(57)【要約】      （修正有）【課題】熱応力均衡の取れた、接点を有する基板キャリアを提供する。【解決手段】ワークピースキャリアは、処理のために担持されるワークピースを支持するように構成された剛性基板１０２と、基板の上の第１の誘電体層１０６と、担持されるワークピースを静電気で保持する、第１の誘電体層の上の導電性の静電電極１０８と、ワークピースを電極から電気的に絶縁する、電極の上の第２の誘電体層１１２と、第１の誘電体層及び第２の誘電体層によって基板に加わる熱応力に対抗する、基板の下の第３の誘電体層１１６から構成される。【選択図】図２
2018113430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースキャリアであって、
処理のために担持されるワークピースを支持するように構成された剛性基板と、
前記基板の上の第１の誘電体層と、
前記担持されるワークピースを静電気で保持する、前記第１の誘電体層の上の導電性の静電電極と、
前記ワークピースを前記電極から電気的に絶縁する、前記電極の上の第２の誘電体層と、
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層によって前記基板に加わる熱応力に対抗する、前記基板の下の第３の誘電体層と
を備える、ワークピースキャリア。
【請求項２】
前記第３の誘電体層の下の第２の導電性の電極と、
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層によって、また前記第１の電極によって前記基板にかかる熱応力に共に対抗する、前記第２の電極の下の第４の誘電体層と
を更に備える、請求項１に記載のワークピースキャリア。
【請求項３】
前記剛性基板は、前記ワークピースの熱膨張係数と同様の熱膨張係数を有する材料でできている、請求項１に記載のワークピースキャリア。
【請求項４】
前記剛性基板はシリコンでできている、請求項１に記載のワークピースキャリア。
【請求項５】
前記第２の電極が、全ての電気接点から電気的に絶縁される、請求項２に記載のワークピースキャリア。
【請求項６】
前記電極に連結された電気接点と、
前記シリコン基板を貫通し、前記電気接点へのアクセスを可能にする貫通孔と
を更に備える、請求項１に記載のワークピースキャリア。
【請求項７】
前記電気接点は、モリブデン又はチタンのうちの少なくとも１つでできている、請求項６に記載のワークピースキャリア。
【請求項８】
前記貫通孔の中に収まり、前記基板から電気接点を絶縁するように構成されたセラミックスリーブを更に備える、請求項６に記載のワークピースキャリア。
【請求項９】
前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層の誘電体は、ポリイミドである、請求項１に記載のワークピースキャリア。
【請求項１０】
前記ポリイミドがシートとして形成され、接着剤を使用して前記基板に付着される、請求項９に記載のワークピースキャリア。
【請求項１１】
ガスが前記キャリアを通過して、前記ワークピースの裏側へ流れることを可能にする、複数のガス孔を更に備える、請求項１に記載のワークピースキャリア。
【請求項１２】
前記複数のガス孔の各ガス孔の上に、前記第２の誘電体層の多孔性プラグを更に備える、請求項１１に記載のワークピースキャリア。
【請求項１３】
シリコンウエハを担持する静電基板キャリアであって、
シリコンウエハ向けに構成されたサイズを有するシリコン基板と、
前記基板の上の第１の誘電体層と、
前記ウエハを静電気で保持する、前記第１の誘電体層の上の導電性の静電電極と、
前記電極に連結された電気接点と、
前記電極から前記ウエハを電気的に絶縁する、前記電極の上の第２の誘電体層と、
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層によって前記基板にかかる熱応力に対抗する、前記基板の下の第３の誘電体層と
を備え、前記シリコン基板と前記第３の誘電体層により、前記電気接点との物理的外部接触を可能にする貫通孔が画定される、静電基板キャリア。
【請求項１４】
前記電気接点が、モリブデン又はチタンのうちの少なくとも１つでできている、請求項１３に記載の静電基板キャリア。
【請求項１５】
前記貫通孔の中に収まり、前記基板から前記電気接点を絶縁するように構成された、セラミックスリーブを更に備える、請求項１３に記載の静電基板キャリア。
【請求項１６】
ガスが前記キャリアを通過して、前記ウエハの裏側へ流れることを可能にする、複数のガス孔を更に備える、請求項１３に記載の静電基板キャリア。
【請求項１７】
前記複数のガス孔の各ガス孔の上に、前記第２の誘電体層の多孔性プラグを更に備える、請求項１６に記載の静電基板キャリア。
【請求項１８】
プラズマ処理チャンバであって、
プラズマチャンバと、
前記プラズマチャンバ内でプラズマ含有ガスイオンを生成するプラズマ源と、
前記チャンバ内で処理するためにワークピースを担持するワークピースキャリアであって、処理のために担持されるワークピースを支持するように構成された剛性基板と、前記基板の上の第１の誘電体層と、前記担持されるワークピースを静電気で保持する、前記第１の誘電体層の上の導電性の静電電極と、前記ワークピースを電極から電気的に絶縁する、前記電極の上の第２の誘電体層と、前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層によって前記基板に加わる熱応力に対抗する、前記基板の下の第３の誘電体層とを有するワークピースキャリアと
