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技術 静電基板支持体幾何形状の研磨

出願人 アプライドマテリアルズインコーポレイテッド
発明者 ボイドウェンデルグレンジュニアヘジムジョンイ
出願日 2018年7月17日 (2年7ヶ月経過) 出願番号 2020-508384
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-530943
状態 未査定
技術分野 ウエハ等の容器、移送、固着、位置決め等 半導体のドライエッチング
主要キーワード 基板接触領域 概略等角図 微粒子状材料 副シール 冷却剤源 シールバンド セラミックキャリア 真空出口
関連する未来課題
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図面 (8)

課題・解決手段

本明細書では、プラズマ支援又はプラズマ強化半導体製造チャンバで使用される静電チャックESC基板支持体パターン形成表面を研磨する方法を提供する。詳細には、本明細書に記載の諸実施形態は、隆起フィーチャーエッジを丸めてバリ取りを行い、パターン形成基板支持体の非基板接触面から誘電材料を除去して、それに関連する欠陥を低減する研磨方法を提供する。

概要

背景

概要

本明細書では、プラズマ支援又はプラズマ強化半導体製造チャンバで使用される静電チャックESC基板支持体パターン形成表面を研磨する方法を提供する。詳細には、本明細書に記載の諸実施形態は、隆起フィーチャーエッジを丸めてバリ取りを行い、パターン形成基板支持体の非基板接触面から誘電材料を除去して、それに関連する欠陥を低減する研磨方法を提供する。

目的

本明細書に記載の諸実施形態は、隆起フィーチャーのエッジを丸めてバリ取りを行い、パターン形成基板支持体の非基板接触面から誘電材料を除去して、それに関連する欠陥を低減する研磨方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

研磨パッドが取り付けられた研磨プラテンを回転させる工程と、研磨パッドに研磨流体を塗布する工程と、基板支持体パターン形成表面を研磨荷重で研磨パッドに押し付ける工程であって、基板支持体のパターン形成表面は、1つ以上の凹面から延びる複数の突起を備え、パターン形成表面の基板接触面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約20%未満である工程と、基板支持体のパターン形成表面を研磨する工程であって、基板に対向する表面で、複数の突起から材料の第1厚さを除去する工程と、複数の突起の1つ以上の側面から材料の第2厚さを除去する工程であって、第2厚さは第1厚さとほぼ同じか、それより大きくなっている工程とを含む工程とを含む、基板支持体を研磨する方法。

請求項2

複数の突起のそれぞれが、約3μmから約50μmの間の高さを有する、請求項1に記載の方法。

請求項3

研磨パッドは、約300μmを超える起毛長さを有するウレタン含浸フェルト材料を含んでいる、請求項1に記載の方法。

請求項4

研磨パッドは、約50%を超える孔容積を有している、請求項1に記載の方法。

請求項5

基板支持体のパターン形成表面は、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化チタン(TiO)、窒化チタン(TiN)、酸化イットリウム(Y2O3)、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される誘電材料で形成されている、請求項1に記載の方法。

請求項6

基板支持体のパターン形成表面は、基板支持体上に同心円状に配置された1つ以上の外側シールバンドをさらに備え、1つ以上の外側シールバンドのうちの少なくとも1つは、パターン形成表面の外周に近接している、請求項1に記載の方法。

請求項7

複数の突起は、約500μmから約5mmの間の平均直径を有している、請求項1に記載の方法。

請求項8

パターン形成表面の基板接触面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約10%未満である、請求項7に記載の方法。

請求項9

パターン形成表面は、複数の内側シールバンドをさらに備え、各々は、基板支持体の誘電材料に形成された開口部の周り同軸で配置されている、請求項7に記載の方法。

請求項10

研磨パッドが取り付けられた研磨プラテンを回転させる工程と、研磨パッドに研磨流体を塗布する工程であって、研磨流体は、約10μm未満の平均直径を有するダイヤモンド研磨剤を含んでいる工程と、基板支持体のパターン形成表面を研磨荷重で研磨パッドに押し付ける工程であって、基板支持体のパターン形成表面は、その1つ以上の凹面から延びる複数の隆起フィーチャーを含み、基板接触面を画定する複数の隆起フィーチャーの表面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約20%未満である工程と、基板支持体のパターン形成表面を研磨して、隆起フィーチャーの上面から約0.5μmを超える材料を除去する工程とを含む、基板支持体のパターン形成表面を研磨する方法。

