JP6967656B2 - ２つの埋込電極を有する基板支持体 - Google Patents

Description

背景

（分野）
本明細書で説明される諸実施形態は、概して、半導体製造で用いられる処理チャンバに関する。より具体的には、上に配置された基板にバイアスをかけるように構成された基板支持アセンブリを有する処理チャンバ、及び基板にバイアスをかける方法に関する。

（関連技術の説明）
高アスペクト比のフィーチャーを確実に作り出すことは、半導体デバイスの超大規模集積（ＶＬＳＩ）及び超超大規模集積（ＵＬＳＩ）という次世代に向けた重要な技術課題の１つである。高アスペクト比のフィーチャーを形成する、ある１つの方法では、プラズマ支援エッチング処理を用いて、基板の誘電体層などの材料層に高アスペクト比の開口部を形成している。典型的なプラズマ支援エッチング処理では、処理チャンバ内でプラズマを形成し、プラズマからのイオンを、基板とその上のマスクに形成された開口部とに向けて加速させて、マスク表面の下の材料層に開口部を形成する。通常は、４００ｋＨｚから２ＭＨｚの範囲の低周波ＲＦ電力を基板に結合させることにより、イオンは基板に向かって加速され、これにより、そこにバイアス電圧が発生する。しかしながら、ＲＦ電力を基板に結合すると、基板にはプラズマに対する単一の電圧が印加されない。一般的に用いられる構成では、基板とプラズマの間の電位差は、ゼロに近い値から最大となる負の値までＲＦ電力の周波数で振動する。プラズマから基板へイオンを加速させている電位が単一でないことにより、基板表面及びその材料層に形成される開口部（フィーチャー）では広範囲のイオンエネルギーがもたらされる。加えて、ＲＦバイアスに起因するイオン軌跡の相違により、基板表面に対するイオンの角度分布は大きくなる。アスペクト比の高いフィーチャーの開口部をエッチングする場合、イオンエネルギーの範囲が広いことは望ましくない。それは、イオンが、望ましいエッチング速度を維持するのに十分な高エネルギーを有してフィーチャーの底部にまで到達しないからである。基板表面に対するイオンの角度分布が大きいことも望ましくない。それは、大きな角度分布は、フィーチャープロファイルの変形（その垂直側壁のくびれや曲がりなど）を引き起こすからである。

したがって、当該技術分野では、プラズマ支援エッチング処理の間に、基板の材料表面において角度分布が狭く、エネルギー範囲も狭い高エネルギーイオンを供給できる機能が必要になっている。

概要

本開示は、概して、プラズマ支援又はプラズマ強化の処理チャンバに関する。より具体的には、本明細書の諸実施形態は、プラズマ支援又はプラズマ強化の半導体製造処理の間に、パルスＤＣ電圧を基板に供給するように構成された静電チャック（ＥＳＣ）基板支持体、及び基板にバイアスをかける方法に関する。

一実施形態では、基板支持アセンブリが提供される。基板支持アセンブリは基板支持体を備え、その基板支持体は、第２誘電体層上に配置されて基板を支持する第１誘電体層と、第１誘電体層と第２誘電体層との間に配置されて第１誘電体層の静電容量によって基板にパルスＤＣ電力を容量結合する第１電極と、基板と第２電極の間に電位を与えることにより、基板を基板支持体に電気的にクランプする第２電極とを備え、ここで、第２電極は第１電極から電気的に絶縁されている。一実施形態では、バイアス電極及びＥＳＣ電極は、基板支持体内で互いに平面的に配置されている。別の一実施形態では、バイアス電極はＥＳＣ電極よりも基板支持面の近くにある。別の一実施形態では、バイアス電極は、平面部分と、平面部分と基板支持面との間の複数の伝導性フィーチャーと、平面部分を複数の伝導性フィーチャーに電気的に接続する複数のコネクタとを備える。バイアス電極の平面部分と複数の伝導性フィーチャーの両方がパルスＤＣバイアスを、基板に対してそれとの容量結合により供給する。この実施形態では、複数のコネクタは、ＥＳＣ電極よりも基板支持面の近くにある。

