成された第２のプレート（ヒータプレート）１０６を一般に備える。基板支持体シャフト１０７は、第２のプレート１０６を支持する。一部の実施形態では、１つまたは複数の加熱素子１１８は、第２のプレート１０６内部に埋め込まれ、または引っ込めて取り付けられてもよく、したがって、第２のプレート１０６をヒータとして機能させることができる。電源１１１は、基板支持体シャフト１０７内部に配置された導管１１３を介して加熱素子１１８に電力を提供することができる。一部の実施形態では、加熱素子１１８は、第２のプレート１０６内部に埋め込まれ、または引っ込めて取り付けられてもよく、複数の加熱ゾーンが第２のプレート１０６を横切って存在するように構成されてもよい。
パージガス（例えば、アルゴンなどの不活性ガス）は、第２のガス源１１４によって導管１１６を介して基板１０８の裏側１２２に提供される。一部の実施形態では、導管１１６は、基板支持体シャフト１０７の中央開口部の側壁に、またはその中央開口部の内部に配置される。（以下に記載される）１つまたは複数の導管は、パージガスを基板１０８のエッジのすぐ近くに送出するように設けられる。
【０００９】
図２は、本開示の一部の実施形態による第１のプレート１０５の裏側を表す。一部の実施形態では、第１のプレート１０５は、従来の基板支持体と比較して、第１のプレート１０５の周辺部から出るパージガスのより均一な分布を有利には提供することができる。図２に示すように、複数のパージガスチャネル２０４Ａ、２０４Ｂは、第１のプレート１０５の中央部分の単一の入り口２０３から第１のプレート１０５の周辺部の複数の出口２０５へ広がることができる。一部の実施形態では、パージガスチャネル２０４Ａ、２０４Ｂは、複数の通路を介して複数の出口２０５へ再帰的に広がることができる。
【００１０】
一部の実施形態では、複数のパージガスチャネルは、実質的に等しい流動コンダクタンスを有することができる。本明細書で使用されるように、用語、実質的に同等の、または実質的に等しいは、お互いの約１０パーセント以内であることを意味する。上で規定されたように、用語、実質的に同等の、または、実質的に等しいは、導管（またはチャネル）の長さ、流動長、断面積、流量などの本開示の他の態様を記載するために使用されることがある。
一部の実施形態では、複数のパージガスチャネルは、実質的に等しい流動長を有することができる。一部の実施形態では、複数のパージガスチャネルは、実質的に等しい断面積を、パージガスチャネルに沿った同等の位置に沿って有することができる（例えば、断面積は、各通路の長さに沿って変わることがあるが、複数のパージガスチャネルの各チャネルは、実質的に同等の仕方で変わる）。一部の実施形態では、複数のパージガスチャネルは、第１のプレート１０５のまわりに対称に配置されてもよい。一部の実施形態では、複数のパージガスチャネル２０４Ａのそれぞれの第１の断面積が、複数のパージガスチャネル２０４Ｂのそれぞれの第２の断面積よりも大きい。第１のプレート１０５の周辺部のすぐ近くの断面積が低減した結果として、チョークドフロー条件が生成される。したがって、パージガスは、出口２０５のすべてから実質的に同等の流量で出る。
【００１１】
例えば、一部の実施形態では、単一の入り口２０３は、基板支持体シャフト１０７の導管１１６と位置合わせされるように、トッププレートの中心のすぐ近くに設けられる。単一の入り口２０３から、複数のパージガスチャネルは、放射状に外に向かって、トッププレート（また一般には基板支持体）と共通の中心を有する半径の円弧に沿って交互に延在する。パージガスチャネルが放射状に外に向かって延在するたびに、パージガスチャネルは、最後の外に向かって延在するチャネルが第１のプレート１０５を出るまで、円弧の中点と交差する。
【００１２】
例えば、一部の実施形態では、第１の円弧状のパージガスチャネルの中心と交差する単一の外に向かって延在するパージガスチャネルが設けられる。第１の円弧状のパージガスチャネルは、約１８０度の円弧長を有することができる。第１の円弧状のパージガスチャネルの端部は、１対の外に向かって延在するパージガスチャネルのそれぞれの端部と交差し、それらの端部がそれぞれ、１対の第２の円弧状のパージガスチャネルと交差する。１対の第２の円弧状のパージガスチャネルのそれぞれは、約９０度の円弧長を有することができる。１対の第２の円弧状のパージガスチャネルのそれぞれ端部は、４つの外に向かって延在するパージガスチャネルのそれぞれの端部と交差し、それらの端部がそれぞれ、４つの第３の円弧状のパージガスチャネルと交差する。