(57)【要約】      （修正有）【課題】基板処理中の温度変動を抑制可能な基板支持アセンブリに用いるガスケットを提供する。【解決手段】基板支持アセンブリ用のガスケット９００は、表面を有する上面と、共に上面の表面を画定する複数の領域とを有し得る。複数の領域は少なくとも、ａ）第１ガスケット層スタックを備える第１領域９０５であって、第１方向に第１平均熱伝導率を有している第１領域と、ｂ）１つ以上のガスケット層を備える第２領域９１０であって、第１方向に第２平均熱伝導率を有している第２領域とを含む。【選択図】図９Ａ
2019194495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスケットであって、
表面を有する上面と、
共に上面の表面を画定する複数の領域であって、
第１ガスケット層スタックを備える第１領域であって、第１方向に第１平均熱伝導率を有している第１領域と、
１つ以上のガスケット層を備える第２領域であって、第１方向に第２平均熱伝導率を有している第２領域と
を含む複数の領域とを備えるガスケット。
【請求項２】
第１ガスケット層スタックは第１個数のガスケット層を備え、
第２領域における１つ以上のガスケット層は、第１個数のガスケット層とは異なる第２個数のガスケット層を備える、  請求項１に記載のガスケット。
【請求項３】
第１ガスケット層スタック内の少なくとも１つのガスケット層は、第２領域内の１つ以上のガスケット層には存在しない第１材料を含む、請求項１に記載のガスケット。
【請求項４】
複数の領域はさらに、第１方向に第３平均熱伝導率を有する第３領域、又は第１方向に第４平均熱伝導率を有する第４領域のうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載のガスケット。
【請求項５】
ガスケットは約０．２〜２．０ｍｍの厚さを有し、第１ガスケット層スタックは、約０．２〜２．０ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載のガスケット。
【請求項６】
第１方向が表面と直交する、請求項１に記載のガスケット。
【請求項７】
第１ガスケット層スタックの上部ガスケット層又は底部ガスケット層のうちの少なくとも一方がグラフォイルを含む、請求項１に記載のガスケット。
【請求項８】
第１ガスケット層スタックの１つ以上の中間ガスケット層は、金属、ポリイミド、シリコーン、ゴム、又はフルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載のガスケット。
【請求項９】
第２領域が、グラフォイルを含む単一のガスケット層を備える、請求項１に記載のガスケット。
【請求項１０】
基板支持アセンブリであって、
複数の加熱領域を含むパックであって、複数の加熱領域の各々は、一つ以上の加熱素子を備えているパックと、
ガスケットであって、ガスケットの上面はパックと接触し、ガスケットは、複数の加熱領域とほぼ一直線に並ぶ複数の領域を含み、複数の領域は、
第１ガスケット層スタックを備える第１領域であって、第１方向に第１平均熱伝導率を有している第１領域と、
１つ以上のガスケット層を備える第２領域であって、第１方向に第２平均熱伝導率を有している第２領域と、
冷却プレートであって、ガスケットの底面は冷却プレートと接触している冷却プレートとを備えているガスケットとを備える基板支持アセンブリ。
【請求項１１】
ガスケットはパックと冷却プレートとの間で圧縮され、第１方向は上面と直交し、ガスケットは、約０．２〜２．０ｍｍの厚さを有する、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項１２】
複数の加熱領域の各々の１つ以上の加熱素子は定格電力を有し、
第１平均熱伝導率によって、複数の加熱領域のうちの第１加熱領域の１つ以上の加熱素子は、支持している基板を目標温度に維持するようになりながらも、定格電力の２０〜８０％の範囲内に留まっており、
第２平均熱伝導率によって、複数の加熱領域のうちの第２加熱領域の１つ以上の加熱素子は、目標温度又は代替目標温度を維持するようになりながらも、定格電力の２０〜８０％の範囲内に留まっている、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項１３】
第１ガスケット層スタックは第１個数のガスケット層を含み、
第２領域における１つ以上のガスケット層は、第１個数のガスケット層とは異なる第２個数のガスケット層を含む、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項１４】
第１ガスケット層スタックの上部ガスケット層又は底部ガスケット層のうちの少なくとも一方はグラフォイルを含み、第１方向と直交する第２方向において約１００〜１２００ワット毎メートルケルビンの熱伝導率を有する、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項１５】
第１ガスケット層スタックの１つ以上の中間ガスケット層は、金属、ポリイミド、シリコーン、ゴム、又はフルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示のいくつかの実施形態は、概して、複数の熱伝導率分布曲線を有する多領域ガスケットに関し、より詳細には、そのような多領域ガスケットを備える基板支持アセンブリに関する。
【背景】
【０００２】
静電チャックなどの基板支持アセンブリは広く使用されており、様々な用途の処理チャンバ内で基板（例えば半導体ウェハなど）を基板処理中に保持している。処理の例には、物理気相堆積、エッチング、化学気相堆積、原子層堆積、クリーニングなどがある。
【０００３】
集積回路の製造に使用される様々な処理では、基板処理のために高温及び／又は広い温度範囲が要求される場合がある。しかしながら、エッチング処理における基板支持アセンブリが動作するのは、通常、最高約１２０℃までの温度範囲でしかない。約１２０℃を超える温度では、多くの静電チャックの構成要素は様々な問題のために故障するようになる。その問題とは、例えばデチャッキング、腐食性化学物質によるプラズマ浸食、接合信頼性といった問題である。
【０００４】
基板支持アセンブリは、最適な電力設定を有する加熱素子を備え得る。しかしながら、基板支持アセンブリ内の加熱素子は、最適な電力設定の範囲外で動作する場合があり、このことが、処理中の温度変動の一因になり得る。
【概要】
【０００５】
一実施形態では、多領域ガスケットは、表面を有する上面を備える。ガスケットは、共に上面の表面を画定する複数の領域を含む。複数の領域は、第１ガスケット層スタックを備える第１領域を含み、第１領域は、第１方向に第１平均熱伝導率を有する。複数の領域は、１つ以上のガスケット層を備える第２領域をさらに含み、第２領域は第１方向に第２平均熱伝導率を有する。
【０００６】
一実施形態では、基板支持アセンブリは、セラミックプレートと、冷却プレートと、セラミックプレートと冷却プレートとの間の多領域ガスケットとを備える。セラミックプレートは複数の加熱領域を含んで、複数の加熱領域の各々は、１つ以上の加熱素子を備える。ガスケットの上面はセラミックプレートと接触し、ガスケットの底面は冷却プレートと接触する。ガスケットは、複数の加熱領域とほぼ一直線に並ぶ複数の領域を含む。ガスケット内の複数の領域は、第１ガスケット層スタックを備える第１領域と、１つ以上のガスケット層を備える第２領域とを含む。第１領域は、第１方向に第１平均熱伝導率を有し、第２領域は、第１方向に第２平均熱伝導率を有する。
【０００７】
一実施形態では、基板支持アセンブリは、静電パックと、静電パックに連結された冷却プレートと、静電パックと冷却プレートとの間で圧縮されているガスケットとを備える。静電パックは、１つ以上の加熱素子及び１つ以上の電極を備えて基板を静電的に固定する電気絶縁性の上部パックプレートと、上部パックプレートに第１金属接合によって接合されている下部パックプレートと、下部パックプレートに第２金属接合によって接合されている電気絶縁性バッキングプレートとを備える。ガスケットは複数の領域を含み、複数の領域のうちの第１領域は第１ガスケット層スタックを備えて、第１方向に第１平均熱伝導率を有し、複数の領域のうちの第２領域は１つ以上のガスケット層を備えて、第１方向に第２平均熱伝導率を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の実施形態は、添付図面の図の中で、限定としてではなく、例として示されており、これらの図面において、同様の参照符号は同様の要素を示している。この開示における「一」又は「１つの」実施形態への種々の参照は、必ずしも同じ実施形態への参照ではなく、そのような参照は、少なくとも１つを意味することに留意すべきである。
【図１】処理チャンバの一実施形態の側断面図を示す。
【図２】基板支持アセンブリの一実施形態の分解図を示す。
【図３】静電パックアセンブリの一実施形態の平断面図を示す。
【図４Ａ】基板支持アセンブリの一実施形態の側断面図を示す。
【図４Ｂ】静電パックアセンブリの一実施形態の斜視図を示す。
【図５Ａ】一実施形態による静電パックアセンブリの側断面図を示す。
【図５Ｂ】図５Ａの静電パックアセンブリに対応する静電パックアセンブリの一実施形態の斜視図を示す。
【図６Ａ】一実施形態による静電パックアセンブリの側断面図を示す。
【図６Ｂ】図６Ａの静電パックアセンブリに対応する静電パックアセンブリの一実施形態の斜視図を示す。
【図７】基板支持アセンブリを製造するための工程の一実施形態を示す。
【図８】基板支持アセンブリを製造するための別の工程の一実施形態を示す。
【図９Ａ】多層多領域ガスケットの一実施形態の斜視図を示す。
【図９Ｂ】図９Ａの多層多領域ガスケットの側断面図を示す。
【図１０】多層多領域ガスケットの別の実施形態の斜視図を示す。
【実施形態の詳細な説明】
【０００９】
本開示の実施形態は、基板支持アセンブリと、基板支持アセンブリに損傷を与えることなく、約２５０℃の温度まで動作可能な静電パックアセンブリを提供する。諸実施形態はまた、複数の種々の熱伝導率分布曲線を含む多領域ガスケットを提供する。多領域ガスケットは、多層及び多領域ガスケットであり得る。多層多領域ガスケットの各領域は、その特定の領域に合わせて調整可能な種々の熱伝導率分布曲線を有してもよい。多層多領域ガスケットは、本明細書に記載の基板支持アセンブリと共に使用してもよく、及び／又は他の用途に使用してもよい。
【００１０】
