(57)【要約】  半導体及び機械的処理においてワークピースキャリアとして使用されうる処理済みウエハが記載される。いくつかの例では、ワークピースキャリアは、基板と、電荷を運び、ワークピースを把持するために基板の上に形成された電極と、基板を通り、電極に結合される貫通孔と、電極をワークピースから絶縁するための基板の上の誘電体層とを含む。【選択図】図１
2019522374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
電荷を運び、ワークピースを把持するために前記基板の上に形成された電極と、
前記基板を通り、前記電極に結合される貫通孔と、
前記電極を前記ワークピースから絶縁するための前記基板の上の誘電体層と
を含むワークピースキャリア。
【請求項２】
前記基板がシリコンウエハを含む、請求項１に記載のワークピースキャリア。
【請求項３】
前記基板がガラス、ポリシリコン、及びセラミックのうちの少なくとも１つからなる、請求項１又は２に記載のワークピースキャリア。
【請求項４】
前記電極がパターン形成されたタンタルを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のワークピースキャリア。
【請求項５】
前記電極が、プラズマ気相堆積によって前記基板に塗布される、請求項１から４のいずれか一項に記載のワークピースキャリア。
【請求項６】
前記貫通孔が、前記電極に電気的に接続された電気接点を設けるための導電性材料を含有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のワークピースキャリア。
【請求項７】
前記貫通孔の上に導電性プラグを更に含み、前記電極が前記プラグの上にある、請求項１から６のいずれか一項に記載のワークピースキャリア。
【請求項８】
前記電極の反対側の前記基板の側の前記貫通孔の上に、反対側から前記電極に電気的接続を提供するボンドパッドを更に含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のワークピースキャリア。
【請求項９】
前記電極が、前記基板の前側にあり、前記ワークピースキャリアが、前記基板の裏側に追加の誘電体層を更に含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のワークピースキャリア。
【請求項１０】
裏側の誘電体が、介在金属層なしに前記基板と接触している、請求項８又は９に記載のワークピースキャリア。
【請求項１１】
前記ワークピースの裏側へのアクセスを提供するために、前記基板の裏側から前記誘電体層を通って延びる複数の貫通孔を更に含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のワークピースキャリア。
【請求項１２】
基板の第２の側からアクセス可能な電気接点として、前記基板の第１の側と前記基板の前記第２の側との間を延びる貫通孔を前記基板内に形成することと、
静電キャリアの電極として前記貫通孔と接触している導電層を前記基板の前記第１の側の上に塗布することと、
前記電極によって定位置に保持されたワークピースを静電搬送するための表面として、誘電体を前記基板及び塗布された前記層の上に塗布することと
を含む方法。
【請求項１３】
前記導電層を塗布することが、マスクを前記基板の上に塗布することと、パターン形成された電極を前記マスクによって画定されるように前記基板の上に堆積することとを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電気接点を設けるために前記導電層を塗布する前に、前記基板の前記第１の側の前記貫通孔の上に導電性プラグを置くこと更に含み、前記導電層が前記プラグの上に塗布される、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
塗布された前記導電層に連結される導電性ライニングで前記貫通孔をめっきすることを更に含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、半導体及び機械処理のためのワークピースキャリア、特にワークピースキャリアとしての処理済みウエハに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロメカニカルチップ及び半導体チップの製造において、シリコンウエハ又はその他の基板等のワークピースは、種々の処理チャンバ内で多種多様な処理を受ける。チャンバは、ウエハをいくつかの異なる化学的及び物理的処理に曝すことがあり、それによって微細な集積回路及びマイクロメカニカル構造が基板上に形成される。集積回路を作り上げる材料の層は、化学気相堆積、物理気相堆積、エピタキシャル成長などを含む処理によって作成される。材料の層には、フォトレジストマスク及び湿式若しくは乾燥エッチング技法を使用して、パターン形成されるものもある。基板は、ケイ素、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、ガラス、又は他の適切な材料でありうる。
【０００３】
これらの処理で使用される処理チャンバは、典型的には、処理中に基板を支持するための基板支持体、ペデスタル、又はチャックを含む。処理によっては、ペデスタルが、基板の温度を制御し、場合によっては、処理に使用される上昇した温度を提供するための、埋め込みヒータを含むことがある。静電チャック（ＥＳＣ）は、静電気を使用してウエハをチャックに保持する電場を生成するための１つ又は複数の埋め込み式導電性電極を有する。
