(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバ内で処理する為の半導体基板を受容する静電チャックであって、
孔を有するペデスタル、
前記ペデスタル上に受容され、電極を内部に有する平坦な積層静電部材であって、前記ペデスタルの上面に流体を流す為の複数のスロットを備える、前記積層静電部材と、
前記積層静電部材の前記電極と一体延長部である導電コアを含む導電性ストラップであって、前記積層静電部材を導電性ストラップとして除去することにより前記複数のスロットの一つが形成され、前記ペデスタルの前記孔を通って前記ペデスタルの下まで伸びる、前記導電性ストラップと、
を備える静電チャック。
【請求項２】
前記積層静電部材は、上部誘電体層と、下部誘電体層とを含み、前記電極は前記上部誘電体層と前記下部誘電体層との間に配置されている請求項１記載の静電チャック。
【請求項３】
前記ペデスタルは前記処理チャンバ内の陰極上に受容され、前記導電性ストラップは前記ペデスタル及び前記陰極の交点に配置されたコンタクトアセンブリ内で終結している請求項１記載の静電チャック。
【請求項４】
前記コンタクトアセンブリは前記陰極内のピックアップボアに整列し、シールが上記ピックアップボアの周りに円周状に備えられて前記コンタクトアセンブリに接触し、前記陰極と上記ペデスタルの交点から前記ピックアップボアを封止している請求項３記載の静電チャック。
【請求項５】
前記ピックアップボア及び前記孔の両方の周辺部付近で、前記陰極と上記ペデスタルとの交点に、シールが配置されている請求項４記載の静電チャック。
【請求項６】
前記ピックアップボアは、附勢されたコンタクトピンを内部に含み、前記コンタクトピンは前記コンタクトアセンブリに係合する請求項４記載の静電チャック。
【請求項７】
前記ペデスタル及び前記電極は、異なる電圧に維持され、前記基板を前記静電チャック上に維持する、請求項１記載の静電チャック。
【請求項８】
前記ペデスタル内の前記孔は、スロット部分と拡張カウンターボアとを含み、前記スロット部分は、前記導電性ストラップを最小限の隙間で受容する大きさになっており、前記拡張カウンターボアは、前記ペデスタルの下から上方に伸び前記スロット部分と交わっている、請求項６記載の静電チャック。
【請求項９】
前記導電性ストラップは、第１誘電体層と第２誘電体層とを備え、前記第１誘電体層および前記第２誘電体層は、前記積層静電部材の前記上部誘電体層と前記下部誘電体層と同一であり、前記第１誘電体層および前記第２誘電体層は、前記ペデスタルを通って伸びる前記導電性ストラップの前記導電コアを挟んでいる、請求項２記載の静電チャック。
【請求項１０】
前記導電コアの一部が露出され、前記導電コアの露出された一部が上記ペデスタルの下に配置されるように、前記導電性ストラップの前記第２誘電体層の一部が除去される、請求項９記載の静電チャック。
【請求項１１】
前記導電コアの露出された一部は、導電体ディスクと接触し、前記導電体ディスクとの電気的接触が形成されている、請求項１０記載の静電チャック。
【請求項１２】
処理チャンバ内の環境から静電チャックの電源接続を保護する静電チャックの製造方法であって、
孔を有するペデスタルを前記処理チャンバ内に配置するステップと、
前記ペデスタル上に受容され、電極を内部に有する平坦な積層静電部材を提供するステップであって、前記積層静電部材は前記ペデスタルの上面に流体を流す為の複数のスロットを備える、前記ステップと、
前記積層静電部材の前記電極と一体延長部になっている導電コアを含む導電性ストラップを拡張するステップであって、前記積層静電部材を導電性ストラップとして除去することにより前記複数のスロットの一つが形成され、前記ペデスタルの前記孔を通って前記ペデスタルの下まで伸びる、前記ステップと、
を備える方法。
【請求項１３】
前記導電性ストラップを最小限の隙間で受容する大きさのスロット部分を設けること、
前記ペデスタルの下から上方に伸び、前記スロット部分と交わっている拡張カウンターボアを設けること、
により、前記ペデスタル内に孔を形成するステップを更に含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記チャンバ内の陰極上にペデスタルを配置するステップと、
前記陰極及び前記ペデスタルの交点でピックアップを設けるステップであって、前記ピックアップは、前記導電性ストラップと電気的に接触を形成するように構成されている、前記ステップと、
を更に備える請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記ピックアップは、前記陰極内のピックアップボア内でバネ附勢コンタクトピンと、コンタクトアセンブリと、
を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記導電性ストラップを前記ペデスタルの孔に挿入して前記コンタクトアセンブリと導電係合状態にするステップと、
