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JP7541005B2 - チャックとアーク放電に関する性能が改良された静電チャック設計 - Google Patents

チャックとアーク放電に関する性能が改良された静電チャック設計 Download PDF

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Description

技術分野
［０００１］本開示の態様は、概してプラズマ処理チャンバに関する。より詳細には、本開示の態様は、プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持体に関する。
関連技術の説明
［０００２］プラズマ処理システムは、基板（半導体基板や透明基板など）の上にデバイスを形成するために使用される。処理中、基板は基板支持体上に保持される。基板は、真空、重力、静電力、又はその他の好適な技法によって、基板支持体に保持されうる。処理中、チャンバ内の前駆体ガス又は混合ガスは、チャンバ内の電極に、この電極に連結された一又は複数の電源から電力（例えば高周波（ＲＦ）電力）を印加することによって、活性化されて（例えば励起されて）プラズマとなる。励起されたガス又は混合ガスは、反応して、基板の表面上の材料の層をエッチングするか、又は基板の表面上に材料の層を形成する。この層は、例えばパッシべーション層、ゲート絶縁体、緩衝層、及び／又はエッチング停止層でありうる。
［０００３］プラズマ処理中、基板支持体、ヒータ、ペデスタル、又は静電チャック（ＥＳＣ）と、処理チャンバの上部との間で、プラズマが形成される。処理温度が（例えば６５０Ｃに）上昇すると、基板のたわみは大きくなり、均一性を良好にするために、基板をチャックするのにＥＳＣが使用される。プラズマのＲＦリターン経路は、基板支持体を通ってＲＦ電源に戻る。ＲＦリターン経路若しくはペデスタルヒータの形状寸法の非対称性、及び／又はペデスタルヒータのエッジ周囲のプラズマシースの曲がりによって、処理結果（例えばエッチングや堆積など）の不均一性又は歪み（ｓｋｅｗ）が引き起こされうる。一部のシステムでは、ＲＦリターン経路に沿った（特に基板支持体の近位における）アーク放電を防止することは、主要な課題である。
［０００４］したがって、プラズマ処理チャンバにおける改良型の基板支持体が必要とされている。
［０００５］本開示の態様は、処理チャンバ向けの基板支持体の一又は複数の実行形態に関する。この基板支持体は、アーク放電を減少させ、基板のエッジにおけるプラズマシースの均一性を向上させるよう構成されており、材料層のより均一な堆積（及びそれ以外の利点）をもたらす。
［０００６］一実行形態では、基板支持体は、中心を有する本体と、この本体上の、少なくとも部分的に基板を支持するよう構成された支持面とを含む。基板支持体は、支持面から上方へかつ径方向外側に向かって延在する第１傾斜壁と、支持面の上方に配置された第１上面とを含む。基板支持体は、第１上面から上方へかつ径方向外側に向かって延在する第２傾斜壁も含み、第１上面は、第１傾斜壁と第２傾斜壁との間に延在する。基板支持体は、第２傾斜壁から延在する第２上面も含む。第２上面は第１上面の上方に配置される。
［０００７］一実行形態では、基板支持体は、中心を有する本体と、この本体上の、少なくとも部分的に基板を支持するよう構成された支持面と、上方へかつ径方向外側に向かって延在する第１傾斜側壁とを含む。基板支持体は更に、支持面の上方に配置された第１上面と、下方へかつ径方向外側に向かって延在する、第２傾斜側壁とを含む。基板支持体は、第１上面の下方に配置された第２上面も含む。
［０００８］一実行形態では、基板支持体は、中心を有する本体と、この本体上の、少なくとも部分的に基板を支持するよう構成された支持面とを含む。基板支持体は、支持面から突出している突出部も含む。この突出部は、支持面から上方へかつ径方向外側に向かって延在する第１傾斜壁と、第１上面と、後壁とを含む。第１上面は、第１傾斜壁から後壁まで延在する。基板支持体は、突出部の外側に、突出部の後壁から間隙を置いて配置された、エッジリングも含む。
［０００９］本発明の上述した特徴を詳しく理解しうるように、上記で簡単に要約した本発明のより詳細な説明が、実行形態を参照することによって得られ、一部の実行形態は、付随する図面に示されている。しかし、本発明は他の等しく有効な実行形態も許容しうることから、付随する図面はこの発明の典型的な実行形態のみを示しており、したがって、本発明の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。
［００１０］一実行形態による、プラズマ処理チャンバの概略断面図である。 ［００１１］一実施実行形態による、基板支持体の概略上面図である。 ［００１２］一実施実行形態による、図２Ａの基板支持体の概略断面図である。 ［００１３］一実施実行形態による、基板支持体の概略上面図である。 ［００１４］一実施実行形態による、図３Ａの基板支持体の概略断面図である。 ［００１５］一実施実行形態による、基板支持体の概略上面図である。 ［００１６］一実行形態による、図４Ａに示している基板支持体の概略断面図である。
［００１７］理解を容易にするために、可能な場合には、複数の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。一実行形態で開示されている要素は、具体的な記載がなくとも他の実行形態で有益で使用されうると、想定される。