請求項11

パターン形成表面は、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化チタン(TiO)、窒化チタン(TiN)、酸化イットリウム(Y2O3)、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される誘電材料で形成されている、請求項10に記載の方法。

請求項12

複数の隆起フィーチャーは、約500μmから約5mmの間の平均直径を有する複数の突起と、基板支持体上に同心円状に配置された1つ以上の外側シールバンドとを備え、1つ以上の外側シールバンドのうちの少なくとも1つは、パターン形成表面の外周に近接している、請求項11に記載の方法。

請求項13

基板支持体のパターン形成表面を研磨する工程は、隆起フィーチャーの側面から約0.5μmを超える材料を除去する工程をさらに含んでいる、請求項12に記載の方法。

請求項14

パターン形成表面を研磨する工程は、その1つ以上の凹面を約0.2μmRa未満の粗さまで滑らかにする工程を含んでいる、請求項13に記載の方法。

請求項15

研磨パッドが取り付けられた研磨プラテンを回転させる工程と、研磨パッドに研磨流体を塗布する工程であって、研磨流体は、約10μm未満の平均直径を有するダイヤモンド研磨剤を含んでいる工程と、基板支持体のパターン形成表面を研磨荷重で研磨パッドに押し付ける工程であって、基板支持体のパターン形成表面は、その1つ以上の凹面から延びる複数の円筒状突起を備え、複数の円筒状突起の基板接触領域面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約20%未満であり、複数の円筒状突起は、500μmから約5mmの間の平均直径を有し、パターン形成表面は、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化チタン(TiO)、窒化チタン(TiN)、酸化イットリウム(Y2O3)、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される誘電材料で形成されている工程と、基板支持体のパターン形成表面を研磨し、複数の円筒状突起の表面から約0.5μmを超える誘電材料を除去して基板接触面を形成し、1つ以上の凹面から約0.1μmを超える誘電材料を除去する工程とを含む、基板支持体のパターン形成表面を研磨する方法。

背景

0001

(分野)
本明細書で説明される諸実施形態は、概して、半導体デバイス製造処理で使用される物品の製造に関し、具体的には、処理チャンバで使用する静電チャックESC基板支持体の製造方法に関する。

0002

(関連技術の説明)
静電チャック(ESC)基板支持体を、半導体製造で一般的に使用して、静電チャック(ESC)力により、処理チャンバの処理容積内で、処理位置に基板を確実に保持する。チャック力は、基板支持体の誘電材料に埋め込まれたチャック電極に供給される電圧と、誘電材料の表面上に配置された基板との間の電位関数である。

0003

多くの場合、基板支持体を使用して、基板を所望の温度、又は所望の温度範囲内に、基板支持体の誘電材料とその上に配置された基板との間の熱伝達によって維持する。例えば、いくつかの基板支持体は、その誘電材料に埋め込まれた加熱素子を備え、この加熱素子を用いて、処理の前に基板支持体を、それ故に基板も所望の温度に加熱する、及び/又は処理の間に基板を所望の温度に維持する。その他の半導体製造処理の場合、処理の間に基板を冷却することが望ましく、基板支持体は、冷却ベースに熱的に結合されており、典型的には、この冷却ベースは1つ以上の冷却流路を備えて、その中を冷却流体が流れている。場合によっては、基板支持体は、加熱素子と冷却流路の両方を備えて、これにより基板支持体温度を細かく制御できる。

0004

通常は、処理チャンバの処理容積内の低圧雰囲気のために、基板支持体の誘電材料と基板との間の熱伝導は不十分であり、これにより、基板の加熱又は冷却における基板支持体の効果は低くなっている。したがって、一部の処理では、熱伝導性不活性ガス(通常はヘリウム)が、基板の非デバイス側表面と基板支持体の間に配置された背面容積に導入されて、それらの間の熱伝達を改善する。背面容積は、基板支持体の1つ以上の凹面と、1つ以上の凹面から延びる1つ以上の隆起フィーチャーと、1つ以上の隆起フィーチャーの表面上に配置された基板の非デバイス側表面とによって画定される。通常は、基板支持体の隆起フィーチャーは、基板支持体上に同心円状に配置された1つ以上の外側シールバンドを備え、凹面から延びる複数の突起は、基板を基板支持体の1つ以上の凹面から離間させる。いくつかの実施形態では、隆起フィーチャーは、複数の内部シールバンドをさらに備える。これらの内部シールバンドの各々は、基板支持体の誘電材料に形成されたそれぞれのリフトピン開口部の周りに同心円状に配置される。