を備えるチャンバ。
【請求項１９】
前記ワークピースキャリアが、
前記第３の誘電体層の下の第２の導電性の電極と、
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層によって、また前記第１の電極によって前記基板にかかる熱応力に共に対抗する、前記第２の電極の下の第４の誘電体層と
を含む、請求項１８に記載のチャンバ。
【請求項２０】
請求項１８に記載のチャンバであって、ガスを前記ワークピースの裏側に送るために、前記ワークピースキャリアに連結されたガス源を更に備え、前記ワークピースキャリアは、送られた前記ガスが前記キャリアを通過して、前記ワークピースの裏側へ流れることを可能にする複数のガス孔を有する、チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本明細書は、チャンバ内の基板キャリアを使用した半導体及びマイクロメカニカル基板の処理分野に関し、より具体的には、温度変化に対して応力均衡のとれたキャリアに関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］半導体チップの製造においては、シリコンウエハまたはその他の基板等のワークピースに、種々の処理チャンバ内で多種多様な処理が施される。そのようなチャンバがウエハに幾つかの異なる化学的及び物理的処理を施すことにより、基板上に微細集積回路及びマイクロメカニカル構造が形成される。集積回路を形成する材料の層は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、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もしくは乾式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。
【０００３】
［０００３］これらのプロセス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。いくつかのプロセスでは、ペデスタルが、基板の温度を制御し、ある場合には、処理に用いうる昇温を提供するための、埋め込みヒータを含み得る。静電チャック（ＥＳＣ）は、静電気を利用してウエハをチャックに保持する電場を生成する、一又は複数の導電性の埋め込み電極を有する。
【０００４】
［０００４］モバイル機器の市場が伸びたために、電子チップパッケージの密度が更に高まりつつある。１つのパッケージにより多くのチップが収納され、パッケージはより小型になってきている。これは一部には、ダイ又はダイが形成されるウエハを薄膜化することによって成し遂げられる。半導体ダイの厚さの大部分はウエハであって、電子回路ではないため、ウエハの薄膜化により、ダイのサイズを大幅に削減することが可能である。しかしながら、非常に薄いウエハは簡単に曲がる、又は壊れる可能性があり、このため、電子回路は危険な状態に置かれる。ウエハは時には、例えばリソグラフィ、洗浄、アニール、ＣＶＤ、ＰＶＤ、金めっき、ＣＭＰ及び潜在的ウエハレベル試験等のプロセスを介した薄膜化処理及び薄膜化の後処理の前に、接着剤で一時的なキャリアに付着される。後にウエハは、キャリアから取り外される又は分離される。
【発明の概要】
【０００５】
［０００５］熱応力に対して均衡の取れた、接点を有する基板キャリアが記載されている。一例において、ワークピースキャリアは、処理のために担持されるワークピースを支持するように構成された剛性基板と、基板の上の第１の誘電体層と、担持されるワークピースを静電気で保持する、第１の誘電体層の上の導電性の静電電極と、ワークピースを電極から電気的に絶縁する、電極の上の第２の誘電体層と、第１及び第２の誘電体層によって基板に加わる熱応力に対抗する、基板の下の第３の誘電体層とを有する。
【０００６】
［０００６］本発明の実施形態は、下記の添付図面において、限定ではなく例示のために図示されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係るワークピースを保持するためのキャリアの等角分解図である。
【図２】一実施形態に係るワークピースを保持するための、組み立てられたキャリアの部分側部断面図である。
【図３】一実施形態に係る代替的な組み立てられたワークピースキャリアの部分側部断面図である。
【図４】一実施形態に係る図３のワークピースキャリアの一部に装着された電気接点の側部断面図である。
【図５】一実施形態に係る内部に置かれたスリーブを有するウエハの孔を示すワークピースキャリアの底面図である。
【図６】一実施形態に係るキャリアの電源からの電力の経時的電流グラフである。
【図７】一実施形態に係るワークピースキャリアを保持している、組み立てられた静電チャックの等角図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るチャックアセンブリを含むプラズマエッチングシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［００１５］本書に記載されるように、ワークピースキャリアは、普通のシリコンウエハ又は他の同様の剛性材料を基板及びポリイミドとして、又はウエハに接着された他の誘電体ベースのＥＳＣ（静電チャック）を使用して製造することが可能である。シリコンウエハ基板は、キャリアに、平坦性、全厚み変動、機械的剛性、及び熱伝導率を含む標準のウエハの特性を付与する。他のガラス及びセラミック基板でも、同様の結果が得られうる。シリコンウエハは、キャリアに電気的にチャッキングされうる。チャッキングされたアセンブリ又はワークピースとキャリアは、標準のツールを使用して取扱い及び処理することが可能である。この構造により、対となったワークピースキャリアと処理ウエハの保持時間を延長させることも可能になる。処理ウエハは、キャリアから処理ウエハを分離させる必要がある時になるまで、ワークピースキャリアによって保持される。
