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公開番号2025114685
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2025076345,2021152386
出願日2025-05-01,2021-09-17
発明の名称プラズマ処理装置
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/683 20060101AFI20250729BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】基板支持部内の電極に電力を効率的に供給可能な改良された電極構造を有するプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理チャンバの基板支持部は、セラミック部材114a、環状部材111b、基板支持面の下方に配置される第1及び第2の中央電極115a、116a、第1の中央電極のエッジ領域の下方に配置され、第1の縦コネクタ115dを介して第1の中央電極のエッジ領域と電気的に接続される第1の環状コネクタ115c、第2の中央電極のエッジ領域の下方に配置され、第2の縦コネクタ116dを介して第2の中央電極のエッジ領域と電気的に接続される第2の環状コネクタ116c及び第1の環状コネクタ及び第2の環状コネクタの下方に形成される中央ヒータ電極117aを含む静電チャック114と、第3の縦コネクタ115eを介して接続されるDC電源と、第4の縦コネクタ116eを介して接続される電圧パルス生成部と、を含む。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部であり、前記基板支持部は、
基台と、
前記基台上に配置され、基板支持面及びリング支持面を有するセラミック部材であり、前記セラミック部材は、ガス分配空間と、前記セラミック部材の下面から前記ガス分配空間まで延在する少なくとも１つのガス入口と、前記ガス分配空間から前記基板支持面又は前記リング支持面まで延在する複数のガス出口とを有する、セラミック部材と、
前記基板支持面上の基板を囲むように前記リング支持面上に配置される１又は複数の環状部材と、
前記セラミック部材内において前記基板支持面の下方に配置されるチャック電極と、
前記セラミック部材内において前記チャック電極の下方に配置されるバイアス電極と、
前記セラミック部材内において水平方向に延在する環状コネクタであり、前記環状コネクタの内側領域は、前記バイアス電極の外側領域と電気的に接続され、前記環状コネクタの外側領域は、前記リング支持面と縦方向に重複している、環状コネクタと、
前記セラミック部材内に配置され、前記基板支持面と縦方向に重複している中央ヒータ電極であり、前記ガス分配空間の一部又は全部は、前記環状コネクタと前記中央ヒータ電極との間に形成される、中央ヒータ電極と、
を含む、基板支持部と、
前記環状コネクタの外側領域に電気的に接続され、電圧パルスのシーケンスを生成するように構成される電圧パルス生成部と、
を備える、プラズマ処理装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記基台又は前記環状コネクタに電気的に接続され、ＲＦ信号を生成するように構成されるＲＦ電源をさらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記中央ヒータ電極は、ＲＦフィルタを介してグランド電位に接続される、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記基板支持部は、
前記セラミック部材内において水平方向に延在する追加の環状コネクタと、
前記セラミック部材内に配置され、前記リング支持面と縦方向に重複している環状バイアス電極と、
をさらに含み、
前記追加の環状コネクタの内側領域は、前記環状コネクタの外側領域と電気的に接続され、
前記環状バイアス電極の内側領域と前記追加の環状コネクタの外側領域との間で容量結合が形成される、請求項１～３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記容量結合は５ｎＦ以下の容量を有する、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記環状バイアス電極の外側領域に電気的に接続され、追加の電圧パルスのシーケンスを生成するように構成される追加の電圧パルス生成部をさらに備える、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記基板支持部は、前記リング支持面と前記環状バイアス電極との間に配置される少なくとも１つの環状チャック電極をさらに含む、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記基板支持部は、前記セラミック部材内に配置され、前記リング支持面と縦方向に重複している環状ヒータ電極をさらに含む、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部であり、前記基板支持部は、
基台と、
前記基台上に配置され、基板支持面及びリング支持面を有するセラミック部材と、
前記基板支持面上の基板を囲むように前記リング支持面上に配置される１又は複数の環状部材と、
前記セラミック部材内において前記基板支持面の下方に配置されるチャック電極と、
前記セラミック部材内において前記チャック電極の下方に配置されるバイアス電極と、
前記セラミック部材内において水平方向に延在する環状コネクタであり、前記環状コネクタの内側領域は、前記バイアス電極の外側領域と電気的に接続され、前記環状コネクタの外側領域は、前記リング支持面と縦方向に重複している、環状コネクタと、
前記セラミック部材内に配置され、前記基板支持面と縦方向に重複している中央ヒータ電極と、