0005

基板とパターン形成表面の隆起フィーチャーとの間の接触により、基板の非デバイス側表面上又は表面内に望ましくない引っ掻き傷と、それらの間の各接触面での基板支持体の望ましくない摩耗が、しばしば生じる。通常は、基板の非デバイス側表面の引っ掻き傷及び/又は基板支持体の誘電材料の摩耗は、それぞれの基板接触面エッジで特に顕著である。基板支持体の引っ掻き傷及び/又は摩耗から生成された微粒子状材料は、基板支持体及び/又は基板の非デバイス側表面から、後続ハンドリング及び/又は処理操作により、その基板及び/又は他の基板のデバイス側表面へ最終的に移動し、これにより、最終的に基板から得られるデバイス歩留まりが抑制される。

0006

したがって、当該技術分野では、基板支持体を製造する方法を改善して、基板の非デバイス側表面の望ましくない引っ掻き傷と、基板支持体の基板接触面での望ましくない摩耗を減らすことが必要とされている。

概要

0007

本明細書で説明される諸実施形態は、概して、半導体製造処理で使用される物品の製造に関し、具体的には、プラズマ支援又はプラズマ強化半導体処理の間に処理チャンバで使用する静電チャック(ESC)基板支持体の製造方法に関する。

0008

一実施形態では、基板支持体を研磨する方法が提供される。この方法は、研磨パッドが取り付けられた研磨プラテンを回転させる工程と、研磨パッドに研磨流体を塗布する工程と、基板支持体のパターン形成表面を研磨荷重で研磨パッドに押し付ける工程と基板支持体のパターン形成表面を研磨する工程とを含む。基板支持体のパターン形成表面を研磨する工程は、基板に対向する表面で、複数の突起から材料の第1厚さを除去する工程と、複数の突起の1つ以上の側面から材料の第2厚さを除去する工程であって、第2厚さは第1厚さと同じか、それより大きい工程とを含む。

0009

本明細書では、基板支持体のパターン形成表面は、1つ以上の凹面から延びる複数の突起を備え、パターン形成表面の基板接触面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約20%未満である。

0010

別の一実施形態では、基板支持体のパターン形成表面を研磨する方法が提供される。この方法は、研磨パッドが取り付けられた研磨プラテンを回転させる工程と、研磨パッドに研磨流体を塗布する工程とを含む。本明細書では、研磨流体は、約10μm未満の平均直径を有するダイヤモンド研磨剤を含む。この方法は、基板支持体のパターン形成表面を研磨荷重で研磨パッドに押し付ける工程をさらに含む。本明細書では、基板支持体のパターン形成表面は、その1つ以上の凹面から延びる複数の隆起フィーチャーを備える。ここで、隆起フィーチャーの基板接触面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約20%未満である。この方法は、基板支持体のパターン形成表面を研磨して、隆起フィーチャーの基板接触面から約0.5μmを超える材料を除去する工程をさらに含む。

0011

別の一実施形態では、基板支持体のパターン形成表面を研磨する方法が提供される。この方法は、研磨パッドが取り付けられた研磨プラテンを回転させる工程と、研磨パッドに研磨流体を塗布する工程とを含む。本明細書では、研磨流体は、約10μm未満の平均直径を有するダイヤモンド研磨剤を含む。この方法は、基板支持体のパターン形成表面を研磨荷重で研磨パッドに押し付ける工程をさらに含む。本明細書では、基板支持体のパターン形成表面は、その1つ以上の凹面から延びる複数の円筒形状突起を備える。ここで、複数の突起の上面の表面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約20%未満である。本明細書では、複数の円筒形状突起は、500μmから約5mmの間の平均直径を有し、パターン形成表面は、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化チタン(TiO)、窒化チタン(TiN)、酸化イットリウム(Y2O3)、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される誘電材料で形成されている。この方法は、基板支持体のパターン形成表面を研磨して、複数の円筒形状突起の各々の上面及び側面から約0.5μmを超える誘電材料を除去する工程と、1つ以上の凹面から約0.1μmを超える誘電材料を除去する工程とを含む。

