(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体基板処理装置において基板を処理する間に基板の温度を制御する方法及び装置を提供する。【解決手段】ペデスタルアッセンブリ１１６は、金属性のベース１１４に結合された静電チャックを備えている。静電チャック１２６は、少なくとも１つのチャック電極１８６を備え、又、金属性ベース１１４には、少なくとも２つの流体分離されたコンジットループが配置される。ペデスタルアッセンブリ１１６が、ベース１１４と支持部材との間の形成されたチャンネル１０８を有し、材料層の付近に冷却ガスを供給して、支持部材とベースとの間の熱伝達を更に制御し、これにより、支持部材に配置された基板の温度プロフィールを制御する。【選択図】図１Ａ
2006140455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのチャック電極を有する静電チャックと、
上記静電チャックに結合された金属性ベースであって、少なくとも２つの分離された流体コンジットループが配置されている金属性ベースと、
を備えた基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項２】
上記コンジットループ間に配置されたインサートであって、上記ベースの熱伝導係数より低い熱伝導係数を有するインサートを更に備えた、請求項１に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項３】
上記第１コンジットは、上記ベースのエリアにおいて上記第２コンジットループの半径方向内方に実質的に画成される、請求項１に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項４】
上記ベースは、更に、上記コンジットの少なくとも１つへと延びる少なくとも１つのフィンを備えた、請求項１に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項５】
上記ベースは、更に、
上記ベースに形成されたチャンネルと、
上記コンジットループの１つを画成するように上記チャンネルにシール式に配置されたキャップと、
を備えた請求項１に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項６】
上記チャンネルは、更に、上記キャップ又は上記ベースの少なくとも１つから、上記チャンネルにより画成されたスペースへと延びる少なくとも１つのフィンを備えた、請求項５に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項７】
上記キャップは、上記ベースに連続的に溶接される、請求項５に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項８】
上記静電チャックに配置された第１ヒータと、
上記ベースに配置された第２ヒータと、
を更に備えた請求項１に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項９】
上記静電チャックと上記ベースとの間に形成された少なくとも１つのガスチャンネルを更に備えた、請求項１に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項１０】
熱伝導率の異なる少なくとも２つの領域を有する材料が上記静電チャックと上記ベースとの間に更に配置された、請求項１に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項１１】
上記コンジットループは、上記静電チャックの基板支持面に実質的に平行に向けられる、請求項１に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項１２】
セラミックの静電チャックと、
上記セラミックの静電チャックに配置されたチャック電極と、
上記静電チャックの底面に結合された金属性ベースと、
上記静電チャック又は上記金属性ベースの少なくとも１つに配置されたヒータと、
上記金属性ベースに形成された第１の流体コンジットループと、
上記金属性ベースに形成され且つ上記第１コンジットの内方に横方向に離間された第２の流体コンジットループと、
を備えた基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項１３】
上記ベースより熱伝導係数が小さいインサートが上記第１と第２のコンジットループ間に配置される、請求項１２に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項１４】