前記バネ附勢コンタクトピンから前記導電性ストラップの前記導電コアまで電気回路を形成するステップと、
を更に含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記コンタクトアセンブリに対し前記陰極内で前記ピックアップボアを封止するステップを更に含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記孔及び前記導電性ストラップの周りで、前記陰極及び前記ペデスタルとの間にシール部材を設けるステップを更に含む、請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基板処理操作中に処理チャンバ内で半導体基板を保持、位置決めする技術分野に関する(is directed) 。特に、本発明は、半導体基板を処理チャンバ内に保持し、位置決めする為に用いられる静電チャックの構造における改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電チャックは、半導体処理チャンバで用いられ、ペデスタル等のチャンバ構造部材上に個々の半導体基板を保持する。静電チャックは通常、少なくとも、誘電体層および電極を含み、これらはチャンバペデスタル上に配置してもよいし、あるいはチャンバペデスタルの一体部品として形成してもよい。半導体基板は誘電体層と接触して配置され、直流電圧が電極に印加されてチャック上に基板を把持する為の静電吸引力を形成する。静電チャックは特に真空処理環境内で有用であり、そこでは低圧チャンバとチャックの面との間で確立され得る最大差圧はしっかりと基板をチャック上に把持するには不十分であるか、またはチャックに基板を機械的にクランプする場合には望ましくない。
【０００３】
静電チャックは単一の誘電体層及び電極と同様に小さく形成してもよいが、ある典型的な実施形態は、基板を受容し支持する為のチャンバペデスタル上に支持される薄い積層部材である。積層部材は、電極コア、好ましくは薄い銅部材であってポリイミドのような有機材の上部誘電体層および下部誘電体層(lower dielectric layers) の間に挟まれたもの、を含むのが好ましい。ポリイミドのような接着剤は、ポリイミド層を電極コアに付着する為に用いてもよい。積層部材の下部誘電体層は、通常はポリアミドのような接着剤を用いて、直接チャンバペデスタルの上面に付着され、上部誘電体層は基板が受容される平面を形成する。電極がチャンバ雰囲気に晒されないようにする為、上部および下部誘電体層と付着層は電極コアの端部を越えて延びており、電極コア及びチャンバ雰囲気間に誘電体障壁を形成する為に、その位置で相互に接続されている。高電位を電極に供給する為、積層部材の一体拡張部として形成されたストラップはペデスタル端部の周囲に延び、ペデスタルの下側の高電圧コネクタに接続している。
【０００４】
ポリイミドを含む有機材は、特に酸素や酸素主成分プラズマに対し、多くの処理ガスやプラズマの比較的に低いバラツキを有するので、静電チャックの誘電体層として有機材を使用することにより、チャックの有用寿命における固有の限界(inherent limitation) が形成される。誘電体チャックの誘電体部分の表面の大部分は基板によりプラズマから保護されているが、誘電体材料は導電性ストラップの表面に沿ってチャンバプラズマに晒されており、そこでは（誘電体材料は）ペデスタルの端部を越えて、基板下方の静電チャックの端部に沿って、延びている。多くの処理およびクリーンサイクルにわたり、プラズマは誘電体領域をついに電極とプラズマ間で放電が生じてチャックの効率を破壊する位置にまで腐食する。ＣＨＦ3 またはＣＦ4 はプラズマガスとして使用され、誘電体材料がポリイミドのような有機材である、酸素エッチングチャンバにおいて、有機誘電体層の最小の腐食は、処理プラズマに帰することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ポリマー汚染を包含する炭素またはフッ素のチャンバを清浄する為に用いられる酸素プラズマは、主に、有機誘電体層の腐食およびプラズマに対する電極コアの最後の露出(ulitmate exposure) に貢献するものである。この露出は、薄いポリイミド材料がチャックの誘電体層として使用される場合、およそ千回の処理及びクリーンサイクル毎の後に生じる。特に上述したもの以外の誘電体材料は、処理、洗浄ガス及びプラズマ(process and cleaning gasses and plasmas) に露出することにより、逆に影響されるかもしれない。例えば、石英および二酸化珪素は、ＣＨＦ3 及びＣＦ4 プラズマ環境により腐食される。同様に、積層部材構造を用いるもの以外のチャック形態(configurations)は、電極及びプラズマ間で放電を形成する位置まで誘電体層が腐食されるように、処理、洗浄ガス及びプラズマによる逆影響があってもよい(may be adversely affected) 。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明は、静電チャックの電極を高電圧電源に接続する高電圧接続がペデスタルの質量を通じて向けられることができる、半導体処理チャンバで使用される静電チャックである。高電圧接続は、ペデスタル端部の上方というより、基板が受容されるペデスタル領域の下方でなされている。ペデスタル端部を越えて延びた静電積層ストラップ領域を除去することにより、ペデスタル質量(mass)を介した高電圧接続の配置(placement) は、プラズマに晒される静電積層領域を減少させる。