【０００９】
［００１６］薄膜化ウエハは、処理の終わりに、静電気で、又はガス、空気、又はリフトピン、あるいは幾つかの組み合わせによって簡単に分離される。接着剤でウエハを接着させ、また取り外すことは困難なことでありうるが、ＥＳＣ技法を用いればウエハはキャリアに簡単に付着され、またキャリアから簡単に取り外される。そのうえ、シリコン基板を有するＥＳＣを、通常の半導体処理ツールにおいて処理することが可能である。キャリアと薄膜化ウエハは、普通のウエハの寸法と同様の寸法を有し、処理するために標準のウエハキャリア上での組み立てが可能である。
【００１０】
［００１７］ポリイミドＥＳＣは、２つのポリイミド又は誘電体の薄板によって封入された薄い導電性の電極でできた単極の、二極の、又は他のいずれかの電極パターンを含む。これにより、キャリアのＥＳＣは、ポリイミド膜の確立された絶縁特性のゆえに、非常に高い電圧を持続させることが可能になる。
【００１１】
［００１８］上部ＥＳＣスタックと同一とはいかなくともほぼ同様の構造を有する第２のダミーＥＳＣが、キャリアのシリコンウエハ基板の背面に接着されうる。これにより、高温での接着が可能になる。追加のダミーＥＳＣにより、キャリアの動作温度範囲も拡大する。この拡大は少なくとも一部には、上部及び下部のポリイミドスタックにより、ポリイミドとシリコンとの間のＣＴＥ（熱膨張係数）のいかなる不一致も均衡が取れるからである。そうでなければＣＴＥの不一致は、シリコンウエハ基板に対するポリイミドの機械的応力、反り、及び曲がりの原因となりうる。
【００１２】
［００１９］キャリアのポリイミドＥＳＣは、接点を通して充電され、放電する電極を使用する。電極の接点は、例えば導電性モリブデン又はチタン等の導電性金属を使用して、電極と直接接触しているボタンとして製造し、絶縁シェル内に保持することができる。モリブデンは銅及び他の材料よりも良好な耐化学性を提供するが、接点ボタン又は電極には、他のいずれかの導電材料を使用することができる。シェルは、バルクシリコンウエハ基板からボタンを絶縁する。この絶縁により、電極の接点ボタンに影響を与えることなく、半導体シリコンに導電性の基板材料さえも使用することが可能になる。
【００１３】
［００２０］基板シリコンウエハは、ポリイミド層を付着させる前に用意されうる。シリコンウエハを処理する技法は多数確立されており、これらのいずれを使用してもよい。ウエハは、レーザドリルで接点孔及びガス孔が開けられていてよい。孔は、ウエハの上部及び底部の平坦な面の間に、円筒状又は他の何らかの形状の側壁を有する。シリコンはいくらかの導電性を有するため、孔の側壁は、様々な異なる方法のいずれかで絶縁体で覆われている場合がある。堆積方法及び絶縁体の厚さは、異なる使用目的に適したものとなるように、調節可能である。一例として、絶縁酸化物層（例：ＳｉＯ２）を堆積させることができる。
【００１４】
［００２１］図１は、例えば薄膜化ウエハ等のワークピースを保持するための使用に最適なキャリアの等角分解図である。薄膜化ウエハは、シリコン、ガラス、シリカ、アルミナ、ヒ化ガリウム、ニオブ酸リチウム、リン化インジウム、又は他の様々な材料のいずれかでできていてよい。キャリアは、標準のウエハ基板１０２を基とする。実施形態では、基板は、担持されるワークピースのＣＴＥに近いＣＴＥ、又は同じＣＴＥを有するウエハでできている。基板も同じ材料であってよい。本書に記載された例では、ワークピースは、薄膜化シリコンウエハ又は標準の厚さのシリコンウエハであり、基板は標準のシリコンウエハであるが、これは必須ではない。ワークピースと基板は、実施される処理、及びワークピースに形成されるデバイスによって、他の材料で形成することが可能である。薄膜化シリコンウエハについては、シリコンウエハ基板１０２は特に好適であるが、他の材料を代わりに使用することも可能である。キャリアは円形として図示され、直径２００ｍｍ又は３００ｍｍ、また厚さが０．７５又は１ｍｍであってよいが、それに代わるものとして他の形状及びサイズも使用可能である。
【００１５】
［００２２］ポリイミドシート１０６は適切な形状、この場合は２００ｍｍの円にカットされ、接着剤１０４でウエハ基板１０２に付着される。電極１０６がポリイミドシートに付着され、第２の上部ポリイミドシート１１２が別の接着層１１０で電極１０６の上に付着される。ポリイミドシートは誘電体であり、電極のアイソレータとして機能する。絶縁された電極はしたがって、上部シートの上でワークピース（図示せず）を挟持する静電力を生成するために使用される電荷を保存することができる。本書にはポリイミドが記載されているが、他の種類のポリマーを含む他の様々な誘電体材料のいずれも使用することができる。
【００１６】
［００２３］ポリマーコーティング又は誘電体コーティングは、他の技法を用いて積層させる、スピンコーティングする、又は堆積させることができる。コーティングは、単層又は多層の誘電体スタックであってよい。例えば、誘電体スタックは、ポリマー膜と比較して異なる誘電率、又は他の特性を有する材料の層を有しうる。この例では、積層されたポリマー構造が図示されている。積層体の層は、接着剤で組み立てられる。