図面の簡単な説明

0012

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。
基板支持体が配置された処理チャンバの概略断面図である。ここで、基板支持体は、本明細書に記載の諸実施形態に従って形成されている。
本明細書に記載の諸実施形態に従って形成された基板支持アセンブリ概略等角図である。
図2Aに示される基板支持アセンブリの一部の拡大等角断面図である。
一実施形態による、基板支持体のパターン形成表面を研磨する方法のフロー図である。
図3Aで説明した方法を実施するために使用する研磨システム350の一例の概略断面図である。
フォトリソグラフィビーズブラスト処理を使用して形成した基板支持体のパターン形成表面の一部の表面粗さ分布400を示す。
図4Aに示すパターン形成表面の同じ部分について、本明細書に記載の方法に従って研磨した後の表面粗さ分布401を示す。

詳細な説明

0013

本明細書で説明される諸実施形態は、概して、半導体製造処理で使用される物品の製造に関し、具体的には、基板の処理の間に基板を保持及び固定するために処理チャンバで使用する静電チャック(ESC)基板支持体の製造方法に関する。

0014

従来、ESC基板支持体のパターン形成表面は、ネガティブマスキング/ビーズブラスト処理を使用して形成される。ここで、基板支持体の表面は、パターンが形成されたマスクの開口部を通してビーズブラストされる。ビーズブラスト処理によって生成される隆起フィーチャーは、通常、はっきりした鋭いエッジを有しており、基板支持体を処理チャンバに設置する前に、丸み付け及び/又はバリ取りが必要である。(基板との)高接触面積基板支持体でこれらのエッジを丸め、バリ取りする従来の方法では、基板支持体の非基板接触面から材料を除去しておらず、又は十分に除去しておらず、(基板との)低接触面積基板支持体に関連する引っ掻き傷、摩耗、及び微粒子の移動を最小限に抑えていない。本明細書に記載の諸実施形態は、隆起フィーチャーのエッジを丸めてバリ取りを行い、パターン形成基板支持体の非基板接触面から誘電材料を除去して、それに関連する欠陥を低減する研磨方法を提供する。

0015

図1は、基板支持体が配置された処理チャンバの概略断面図である。ここで、基板支持体は、本明細書に記載の諸実施形態に従って形成されている。ここで、処理チャンバ100はプラズマ処理チャンバである。そのプラズマ処理チャンバとは、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。しかしながら、本明細書に記載の基板支持体は、隆起フィーチャーと凹面を含むパターン形成表面を有する基板支持体を使用する、任意の処理チャンバ又は処理システムと共に使用され得る。

0016

本明細書で説明する処理チャンバ100は、CVD処理チャンバの概略図であり、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を備える。シャワーヘッドと一般に呼ばれるガス分配器112がチャンバ蓋103に配置されており、このガス分配器112には複数の開口部118が貫通して配置されている。このガス分配器112を使用して、ガス入口114から処理容積120へ処理ガスを均一に分配する。ガス分配器112は、RF又はVHF電源などの第1電源142に接続されており、この第1電源142は電力を供給して、処理ガスからなる処理プラズマ135を、それとの容量結合によって点火し、維持する。処理容積120は、チャンバ排気(1つ以上の専用真空ポンプなど)に真空出口113を介して流体的に接続されており、この真空出口113によって、処理容積120は大気より低い条件に維持され、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200は、チャンバ底部104を通って密封状態で延びる支持シャフト124上に配置されている。第1コントローラ140は、リニアモータステッピングモータ及びギアなどのリフト、又は他の機構を制御して、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200の昇降を制御し、処理チャンバ100の処理容積120に対する基板115の配置及び除去を容易にする。

0017

基板115は、1つ以上の側壁102のうちの1つにある開口部126を通して処理容積120に装填され、そこから取り出される。この開口部は、一般的には、基板115処理の間にドア又は弁(図示せず)で密閉されている。リフトピンフープ134の上に配置された(しかし、係合可能でもある)複数のリフトピン136が、基板支持アセンブリ200を通っ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、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が下から接触されて移動し、基板支持体203のパターン形成表面201の上にまで延びて、そこから基板115を持ち上げ、ロボットハンドラが基板115へアクセスできるようにする。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の頂部は、パターン形成表面201と同一平面にあるか、又はそれより下にあり、基板はその隆起フィーチャー上に載っている。