一実施形態では、静電パックアセンブリは、金属接合によって下部パックプレートに接合された電気絶縁性上部パックプレートを備える。静電パックアセンブリは、別の金属接合によって下部パックプレートに接合されたバッキングプレートをさらに備える。金属接合は、アルミニウム接合、ＡｌＳｉ合金接合、又は他の金属接合であり得る。上部パックプレートは、１つ以上の加熱素子と１つ以上の電極とを備えて、基板を静電的に固定する。上部パックプレートは、他とは異なる複数の加熱領域に分割されてもよく、各々の加熱領域は他とは異なる目標温度に独立して加熱されてもよい。下部パックプレートは、下部パックプレートの中心から種々の距離をおいて、下部パックプレートの底面に分配された複数の機構を備えてもよく、各機構には留め具が収容される。バッキングプレートは穴を備えおり、下部パックプレート内の機構へのアクセスはこの穴によって提供されてもよい。
【００１１】
静電パックアセンブリは、基板支持アセンブリ内の構成要素であり、この基板支持アセンブリは、（例えば、留め具によって）静電パックアセンブリに連結された冷却プレートをさらに備える。各々の留め具にほぼ等しい締付力を加えて、冷却プレートを静電パックアセンブリに連結する。このほぼ等しい締付力によって、冷却プレートと静電パックアセンブリとの間の均一な熱伝達が促進される。
【００１２】
基板支持アセンブリは、静電パックアセンブリと冷却プレートとの間で圧縮された多層多領域ガスケットを備えてもよい。ガスケットは、静電パックアセンブリの上部パックプレート内の加熱領域の個数と同じ個数の領域を含んでもよい。ガスケット内の各領域は、静電パックアセンブリ内の加熱領域のうちの１つとちょうど位置が一致してもよい。ガスケットの種々の領域には、種々のガスケット層スタックが備わってもよい。各ガスケット層スタックは、１つの種類又は複数の異なる種類のガスケット層を備えてもよく、このガスケット層が合わさって、ガスケットのその領域での熱伝導率が定まる。
【００１３】
基板支持アセンブリが支持する基板に使用する１つ又は複数の処理に応じて、温度分布曲線が、種々の加熱領域によって異なる場合がある。例えば、処理ガスからのプラズマのために、種々の加熱領域が種々の温度にまで加熱する場合がある。本明細書に記載の実施形態では、加熱素子を停止させることなく処理のためのプラズマ電力を増加させることが可能である。その結果、処理においてより高電力のプラズマを使用できると共に、その間も当該加熱素子をなおも使用可能にしており、このようにして、処理中の基板がより高いプラズマ出力に曝されている間も、その基板の熱制御が提供される。
【００１４】
一例では、加熱領域の目標温度が１２０℃であって、プラズマのために、加熱領域内のどの加熱素子も作動させることなく、加熱領域が１２０℃に到達する場合がある。加熱素子を使用しない場合、その加熱領域内の温度は無制御に限定される。例えば、プラズマのために加熱領域の温度が１２０℃以上になる場合、その加熱領域内の加熱素子の電力を低減させて、温度を目標温度に戻すことはできない。しかし、高い熱伝導率の領域を有するガスケットを使用して、加熱領域を冷却プレートに接続するのであれば、その場合には、冷却プレートが加熱領域の温度を下げる（例えば、５０〜９０℃に下げる）ことができる。その後、加熱素子を処理中に作動させて、加熱領域の温度を目標の１２０℃にしてもよい。加熱素子はこの温度を得るために使用されるので、加熱素子の電力を、処理中に増減させることが可能であり、この間も、加熱領域の温度は目標温度を維持するために変動する。
【００１５】
諸実施形態では、多層多領域ガスケットの各領域は、その領域に合わせて調整された熱伝導率を有するが、この時、ガスケットが挿入されるチャンバ内で使用される１つ又は複数の処理が考慮されている。これにより、静電パックアセンブリの各加熱領域内の加熱素子が、最大ヒータ電力の約１０％〜９０％のヒータ電力を維持することが可能になり得る。たとえば最大ヒータ電力が１０００ワットの場合、最大ヒータ電力の１０％〜９０％は１００〜９００ワットになる。さらなる実施形態では、ガスケットの効果により、加熱素子は最大ヒータ電力の約２０％〜８０％、最大ヒータ電力の約３０％〜７０％、又は最大ヒータ電力の約４０％〜６０％のヒータ電力を維持してもよい。各領域のために独特に調整された熱伝導率を持つガスケットを使用することによって、ヒータ電力を、各領域の最大ヒータ電力に対する目標割合に維持することが可能であり、これは領域にわたって種々の温度分布曲線及び／又はプラズマ分布曲線がある場合でも同様に可能である。
【００１６】
静電パックアセンブリに関しては、上部パックプレートは、ＡｌＮ又はＡｌ２Ｏ３などの誘電体から構成されてもよい。下部パックプレートは、上部パックプレート用の材料（例えば、Ａｌ２Ｏ３又はＡｌＮ）の熱膨張率とほぼ一致する熱膨張率を有する材料から構成されてもよい。バッキングプレートは、上部パックプレートと同じ材料から構成されてもよい。バッキングプレートを使用しないと、上部パックプレートと下部パックプレートは湾曲したり、反ったりする。上部パックプレートと下部パックプレートとの間の接合によって生じる力がその原因になっている。例えば、上部パックプレートは、最大３００ミクロンまでの凸状の湾曲を有してもよい。湾曲すると静電パックアセンブリに亀裂が生じる可能性があり、及び／又は静電パックアセンブリがウェハなどの基板をしっかりと保持する（たとえばチャックする）機能を損なう可能性がある。加えて、湾曲すると、上部パックプレートを下部パックプレートに固定する金属接合に層間剥離を引き起こす可能性があり、真空シールを形成する機能が低下する可能性がある。
【００１７】
バッキングプレートを下部パックプレートの底部に接合することで、バッキングプレートの上部と下部にほぼ等しい力が加わるようになる。バッキングプレートの上部と下部にかかる力を均等にすることによって、上部パックプレート及び下部パックプレートを含む静電パックアセンブリ内の湾曲はほぼ解消され得る。例えば、静電パックアセンブリの湾曲は、約０．３ｍｍから０．１ｍｍ未満に低減され得る（例えば、諸実施形態では、約０．０５ｍｍすなわち５０ミクロン以下）。静電パックアセンブリの湾曲を低減することで、基板を固定するための静電パックアセンブリの機能を向上させることができ、亀裂の発生を低減又は無くすことができ、上部パックプレートと支持されている基板との間のシールを向上させることができ、静電パックアセンブリの真空シールを向上させることができる。一実施形態では、上部パックプレートにかかる力（内部応力）は約−９８±７メガパスカル（ＭＰａ）であり、バッキングプレートにかかる力は約−１３６±５ＭＰａであり、下部パックプレートの上面にかかる力は約８０ＭＰａであり、下部パックプレートの底面にかかる力は約５４ＭＰａである。正の値は圧縮力を表し、負の値は引張力を表す。
【００１８】
図１は半導体処理チャンバ１００の一実施形態の断面図である。この半導体処理チャンバ１００は、その内部に配置された多層静電パックアセンブリ１５０及び多層多領域ガスケット１９９を有している。処理チャンバ１００は、内部容積１０６を囲むチャンバ本体１０２及び蓋１０４を備える。チャンバ本体１０２は、アルミニウム、ステンレス鋼、又は他の適切な材料から製造され得る。チャンバ本体１０２は、一般に、側壁１０８と底部１１０とを備える。チャンバ本体１０２を保護するために、外側ライナ１１６を側壁１０８に隣接して配置してもよい。外側ライナ１１６は、耐プラズマ又はハロゲン含有ガス性材料で製造及び／又は被覆されてもよい。一実施形態では、外側ライナ１１６は酸化アルミニウムで製造されている。他の実施形態では、外側ライナ１１６は、イットリア、イットリウム合金又はその酸化物で製造又は被覆されている。
【００１９】
排気口１２６がチャンバ本体１０２内に画定されてもよく、内部容積１０６をポンプシステム１２８に接続してもよい。ポンプシステム１２８は、１つ以上のポンプ及びスロットルバルブを備え、これを利用して、処理チャンバ１００の内部容積１０６の圧力を排気し、調整する。
【００２０】
蓋１０４は、チャンバ本体１０２の側壁１０８上に支持されてもよい。蓋１０４を解放して、処理チャンバ１００の内部容積１０６へのアクセスを可能にしてもよく、また、閉じられている間には、処理チャンバ１００のシールを提供してもよい。ガスパネル１５８を処理チャンバ１００に接続して、蓋１０４の一部であるガス分配アセンブリ１３０を介して内部容積１０６に処理ガス及び／又はクリーニングガスを供給してもよい。処理チャンバ内で基板を処理するために使用することができる処理ガスの例には、とりわけＣ２Ｆ６、ＳＦ６、ＳｉＣｌ４、ＨＢｒ、ＮＦ３、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ３、Ｃｌ２、ＳｉＦ４などのハロゲン含有ガス、及び他のＯ２又はＮ２Ｏなどのガスがある。キャリアガスの例には、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、及び処理ガスに対して不活性な他のガス（例えば、非反応性ガス）がある。ガス分配アセンブリ１３０は、ガス分配アセンブリ１３０の下流面に複数の開口部１３２を有して、ガス流れを基板１４４の表面に向けてもよい。さらに、ガス分配アセンブリ１３０は中心穴を有し、この中心穴にセラミックガスノズルを通してガスを供給することができる。ガス分配アセンブリ１３０を、炭化ケイ素、酸化イットリウムなどのセラミック材料で製造及び／又は被覆して、ハロゲン含有化学物質に対する耐性を与え、ガス分配アセンブリ１３０が腐食することを防いでもよい。
【００２１】
内側ライナ１１８を基板支持アセンブリ１４８の周囲に被覆してもよい。内側ライナ１１８は、外側ライナ１１６を参照して説明したものと同じような耐ハロゲン含有ガス性材料とすることができる。一実施形態では、内側ライナ１１８は、外側ライナ１１６と同じ材料から製造することができる。
【００２２】
基板支持アセンブリ１４８は、ガス分配アセンブリ１３０の下の処理チャンバ１００の内部容積１０６内に配置されている。基板支持アセンブリ１４８は静電パックアセンブリ１５０を備える（静電パックアセンブリ１５０は、静電パック又は多層スタックとも呼ばれる）。静電パックアセンブリ１５０は、処理中に基板１４４を保持する。諸実施形態に記載されている静電パックアセンブリ１５０は、ジョンセン・ラーベック力型及び／又はクーロン力型静電チャックに使用され得る。
【００２３】
静電パックアセンブリ１５０は、上部パックプレート１９２、下部パックプレート１９０、及びバッキングプレート１９６を備える。上部パックプレート１９２は、第１金属接合によって下部パックプレート１９０に接合されてもよく、下部パックプレート１９０は、第２金属接合によってバッキングプレート１９６に接合されてもよい。上部パックプレート１９２は、誘電体材料又は電気絶縁性材料であって、２００℃以上の温度で半導体処理に使用できる材料であってもよい。一実施形態では、上部パックプレート１９２は、約２０℃〜約５００℃で使用可能な材料から成る。一実施形態では、上部パックプレート１９２は、ＡｌＮ又はＡｌ２Ｏ３である。