上記金属性ベースに配置された第２のヒータを更に備え、上記第１のヒータは上記静電チャックに配置される、請求項１２に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項１５】
上記静電チャックと上記金属性ベースとの間に形成された少なくとも１つのガスチャンネルを更に備えた、請求項１２に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項１６】
熱伝導率の異なる少なくとも２つの領域を有する接着材料が上記静電チャックと上記ベースとの間に更に配置された、請求項１２に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項１７】
上記第１のコンジットループは、上記静電チャックの支持面に実質的に平行な向きを有する、請求項１２に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項１８】
チャンバー本体と、
上記チャンバー本体に配置された金属性ベースと、
上記金属性ベースに結合されたセラミックの静電チャックと、
上記セラミックの静電チャックに配置されたチャック電極と、
上記静電チャック又は上記金属性ベースの少なくとも１つに配置されたヒータと、
上記金属性ベースに形成された第１の流体コンジットループと、
上記金属性ベースに形成され且つ上記第１コンジットの内方に横方向に離間された第２の流体コンジットループと、
を備えた処理チャンバー。
【請求項１９】
上記ベースより熱伝導係数が小さいインサートが上記第１と第２のコンジットループ間に配置される、請求項１８に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項２０】
上記静電チャックと上記金属性ベースとの間に形成された少なくとも１つのガスチャンネルを更に備えた、請求項１８に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項２１】
熱伝導率の異なる少なくとも２つの領域を有する接着材料が上記静電チャックと上記ベースとの間に更に配置された、請求項１８に記載の基板ペデスタルアッセンブリ。
【請求項２２】
ペデスタルアッセンブリに支持された基板の温度プロフィールを制御するための方法において、
基板支持ペデスタルアッセンブリの基板支持体に基板を把持するステップと、
上記基板支持体の下に結合された上記基板支持ペデスタルアッセンブリの金属性ベースに配置された第１コンジットループに第１の熱伝達流体を流し込むステップと、
上記金属性ベースに配置された第２コンジットループに第２の熱伝達流体を流し込むステップと、
を備えた方法。
【請求項２３】
上記第１の熱伝達流体の温度は、上記第２の熱伝達流体の温度とは独立して制御される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
上記基板を処理する間に上記第１の熱伝達流体の圧力、流量、密度又は組成の少なくとも１つを変化させるステップを更に備えた、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
上記基板支持体と上記ベースとの間の界面に横方向に配置された通路に熱伝達媒体を与えるステップを更に備えた、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
上記基板支持体又は上記ベースの少なくとも一方に配置された抵抗性ヒータに電力を印加するステップを更に備えた、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
上記基板支持体及び上記ベースに配置された抵抗性ヒータを独立して制御するステップを更に備えた、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般に、半導体基板処理システムに係る。より詳細には、本発明は、半導体基板処理システムにおいて基板の温度を制御するための方法及び装置に係る。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]集積回路の製造においては、基板内に一貫した結果を得ると共に、基板から基板へ再現可能な結果を得るために、種々のプロセスパラメータを正確に制御することが必要となる。処理中に、基板の温度が変化したり基板にわたって温度勾配ができたりすると、半導体デバイスの材料堆積、エッチングレート、ステップカバレージ、特徴部テーパー角度、及びその他のパラメータに有害な影響を及ぼす。従って、基板にわたる温度分布の所定パターンの発生は、高い収率を得るための重要な要件の１つである。
【０００３】