0018

通常は、基板支持アセンブリ200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203とを備える。冷却ベース125を使用して、処理の間に、基板支持体203、及び基板支持体203上に配置された基板115の温度を調節する。本明細書の冷却ベース125は、その中に配置された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、流体連通している。通常は、冷却ベース125は、耐食性熱伝導性材料(例えば、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金属)で形成され、接着剤又は機械的手段により、基板支持体203に熱的に結合される。

0019

本明細書では、基板支持体203は、誘電材料から形成される。その誘電材料とは、バル焼結セラミック材料など、炭化ケイ素(SiC)など、又は金属酸化物又は金属窒化物セラミック材料、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化チタン(TiO)、窒化チタン(TiN)、酸化イットリウム(Y2O3)、それらの混合物、及びそれらの組み合わせである。通常は、基板支持体203は、その誘電材料に埋め込まれたチャック電極227を備え、基板115とチャック電極227との間に電位を与えることにより、基板115を基板支持体203に固定する。基板115とチャック電極227との間の電位は、それらの間に静電チャック(ESC)力をもたらす。本明細書のチャック電極227は、DC電源などの第2電源156に電気的に接続され、これにより、約−5000V〜約5000Vのチャック電圧が得られる。熱伝導性不活性ガス(通常はヘリウム)が、基板支持体203の凹面とその上に配置された基板115の非デバイス側表面との間に配置された背面容積117に供給される。通常は、熱伝導性不活性ガスは、複数のガスポート223(図2A〜2Bに示す)を介して背面容積117に供給されており、これらのガスポート223は基板支持体203に形成されて、背面ガス供給源146と流体的に連通している。熱伝導性不活性ガスは、基板115を基板支持体203に熱的に結合し、それらの間の熱伝達を増大させる。本明細書では、第2コントローラ150を使用して、基板115のプラズマ処理の間に、背面容積117内のガス圧を約1トルから約100トル(約1トルから約20トルなど)に維持する。いくつかの実施形態では、基板支持アセンブリ200は、1つ以上のセンサ(図示せず)をさらに備える。このセンサは、チャック力が加えられたときの基板115のたわみを測定する。基板115のたわみは第2コントローラ150に伝達され、この第2コントローラ150は、基板115に作用するチャック力を判定して、それに応じてチャック電極227に供給されるチャック電圧を調整する。

0020

図2Aは、本明細書に記載の諸実施形態に従って形成された基板支持アセンブリ200の概略等角図である。図2Bは、図2Aに示される基板支持アセンブリ200の一部の拡大等角断面図である。本明細書では、基板支持体203は、1つ以上の凹面216から延びる複数の隆起フィーチャーを有するパターン形成表面201を備える。本明細書での隆起フィーチャーは、複数の突起217と、第2外側シールバンド215及び第1外側シールバンド213などの1つ以上の外側シールバンドと、複数の内側シールバンド219とを備える。本明細書では、第1外側シールバンド213は、パターン形成表面201の中心の周りに同心円状に配置され、その外周に近接している。第2外側シールバンド215は、パターン形成表面201の中心の周りに同心円状に配置され、第1外側シールバンド213にその半径方向内側で近接している。副シールバンド219の各々が、基板支持体203の誘電材料に形成されたそれぞれのリフトピン開口部221の周りに同軸で配置されている。隆起フィーチャー及び1つ以上の凹面216、並びに基板115の非デバイス側表面は、基板115が基板支持体203に固定されている時の背面容積117(図1に示される)の境界面を画定する。