【０００４】
ＥＳＣは、パックと呼ばれる上部プレート、ペデスタルと呼ばれる底部プレート又は基部、及びその２つを一緒に保持するためのインターフェース又はボンドを有することになる。パックの上面は、シリコン、ポリマー、セラミック、又はそれらの組み合わせなどの様々な材料で作ることができる、ワークピースを保持する接触面を有しており、場所全体又は選択的な場所を覆うコーティングを有しうる。ウエハを保持またはチャッキングするための電気部品、及びウエハを加熱するための熱部品を含む様々な構成要素が、パック内に埋め込まれる。
【０００５】
集積回路チップをより小さくするために絶えず活動が続いている。これの一部は、回路部品がウエハの前側に構築される前後にウエハの裏側を薄くすることを含む。薄くされたウエハははるかに小さいが壊れやすいため、接着テープでパックに接着される。これは、薄くされたウエハがパックから落下した場合の損傷防止に役立つ。これはウエハをしっかりと保持するが、静電チャックを用いるよりも、ウエハを着脱するのがより困難である。加えて、接着剤は、ウエハとＥＳＣのパックとの間の電気的及び熱的絶縁体として機能する。
【発明の概要】
【０００６】
半導体及び機械的処理においてワークピースキャリアとして使用されうる処理済みウエハが記載される。いくつかの例では、ワークピースキャリアは、基板と、電荷を運び、ワークピースを把持するために基板の上に形成された電極と、基板を通り、電極に結合される貫通孔と、電極をワークピースから絶縁するための基板の上の誘電体層とを含む。
【０００７】
本発明の実施形態は、添付の図面の図において、限定ではなく例として示される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態による、一緒に取り付けられたキャリアウエハと薄型ワークピースウエハの断面側面図である。
【図２】実施形態による、誘電体層を塗布する前の電極の塗布を示すキャリアウエハの上平面図である。
【図３】実施形態による、電極が堆積される前にマスクが塗布されたキャリアウエハの等角図である。
【図４】実施形態による、図３のキャリアウエハの側断面図である。
【図５】実施形態による、誘電体層を塗布する前の代替的な電極構成の塗布を示すキャリアウエハの上平面図である。
【図６】実施形態による、誘電体層を塗布する前の更なる代替的な電極構成を塗布するためのステンシルを備えたキャリアウエハの等角図である。
【図７】実施形態による、２種類の孔を示すキャリアの部分の断面側面図である。
【図８】実施形態による、キャリアを作製するプロセスフロー図である。
【図９】実施形態による、代替的なキャリアの側断面図である。
【図１０】実施形態による、図９のキャリアの変形例の側断面図である。
【図１１】実施形態による、キャリアを担持する組み立てられた静電チャックの等角図である。
【図１２】実施形態による、ワークピース及びキャリアを担持することができるペデスタル又はＥＳＣを有するプラズマシステムの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書に記載されるように、通常のシリコンウエハは、ウエハキャリアの基板として使用され、ＥＳＣは、半導体製造処理を使用することによって、非常に少ない追加の厚さでキャリアウエハ上に構築されうる。薄くしたワークピースウエハは、シリコンキャリアウエハに静電チャックされうる。取り付けと分離は、シリコンキャリアウエハの上面近くにある電極を使用して迅速かつ簡単に行われる。薄型のワークピースウエハは、キャリアウエハによって物理的応力から保護され、キャリアウエハとワークピースウエハとは一緒になって、従来の厚いウエハとほぼ同じサイズになる。結果として、ワークピースとキャリアのチャッキングされたアセンブリは、既存のツールと製造処理でうまく機能する。
【００１０】
そのようなキャリアは、転送ＥＳＣと呼ばれてきた。導線をキャリア上の接点に接続し、キャリア電極に電荷を印加することによって、薄型のウエハは、キャリアに静電的に取り付けられうる。次いで、アセンブリが異なる処理及び位置に移動される際に、キャリアウエハは、薄型のウエハ上の電荷及びその把持を維持する。適切な場合には、導線を逆極性で接続することによって、静電荷が解放される。
【００１１】
ワークピースウエハを静電的に保持するための電極は、例えば、ＰＶＤ（プラズマ気相堆積）ツールを使用してキャリアウエハ上に堆積されうる。これにより、非常に薄く高品質の電極が可能になる。例えば、ＣＶＤ（化学気相堆積）ツールを使用して、誘電体層がウエハ上に堆積されうる。これにより、高い静電力に必要とされる高品質の誘電体層が可能になる。より古いプラズマ処理装置の精度は、ワークピースを保持するための電極を形成するのに十分すぎるほどである。
【００１２】
図１は、一緒に取り付けられたキャリアウエハ２と薄型ワークピースウエハ４の断面側面図である。キャリアウエハは、シリコン基板６に基づく。これは、ワークピースウエハと同じ種類の基板でありうる。同じ材料を使用することにより、熱膨張及び収縮によって引き起こされるいかなる応力も回避される。ワークピースウエハが異なる材料から作られてよいのと同様に、キャリアウエハはまた、同じ材料のいずれかから作られてもよい。代替的には、ワークピースウエハと類似の熱膨張率を有する異なる材料が使用されてもよい。
【００１３】