［００１８］本書で開示しているのは、改良型の静電チャック（ＥＳＣ）設計である。本書に記載のＥＳＣは、中心からエッジまで厚さが均一な導電膜の、アーク放電のない堆積を容易にする。本書に記載のＥＳＣの態様により、アーク放電が少ないか又はなく、かつ他の基板支持体よりも均一性が良好な、高温の動作温度における導電膜の堆積が容易になる。この耐アーク性のＥＳＣにより、堆積中のＤＣ放電現象を減少させるか又はなくすことにより次ノードの応用での利点を提供する、高圧堆積プロセスが可能になる。かかる放電は、基板損傷及び粒子汚染の問題につながりうる。加えて、全体的な膜均一性（厚さ、ｋ）が改善される。これはエッジ厚さの低下の減少を含むが、エッジ厚さの低下は、プロセス変更又はその他のハードウェアのチューニング調整によって解決可能ではあり得ないことがある。このＥＳＣは、高密度ディンプルにより、基板滑りの発生可能性も減少させるか又はなくす。このＥＳＣにより、処理スループットを向上させるための、高ＲＦ電力の基板処理が可能になる。かかる改良は、低コストのＥＳＣ設計という更なる利点も有する。
［００１９］導電膜の堆積中に直面される課題は、膜の導電特性によるアーク放電（すなわちＤＣ放電）、及び堆積された膜の（特に基板のエッジにおける）均一性の低さを含む。膜の均一性が向上するにつれて、ヒータへの電荷蓄積が増大する。この蓄積の放電が、チャンバのアーク放電事象をもたらしうる。エッジの均一性という問題は、プラズマ密度分布の不均一性、及び基板を定位置に保つために使用されるポケットによるシャドーイング効果によって生じうる。
［００２０］ＥＳＣは、厚い導電膜では高いアーク放電頻度を代償として均一性を増大させうるか、又はその逆である。本書で開示しているＥＳＣの態様は、かかる問題に対処するものである。本書で開示しているＥＳＣの態様により、堆積均一性の向上が容易になると共に、アーク放電を、その発生及び／又は強度に関して、減少させるか又はなくすことが容易になる。
［００２１］本書で開示しているＥＳＣでは、基板エリア全体にわたるプラズマ密度分布の「修正（ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）」を容易にして堆積均一性を向上させるために、容易に機械加工可能な設計態様が利用される。このＥＳＣは、プラズマを基板エッジから、基板の中心から径方向外向きの方向に、基板エッジから離れるように拡張するよう構成されており、均一な堆積及びアーク放電の減少を容易にする。プラズマを、基板エッジから径方向外向きに拡張させること又は押し広げることにより、厚膜堆積中にアーク放電を減少させるか又はなくすことを容易にする、ポケット設計の使用が可能になる。ゆえに、本書に記載のＥＳＣの態様によって、高いアークマージンと低プロファイルの基板上均一性とを結び付けて単一のペデスタルヒータとすることが、初めて可能になる。
［００２２］本開示の態様は、製品を、次ノードの発展、堆積均一性の向上、エッジ厚さ損失の減少、高ＲＦ電力の基板処理、コスト削減を伴う容易な製造、基板不具合の低減、並びに歩留まり及びスループットの向上に適格とすることを容易にする、利点（大きなアークマージンなど）を含む。
［００２３］図１は、一実行形態による、プラズマ処理チャンバ１００の概略断面図である。堆積チャンバとして構成されたプラズマ処理チャンバ１００が図示されている。基板支持アセンブリ１２６は、プラズマ処理チャンバ１００の中に配置されており、処理中に基板を支持するよう構成されている。基板支持アセンブリ１２６は、様々な処理チャンバ（例えばプラズマ処理チャンバ、アニーリングチャンバ、物理的気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、エッチングチャンバ、及び／又はイオン注入チャンバなど）の中で利用されうる。基板支持アセンブリ１２６は、他のシステム内でも、表面又は被加工物（基板など）の処理均一性を制御するために使用されうる。本開示の態様により、高温範囲における、基板支持アセンブリ１２６の誘電特性ｔａｎ（δ）（すなわち誘電損失）又はρ（すなわち体積抵抗）の制御が容易になる。誘電特性の制御により、基板支持アセンブリ１２６上に配置された基板１２４の、方位角の処理制御（すなわち処理均一性）が促進される。
［００２４］プラズマ処理チャンバ１００は、内部処理領域１１０を封入する、一又は複数の側壁１０４と、底部１０６と、リッド１０８とを有する、チャンバ本体１０２を含む。注入装置１１２が、チャンバ本体１０２の側壁１０４及び／又はリッド１０８に連結される。処理ガスが内部処理領域１１０内に提供されることを可能するために、注入装置１１２にガスパネル１１４が連結される。注入装置１１２は、シャワーヘッド（ディフューザー及びバッキング板など）でありうる。内部処理領域１１０から、チャンバ本体１０２の側壁１０４及び／又は底部１０６に形成された排気口１２８を通じて、処理ガスが（処理副生成物があればそれと共に）除去される。排気口１２８は、ポンピングシステム１３２に連結され、ポンピングシステム１３２は、内部処理領域１１０内の減圧レベルを制御し、内部処理領域１１０から物質を排気するために利用される、スロットルバルブ及びポンプを含む。
［００２５］処理ガスは、内部処理領域１１０内で活性化されてプラズマを形成する。処理ガスは、処理ガスに提供されるＲＦ電力と容量結合又は誘導結合することによって活性化されうる。図１に示している例では、注入装置１１２は、プラズマ処理チャンバ１００のリッド１０８の下方に配置され、整合回路１１８を通じてＲＦ電源１２０に連結されている。