[0003]ある処理用途では、基板が処理中に静電チャックにより基板ペデスタルに保持される。静電チャックは、クランプ、接着剤又は固定具によりペデスタルのベースに結合される。チャックには、埋設電気ヒータを設けることができると共に、処理中に基板温度を制御するために背面熱伝達ガス源に流体結合することができる。しかしながら、従来の基板ペデスタルは、基板の直径にわたり基板の温度分布を制御するための手段が不充分である。基板の温度を均一に制御できないと、単一基板内及び基板間のプロセス均一性、デバイスの収率、及び処理基板の全体的な品質に悪影響を及ぼすことになる。
【０００４】
[0004]それ故、この分野では、半導体基板処理装置において基板を処理する間に基板の温度を制御するための改良された方法及び装置が要望されている。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]本発明は、一般に、半導体基板処理装置において基板を処理する間に基板の温度を制御するための方法及び装置に関する。この方法及び装置は、基板の直径にわたる温度制御を向上させ、更に、ワークピースの温度プロフィールの制御が要望される他の用途の中でも、エッチング、堆積、インプランテーション、及び熱処理システムに使用することができる。
【０００６】
[0006]本発明の一実施形態において、金属性ベースに結合された静電チャックを備えた基板ペデスタルアッセンブリが提供される。静電チャックは、少なくとも１つのチャック電極を備え、又、金属性ベースには、少なくとも２つの流体分離されたコンジットループが配置される。
【０００７】
[0007]別の実施形態において、ペデスタルアッセンブリは、材料層によりベースに結合された支持部材を備えている。材料層は、熱伝導係数が異なる少なくとも２つの領域を有する。別の実施形態では、基板ペデスタルアッセンブリが静電チャックを備えている。更に別の実施形態では、ペデスタルアッセンブリが、ベースと支持部材との間の形成されたチャンネルを有し、材料層の付近に冷却ガスを供給して、支持部材とベースとの間の熱伝達を更に制御し、これにより、支持部材に配置された基板の温度プロフィールを制御する。
【０００８】
[0008]ペデスタルアッセンブリは、材料層を使用してベースに結合された支持部材を備えている。材料層は、熱伝導係数が異なる少なくとも２つの領域を有する。別の実施形態では、支持部材が静電チャックである。更に別の実施形態では、ペデスタルアッセンブリが、ベースと支持部材との間の形成されたチャンネルを有し、材料層の付近に冷却ガスを供給して、支持部材とベースとの間の熱伝達を更に制御し、これにより、支持部材に配置された基板の温度プロフィールの制御を容易にする。
【０００９】
[0009]本発明の上述した特徴を詳細に理解できるように、前記で簡単に要約した本発明を、添付図面に幾つかが示された実施形態を参照して、より詳細に説明する。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すに過ぎず、それ故、本発明の範囲を何ら限定するものではなく、本発明は、他の等しく有効な実施形態も受け入れられることに注意されたい。
【００１０】
[0023]理解を容易にするために、各図面に共通の同じ要素を示すのに、可能な限り、同じ参照番号を使用している。又、ある実施形態の要素及び特徴は、更に説明しないが、他の実施形態に有益に合体し得ることも意図される。
【詳細な説明】
【００１１】
[0024]本発明は、一般に、処理中に基板の温度を制御するための方法及び装置に関する。本発明は、説明上、半導体基板処理装置、例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ・インクから入手できるＣＥＮＴＲＡ（登録商標）集積半導体ウェハ処理システムの処理リアクタ（又はモジュール）について述べるが、本発明は、エッチング、堆積、インプランテーション及び熱処理を含む他の処理システム、或いは基板又は他のワークピースの温度プロフィールの制御が望まれる他の用途に使用することもできる。
【００１２】
[0025]図１は、説明上本発明を実施するのに使用できる基板ペデスタルアッセンブリ１１６の一実施形態を有する例示的エッチングリアクタ１００の概略図である。ここに示すエッチングリアクタ１００の特定の実施形態は、説明上設けられたもので、本発明の範囲を限定するために使用されるのではない。
【００１３】
[0026]エッチングリアクタ１００は、一般に、プロセスチャンバー１１０と、ガスパネル１３８と、コントローラ１４０とを備えている。プロセスチャンバー１１０は、プロセス容積部を包囲する導電性本体（壁）１３０及び天井１２０を備えている。プロセスガスは、ガスパネル１３８からチャンバー１１０のプロセス容積部へ供給される。
【００１４】