基板を貫通して、一組の孔８が掘削、エッチング、又は穿孔される。図示された孔は、接点孔である。リフトピン、背面ガス、真空取り付け具又は他の目的のための追加の孔があってもよい。いくつかの実施形態では、静電荷が解放された後に、ワークピースを解放するために、孔が使用されてもよい。薄型ウエハの裏側をキャリアウエハから押し出すために、ピン又は空気圧が孔に加えられてもよい。孔の壁又は充填物が導線のための接点又は接点地点若しくはパッドとしての機能を果たすように、孔は、タンタル、銅、アルミニウム、又は他の導電性材料でめっき又は充填されうる。
【００１４】
電極１０は、層として基板の上に塗布される。この層又は他の層は、孔が内側にめっきされるように、孔８の中に延びうる。このようにして、めっきされた孔は、反対側の電極への電気的接続として使用されうる。これにより、電極がワークピースウエハで覆われているときに、電極への電気的アクセスが可能になる。電極は、タンタル、銅、アルミニウムから形成されてもよく、又は様々な他の導電性材料のいずれかから作られてもよい。
【００１５】
電極は、従来のシリコンパターニング及びマスキング技術を使用してパターンに作られてもよい。双極子パターン、同心円パターン、及び星形パターンなどを含む、様々な異なるパターンのうちのいずれかが使用されうる。追加のパターンが、以下で説明及び図示される。
【００１６】
キャリアウエハは、シリコンで形成されているので、様々なシリコン処理技術のうちのいずれかが適用されうる。いくつかの実施形態では、厚さ約１μｍのタンタルの層が、ＰＶＤ（プラズマ気相堆積）を使用して、キャリアウエハの上面及び孔の内壁に塗布される。代替的には、銅、アルミニウム、タンタル、又は他の導電性材料若しくは材料の組み合わせをシリコンに塗布するために、様々な他の処理のいずれかが使用されうる。
【００１７】
その後、電極はカプセル化され、誘電体層１２によって覆われる。誘電体層は、所望のように、ＣＶＤ（化学気相堆積）により又は任意の他の方法で塗布されうる。ワークピースキャリアが使用されているときに、誘電体層が電極とワークピースキャリアとの間にあるので、誘電体層により、静電荷を、導電性電極とワークピースウエハとの間で維持することができる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、ワークピースキャリアは、誘電体を塗布した後にひっくり返され、誘電体層１４もまた、ワークピースウエハの裏側に塗布される。キャリアの孔１０８を露出させ、電気接点、ガス継手、及び他の任意の構成要素へのアクセスを可能にするために、孔が誘電体内にエッチングされうる。この例では、裏側誘電体が、介在金属層なしに基板と接触している。前側の金属層１０は電極として機能し、裏側の金属層が不要となるように、貫通孔８が電極との電気的接触を可能にする。
【００１９】
図２は、誘電体層を塗布する前の電極の塗布を示すキャリアウエハの上平面図である。シリコンキャリアウエハ２２２は、内側中心電極２３４と外周電極２３６とを有する同心両極性電極構成を有する。より確実な静電把持を提供するために、２つの電極に異なる電荷極性が適用されうる。２つの異なる電極のための電気接点として、異なる貫通孔が、基板の裏側に設けられうる。ワークピースを取り付けるために、電流が２つの異なる極性で印加され、一方の極性が内側電極用の接点に印加され、他方の極性が外側電極用の接点として印加される。ワークピースを解放するには、電荷が除去されるまで接続を逆にして極性を反転させる。代替的には、２つの接点を互いに接続して、反対の電荷が均等になるようにし、ワークピースが解放される。
【００２０】
図３は、電極２３４、２３６が堆積される前にマスク２２４が塗布されたシリコンキャリアウエハ２２２の等角図である。マスクは、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）又は電極の堆積処理に耐える任意の他の適切な半硬質材料で形成される。マスクは、熱又は溶剤で剥離する接着剤を使用して基板に塗布されうる。
【００２１】
このマスクは、同心円の設計に適している。電極が基板上に薄い層として堆積されると、マスクは、層内に円形の切れ目を生じさせ、図２に示されるように２つの同心円状の切断された円形の金属パターンを生じさせることになる。次に、マスクを除去して、切れ目がその間にあるように、２つの導電性電極が残されうる。マスクに加えて、接点孔２２６が、キャリアウエハを貫通するように掘削又はエッチングされている。各電極、すなわち内側及び外側に対して、少なくとも１つの接触孔がある。金属が孔の上又は中を通って堆積されるとき、これらは金属と接触することになる。
【００２２】
図４は、ステンシル又はマスク２２４を有するウエハ２２２の断面側面図である。加えて、プラグ２２８を有する孔２２６がある。プラグは、塗布された電極層と電気的に接触し、上述のように裏面に接点を提供するように、導電性でありうる。追加の接点（図示せず）が、プラグ２２８と電気的に接触するウエハの裏側に塗布されてもよい。そのような追加の接点は、プラグと接触するのをより容易にしうる。
【００２３】
ステンシルは、接着剤２２３で取り付けられうる。接着剤は、ＰＳＡ（アクリル、シリコーンなどの感圧接着剤）といった接着剤バッキングでありうる。代替的には、接着剤は、基板の前側の残部が影響を受けないように選択的に塗布されるスプレー、はけ塗り、又は同様に施された接着剤であってもよい。ステンシルは、電極が堆積された後でかつ電極が誘電体によってカプセル化される前に除去される。いくつかの実施形態では、ステンシルは、適切な誘電材料から形成され、電極が堆積された後に定位置に残される。そのような場合、ステンシルは、カプセル化され、誘電体の一部として機能する。
【００２４】