［００２６］基板支持体アセンブリ１２６は、内部処理領域１１０内の、注入装置１１２の下方に配置される。基板支持アセンブリ１２６は、基板支持体１７４と、冷却ベース１３０とを含む。冷却ベース１３０は、ベースプレート１７６によって支持される。ベースプレート１７６は、プラズマ処理チャンバ１００の側壁１０４のうちの１つ及び／又は底部１０６によって支持される。基板支持体１７４は、プラズマ処理チャンバ１００内で基板が処理されている間に基板を上に保持するための、真空チャック、ヒータ、静電チャック（ＥＳＣ）、又はその他の好適な支持体でありうる。一例では、基板支持体１７４はＥＳＣである。基板支持アセンブリ１２６は更に、埋め込み型の抵抗加熱器アセンブリを含みうる。ヒータは、基板支持体１７４と一体化されることがある。加えて、基板支持アセンブリ１２６は、基板支持アセンブリ１２６における電気的な、冷却用の、及び／又はガスの接続を容易にするために、冷却ベース１３０とベースプレート１７６との間に配置された設備プレート１４５及び／又は絶縁体プレートを含みうる。
［００２７］基板支持体１７４は、誘電本体１７５内に配置された一又は複数のチャック電極（例えばＲＦメッシュ又はその他の導電性部材）１８６を含む。誘電本体１７５は、基板１２４を支持するための被加工物支持面１３７と、被加工物支持面１３７の反対側の底面１３３とを有する。基板支持体１７４の誘電本体１７５は、セラミック材料（例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、又はその他の好適な材料）から製造される。誘電本体１７５は、ポリマー（例えばポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトンなど）から製造されることもある。
［００２８］誘電本体１７５は、オプションで、内部に埋め込まれた一又は複数の抵抗加熱器（加熱素子）１８８を含む。抵抗加熱器１８８は、基板支持アセンブリ１２６の温度を、基板支持アセンブリ１２６の被加工物支持面１３７に配置された基板１２４を処理するのに適した温度まで上昇させるために利用される。抵抗加熱器１８８は、基板の処理と処理との間に基板支持アセンブリ１２６の温度を維持するために使用されることもある。抵抗加熱器１８８は、設備プレート１４５を通ってヒータ電源１８９に連結される。ヒータ電源１８９は、抵抗加熱器１８８に９００ワット以上のＡＣ電力を提供しうる。コントローラがヒータ電源１８９の動作を制御するために利用され、ヒータ電源１８９は、基板１２４及び／又は基板支持アセンブリ１２６を既定の温度まで加熱するよう設定される。一例では、抵抗加熱器１８８は、横方向に分離された複数の加熱ゾーンを含む。コントローラにより、横方向に分離された複数の加熱ゾーンのうちの少なくとも１つのゾーンが、他のゾーンのうちの一又は複数に配置された一又は複数の抵抗加熱器１８８と比べて優先的に加熱されることが可能になる。例えば、抵抗加熱器１８８は、分離された複数の加熱ゾーンに同心円状に配置されうる。一又は複数の抵抗加熱器１８８は、基板１２４を、処理のための温度（例えば摂氏約１８０度～摂氏約７００度）に維持する。一例では、処理のための温度は、摂氏約５５０度（例えば摂氏約３５０度と摂氏約７００度との間の温度）を上回る。
［００２９］チャック電極１８６は、単極若しくは双極の電極として、又はその他の好適な構成として、構成されうる。チャック電極１８６はＲＦフィルタを通じてチャック電源１８７に連結され、チャック電源１８７は、基板１２４を基板支持体１７４の被加工物支持面１３７に静電固定する（例えばチャックする）ためのＤＣ電力を提供する。ＲＦフィルタは、プラズマ処理チャンバ１００内でプラズマを形成するために利用されるＲＦ電力が、電気機器を損傷すること、又はプラズマ処理チャンバ１００の外部に電気的障害を出現させることを防止する。
［００３０］基板支持体１７４の被加工物支持面１３７は、基板１２４と基板支持体１７４の被加工物支持面１３７との間に画定される隙間空間に裏側熱伝達ガスを提供するための、ガス通路を含みうる。基板支持体１７４は、基板支持体１７４の被加工物支持面１３７の上方に基板１２４を上昇させて、プラズマ処理チャンバ１００を出入りするロボット移送を容易にするためのリフトピンを収容するための、リフトピン孔も含む。基板支持体１７４の被加工物支持面１３７の周縁に沿って、エッジリングがオプションで配置されうる例えば、エッジリングは、基板１２４の外側エッジの周りに配置されうる。
［００３１］図２Ａは、一実行形態による、基板支持体２００の概略上面図である。基板支持体２００は、図１のプラズマ処理チャンバ１００内に図示している基板支持体１７４として使用されるのに適している。図２Ｂは、一実行形態による、図２Ａの基板支持体２００の概略断面図である。図２Ａと図２Ｂについては一緒に説明する。基板支持体２００と一体型のエッジリングとが、分離式のエッジリングを利用しないひとかたまりの物質（例えば単一本体（ｍｏｎｏｂｏｄｙ））を形成するように、基板支持体２００は一体型のエッジリングを含む。
［００３２］基板支持体２００は、本体２０２を有する。本体２０２は、中心２３２及び外周縁２３４を有する円形の上面輪郭を有する。本体２０２は、本体２０２の上側２３０に沿って延在する、複数の表面を有する。本体２０２は、基板支持体２００の中心２３２から延在する、下方棚状部２１２を有する。下方棚状部２１２は、第１縁部２１４まで延在する。第１縁部２１４は、その上に基板１２４を支持するよう構成される。第１縁部２１４から、上に基板１２４を支持するよう構成された第２縁部２１８まで、トロス（ｔｒｏｔｈ）２１６が延在する。第１縁部２１４と第２縁部２１８とは実質的に共平面であり、トロス２１６は第１縁部２１４と第２縁部２１８のいずれもから下方にある。第１縁部２１４及び第２縁部２１８は、それらの上に基板１０５を支持するよう構成される。基板１２４は、基板支持体２００のポケット２７０内に支持される。基板１２４は、第１縁部２１４及び／又は第２縁部２１８の一又は複数の支持面上に、少なくとも部分的に支持される。