別の一実施形態では、パルスＤＣ電圧で基板にバイアスをかける方法が提供される。この方法は、処理ガスを処理チャンバに流入させる工程と、処理ガスからプラズマを形成する工程と、基板と基板支持体に配置された第１電極との間に電位を与えることにより、処理チャンバに配置された基板支持体に基板を電気的にクランプする工程とを含む。本明細書では、基板支持体は、第１誘電体層及び第２誘電体層を含む。この方法は、第２電極に供給されるパルスＤＣ電力を、第１誘電体層の静電容量によって基板に容量結合させる工程をさらに含む。ここで、第２電極の少なくとも一部が、第１誘電体層と第２誘電体層との間に配置される。

別の一実施形態では、処理チャンバが提供される。処理チャンバは、処理容積を画定する１つ以上の側壁及び底部と、処理容積内に配置された基板支持アセンブリとを備える。基板支持アセンブリは、熱伝導性材料で形成された冷却ベースと、冷却ベースに熱的に結合された基板支持体であって、誘電体材料の第１層と誘電体材料の第２層とを含む基板支持体とを備える。基板支持アセンブリはさらに、誘電体材料の第１層と誘電体材料の第２層の間に配置され、誘電体材料の第１層の静電容量によってパルスＤＣ電力を基板に容量結合する第１電極と、基板と第２電極の間に電位を与えることにより、基板を基板支持体に電気的にクランプする第２電極とを備える。ここで、第２電極は第１電極から電気的に絶縁されている。いくつかの実施形態では、処理チャンバはプラズマ生成装置をさらに備え、プラズマ生成装置は、ＲＦ電源に電気的に接続された容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源又は誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源を備える。例えば、一実施形態では、プラズマ生成装置は、処理容積内に配置されて基板支持体に面するプラズマ電極と、プラズマ電極をＲＦ電源に電気的に接続するように構成された電力導管とを備える。他の諸実施形態では、プラズマ生成装置は、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ）源又は線形マイクロ波プラズマ源（ＬＰＳ）などのマイクロ波プラズマ源と、マイクロ波プラズマ源をマイクロ波電源に電気的に接続するように構成された電力導管とを備える。

本開示の上記の構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、諸実施形態を参照して行う。そして、これら実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態を含み得るので、添付図面は本開示の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、従ってこの範囲を制限していると解釈するべきではないことに留意すべきである。
一実施形態による、２つの埋込電極が内部に配置された静電チャック（ＥＳＣ）基板支持体を有する処理チャンバの概略断面図である。 図１に示される処理チャンバで用いられる基板支持アセンブリの一部の拡大断面図である。 一実施形態による基板支持アセンブリを上から見た断面図である。 別の一実施形態による基板支持アセンブリの上面図である。 別の一実施形態による基板支持アセンブリの一部の拡大断面図である。 図３Ａに示されるバイアス電極の一部を示している。 別の一実施形態による基板支持アセンブリの上面図である。 本明細書に記載の諸実施形態による、プラズマ支援処理の間に基板にバイアスをかける方法を示すフロー図である。

詳細な説明

本明細書で説明する諸実施形態は、概して、プラズマ支援又はプラズマ強化の処理チャンバに関する。より具体的には、本明細書の諸実施形態は、プラズマ支援又はプラズマ強化の半導体製造処理の間に、基板にパルスＤＣ電圧を与えるように構成された静電チャック（ＥＳＣ）基板支持体、及びパルスＤＣ電圧を用いて基板にバイアスをかける方法に関する。パルスＤＣ電源への基板の容量結合（基板にパルスＤＣバイアスをかけること）により、基板と処理チャンバに形成されたプラズマとの間の電位差を増加させ、これにより、プラズマから基板の活性表面に向かってイオンを加速させる。