[0027]コントローラ１４０は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１４４と、メモリ１４２と、サポート回路１４６とを備えている。コントローラ１４０は、エッチングリアクタ１００のコンポーネントに結合されてそれらを制御し、チャンバー１１０において遂行されるプロセスを制御し、且つ集積回路製造のデータベースとの任意のデータ交換を容易に行うことができる。
【００１５】
[0028]ここに示す実施形態では、天井１２０は、実質的にフラットな誘電体部材である。プロセスチャンバー１１０の他の実施形態は、他の形式の天井、例えば、ドーム状の天井を有してもよい。天井１２０の上には、１つ以上の誘導性コイルエレメント（説明上、２つの同軸コイルエレメント１１２Ａ及び１１２Ｂが示されている）で構成されるアンテナ１１２が配置される。このアンテナ１１２は、第１のマッチングネットワーク１７０を経て高周波（ＲＦ）プラズマ電源１１８に結合される。
【００１６】
[0029]一実施形態において、基板ペデスタルアッセンブリ１１６は、支持部材１２６と、熱伝導層１３４と、ベース１１４と、カラーリング１５２と、ジョイントリング１５４と、スペーサ１７８と、接地スリーブ１６４と、マウントアッセンブリ１６２とを備えている。マウントアッセンブリ１６２は、ベース１１４をプロセスチャンバー１１０に結合する。ベース１１４は、一般に、アルミニウム又は他の金属材料から形成される。ここに示す実施形態では、ベース１１４は、更に、少なくとも１つの任意の埋設ヒータ１５８（説明上、１つのヒータ１５８が示されている）と、少なくとも１つの任意の埋設インサート１６８（説明上、１つの環状インサート１６８が示されている）と、加熱又は冷却液体源１８２に流体結合された複数の任意のコンジット１６０とを備えている。この実施形態では、ベース１１４は、更に、任意のスペーサ１７８を使用して接地スリーブ１６４から熱分離される。
【００１７】
[0030]コンジット１６０及びヒータ１５８は、ベース１１４の温度を制御し、それにより、支持部材１２６を加熱又は冷却し、ひいては、処理中に支持部材１２６に配置される基板１５０の温度を一部分制御するように使用することができる。
【００１８】
[0031]インサート１６８は、ベース１１４の隣接領域の材料とは熱伝導係数が異なる材料で形成される。通常、インサート１６８は、ベース１１４より熱伝導係数が小さい。更に別の実施形態では、インサート１６８は、非等方性（即ち、方向に依存する熱伝導係数）の材料で形成されてもよい。インサート１６８は、支持部材１２６からベース１１４を経てコンジット１６０へ至る熱伝達の割合を、熱伝達経路にインサート１６８をもたないベース１１４の隣接部分を通る熱伝達の割合に対して局部的に変化させるように機能する。従って、インサートの数、形状、サイズ、位置及び熱伝達係数を制御することにより、支持部材１２６、及びそこに載せられた基板１５０の温度プロフィールを制御することができる。インサート１６８は、図１には、環状リングの形状で示されているが、インサート１６８の形状は、多数の形態をとることができる。
【００１９】
[0032]熱伝導層１３４は、ベース１１４のチャック支持面１８０に配置され、支持部材１２６とベース１１４との間の熱的な結合（即ち熱交換）を容易にする。１つの実施形態では、熱伝導層１３４は、支持部材１２６を部材支持面１８０に機械的に結合する接着剤層である。或いは又（図示せず）、基板ペデスタルアッセンブリ１１６は、支持部材１２６をベース１１４に固定するように適応されるハードウェア（例えば、クランプ、スクリュー等）を含んでもよい。支持部材１２６及びベース１１４の温度は、サーモカップル等の複数のセンサ（図示せず）を使用して監視され、これらセンサは温度モニタ１７４に結合される。
【００２０】
[0033]支持部材１２６は、ベース１１４に配置されて、リング１５２、１５４により包囲される。支持部材１２６は、処理中に基板１５０を支持するのに適したアルミニウム、セラミック又は他の材料から形成されてもよい。一実施形態において、支持部材１２６は、セラミックである。基板１５０は、支持部材１２６に重力で載せられてもよいし、或いは真空、静電力、機械的クランプ等によりそこに固定されてもよい。図１に示す実施形態では、支持部材１２６が静電チャック１８８である。
【００２１】
[0034]静電チャック１８８は、一般に、セラミック又は同様の誘電体材料から形成され、電源１２８を使用して制御される少なくとも１つのクランプ電極１８６を備えている。更に別の実施形態では、静電チャック１８８は、第２のマッチングネットワーク１２４を経て基板バイアス電源１２２に結合された少なくとも１つのＲＦ電極（図示せず）を備えてもよく、又、電源１３２を使用して制御される少なくとも１つの埋設ヒータ１８４を備えてもよい。
【００２２】