図５は、誘電体層が塗布される前の、別の電極構成を有するキャリアウエハの上平面図である。この例では、キャリア２４２は、間に絶縁空間２５０を有する内側電極２４６及び外側電極２４８を有する。これらの電極は、双極電極とかみ合っている。言い換えれば、中央電極の１つの先端の幅（ｄｉｇｉｔ）は、外側電極の２つの先端の幅の間を外縁に向かって延びる。そのような形状は、異なるステンシル又はマスク設計を使用し、図３及び図４によって示唆されるのと同じ処理を適用して容易に形成されうる。
【００２５】
図６は、表面に異なるマスク２６４が塗布されたシリコンキャリアウエハ２６２の等角図である。このマスクは、双極電極構成に対する異なるかみ合い設計を提供することになる。図２、図５、及び図６の例は、様々な可能性を示すために提供される。特定の実施態様に応じて、所望の把持特性を提供するために、他の多くの形状及び構成が使用されうる。
【００２６】
ウエハはまた、複数の真空孔２６６を有する。孔は、電極めっきの厚さよりも直径が大きくなるようにサイズ決定される。結果として、それらは、電極がめっき又は堆積によって塗布されるときに充填されない。真空を適用し、ワークピースを保持するために、かつ正の空気圧を供給し、チャック解除のため又は任意の他の所望の目的のためにキャリアからワークピースを押し出すためにするために、孔が使用されうる。リフトピンなどに対して孔が設けられてもよい。別の組の孔２６８は、直径が小さく、電極層の堆積によって充填されることになる。代替的には、ウエハの裏側から電極と電気的に接触させるように、プラグ２２８が、図４のようにこれらの孔の上に塗布されてもよい。電極が各プラグの上に塗布された後に、プラグは、電極と接触し、孔の裏側からアクセス可能になるだろう。
【００２７】
図７は、本発明のワークピースキャリアと共に使用される２種類の孔の例を示すワークピースキャリアの一部の断面側面図である。上述のようなシリコンウエハといった基板２７２は、基板を貫通して延びる大きな貫通孔２７０を有する。電極層２７４は、貫通孔が形成された後に基板上に塗布される。基板の上面に堆積した金属２７４は、電極として機能する。堆積した金属２７６は、大きな貫通孔内に延び、貫通孔の側面をライニング（ｌｉｎｅｓ）又はめっきする。場合によっては、このライニングは、電極への電気的接続を提供するために使用されてもよい。図示されるように、ライニングは、電極と一体であり、電極に電気的に接続される。貫通孔めっき２７６は、電極が堆積されている間に形成されてもよい。この大きな孔はまた、真空ポート、リフトピン、及び他の目的に使用されてもよい。
【００２８】
他の種類の孔２７８はより小さく、金属層で完全に充填される。この場合の導電性材料又は金属は、より大きな孔の場合のようなライニングではなく、充填物である。大きな孔と同様に、金属が充填されたビアはまた、基板の裏側から基板の前側の電極への電気的接続を提供する。このより小さな孔は、開口部が上部電極金属層２７４で覆われるには十分小さい。孔が導電性材料で確実に充填されるように、追加の操作を行ってもよい。このように、金属孔は、電極への電気的アクセスを提供する。この例では、金属層間に基板材料２７２によって示されるように、互いに近い２つのより小さな孔がある。
【００２９】
裏側の電気的アクセスは、基板をひっくり返し、孔のうちの１つ又は複数の上にボンドパッド２８０を形成することによって改善されうる。この例では、ボンドパッドが、２つの図示された充填孔を覆っている。ボンドパッドは、別の金属層堆積ステップにより、印刷により、又は様々な他の方法のいずれかで形成されうる。ボンドパッドは、導線に安全で便利な接続を提供する。上述のように、電極に電流を印加して電極を静電帯電させ、ワークピースをキャリアに保持するために、導線が使用されうる。
【００３０】
静電荷を維持するために、電極２７４上に誘電体層２８２が塗布される。誘電体層は、大きな孔２７０を充填しないほど薄くてもよく、又は誘電体層が塗布されている間に、孔がマスキング又は塞がれてもよい。代替的には、孔を充填し、誘電体を塗布した後に再び開いてもよい。
【００３１】
図８は、上述のように基板キャリアを製造する処理フロー図である。工程は、バルクキャリア基板を用いて３０２から始まる。この基板は、円形の３００ｍｍウエハなどの任意の所望の形状又はサイズの標準的なシリコンウエハでありうる。代替的には、ガラス、ポリシリコン、ヒ化ガリウムなどの他の材料で作られてもよい。また、ＡｌＮ又はＡｌ２Ｏ３又は任意の他のセラミック材料が使用されてもよい。これらの材料は、強く、機械加工が容易である。シリコンウエハの搬送に使用するために、その性質及び特性が標準的なウエハのそれと似ているので、シリコン基板はうまく機能する。これにより、キャリアを既存のウエハ処理ツールと共に使用することが可能になる。
【００３２】
基板は、上述の貫通孔を薄くすることによって、又は掘削若しくはエッチングすることによって準備されうる。場合によっては、孔のいくつかは、プラグ２２８で充填される。研磨、コーティングの塗布コーティングなどのような他の処理が、表面を準備するために実行されてもよい。
【００３３】
３０４において、電極を塗布するために基板がマスクされる。マスクは、金属又はプラスチック材料から製造される予め形成されたステンシルでありうる。そのようなステンシルは、ステンシルとは別に作られ、次に接着剤を使って取り付けられうる。代替的には、ステンシルは、フォトリソグラフィ、インクジェット、又は他のプロセスを使用して、基板上に直接形成されてもよい。このパターンは、ワークピースに面することになる表面上のウエハの前側上にある。
【００３４】