図１は、一実施形態による、２つの埋込電極が内部に配置された静電チャック（ＥＳＣ）基板支持アセンブリ２０５を有する処理チャンバ１００の概略断面図である。この実施形態では、処理チャンバ１００はプラズマ処理チャンバであり、例えば、プラズマエッチングチャンバ、プラズマ強化堆積チャンバ（例えば、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバ又はプラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）チャンバ）、プラズマトリートメントチャンバ、又はプラズマベースイオン注入チャンバ（例えばプラズマドーピング（ＰＬＡＤ）チャンバ）などである。

処理チャンバ１００は、処理容積１２０を画定するチャンバ蓋１０３、１つ以上の側壁１０２、及びチャンバ底部１０４を特徴として有する。複数の開口部１１８が貫通して配置されたシャワーヘッド１１２がチャンバ蓋１０３に配置され、処理ガスをガス入口１１４から処理容積１２０内に均一に分配するために用いられる。シャワーヘッド１１２はＲＦ電源１４２、又はいくつかの実施形態ではＶＨＦ電源に接続され、処理ガスからプラズマ１３５を容量結合によって点火させる。処理容積１２０は、真空出口１５２を介して、１つ以上の専用真空ポンプなどの真空源に流体的に接続されて、これにより、処理容積１２０は大気圧より低い圧力条件に維持され、そこから処理ガス及び他のガスが排出される。処理容積１２０内に配置された基板支持アセンブリ２０５は、チャンバ底部１０４を貫通して密封状態で延びる支持シャフト１２４に接続されている。支持シャフト１２４は、支持シャフト１２４及びその上に配置された基板支持アセンブリ２０５を上下させる第１アクチュエータ１４０に接続されて、基板１１５の処理及び基板１１５の処理チャンバ１００内外への移送を容易にする。通常は、基板支持アセンブリ２０５が上昇位置又は処理位置にあるとき、基板１１５は、シャワーヘッド１１２から約０．２インチから２．０インチの間（約１．２５インチなど）の間隙を介して離れている。

基板１１５は、１つ以上の側壁１０２のうちの１つにある移送開口部１２６を通って処理容積１２０内に装填される。この移送開口部１２６は、基板１１５の処理の間、ドア又は弁（図示せず）で従来通りに密封されている。リフトピンフープ１３４の上に配置された複数のリフトピン１３６は、基板支持アセンブリ２０５を通して移動可能に配置されて、そこから及びそこへの基板１１５の移送を容易にする。リフトピンフープ１３４は、チャンバ底部１０４を通って密封状態で延びるリフトフープシャフト１３１に連結され、このリフトフープシャフト１３１は、第２アクチュエータ１３０によってリフトピンフープ１３４を上下させる。リフトピンフープ１３４が上昇位置にあるとき、複数のリフトピン１３６は、基板支持アセンブリ２０５の表面の上にまで延びて、そこから基板１１５を持ち上げ、ロボットハンドラによる基板１１５へのアクセスを可能にする。リフトピンフープ１３４が下降位置にあるとき、複数のリフトピン１３６は、基板支持アセンブリ２０５の表面と同じ高さに又はそれより下にあり、基板１１５は、処理のために基板支持面２０３上に直接載っている。

本明細書の基板支持アセンブリ２０５は、冷却ベース１２５と、冷却ベース１２５に熱的に結合されて配置された基板支持体２００とを備える。本明細書の基板支持アセンブリ２０５の冷却ベース１２５を用いて、処理の間に、基板支持体２００の温度を調節し、これにより基板支持面２０３上に配置された基板１１５の温度を調節する。本明細書では、冷却ベース１２５は、その内部に配置された１つ以上の流体導管１３７を備え、この流体導管１３７は、冷媒源又は水源などの冷却剤源１３３に流体的に接続され、かつ流体連通している。通常は、冷却ベース１２５は、耐食性の熱伝導性材料（アルミニウム、アルミニウム合金、又はステンレス鋼などの耐食性金属など）で形成され、接着剤又は機械的手段により、基板支持体２００に熱的に結合される。