[0035]静電チャック１８８は、更に、該チャックの基板支持面１７６に形成されて熱伝達（又は背面）ガス源１４８に流体結合されたグルーブのような複数のガス通路（図示せず）を備えてもよい。運転中に、背面ガス（例えば、ヘリウム（Ｈｅ））が、制御された圧力で、ガス通路に供給され、静電チャック１８８と基板１５０との間の熱伝達を向上させる。従来、少なくとも静電チャックの基板支持面１７６には、基板を処理する間に使用される化学物質及び温度に耐えるコーティングが設けられる。
【００２３】
[0036]一実施形態において、支持部材１２６は、該支持部材１２６の隣接領域の材料（１つ又は複数）とは異なる熱伝導係数をもつ少なくとも１つの材料から形成された少なくとも１つの埋設インサート１６６（説明上、１つの環状インサート１６６が示されている）を備えている。通常、インサート１６６は、隣接領域の材料（１つ又は複数）より熱伝導係数が小さい材料から形成される。更に別の実施形態では、インサート１６６は、非等方性の熱伝導係数を有する材料から形成することができる。別の実施形態（図示せず）では、少なくとも１つのインサート１６６が基板支持面１７６と同一平面で配置されてもよい。
【００２４】
[0037]ベース１１４のインサート１６８の場合と同様に、支持部材１２６のインサート１６６の熱伝導率、並びに形状、寸法、位置及び数は、運転中に、支持部材１２６の基板支持面１７６、ひいては、基板１５０の直径にわたり所定の温度分布パターンを達成するように、ペデスタルアッセンブリ１１６を通る熱伝達を制御するよう選択的に選ぶことができる。
【００２５】
[0038]熱伝導層１３４は、複数の材料領域（説明上、２つの環状領域１０２、１０４及び円形領域１０６が示されている）を備え、そのうちの少なくとも２つは、熱伝導係数が異なる。各領域１０２、１０４、１０８は、熱伝導層１３４の隣接領域の材料（１つ又は複数）とは異なる熱伝導係数を有する少なくとも１つの材料から形成されてもよい。更に別の実施形態では、領域１０２、１０４、１０６を構成する１つ以上の材料が、非等方性の熱伝導係数を有してもよい。例えば、部材支持面１８０に直交又は平行な方向における層１３４の材料の熱伝導係数が、少なくとも１つの他の方向の係数とは異なってもよい。層１３４の領域１０２、１０４、１０６間の熱伝導係数は、チャック１２６とベース１１４との間に横方向に異なる熱伝達率を促進して基板１５０の直径にわたる温度分布を制御するように、選択されてもよい。
【００２６】
[0039]更に別の実施形態では、熱伝導層１３４の少なくとも２つの隣接領域間にギャップ１９０（図２Ａに示す）が設けられてもよい。層１３４において、このようなギャップ１９０は、所定のフォームファクタを有するガス充填又は真空容積部を形成してもよい。或いは又、ギャップ１９０は、層１３４のある領域内に形成されてもよい（図１Ｃに示すように）。
【００２７】
[0040]図２は、図１Ａの２−２線に沿った基板ペデスタルの概略断面図である。ここに示す実施形態において、熱伝導層１３４は、説明上、環状領域１０２、１０４と、円形領域１０６とを含む。別の実施形態では、層１３４は、３つより多い又は少ない領域を含んでもよいし、フォームファクタの異なる領域を含んでもよく、例えば、これら領域は、とりわけ、格子、半径方向を向いた形状及び極アレイとして配列されてもよい。熱伝導層１３４の領域は、固い接着剤コンパウンドへと更に展開されるペーストの形態、及び接着テープ又は接着ホイルの形態で適用される材料（例えば、接着材料）から構成されてもよい。熱伝導層１３４の材料の熱伝導率は、０．０１から２００Ｗ／ｍｋの範囲で選択することができ、一実施形態では、０．１から１０Ｗ／ｍＫの範囲で選択することができる。更に別の実施形態では、隣接領域の熱伝導率の差が約０．１から１０Ｗ／ｍＫの範囲であり、又、層１３４の最も内側の領域と最も外側の領域との間の伝導率の差が約０．１から約１０Ｗ／ｍＫでよい。適当な接着材料は、例えば、アクリル系及びシリコン系コンパウンドで構成されたペースト及びテープを含むが、これに限定されない。接着材料は、更に、少なくとも１つの熱伝導セラミックフィラー、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタニウムジボライド（ＴｉＢ２）、等を含んでもよい。伝導層１３４に適した接着テープは、例えば、マサチューセッツ州ウオルバムに所在するパーカー・ハニフィン・コーポレーションの事業部であるコメリックスから入手できるもので、商標名ＴＨＥＲＭＡＴＴＡＣＨ（登録商標）のもとに販売されている。
【００２８】