【００１７】
［００２４］電極は、同心電極として示されている。電極は、例えば銅等の導電性材料の外側環帯１２０、同じ導電性材料の内側環帯１２４、及び２つの間の薄い環として示す誘電体境界１２２を有する。各環帯の表面積は、大量の電荷を蓄積させるために、ウエハ基板と比べて大きくなっている。通常、外側環帯は内側環帯とは対立する電荷を有する。これにより、ワークピースを引き付ける力が増す。同心電極は一例として提供されたものであり、薄膜化ワークピースを引き付けるのに好適な他のいずれかの電極構成も使用可能である。電極は、例えば電気めっき、スクリーン印刷、スパッタ堆積、箔ラミネート加工、又は他の方法によってポリイミドシートとは別に形成され、シートに当接されうる。電極は、ポリイミドシートの間に挟まれることによって適所に保持される。あるいは、電極は、シートがウエハに付着される前、又は付着された後で、スピンコーティング、電気めっき、又は他の何らかの技法によって基部のポリイミドシート１０６に当接させることができる。
【００１８】
［００２５］更なるポリイミド層１１６が任意選択的に、別の接着層で基板ウエハ１０２の底部に接着される。この第３の層は、基板ウエハの底部を絶縁する。多数の使用状況において、キャリアの底部が静電チャック又は真空チャック内に保持される。チャックによる引き付けを最適化するような底面が選択されうる。異なる用途に適したものにするために、種々の底面処理を使用しうる。機械的粗面化、プラズマ処理、反応性ガス処理又は他の何らかの処理を使用して、表面を処理し、表面間の接着力を高めることができる。
【００１９】
［００２６］図示したように、各層はその表面全体に分布した多数の孔１１８を有する。これらの孔の数及び位置は例である。いずれかの様々な異なる処理用途に適したものとなるように、孔を特定の数及び配置に適合させることができる。これらの孔は、トレンチ、スリット、空洞又は他の構造と組み合わせうる、あるいはこれらと置き換えられる。これらの孔は各層を通して位置調整され、最終的に完成したアセンブリをガスが通過する通路を提供する。これらの孔は、真空孔、冷却ガス孔、リフトピン孔、又はその他いずれかの目的の孔であってよい。異なる目的で異なる孔が使用されうる。
【００２０】
［００２７］キャリアウエハアセンブリが真空チャックに配置され、ワークピースがキャリアアセンブリの上に配置された場合、真空チャックの吸着力が真空孔を通過することが可能になり得、ワークピースとキャリアウエハは真空チャックによって適所に保持されうる。ウエハキャリア及びウエハが熱処理のためにチャンバ内に配置された場合、ガス孔を通して冷却ガスをポンプで流して、ワークピースからキャリアへの熱伝達を促進することができる。キャリアからの熱はその後、さらなる冷却ガスで、あるいは別の方法で基部チャックに伝達される。
【００２１】
［００２８］セラミック又は別の多孔性材料でできた多孔性プラグ又は人工プラグ１１９を使用してガス孔をカバーすることにより、対象のガスにカバーを通過させることができるが、液体及び固体は制限されるあるいは遮断される。例として１つのプラグを示したが、特定の実施態様により、同様のプラグを孔の幾つか、あるいは全てに適用することが可能である。プラグの上部をポストとして使用して、キャリアを上部誘電体層の表面の上に浮かせることができる。プラグの上部の厚さは、特定の実施態様に適するように適合させることができる。あるいは、孔の中にすっぽりと収まって、誘電体層の上部を越えて延びないようにプラグを構成することができる。
【００２２】
［００２９］リフトピンをワークピースキャリアの孔を通して押し上げて、ワークピースをキャリアから押し外し、静電気による引き付けから解放することができる。孔は、シリコンの内壁で、上述したように、酸化物（例：ＳｉＯ２）等の絶縁材料で覆うことができる。
【００２３】
［００３０］図２は、本明細書に記載される、組み立てられたワークピースキャリアの部分側部断面図である。基板ウエハ１０２は、それぞれの接着層１０４、１１０で互いに、また基板に付着された第１のポリイミド層１０６と第２のポリイミド層１１０を有し、中央に位置する。電極１０８は、第１のポリイミド層に当接される。必要に応じて、電極とワークピースとの間に接着層１１０とポリイミド層１１２がある。あるいは、電極１０８は、上部ポリイミドシート１１２の底面に当接されうる。電極１０８は、下部ポリイミドシート１０６に付着されたのと同じ方法で付着されうる。基板ウエハ１０２の底側も、いずれかの望ましい種類の接着剤１１４によって底部絶縁層１１６に付着される。真空孔１１８は、この図の他の特徴を遮ることがないように、図示していない。
【００２４】
［００３１］図示したように、ウエハ１０２は、上部ポリイミドシート１４６、１５２と、底部ポリイミドシート１１６との間に挟まれる。ポリイミドシートは、ウエハの全ての動きによりポリイミドに応力がかかるように、接着剤で、あるいは他のいずれかの好適な方法でウエハに固定される。薄膜化シリコンウエハのワークピースの例では、キャリアのウエハ基板は、シリコン、ガラス、セラミック、又は薄膜化シリコンウエハワークピースのＣＴＥと同様の、約２．６×１０−６／ＫのＣＴＥを有する他の同様の材料で形成される。銅の電極は約１７であり、ポリイミドは１５−５０×１０−６Ｋの範囲である。この結果、アセンブリの温度が変わると、静電チャックとポリイミド層はウエハとは異なる速さで膨張して、ワークピースキャリア全体が反ったり、ゆがんだり、あるいは曲がったりする傾向がある。底部ポリイミド層１１６はしかしながら、上部静電チャック層の力に対抗する。底部ポリイミドの厚さが、上部静電チャック層の力に十分対抗できるほどの厚さになるように選択された場合、力の均衡がとれ、ワークピースキャリアは温度変化によって曲がる、あるいは反ることはない。
