(57)【要約】  静電チャックの実施形態が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、所定の幅を有する基板を支持及び保持するための静電チャックは、所定の幅を有する基板を支持するように構成された支持面を有する誘電体部材と、支持面の下の誘電体部材内に配置され、基板の前記所定の幅によって画定されるように、誘電体部材の中心から基板の外周部を越えた領域まで外側へと延びる電極と、電極に結合されたＲＦ電源と、電極に結合されたＤＣ電源を含むことができる。
2015501546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の幅を有する基板を支持及び保持するための静電チャックであって、
所定の幅を有する基板を支持するように構成された支持面を有する誘電体部材と、
支持面の下の誘電体部材内に配置され、誘電体部材の中心から、基板の前記所定の幅によって画定されるような基板の外周部を越えた領域まで外側へと延びる電極と、
電極に結合されたＲＦ電源と、
電極に結合されたＤＣ電源を含む静電チャック。
【請求項２】
所定の幅を有する基板を支持及び保持するための静電チャックであって、
静電チャックの誘電体部材内に配置され、静電チャックの支持面に垂直な中心軸を通る第１電極と、
誘電体部材内かつ少なくとも部分的に第１電極の半径方向外側に配置され、基板の前記所定の幅によって画定されるような基板の外周部を越えた領域まで半径方向外側へと延びる第２電極と、
各々が第１電極に結合されたＲＦ電源及びＤＣ電源と、
第２電極に結合されたＲＦ電源を含む静電チャック。
【請求項３】
第１電極が基板の縁部近傍の領域まで延びている請求項２記載の静電チャック。
【請求項４】
第２電極に結合されたＲＦ電源は、第１の電極に結合されたものと同じＲＦ電源である請求項２記載の静電チャック。
【請求項５】
ＲＦ電源から第１及び第２電極へと送出されるＲＦ電力を選択的に分割するための可変キャパシタ又は分配回路を含む請求項４記載の静電チャック。
【請求項６】
第２電極に結合されたＲＦ電源は、第１電極に結合されたものとは異なるＲＦ電源である請求項２記載の静電チャック。
【請求項７】
誘電体部材は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化ケイ素（ＳｉＮ）から製造される請求項１〜６のいずれか１項記載の静電チャック。
【請求項８】
誘電体部材の部分を覆うように静電チャックの上に配置され、支持面に対応する中央開口部を有するプロセスキットと、
プロセスキットの上に配置され、被処理基板の熱伝導率と実質的に同様な熱伝導率を有する熱伝導層を含む請求項１〜６のいずれか１項記載の静電チャック。
【請求項９】
プロセスキットは、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から製造される請求項８記載の静電チャック。
【請求項１０】
熱伝導層は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又はドープされたダイヤモンドを含む請求項８記載の静電チャック。
【請求項１１】
電極は、プロセスキットの下の領域まで延びるか、又は
第２電極は、プロセスキットの下の領域まで延びるかのいずれかである請求項８記載の静電チャック。
【請求項１２】
電極は、導電性メッシュであるか、又は
第１電極又は第２電極の少なくとも一方は、導電性メッシュであるかのいずれかである請求項１〜６のいずれか１項記載の静電チャック。
【請求項１３】
誘電体部材を支持するために誘電体部材の下に配置されたプレートと、
プレートを支持するためにプレートの下に配置され、支持ペデスタルを貫通してＲＦ電源及びＤＣ電源からの電力を送るためにペデスタル内に配置された導管を有する支持ペデスタルを含む請求項１〜６のいずれか１項記載の静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して、半導体処理に関する。
【背景】
【０００２】
プラズマ処理チャンバ（例えば、エッチングチャンバ）内で基板を固定するために利用される従来の静電チャックは、基板の縁部近傍で処理の不均一性を生みだす場合があることを本発明者らは観察してきた。このような処理の不均一性は、典型的には、静電チャックのコンポーネント（例えば、プロセスキット）を製造するために使用される材料と基板の電気的及び熱的特性が異なることによって引き起こされる。更に、従来の静電チャックは、典型的には、基板の縁部近傍で基板に向かって屈曲するプラズマシースを有するプラズマ形成を引き起こす基板上方の不均一な電磁場を生成することを本発明者らは観察してきた。発明者らは更に、プラズマシースのこのような屈曲は、基板の中央と比較して基板の縁部近傍で基板に衝突するイオン軌道の違いをもたらし、これによって基板の不均一なエッチングを引き起こし、こうして全体的な限界寸法の均一性に影響を与えることを発見した。
【０００３】