【００２４】
下部パックプレート１９０は、上部パックプレート１９２及び／又はバッキングプレート１９６の熱膨張率と一致する（又はほぼ一致する）熱膨張率を有してもよい。一実施形態では、下部パックプレート１９０は、ＡｌＳｉ合金を含浸させたＳｉＣ多孔質体（ＡｌＳｉＳｉＣと呼ばれる）である。ＡｌＳｉＳｉＣ材料は、例えば、反応性エッチング環境において使用され得る。他の実施形態では、下部パックプレート１９０は、Ｓｉ、ＳｉＣ及びＴｉの金属マトリックス複合材料（ＳｉＳｉＣＴｉ）である。あるいは、下部パックプレート１９０はモリブデンであってもよい。ＡｌＮは、約４．５〜５ｐｐｍ毎℃の熱膨張率（ｐｐｍ／℃）を有し得る。ＡｌＳｉＳｉＣは、約５ｐｐｍ／℃の熱膨張率を有し得る。モリブデンは、約５．５ｐｐｍ／℃の熱膨張率を有し得る。したがって、一実施形態では、上部パックプレート１９２及びバッキングプレート１９６はＡｌＮであり、下部パックプレート１９０はモリブデン又はＡｌＳｉＳｉＣである。ＳｉＳｉＣＴｉの金属マトリックス複合材料は、約８ｐｐｍ／℃の熱膨張率を有し得る。Ａｌ２Ｏ３は、約８ｐｐｍ／℃の熱膨張率を有し得る。したがって、Ａｌ２Ｏ３製上部パックプレート、ＳｉＳｉＣＴｉ製下部パックプレート、及びＡｌ２Ｏ３製バッキングプレートを有する一実施形態では、下部パックプレート１９０、上部パックプレート１９２、及びバッキングプレート１９６の熱膨張率は、すべて約８ｐｐｍ／℃であり得る。
【００２５】
一実施形態では、上部パックプレート１９２は保護層１３６で被覆されており、この保護層１３６は耐プラズマ性セラミックコーティングであってもよい。保護層１３６は、上部パックプレート１９２の垂直壁、上部パックプレート１９２と下部パックプレート１９０との間の金属接合部、バッキングプレート１９６、及び／又は下部パックプレート１９２とバッキングプレート１９６との間の金属接合部のコーティングであってもよい。保護層１３６は、バルクセラミック（例えば、セラミックウェハ）、プラズマ溶射コーティング、イオンアシスト堆積（ＩＡＤ）によって堆積されたコーティング、又は他の堆積技術を用いて堆積されたコーティングであってもよい。保護層１３６は、Ｙ２Ｏ３（イットリア、すなわち酸化イットリウム）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、ＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）、石英、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、Ｓｉａｌｏｎ、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＡｌＯＮ（酸窒化アルミニウム）、ＴｉＯ２（チタニア）、ＺｒＯ２（ジルコニア）、ＴｉＣ（炭化チタン）、ＺｒＣ（炭化ジルコニウム）、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＣＮ（炭窒化チタン）、Ｙ２Ｏ３安定化ＺｒＯ２（ＹＳＺ）等であってもよい。保護層はセラミック複合材料（例えば、Ａｌ２Ｏ３マトリックス中に分散されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２）、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体又はＳｉＣ−Ｓｉ３Ｎ４固溶体であってもよい。保護層は、固溶体を含有する酸化イットリウム（イットリア及びＹ２Ｏ３としても知られる）を含むセラミック複合材料であってもよい。例えば、保護層は、化合物Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）及び固溶体Ｙ２−ｘＺｒｘＯ３（Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体）から成るセラミック複合材料であってもよい。なお、固溶体を含有する酸化イットリウムのみならず、純粋な酸化イットリウムにもＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３又はその他の酸化物の中から１つ以上が添加されてもよい。また、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３又はその他の酸化物の中から１つ以上が添加された窒化アルミニウムのみならず、純粋な窒化アルミニウムも使用することができる。あるいは、保護層は、サファイア又はＭｇＡｌＯＮであってもよい。
【００２６】
基板支持アセンブリ１４８はさらに冷却プレート１６４を備えており、この冷却プレート１６４はバッキングプレート１９６に連結されている。冷却プレート１６４は、ヒートシンクとして機能することができる熱伝導性ベースである。一実施形態では、冷却プレート１６４は、複数の留め具によって静電パックアセンブリ１５０に連結されている。
【００２７】
基板支持アセンブリ１４８は、静電パックアセンブリ１５０と冷却プレート１６４との間に多層多領域ガスケット１９９をさらに備える。静電パックアセンブリ１５０は、複数の種々の加熱領域を含み得る。ガスケット１９９もまた、複数の領域を含み得る。ここで、ガスケット１９９内の各領域は、静電パックアセンブリ１５０内の対応する加熱領域と一直線に並んで（又はほぼ一直線に並んで）もよい。ガスケット１９９内の各領域は、その領域に合わせて調整された熱伝導率を有してもよい。これには、ガスケットによって画定されたｘ−ｙ平面において調整された熱伝導率及び／又はｘ−ｙ平面に直交するｚ方向において調整された熱伝導率が含まれ得る。
【００２８】
一実施形態では、基板支持アセンブリ１４８はさらに、取付プレート１６２及び台座１５２を備える。取付プレート１６２は、チャンバ本体１０２の底部１１０に連結されており、ユーティリティ（例えば、流体、電力線、センサリード線など）を冷却プレート１６４及び静電パックアセンブリ１５０に送るための導経路を含む。冷却プレート１６４及び／又は静電パックアセンブリ１５０は、１つ以上の任意選択の埋め込み加熱素子１７６、任意選択の埋め込み熱絶縁体１７４及び／又は任意選択の導管１６８、１７０を備えて、基板支持アセンブリ１４８の横方向の温度分布曲線を調節する。
【００２９】
導管１６８、１７０は、流体源１７２に流体的に接続されて、この流体源１７２は導管１６８、１７０を介して温度調節流体を循環させ得る。一実施形態では、埋め込み熱絶縁体１７４を導管１６８、１７０の間に配置することができる。埋め込み加熱素子１７６はヒータ電源１７８によって調整される。導管１６８、１７０及び埋め込み加熱素子１７６を利用して静電パックアセンブリ１５０の温度を制御することができ、それによって、静電パックアセンブリ１５０及び処理中の基板１４４（例えば、ウェハ）を加熱及び／又は冷却する。
【００３０】
一実施形態では、静電パックアセンブリ１５０は、他とは異なる温度を維持することができる２つの別々の加熱領域を含む。他の実施形態では、静電パックアセンブリ１５０は、他とは異なる温度を維持することができる４つの異なる加熱領域を含む。加熱領域には他の個数もまた使用され得る。静電パックアセンブリ１５０及び冷却プレート１６４の温度は、１つ以上の温度センサ１３８を使用して監視することができ、この温度センサ１３８は、コントローラ１９５を用いて監視することができる。諸実施形態では、静電パックアセンブリ１５０の温度を約２５０℃までに維持することが可能であり、他方、冷却ベースの温度は約６０℃に維持されている。したがって、諸実施形態では、静電パックアセンブリ１５０と冷却プレート１６４との間で最大約１９０℃の温度差を維持することが可能である。
【００３１】
静電パックアセンブリ１５０は、溝、メサ及び他の表面機構などの複数のガス流路をさらに備えてもよく、それらは、上部パックプレート１９２の上面に形成されてもよい。ガス流路は、上部パックプレート１９２に穿設された穴を介して、Ｈｅなどの熱伝達ガス（又は裏面ガス）の供給源に流体的に接続されてもよい。動作中には、裏面ガスを制御された圧力でガス流路に供給して、上部パックプレート１９２と基板１４４との間の熱伝達を高めてもよい。
【００３２】
一実施形態では、上部パックプレート１９２は、チャッキング電源１８２によって制御される少なくとも１つのクランプ電極１８０を備える。クランプ電極１８０（チャッキング電極とも呼ばれる）をさらに、整合回路１８８を介して１つ以上の高周波電源１８４、１８６に接続して、処理チャンバ１００内で処理ガス及び／又は他のガスから形成されたプラズマを維持してもよい。１つ以上の高周波電源１８４、１８６は、一般に、約５０ｋＨｚから約３ＧＨｚの周波数及び最大約１０，０００ワットの電力を有する高周波信号を生成することができる。一実施形態では、高周波信号は金属ベースに印加され、交流（ＡＣ）はヒータに印加され、直流（ＤＣ）はクランプ電極１８０に印加される。
【００３３】
図２は、基板支持アセンブリ１４８の一実施形態の分解図を示す。ここには、静電パックアセンブリ１５０、冷却プレート１６４、多層多領域ガスケット１９９、台座１５２が含まれている。静電パックアセンブリ１５０は、上部パックプレート１９２の他に、下部パックプレート（図示せず）及びバッキングプレート（図示せず）も備える。図示のように、いくつかの実施形態では、冷却プレート１６４の上面の周囲に沿って冷却プレート１６４上にＯリング２４０を配置してもよい。一実施形態では、Ｏリング２４０は冷却プレート１６４に加硫処理される。あるいは、Ｏリング２４０は、冷却プレート１６４に加硫処理されることなく、冷却プレート１６４の上面に配置されてもよい。
【００３４】
ガスケット１９９は複数の領域を含んでもよく、各領域は様々な材料の複数のガスケット層から構成されてもよい。あるいは、いくつかの領域は単一のガスケット層を備えてもよい。ガスケット層を形成するために使用され得る材料の例には、グラフォイル、ポリイミド、フルオロポリマー（例えば、ペルフルオロポリマー（ＰＦＰ））、金属（例えば、アルミニウム箔、金箔、銅箔などの金属箔）、ゴム、シリコーンなどがある。ガスケット２９９内の１つ以上の領域内のガスケット層に使用可能なＰＦＰの例には、Ｄｕｐｏｎｔ（商標）のＥＣＣｔｒｅｍｅ（商標）、ＤｕｐｏｎｔのＫＡＬＲＥＺ（登録商標）（例えば、ＫＡＬＲＥＺ８９００）、及びＤａｉｋｉｎ（登録商標）のＤＵＰＲＡ（商標）がある。ガスケット２９９内の１つ以上の領域内のガスケット層に使用することができるポリイミドの例には、Ｃｉｒｌｅｘ（登録商標）とＫａｐｔｏｎ（登録商標）がある。ガスケット２９９の様々なガスケット層には、種々の種類のグラフォイルを使用することができる。グラフォイルは、ｘ−ｙ平面において約１００〜１２００ワット毎メートルケルビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）の熱伝導率（例えば、約１４０〜８００Ｗ／ｍ・Ｋ）を有し得て、ｚ方向（ｘ−ｙ平面に直交する方向）には約５〜１５０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有し得る。ｘ−ｙ平面内及びｚ方向に目標熱伝導率を有するグラフォイルを選択することができる。