処理の間、基板１１５へのイオン衝撃により基板１１５が加熱される。処理容積１２０の圧力が低いことで、基板１１５と基板支持面２０３との間の熱伝導は低下している。したがって、本明細書の諸実施形態では、処理の間、基板１１５と基板支持面２０３の凹部との間のギャップ２２９に背面ガスを供給して、この背面ガスによって、基板１１５を基板支持面２０３に熱的に結合し、それらの間の熱伝達を増進させる。通常は、基板支持面２０３は、そこから延びる複数のメサ２２８を備え、このメサ２２８によって、基板１１５がその上に配置されたときに、背面ガスが基板１１５と基板支持面２０３との間のギャップ２２９に流れ込むことが、可能になる。背面ガスは、基板支持面２０３、及び基板支持面２０３の凹部とその上に配置された基板１１５との間に配置されたギャップ２２９へ、基板支持体２００を貫通して配置された１つ以上のガス導管１４７を通って流れる。本明細書では、１つ以上のガス導管１４７は、ヘリウムガス源などの熱伝導性不活性背面ガス源１４６に接続されている。

図２Ａは、処理チャンバ１００で用いられる基板支持アセンブリ２０５の一部の拡大断面図である。図２Ｂは、一実施形態による、基板支持アセンブリ２０５の誘電体材料に埋め込まれた電極を上から見た断面図である。図２Ｂには、複数のリフトピン１３６は示されていない。図２Ｃは、別の一実施形態による基板支持体２００の上面図である。基板支持体２００は、第１層２００Ａ及び第２層２００Ｂを含む。ここで、各層２００Ａ及び２００Ｂは、金属酸化物若しくは金属窒化物を含む誘電体材料、又は金属酸化物若しくは金属窒化物の混合物を含む誘電体材料から形成さる。それらの金属酸化物又は金属窒化物とは、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｙ_２Ｏ_３、又はそれらの組み合わせなどである。一実施形態では、第１層２００Ａは、１６０μｍで９ｋＶの絶縁破壊電圧を有する９９．５％アルミナから形成される。本明細書では、バルク誘電体材料を第２層２００Ｂ及びその中又はその上に配置された複数の電極に接合し、そのバルク誘電体材料を所望の厚さＴ１へ研削することで第１層２００Ａを形成することによって、基板支持体２００を形成する。通常は、第１層２００Ａは、約１００μｍから約３００μｍの間、例えば約１６０μｍの厚さＴ１を有する。他の諸実施形態では、第１層２００Ａは、任意の適切なコーティング方法を用いて形成される。そのコーティング方法とは、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＥＡＬＤ、蒸着、スパッタリング、反応性蒸着、反応性スパッタリング、プラズマアークコーティング、エアロゾルコーティング、又はそれらの組み合わせなどである。