前記セラミック部材内に配置され、前記リング支持面と縦方向に重複している環状ヒータ電極であり、前記中央ヒータ電極と前記環状ヒータ電極との間に環状ギャップが形成される、環状ヒータ電極と、
前記セラミック部材内において前記環状ギャップを通って縦方向に延在する縦コネクタと、
を含む、基板支持部と、
前記縦コネクタを介して前記環状コネクタの外側領域に電気的に接続され、電圧パルスのシーケンスを生成するように構成される電圧パルス生成部と、
を備える、プラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記基台又は前記環状コネクタに電気的に接続され、ＲＦ信号を生成するように構成されるＲＦ電源をさらに備える、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラズマ処理装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、クーリングプレートと誘電プレートとが積層して形成された静電チャックを備えるプラズマ処理チャンバが開示されている。特許文献１に記載の静電チャックの内部には、複数の電極が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０２０／０２８６７１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示にかかる技術は、基板支持部内の電極に電力を効率的に供給可能な改良された電極構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、プラズマ処理装置であって、プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部であり、前記基板支持部は、基台と、前記基台上に配置され、基板支持面及びリング支持面を有するセラミック部材であり、前記セラミック部材は、ガス分配空間と、前記セラミック部材の下面から前記ガス分配空間まで延在する少なくとも１つのガス入口と、前記ガス分配空間から前記基板支持面又は前記リング支持面まで延在する複数のガス出口とを有する、セラミック部材と、前記基板支持面上の基板を囲むように前記リング支持面上に配置される１又は複数の環状部材と、前記セラミック部材内において前記基板支持面の下方に配置されるチャック電極と、前記セラミック部材内において前記チャック電極の下方に配置されるバイアス電極と、前記セラミック部材内において水平方向に延在する環状コネクタであり、前記環状コネクタの内側領域は、前記バイアス電極の外側領域と電気的に接続され、前記環状コネクタの外側領域は、前記リング支持面と縦方向に重複している、環状コネクタと、前記セラミック部材内に配置され、前記基板支持面と縦方向に重複している中央ヒータ電極であり、前記ガス分配空間の一部又は全部は、前記環状コネクタと前記中央ヒータ電極との間に形成される、中央ヒータ電極と、を含む、基板支持部と、前記環状コネクタの外側領域に電気的に接続され、電圧パルスのシーケンスを生成するように構成される電圧パルス生成部と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、基板支持部内の電極に電力を効率的に供給可能な改良された電極構造を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本実施形態にかかるプラズマ処理システムの構成の概略を模式的に示す説明図である。
本実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成の一例を示す断面図である。
基板支持部を構成する静電チャックの構成の概略を示す断面図である。
吸着用環状ドライバの構成例を示す静電チャックの断面図である。
バイアス用環状ドライバの構成例を示す静電チャックの断面図である。
導電性ビアとヒータ電極の位置関係を示す説明図である。
伝熱ガス供給部の形成例を示す静電チャックの断面図である。
電極間で形成される容量結合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
半導体デバイスの製造工程では、チャンバ中に供給された処理ガスを励起させてプラズマを生成することで、基板支持体に支持された半導体基板（以下、単に「基板」という。）に対して、エッチング処理、成膜処理、拡散処理などの各種プラズマ処理が行われる。基板を支持する基板支持体には、例えば、クーロン力等によって基板を載置面に吸着保持する静電チャックと、プラズマ処理に際してバイアス電力や基板の吸着電力が供給される電極部と、が設けられる。
【０００９】
上述のプラズマ処理では、基板に対するプロセス特性の均一性を高めるため、処理対象の基板の温度分布を均一に制御することが求められる。プラズマ処理に際しての基板の温度分布は、例えば、静電チャックの内部に複数の加熱機構（ヒータ等）を設け、これら加熱機構により規定される複数の温調領域毎に載置面温度を制御することで調整される。
【００１０】
ところで、前述の電極部に供給されるバイアス電力や吸着電力は、電極部と加熱機構との容量結合に起因して、当該加熱機構にノイズ成分として漏出するおそれがある。このため、従来、加熱機構にフィルタを設けて当該ノイズ成分を除害することが行われている。しかしながら、特に、ＤＣ（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）パルス電力をバイアス電力として用いた場合、従来のフィルタではノイズ成分を適切に除害することが困難であると共に、イオンエネルギーのピークを出せず基板に対するプラズマ処理を適切に実行できなくなるおそれがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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