【００３５】
一実施形態では、ガスケット１９９は、第１個数のガスケット層を有する第１ガスケット層スタックからなる第１領域と、第２個数のガスケット層を有する第２ガスケット層スタックからなる第２領域とを備える。ガスケット１９９はさらに、３つ以上の領域を含み得る。例えば、ガスケット１９９は、第３領域、第４領域、第５領域、第６領域などを備え得る。各領域は、特定方向（例えば、ｚ方向）に他とは異なる平均熱伝導率を有する、調整されたガスケット層スタックを有してもよい。
【００３６】
一実施形態では、第１ガスケット層スタック内の１つ以上のガスケット層は、第２ガスケット層スタックのどのガスケット層にも存在しない第１材料から構成されてもよい。一実施形態では、ガスケット１９９及び各ガスケット層スタックの厚さは、約０．２〜２．０ｍｍであり得る。一実施形態では、各ガスケット層スタックの上部層及び／又は底部層は、グラフォイルから構成される。一実施形態では、第１ガスケット層スタック及び第２ガスケット層スタック内の１つ以上の中間ガスケット層は、金属、ポリイミド、シリコーン、ゴム、及び／又はフルオロポリマーを含む。一実施形態では、各ガスケット層は、約３ミルからガスケット１９９の厚さまでの厚さを有する。
【００３７】
一実施形態では、Ｏリング２４０は、ペルフルオロポリマー（ＰＦＰ）製Ｏリングである。あるいは、ポリイミド製Ｏリングなどの他の種類の高温Ｏリングを使用してもよい。一実施形態では、断熱高温Ｏリングが使用される。Ｏリング２４０は、第１厚さの第１段と第２厚さの第２段とを有する段付きＯリングとしてもよい。これは、留め具を締め付けるために使用される力の量を、ＰＦＰ製Ｏリング２４０を一定量だけ圧縮した後に劇的に増加させることによって、留め具の均一な締め付けを容易にし得る。
【００３８】
また更なるＯリング（図示せず）を、冷却プレート１６４の中心の穴２８０の周囲の冷却プレート上面に取り付けてもよい。なお、この中心の穴２８０にはケーブルが通っている。また、別の小さなＯリングを、冷却プレート１６４の他の開口部の周り及びリフトピンの周りなどに取り付けてもよい。Ｏリング２４０及び／又はガスケット１９９は、チャンバの内部容積と静電パックアセンブリ１５０内の内部容積との間に真空シールを提供する。静電パックアセンブリ１５０内の内部容積には、導管及び配線の経路を通すための、台座１５２内の空き場所が含まれる。
【００３９】
一実施形態では、冷却プレート１６４には更に多数の機構２４２が備わって、この機構を通して留め具が挿入される。ガスケットが使用される場合、ガスケットは各機構２４２の位置に切り欠き部を有してもよい。留め具は、各機構２４２を貫通して延び、留め具の更なる構成部分（又は更なる留め具）に結合してもよく、この更なる構成部分は、下部パックプレートに形成された更なる機構に挿入されている。例えば、ボルトは、冷却プレート１６４内の機構２４２を貫通して延び、下部パックプレートの機構内に配置されたナットにねじ込まれてもよい。冷却プレート１６４内の各機構２４２は、下部パックプレート内の同様の機構（図示せず）とちょうど位置が一致してもよい。
【００４０】
上部パックプレート１９２は、環状の周縁部を有する円盤状の形状を有し、この環状の周縁部は、上に配置された基板の形状及びサイズと実質的に一致してもよい。上部パックプレート１９２の上面は、外側リング２１６、複数のメサ２１０、及びメサ２１０間のチャネル２０８、２１２を有してもよい。上部パックプレート１９２はまた、段差１９３などの更なる機構を有してもよい。一実施形態では、上部パックプレート１９２は、電気絶縁性セラミック材料で製造されてもよい。セラミック材料の好適な例としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などが挙げられる。
【００４１】
静電パックアセンブリ１５０の下に取り付けられた冷却プレート１６４は、円盤状の主要部２２４と、主要部２２４から外向きに延びて台座１５２上に配置されている環状フランジを有してもよい。一実施形態では、冷却プレート１６４は、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属、又は他の適切な材料で製造されてもよい。あるいは、冷却プレート１６４は、アルミニウム−シリコン合金を含浸させたＳｉＣなどの複合セラミック又はモリブデンで製造されて、静電パックアセンブリ１５０の熱膨張率と一致するようにしてもよい。冷却プレート１６４は、良好な強度及び耐久性を、良好な熱伝達特性と合わせて提供すべきである。
【００４２】
図３は、静電パックアセンブリに使用される下部パックプレート３００の一実施形態の平面図を示す。下部パックプレート３００は、下部パックプレート１９０、又は本明細書に記載の他のどの下部パックプレートにも相当し得る。図示のように、下部パックプレート３００は半径Ｒ３を有しており、この半径Ｒ３は、静電パックアセンブリが支持することになる基板又はウェハの半径と実質的に同程度であり得る。下部パックプレート３００はさらに、複数の機構３０５を備える。これらの機構は、下部パックプレート３００を備える静電パックアセンブリが取り付けられている冷却プレートにおける同様の機構と組み合わせてもよい。各機構３０５は留め具を収容する。例えば、ボルト（例えば、ステンレス鋼のボルト、亜鉛メッキ鋼のボルトなど）を各機構に配置して、ボルトの頭は、その頭を収容するのに十分な大きさの穴の内側にあって、ボルトの軸は、下部パックプレート３００の下側から外へ出ていてもよい。ボルトは、冷却プレートの対応する機構に配置されているナットに締め付けられてもよい。あるいは、機構３０５は、ナットを収容できる大きさであってもよく、冷却プレートの対応する機構が収容するボルトの軸を通すことができる穴を備えてもよい。別の例では、ヘリカルインサート（例えば、Ｈｅｌｉ−Ｃｏｉｌ（登録商標））又は他のねじ込みインサート（例えば、圧入インサート、モールドインインサート、キャプティブナットなど）を１つ以上の当該機構に挿入して、ねじ穴を追加してもよい。続いて、冷却プレートの内側に配置されて、冷却プレートから突き出ているボルトをねじ込みインサートにねじ込み、冷却プレートをパックに固定してもよい。あるいは、ねじ込みインサートを冷却プレートに使用してもよい。
【００４３】
機構３０５は、留め具のサイズと比較してわずかに大きくなっていて、留め具の熱膨張率がさらに大きくても適応可能であってもよい。一実施形態では、留め具の寸法を加減して、留め具が５００又は６００℃に加熱されたときも、留め具は機構に力を作用させない。
【００４４】
図示されているように、複数組の機構３０５が下部パックプレート３００に備わってもよい。各組の機構３０５は、下部パックプレートの中心から特定の半径、すなわち距離を置いて、等間隔に配置されてもよい。例えば、図示のように、第１組の機構３０５は半径Ｒ１に配置され、第２組の機構３０５は半径Ｒ２に配置されている。機構の組が追加されたら、半径も追加して配置してもよい。
【００４５】
一実施形態では、これらの機構は、下部パックプレート３００を含む静電パックアセンブリに均一な荷重をかけるように並べられている。一実施形態では、機構は、ボルトが約３０〜７０平方センチメートルごと（例えば、５０平方センチメートルごと）に配置されるように並べられている。一実施形態では、直径１２インチの静電パックアセンブリに、３組の機構が使用されている。第１組の機構は、下部パックプレート３００の中心から約４インチのところに配置されてもよく、約４つの機構を備える。第２組の機構は、下部パックプレート３００の中心から約６インチのところに配置されてもよく、約６個の機構を備える。第３組の機構は、下部パックプレート３００の中心から約８インチのところに配置されてもよく、約８つの機構を備える。あるいは、２組の機構を使用してもよい。一実施形態では、下部パックプレート３００は、２〜３種の種々の半径で組になって並べられた約８〜２４個の機構を備えて、各機構で留め具を収容する。
【００４６】
図４Ａは、基板支持アセンブリ４０５の一実施形態の側断面図を示す。基板支持アセンブリ４０５は静電パックアセンブリ４１０を備える。この静電パックアセンブリ４１０は、上部パックプレート４１５と、下部パックプレート４２０と、バッキングプレート４２５から構成されており、これらは金属接合によって互いに接合され得る。一実施形態では、上部パックプレート４１５は、第１金属接合部４５０によって下部パックプレート４２０に接合されており、下部パックプレート４２０は、第２金属接合部４５５によってバッキングプレート４２５に接合されている。一実施形態では、拡散接合が金属接合の方法として用いられる。しかしながら、他の接合方法もまた金属接合を生成するために使用され得る。
【００４７】
上部パックプレート４１５は、ＡｌＮ又はＡｌ２Ｏ３などの電気絶縁性（誘電体）セラミックから成る。一実施形態では、バッキングプレート４２５は、上部パックプレート４１５と同じ材料から成る。これにより、上部パックプレート４１５及びバッキングプレート４２５によって下部パックプレート４２０には、ほぼ一致するが反対方向の力が作用し得る。ほぼ一致する力によって、上部パックプレート４１５の湾曲及び亀裂は最小限に抑えられるか、又は解消され得る。
【００４８】
上部パックプレート４１５は、クランプ電極４２７と１つ以上の加熱素子４２９を備える。クランプ電極４２７は、チャッキング電源（図示せず）、並びに整合回路（図示せず）を介して高周波プラズマ電源（図示せず）及び高周波バイアス電源（図示せず）に接続され得る。加熱素子４２９は、上部パックプレート４１５を加熱するためのヒータ電源（図示せず）に電気的に接続されている。
【００４９】
上部パックプレート４１５は、約３〜１０ｍｍの厚さを有し得る。一実施形態では、上部パックプレート４１５は、約３〜５ｍｍの厚さを有する。クランプ電極４２７は、上部パックプレート４１５の上面から約０．３〜１ｍｍに配置されてもよく、加熱素子４２９はクランプ電極４２７から約２ｍｍ下に配置されてもよい。加熱素子４２９は、約１０〜２００ミクロンの厚さを有するスクリーン印刷された加熱素子であってもよい。あるいは、加熱素子４２９は、上部パックプレート４１５の厚さの約１〜３ｍｍを使用する抵抗コイルであってもよい。このような実施形態では、上部パックプレート４１５は、約５ｍｍの最小厚さを有し得る。