複数の電極は、基板１１５を第１電源１５６に容量結合する第１電極２２２（バイアス電極）と、基板１１５を基板支持体２００に電気的にクランプする第２電極２３８とを含む。電極２２２及び２３８の各々は、金属メッシュ、箔、プレート、又はそれらの組み合わせなどの１つ以上の電気伝導性材料部分で形成される。いくつかの実施形態では、第１電極２２２は、２つ以上の不連続な電気伝導性材料部分（複数の金属メッシュ、箔、プレート、又はそれらの組み合わせなど）から形成され、これらの電気伝導性材料部分は１つ以上のコネクタと電気的に接続されることで、この不連続な材料部分は単一の電極を構成する。いくつかの実施形態では、第２電極２３８は、１つ以上のコネクタと電気的に接続された２つ以上の不連続な電気伝導性材料部分で形成されて、単一の電極を構成する。本明細書の諸実施形態では、電極２２２及び２３８は、同時に又は逐次的に伝導層を堆積させることにより形成される。堆積方法には、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＥＡＬＤ、蒸着、スパッタリング、プラズマアークコーティング、エアロゾルコーティング、電気めっき、若しくはそれらの組み合わせ、又は任意の適切なコーティング方法が含まれる。図２Ａ及び２Ｂでは、第１電極２２２及び第２電極２３８は、基板支持体２００の第２層２００Ｂの誘電体材料上に平面的に配置されるか、又は埋め込まれる。図２Ｂでは、第１電極と第２電極は、互いに組み合わせられた構造に配置されている。第１電極２２２は、基板支持体２００の中心から複数の半径にある複数の方位方向部分２２２Ａと、複数の方位方向部分２２２Ａに接触する複数の半径方向部分２２２Ｂとを備える。ここでは、半径方向部分２２２Ｂは同じ長さであり、複数の方位方向部分２２２Ａは、基板支持体２００の中心の周りに同心円状に配置される。他の諸実施形態では、第１電極２２２は、任意の組み合わせの長さ及び／又は配置の方位方向部分２２２Ａ及び／又は半径方向部分２２２Ｂを有し得る。図２Ｂでは、第１電極２２２は、単一の材料部分又は複数の電気的に接続された材料部分から形成される。第２電極２３８は、統一されたメッシュを備え、第１電極２２２から電気的に絶縁されており、そのために、そこに開口部が形成されて、第２層２００Ｂの誘電体材料がその間に配置されている。通常は、第２電極２３８の表面積の、第１電極２２２の表面積に対する比は、約８０：１０よりも大きく、例えば約９０：１０よりも大きく、又は例えば約９０：１０である。他の諸実施形態では、第１電極２２２又はその一部は、第２電極２３８よりも基板支持面２０３の近くにある。

図２Ｃは、別の一実施形態による基板支持アセンブリ２０５の上面図である。図２Ｃでは、第１電極２２２は、第２電極（図示せず）と基板支持体２００の表面との間のある平面に配置されている。第１電極２２２は、ゼロ又は１つ以上の複数の半径方向部分２２２Ｂに接続された複数の方位方向部分２２２Ａを有する単一材料部分を備える。

本明細書では、第１電源１５６は、約１０Ｈｚから約１００ｋＨｚ（約５００Ｈｚから約５０ｋＨｚなど）の周波数で、約０ｋＶから約１０ｋＶの高電圧（ＨＶ）パルスＤＣ電力を第１電極２２２に供給する。パルスＤＣ電力は、基板支持体２００の第１層２００Ａの静電容量によって基板に容量結合される。第２電極２３８は、基板１１５と基板支持面２０３との間に電位を与えることで、その間にクランプ力を提供しており、本明細書では静的なＤＣ電源である第２電源１５８に電気的に接続されている。この第２電源１５８は、約−５０００Ｖから約５０００Ｖを供給する。

図３Ａは、別の一実施形態による、基板支持アセンブリ３０５の一部の拡大断面図である。図３Ｂは、図３Ａに示されている第１電極３３５（バイアス電極）の一部を示している。基板支持アセンブリ３０５は、冷却ベース１２５と、冷却ベース１２５に熱的に結合されて配置された基板支持体３００とを備える。基板支持体３００は、その中に配置された複数の電極と、表面下層３００Ｂと、表面下層３００Ｂ上に配置された表面層３００Ａとを備える。複数の電極は、基板１１５を第１電源１５６に容量結合する第１電極３３５（バイアス電極）と、第２電源１５８で基板１１５を基板支持体３００に電気的にクランプする第２電極３３８とを備える。