したがって、本発明者らは、改良された静電チャックを提供してきた。
【概要】
【０００４】
静電チャックの実施形態が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、所定の幅を有する基板を支持及び保持するための静電チャックは、所定の幅を有する基板を支持するように構成された支持面を有する誘電体部材と、支持面の下の誘電体部材内に配置され、誘電体部材の中心から、基板の前記所定の幅によって画定されるような基板の外周部を越えた領域まで外側へと延びる電極と、電極に結合されたＲＦ電源と、電極に結合されたＤＣ電源を含むことができる。
【０００５】
いくつかの実施形態では、所定の幅を有する基板を支持及び保持するための静電チャックは、静電チャックの誘電体部材内に配置され、静電チャックの支持面に垂直な中心軸を通る第１電極と、誘電体部材内かつ少なくとも部分的に第１電極の半径方向外側に配置され、基板の前記所定の幅によって画定されるような基板の外周部を越えた領域まで半径方向外側へと延びる第２電極と、各々が第１電極に結合されたＲＦ電源及びＤＣ電源と、第２電極に結合されたＲＦ電源を含むことができる。
【０００６】
本発明の他の及び更なる実施形態を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
上記で簡単に要約し、以下でより詳細に説明される本発明の実施形態は、添付の図面に示す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することができる。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、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本発明は他の等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。
【図１】本発明のいくつかの実施形態に係る、本発明の静電チャックとの使用に適した処理チャンバである。
【図２】〜
【図４】本発明のいくつかの実施形態に係る静電チャックをそれぞれ示す。
【０００８】
理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。図面は、比例して描かれているわけではなく、明確にするために簡素化されているかもしれない。一実施形態の要素及び構成を更なる説明なしに他の実施形態に有益に組み込んでもよいと理解される。
【詳細な説明】
【０００９】
本発明の実施形態は、基板を処理するための静電チャックを提供する。本発明の静電チャックは、有利には、プラズマ処理プロセス（例えば、エッチングプロセス）の間に静電チャックの上に配置された基板の上方において均一な電磁場の生成を促進し、これによって基板の上方に形成されたプラズマのプラズマシースの屈曲を低減又は排除し、こうして基板の不均一なエッチングを防止することができる。本発明の静電チャックは、更に有利には、基板の縁部近傍に均一な温度勾配を提供し、こうして従来から利用される静電チャックと比較して、温度関連プロセスの不均一性を低減し、改善された限界寸法の均一性を提供することができる。範囲を限定するものではないが、本発明者らは、本発明の装置が、例えば、シリコン又は導体のエッチングプロセスなど又はパターニングプロセス（例えば、ダブルパターニングや多重アプリケーションなど）の３２ｎｍノード技術以下のデバイスの製造のために利用されるアプリケーション（例えば、エッチングプロセスチャンバ）において特に有用であり可能性があることを観察してきた。
【００１０】
図１は、本発明のいくつかの実施形態に係る静電チャックを有する例示的な処理チャンバ１００を示す。処理チャンバ１００は、基板１１０を保持し、いくつかの実施形態では、基板１１０に温度プロファイルを付与するための静電チャック１０９を含む基板支持体１０８を有するチャンバ本体１０２を含むことができる。例示的な処理チャンバは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．）から入手可能なＤＰＳ（商標名）、ＥＮＡＢＬＥＲ（商標名）、ＳＩＧＭＡ（商標名）、ＡＤＶＡＮＴＥＤＧＥ（商標名）、又は他の処理チャンバを含むことができる。他の製造業者から入手可能なものを含む他の適切な処理チャンバが、本明細書に提供される開示内容にしたがって適切に改変することができることが理解される。特定の構成を有する処理チャンバ１００が説明されているが、本明細書に記載されるような静電チャックは、他の構成を有する処理チャンバでも使用することができる。
【００１１】
チャンバ本体１０２は、処理容積１０４及び排気容積１０６を含むことができる内部容積１０７を有する。処理容積１０４は、例えば、処理中に上で基板１１０を支持するための処理チャンバ１０２内に配置された基板支持体１０８と、所望の位置に提供された１以上のガス入口（例えば、シャワーヘッド１１４）及び／又はノズルとの間に画定することができる。
【００１２】