[0041]熱伝導層１３４において、その熱伝導率と、所定の熱伝導係数を有する領域のフォームファクタ、寸法及び個数とは、静電チャック１２６とベース１１４との間の熱伝達を制御して、運転中に、チャックの基板支持面１７６、ひいては、基板１５０に所定の温度分布パターンを得るように、選択的に選ぶことができる。ベース１１４と支持部材１２６との間で伝導層１３４を通る熱伝達を更に制御するために、１つ以上のチャンネル１０８を設けて、熱伝達媒体をそこに流す。チャンネル１０８は、ベース１１４を通して、冷却ガスのような熱伝達媒体の源１５０に結合される。適当な冷却ガスは、例えば、とりわけ、ヘリウムや、窒素を含む。チャンネル１０８に入れられる冷却ガスは、チャック１２６とベース１１４との間の熱伝達経路の一部分であるから、チャンネル１０８の位置と、供給される冷却ガスである熱伝達媒体の圧力、流量、温度、密度及び組成とで、ペデスタルアッセンブリ１１６を通る熱伝達プロフィールの制御改善が与えられる。更に、チャンネル１０８内のガスの密度及び流量は、基板１５０の処理中にその場で制御できるので、基板１５０の温度制御を処理中に変更して、処理性能を更に向上させることができる。単一の冷却ガス源１５６が示されているが、１つ以上の冷却ガス源をチャンネル１０８に結合して、個々のチャンネル１０８内の冷却ガスの形式、圧力及び／又は流量を独立して制御し、これにより、更に大きなレベルの温度制御を容易に行うことができる。
【００２９】
[0042]図１Ａに示す実施形態では、チャンネル１０８は、部材支持面１８０に形成されるものとして示されている。しかしながら、チャンネル１０８は、その少なくとも一部分が部材支持面１８０に形成され、その少なくとも一部分が支持部材１２６の底面に形成され、或いはその少なくとも一部分が熱伝導層１３４に形成されてもよく、又、それらの組合せでもよいことが意図される。一実施形態において、約２から１０個のチャンネル１０８がペデスタルアッセンブリ１１６に配置され、約７６０Ｔｏｒｒ（大気圧）から約１０Ｔｏｒｒまでの圧力に維持されるという選択性が与えられる。例えば、少なくとも１つのチャンネル１０８は、図３−図４に示すように、静電チャック１２６に部分的に又は完全に形成されてもよい。より詳細には、図３は、チャンネル１０８が静電チャック１２６に完全に形成される基板ペデスタルアッセンブリ１１６の一部分を示す概略図である。図４は、チャンネル１０８がベース１１４に一部分形成され且つ静電チャック１２６に一部分形成される基板ペデスタルアッセンブリ１１６の一部分を示す概略図である。図５は、チャンネル１０８が熱伝導層１３４に形成される基板ペデスタルアッセンブリ１１６の一部分を示す概略図である。図５において、チャンネルは、熱伝導層１３４の異なる領域１０２、１０４、１０６間に配置されて示されているが、これら領域１０２、１０４、１０６の１つ以上を通してチャンネルの１つ以上が形成されてもよい。
【００３０】
[0043]図１Ａに戻ると、チャンネル１０８及びインサート１６６、１６８の位置、形状、寸法及び個数の少なくとも１つと、インサート１６６、１６８及びチャンネル１０８に入れられるガスの熱伝導率とは、支持部材１２６とベース１１４との間の熱伝達を制御して、運転中に、チャック１２６の基板支持面１７６に所定の温度分布パターンを得て、ひいては、基板１５０の温度プロフィールを制御するように、選択的に選ぶことができる。更に別の実施形態では、少なくとも１つのチャンネル１０８における冷却ガスの圧力と、少なくとも１つのコンジット１５６における冷却液体の流量も、基板の温度制御を達成し及び／又は向上させるように選択的に制御することができる。又、熱伝達率も、ガスの形式、圧力、及び／又は流量を各チャンネル１０８間で個々に制御することにより、制御できる。
【００３１】
[0044]更に別の実施形態では、基板１５０の所定の温度分布パターンは、ここに述べる制御手段、例えば、熱伝導層１３４、インサート１６６、１６８、チャンネル１０８、コンジット１６０、チャンネル１０８の冷却ガスの圧力、及びコンジット１６０の冷却液体の流量を個々に又は組み合わせて使用して得ることができる。更に、上述した実施形態では、基板支持面１７６及び基板１５０における所定の温度分布パターンは、基板１５０の処理中に、プロセスガスのプラズマ及び／又は基板バイアスにより発生する熱束の非均一性を補償するように選択的に制御することもできる。
【００３２】
[0045]図６は、半導体基板処理装置で処理される基板の温度を制御するための本発明の方法の一実施形態のフローチャートをプロセス６００として示している。このプロセス６００は、説明上、前記実施形態で述べたリアクタ１００における処理中に基板１５０に対して遂行される処理ステップを含む。プロセス６００は、他の処理システムで実行されてもよいことが意図される。
【００３３】