更なる代替案として、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）又はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が、ステンシルとしてパターンで塗布されてもよい。特に微細な電極パターンについては、フォトリソグラフィが使用されうる。
【００３５】
使用されうる様々な異なるステンシル形状及びパターンが存在する。同心円状の設計は、化学機械研磨（ＣＭＰ）がワークピースに施されるときの回転に耐えるために有用である。同心のかみ合った設計は、非導電性ターゲットのチャッキングを改善する。
【００３６】
３０６において、電極がステンシルの上及び孔の中又は孔を貫通して堆積され、接点を形成する。基板の前側又は上面にＴｉ又はＴａを塗布するために、ＰＶＤが使用されうる。特定の実施態様に応じて、裏側からの電気的接続を提供するために、Ｔｉプラグが最初に孔に挿入されうる。代替的には、電極のＰＶＤ適用中に、孔が並べられてもよい。いくつかの実施形態では、ＰＶＤ  Ｔｉ又はＴａ層が基板の側面を包み込むように、基板の側面又は端部が露出される。これにより、電気的接続を基板の裏側からより容易に行うことが可能になる。包み込み型電極設計は、貫通孔又は充填された孔を使用してウエハの裏側に機械的接点を設ける必要性を排除する。電極堆積にＰＶＤを使用すると、多くの異なる電極設計を製造することが可能になる。上述のように、キャリアの上面にわたって異なる極性を備えることができるように、表面上に別々の電極が存在しうる。ＰＶＤフィルムは、異なる用途に適するように異なる電極材料のより広い選択を可能にする。
【００３７】
３０８において、誘電体層が電極上に堆積される。誘電体層は電極を保護し、ワークピースがキャリアに静電的に保持されているときに、静電荷を維持するための絶縁層を提供する。誘電体は、様々な異なる方法のうちのいずれかで堆積されうる。ＳｉＮの薄いＰＶＤ塗布は、予想される静電荷に対して良好な絶縁を提供する。代替的には、アルミナ又はイットリアのプラズマスプレーが使用されてもよい。
【００３８】
３１０において、基板はカプセル化される。カプセル化は、基板の前側及び裏側にあるように示される。この目的のために、ポリマーテープ又はポリマーコーティングが使用されうる。代替的には、他の種類の誘電体が使用されてもよい。
【００３９】
３１２において、裏側から前側へと基板を貫通する孔が形成されうる。上述のように、３０４でパターンが適用される前又はプロセス内の他の任意の時点で、孔が形成されうる。孔は、ドリルエッチング、機械加工によって、又は様々な他の方法のいずれかで形成されうる。デュアルチャッキング能力を提供するために、追加のパージング孔若しくは真空孔又はその両方が追加されてもよい。したがって、ウエハなどのワークピースは、ＥＳＣと同様に静電荷を使用して保持されうる。加えて、いくつかの工程では、ワークピースを更に強く把持するように、基板を貫通する真空孔が真空チャックに使用されうる。また或いは代替的には、孔は、薄いウエハをパージするために又は真空チャック解除のために使用されてもよい。
【００４０】
３１４において、オプションで、接点が基板の裏側に適用されてもよい。貫通孔のうちの１つ又は複数は、上に示されるように、孔又は中実のビアの壁上の導電性堆積物で作られてもよい。他の貫通孔は、孔に挿入された中実のコンタクトプラグを有しうる。これにより、堆積物が孔の内壁上にのみあり、孔を充填しないときに、孔の上にクロージャ及び接点が提供される。いずれか又は両方の場合において、金属ボンドパッドは、充電接点を作るために、基板の裏側から堆積されうる。
【００４１】
図９は、基板ベースのワークピースキャリアの代替的実施態様の一例の側断面図である。この例では、シリコン又はガラス基板といった基板４０２が、キャリアの構造を提供する。これは、３００ｍｍシリコンウエハ又は上記の例におけるような他の種類の基板でありうる。この例では、基板上に直接電極を形成し、次に基板上に誘電体を形成する代わりに、電極が誘電体内に形成される。３００ｍｍポリイミドシートなどの誘電体シート４０４は、導電性であり、上に示したパターンのいずれか、又は任意の他の所望のパターンになりうる電極４１０を囲み、カプセル化する。
【００４２】
誘電体シートは、任意の適切な接着剤を用いて基板に取り付けられる。次に基板とポリイミドを裏側から穿孔する。裏側を通る孔４０６は、誘電体４０４内の電極４１０に達し、電極への電気的接続を可能にする。これらの孔により、電極が充電及び放電できる。真空、チャック解除及び他の目的のために、追加の孔４０８が、基板及び誘電体シートの両方を貫通するまで掘削又はエッチングされうる。
【００４３】
図１０は、図９の基板ベースのワークピースキャリアの変形例の側断面図である。この例では、基板４２２は、ワークピース（図示せず）を静電チャックするための埋め込み電極４３０を有するポリイミドシート４２４を担持する。この例では、基板はまた、基板の側面周囲を上部シートまで延びるポリイミドの裏側層４３４も有する。これにより、キャリア全体が完全に絶縁されるように、基板を完全にカプセル化することができる。電極を帯電させ、キャリアの裏側を通したワークピースへの他のアクセスを可能にするために、図９と同じ種類の孔４２６、４２８が設けられてもよい。
【００４４】