表面層３００Ａは、表面下層３００Ｂの上に形成された、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｙ_２Ｏ_３、又はそれらの組み合わせなどの誘電体コーティングと、表面下層３００Ｂ上に配置された複数の伝導性フィーチャー３４２とを含む。第１電極３３５は、平面部分３２２と、平面部分３２２と表面層３００Ａとの間に配置された複数の伝導性フィーチャー３４２と、平面部分３２２を複数の伝導性フィーチャー３４２に電気的に接続する複数のコネクタ３４０とを備える。第２電極３３８は、第１電極３３５から電気的に絶縁され、その平面部分３２２と平面的に配置される。本明細書では、第１電極３３５の平面部分３２２及び第２電極３３８は、それぞれ１つ以上の電気伝導性材料部分で形成される。その電気伝導性材料部分とは、金属メッシュ、箔、プレート、又はそれらの組み合わせなどである。いくつかの実施形態では、電極及び電極の一部３２２、３３８、３４２は、同時に又は逐次的に伝導層を堆積させることにより形成される。堆積方法には、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＥＡＬＤ、蒸着、スパッタリング、プラズマアークコーティング、エアロゾルコーティング、電気めっき、若しくはそれらの組み合わせ、又は任意の適切なコーティング方法が含まれる。第１電極３３５の平面部分３２２は、連続した電気伝導性材料で形成され、第２電極３３８は、１つ以上の電気コネクタによって互いに電気的に接続された２つ以上の不連続な電気伝導性材料部分で形成される。他の諸実施形態では、第１電極３３５の平面部分３２２及び第２電極３３８は、それぞれ連続した電気伝導性材料部分で形成されて、図２Ｂに示されている互いに組み合わせられた構造のように、その構造を互いに組み合わせることにより、互いに電気的に絶縁されている。他の諸実施形態では、第２電極３３８は、連続な電気伝導性材料で形成され、第１電極３３５の平面部分３２２は、１つ以上の電気コネクタによって互いに電気的に接続された２つ以上の不連続な電気伝導性材料部分で形成される。他の諸実施形態では、第１電極３３５の平面部分３２２は、第２電極３３８よりも基板支持面３０３の近くにある。いくつかの実施形態では、第１電極３３５の平面部分３２２は、基板支持面３０３から、それらの間にある１つ以上の誘電体層の分だけ離間しており、この誘電体層は、約１００μｍから約３００μｍの間（約１６０μｍなど）の合計厚さを有する。

複数の伝導性フィーチャー３４２及び複数のコネクタ３４０は、金属などの電気伝導性材料で形成される。例えば、一実施形態では、複数の伝導性フィーチャー３４２は、物理気相堆積（ＰＶＤ）法を用いて堆積させたチタンで形成され、約５μｍから約１５μｍの間（約１０μｍなど）の厚さを有し、複数のコネクタ３４０はアルミニウムで形成される。本明細書では、複数の伝導性フィーチャー３４２は、基板支持面３０３から、表面層３００Ａのコーティング厚さＴ２の分だけ離間している。

通常は、表面下層３００Ｂ及び／又は表面層３００Ａは誘電体材料を含み、それぞれ金属酸化物若しくは金属窒化物、又は金属酸化物若しくは金属窒化物の混合物を含む誘電体材料で形成されている。それらの金属酸化物又は金属窒化物とは、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｙ_２Ｏ_３、又はそれらの組み合わせなどである。表面層３００Ａの誘電体コーティングは、任意の適切なコーティング方法を用いて堆積される。そのコーティング方法とは、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＥＡＬＤ、蒸着、スパッタリング、反応性蒸着、反応性スパッタリング、プラズマアークコーティング、エアロゾルコーティング、又はそれらの組み合わせなどである。表面層３００Ａのコーティング厚さＴ２は、約２μｍから約２００μｍの間（例えば、約５μｍから約１００μｍの間）である。いくつかの実施形態では、表面層３００Ａは、表面下層３００Ｂ及びその上に配置された複数の伝導性フィーチャー３４２をエアロゾルコーティングすることにより形成され、約１０μｍ、約３０μｍ、又は約１００μｍのコーティング厚さＴ２を有するＡｌ_２Ｏ_３を有する。いくつかの実施形態では、表面層３００Ａの誘電体材料は、約１００Ｖ／μｍから約２００Ｖ／μｍの間の絶縁破壊電圧を有する。