【００２５】
［００３２］図３は、本書に記載される代替的な組み立てられたワークピースキャリアの部分側部断面図である。このワークピースキャリアは、第１の接着層１４４と第２の接着層１５０で片面に第１のポリイミド層１４６と第２のポリイミド層１５２が付着された中央基板ウエハ１４２を有する。電極１４８は、ポリイミド層の間に挟まれ、ポリイミドによって適所に保持される。電極とポリイミドは、ワークピースをキャリアに付着させるｅチャック又は静電チャック（ＥＳＣ）を形成する。疑似静電チャックは同様に、基板ウエハ１４２の底側に形成される。
【００２６】
［００３３］疑似静電チャックはまた、接着層１５４によってウエハ１５４に、また互いに対して１６０保持される底側の第１のポリイミド層１５６と第２のポリイミド層１６２も有する。同様に、ポリイミド層の間に導電性電極１５８が形成される、配置される、あるいは装着される。疑似静電チャックは、上側の静電チャックとおおよそ同じ寸法及び材料を有する。この結果、疑似静電チャックはおおよそ同じ熱膨張特性を有する。実際の静電チャックは、その端子に電圧を印加することによって静電気が発生するが、疑似静電チャックは必ずしも電荷が付与されず、電荷を付与できる端子も全くない場合がある。疑似静電チャックの全ての望ましくない挙動を防止するために、疑似静電チャックを全ての外部接点から電気的に絶縁しうる、あるいは他の外部からの影響で帯電しないように外部に接地させうる。アセンブリが異なる温度に暴露されると、実際の静電チャックと疑似静電チャックは、おおよそ同じ又は同様の材料でできており、ほぼ同じ寸法であるため、同様の熱膨張挙動を示す。キャリアは一方ではポリイミドと銅との間のＣＴＥの差、また一方でシリコンとの間のＣＴＥの差により、曲がったり反ったりできない。
【００２７】
［００３４］図４は、ワークピースキャリアに装着された電気接点を示す、図３のワークピースキャリアの一部の側部断面図である。電気接点２０６は、静電チャックの電極１４８との接続部を提供する。この接点により、電極に電荷を付与して、ワークピースとの静電接続を作り出すことが可能になる。接点は１つのみ示したが、各電極部品に対し少なくとも１つの接点がある。二極電極は少なくとも２つを有する。各電極部品又は各極に、より迅速に電荷を付与することができるように、各電極部品又は各極に対して更に多くの接点があってよい。
【００２８】
［００３５］ワークピースキャリアは、例えばポリイミド等の上部誘電体層１４６と下部誘電体層１５２との間に挟まれた一または複数のセグメントを有する上部層の電極１４８を有する。上部誘電体層１５２は、付加的な介在層（図示せず）がある場合もあるが、ワークピースと接触している。底部層１４６は、電極をバルクシリコンウエハ１４２から絶縁し、付加的な介在層もあるかもしれないが、シリコンに接着される。また、ポリイミド層１５４、１６２の間、又は別の誘電体層との間に挟まれた底部層の疑似電極１５８もある。上述したように、下部層は、金属電極１５８がなく、誘電体のみを有しうる。上部電極と底部電極との間のウエハ１４２は、孔２０２を有するように作製される。孔は、真空、ガス、及びリフトピン孔１１８と同様に、例えばＳｉＯ２、ＨｆＯ２のような絶縁酸化物等の誘電体層（図示せず）で覆うことができる。
【００２９】
［００３６］金属ディスクの接点ボタン２０６は孔２０２に配置され、金属電極１４８と接触する。ボタン電極は、永続的に電極と電気接触状態に配置され、充電ピンを当てるために、電極に比べて厚く耐久性のある表面を提供する。電極に電荷を付与する、あるいは電極を放電させるために、充電ピンがディスクに当てられ、電極の電荷と同じか、あるいは電極の電荷とは反対の極の電圧が印加される。ディスクは、チタン、モリブデン、銅、又はアルミニウム等の金属、又は充電ピンからの複数の接触に耐えうる他のいずれかの導電性材料でできていてよい。
【００３０】
［００３７］ウエハ１４２を電気接点ボタン２０６から更に絶縁するために、付加的なスリーブ２０４が任意選択的に使用されうる。スリーブは、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）又は別の熱可塑性ポリマー、アルミナ、又は別のセラミック又は他の好適な絶縁材料でできていてよい。スリーブ２０４は、ボタン２０６がスリーブとポリイミド層とのみ接触するように、孔の内壁２０８内のシリコンの孔２０２内に置かれる。スリーブの上に底部疑似電極が当接され、スリーブが適所に保持される。
【００３１】
［００３８］図５は、スリーブ２０４が内部に置かれたウエハ１５２の孔２０２を示す、ワークピースキャリアのウエハの底部平面図である。ボタン２０６は、スリーブの中央に位置し、スリーブによって適所に保持される。ボタンはスリーブポケットの中にぴったり合うように作られ、摩擦と周囲の層によって保持されうる。スリーブ−ボタンアセンブリは、電極ポリイミド層によって適所に保持される。
【００３２】
［００３９］図６は、ワークピースキャリアの代替的接点ボタンの側部断面図である。このバージョンは、同様のシリコン、セラミック、又は金属バルク基板３０８を有する。静電チャックは、接点電極３０２、電極と基板との間の誘電体層３０６、及び電極の上の別の誘電体層３０４を有する基板の上に形成される。これは、電極が２つの絶縁ポリイミド又は他の誘電体シートの間に挟まれた、能動的な上側静電チャックスタックである。能動的な上側静電チャックが原因で起こる応力均衡を取るために、基板の反対側に同様の底側疑似静電チャックが存在する。疑似静電チャックは、電極又は単純な金属層の形態であってよい金属層３１０を有する。金属層の上３１２及び下３１４に誘電体層が存在する。