0021

通常は、パターン形成表面201は、フォトリソグラフィとビーズブラスト処理を使用して形成される。ここでは、基板支持体203の誘電体表面上に配置されたフォトレジストコーティング上にパターンが露光される。次に、フォトレジスト電磁放射又は熱放射に曝して、露光されたパターンをフォトレジストに硬化させる。ここで、硬化したフォトレジストは、その下の基板支持体203表面を保護する。露光されていないフォトレジストが除去され、1つ以上の凹面216を、基板支持体203の保護されていない誘電材料をビーズブラストすることにより形成して、ついには、複数の隆起フィーチャーがそこから所望の第1高さ(図示せず)だけ延びることになる。上記の方法を使用してパターン形成表面201を形成することで、複数の隆起フィーチャーの基板接触面229に望ましくない鋭いエッジが生じ、その結果、それらの間に形成される1つ以上の凹面216の誘電材料の表面粗さが増大する。隆起フィーチャーの基板接触面229の鋭いエッジは、丸みのあるエッジとは対照的に、基板の固定及び開放の間に生じる、基板の非デバイス側表面の望ましくない引っ掻き傷の数と重症度に対するより大きな原因となり、基板支持体203の誘電材料の望ましくない摩耗を引き起こしやすい。1つ以上の凹面216のビーズブラストされた粗い表面は、望ましくないことに微粒子を捕捉する。この微粒子は、もし補足されなければ、基板115の取り出しと新しい基板115の装填の間に処理チャンバ100の真空出口113を通して除去されるであろう。捕捉された微粒子は、基板が基板支持体203に固定されると、望ましくないことに基板115の非デバイス側表面に移動する場合がある。したがって、パターン形成表面201を、本明細書に記載の方法に従って研磨して、隆起フィーチャーのエッジを丸め、パターン形成表面201の非基板接触面を研磨して滑らかにすることで、隆起フィーチャーは、凹面216から所望の第2高さHだけ延びることになる。

0022

図2Bに示すように、本明細書の複数の突起217は、複数の実質的に円筒形のメサを備え、この円筒形のメサは、約500μmから約5mmの間の平均直径D1と、約5mmから約20mmの間の中心間(CTC)間隔D2と、約3μmから約700μmの間の(約3μmから約100μmの間など、約3μmから約50μmの間など、約3μmから20μmの間など、又は約3μmを超える)高さHを有する。1つ以上の外側シールバンドは少なくとも、基板支持体203上に同心円状に配置され、その外周に近接する第1外側シールバンド213を含む。いくつかの実施形態では、1つ以上の主シールバンドは、基板支持体203上に同心円状に配置され、第1外側シールバンド213に、その半径方向内側で近接している第2外側シールバンド215を含む。第1外側及び第2外側シールバンド213及び215は、通常、実質的に長方形断面外形を有し、その断面外形は高さH及び約500μmから約5mmの間の幅を有する。各々が各リフトピン開口部を囲んでいる複数の内側シールバンド219は、通常、その内径外径の間に実質的に長方形の断面外形を有し、その断面外形は高さH及び幅Wを有する。複数の突起217は、基板115が基板支持体203に固定されたときに、少なくとも凹面216から間隔を空けて基板115を保持する。これにより、熱伝導性不活性ガス(ここではヘリウム)が、ガス入口から、基板115と基板支持体203との間の背面容積117全体に流れることが可能になる。シールバンド213、215、及び219は、基板115が基板支持体203に固定されたときに(図1に示される)、ガスが処理チャンバ100の背面容積117から処理容積120に流れるのを防止するか、又は大幅に削減する。複数の突起217の実質的に円筒形の形状、並びにシールバンド213、215、及び219の実質的に長方形の断面形状は、本明細書に記載の方法に従って形成された丸みのあるエッジ229aを有する形状を備える。他の諸実施形態では、複数の突起217は、任意の他の適切な形状を備える。その形状とは、正方形又は長方形のブロック、円錐くさびピラミッド、柱、円筒、又は様々なサイズの他の突起、又はそれらの組み合わせなどであり、これらは、凹面216を超えて延びて基板115を支持し、任意の適切な方法を使用して形成される。