基板１１０は、チャンバ本体１０２の壁の開口部１１２を介して処理チャンバ１００に入ることができる。開口部１１２は、スリットバルブ１１８、又は開口部１１２を介して処理チャンバ１００の内部へのアクセスを選択的に提供するための他の機構を介して、選択的に封止することができる。基板支持体１０８は、開口部１１２を介してチャンバの内外へ基板を搬送するのに適した（図示されるような）下方位置と、処理に適した選択可能な上方位置との間で、基板支持体１０８の位置を制御することができるリフト機構１３４に結合することができる。処理位置は、特定の処理ステップのための処理の均一性を最大にするように選択することができる。上昇した処理位置の少なくとも１つにおいて、基板支持体１０８は、対称的な処理領域を提供するように開口部１１２の上方に配置することができる。
【００１３】
１以上のガス入口（例えば、シャワーヘッド１１４）は、処理チャンバ１０２の処理容積１０４内に１以上の処理ガスを供給するためのガス供給源１１６に結合することができる。シャワーヘッド１１４が図１に示されているが、追加の又は代替のガス入口（例えば、天井１４２又はチャンバ本体１０２の側壁、又は処理チャンバ１０２に望み通りにガスを供給するのに適した他の位置（例えば、処理チャンバのベース、基板支持体の周辺部等）に配置されたノズル又は入口）を設けることができる。
【００１４】
１以上のプラズマ電源（１つのＲＦ電源１４８が図示される）が処理チャンバ１０２に結合され、これによって１以上のそれぞれの整合ネットワーク（１つの整合ネットワーク１４６が図示される）を介して、上部電極（例えば、シャワーヘッド１１４）にＲＦ電力を供給することができる。いくつかの実施形態では、処理チャンバ１００は、処理のために、誘導結合ＲＦ電力を利用することができる。例えば、処理チャンバ１０２は、誘電材料から作られた天井１４２及び誘電体シャワーヘッド１１４を有することができる。天井１４２は実質的に平坦であることができるが、他のタイプの天井（例えば、ドーム状の天井等）もまた使用することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの誘導コイル要素（図示せず）を含むアンテナを、天井１４２の上方に配置することができる。誘導コイル要素は、１以上のそれぞれの整合ネットワーク（例えば、整合ネットワーク１４６）を介して、１以上のＲＦ電源（例えば、ＲＦ電源１４８）に結合される。１以上のプラズマ源は、約２ＭＨｚ及び／又は約１３．５６ＭＨｚの周波数又はより高い周波数（例えば、２７ＭＨｚ及び／又は６０ＭＨｚ）で５０００Ｗまで生成することが可能であってもよい。いくつかの実施形態では、２つのＲＦ電源が、それぞれの整合ネットワークを介して誘導コイル要素に結合され、これによって例えば、約２ＭＨｚ及び約１３．５６ＭＨｚの周波数でＲＦ電力を供給することができる。
【００１５】
排気容積１０６は、例えば、基板支持体１０８とチャンバ本体１０２の底部との間に画定することができる。排気容積１０６は、排気システム１２０に流体結合することができる、又は排気システム１２０の一部と考えることができる。排気システム１２０は、一般に、ポンピングプレナム１２４と、ポンピングプレナム１２４を処理チャンバ１０２の内部容積１０７（一般的に、排気容積１０４）に結合する１以上の導管とを含む。
【００１６】
各導管は、内部容積１０７（又は、いくつかの実施形態では、排気容積１０６）に結合された入口１２２と、ポンピングプレナム１２４に流体結合された出口（図示せず）を有する。例えば、各導管は、処理チャンバ１０２の側壁の下部領域又は床に配置された入口１２２を有することができる。いくつかの実施形態では、入口は、互いに実質的に等距離離間している。
【００１７】
真空ポンプ１２８は、処理チャンバ１０２から排気ガスを送り出すためのポンピングポート１２６を介してポンピングプレナム１２４に結合することができる。真空ポンプ１２８は、適切な排気処理装置が要求するように排気をルーティングするための排気口１３２に流体結合することができる。バルブ１３０（例えば、ゲートバルブ等）がポンピングプレナム１２４内に配置され、これによって真空ポンプ１２８の動作と組み合わせて、排気ガスの流量の制御を促進することができる。ｚモーションゲートバルブが図示されているが、排気の流れを制御するための任意の適切なプロセス互換性のある弁を利用することができる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、基板支持体１０８は、例えば、基板支持体１０８上に配置されたエッジリング１１１を含むプロセスキット１１３を含むことができる。エッジリング１１１は、存在する場合、基板１１０を処理に適した位置に固定する、及び／又は下地の基板支持体１０８を処理中に損傷から保護することができる。