［００３３］第２縁部２１８は、トロス２１６から第１傾斜壁２２２まで延在する。第１傾斜壁２２２は、中心２３２から第１距離２８２のところで始まり、、中心２３２から離れるように（例えば径方向外側に向かって）、かつ第２縁部２１８の上平面から離れるように、上方へかつ外側に向かって第１角度２９２で傾斜している。この上平面は、第２縁部２１８の支持面に対応する。第１傾斜壁２２２は、ポケット２７０の側壁２７２を画定する。第１距離２８２は、中心２３２から約５．５インチ～約６．１５インチである。一例では、第１距離２８２は、中心２３２から約５．５インチ～約６．０インチである。一例では、第１距離２８２は、中心２３２から約５．９１インチ～約６．１５インチである。第１距離２８２は、基板１０５とポケット２７０の側壁２７２との間の間隙２６２を画定する。図示している例では、ポケット２７０の側壁２７２は、第１傾斜壁２２２によって画定されている。第１角度２９２は、図示しているように、約３０度と約９０度との間である。第１傾斜壁２２２は、第１上面２２４まで延在する。第１上面２２４は、第１傾斜壁２２２から第２傾斜壁２２６まで延在する。第２傾斜壁２２６は、中心２３２から第２距離２８４のところで始まり、中心２３２から離れるように、かつ第１上面２２４の平面から離れるように、上方へかつ外側に向かって第２角度２９４で傾斜している。第２距離２８４は、中心２３２から約６．０００インチ～約７．０００インチである。第２傾斜壁２２６の第２角度２９４は、図示しているように、約５度と約６０度との間で延在している。第２角度２９４は第１角度２９２よりも小さい。第２傾斜壁２２６は、第２上面２２８まで延在する。第２上面２２８は、第２傾斜壁２２６から外周縁２３４まで延在する。第１上面２２４及び第２上面２２８は、第２縁部２１８の支持面に平行である。
［００３４］第２距離２８４と第１距離２８２との間の差が、第１傾斜壁２２２及び第１上面２２４の第１段幅２９６を画定する。第１段幅２９６は、０インチ～１．５インチの範囲内である。基板１２４の半径に対する第１距離２８２によって、第１の比率が画定される。一例では、第１の比率は、１．０～１．１（例えば１．０～１．０５）の範囲内である。第１距離２８２に対する第１段幅２９６によって、第２の比率が画定される。一例では、第２の比率は０．３以下（例えば、０．１～０．３の範囲内）である。
［００３５］第１上面２２４は、第２縁部２１８の上平面よりも高い。第１上面２２４は、プラズマ処理中に基板１０５のエッジを越えて上方へとプラズマシースを延在させることによってプロセス均一性を向上させるよう、第３距離２８６だけ第２縁部２１８の上方にある。第３距離２８６は、ポケット２７０の高さを画定する。他の実施形態と組み合わされうる一実施形態では、第３距離２８６は約０．００５インチと約０．０５０インチとの間である。
［００３６］第２上面２２８は、第１上面２２４と第２縁部２１８のいずれもよりも高い。第２上面２２８は、プラズマ処理中に基板１０５のエッジを越えて上方へとプラズマシースを延在させることによってプロセス均一性を向上させるよう、第４距離２８８だけ第２縁部２１８の上方にある。他の実施形態と組み合わされうる一実施形態では、第４距離２８８は約０．０５０インチと約０．５００インチとの間である。一例では、第４距離２８８は約０．０５０インチと約０．１００インチとの間である。
［００３７］第１距離２８２及び第２距離２８４は水平面に沿って測定される。第３距離２８６及び第４距離２８８は、第１距離２８２及び第２距離２８４の水平面に対して実質的に垂直な垂直平面に沿って測定される。
［００３８］第１傾斜壁２２２、第１上面２２４、第２傾斜壁２２６、及び第２上面２２８は、少なくとも部分的に、第２縁部２１８から上方に突出している本体２０２の突出部を形成する。この突出部は、本体２０２と一体的に形成される。
［００３９］プラズマシミュレーションに基づいて、エッジ厚さの変動は、エッジ効果によるプラズマ密度の変動によって決まる。ゆえに、エッジ均一性を向上させるためには、２段の段差表面（例えば第１上面２２４と第２上面２２８）により、基板１２４の滑りを防止することが容易になる。この２段の段差表面は更に、アーク放電に関する性能を改善し、かつ、基板１２４の上方（例えば、基板１２５の外側エッジの近傍）のプラズマシースプロファイルの円滑化を促進する。つまり、プラズマシースが平らに、基板１２４の外側エッジを越えて延在することで、基板１２４の外側エッジにおける処理均一性がより良好になる。
［００４０］図３Ａは、一実行形態による、基板支持体３００の概略上面図である。基板支持体３００は、図１のプラズマ処理チャンバ１００内の基板支持体１７４として使用されるのに適している。図３Ｂは、一実行形態による、図３Ａの基板支持体３００の概略断面図である。図３Ａと図３Ｂについては一緒に説明する。基板支持体３００と一体型のエッジリングとが、分離式のエッジリングを利用しないひとかたまりの物質を形成するように、基板支持体３００は一体型のエッジリングを含む。
［００４１］基板支持体３００は、本体３０２を有する。本体３０２は、中心３３２及び外周縁３３４を有する円形の上面輪郭を有する。本体３０２は、本体３０２の上側３３０に沿って延在する、複数の表面を有する。本体は、基板支持体の中心３３２から延在する、下方棚状部３１２を有する。下方棚状部３１２は、支持面３１４まで延在する。支持面３１４は、その上で、ポケット３７０内に基板１２４を支持するよう構成される。一例では、下方棚状部３１２は支持面３１４の下方にあり、支持面３１４上に支持された基板１２４は、たわむか、チャックされるかしない限り、下方棚状部３１２と接触しない。かかる例では、基板１２４がたわむか、チャックされるかしない限り、基板１２４と下方棚状部３１２との間には間隙３１６が配置される。一例では、下方棚状部３１２は、実質的に平面であり、支持面３１４に平行である。