0023

いくつかの実施形態では、基板支持体203の基板接触面229とその上に配置された基板の非デバイス側表面との間の接触面積は、約30%未満(約20%未満、約15%未満、約10%未満、約5%未満など、例えば、約3%未満)である。基板115の非デバイス側表面とパターン形成表面201との間の接触面積を減らすことで、引っ掻き傷の原因になり得る条件に曝される非デバイス側の基板表面が低減されるという望ましい効果が得られる。その引っ掻き傷とは、例えば、基板115の固定及び開放の間のそれらの間の物理的接触によるものである。しかしながら、基板115の非デバイス側表面とパターン形成表面201との間の接触面積を減らすことは、同一又は実質的に同一のチャック力条件下で、その基板接触面229におけるそれらの間の接触力を増加させることになる。接触力が増加することで、基板115の非デバイス側表面には望ましくない、より深い引っ掻き傷が、及び/又は基板支持体203の基板接触面229には望ましくない摩耗の増加が、高接触面積のために構成された基板支持体よりも、生じることになる。特に、上記の理由により、接触力が増加することで、基板115の非デバイス側表面には望ましくない、より深い引っ掻き傷が、及び/又は基板接触面229の境界面のエッジには摩耗の増加が生じることになる。さらに、引っ掻き傷及び/又は摩耗より発生し、基板支持体203のビーズブラストされた粗い非基板接触面に捕捉された微粒子は、その後、基板支持体203から、後にその上に配置される基板へ移動し得る。さらに、基板支持体203の誘電材料のビーズブラストされた粗い表面は、物理的及び化学的腐食に対するその感受性を高めており、また、基板支持体203をクリーニングして、その上に捕捉された粒子を除去することを難しくしている。それ故に、基板接触面229のエッジ229aを丸くし、基板支持体の非基板接触面を研磨する方法の概要図3Aに示す。

0024

図3Aは、一実施形態による、基板支持体のパターン形成表面を研磨する方法のフロー図である。図3Bは、図3Aで説明した方法を実施するために使用される研磨システム350の一例の概略断面図である。一実施形態では、研磨システムは、イリノイホイリングエンギス社から入手可能なHYPREZ(商標名)ラッピング及び研磨システムの1つである。本明細書の研磨システム350は、研磨パッド353が配置されたプラテン352と、プラテン352及び研磨パッド353に面するキャリア355とを備える。キャリア355は、基板支持体203に力を加えて、そのパターン形成表面201を研磨パッド353の研磨面に押し付けるためのバッキングプレート356を備える。いくつかの実施形態では、キャリア355は、基板支持体203の周りに配置されたキャリアリング357(セラミックキャリアリングなど)をさらに備える。通常は、キャリア355及び/又は研磨システム350は、キャリアリング357に別の荷重を及ぼすように構成される。本明細書では、プラテン352の直径は、研磨される基板支持体203の直径より大きい。その直径は、例えば、直径200mmの基板を支持するように構成された基板支持体の直径を超える、又は直径300mmの基板を支持するように構成された基板支持体の直径を超える、若しくは直径約200mmを超える、又は約300mmを超える、約400mmを超える、約500mmを超える、約600mmを超える、例えば、約700mmを超える。

0025

作業305で、方法300は、研磨パッド353が取り付けられた、図3Bに示すプラテン352などの研磨プラテンを回転させる工程を含む。通常は、研磨パッド353は、大きな気孔率又は起毛長さを有する柔らかい研磨パッドであることで、パターン形成表面201は、方法300の間に望ましくないほどには平坦化されない。一実施形態では、研磨パッドは、約70ショアA未満(約60ショアA未満など)の硬度を有する、起毛が長いポロメリックポリウレタンパッド材料を含む。いくつかの実施形態ではポロメリックポリウレタンパッド材料は、約50%を超える(例えば、約60%を超える)孔容積通気孔容積%)を有する。いくつかの実施形態では、研磨パッドはポリウレタン含浸フェルト材料を含み、このポリウレタン含浸フェルト材料のデュロメーター硬度は、約70ショアD未満(約60ショアD未満又は約80アスカーC未満など、例えば、70アスカーC未満)である。いくつかの実施形態では、研磨パッド353の研磨面が有する起毛長さは、約300μmから約1mmの間(例えば、約300μmを超える、約400μmを超える、例えば、約400μmから約1mmの間)である。いくつかの実施形態では、研磨パッド353は環形状を有し、キャリア355の少なくとも一部、及び/又はその中に配置された基板支持体203は、研磨の間に環形状の内径と重なって、研磨の間にパターン形成表面201のエッジでの材料除去速度を制御する。本明細書では、研磨プラテン352の回転速度は、約10rpmから約90rpm(約20rpmから約75rpmなど)である。

0026

作業310で、方法300は、研磨流体366を研磨パッド353に塗布する工程をさらに含む。図3Bに示すように、研磨システム350は、研磨流体366を研磨パッド353の研磨面に供給するためにプラテン352の上に配置された研磨流体ディスペンサー368を備える。通常は、研磨流体は、水溶性搬送流体に分散されたダイヤモンド研磨剤を含む。本明細書では、ダイヤモンド研磨剤の平均直径は約10μm未満(約5μm未満など、例えば50nmから5μmの間、約100nmから約3μmの間など、又は約500nmから約2μmの間、例えば、約1μm)である。