図１１は、上述のワークピースキャリアを担持する組み立てられた静電チャックの等角図である。支持シャフト２１２は、アイソレータ２１６を介してベースプレート２１０を支持する。中間アイソレータプレート２０８及び上部冷却プレート２０６が、ベースプレートによって担持される。上部冷却プレート２０６は、冷却プレートの上面に誘電体パック２０５を担持する。パックは、ワークピース２０４を支持するための上部円形プラットフォームを有する。パック２０５は、ワークピースを静電的に取り付けるための内部電極を有しうる。ワークピースは、別の方法で交互にクランプされ、真空にされ、又は取り付けられてもよい。上部プレートのセラミックを冷却プレートの金属に保持するために、パック２０５と上部冷却プレート２０６との間に接着結合がある。ヒータは、上部プレート又は中間プレート２０８に形成されうる。
【００４５】
ＥＳＣは、パック内の抵抗加熱器、冷却プレート内の冷却流体、又はその両方を使用してワークピースの温度を制御することができる。冷却プレート２０６及びパック２０５には、支持シャフト２１２を介して電力、冷却剤、ガスなどが供給される。支持シャフトを使用して、ＥＳＣが操作され、定位置に保持されうる。
【００４６】
この図のワークピース２０４は、図１のワークピース４とワークピースキャリア２の両方を含む。この２つは、静電力を使ってクランプされるので、単一部品として扱われうる。組み合わされたキャリアとワークピースは、様々な異なる方法のうちのいずれかを使用してチャックに保持される。図１１のＥＳＣは、一例として提供されるものであり、組み合わされたワークピース４及びキャリア２は、ワークピースに適用される処理に応じて、様々な異なるペデスタル、キャリア、移送チャック、又は他のホルダのいずれかで担持されうる。
【００４７】
図１２は、本明細書に記載の実施形態によるワークピース及びキャリアを担持することができるペデスタル１２８又はＥＳＣを有するプラズマシステム１００の部分断面図である。ペデスタル１２８は、ペデスタル上に位置するワークピースが種々のプロセス及びチャンバ条件に晒されている間、ワークピースの温度を広い温度範囲で能動的に制御可能な能動的冷却システムを有する。プラズマシステム１００は、処理領域１２０を画定する側壁１１２及び底壁１１６を有する処理チャンバ本体１０２を含む。
【００４８】
ペデスタル、キャリア、チャック又はＥＳＣ１２８は、システム１００の底壁１１６に形成された通路１２２を通って処理領域１２０に配置される。ペデスタル１２８は、その上面でワークピース（図示せず）を支持するように適合される。ワークピースは、多種多様な材料のうちのいずれかで作られたチャンバ１００によって施される処理のための、多種多様なワークピースのうちのいずれかでありうる。オプションで、ペデスタル１２８は、所望の処理温度でワークピース温度を加熱及び制御するための加熱要素（図示せず）、例えば抵抗要素を含みうる。代替的には、ペデスタル１２８が、ランプアセンブリなどの遠隔加熱要素によって加熱されてもよい。
【００４９】
ペデスタル１２８は、シャフト１２６によって、電力出力又は電力ボックス１０３に連結されており、電力出力又は電力ボックス１０３は、処理領域１２０内でペデスタル１２８の上昇及び移動を制御する駆動システムを含みうる。シャフト１２６はまた、ペデスタル１２８に電力を供給するための電力インターフェースを包含する。電力ボックス１０３はまた、熱電対インターフェースなどの、電力及び温度計用のインターフェースを含む。シャフト１２６はまた、電力ボックス１０３に着脱可能に連結するように適合された基部アセンブリ１２９も含む。電力ボックス１０３の上方に周方向リング１３５が示される。一実施形態において、周方向リング１３５は、基部アセンブリ１２９と電力ボックス１０３の上面との間に機械的インターフェースを提供するように構成された機械的止め部又はランドとして適合される肩部（ｓｈｏｕｌｄｅｒ）である。
【００５０】
底壁１１６に形成された通路１２４を通って、ロッド１３０が配置され、ペデスタル１２８を貫通して配置される基板リフトピン１６１を作動させるために使用される。基板リフトピン１６１は、ワークピースをペデスタル上面から離れるように持ち上げ、基板搬送ポート１６０を介して、典型的にはロボット（図示せず）を用いて、ワークピースが除去されてチャンバ内へ持ち込まれるか又はチャンバ外へ持ち出されることを可能にする。
【００５１】
チャンバ本体１０２の上部に、チャンバリッド１０４が連結される。リッド１０４は、これに連結された１つ又は複数のガス供給システム１０８を収容する。ガス供給システム１０８は、ガス注入通路１４０を含み、ガス注入通路１４０は、シャワーヘッドアセンブリ１４２を通して処理領域１２０Ｂ内に反応ガス及び洗浄ガスを供給する。シャワーヘッドアセンブリ１４２は、面板１４６との中間に配置された遮蔽板１４４を有する環状のベースプレート１４８を含む。
【００５２】
シャワーヘッドアセンブリ１４２に、高周波（ＲＦ）源１６５が連結される。ＲＦ源１６５は、シャワーヘッドアセンブリ１４２の面板１４６と加熱されたペデスタル１２８との間でプラズマの発生を促すために、シャワーヘッドアセンブリ１４２に電力供給する。一実施形態では、ＲＦ源１６５は、１３．５６ＭＨｚのＲＦ発生器などの高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）電源でありうる。別の実施形態では、ＲＦ源１６５は、ＨＦＲＦ電源、及び３００ｋＨｚのＲＦ発生器などの低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）電源を含みうる。代替的には、ＲＦ源は、プラズマの発生を促すために、ペデスタル１２８などの処理チャンバ本体１０２の他の部分に連結されてもよい。ＲＦ電力がリッド１０４へ伝わるのを防ぐために、リッド１０４とシャワーヘッドアセンブリ１４２との間に、誘電体アイソレータ１５８が配置される。ペデスタル１２８の外縁に、シャドウリング１０６が配置されてもよく、ペデスタル１２８の所望の高さで基板に係合する。