【００５０】
一実施形態では、バッキングプレート４２５の厚さは、上部パックプレート４１５の厚さとほぼ等しい。例えば、一実施形態では、上部パックプレート４１５及びバッキングプレート４２５は、約３〜５ｍｍの厚さをそれぞれ有し得る。一実施形態では、バッキングプレート４２５は、約３〜１０ｍｍの厚さを有する。
【００５１】
一実施形態では、下部パックプレート４２０の厚さは、上部パックプレート４１５及びバッキングプレート４２５の厚さ以上である。一実施形態では、下部パックプレート４２０は、約８〜２５ｍｍの厚さを有する。一実施形態では、下部パックプレート４２０は、上部パックプレート４１５の厚さよりも約３０％〜３３０％大きい厚さを有する。
【００５２】
一実施形態では、下部パックプレート４２０に使用される材料を適切に選択することで、下部パックプレート４２０の材料の熱膨張率（ＣＴＥ）は、電気絶縁性上部パックプレート４１５材料のＣＴＥと実質的に一致し得る。これは、ＣＴＥの不一致を最小限に抑えて、熱サイクル中に静電パックアセンブリ４１０を損傷させる可能性がある熱機械的応力を回避するためである。
【００５３】
一実施形態では、下部パックプレート４２０はモリブデンである。例えば、静電パックアセンブリ４１０が不活性環境で使用される場合、モリブデンを下部パックプレート４２０に使用してもよい。不活性環境の例には、Ａｒ、Ｏ２、Ｎなどの不活性ガスが流入する環境がある。例えば、静電パックアセンブリ４１０で金属堆積のために基板をチャックするのであれば、モリブデンを使用してもよい。また、モリブデンを、腐食性環境における用途（例えば、エッチング用途）のために下部パックプレート４２０に使用してもよい。このような実施形態では、下部パックプレート４２０の露出面は、下部パックプレート４２０が上部パックプレート４１５に接合された後に、耐プラズマ性コーティングで被覆されてもよい。プラズマコーティングは、プラズマ溶射法によって実施することができる。耐プラズマ性コーティングは、例えば、下部パックプレートの側壁及び下部パックプレート４２０の露出した水平段差を覆ってもよい。一実施形態では、耐プラズマ性コーティングはＡｌ２Ｏ３である。あるいは、耐プラズマ性コーティングは、上記の保護層１３６を参照して記載された材料のうちのいずれかでもよい。
【００５４】
一実施形態では、導電性金属マトリックス複合材料（ＭＭＣ）材料が下部パックプレート４２０に使用される。ＭＭＣ材料は、金属マトリックスと、マトリックス全体に埋め込まれ分散している強化材料とを含む。金属マトリックスは、単一の金属又は２つ以上の金属又は金属合金を含み得る。使用され得る金属には、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、コバルト−ニッケル合金（ＣｏＮｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、又はそれらの様々な組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。強化材料は、ＭＭＣに所望の構造強度を提供するように選択されてもよく、また、ＭＭＣの他の特性に対して所望の特性値を提供するように選択されてもよい。その他の特性とは、例えば、熱伝導率及びＣＴＥなどである。使用可能な強化材料の例には、シリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）があるが、他の材料もまた使用され得る。
【００５５】
下部パックプレート４２０用のＭＭＣ材料は、所望の電気伝導率を提供し、静電パックアセンブリ４１０の動作温度域にわたって上部パックプレート４１５の材料のＣＴＥと実質的に一致するように選択されるのが好ましい。一実施形態では、温度域は、約２０℃〜約５００℃の範囲であり得る。一実施形態では、ＣＴＥを一致させることには、ＭＭＣ材料を選択することによって、ＭＭＣ材料が、上部パックプレート４１５の材料にも使用されている材料を少なくとも１つ含むことが基本になっている。一実施形態では、上部パックプレート４１５はＡｌＮを含む。一実施形態では、ＭＭＣ材料は、ＡｌＳｉ合金を含浸させたＳｉＣ多孔質体（本明細書ではＡｌＳｉＳｉＣと呼ぶ）を含む。
【００５６】
ＭＭＣの構成材料及び組成割合は、所望の設計目的を満たす工学材料を提供するように選択され得る。例えば、下部パックプレート４２０及び上部パックプレート４１５のＣＴＥが厳密に一致するようにＭＭＣ材料を適切に選択することによって、下部パックプレート４２０と上部パックプレート４１５との間の界面における熱機械的応力が低減される。
【００５７】
静電パックアセンブリ４１０の層間の熱膨張率を一致させることによって、下部パックプレート４２０を上部パックプレート４１５及びバッキングプレート４２５に接合することによって引き起こされる応力を最小限に抑え得る。一実施形態では、下部パックプレート４２０は、上述したような金属マトリックス複合材料から成る。あるいは、下部パックプレート４２０は、ＳｉＳｉＣＴｉ又はモリブデンであってもよい。
【００５８】
一実施形態では、下部パックプレート４２０は、耐プラズマ性セラミックコーティング（図示せず）で被覆され、粗面化された外壁を有する。耐プラズマ性セラミックコーティングについては、図５Ａ〜５Ｂを参照しながら以下で更に詳細に説明する。
【００５９】
一実施形態では、上部パックプレート４１５、下部パックプレート４２０、及びバッキングプレート４２５は、アルミニウムを含む材料を含む。例えば、上部パックプレート４１５及びバッキングプレート４２５はそれぞれ、Ａｌ２Ｏ３又はＡｌＮから構成されてもよく、下部パックプレート４２０は、ＡｌＳｉＳｉＣから構成されてもよい。
【００６０】
金属接合部４５０は、アルミニウム箔の「中間層」を含み、この中間層は、上部パックプレート４１５と下部パックプレート４２０との間の接合部に配置されてもよい。同様に、金属接合部４５５は、アルミニウム箔の中間層を含み、この中間層は、下部パックプレート４２０とバッキングプレート４２５との間の接合部に配置されてもよい。圧力と熱が加えられることで、アルミニウム箔と上部パックプレート４１５との間、及びアルミニウム箔と下部パックプレート４２０との間に拡散接合が形成される。同様に、圧力と熱が加えられることで、アルミニウム箔と下部パックプレート４２０との間、及びアルミニウム箔とバッキングプレート４２５との間に拡散接合が形成される。他の実施形態では、拡散接合は他の中間層材料を用いて形成されてもよく、この中間層材料は、上部パックプレート４１５、下部パックプレート４２０、及びバッキングプレート４２５に使用される材料に基づいて選択される。一実施形態では、金属接合部４５０、４５５は、約０．２〜０．３ｍｍの厚さを有する。
【００６１】
一実施形態では、上部パックプレート４１５は、直接拡散接合を用いて下部パックプレート４２０に直接、接合されてもよく、この場合には、中間層を使用せずに、接合を形成する。同様に、下部パックプレート４２０は、直接拡散接合を用いてバッキングプレート４２５に直接、接合されてもよい。
【００６２】
上部パックプレート４１５の直径は、下部パックプレート４２０及びバッキングプレート４２５の直径より大きくてもよい。一実施形態では、上部パックプレート４１５及び下部パックプレート４２０はそれぞれ約３００ｍｍの直径を有し、バッキングプレート４２５は約２５０ｍｍの直径を有する。一実施形態では、バッキングプレート４２５は、上部パックプレート４１５の直径の約７５〜８５％の直径を有する。ベースプレート４９５の縁部は、上部パックプレート４１５の直径と同程度の直径を有してもよい。耐プラズマ性高温Ｏリング４４５を上部パックプレート４１５とベースプレート４９５の間に配置してもよい。このＯリング４４５は、基板支持アセンブリの内部と処理チャンバとの間に真空シールを提供し得る。Ｏリング４４５は、ペルフルオロポリマー（ＰＦＰ）、フルオロポリマー、ポリイミドなどで作られてもよい。一実施形態では、Ｏリング４４５は、ＳｉＣなどの無機添加物を含むＰＦＰである。Ｏリング４４５は交換可能であり得る。Ｏリング４４５が劣化したときには、それを取り除き、新しいＯリングを上部パックプレート４１５上に引き伸ばして、上部パックプレート４１５とベースプレート４９５との間の境界の、上部パックプレート４１５の周囲に配置してもよい。Ｏリング４４５は、金属接合部４５０、４５５をプラズマによる浸食から保護し得る。
【００６３】
バッキングプレート４２５は、１つ以上の導管４３５を有する冷却プレート４３６に連結され、かつ熱を伝達し合っており、この導管４３５（本明細書では冷却チャネルとも呼ばれる）は流体源（図示せず）と流体的に連通している。下部パックプレート４２０及び／又はバッキングプレート４２５は、留め具を取り付けるための多数の機構（図示せず）を備え得る。一実施形態では、冷却プレート４３６及び／又はベースプレート４９５は、複数の留め具（図示せず）によって静電パックアセンブリ４１０に連結されている。留め具は、ナットとボルトの対などのねじ込み式留め具であってもよい。下部パックプレート４２０は、留め具を収容するための複数の機構（図示せず）を備え得る。冷却プレート４３６も同様に、留め具を収容するための複数の機構（図示せず）を備え得る。さらに、ベースプレート４９５も、留め具を収容するための複数の機構（図示せず）を備え得る。一実施形態では、機構は、サグリ穴付きのボルト穴である。機構は、下部パックプレート４２０及びバッキングプレート４２５を貫通して延びる、通しの機構であり得る。あるいは、機構は、通しの機構でなくてもよい。一実施形態では、機構はＴ字型のボルト頭又は矩形ナットを収容するスロットであり、このＴ字型のボルト頭又は矩形ナットをスロットに挿入してから９０度回転させ得る。一実施形態では、留め具に、ワッシャー、グラフォイル、アルミニウム薄片、その他の荷重分散材が含まれており、留め具の頭部からの力を機構上に均等に分散させる。
【００６４】