【００３３】
［００４０］接点ボタン３０２は、疑似静電チャックと基板３０８の孔３１６の中に挿入される。この例では、接点ボタンは、ボタンの本体から突出して、キャリアの上側の能動的な静電チャックの電極３０２と接触する接点ピン３２２を有する。ボタンの本体は、底部疑似静電チャックを通して孔３１６の中に挿入された充電ピンと接触するボタン底部の接触面３２６となる。
【００３４】
［００４１］接点ボタンは、突出接点ピンを囲む肩部（ｓｈｏｕｌｄｅｒ）３２４を有する。この肩部は、バルク基板３０８の孔の表面に当接して位置するように構成されうる。一例として、基板の孔は、カウンターボアで穿設されうる。カウンターボアにより、底側近くに面積の大きい孔が得られ、上側近くに突出接点ピン用の面積の小さい孔が得られる。接点ボタンの肩部は、接点ピンが面積の小さい孔を通って電極まで延びるように位置調整された面積の大きい孔の端部に当接するように位置する。カウンターボアと肩部は、接点ピンによる穿孔又は曲がりから電極を保護する。電圧を接点ボタンに印加して電極に電荷を付与することによって、他の例と同じように、電極に電荷を付与することができる。
【００３５】
［００４２］図７は、本書に記載されるワークピースキャリアを保持する、組み立てられた静電チャック（ＥＳＣ）の等角図である。支持体シャフト２１２は、アイソレータ２１６を通してベース板２１０を支持する。中間アイソレータ板２０８と、上部冷却板２０６は、ベース板によって担持される。上部冷却板２０６は、ヒータ板の上面に誘電体パック２０５を担持する。パック（ｐｕｃｋ）は、ワークピースキャリア２０４にチャッキングされたワークピースを支持する上部円形プラットフォームと、ヒータ板に付着される下部同心円形基部２０７を有する。上部プラットフォームは、ワークピースを静電気で付着させる内部電極を有する。ワークピースは代替的に、別の方法で掴持する、真空処理する又は付着させることができる。板の数、ヒータの位置及び構造、冷却チャネル、ガス流チャネル、及び他の構成要素に応じて、様々な変更をＥＳＣに実施することが可能である。
【００３６】
［００４３］ＥＳＣは、パック、冷却板内の冷却剤流体、又は両方において抵抗ヒータを使用して、ワークピースの温度を制御することができる。電力、冷却剤、ガス等は、支持体シャフトを通して、冷却板２０６及びパック２０５へ供給される。ＥＳＣはまた、支持体シャフトを使用して操作され、適所に保持されうる。
【００３７】
［００４４］図８は、本明細書に記載の実施形態によるペデスタル１２８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基板に種々の処理及びチャンバ条件が実施されている間、基板の温度を広い温度範囲で能動的に制御することが可能な能動的な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。
【００３８】
［００４５］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に設けられる。ペデスタル１２８は上面で基板（図示せず）を支持するように適合されている。基板は、多種多様な材料のうち任意のもので作製されたチャンバ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任意のものであってよい。上述したように、ワークピースキャリアにチャッキングされたワークピースは、ワークピースだけでなくペデスタルにも付着されうる。任意選択的に、ペデスタル１２８は、所望の処理温度で基板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得る。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。
【００３９】
［００４６］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に連結されている。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の上昇及び運動を制御する駆動システムを含み得る。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含む。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、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を示す。一実施形態で、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た肩部である。
【００４０】
［００４７］底壁１１６に形成された通路１２４を通って、ロッド１３０が設けられており、ペデスタル１２８を貫通して設けられた基板リフトピン１６１を起動するために用いられる。基板リフトピン１６１は、通常ロボット（図示せず）を用いて、基板搬送ポート１６０を介して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、ワークピースを取り外して、チャンバ内へ持ち込む又は外へ持ち出すことを可能にする。