［００４２］支持面３１４は、下方棚状部３１２から、第１半径３９２によって画定された第１のアーチ面まで延在する。第１半径３９２が、支持面３１４を第１傾斜側壁３２２に移行させる。第１傾斜側壁３２２は、第１半径３９２から上方へかつ外側に向かって、中心３３２から離れて第２半径３９４によって画定された第２のアーチ面の方へと延在する。第１傾斜側壁３２２は、ポケット３７０の外壁３７２を画定する。基板１０５と外壁３７２との間には、間隙が形成される。第２半径３９４が、第１傾斜側壁３２２を第１上面３２４に移行させる。第１上面３２４は、第２半径３９４から第３半径３９６まで延在する。第３半径３９６は、第１上面３２４を第２傾斜側壁３２６に移行させる。第２傾斜側壁３２６は、第３半径３９６から第４半径３９８まで、下方へかつ外側に向かって延在する。第４半径３９８は、第２傾斜側壁３２６を、第２傾斜側壁３２６から下方へかつ外側に向かって、第２上面３２８に移行させる。第２上面３２８は、第４半径３９８から、基板支持体３００の本体３０２の外周縁３３４まで延在する。第２上面３２８は、第１上面３２４の下方に配置される。
［００４３］第１半径３９２は、０．０１０インチと約０．０２０インチとの間である。第２半径３９４は、プラズマ結合を減少させるよう，大きな半径（丸み付け）を提供する。第２半径３９４は、０．０２０インチと約０．０３０インチとの間である。第３半径半径３９６は、プラズマ密度を増大させ、基板上のエッジ効果を回避するよう、第２半径３９４よりも小さくなる。第３半径３９６は、０．０００１インチと約０．０１０インチとの間である。第４半径３９８は、第１半径３９２と実質的に同様でありうるか、又は同範囲内にありうる。第４半径３９８は、０．０１０インチと約０．０２０インチとの間である。
［００４４］一例では、第２半径３９４は第１半径３９２よりも大きく、第３半径半径３９６は第１半径３９２よりも小さく、第４半径３９８は第１半径と同じである。
［００４５］第１距離３８２は、中心３３２に対する第１半径３９２のためのものである。第１距離３８２は、基板１２４と、第１傾斜側壁３２２（例えば、第１傾斜側壁３２２の底端部）との間の間隙３６２を画定する。一例では、中心３３２からの第１半径３９２の第１距離３８２は、約５．５インチと約６．１５インチの間である。一例では、第１距離３８２は、中心３３２から約５．５インチ～約６．０インチである。一例では、第１距離３８２は、中心３３２から約５．９１インチ～約６．１５インチである。
［００４６］第１上面３２４は、支持面３１４よりも高い。第１上面３２４は、基板１０５のエッジを越えてプラズマシースを延在させることによってプロセス均一性を向上させるために、第２距離３８４だけ支持面３１４の上方にある。第２距離３８４は、ポケット３７０の高さを画定する。一例では、支持面３１４の上方の第１上面３２４までの第２距離３８４は、約０．０１５インチと約０．５００インチとの間である。一例では、第２距離３８４は、約０．０１５インチと約０．１００インチとの間である。
［００４７］第２上面３２８は、第１上面３２４よりも低く、支持面３１４よりも高い。第２上面３２８は、アーク放電を防止するために、第３距離３８６だけ支持面３１４の上方にある。一例では、支持面３１４の上方の第２上面３２８までの第３距離３８６は、約０．００５インチ～約０．５００インチである。
［００４８］有利には、ポケット３７０は、基板１２４の水平面における露出エリアを最小限にしてアーク放電の可能性を低減するために、基板１２４に近接している。ポケット３７０の基板側の円滑な丸み付けにより、局所的なプラズマ密度の増大を防止することが容易になる。ポケット３７０の基板側のこの円滑な丸み付けにより、基板エッジの近傍箇所などにおける堆積厚さの減少を防止することも容易になる。ポケット高さは、シャドーイング効果を低減又は最小化しつつ、大きく凹たわみした（ｈｉｇｈｌｙ ｔｅｎｓｉｌｅ ｂｏｗ）基板が滑り落ちることを防止しうるように、選択される。ポケット高さは、第２距離３８４に等しい。一例では、ポケット高さは、約０．０１５インチと約０．５００インチとの間である。より小さな半径（第３半径３９６及び／又は第４半径３９８など）がポケットの外側に配置されることで、この外側エリア上のプラズマ密度が増大し、これにより、基板上のエッジ効果が減少する。更に、ポケット３７０の背後の段差表面（第２上面３２８など）により、基板水平面における露出エリアが最小化され、ひいては、アーク放電が防止される。基板支持体３００の態様により、エッジ厚さの均一性は、典型的なタイトポケットヒータ（ＴＰＨ）膜の５％に対して、約～２％に改善される。
［００４９］第１距離３８２は、水平面に沿って測定される。第２距離３８４及び第３距離３８６は、第１距離３８２の水平面に対して実質的に垂直な、垂直面に沿って測定される。
［００５０］第１半径３９２、第２半径３９４、第３半径３９６、第４半径３９８、第１傾斜側壁３２２、第１上面３２４、第２傾斜側壁３２６、及び第２上面３２８は、少なくとも部分的に、支持面３１４から上方に突出している、本体３０２の突出部を形成する。この突出部は、本体３０２と一体的に形成される。