冷却プレート４３６はヒートシンクとして機能し、静電パックアセンブリ４１０から熱を吸収し得る。一実施形態では（図示のように）、多層多領域ガスケット４６５が冷却プレート４３６上に配置されている。ガスケット４６５は複数の種々の領域を有し、各々の領域が、少なくとも１つの方向に種々の平均熱伝導率を有してもよい。ガスケット４６５は、冷却プレート４３６に加硫処理されてもよく、又はそうでなければその上に配置されてもよい。一実施形態では、ガスケット４６５内の各領域は、約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜約１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間の熱伝導率を有する。ガスケット４６５内の１つ以上の領域は、種々の個数のガスケット層と、１つ以上のガスケット層中の種々の材料と、ｚ方向（すなわち、ガスケット４６５の厚さを表す方向）の種々の平均熱伝導率と、及び／又は１つ以上のガスケット層についてのｘ−ｙ平面内の種々の熱伝導率とを有してもよい。諸実施形態では、ガスケット４６５は、ガスケット１９９に相当し得る。留め具を締めてガスケット４６５を圧縮することができる。留め具をほぼ同じ力で締め、低熱伝導率ガスケット４６５を均一に圧縮してもよい。ガスケット４６５の１つ以上の領域は、熱伝達を低下させてサーマルチョークとして作用し、及び／又は熱伝導率を高めてサーマル導管として作用し得る。サーマルチョークとして機能する領域もあれば、サーマル導管として機能する領域もある。
【００６５】
一実施形態では、１つ以上のＯリング（図示せず）を冷却プレート１６４の外周部及び／又は内周部に配置することができる。ガスケット４６５に加えて、Ｏリングを使用することができる。留め具をすべてほぼ同じ力で締め付けて、Ｏリング及び／又はガスケットを圧縮し、静電パックアセンブリ４１０のバッキングプレート４２５と冷却プレート４３６との間の距離をほぼ均一にしてもよい。この距離は、バッキングプレート４２５と冷却プレート４３６との間の境界面全体にわたってほぼ同じ（均一）であり得る。これにより、冷却プレート４３６とバッキングプレート４２５との間の熱伝達特性が、ガスケット４６５の特定の領域内で確実に均一になる。
【００６６】
諸実施形態では、静電パックアセンブリ４１０は、冷却プレート４３６よりもはるかに高い温度に維持され得る。例えば、いくつかの実施形態では、静電パックアセンブリ４１０は、２００〜３００℃の温度に加熱されてもよく、他方、冷却プレート４３６は、約１２０℃未満の温度を維持してもよい。一実施形態では、静電パックアセンブリ４１０は、約２５０℃の温度に加熱されてもよく、その間も、冷却プレート４３６は約６０℃以下の温度に維持されてもよい。したがって、諸実施形態では、最大１９０℃を静電パックアセンブリ４１０と冷却プレート４３６との間で維持することができる。静電パックアセンブリ４１０及び冷却プレート４３６は、熱サイクル中に独立して自由に膨張又は収縮することができる。
【００６７】
いくつかの領域では、ガスケット４６５は、低い熱伝導率（例えば、約２Ｗ／ｍＫ未満）を有して、加熱されている静電パックアセンブリ４１０から冷却されている冷却プレート４３６への熱伝導経路を制限することによってサーマルチョークとして機能し得る。基板を効率的に加熱するためには、ガスケット４６５のいくつかの領域について、上部パックプレート４１５から伝導される熱の量を制限することが望ましい場合がある。ガスケット４６５が中程度の熱伝導率（例えば、約２〜２０Ｗ／ｍ・Ｋ）を有し得る領域もあれば、ガスケット４６５がなおも高い熱伝導率（例えば、２０〜１５０Ｗ／ｍ・Ｋのどこか）を有し得る領域もある。
【００６８】
一実施形態では、冷却プレート４３６は１つ以上のばね４７０によってベースプレート４９５に連結されている。一実施形態では、ばね４７０はコイルばねである。ばね４７０は力を作用させて、冷却プレート４３６を静電パックアセンブリ４１０に押し付ける。冷却プレート４３６の表面は、所定の粗さ及び／又は表面機構（例えばメサ）を有してもよく、これらの粗さ及び／又は表面機構は、静電パックアセンブリ４１０と冷却プレート４３６との間の熱伝達特性に影響を及ぼし得る。加えて、冷却プレート４３６の材料も熱伝達特性に影響を及ぼし得る。例えば、アルミニウム製の冷却プレート４３６はステンレス鋼製の冷却プレート４３６よりも良好に熱を伝達する。
【００６９】
いくつかの実施形態では、処理中に静電パックアセンブリ４１０を介して、支持している基板に高周波信号を供給することが望ましい場合がある。一実施形態では、静電パックアセンブリ４１０を介したこのような高周波信号の伝達を容易にするために、高周波ガスケット４９０がベースプレート４９５上に配置される。高周波ガスケット４９０は、ベースプレート４９５を下部パックプレート４２０に電気的に接続することができるので、バッキングプレート４２５を通過する導電性経路が提供される。高周波ガスケット４９０の配置のために、バッキングプレート４２５の直径は、下部パックプレート４２０の直径及び上部パックプレート４１５の直径より小さくてもよい。
【００７０】
一実施形態では、サーマルスペーサ４８５が高周波ガスケット４９０に隣接して配置されている。サーマルスペーサ４８５を使用して、ベースプレート２９５が下部パックプレート４２０と確実に接触しないようにしてもよい。一実施形態では、Ｏリング４８０がサーマルスペーサ４８５に隣接して配置されている。諸実施形態では、Ｏリング４８０は、ＰＦＰ製のＯリング、ポリイミド製のＯリング、又は他の種類のＯリングであってもよい。Ｏリング４８０を用いて真空シールを容易にすることができる。一実施形態では、取付プレート４４０が、ベースプレート４９５の下に配置され、かつ連結されている。
【００７１】
図４Ｂは、図４Ａに示されている静電パックアセンブリ４１０の底部の一実施形態の斜視図を示す。図示のように、上部パックプレート４１５は第１直径を有しているが、この第１直径は下部パックプレート４２０の第２直径よりも大きい。バッキングプレート４２５は第３直径を有しているが、この第３直径は下部パックプレート４２０の第２直径よりも小さい。図４Ａを参照して前述したように、バッキングプレート４２５は、下部パックプレート４２０よりも小さい直径を有して、高周波ガスケット用の空き場所を提供してもよい。さらに、下部パックプレート４２０は、複数の内側機構（図示せず）及び複数の外側機構４９８を備えてもよく、これらの機構には、図２〜４Ａを参照して説明したように、留め具が取り付けられることになる。バッキングプレート４２５は、バッキングプレート４２５が外側機構４９８を塞がないような大きさにしてもよい。バッキングプレート４２５は穴４９６を備えて、ここから下部パックプレート４２０内の内側機構へのアクセスが提供されてもよい。図示のように、バッキングプレート４２５は、中心穴４９２を備えて、設備へのアクセスを提供し得る。加えて、バッキングプレート４２５は、下部パックプレート４２０内のリフトピン穴４９９の周囲に３つの穴４９４を備える。
【００７２】
図５Ａは、一実施形態による、静電パックアセンブリ５１０の側断面図を示す。図５Ｂは、静電パックアセンブリ５１０の斜視図を示す。但し、静電パックアセンブリ５１０は上下逆に示されており、静電パックアセンブリ５１０の特定の構成要素がより良く表示されている。静電パックアセンブリ５１０は、静電パックアセンブリ４１０とほぼ同様である。例えば、静電パックアセンブリ５１０は、金属接合部５５５によって下部パックプレート５２０に接合された上部パックプレート５１５を備える。静電パックアセンブリ５１０は、別の金属接合部５６５によってバッキングプレート５２５に接合された下部パックプレート５２０をさらに備える。加えて、バッキングプレート５２５は、中心穴５９２を備えて、設備へのアクセスを提供し、さらに、下部パックプレート５２０内のリフトピン穴５９９の周囲に３つの穴５９４を備える。バッキングプレート５２５は、穴５９６を更に備えて、ここから下部パックプレート５２０内の内側機構へのアクセスが提供されてもよい。
【００７３】
静電パックアセンブリ５１０では、バッキングプレート５２５の直径は、下部パックプレート５２０の直径とほぼ同程度である。これにより、上部パックプレート５１５及びバッキングプレート５２５によって下部パックプレート５２０に加えられる力がさらに均等化される。しかしながら、そのような実施形態では、下部パックプレートをベースプレートに電気的に接続する高周波ガスケットを配置するための空き場所がない。高周波信号用に代替経路を提供するために、バッキングプレート５２５の外側側壁及び金属接合部５６５を、導電性コーティング５３０で被覆してもよい。一実施形態では、導電性コーティング５３０は、アルミニウムコーティングなどの金属コーティングである。導電性コーティング５３０は、スパッタリング技術、コールドスプレー技術、又は他の金属堆積技術を使用して施され得る。一実施形態では、導電性コーティング５３０は、耐プラズマ性セラミックコーティング５３５で覆われている。耐プラズマ性セラミックコーティング５３５は、Ｙ２Ｏ３（イットリア、すなわち酸化イットリウム）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、ＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）、石英、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、Ｓｉａｌｏｎ、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＡｌＯＮ（酸窒化アルミニウム）、ＴｉＯ２（チタニア）、ＺｒＯ２（ジルコニア）、ＴｉＣ（炭化チタン）、ＺｒＣ（炭化ジルコニウム）、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＣＮ（炭窒化チタン）、Ｙ２Ｏ３安定化ＺｒＯ２（ＹＳＺ）等であってもよい。耐プラズマ性セラミックコーティング５３５もまた、セラミック複合材料（例えば、Ａｌ２Ｏ３マトリックス中に分散されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２）、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体又はＳｉＣ−Ｓｉ３Ｎ４固溶体であってもよい。諸実施形態では、導電性コーティング５３０及び／又は耐プラズマ性セラミックコーティング５３５はまた、下部パックプレート５２０、金属接合部５５５及び／又は上部パックプレート５１５の外壁も被覆し得る。一実施形態では、導電性コーティング５３０及び耐プラズマ性セラミックコーティング５３５はそれぞれ、約５〜２５ミクロンの厚さを有する。
【００７４】
バッキングプレート５２５の直径は、下部パックプレート５２０の直径とほぼ同程度なので、バッキングプレート５２５は、留め具を取り付けるように構成されている下部パックプレート５２０内の機構（図示せず）を覆っている。したがって、バッキングプレート５２５は、穴５９８を更に備えて、この穴５９８から下部パックプレート５２０内の機構へのアクセスを提供し得る。
【００７５】