【００４１】
［００４８］チャンバ本体１０２の上部にチャンバリッド１０４が連結されている。リッド１０４は、一又は複数のガス供給システム１０８に連結され且つこれを収容している。ガス供給システム１０８はガス注入通路１４０を含む。ガス注入通路１４０はシャワーヘッドアセンブリ１４２を通じて処理領域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板１４８を含む。
【００４２】
［００４９］シャワーヘッドアセンブリ１４２に高周波（ＲＦ）源１６５が連結されている。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。１つの実施形態では、ＲＦ源１６５は、１３．５６ＭＨｚのＲＦ発生器などの高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）電源であり得る。別の実施形態では、ＲＦ源１６５は、ＨＦＲＦ電源、及び３００  ｋＨｚのＲＦ発生器などの低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）電源を含み得る。代替的に、ＲＦ源は、プラズマの発生を促すために、ペデスタル１２８など処理チャンバ本体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が設けられ、ペデスタル１２８の所望の高さで基板に係合し得る。
【００４３】
［００５０］任意選択的に、動作中に環状のベース板１４８を冷却するために、ガス供給システム１０８の環状のベース板１４８に冷却チャネル１４７が形成される。ベース板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を通じて循環され得る。
【００４４】
［００５１］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が設けられ得る。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に形成され得る。排気口１３１は、システム１００内での処理を促進するために、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可能になるように構成される。
【００４５】
［００５２］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、フィードバック温度制御）を実行する温度コントローラ１７５を含み得、ソフトウェアもしくはハードウェア、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得る。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もしくはウエハの近位にあってよく、或いはペデスタルの誘電体材料内に位置していてもよい。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する。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。
【００４６】
［００５３］システムは、温度フィードバックループに基づいてフローが制御される、制御された熱伝導流体ループ１４１も含み得る。実施形態で、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た流量でバルブ（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、熱交換器に又は熱交換器の内部又は外部のポンプに組み込まれていてよい。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、ＨＴＸ１７７に戻る。熱伝導流体の温度はＨＴＸによって上昇又は低下し、流体はループを通ってペデスタルアセンブリに戻る。
【００４７】
［００５４］ＨＴＸは、熱伝導流体を加熱するヒータ１８６を含み、これにより基板が加熱される。ヒータは、熱交換器内のパイプの周囲の抵抗コイルを用いて形成されているか、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いる。ＨＴＸは、熱流体から熱を奪うクーラ１８８も含む。これは、大気中又は冷却流体中に、又は様々な他の方式で熱を放出するラジエータを用いてなされ得る。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、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得る。
【００４８】
［００５５］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（又はその他のフロー制御デバイス）は、流体ループへの熱伝導流体の流量を制御する温度コントローラ１７５によって制御され得る。温度コントローラ１７５、温度センサ、及びバルブは、構成及び工程を単純化するために組み合され得る。ある実施形態で、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の動作状態に所望の温度とに基づいて、熱伝導流体の加熱又は冷却の何れかを行う。
【００４９】