【００５３】
オプションで、動作中に環状のベースプレート１４８を冷却するために、ガス供給システム１０８の環状のベースプレート１４８に、冷却チャネル１４７が形成される。ベースプレート１４８が所定の温度で維持されるように、水、エチレングリコール、ガス、又は同種のものなどの熱伝導流体が、冷却チャネル１４７を通して循環されうる。
【００５４】
処理領域１２０内で側壁１０１、１１２が処理環境に晒されるのを防ぐために、チャンバ本体１０２の側壁１０１、１１２に接近して、処理領域１２０内にチャンバライナアセンブリ１２７が配置される。ライナアセンブリ１２７は、処理領域１２０からガス及び副生成物を排気し、処理領域１２０内で圧力を制御するように構成されたポンピングシステム１６４に連結された、周方向のポンピングキャビティ１２５を含む。複数の排気口１３１が、チャンバライナアセンブリ１２７に形成されうる。排気口１３１は、システム１００内での処理を促進するように、処理領域１２０から周方向ポンピングキャビティ１２５までガスが流れることができるよう構成される。
【００５５】
システムコントローラ１７０は、チャンバ内の製造プロセスを制御するための多種多様なシステムに連結される。コントローラ１７０は、温度制御アルゴリズム（例えば、温度フィードバック制御）を実行するための温度コントローラ１７５を含み、ソフトウェア若しくはハードウェアのどちらか、又はソフトウェア及びハードウェアの両方の組み合わせでありうる。システムコントローラ１７０は、中央処理装置１７２、メモリ１７３、及び入出力インターフェース１７４も含む。温度コントローラは、ペデスタル上のセンサ（図示せず）から温度の読取り値１４３を受け取る。温度センサは、冷却剤チャネルの近位、若しくはウエハの近位にあってもよく、又はペデスタルの誘電体材料内に配置されてもよい。温度コントローラ１７５は、感知した温度（一又は複数）を用いて制御信号を出力し、その制御信号は、ペデスタルアセンブリ１４２と、熱源及び／又は熱交換器１７７などのプラズマチャンバ１０５の外部のヒートシンクとの間の熱伝導率に影響を与える。
【００５６】
システムはまた、制御された熱伝導流体ループ１４１を含んでもよく、フローが温度フィードバックループに基づいて制御される。例示的実施形態では、温度コントローラ１７５は、熱交換器（ＨＴＸ）／冷却機１７７に連結される。熱伝導流体は、熱伝導流体ループ１４１を通って、バルブによって制御される速度でバルブ（図示せず）を通流する。バルブは、熱流体の流量を制御するために、熱交換器内に又は熱交換器の内部又は外部のポンプ内に組み込まれうる。熱伝導流体は、ペデスタルアセンブリ１４２中の導管を通流し、次いでＨＴＸ１７７に戻る。熱伝導流体の温度は、ＨＴＸによって上昇又は下降し、次いで流体は、ループを通ってペデスタルアセンブリに戻る。
【００５７】
ＨＴＸは、熱伝導流体を加熱するヒータ１８６を含み、これにより基板を加熱する。ヒータは、熱交換器内のパイプ周囲の抵抗コイルを用いて形成されてもよく、又は加熱された流体が交換器を通って熱流体を含む導管まで熱を伝導する熱交換器によって形成されてもよい。ＨＴＸはまた、熱流体から熱を奪うクーラ１８８も含む。これは、大気中若しくは冷却流体内に、又は様々な他の方法のいずれかで熱を放出するラジエータを用いて行われうる。温度制御された流体がまず加熱されるか又は冷却されて、次に、制御流体の熱が熱伝導流体ループ中の熱流体の熱と交換されるように、ヒータ及びクーラが組み合わされてもよい。
【００５８】
ペデスタルアセンブリ１４２中の、ＨＴＸ１７７と流体導管との間のバルブ（又はその他の流量制御デバイス）は、熱伝導流体の流体ループへの流量を制御する温度コントローラ１７５によって制御されうる。温度コントローラ１７５、温度センサ、及びバルブは、構成及び動作を単純化するために組み合わせてもよい。実施形態において、熱交換器は、流体導管から戻った後の熱伝導流体の温度を感知し、流体の温度とチャンバ１０２の動作条件に対する所望の温度とに基づいて、熱伝導流体加熱又は冷却の何れかを行う。
【００５９】
また、ワークピースアセンブリに熱を加えるために、電気ヒータ（図示せず）がＥＳＣで使用されてもよい。典型的には抵抗要素の形態である電気ヒータは、ヒータ要素にエネルギー供給し、所望の温度を得るために、温度制御システム１７５によって制御される電源１７９に連結される。
【００６０】
熱伝導流体は、非限定的に、脱イオン水／エチレングリコール、３ＭのＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（登録商標）若しくはＳｏｌｖａｙ  Ｓｏｌｅｘｉｓ，Ｉｎｃ．のＧａｌｄｅｎ（登録商標）などのフッ素系冷却剤、又はその他の適切な、例えば不活性ペルフルオロポリエーテルを含有するものなどの誘電体流体などの液体でありうる。本明細書はＰＥＣＶＤ処理チャンバの文脈でのペデスタルについて記載しているが、本明細書に記載のペデスタルは、多種多様なチャンバで多種多様なプロセスのために使用されてもよい。
【００６１】
加圧ガス供給又はポンプ及びガスリザーバなどの裏側ガス源１７８は、マスフローメータ１８５又は他の種類のバルブを介してチャックアセンブリ１４２に連結される。裏側ガスは、ヘリウム、アルゴン、又はチャンバのプロセスに影響することなくウエハとパックとの間に熱対流をもたらす任意のガスでありうる。ガス源は、以下でより詳しく記載するペデスタルアセンブリのガス出口を通じて、システムが接続されているシステムコントローラ１７０の制御下で、ウエハの裏側にガスを送り込む。