一実施形態では、バッキングプレート５２５に不純物を添加することによって、バッキングプレート５２５の電気伝導率を高めて、高周波信号のための電気径路を提供してもよい。一実施形態では、Ｓｍ及び／又はＣｅを用いて、バッキングプレート５２５への不純物の添加が行われる。一実施形態では、バッキングプレート５２５は、約１×１０９オームセンチメートル（１０Ｅ９Ω・ｃｍ）未満の電気抵抗率を有する。一実施形態では、バッキングプレートは、約１０Ｅ６Ω・ｃｍ〜１０Ｅ７Ω・ｃｍの電気抵抗率を有する。そのような実施形態では、バッキングプレート５２５の外壁は、導電性コーティング５３０によって被覆されなくてもよい。しかしながら、バッキングプレートの外壁は依然として耐プラズマ性セラミックコーティング５３５で被覆されてもよい。
【００７６】
図６Ａは、一実施形態による、静電パックアセンブリ６１０の側断面図を示す。図６Ｂは、静電パックアセンブリ６１０の斜視図を示す。但し、静電パックアセンブリ６１０は上下逆に示されており、静電パックアセンブリ６１０の特定の構成要素がより良く表示されている。静電パックアセンブリ６１０は、静電パックアセンブリ４１０とほぼ同様である。例えば、静電パックアセンブリ６１０は、金属接合部６５５によって下部パックプレート６２０に接合された上部パックプレート６１５を備える。静電パックアセンブリ６１０は、別の金属接合部６６７によってバッキングプレート６７０に接合された下部パックプレート６２０をさらに備える。バッキングプレート６７０は、中心穴６９２を備えて、設備へのアクセスを提供し、さらに、下部パックプレート６２０内のリフトピン穴６９９の周囲に３つの穴６９４を備える。バッキングプレート６７０は、穴６９６を更に備えて、ここから下部パックプレート６２０内の内側機構へのアクセスが提供される。
【００７７】
静電パックアセンブリ６１０では、バッキングプレート６７０の直径は、下部パックプレート６２０の直径よりも小さい。一実施形態では、バッキングプレート６７０の直径は、バッキングプレート４２５の直径とほぼ等しい。静電パックアセンブリ６１０は、金属接合部６６５によって下部パックプレート６２０に金属接合されたバッキングリング６６０をさらに備える。バッキングリング６６０の外側直径は、下部パックプレート６２０の直径とほぼ同程度である。これにより、上部パックプレート６１５並びにバッキングプレート６７０及びバッキングリング６６０の組み合わせによって下部パックプレート６２０に加えられる力がさらに均等化される。
【００７８】
バッキングプレート６７０とバッキングリング６６０との間に空き場所があることで、高周波ガスケットのための場所が用意され、この高周波ガスケットで下部パックプレート６２０をベースプレートに電気的に接続してもよい。さらに、留め具を取り付けるように構成されている下部パックプレート６２０内の機構６９８を露出させてもよい。一実施形態では、バッキングリング６６０、金属接合部６６５、下部パックプレート６２０、金属接合部６５５及び／又は上部パックプレート６１５の外壁は、耐プラズマ性セラミックコーティングで被覆されている。これは、図５Ａ〜５Ｂを参照した上述の説明と同様である。
【００７９】
図７は、基板支持アセンブリを製造するための方法７００の一実施形態を示す。方法７００のブロック７０４では、上部パックプレートが形成される。上部パックプレートは、クランプ電極と１つ以上の加熱素子とを備えるセラミック円盤であってもよい。
【００８０】
ブロック７０６では、下部パックプレートが形成される。一実施形態では、留め具を取り付けるために、機構が下部パックプレートに形成される。ガスを流すために、ガス穴（例えば、Ｈｅ穴）も下部パックプレートに形成されてもよい。
【００８１】
一実施形態では、ブロック７０７では、金属保護コーティングが下部パックプレートに施される。例えば、下部パックプレートがモリブデンである場合、金属保護コーティングを下部パックプレートに施してもよい。金属保護コーティングを施して、下部パックプレートの材料が確実にプラズマや処理ガスに曝されないようにしてもよい。金属保護コーティングは、約２〜１０ミクロンの厚さを有し得る。
【００８２】
一実施形態では、金属保護コーティングは、アルミニウム、又はＡｌ６０６１などのアルミニウム合金である。一実施形態では、金属保護コーティングは、電気メッキによって下部パックプレートに施される。電気メッキでは、下部パックプレートの全表面に金属保護コーティングが形成され得る。その全表面には、下部パックプレートに穿設された穴及び機構の外壁、上部及び下部、並びに内壁も含まれる。他の実施形態では、金属保護コーティングは、コールドスプレー又はスパッタリングなどの金属堆積技術によって施されてもよい。
【００８３】
一実施形態では、金属保護プラグが、下部パックプレートに穿設された穴に挿入されており、これは、下部パックプレートへの金属保護コーティング施工の代替又は補強になっている。例えば、ザグリ加工された複数の貫通穴を下部パックプレートに穿設して、アルミニウム（又はアルミニウム合金）製プラグをこれらの穴に挿入してもよい。プラグによって、ガス到達範囲（例えば、穴の内部）はガスへの露出から保護され得る。その後、金属保護コーティングが下部パックプレート上に施されても、又は施されなくてもよい。
【００８４】
一実施形態では、下部パックプレートの外壁はビーズブラスト加工されて、外壁は約１００〜２００マイクロインチの粗さ（Ｒａ）に粗面化されている。その後、外壁に耐プラズマ性セラミックコーティングのプラズマ溶射が施されてもよい。諸実施形態では、耐プラズマ性セラミックコーティングを金属保護コーティング上に形成してもよい。一実施形態では、耐プラズマ性セラミックコーティングは、約２〜１０ミクロンの厚さを有する。さらなる実施形態では、耐プラズマ性セラミックコーティングは、約３ミクロンの厚さを有する。
【００８５】
ブロック７０８では、バッキングプレートが形成される。バッキングプレートに１つ以上の穴が（例えば穿設によって）形成されて、下部パックプレートの機構及び／又はガス穴へのアクセスが提供されてもよい。一実施形態ではプラグが下部パックプレートの穴に挿入されており、バッキングプレートの上面にガス溝が形成されている（この上面でバッキングプレートは下部パックプレートに接触する）。これらのガス溝によって、ガスがプラグを通り抜け、その後、上部パックプレートの穴を通過して流れるアクセス経路が提供され得る。一実施形態では、上部パックプレートの穴は多孔質プラグを備える。バッキングプレートにも穴が穿設されて、ガスがガス溝に流れ込むための経路が提供され得る。
【００８６】
ブロック７１０では、下部パックプレートは、第１金属接合を用いて上部パックプレートに金属接合される。ブロック７１５では、バッキングプレートは、第２金属接合を用いて下部パックプレートに金属接合される。上部パックプレート、下部パックプレート及びバッキングプレートを備える多層スタックによって、静電パックアセンブリが形成され得る。
【００８７】
一実施形態では、第１金属接合は、上部パックプレートと下部パックプレートとの間にＡｌ又はＡｌＳｉ合金の金属箔を配置することによって形成される。一実施形態では、第２金属接合は、下部パックプレートとバッキングプレートとの間にＡｌ又はＡｌＳｉ合金の更なる金属箔を配置することによって形成される。一実施形態では、金属箔の厚さは約５０ミクロンであってもよい。圧力と熱が加えられることで、金属箔、上部パックプレート及び下部パックプレートの間に第１拡散接合が形成され、更なる金属箔、下部パックプレート及びバッキングプレートの間に第２拡散接合が形成され得る。一実施形態では、上部パックプレート、金属箔、下部パックプレート、更なる金属箔及びバッキングプレートを備えるスタックが形成される。次に、このスタックはホットプレスされて、１回の接合処理で第１金属接合と第２金属接合を形成する。
【００８８】
一実施形態では、ブロック７２０では、導電性コーティングがバッキングプレートの外壁に施される。導電性コーティングはまた、金属接合部及び／又は下部パックプレートの上にも施され得る。導電性コーティングは、コールドスプレー、スパッタリング、又は他の金属堆積技術によって施された金属コーティングであってもよい。一実施形態では、ブロック７２５では、耐プラズマ性セラミックコーティングが導電性コーティング上に施される。耐プラズマ性セラミックコーティングは、プラズマ溶射、ＩＡＤ、又は他のセラミック堆積技術によって施されてもよい。
【００８９】
ブロック７３０では、サーマルガスケットが冷却プレートに使用される。サーマルガスケットは、本明細書の諸実施形態に記載されているような多層多領域ガスケットであってもよい。ブロック７３５では、冷却プレートが静電パックアセンブリに固定される。一実施形態では、留め具は、下部パックプレート及び／又は冷却プレート内の機構に挿入される。一実施形態では、下部パックプレートが上部パックプレートに接合される前に、留め具が下部パックプレートに挿入される。そのような実施形態では、留め具はパックに恒久的に埋め込まれてもよい。次に、留め具を締め付けることによって（例えば、下部パックプレートの機構から突き出たボルトを冷却プレートの機構に備わるナットにねじ込むことによって）静電パックアセンブリを冷却プレートに連結することができる。
【００９０】
図８は、基板支持アセンブリを製造するための別の方法８００の一実施形態を示す。方法８００のブロック８０４では、試験基板支持アセンブリが従来のガスケットを用いて組み立てられる。例えば、方法７００の操作が実行されてもよい。しかし、ブロック７３０では、本明細書の諸実施形態に記載されている多層多領域サーマルガスケットの１つではなく、標準サーマルガスケットが使用されてもよい。
【００９１】
ブロック８０６では、試験基板支持アセンブリが処理チャンバに挿入される。ブロック８０６では、続いて、１回以上の試験運転が、１つの目標処理又は一連の目標処理を用いて実行され得る。特定の処理では、基板支持アセンブリの各領域で目標温度が同じである場合、又は、領域ごとに種々の目標温度が存在する場合がある。試験の実行中に、ブロック８０８では、基板支持アセンブリの各加熱領域における加熱素子の電力レベルが測定され記録される。これにより、基板支持アセンブリに対する温度分布曲線が得られる。一例では、この温度分布曲線から、加熱素子が最大電力の５〜１０％で動作している加熱領域もあれば、他方で加熱素子が最大電力の５０〜６０％で動作している加熱領域や、なかには、加熱素子が最大電力の９３〜９７％で動作している加熱領域までもが示される場合がある。種々の処理ではプラズマを使用しても、しなくてもよい。さらに、プラズマを使用する処理では、プラズマの電力分布曲線は、基板支持アセンブリの加熱領域間で異なり得る。このために、プラズマが他の領域よりもより強く加熱する領域が生じて、この結果、温度分布曲線に影響が及ぶ。
【００９２】