エッジリング１１１は、処理中に処理チャンバ１００内で生成される環境による劣化に抵抗しながら、基板１１１を固定する、及び／又は基板支持体１０８を保護するのに適した任意の材料を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、エッジリング１１１は、石英（ＳｉＯ２）を含むことができる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、基板支持体１０８は、基板温度を制御するための機構（例えば、加熱及び／又は冷却装置）及び／又は基板表面に近接する種のフラックス及び／又はイオンエネルギーを制御するための機構を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、基板支持体１０８は、電源１１９によって給電されるヒータ１１７（例えば、抵抗ヒータ）を含み、これによって基板支持体１０８の温度を制御することを促進することができる。このような実施形態では、ヒータ１１７は、基板支持体１０８全域に亘って選択的な温度制御を提供するように独立して操作可能な複数のゾーンを含むことができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、基板支持体１０８は、基板支持体１０８の表面上に基板１１０を保持又は支持する機構（例えば、静電チャック１０９）を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、基板支持体１０８は、電極１４０を含む。いくつかの実施形態では、電極１４０（例えば、導電性メッシュ）は、１以上の電源に結合することができる。例えば、電極１４０は、チャッキング電源１３７（例えば、ＤＣ又はＡＣ電源）に結合することができる。いくつかの実施形態では、電極１４０（又は、基板支持体内の別の電極）は、整合ネットワーク１３６を介してバイアス電源１３８に結合することができる。いくつかの実施形態では、電極１４０は、静電チャック１０９の一部に埋設することができる。例えば、静電チャック１０９は、所定の幅を有する基板（例えば、２００ｍｍ、３００ｍｍ、又は他のサイズのシリコンウェハ又は他の基板）を支持するための支持面を有する誘電体を含むことができる。基板が円形である実施形態では、誘電体部材は、例えば、図２に示されるディスク又はパック（誘電体部材）２０２の形態であることができる。パック２０２は、基板支持ペデスタル２１０の上に配置されたプレート２１６によって支持することができる。いくつかの実施形態では、基板支持ペデスタル２１０は、処理リソース（例えば、ＲＦ又はＤＣ電力）を静電チャック１０９にルーティング可能にするように構成された導管２１２を含むことができる。パック２０２は、半導体処理に適した任意の絶縁材料（例えば、セラミックス（例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化ケイ素（ＳｉＮ）など））を含むことができる。
【００２１】
発明者らは、プロセスキット（例えば、上記のエッジリング）を有する従来から使用される基板支持体において、プロセスキットと基板を製造するのに使用される材料の異なる電気的及び熱的特性に起因して、処理中に基板の縁部近傍で処理の不均一が発生する場合があることを観察してきた。更に、本発明者らは、プラズマ処理チャンバ（例えば、エッチングチャンバ）で利用される従来の静電チャックは、典型的には、静電チャック上に配置された基板の縁部を越えて延びていないことを観察してきた。しかしながら、本発明者らは、静電チャックが基板の縁部を越えて延びないことにより、基板の縁部近傍で基板に向かって屈曲するプラズマシースを有するプラズマ形成を基板上方に引き起こす基板上方の電磁場を生成することを発見した。このようなプラズマシースの屈曲は、限界基板の中央と比較して基板の縁部近傍で基板に衝突するイオン軌道の違いをもたらし、これによって基板の不均一なエッチングを引き起こし、こうして全体的な限界寸法の均一性に悪影響を与える。
【００２２】
したがって、いくつかの実施形態では、静電チャック１０９の電極１４０は、パック２０２の中心又は中心軸２１１から、基板１１０の縁部２０４を越えた領域２１３まで延ばすことができる。発明者らは、基板１１０の縁部２０４を越えて電極（導電性メッシュ）１４０を延ばすことによって、より均一な電磁場が基板１００の上方に生成され、これによって（上述のような）プラズマシースの屈曲を低減又は排除し、こうして基板１１０の不均一なエッチングを制限又は防止することができる。電極１４０は、上述のようにより均一な電磁場を提供するのに適した任意の距離（例えば、約１ｍｍ未満から数十ｍｍまで）、基板１１０の縁部を越えて延ばすことができる。いくつかの実施形態では、電極１４０は、プロセスキット１１３の下に延びることができる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、２以上の電源（例えば、ＤＣ電源２０６及びＲＦ電源２０８など）を電極１４０に結合することができる。このような実施形態では、ＤＣ電源２０６は、チャッキング電力を供給し、これによって静電チャック１０９上に基板１１０を固定するのを促進することができ、ＲＦ電源は、エッチングプロセスで基板１１０へイオンを方向付けるのを促進するために基板１１０に処理電力（例えば、バイアス電力）を供給することができる。実例として、いくつかの実施形態では、ＲＦ電源は、約６０ＭＨｚまでの周波数で、又はいくつかの実施形態では、約４００ｋＨｚのまでの周波数で、又はいくつかの実施形態では、約２ＭＨｚまでの周波数で、又はいくつかの実施形態では、約１３．５６ＭＨｚまでの周波数で、約１２０００Ｗまでの電力を供給することができる。