［００５１］図４Ａは、一実行形態による、基板支持体４００の概略上面図である。基板支持体４００は、図１のプラズマ処理チャンバ１００内の基板支持体１７４として使用されるのに適している。図４Ｂは、一実行形態による、図４Ａに示している基板支持体４００の概略断面図である。図４Ａと図４Ｂについては一緒に説明する。基板支持体４００は、基板支持体４００から分離可能なエッジリング４５０を有する。
［００５２］基板支持体４００は本体４０２を有する。本体４０２は、中心４３２と外周縁４３４とを有する円形の上面輪郭を有する。本体４０２は、本体４０２の上側４３０に沿って延在する複数の表面を有する。一例では、エッジリング４５０は本体４０２から分離可能である。本体４０２は、基板支持体４００の中心４３２から延在する下方棚状部４１２を有する。下方棚状部４１２は、第１縁部４１４まで延在する。第１縁部４１４は、その上に基板１０５を支持するよう構成される。第１縁部４１４から第２縁部４１８まで、トロス４１６が延在している。第１縁部４１４と第２縁部４１８とは、実質的に、共平面であり、かつ／又は第１縁部４１４と第２縁部４１８のいずれもから下方にあるトロス４１６と平行である。第１縁部４１４及び第２縁部４１８は、それらの上で基板１０５をポケット４７０内に支持するよう構成される。第１縁部４１４及び／又は第２縁部４１８の一又は複数の支持面は、基板１２４を支持するよう構成される。
［００５３］第２縁部４１８は、トロス４１６から第１傾斜壁４２２まで延在している。第１傾斜壁４２２は、ポケット４７０の外壁４７２を画定する。第１傾斜壁４２２（例えば第１傾斜壁４２２の底端部）は、中心４３２から第１距離４８４のところで始まる。第１傾斜壁４２２は、第２縁部４１８の平面から、上方へかつ外側に向かって第１角度４９２で傾斜している。第１距離４８４は、中心４３２から約５．５インチ～約６．１５インチである。一例では、第１距離４８４は、中心４３２から約５．５インチ～約６．０インチである。一例では、第１距離４８４は、中心４３２から約５．９１インチ～約６．１５インチである。第１距離４８４は、基板１２４と本体４０２の突出部４０４との間の間隙４６２を画定する。
［００５４］突出部４０４は、第１傾斜壁４２２によって少なくとも部分的に画定され、本体４０２と一体的に形成される。第１角度４９２は、図４Ｂに示しているように、約３０度と９０度との間である。第１傾斜壁４２２は、突出部４０４の第１上面４２４まで延在する。第１上面４２４は、約０．０１０インチと約０．０３０インチの間の第１距離４８２だけ、第２縁部４１８の上方にある。第１距離４８２はポケット４７０の高さを画定する。第１上面４２４は、突出部４０４の後壁４２６まで延在する。後壁４２６は外側表面４４２まで下向きに延在し、外側表面４４２は、もはや突出部４０４上にはない。後壁４２６は、突出部４０４の外側境界を画定する。
［００５５］外側表面４４２は、本体４０２の外周縁４３４まで延在する。外側表面４４２は、第２縁部４１８と実質的に共平面あってよく、かつ／又は平行でありうる。突出部４０４の外側の外側表面４４２上に、エッジリング４５０が配置される。エッジリング４５０は前面４５１を有する。前面４５１は本体４０２の中心４３２から第２距離４８６のところに配置され、本体４０２の中心４３２はエッジリング４５０の中心に対応する。第２距離４８６は、本体４０２の中心４３２から約６．００インチと約６．５インチとの間である。第２距離４８６は、エッジリング４５０と本体４０２の突出部４０４の後壁４２６との間に配置される第２間隙４６４を画定する。
［００５６］第１傾斜壁４２２の第１距離４８４に対する前面４５１の第２距離４８６によって、ある比率が画定される。一例では、第１距離４８４に対する第２距離４８６のこの比率は、１．００～１．２（例えば１．０５～１．２、又は１．０８～１．０９５）の範囲内である。
［００５７］エッジリング４５０の前面４５１は、外側表面４４２から第２距離４８３だけ、上向きに延在する。第２距離４８３は、約０．１０インチと約０．３０インチとの間である。前面４５１の第２距離４８３は、突出部４０４の第１距離４８２と実質的に同様で（例えば同じで）ありうる。第１傾斜壁４５２が、前面４５１から延在し、前面４５１と直交する平面４９８から、上方へかつ外側に向かって第２角度４９４で傾斜している。第１傾斜壁４５２の第２角度４９４は、図示しているように、約５度と２０度との間である。第１傾斜壁４５２は、上面４５３まで延在する。上面４５３は、外壁４５４まで延在する。上面４５３は、第１上面４２４の上方にある。上面４５３は、第３距離４８８だけ外側表面４４２の上方に配置される。外壁４５４は、基板支持体４００の本体４０２の外周縁４３４と位置合わせされうる。外壁４５４は、外周縁４３４を越えて、又は外周縁４３４の手前まで延在することもある。外壁４５４は、上面４５３からエッジリング４５０の底面４５５まで、下方へと延在する。底面４５５は、外壁４５４から前面４５１まで、内側に向かって延在する。エッジリング４５０の底面４５５は、基板支持体４００の本体４０２の外側表面４４２上に配置され、かつ外側表面４４２と面接続（ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ）する。
［００５８］第１距離４８４及び第２距離４８６は、水平面に沿って測定される。第１距離４８２、第２距離４８３、及び第３距離４８８は、第１距離４８４及び第２距離４８６の水平面に対して実質的に垂直な、垂直面に沿って測定される。
［００５９］第１傾斜壁２２２、第１上面２２４、第２傾斜壁２２６、及び第２上面２２８は、少なくとも部分的に、第２縁部２１８から上方に突出している本体２０２の突出部を形成する。突出部は、本体２０２と一体的に形成される。