【０００７】
【実施例】
本発明によると、静電チャックは、プラズマやガスに晒される誘電体若しくは絶縁体部分における腐食率を減らす手段と共に用いられる。その為、チャック電極がプラズマに晒される前に、静電チャックを用いてなされる清浄サイクルと処理数とを増やすことになる。好適実施例では、静電チャックは酸素主成分清浄プラズマがチャックの誘電体部分の腐食に主として寄与する、酸化物プラズマエッチングチャンバにおける使用が説明されている。そして、チャックの構造は、誘電材料の層間に置かれた電気的に導電性の心材(core)を有している薄い積層部材３２を含んでいる。しかしながら、ＣＶＤ、ＰＶＤ、金属エッチング、珪素酸化物(silicon oxicide) 、ポリシリコン、ｗーエッチング、珪素エッチング等の他の基板処理と共に、さらに、他の静電チャックの形態と共に、発明の範囲を外れることなく、本発明が使用されてもよい。
【０００８】
図１には、エッチング処理用の包囲体(enclosure) １６を形成している基部１４の上方で受容されたハウジングを含んでいる。処理中に、この包囲体１６は真空引きされ、大気圧未満の所定気圧に保持されている。ハウジング１２は、ガス種を形成するプラズマを包囲体１６に導入する、ガス入口２２を含んでいる。そして、基部１４は、反応プラズマや包囲体１６からのガスの生成物を排出する為のスロットル排気(thorottled exhaust)２４を内部に含んでいる。陰極１５は導電性ペデスタル３０を最上部の層として備えており、基部１４の孔の上方で受容されている。そして、絶縁体フランジ１８は、陰極１５をハウジング１２と基部１４から電気的に隔離する為に、基部１４と陰極１５の間に置かれている。好適実施例において、静電チャックはペデスタル３０上に取付けられた積層部材３２として構成されている。そして、積層部材３２を備えたペデスタル３０は陰極１５上にボルトで留められている。積層部材３２は、基板８をチャックに静電的に把持する為に高電圧電源に接続された、電気的に隔離された導電部分を含んでいる。ＲＦ電源２６は、陰極１５に接続されている。また、エネルギーが与えられると、真空引きされた包囲体１６に導入されたガスをプラズマに変える為に、陰極１５と接地された包囲体の壁の間にＲＦ電界を確立する。高電圧電源２８は、積層部材３２にエネルギーを与え、基板８を積層部材３２に把持させる為の静電吸引力を生成する為に供給されている。
【０００９】
チャンバ１０において、基板を処理する為に、基板８はスリットバルブ（図示せず）を通じて真空引きされたチャンバ１０の中に、また、静電積層部材３２の上面上に置かれている。その後、処理ガスは包囲体の入口２２を通じて導入され、ＲＦ源２６はエネルギーを受けて基板８をエッチングする為にガスをプラズマに変える。また、酸素のような清浄化ガスは包囲体１６へ導入され、チャンバ１０を浄化する為にエネルギーを受けて浄化プラズマに変わる。エッチング及び浄化(cleaning)サイクルの間、高電圧電源２８は積層部材３２の導電部分を印加し静電的に基板８を積層部材３２に対して保持する。エッチング又は浄化サイクルが完了すると、ＲＦ電源２６の印加が停止し、ガスはチャンバから排出される。
【００１０】
好適実施例において、マスクガス(masking gas) は、チャックの露出した誘電体部分を処理ガスとプラズマから保護する為に供給される。処理又は浄化サイクル中、積層部材３２上に配置された基板８は、処理ガスとプラズマが積層部材３２の絶縁部分の大部分の表面に接近するのを阻止する。しかしながら、積層部材３２の周辺部４５、周辺部４５に沿った絶縁材料は浄化およびエッチングサイクル中、チャンバの雰囲気に晒される。マスクガスは、処理ガスとプラズマが端部に接近するのを阻止する為に、周辺部４５近傍部に導入される。マスクガスの保護効果を増大させる為に、円周状のチャンネル６０が積層部材３２の周辺部４５の近傍に備えられ、また、積層部材３２の外側円周状周辺部４５から隙間を開けてもよい。チャンバ１０の処理又は、浄化サイクル中、アルゴンやヘリウムのような不活性種が好ましいマスクガスは、積層周辺部４５の近傍の反応性プラズマ種の濃度を下げる為に、隙間に導入される。その結果、積層部材４５に沿った絶縁材料の腐食率は激減し、積層部材３２の有効寿命は増加する。