［００５６］ＥＳＣで、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）が用いられてもよい。電気ヒータは典型的に抵抗要素の形態である。抵抗要素は、ヒータ要素に給電して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給電１７９に連結される。
【００５０】
［００５７］熱伝導流体は、限定しないが例えば、脱イオン水／エチレングリコール、３Ｍ社のＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（登録商標）もしくはＳｏｌｖａｙ  Ｓｏｌｅｘｉｓ社のＧａｌｄｅｎ（登録商標）などのフッ素系冷却剤、または任意のその他の適切な、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性流体などの液体であり得る。本書は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、本書に記載のペデスタルは多種多様なプロセスのための多種多様なチャンバで使用され得る。
【００５１】
［００５８］加圧ガス供給又はポンプなどの裏側ガス源１７８と、ガスリザーバとは、マスフローメータ１８５又は他のタイプ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、あるい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ってよい。ガス源は、下記で詳述する、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。
【００５２】
［００５９］図８に具体的に示していないが、処理システム１００は、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などのその他のシステムも含み得る。図示のチャンバは１つの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得る。
【００５３】
［００６０］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。本書で用いられる用語「及び／または」が、関連する列挙されたアイテムのうちの一または複数の、任意且つすべての起こり得る組み合わせを指し、且つ包含することも、理解されるだろう。
【００５４】
［００６１］用語「連結され（ｃｏｕｐｌｅｄ）」及び「接続され（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」並びにこれらの派生語は、本書において、構成要素間の機能上または構造上の関係を説明するために用いられ得る。これらの用語が、互いに同義であることが意図されていないことは、理解されるべきである。むしろ、具体的な実施形態において、「接続され」は、２つ以上の要素が直接且つ物理的、光学的、または電気的に互いに接触していることを示すために用いられ得る。「連結され」は、２つ以上の要素が、直接的または間接的に（間に介在する他の要素によって）物理的、光学的、または電気的に互いに接触し、及び／または、２つ以上の要素が互いに協働するかもしくは相互作用すること（例えば、因果関係にあるなど）を示すために用いられ得る。
【００５５】
［００６２］本書で用いられる用語「〜の上方に／〜の上方の（ｏｖｅｒ）」、「〜の下に（ｕｎｄｅｒ）」、「〜の間に（ｂｅｔｗｅｅｎ）」、及び「〜上に／〜上の（ｏｎ）」は、物理的関係に注目した場合に、１つの構成要素または材料層の、他の構成要素または層に対する相対的な位置を表している。例えば、材料層に関連して、他の層の上方にまたは下に配置された１つの層は、当該他の層と直接接触していてもよく、１つ以上の介在する層を有していてもよい。さらに、２つの層の間に配置された１つの層は、これら２つの層と直接接触していてもよく、１つ以上の介在する層を有していてもよい。対照的に、第２の層「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に関する文脈でも、同様の区別がなされる。
【００５６】
［００６３］上記記載は、例示的であり、限定するものではないことが理解されるべきである。例えば、図面内のフロー図には、本発明の特定の実施形態によって実施される工程を特定の順番に示したが、上記順番は必須でないことを理解すべきである（例えば、代替実施形態では、工程を異なる順番で実施する、特定の工程を組み合わせる、特定の工程を重ね合わせることができる）。更に、上記記載を読み、理解することによって多くの他の実施形態が、当業者にとって明らかであろう。特定の例示の実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、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内の変形例及び代替例を実行することができることが認識されるだろう。それゆえ、本発明の範囲は、当該権利が与えられる等価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】
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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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【外国語明細書】
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