【００２４】
代替的に、又はこれと組み合わせて、いくつかの実施形態では、エッジリング１１１上に層２１５を配置することができる。層２１５は、存在する場合、基板１１０と同様の熱伝導率を有し、これによって基板１１０の縁部近傍でより均一な温度勾配を提供し、こうして処理の不均一性（例えば、上述の不均一性など）を更に低減することができる。層２１５は、特定の処理環境（例えば、エッチング環境）と互換性のある前述の熱伝導率を有する任意の材料を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、層２１５は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又はドープされたダイヤモンド（例えば、ホウ素ドープダイヤモンドなど）などを含むことができる。層２１５がドープされた材料（例えば、ドープされたダイヤモンドなど）を含む実施形態では、本発明者らは、層２１５の導電性を制御するために、ドーパントの量を変えることができることを観察してきた。層２１５の導電性を制御することによって、（上述のように）より均一な電磁場が基板１００の上方に生成され、これによってプラズマシースの屈曲の低減又は排除し、こうして基板１１０の不均一なエッチングを制限又は防止することができる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、静電チャック１０９は、例えば、図３に示されたパック２０２内に配置された２つの別々の電極（例えば、電極１０４と第２電極（導電性メッシュ）３０４が図示される）を含むことができる。第２電極３０４は、電極１４０と同じ材料から、又はいくつかの実施形態では、電極１４０とは異なる材料から製造することができる。また、第２電極３０４は、電極１４０と同じ密度、いくつかの実施形態では、電極１４０とは異なる密度を有することができる。いくつかの実施形態では、第２電極３０４は、基板１１０から第２電極３０４までの距離３０６を、基板１１０から電極１４０までの距離３０８と同じ、又は異なるように配置することができる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、第２電源３０２が第２電極３０４に結合され、これによって第２電極３０４に電力を供給することができる。第２電源３０２は、ＲＦ電源又はＤＣ電源であることができる。第２電源３０２がＲＦ電源である実施形態では、第２電源３０４は、例えば、上述の電力及び周波数など、所望の処理を実行するために適した任意の周波数で任意のＲＦ電力量を供給することができる。第２電源３０２を設けることにより、本発明者らは、（例えば、上述した）基板１００の上方により均一な電磁場を生成し、これによって（上述したように）プラズマシースの屈曲を低減又は排除し、こうして基板１１０の不均一なエッチングを低減又は防止することができることを発見した。
【００２７】
あるいはまた、いくつかの実施形態では、第２電極３０４は、例えば、図４に示された電極１４０に給電するために利用された同じ電源（例えば、電源２０６、２０８）によって給電することができる。このような実施形態では、（４０２で図示される）可変コンデンサ又は分配回路が、電源２０６、２０８と、第２電極３０４との間に配置され、これによって付加電極に電力を選択的に供給するのを促進することができる。
【００２８】
このように、静電チャックが、本明細書で提供された。本発明の静電チャックの実施形態は、有利には、プラズマ処理プロセス（例えば、エッチングプロセス）の間、静電チャックの上に配置された基板の上方に、より均一な電磁場を生成することができる静電チャックを提供し、これによって基板の上方に形成されたプラズマのプラズマシースの屈曲を低減又は排除し、こうして基板の不均一なエッチングを低減又は防止することができる。本発明の静電チャックは、更に有利には、基板の縁部近傍により均一な温度勾配を提供し、こうして従来から利用される静電チャックと比較して、処理の不均一性を低減し、改善された限界寸法の均一性を提供することができる。
【００２９】
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る。
【図１】
2015501546.tif 000003
【図２】
2015501546.tif 000004
【図３】
2015501546.tif 000005
【図４】
2015501546.tif 000006
【国際調査報告】
2015501546.tif 000007
2015501546.tif 000008