【００１１】
図２、３、４には、マスクガスが保持されている隙間を形成する為に用いられる、ペデスタル３０、積層部材３２およびマスクガスのチャンネル６０の好ましい形態が示されている。ペデスタル３０は、円周積層部材受容部４８を形成する中央隆起部と、ペデスタル３０の低位部（reduced hight portion ）であって、隆起した積層部材受容部４８の近くで円周状に延びチャンネル６０を受容する為に構成された、外周に延びた環状カラーレッジ(collar ledge)５２と、を有する略真円部材(generally right circular member) である。カラーレッジ５２の内側の放射状境界は、カラーレッジ５２から上方に伸び、隆起した積層受容部４８の外端で終結する円周状の壁または面５０で終了している。積層部材３２は、図４で最も良く示されているように、積層部材３２の円周状外周部４５が、円周面５０と隆起積層受容部４８との交点に一致するように、積層受容部４８に付着されている。レッジ５２は複数の端ぐり穴(counter-bored holes) ５６をも有し、それらはペデスタル３０を陰極１５に取り付けるボルトを受容し、複数の直流ピックアップピン５８はそこから上方に包囲体１６へ向かって延びている。ピックアップピン５８は包囲体１６内でプラズマ発生の為の伝導路を形成する（図２、図３参照）。
【００１２】
図２によると、積層部材３２は中心に略平面状の電極３４を含んでおり、これは好ましくは銅でできており、好ましくはポリイミドや他の有機材である誘電体材料の上層および下層間に挟まれている。上部、下部の誘電体層３６、３８は、ポリイミドのようなエポキシ粘着層を用いて電極３４に付着されるのが好ましい。好適実施例では、図２に最も良く示されているように、積層部材３２は複数の放射状スロット８７を有する円形部材である。これらのスロットは、エッチング中、基板８を冷却する為に、ヘリウムのようなガスと共に供給されてもよい。電極３４をそれに沿って、外側端部に沿って絶縁する為に、誘電体層３６、３８は電極３４の端部を越えて延び、外側円形周辺部４５を形成している。誘電体層３６、３８のこれらの延長部は、好ましくは、電極３２を層３６、３８に接続する粘着層の接続層の拡張部によって、互いに接続されている。この誘電体層３６、３８の相互接続は、スロット８７、積層周辺部４５、および積層部材３２を貫通する他の全ての孔において、保護障壁(protective barrier)を形成する。
【００１３】
図４によると、誘電体チャックの露出した外端面、特に誘電体層の露出周辺部４５にわたり、マスクガスを向けるマスクガス保護システムの詳細が示されている。マスクガス保護システムとの関係で使用されるマスクガスは、アルゴンやヘリウムのような無反応性ガス(non-reactive gas)であるのが好ましいが、マスクガスは反応性ガスを含む幾らかの他のガス(some fraction of other gases)を含んでもよく、それでも実質的な利点がある。マスクガス保護システムは、ペデスタル３０のカラーレッジ５２上に配置されたカラー６０を含むことが好ましく、これはカラーレッジ５２内の複数のガス噴射孔６２と共に、プラズマエッチングおよび／またはチャンバ浄化操作中に積層部材３２の周辺部４５の付近で無反応性ガスの連続した流れを提供する。
【００１４】
カラー６０は、チャックの誘電体部分と接触したマスクガスを放射して維持するように構成された真環状部材(right annular member)であることが好ましい。カラー６０は、ペデスタル３０のカラーレッジ５２上で受容されるように構成された環状ベース６６と、外形頂部(contour top) ６８とを含む。頂部６８は、上部外側環状面(upper outer annular face)７０、ベース６６からカラー６０の全高の一部を配置させた内側環状面７２、および外側環状面７０と内側環状面７２との間に延びた環状円錐台面(frusto-conical face) ７８を含む。カラー６０はまた、ベース６６及びその内側環状面７２間に延びた内側円周面７４を含む。カラー６０は、石英、セラミックまたは最小の腐食及び粒子発生のチャンバ環境に耐え得る他の材料から形成されてもよい。
【００１５】