［００６０］本書で開示している基板支持体の態様の利点により、著しいアークマージン、堆積均一性の向上、エッジ厚さ損失の低減、基板滑りの低減、機械加工可能性の容易さ、コストの削減（製造コストの削減など）、高ＲＦ電力による基板処理が可能になること、基板不具合の減少、及び基板のスループット及び歩留まりの向上が提供される。
［００６１］本開示では、基板支持体２００、基板支持体３００、及び／又は基板支持体４００の態様、特徴、構成要素、及び／又は特性のうちの一又は複数が、組み合わされうること、又はそれらが独立して利用されうることが、想定される。本開示では、組み合わされた又は独立の態様、特徴、構成要素、及び／又は特性が、上記の利点のうちの一又は複数を実現しうることも想定される。
［００６２］以上の記述は本開示の実行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することなく、本発明の他の実行形態及び更なる実行形態が考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって定められる。

Claims (34)

  1. 基板支持体であって、
    中心を有する本体と、
    下方棚状部であって、前記中心から、前記下方棚状部の上方に持ち上げられた支持面まで径方向外方に延びる下方棚状部であり、前記支持面は基板を少なくとも部分的に支持するよう構成された、下方棚状部と、
    前記支持面に対して上方へかつ径方向外側に向かって延在する、第１傾斜壁と、
    前記支持面の上方に配置された第１上面と、
    前記第１上面に対して上方へかつ径方向外側に向かって延在する第２傾斜壁であって、前記第１傾斜壁と前記第２傾斜壁との間に前記第１上面が配置されている、第２傾斜壁と、
    前記第２傾斜壁から外側に向かって配置されている第２上面であって、前記第１上面の上方に配置されている第２上面と、を備える、
    基板支持体。
  2. 前記支持面、前記第１傾斜壁、前記第１上面、前記第２傾斜壁、及び前記第２上面が、前記本体と一体的に形成される、請求項１に記載の基板支持体。
  3. 前記第１上面及び前記第２上面が前記支持面に平行である、請求項１に記載の基板支持体。
  4. 前記第２上面が、前記第２傾斜壁と前記本体の外周縁の間に配置されている、請求項１に記載の基板支持体。
  5. 前記第１傾斜壁が前記本体の前記中心から第１距離のところで始まり、前記第２傾斜壁が前記本体の前記中心から第２距離のところで始まり、前記第２距離と前記第１距離との間の差が、前記第１傾斜壁及び前記第１上面の第１段幅を画定する、請求項１に記載の基板支持体。
  6. 前記第１段幅は、前記第１距離に対する前記第１段幅の比率によって画定され、前記比率は０．３以下である、請求項５に記載の基板支持体。
  7. 前記第１傾斜壁は、前記支持面に対して上方へかつ径方向外側に向かって第１角度で延在しており、前記第２傾斜壁は、前記支持面に対して上方へかつ径方向外側に向かって、前記第１角度よりも小さい第２角度で延在している、請求項１に記載の基板支持体。
  8. 前記第１角度は３０度～９０度の範囲内であり、前記第２角度は５度～６０度の範囲内である、請求項７に記載の基板支持体。
  9. 前記第１上面は、第１距離だけ前記支持面の上方に配置され、前記第２上面は、第２距離だけ前記支持面の上方に配置され、前記第１距離は０．００５インチ～０．０５０インチの範囲内であり、前記第２距離は０．０５０インチ～０．５インチの範囲内である、請求項１に記載の基板支持体。
  10. 基板支持体であって、
    中心を有する本体と、
    下方棚状部であって、前記中心から、前記下方棚状部の上方に持ち上げられた支持面まで径方向外方に延びる下方棚状部であり、前記支持面は基板を少なくとも部分的に支持するよう構成された、下方棚状部と、
    前記支持面に対して上方へかつ径方向外側に向かって延在する、第１傾斜側壁と、
    前記支持面の上方に配置された第１上面と、
    前記第１上面に対して下方へかつ径方向外側に向かって延在する第２傾斜側壁と、
    前記支持面よりも上方であって、かつ前記第１上面の下方に配置された第２上面と、を備える、
    基板支持体。
  11. 前記支持面、前記第１傾斜側壁、前記第１上面、前記第２傾斜側壁、及び前記第２上面が、前記本体と一体的に形成される、請求項１０に記載の基板支持体。
  12. 第１半径が、前記支持面を前記第１傾斜側壁へと移行させ、
    第２半径が、前記第１傾斜側壁を前記第１上面へと移行させ、
    第３半径が、前記第１上面を前記第２傾斜側壁へと移行させ、
    第４半径が、前記第２傾斜側壁を前記第２上面へと移行させ、
    前記第２上面が、前記第４半径から前記本体の外周縁まで延在する、請求項１０に記載の基板支持体。
  13. 前記第２半径は前記第１半径及び前記第３半径よりも大きい、請求項１２に記載の基板支持体。
  14. 前記第３半径は前記第１半径よりも小さい、請求項１３に記載の基板支持体。
  15. 前記第１上面は、第１距離だけ前記支持面の上方にあり、前記第２上面は、第２距離だけ前記支持面の上方にあり、前記第１距離は０．０１５インチ～０．５インチの範囲内である、請求項１２に記載の基板支持体。
  16. 基板支持体であって、
    中心を有する本体と、
    下方棚状部であって、前記中心から、前記下方棚状部の上方に持ち上げられた支持面まで径方向外方に延びる下方棚状部であり、前記支持面は基板を少なくとも部分的に支持するよう構成された、下方棚状部と、
    前記支持面から突出している突出部であって、
    前記支持面に対して上方へかつ径方向外側に向かって第１角度で延在する、第１傾斜壁、
    第１上面、及び