図３Ｃは、別の一実施形態による基板支持アセンブリの上面図である。図３Ｃでは、第１電極３３５の平面部分３２２は、第２電極（図示せず）と基板支持体３００の表面との間のある平面に配置される。ここでの平面部分３２２は、複数の方位方向部分３２２Ａを有する単一材料部分を備え、各方位方向部分３２２Ａは、その半径まで及び／又はその半径を通り抜けて延びる複数の半径方向部分３２２Ｂに接続された環状部を含む。

図４は、本明細書に記載の諸実施形態による、プラズマ支援処理の間に基板にバイアスをかける方法４００を示すフロー図である。方法４００は、ステップ４１０で、処理ガスを処理チャンバに流入させる工程を含み、ステップ４２０で、処理ガスからプラズマを形成する工程を含む。

方法４００はステップ４３０で、処理チャンバ内に配置された基板支持体に基板を電気的にクランプする工程を含む。その基板支持体とは、図２Ａ〜２Ｂで説明した基板支持体２００又は図３Ａ〜３Ｂで説明した基板支持体３００などである。基板を基板支持体に電気的にクランプする工程は、基板と基板支持体に配置された静電チャック（ＥＳＣ）電極との間に電位を与える工程を含む。通常は、ＥＳＣはＤＣ電源に接続されており、このＤＣ電源は、本明細書では、約−５０００Ｖから約＋５０００Ｖ（例えば約５００Ｖから約４５００Ｖ、例えば約１０００Ｖから約３０００Ｖ、例えば約２５００Ｖ）を供給する。

方法４００はステップ４４０で、パルスＤＣ電源からバイアス電極に供給されるパルスＤＣ電力の容量結合により、基板支持体の第１誘電体層の静電容量によって基板にバイアスをかける工程を含む。いくつかの実施形態では、基板にバイアスをかけて、その後で又は同時に、ステップ４２０で処理ガスを処理チャンバに流入させる、又はステップ４３０で処理ガスからプラズマを形成する。本明細書では、バイアス電極又はその一部は、基板支持体の第１誘電体層と第２誘電体層との間でＥＳＣ電極と平面的に配置される。通常は、パルスＤＣ電源は、約１０Ｈｚから約１００ｋＨｚの周波数で、約０ｋＶから約１０ｋＶの高電圧（ＨＶ）パルスＤＣ電力をバイアス電極に供給する。他の諸実施形態では、バイアス電極又はその一部は、ＥＳＣ電極よりも基板支持面の近くにある。ステップ４２０の後、ステップ４３０の後、又はステップ４４０の後にプラズマを形成してもよいことに留意すべきである。

本明細書に記載の基板支持アセンブリ及び方法により、静電クランプ力の使用に適合する、プラズマ支援処理の間の基板の容量結合パルスＤＣバイアスが可能になる。パルスＤＣバイアスにより、基板表面及びその中に形成されたフィーチャー開口部におけるイオンのエネルギー及び角度の分布の制御が向上する。制御の向上は、少なくとも高アスペクト比のフィーチャー及び／又は直線的なエッチングプロファイルを必要とするフィーチャーの形成において望ましい。そのようなエッチングの例には、不揮発性フラッシュメモリデバイス及びダイナミックランダムアクセスメモリデバイスなどのメモリデバイス用の誘電体材料の高アスペクト比エッチング、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）に適用するシリコンエッチング、ＦｉｎＦＥＴデバイスで用いられるシリコンフィンなどがある。

上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のさらなる実施形態を、その基本的な範囲から逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

Claims (13)