効率良く、一様な、円周状に連続した保護マスクガスの障壁カーテンが向けられ、積層部材３２の誘電体層の周辺、特に周辺部４５の近傍の所定位置に連続して維持されることを保証するように機能する、円周状ガスマニホールドを、マスクガス保護システム、特にカラー６０、ペデスタル３０、積層部材３２の配置、さらに、積層部材３２に保持された基板８とのそれらの関係が画成する。本発明の好適実施例において、周辺部４５をマスクする為に、積層部材３２の端部４５付近のガス噴射孔６２を出ていく(exiting) マスクガスの一部を向けるように、カラー６０とペデスタル３０は十分な構造を提供しているが、基板８はペデスタル３０及びチャンネル６０と協働し、ガスマニホールドを提供する。図４に示されるように、基板８は積層部材３２上に受容されるが、わずかに積層部材３２およびペデスタル３０の積層受容部(laminate receiving portion)４８より大きくなっている。そのため、外周端８２および基板８の下側部分８４は、積層部材３２より外側に延びている。基板８の張出し部８４は張り出しているが、ガス噴射孔６２からのガス流を阻止するものではない。そのため、ガス噴射孔６２、カラー６０、円周壁５０、積層周辺部４５、基板張出し部８４および端部８２と共に、好ましいガスマニホールド装置８６を画成するものとみなすことができる。マニホールド装置８６の好ましい構造は、基板８の個別の部分間に形成された一連の円周状間隙を提供し、それは、通常はカラー６０の内側円周面７４およびペデスタルの面５０との間に配置された第１間隙８８、カラー６０の内側環状面７２および基板８の張出し部８４の間に配置された第２間隙９０、さらに、基板８の外側端部８２およびカラー６０の円錐台面７８の間に配置された第３間隙９２を含む。ヘリウムまたはアルゴンのような無反応性ガスは、穴６２を通ってマニホールド装置８６に入り、その後、間隙８８ー９２を通って、基板端部８２近傍のマニホールド装置８６を出る(exit the manifold arrangement) 。間隙８８ー９２の形状(configuration) は、最上の間隙９２を通じての放出の前に、穴６２を放出するガスが実質的にマニホールド装置８６を充填すること、さらに、無反応性ガスの連続した流れ、またはカーテンが間隙９２を出て積層周辺部４５に対する処理プラズマおよび／またはプラズマ浄化媒体の接近を限定すること、を確実にするものである。
【００１６】
マニホールド装置８６の効率を最大にするため、間隙９２に対する間隙８８の大きさは、円周壁５０、積層周辺部４５、基板張出し部８４および端部８２に関する内側円周面７４、内側環状面７２および円錐台面７８の位置を調整することにより、さらに、穴６２を通るガス流速を調整することにより、調整してもよい。例えば、１００sccmのアルゴンのマニホールド装置を通る全ガス流速を有する酸素プラズマ浄化サイクル中で、チャンバ圧が７００ミリトール、酸素流速を形成する浄化プラズマが３００sccm、および間隙８８ー９２が０．２ｃｍの幅である場合、積層周辺部４５での理論酸素濃度は、保護されていない周辺部４５で存在するものの３９％になる。もし間隙９０、９２が更に減少するなら、積層周辺部４５の近傍の理論プラズマ量は減少する。しかし、もし間隙８８が減少するなら、積層周辺部４５近傍の酸素又はプラズマの理論的な量は増加する。間隙８８から９２を通じてガス流速、及び高拡散係数ガスをマニホールド装置８６内で使用することにより、積層周辺４５付近の反応性プラズマ種の濃度は増加するであろう。本発明により実現されるガス流は、実質的に、積層周辺部４５をプラズマガスから保護し、そのため、実質的に、従来技術において発見された積層周辺部４５の腐食を減少させる。この位置での無反応性ガスの噴射により生じる積層周辺部４５近傍の反応性ガスの量の減少により、マニホールド装置内に残る反応性ガスが周辺部４５近傍のプラズマを形成することも防止できる。
【００１７】
マニホールド装置８６のマスク効果に加えて、積層部材３２の腐食率および積層部材３２近傍のプラズマ形成の発生率を減少することにより、さらに、エッチング形成ポリマー、及び他の粒子汚染が積層部材３２の周辺部４５近傍領域に進入することを防止する為にマニホールド装置８６を出るガスの連続したカーテン形式の障壁を維持することにより、ポリマー形成、さらに、周辺部４５近傍およびマニホールド装置８６内およびその近傍の他面における汚染物質堆積の発生率を減少するために、そこを通過する無反応性ガスを使用してもよい。ポリマー、又は他の汚染物質が基板に接触し付着すると、基板８を汚染し、それによるダイ歩留り(die yield) を減少させる。積層部材３２の積層周辺部４５付近にある連続して上方に流れるガス障壁を維持することにより、そうしなければ、その位置で集まるであろうポリマー或いは他の汚染物質は、その位置でチャンバ出口２４の中からほとばしる(flushed out of the chamber)であろうチャンバ１０へと移動するであろう。積層部材３２の周辺部４５近傍領域内のポリマー又は他の汚染物質の減少あるいは除去は、基板８の汚染の発生率を減少させるであろう。というのは、より少ないポリマー粒子又は他の汚染物質が基板８に付着する為に利用されるからである。さらに、マニホールド装置８６を通るガスが間隙８８ー９２の領域内でプラズマを形成しない場合、ポリマーはマニホールド装置８６内で形成されない。
【００１８】