【００６２】
処理システム１００はまた、図４に具体的に示していないが、特に、プラズマ源、真空ポンプシステム、アクセスドア、マイクロマシニング、レーザシステム、及び自動ハンドリングシステムといった、その他のシステムも含みうる。図示されたチャンバは、一例として提供されており、ワークピースの性質や所望のプロセスに応じて、他の様々なチャンバのうち任意のものが本発明と共に用いられてよい。本明細書に記載のペデスタル及び熱流体制御システムは、種々の物理的なチャンバ及びプロセスでの使用に適合されうる。
【００６３】
動作中、ワークピースは、チャンバの開口部を通って移動し、製造プロセス用のキャリアのパックに取り付けられる。ワークピースとワークピースキャリアを組み合わせたものは、あたかもそれが単一ウエハであるかのように取り扱うことができる。キャリアは、担持される薄いウエハを破損から保護し、その組み合わせは、薄型にされていない標準ウエハにサイズが近い。ワークピースが処理チャンバ内にあり、キャリアに取り付けられる間に、ワークピースに様々な異なる製造プロセスのうちのいずれかが適用されうる。プロセス中に及びオプションでプロセス前に、乾燥ガスが、加圧下でベースプレートの乾燥ガス入口に供給される。圧力が、乾燥ガスをベースプレートと冷却プレートとの間の空間に押し込む。ガス流は、ベースプレートと冷却プレートとの間から周囲空気を追い出す。
【００６４】
本発明の記載及び添付の特許請求の範囲において使用される、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上で別様に明示されていない限り、複数形も包含するように意図されている。本明細書で用いる用語「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」は、関連する列挙されたアイテムのうちの１つ又は複数の任意かつすべての起こりうる組み合わせを指し、包含することも理解されよう。
【００６５】
用語「連結され（ｃｏｕｐｌｅｄ）」及び「結合され（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」並びにこれらの派生語は、本明細書において、構成要素間の機能上又は構造上の関係を記載するために用いられうる。これらの用語が互いに同義であることを意図しないと理解すべきである。むしろ、具体的な実施形態において、「結合され」は、２つ以上の要素が直接物理的に、光学的に、又は電機的に互いに接触していることを示すために用いられうる。「連結され」は、２つ以上の要素が、直接若しくは間接的に（間に介在する他の要素によって）物理的に、光学的に、若しくは電機的に互いに接触し、及び／又は２つ以上の要素が互いに協働するか若しくは相互作用すること（例えば、因果関係にあるなど）を示すために使用されうる。
【００６６】
本明細書で用いる用語「〜の上に（ｏｖｅｒ）」、「〜の下に（ｕｎｄｅｒ）」、「〜の間に（ｂｅｔｗｅｅｎ）」、及び「〜の上に（の）（ｏｎ）」は、物理的関係に注目した場合に、１つの構成要素又は材料層の、他の構成要素又は層に対する相対的な位置を表している。例えば、材料層の文脈で、他の層の上に又は下に配置された１つの層は、当該他の層と直接接触していてもよく、又は１つ又は複数の介在する層を有してもよい。更に、２つの層の間に配置される１つの層が、当該２つの層と直接接触していてもよく、又は１つ又は複数の介在する層を有してもよい。対照的に、第２の層「の上の」第１の層は、この第２の層と直接接触している。構成要素の組み立ての文脈においても、同様の区別がなされるべきである。
【００６７】
上記の説明は、限定ではなく例示を意図するものであると理解すべきである。例えば、図面中のフロー図には、本発明のある実施形態により実行される工程の具体的な順番が示されているが、そのような順番が要求されている訳ではない（例えば、代替的な実施形態において工程が異なる順番で実行されてもよく、ある工程を組み合わせてもよく、ある工程が重複してもよい）と理解すべきである。更に、上記記載を読み理解すれば、多くの他の実施形態が、当業者に明らかになるだろう。本発明は具体的な例示的実施形態に関連して記載されてきたが、本発明は記載された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の主旨及び範囲の中で修正及び変更を伴って実施することができると認識されよう。それゆえ、本発明の範囲は、当該権利が与えられる均等物の完全な範囲と共に、添付の特許請求の範囲を参照して、決定されるべきである。
【図１】
2019522374.tif 000003
【図２】
2019522374.tif 000004
【図３】
2019522374.tif 000005
【図４】
2019522374.tif 000006
【図５】
2019522374.tif 000007
【図６】
2019522374.tif 000008
【図７】
2019522374.tif 000009
【図８】
2019522374.tif 000010
【図９】
2019522374.tif 000011
【図１０】
2019522374.tif 000012
【図１１】
2019522374.tif 000013
【図１２】
2019522374.tif 000014
【国際調査報告】
2019522374.tif 000015
2019522374.tif 000016
2019522374.tif 000017
2019522374.tif 000018