[0046]プロセス６００は、ステップ６０１において開始され、ステップ６０２へ進む。ステップ６０２において、基板１５０は、プロセスチャンバー１１０内に配置されたペデスタルアッセンブリ１１６へ移送される。ステップ６０４において、基板１５０は、静電チャック１８８の基板支持面１７６に位置される（例えば、図示されていない基板ロボットを使用して）。ステップ６０６において、電源１３２が静電チャック１８８に係合して、基板１５０をチャック１８８の支持面１７６にクランプさせる。ステップ６０８において、基板１５０は、コントローラ１４０により命令されるように実行されるプロセスレシピに基づいてプロセスチャンバー１１０において処理（例えば、エッチング）される。ステップ６０８の間に、基板ペデスタルアッセンブリ１１６は、図１から５を参照して上述したペデスタルアッセンブリ１１６の温度制御属性の１つ以上を使用して、基板１５０に所定の温度分布パターン容易に得る。任意であるが、ステップ６０８の間に、チャック１１４を経て伝達される熱の割合及び／又はプロフィールを、１つ以上のチャンネル１０８に存在するガスの１つ以上の特性を変更することにより現場で調整することができる。処理が完了すると、ステップ６１０において、電源１３２は、静電チャック１８８から解離し、従って、基板１５０をチャック解除し、基板１５０は、更に、プロセスチャンバー１１０から取り出される。ステップ６１２において、プロセス６００が終了となる。
【００３４】
[0047]図７−図９は、ベース７００の一実施形態の縦断面図、底面図及び部分断面図である。ベース７００は、ここに述べたいずれかの基板ペデスタルアッセンブリと共に効果的に使用できることが意図される。図７−図９に示す実施形態では、ベース７００は、頂面７０２及び底面７０４を含む。ベース７００の底面７０４には、チャンネル７０６が形成される。このチャンネル７０６は、キャップ７０８でカバーされて、流体コンジット７１０を形成する。このコンジット７１０は、図１に示す熱伝達流体制御源１８２への取り付けを容易にするフィッティングを受け入れるように構成された入口７１４及び出口７１６を備えている。
【００３５】
[0048]図７−図９に示す実施形態では、チャンネル７０６は、ベース７００の底面７０４へと加工される。この加工作業は、チャンネル７０６により画成されたエリアへと延びる１つ以上のフィン７１２を残すように遂行される。フィン７１２は、熱伝達に利用できるコンジット７１０の表面積を増加し、これにより、コンジット７１０に流れる流体とベース７００との間の熱伝達を向上させる。
【００３６】
[0049]キャップ７０８は、チャンネル７０６に配置され、ベース７００へ結合されて、コンジット７１０を画成する。図７−図９に示す実施形態では、キャップ７０８は、コンジット７１０に流れる流体が真空状態のもとで漏れるのを防止するためにベース７００に連続的に溶接される。キャップ７０８は、他の漏れ密方法を使用してベース７００へシール結合されてもよいことが意図される。
【００３７】
[0050]図１０Ａ−図１０Ｈは、コンジット７１０を引き回すための異なる構成を有するベース７００の底面図である。図示されたように、コンジット７１０は、支持アッセンブリの所定温度プロフィールを与えるように引き回されて、そこに支持される基板の温度プロフィールを制御することができる。
【００３８】
[0051]図１１−図１２は、ここに述べる基板ペデスタルアッセンブリに使用できる別の実施形態のベース１１００の底面図及び部分断面図である。図１１−図１２に示すベース１１００は、一般に、該ベース１１００に形成された少なくとも２つの別々の冷却ループ１１０２、１１０４を備え、少なくとも２つの独立制御可能な温度ゾーン１１０６、１１０８を画成する。冷却ループ１１０２、１１０４は、一般に、上述したように又は他の適当な方法で形成されたコンジットである。１つの実施形態では、温度制御ゾーン１１０６、１１０８が同心的となるように、第１の冷却ループ１１０２が第２の冷却ループ１１０４の半径方外方に配列される。ループ１１０２、１１０４は、半径方向に向けられてもよいし、又は他の幾何学的構成を有してもよいことが意図される。冷却ループ１１０２、１１０４は、単一の温度制御熱伝達流体源に結合されてもよいし、或いは図１１に示す実施形態のように、各ループ１１０２、１１０４が別々の熱伝達流体源１１１２、１１１４に各々結合されて、ゾーン１１０６、１１０８の温度を独立制御できるようにしてもよい。任意であるが、上述したインサート１６８と同様のインサート１１１０を、第１及び第２冷却ループのインサート１６８間に横方向に配置して、ゾーン１１０６、１１０８間の熱分離を向上させてもよい。インサート１１１０は、図１１に示すように、ベース１１００の下面へと延びてもよいし、或いは図１２に示すように、ベース１１００に埋設されてもよい。
【００３９】
[0052]従って、基板支持体の柔軟な温度制御を可能にする基板支持ペデスタルアッセンブリが提供された。複数の温度制御ゾーンを与えるように、この基板支持ペデスタルアッセンブリに対する異なる特徴を選択して、基板の温度プロフィールを制御することができる。
【００４０】