図３、図４によると、無反応性ガスをマニホールド装置８６に供給する好ましい手段が示されている。ペデスタル３０は環状ガスチャンネルを具備し、これはガス噴射穴６２の下方のペデスタル３０の本体内で円周状に延びている。チャンネル９１は、ペデスタル３０の下側の円周溝９３を切断すること、および溶接、圧入または溝９３の底部におけるカバー９５を取付けることにより、形成するのが好ましい。複数の穴６２の各々は、溝９３の内側ターミナスから、壁５０近傍のカラーレッジ５２を通じて上方に延び、掃気ガスをマニホールド装置８６に供給する。さらに、図４に示されるように、各穴６２は、コアレッジ５２を通って延びる高精度ボア部９７、およびチャンネル９１から高精度ボア９７に延び高精度ボア部９７の中に連続したガス源を供給することを確実にする拡張カウンターボア９９を含むことが好ましい。図３によると、チャンネル９１にガスを提供する為に、クロスボア１１１は、ペデスタル３０の内側で終結する為に、チャンネル９１を通じてペデスタル外径(outer diameter)５４から形成されることが好ましい。サプライボア１１３は、ペデスタル３０内でクロスボア１１１の内側端部に形成されている。また、ガス供給ライン１１５はクロスボア１１１からガスサプライに延びている。ペデスタル３０の外径５４を通って延びているクロスボア１１１の端部は、プラグ１１７が埋め込まれている。
【００１９】
記述された好ましい実施例はペデスタル３０を有するマスクガス保護システムの多くを組込んでいるが、これは本質的なことではない。例えば、ガス噴出穴６２はどこか他の場所、例えば、チャンバ壁に取り付けられ、ペデスタルの周辺部の付近に配置された別のガスマニホールド部材内の孔として、設けることができるであろう。そのような別のマニホールド部材は、積層部材３２の露出周辺部にわたり噴出ガスに流路を開く為のマニホールド流路間隙を画成することもできるであろう。さらに、好適実施例は積層シートに形成される有機誘電体材料について説明されてきたが、マニホールド装置８６の利点は、石英や二酸化珪素のような有機材を含み、ＣＨＦ3 、ＣＦ4 のようなプラズマ環境で腐食される、他の絶縁性又は誘電体の形態および異なる型の絶縁体及び誘電体材料を保護するのに非常に適している。
【００２０】
ガスマニホールド８６により提供された保護に加えて、導電性ストラップ(conducting strap)４０の腐食は、ペデスタル端部にわたってではなく、導電性ストラップ４０を、直接にペデスタル３０を通じて延長することにより除去される。図２、図５によると、導電性ストラップ４０は、その中の孔４４を通りペデスタル３０の上面で流体を流す為の放射状スロット８７の一つのターミナス（末端）から延び、ペデスタル３０の下側で高電圧ピックアップ４６に接続するストラップ端部１２２内で終結する。導電性ストラップ４０は積層静電部材３２の連続体であり、積層静電部材３２の電極３４の延長部として形成され、積層静電部材３２の上部及び下部誘電体層３６、３８の延長部として形成された第１及び第２の誘電体層４１、４３の間に挟まれた導電コア３９を含む。ペデスタル３２内の孔４４は、ペデスタル３０の積層受容部４８を通って延びているスロット部分１００、およびペデスタル３０の下側から上方に延びてペデスタル３０の上面の下方でスロット部分１００と交わる拡張カウンターボア１０２を含む。導電性ストラップ４０は、積層静電部材３２からスロット部分１００及び拡張カウンターボア１０２を通って延び、高電圧ピックアップ４６に接触して終結する。スロット部分１００は最小の間隙をもって導電性ストラップ４０を受容する大きさになっており、スロット部分１００を通じてのガス漏れを限定する。導電性ストラップ４０はペデスタル３０の下側に沿って延び、ピックアップ４６と接触する。ピックアップ４６は高電圧を積層電極３４に供給するために備えられている。
【００２１】
ピックアップ４６は陰極１５とペデスタル３０との接合面で受容され、導電性ストラップ４０との電気的接触が形成されるように構成されている。ピックアップ４６は、陰極１５で受容された絶縁結合部品(an insulated fitting)に配置されているピックアップボア１０８内で受容されたバネ附勢ピン部材(spring-loaded pinmember)１０６、および凹部１０１内のペデスタル３０の下側に設けられたコンタクトアセンブリ１１０を含む。ピン部材１０６は略真円絶縁部材になっており、これは第１の大径部(major diameter portion)１１４、および上方に突出して導電性端子１１８で終結する、好ましくは金メッキされた銅の第２の小径部(minor diameter portion)１１６を含む。リード１２０は、切換え自在の高電圧電源２８（図１）に接続され、ピン部材１０６を通して延び、端子１１８に接続している。バネ１２３はピックアップボア１０８内に受容され、ピン部材１０６の下側で係合し、ピン部材１０６を上方にコンタクトアセンブリ１１０と接触するように附勢する。
【００２２】