    後壁を備え、前記第１上面が前記第１傾斜壁と前記後壁の間に配置されている、突出部と、
    前記突出部の外側に、前記突出部の前記後壁から間隙を置いて配置されたエッジリングと、を備え、
    前記エッジリングが、
    垂直な前面と、
    前記前面に対して上方へかつ径方向外側に向かって、前記第１角度よりも小さい第２角度で延在する第２傾斜壁であって、前記第２角度は、前記前面に直交する平面に対する角度である、第２傾斜壁と、
    上面と、
    外壁であって、前記上面が前記第２傾斜壁と前記外壁の間に配置されている、外壁と、
    底面と、を備える、
    基板支持体。
  17. 前記支持面及び前記突出部は前記本体と一体的に形成され、前記エッジリングは前記本体から分離可能である、請求項１６に記載の基板支持体。
  18. 前記第１角度は３０度～９０度の範囲内であり、前記第２角度は５度～２０度の範囲内である、請求項１６に記載の基板支持体。
  19. 前記突出部の前記第１傾斜壁は前記本体の前記中心から第１距離のところに配置され、前記エッジリングの前記前面は前記本体の前記中心から第２距離のところに配置され、前記第２距離は、前記第１距離に対する前記第２距離の比率によって画定され、前記比率は１．００～１．２の範囲内である、請求項１６に記載の基板支持体。
  20. 前記第１傾斜壁は前記中心から離れて上方へかつ径方向外向きに延在し、前記第２傾斜壁は前記中心から離れて上方へかつ径方向外向きに延在する、請求項１に記載の基板支持体。
  21. 前記第１傾斜壁は、前記支持面から上方へかつ径方向外側に向かって延在し、
    前記第２傾斜壁は、前記第１上面から上方へかつ径方向外側に向かって延在し、
    前記第１上面は、前記第１傾斜壁と前記第２傾斜壁との間に配置されており、
    前記第２上面は、前記第２傾斜壁から延在する、請求項１に記載の基板支持体。
  22. 基板支持体であって、
    中心を有する本体と、
    下方棚状部であって、前記中心から、前記下方棚状部の上方に持ち上げられた支持面まで径方向外方に延びる下方棚状部であり、前記支持面は基板を少なくとも部分的に支持するよう構成された、下方棚状部と、
    前記支持面に対して上方へかつ径方向外側に向かって延在する、第１傾斜壁と、
    前記第１傾斜壁を前記支持面の上方に配置された第１上面へと移行させる半径と、
    前記第１上面に対して上方へかつ径方向外側に向かって延在する第２傾斜壁であって、前記半径と前記第２傾斜壁との間に前記第１上面が配置されている、第２傾斜壁と、
    前記第２傾斜壁から外側に向かって配置されている第２上面であって、前記第１上面の上方に配置されている第２上面と、を備える、
    基板支持体。
  23. 前記支持面、前記第１傾斜壁、前記半径、前記第１上面、前記第２傾斜壁、及び前記第２上面は、前記本体と一体的に形成される、請求項２２に記載の基板支持体。
  24. 前記支持面を前記第１傾斜壁へと移行させる第２半径をさらに備える、請求項２２に記載の基板支持体。
  25. 前記第２傾斜壁を前記第２上面へと移行させる第２半径をさらに備える、請求項２２に記載の基板支持体。
  26. 前記第１上面を前記第２傾斜壁へと移行させる第２半径をさらに備える、請求項２２に記載の基板支持体。
  27. 前記半径は、０．０１０インチ～０．０２０インチの範囲内である、請求項２２に記載の基板支持体。
  28. 前記第１上面は、ある距離だけ前記支持面の上方にあり、前記距離が０．００５インチ～０．０５０インチの範囲内である、請求項２２に記載の基板支持体。
  29. 前記第２上面は、ある距離だけ前記支持面の上方にあり、前記距離が０．０５０インチ～０．５００インチの範囲内である、請求項２２に記載の基板支持体。
  30. 基板支持体であって、
    中心を有する本体と、
    下方棚状部であって、前記中心から、前記下方棚状部の上方に持ち上げられた支持面まで径方向外方に延びる下方棚状部であり、前記支持面は基板を少なくとも部分的に支持するよう構成された、下方棚状部と、
    前記支持面を、前記支持面に対して上方へかつ径方向外側に向かって延在する第１傾斜壁へと移行させる第１半径と、
    前記第１傾斜壁を前記支持面の上方に配置された第１上面へと移行させる第２半径と、
    前記第１上面を、前記第１上面に対して上方へかつ径方向外側に向かって延在する第２傾斜壁へと移行させる第３半径であって、前記第２半径と前記第３半径との間に前記第１上面が延在する、第３半径と、
    前記第２傾斜壁を、第４半径から延在する第２上面へと移行させる第４半径であって、前記第１上面の上方に前記第２上面が配置されている、第４半径と、を備える、
    基板支持体。
  31. 前記支持面の内側に向かって前記支持面の下方に配置された下方棚状部をさらに備える、請求項３０に記載の基板支持体。
  32. 前記第１半径、前記第２半径、前記第３半径、及び前記第４半径のそれぞれは、０．０１０インチ～０．０２０インチの範囲内である、請求項３０に記載の基板支持体。
  33. 前記第１傾斜壁は、前記支持面に対して上方へかつ径方向外側に向かって第１角度で延在しており、前記第２傾斜壁は、前記支持面に対して上方へかつ径方向外側に向かって、前記第１角度よりも小さい第２角度で延在しており、前記第１角度は３０度～９０度の範囲内であり、前記第２角度は５度～６０度の範囲内である、請求項３０に記載の基板支持体。
  34. 前記第２上面は、前記第４半径から前記本体の外周縁まで延在する、請求項３０に記載の基板支持体。
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