４つの第３の円弧状のパージガスチャネルのそれぞれは、約４５度の円弧長を有することができる。４つの第３の円弧状のパージガスチャネルのそれぞれの端部は、８つの外に向かって延在するパージガスチャネルのそれぞれの端部と交差し、それらの端部がそれぞれ、８つの第４の円弧状のパージガスチャネルと交差する。８つの第４の円弧状のパージガスチャネルのそれぞれは、約２２．５度の円弧長を有することができる。８つの第４の円弧状のパージガスチャネルのそれぞれの端部は、１６の外に向かって延在するパージガスチャネルのそれぞれの端部と交差し、それらの端部が、出口２０５を形成する第１のプレート１０５の外側エッジとそれぞれ交差する。
【００１３】
図２に示すように、真空溝２０２も第１のプレート１０５内に機械加工されている。開口部２０１は、真空溝２０２を第１のプレート１０５の上部の複数のチャネル（図３の３０６）と流体結合するように、第１のプレート１０５を貫いて延在する。真空チャック供給源（図示せず）は、第１のプレート１０５の上に配置されたとき基板１０８をチャックするために真空溝２０２と通じる。また、第１のプレート１０５は、リフトピン（図示せず）が複数のリフトピン穴２０６を通り抜け、基板１０８を第１のプレート１０５から上昇させる／第１のプレート１０５上に下降させることができるようにする複数のリフトピン穴２０６を含むことができる。一部の実施形態では、および図２に表されるように、真空溝２０２はすべて、複数のパージガスチャネル２０４Ａ、２０４Ｂの第１の円弧状のパージガスチャネルの内側に向かって放射状に配置され、有利には様々なチャネルの機械加工および配置を簡略化し、複数のパージガスチャネル２０４Ａ、２０４Ｂの対称的な配置を容易にし、それによってより均一のパージガス流を提供する。
【００１４】
図３は、本開示の一部の実施形態による基板支持体１０３の断面等角図を表す。図３でわかるように、導管３０２は一方の端部で真空チャック供給源３０３に結合され、反対側の端部で真空溝２０２内へ開口する。真空溝２０２は、第１のプレート１０５上に配置された基板１０８をチャックするために、開口部２０１を介して第１のプレート１０５の上部の複数のチャネル３０６と通じる。一部の実施形態では、第１のプレート１０５は、第１のプレート１０５上に配置されたときに基板１０８の裏側上での粒子の生成を防ぐために複数のコンタクトパッド３０４（例えば、サファイアボール）を含んでもよい。
【００１５】
図４は、第１および第２のプレート１０５、１０６の周辺部の側面断面図を表す。一部の実施形態では、基板支持体１０３は、第２のプレート１０６の上方に配置された、第１のプレート１０５を取り囲むエッジリング４０２を含むことができる。エッジリング４０２は、図４の矢印によって示されるように、出口２０５から流れ出るパージガスが第１のプレート１０５とエッジリング４０２との間を流れることができるように、第１のプレート１０５から離隔されている。一部の実施形態では、第１のプレート１０５の周辺部は、エッジリング４０２の内側部分に一致するように、かつ第２のプレート１０６の上面と共に、第１のプレート１０５の周辺部とエッジリング４０２との間に環状チャネルを画成するように成形される。環状チャネルは、第１のプレート１０５の周辺部と、第１のプレート１０５の上部面へ延在するエッジリング４０２の内側部分との間に画成された間隙と流体結合され、プロセスチャンバに据え付けられたときに、プロセスチャンバの内部容積（例えば、図１に表されたプロセスチャンバ１００の内部容積１１９）内へ開口する。一部の実施形態では、エッジリング４０２および第１のプレート１０５の周辺部は、少なくとも間隙内部にチョークドフロー経路を画成する。その結果、基板１０８を取り囲むパージガスのより均一な流れが実現される。
【００１６】
このように、改善されたパージガス均一性を提供することができる基板支持体の実施形態が本明細書で提供された。本発明の基板支持体は、処理される基板の周囲のパージガス流の均一性を改善し、したがって、堆積の均一性を改善することができる。
【００１７】
前述の事項は、本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態が本開示の基本的な範囲から逸脱せずに考案されてもよい。
【図１】
0006804990.tif 000002
【図２】
0006804990.tif 000003
【図３】
0006804990.tif 000004
【図４】
0006804990.tif 000005