コンタクトアセンブリ１１０はその中で導電性ストラップ４０の端部１２２を受容するように構成され、導電性ストラップ４０に対するピン部材１０６からの電気回路通路を形成している。導電性ストラップ４０は拡張カウンターボア１０２を貫通し凹部１０１の中に延び、導電性ストラップ４０の第２誘電体層４３は導電性ストラップ４０の端部１２２の内部へと除去され(removed inwardly)、導電コア３９を露出する。導電性ストラップ４０の導電コア３９の露出部はコンタクトアセンブリ１１０内で受容され、それは導電デスク１２４を有する積層部材、上部絶縁デスク１２６、スロットデスク１２５および中央孔１３０を備えた下部ワッシャー１２８である。導電性ストラップ４０の端部１２２近傍で露出された導電コア３９の部分は、残りの絶縁層４１と共に、スロットデスク１２５内のスロットに挿入されており、導電コア３９の露出部およびスロットデスク１２５は導電性接着剤のようなものと共に、導電性デスク１２４に接続されている。導電性デスク１２４は外側絶縁性環状部を含んでもよく、あるいは固体導電性デスクでもよい。導電性デスク１２４、ストラップ端部１２２およびスロットデスク１２５は絶縁性デスク１２６とワッシャー１２８との間に積層されている。積層されたコンタクトアセンブリ１１０の絶縁性デスク１２６は、凹部１０１内でペデスタル３０の下側に取り付けられている。ペデスタル３０が陰極１５の上方で配置されるとき、バネ附勢ピン部材１０６は附勢され下部ワッシャー１２８内の中央孔１３０を通じてデスク１２４に接触しており、直流高電圧電源２８（図１）からの高電圧を電極３４に供給する。ペデスタル３０及び陰極１５の接合面は封止され、スロット８７から孔４４を通過するかもしれない冷却ガスの漏れがペデスタル３０及び陰極１５の間を通過して包囲体１６内に入ることを防止する。図５、図６に示されるように、卵形態シールリング溝１３６は、ペデスタル３０の下側のコンタクトアセンブリ１１０及び拡張カウンターボア１０２の両方の周辺部付近に設けられており、シール１３８がその中に受容されている。図５のみで示されるように、シール溝１４０は下部ワッシャー１２８の主要部(body)に一致し、陰極１５内に設けられ、シール１４２がその中に受容されて下部ワッシャー１２８に接触している。シール１３８、１４２はＯリングシールであることが好ましい。
【００２３】
電極３４のリードをペデスタル３０の主要部を介して拡張することにより、ストラップがペデスタル端の周りに延びてプラズマに露出している場合に生じる、ストラップ腐食の発生率は完全に除去され、積層部材３２の有用寿命の実質的な増加をもたらす。
【００２４】
図７には、本発明の静電チャックアセンブリの参考例が示され、そこにはストラップ４０が完全に除去され、ペデスタルは変形され、それを通じて導電性プラグアセンブリ２００を受容する。変形ペデスタル２０１は、円形頂部(circular top)２０４、円形基部(circular base) および頂部２０４から基部２０６まで貫通して延びた中央ボアを有する略真円導電部材である。ボア２０８は、基部２０６の内側に延びて変形ペデスタル２０１内で終結する低い大径部２１０と、変形ペデスタル２０１内の大径部２０８のターミナスから頂部２０４まで延びている高い小径部を含む。環状レッジ２１４は、変形ペデスタル内の大径部２１０と小径部２１２の交差部に配置されている。誘電体／電極積層部材３２は、接着剤でペデスタル頂部２０４に接着され、その中央部はボア２０８の中心と一致している。導電プラグアセンブリ２００は、ボア２０８を通って延び、直流電圧を積層部材３２に供給し、処理中に基板をその上に静電的に接着する。積層部材３２は、グルー層によって電極３４に接着される上部及び下部誘電体層３６、３８内に収容された、中央電極３４を含む。
【００２５】
導電プラグアセンブリ２００は、ボア２０８内に受容され、内部の銅導電体２１６(inner copper conductor)を含んでおり、それ（銅導電体２１６）は絶縁性のスリーブ２１８内に受容されている。導電体２１６は、固体の銅部材であることが好ましく、外部に突出したフランジ２２４で交差する、低い大径部２２０と高い小径部２２２を含む。絶縁性スリーブ２１８は、デユポンインコーポレーテッド(DuPont Corporation)から入手できるベスペル(Vespel)（登録商標）のようなポリイミド材で形成することが好ましく、同様に、低い大径部２２６と高い小径部２２８、内部に突出したラジアル整列レッジ(radial alignment ledge)２３０を含み、それに対して導電体２１６のフランジ２２４が受容される。細い(fine)螺旋溝２３２はスリーブの小径部２２８の外径部上に設けられている。このスリーブ２１８は、中央ボア２０８に圧入されるのが好ましく、エポキシ或いは他の接着剤はスリーブの小径部２２８とボアの小径部２１２との接合面に配置されるのが好ましい。細い螺旋溝２３２は、エポキシと接触する表面積を増加させ、スリーブ２１８とボア２０８間の効果的なエポキシシールを確実にしている。導電体２１６は、レッジ２３０に対し配置されたフランジ２２４をもって、スリーブ２１８に圧入されるのが好ましい。スリーブ２１８及び導電体２１６が変形ペデスタル２０１に圧入され、エポキシが硬化した後、清浄な、平滑面を供給する為に、ペデスタルの頂部２０４は平坦に研削されて積層部材３２を受容する。