1. 第２誘電体層上に配置され、基板を支持する第１誘電体層と、
   第１誘電体層と第２誘電体層との間に配置され、第１誘電体層の静電容量によって基板にパルスＤＣ電力を容量結合する第１電極であって、
   第１電極は、
   平面部分と、
   平面部分と基板支持面との間に配置された複数の伝導性フィーチャーと、
   平面部分を複数の伝導性フィーチャーに電気的に接続する複数のコネクタとを備え、
   平面部分は、
   基板支持体の中心の周りに同心状に配置された複数の方位方向部分と、
   複数の半径方向部分とを含み、
   複数の半径方向部分の各半径方向部分は複数の方位方向部分の１つ以上の方位方向部分と接触している、第１電極と、
   基板と第２電極の間に電位を与えることにより、基板を基板支持体に電気的にクランプする第２電極であって、第１電極から電気的に絶縁された第２電極とを備える基板支持体を備える基板支持アセンブリ。
2. 第１電極及び第２電極は、互いに組み合わせられた構造を有している、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
3. 第１電極の少なくとも一部が、第２電極よりも基板支持面の近くにある、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
4. 第２電極の表面積の、第１電極の表面積に対する比が約８０：１０よりも大きい、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
5. 第１誘電体層は、第１電極の少なくとも一部と基板支持面との間に配置され、約２μｍから約２００μｍの間の厚さを有している、請求項４に記載の基板支持アセンブリ。
6. 第１誘電体層は、第２誘電体層の上に形成された誘電体コーティングを含み、
   複数の伝導性フィーチャーは第２誘電体層上に配置されている、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
7. 第１誘電体層は約５μｍから約２００μｍの間の厚さを有している、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
8. 第１誘電体層は、約１００Ｖ／μｍから約２００Ｖ／μｍの絶縁破壊電圧を有している、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
9. 処理容積を画定する１つ以上の側壁及び底部と、
   処理容積内に配置された基板支持アセンブリであって、
   熱伝導性材料で形成された冷却ベースと、
   冷却ベースに熱的に結合された基板支持体であって、誘電体材料の第１層と誘電体材料の第２層とを含む基板支持体と、
   誘電体材料の第１層と誘電体材料の第２層の間に配置され、誘電体材料の第１層の静電容量によってパルスＤＣ電力を基板に容量結合する第１電極であって、
   第１電極は、
   平面部分と、
   平面部分と基板支持面との間に配置された複数の伝導性フィーチャーと、
   平面部分を複数の伝導性フィーチャーに電気的に接続する複数のコネクタとを備え、
   平面部分は、
   基板支持体の中心の周りに同心状に配置された複数の方位方向部分と、
   複数の半径方向部分とを含み、
   複数の半径方向部分の各半径方向部分は複数の方位方向部分の１つ以上の方位方向部分と接触している、第１電極と、
   基板と第２電極の間に電位を与えることにより、基板を基板支持体に電気的にクランプする第２電極であって、第１電極から電気的に絶縁された第２電極とを備える基板支持アセンブリとを備える処理チャンバ。
10. 第１電極と、第２電極の少なくとも一部とが平面的に配置されている、請求項９に記載の処理チャンバ。
11. 第１電極の少なくとも一部が、第２電極よりも基板支持面の近くにある、請求項９に記載の処理チャンバ。
12. 処理ガスを処理チャンバに流入させる工程と、
    処理ガスからプラズマを形成する工程と、
    基板と基板支持体に配置された第１電極との間に電位を与えることにより、処理チャンバに配置された基板支持体に基板を電気的にクランプする工程であって、
    基板支持体は第１誘電体層及び第２誘電体層を含み、
    第１電極は、
    平面部分と、
    平面部分と基板支持面との間に配置された複数の伝導性フィーチャーと、
    平面部分を複数の伝導性フィーチャーに電気的に接続する複数のコネクタとを備え、
    平面部分は、
    基板支持体の中心の周りに同心状に配置された複数の方位方向部分と、
    複数の半径方向部分とを含み、
    複数の半径方向部分の各半径方向部分は複数の方位方向部分の１つ以上の方位方向部分と接触している、工程と、
    第２電極に供給されるパルスＤＣ電力を、第１誘電体層の静電容量によって基板に容量結合する工程であって、第２電極の少なくとも一部は第１誘電体層と第２誘電体層との間に配置されている工程とを含む、基板を処理する方法。
13. 第１電極及び第２電極は互いに平面的に配置され、
    第１電極の第１表面積の、第２電極の第２表面積に対する比が、約８０：１０よりも大きい、請求項１２に記載の方法。

Images