[0053]以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、本発明の他の及び更に別の実施形態を案出でき、それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲により決定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による基板ペデスタルを備えた半導体基板処理装置を例示する概略図である。
【図１Ｂ】基板ペデスタルの材料層の異なる位置にギャップが形成された基板ペデスタルの実施形態の部分断面図である。
【図１Ｃ】基板ペデスタルの材料層の異なる位置にギャップが形成された基板ペデスタルの実施形態の部分断面図である。
【図２】図１Ａの２−２線に沿った基板ペデスタルの概略断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態の概略部分断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態の概略部分断面図である。
【図５】本発明の更に別の実施形態の概略部分断面図である。
【図６】基板ペデスタルに配置された基板の温度を制御するための方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図７】ペデスタルアッセンブリのベースの別の実施形態を示す縦断面図である。
【図８】図７のベースの底面図である。
【図９】図７のベースの部分断面図である。
【図１０Ａ】ベースに形成されたコンジットを引き回すための構成を示すベースの底面図である。
【図１０Ｂ】ベースに形成されたコンジットを引き回すための異なる構成を示すベースの底面図である。
【図１０Ｃ】ベースに形成されたコンジットを引き回すための異なる構成を示すベースの底面図である。
【図１０Ｄ】ベースに形成されたコンジットを引き回すための異なる構成を示すベースの底面図である。
【図１０Ｅ】ベースに形成されたコンジットを引き回すための異なる構成を示すベースの底面図である。
【図１０Ｆ】ベースに形成されたコンジットを引き回すための異なる構成を示すベースの底面図である。
【図１０Ｇ】ベースに形成されたコンジットを引き回すための異なる構成を示すベースの底面図である。
【図１０Ｈ】ベースに形成されたコンジットを引き回すための異なる構成を示すベースの底面図である。
【図１１】ペデスタルアッセンブリのベースの別の実施形態を示す底面図である。
【図１２】図１１のベースの部分断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００…リアクタ、１０２…領域、１０４…領域、１０６…領域、１０８…チャンネル、１１０…チャンバー、１１２Ａ…コイルエレメント、１１２Ｂ…コイルエレメント、１１４…ベース、１１６…ペデスタルアッセンブリ、１１８…プラズマ電源、１２０…天井、１２２…バイアス電源、１２４…マッチングネットワーク、１２６…支持部材、１２８…チャック電源、１３０…壁、１３２…電源、１３４…熱伝導層、１３８…ガスパネル、１４０…コントローラ、１４２…メモリ、１４４…ＣＰＵ、１４６…サポート回路、１４８…ガス源、１５０…基板、１５２…カラーリング、１５４…ジョイントリング、１５６…ガス源、１５８…ヒータ、１６０…コンジット、１６２…マウントアッセンブリ、１６４…接地スリーブ、１６６…インサート、１６８…インサート、１７０…マッチングネットワーク、１７４…モニタ、１７６…基板支持面、１７８…スペーサ、１８０…チャック支持面、１８２…流体源、１８４…ヒータ、１８８…チャック電極、１８８…静電チャック、１９０…ギャップ、６００…方法、６０１…開始して静電チャックを設ける、６０４…基板を位置させる、６０６…静電チャックに係合する、６０８…基板を処理する、６１０…基板を取り出す、６１２…終了、７００…ベース、７０２…頂面、７０４…底面、７０６…チャンネル、７０８…キャップ、７１０…コンジットループ、７１２…フィン、１１００…ベース、１１０２…第１のコンジットループ、１１０４…第２のコンジットループ、１１０６…第１ゾーン、１１０８…第２ゾーン、１１１０…インサート、１１１２…第１熱伝達流体源、１１１４…第２熱伝達流体源
【図１Ａ】
2006140455.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１０Ｈ】
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【図１１】
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【図１２】
2006140455.tif 000023
【外国語明細書】
2006140455000001.pdf