【００２６】
積層部材３２を高電圧源に接続するために、積層部材３２の下部誘電体層３８の中心は移動し、大きさが導体小径部２２２に対応した導体孔２３４を形成する。導電性接着デスク２３６（好ましくは、亜鉛誘電性導電性接着デスク(a z-dielectric conductive adhesive disk）は孔２３４に配置され、導体２１６から電極３４への電流路を与える。ペデスタル基部２０８上に露出した導体２１６の下端部は、図６に示されるように、バネ附勢ピン１０６のような導体アセンブリあるいは他の手段を通じて、直流電源に接続されている。
【００２７】
導電性プラグアセンブリ２００は、積層部材に対する高電圧電源に耐漏洩電流路を提供するが、同時に、非プラズマに露出した通路をも提供する。導電性プラグアセンブリ２００はマスクガス導入部材と共に用い、積層部材３２の端部の付近に減少したプラズマやガス濃度を提供してもよい。
【００２８】
本発明はプラズマ酸素エッチングチャンバとの関係で説明されているが、本発明の利点は誘電体層の腐食を介して静電チャックの有用寿命を処理環境が限定する他のチャンバ或いは処理環境で、使用してもよい。さらに、露出した誘電体層端部の近傍でプラズマ濃度を減少する為に、無反応性ガスをペデスタルを通る導電性通路の配置と同時に、或いは別個に、用いてもよい。また、この好適実施例は誘電体／電極積層部材について説明されてきたが、他の構造を本発明の実施に使用してもよい。例えば、チャックの上層が電極保護の為の絶縁体或いは誘電体であり、プラズマ環境内の腐食に晒される場合、マスクガス導入部材の使用は静電チャックと共に有用である。これには、陰極から隔離され、電極を形成するペデスタルを含み、その上に基板受容の為の絶縁性あるいは誘電性の層を含むであろう。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、ペデスタル端部を越えて延びた静電積層ストラップ領域を除去することにより、プラズマに晒される静電積層領域を減少することができ、チャックのストラップ部を処理環境により生じる腐食から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、内部に静電チャックを含むプラズマエッチングチャンバの簡略図。
【図２】静電チャックとペデスタルの平面図。
【図３】ペデスタルと陰極上に受容された、図２の断面３ー３の静電チャックの断面図。
【図４】上部の基板を更に含む、図３の断面４ー４の静電チャック及びペデスタルの拡大部分断面図。
【図５】陰極を上方で受容され、静電積層に対する高電圧電源の相互接続を示す、図２の断面５ー５の静電チャック及びペデスタルの部分断面図。
【図６】図２の静電チャック及びペデスタルの底面図。
【図７】チャンバペデスタル上に配置された本発明の静電チャックの他の実施例の側面図。
【符号の説明】
８…基板、１０…チャンバ、１２…ハウジング、１４…基部、１５…陰極、１６…包囲体、２２…ガス入口、２４…スロットル排気口、２６…ＲＦ電源、２８…高電圧源、３０…ペデスタル、３２…積層部材、３４…略平坦電極、３６…上部誘電体層、３８…下部誘電体層、３９…中央導電性コア、４０…ストラップ、４１…第１誘電体層、４２…上面、４３…第２誘電体層、４４…孔、４５…周辺部、４６…高電圧ピックアップ、４８…積層部材受容部、５０…円周面、５２…レッジ、５４…ペデスタル外径部、６０…カラー、６２…穴、７２…内側環状面、７４…内側円周面、７８…円錐台面、８２…外端部、８４…基板張出し部、８６…マニホールド装置、８７…スロット、８８、９０、９２…間隙、９１…チャンネル、９３…円周溝、９７…ボア部、９９…カウンターボア、１００…スロット部、１０２…カウンターボア、１０６…ピン部材、１０８…ピックアップボア、１１０…コンタクトアセンブリ、１１１…クロスボア、１１３…供給ボア、１１４…第１大径部、１１５…ガス供給ライン、１１６…小径部、１１７…プラグ、１１８…端子、１２２…ストラップ端部、１２３…バネ、１２４…導電性デスク、１２５…スロットデスク、１２６…絶縁性デスク、１２８…ワッシャー、１３０…中央孔、１３８…卵形態シールリング溝、１４０…シール溝、１４２…シール、２００…導電性プラグアセンブリ、２０１…変形ペデスタル、２０４…円周上部、２０６…円周基部、２０８…ボア、２１０…大径部、２１２…小径部、２１６…内側銅導体、２１８…絶縁性スリーブ、２２０、２２６…大径部、２２２、２２４…フランジ、２２８…小径部、２３０…ラジアル整列レッジ、２３２…螺旋溝、２３４…導電性孔、２３６…導電性接着デスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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