0027

作業315で、方法300は、基板支持体203のパターン形成表面201を研磨荷重で研磨パッド353に押し付ける工程をさらに含む。図3Bに示されるキャリア355は、基板支持体203が下に配置されたバッキングプレート356に第1荷重を及ぼすと共に、第1軸364を中心に第1方向に回転して、それにより、パターン形成表面201を研磨パッド353に押し付けるように構成されている。本明細書では、キャリア355は、キャリアリング357に第2荷重を加えて、キャリアリング357を研磨パッド353に押し付けるようにさらに構成される。通常は、プラテン352及びその上に配置された研磨パッド353は、第2軸354を中心に、第1方向とは反対の第2方向に回転する。いくつかの実施形態では、回転キャリア355及びその中に配置された基板支持体203は、研磨パッド353の内径から研磨パッド353の外径まで前後にスイープする。一実施形態では、キャリア355及び基板支持体203は、20から50rpmの間の速度で回転し、バッキングプレート356及びその下に配置された基板支持体203への第1荷重は、約0ポンドから約50ポンドの間であり、キャリアリング357への第2荷重は、約25ポンドから約50ポンドの間である。本明細書の荷重は、300mm基板を支持するように構成された基板支持体203を研磨するためのものである。別のサイズの基板を支持するように構成された基板支持体を研磨するには、適切なスケーリングを使用する必要がある。

0028

作業320で、方法300は、基板支持体のパターン形成表面を研磨する工程をさらに含む。本明細書の諸実施形態では、基板支持体203のパターン形成表面201を研磨する工程は、隆起フィーチャーの表面から誘電材料の第1厚さを除去し、望ましくはその角を丸める工程と、隆起フィーチャーの側面から誘電材料の第2厚さを除去する工程と、1つ以上の凹面から誘電材料の第3厚さを除去し、望ましくはその表面粗さを低減する工程とを含む。本明細書では、活動320で隆起フィーチャーの表面から除去される誘電材料の第1厚さは、約0.5μmから約4μmの間である(例えば、約0.5μmを超える、例えば、約0.75μmを超える、例えば、約1μmを超える、又は約1μmから約4μmの間である)。隆起フィーチャーの側面から除去される材料の第2厚さは、約0.5μmから約10μmの間である(例えば、約0.5μmを超える、例えば、約1μmを超える)。1つ以上の凹面から除去される誘電材料の第3厚さは、約0.1μmから約4μmの間である(例えば、約0.1μmを超える)。通常は、その結果として、1つ以上の凹面の表面粗さは、約0.4μmRa〜約0.8μmRaの間の範囲から約0.05μmRa〜約0.2μmRaの間の範囲、又は約0.2μmRa未満へ低減される。通常は、パターン形成表面は、方法300を使用して約10分から約1時間の間(例えば、約15分から45分の間、又は10分よりも長く)研磨される。

0029

図4Aは、フォトリソグラフィ/ビーズブラスト処理を使用して形成された基板支持体のパターン形成表面の一部の表面粗さの分布400を示す。図4Bは、本明細書に記載の方法による研磨後のパターン形成表面の同じ部分の表面粗さの分布401を示す。図4A〜4Bでは、円筒状突起217の上面から約1μmの材料が除去されて、研磨前の突起217aの高さが、約30分研磨する前の約14μmの第1高さH1から研磨後の突起217bの約13μmの第2高さH2へ減少し、基板接触面のエッジに丸みがつけられている。本明細書では、研磨前の突起217aの直径D3は約30μmであり、研磨後の突起217bの直径D1は約25μmであり、突起の側壁から除去された材料の厚さが約2.5μmであることが示されている。又は、本明細書に記載の方法を使用して、隆起フィーチャーの側壁から除去された材料の厚さは、少なくとも、隆起フィーチャーの基板接触面から除去される材料の厚さ以上であることが示されている。図4A〜4Bはさらに、研磨前のビーズブラストされた粗い凹面216aが、研磨後のより滑らかな凹面216bへ、望ましくも平滑化されていることを示している。

0030

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。

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