試験基板支持アセンブリに使用されるサーマルガスケットの熱伝導率は既知であってもよい。各加熱領域の加熱素子は最大定格電力を有してもよい。目標は、すべての加熱素子が最大出力の約１０％を超えて動作すること、及び、最大出力の９０％未満で動作することである。一実施形態では、目標は、すべての加熱素子が最大出力の約１５％を超えて動作すること、及び、最大出力の８５％未満で動作することである。一実施形態では、目標は、すべての加熱素子が最大出力の約２０％を超えて動作すること、及び最大出力の８０％未満で動作することである。
【００９３】
温度分布曲線を用いて、多層多領域ガスケットの各領域についての目標平均熱伝導率を決定してもよく、この平均熱伝導率によって上述の目標が達成されることになる。ガスケットの各領域は、基板支持アセンブリの加熱領域とほぼ一直線に並んでもよい。ガスケットによって、加熱領域を含むプレート又はアセンブリ（例えば、静電パックアセンブリ）が冷却プレートから分離されている。ある領域の熱伝導率を大きくすると、その領域における冷却プレートとプレート又はアセンブリとの間の熱流束が増大する。同様にある領域の熱伝導率を小さくすると、その領域における冷却プレートとプレート又はアセンブリとの間の熱流束は減少する。したがって、上記の例では、最大電力使用量の５〜１０％になっている加熱領域に対応するガスケットの領域の熱伝導率を、従来のガスケットの熱伝導率より大きくしてもよい。これにより、その加熱領域は急速に冷却されて、その結果、その加熱領域は、より高い電力（例えば、最大電力の５０〜６０％）で作動することになる。さらに、上記の例では、最大電力使用量の９３〜９７％になっている加熱領域に対応するガスケットの領域の熱伝導率を、従来のガスケットの熱伝導率より小さくしてもよい。これにより、その加熱領域はゆっくりと冷却されて、その結果、その加熱領域は、より低い電力（例えば、最大電力の５０〜６０％）で作動することになる。
【００９４】
ブロック８１５では、プレート又はアセンブリ（例えば静電パックアセンブリ）のいずれかの加熱領域内に何らかのホットスポットがあるかどうかに関する判定を行ってもよい。同様に特定の加熱領域に対応する冷却プレートのいずれかの区域に何らかのコールドスポットがあるかどうかに関する判定を行ってもよい。ホットスポットには、特定の領域用のガスケットの多層スタックを構築することによって対処することが可能であり、この多層スタックには、ｘ−ｙ平面内で（例えば、ガスケットの表面によって画定される平面内で）高い熱伝導率を有する上部ガスケット層が備わっている。コールドスポットは、特定の領域用のガスケットの多層スタックを構築することによって対処することが可能であり、この多層スタックには、ｘ−ｙ平面内で（例えば、ガスケットの表面によって画定される平面内で）高い熱伝導率を有する底部ガスケット層が備わっている。例えば、いくつかの種類のグラフォイルは、ｘ−ｙ平面において約４００〜１２００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有し得る。したがって、ある領域内のガスケット層スタック内の１つ以上のガスケット層は、あるｘ−ｙ平面内熱伝導率を有し得るが、この熱伝導率は、別の領域内の別のガスケット層スタック内の対応するガスケット層のｘ−ｙ平面内熱伝導率とは異なっている。
【００９５】
ブロック８２０では、ガスケット層スタック（又は単一ガスケット層）がガスケットの各領域に対して決定される。各領域は、特有のガスケット層スタック（又は単一ガスケット層）を有してもよく、又は別の領域のガスケット層スタックと一致するガスケット層スタックを有してもよい。決定されたガスケット層スタック又は単一ガスケット層の各々は、ガスケットのある特定の領域に対する目標熱伝導率を実質的に有する。ある領域のためのガスケット層スタック又は単一ガスケット層を、ガスケット層スタックをモデル化することで決定してもよく、ここでのモデルは、ガスケット層スタックの各層について少なくとも以下の事項を考慮している。それは、選ばれた材料の厚さ、材料、及び熱伝導率である。ガスケット層スタックのモデルはまた、ガスケット層間の隙間抵抗を考慮に入れてもよい。
【００９６】
ガスケットに対して目標厚さが決定されてもよく、各領域のガスケット層スタックは、その目標厚さを概ね有してもよい。高い（例えば、５０Ｗ／ｍ・Ｋを超える）熱伝導率を有することになるガスケット層スタックは、１つ以上のグラファイル層を備えて、他のガスケット層を備えなくてもよい。代替的に、高い熱伝導率を有することになるガスケット層スタックは、１つ以上の金属箔層（例えば、アルミニウム箔層）及び複数のグラフォイル層を有してもよい。例えば、ガスケット層スタックは、グラフォイルの底部層、アルミニウム箔の中間層、及びグラフォイルの上部層を備えてもよい。低い熱伝導率を有することになるガスケット層スタックは、グラフォイルの底部層、ポリイミド又はフルオロポリマーの中間層、及びグラフォイルの上部層を備えてもよい。
【００９７】
一実施形態では、各領域のガスケット層スタックは、グラフォイルの上部層とグラフォイルの底部層を有する。グラフォイルは上部層及び底部層として使用可能であるが、その理由は、グラフォイルは非常に柔らかい材料であり、（例えば、静電パックアセンブリの）セラミックプレート及び冷却プレートと合わせて圧縮された時に、セラミックプレート及び冷却プレートの微小な隙間内に圧縮されるからである。グラフォイルはまた、ガスケット層スタックにおける他の任意の層の間の中間層としても使用され得る。例えば、ガスケット層スタックは、下から上に、グラフォイル、第２材料、グラフォイル、第２材料又は第３材料、グラフォイルなどを含むことができる。一実施形態では、１つ以上の領域は、グラフォイルから成る単一ガスケット層を備える。
【００９８】
ブロック８２５では、多層多領域ガスケットが形成される。各領域には、その領域用に構成されたガスケット層スタック（場合によっては単一のガスケット層）がある。次に、種々の領域を合わせて多層多領域ガスケットが形成される。一実施形態では、種々の領域は互いに接合されている。あるいは、種々の領域は圧縮されて合体している。位置合わせピンを使用して、ガスケットの各領域に対してガスケット層を位置合わせして積み重ねてもよい。一実施形態では、ガスケットの領域の間に隙間（例えば、１ｍｍの隙間）があり得る。あるいは、ガスケットの種々の領域が接触していてもよい。ブロック８３０では、ブロック７３０で作成した多層多領域ガスケットを使用して、方法７００で説明したように基板支持アセンブリを形成することができる。一実施形態では、ガスケットの各領域の種々のガスケット層は適切な位置で冷却プレートに積み重ねられて、対応する加熱領域とちょうど位置が一致することになる。様々な領域のガスケット層が形成されて、領域が互いに接触してもよく、又は領域の間に隙間があってもよい。
【００９９】
セラミックプレート（例えば、静電パックアセンブリ）の複数の加熱領域の各々の中にある加熱素子は定格電力を有する。ガスケットの各領域に対して調整された平均熱伝導率によって、対応する各加熱領域の１つ以上の加熱素子は、支持している基板を目標温度に維持するようになりながらも、定格電力の２０〜８０％の範囲内に留まっている。
【０１００】
図９Ａは、多層多領域ガスケット９００の一実施形態の斜視図を示す。図９Ｂは、図９Ａの多層多領域ガスケット９００の側断面図を示す。図示されているように、ガスケット９００は４つの領域を含む。図示の例では、４つの領域はほぼ同心円状の領域である。しかしながら、他の諸実施形態では、領域は（例えば、図１０に示すように）同心円状でなくてもよい。あるいは、同心円状の領域もあれば、他方で、同心円状でない領域もあってよい。図示の４つの領域は、第１領域９０５、第２領域９１０、第３領域９１５、及び第４領域９２０を備える。第１領域９０５、第２領域９１０及び第３領域９１５はリング形状であり、他方、第４領域９２０は円盤形状である。
【０１０１】
第１領域９０５は５つのガスケット層を備える。第２領域９１０も５つのガスケット層を備えるが、第１領域９０５とはガスケット層の材料及び／又は厚さが異なる。第３領域は９つのガスケット層を備え、第４領域は５つのガスケット層を備える。諸実施形態では、各領域は任意の個数のガスケット層を有してもよい。各領域は、他とは異なるｚ方向の平均熱伝導率を有することができる。任意の領域における１つ以上のガスケット層はまた、特定のｘ−ｙ平面内熱伝導率を有し得る。一実施形態では、各領域はｚ方向に０．２Ｗ／ｍ・Ｋ〜１５０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する。グラフォイルの個々の層は、ｘ−ｙ平面において１４０Ｗ／ｍ・Ｋ〜１２００Ｗ／ｍ・Ｋのどこかの値を取る熱伝導率を有し得る。諸実施形態では、ガスケット９００は、約０．２〜２ｍｍの厚さを有し得る。ガスケット層スタック内の個々のガスケット層は各々、約３ミルから概ねガスケット９００の厚さまでの厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、グラフォイル層は、約３〜４０ミルの厚さを有し得る。
【０１０２】
図１０は、多層多領域ガスケット１０００の別の実施形態の斜視図を示す。ガスケット１０００は、４つの扇形領域１００５、１０１０、１０１５、１０２０を備える。
【０１０３】
上記の説明は、特定のシステム、構成要素、方法等の例などを数多く、具体的かつ詳細に説明しており、それは、本開示のいくつかの実施形態を良く理解してもらうことを目的としている。しかしながら、本開示の少なくともいくつかの実施形態は、こうした具体的かつ詳細な説明がなくても実施され得ることが当業者には明らかであろう。他の諸例では、本開示を不必要に不明瞭にすることを避けるために、周知の構成要素又は方法は詳細に説明されないか、又は単純なブロック図形式で提示される。したがって、具体的かつ詳細な説明は単なる例示である。特定の実施態様はこれらの例示的な説明とは異なる場合があるが、なお本開示の範囲内にあると考えられる。
【０１０４】
本明細書全体を通して「１つの実施形態」又は「一実施形態」と言及した場合、その実施形態に関連して説明した特定の構成、構造、又は特性は少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通じて様々な箇所に「１つの実施形態では」又は「一実施形態では」という表現が出現しても、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すものではない。さらに、用語「又は」は、排他的な「又は」ではなく、包括的な「又は」を意味することを意図している。本明細書中で「約」又は「概ね」という用語が使用される場合、これは、提示された公称値が±１０％以内で正確であることを意味することを意図している。
【０１０５】
本明細書における方法の動作は特定の順序で示され説明されているが、  各方法の動作の順序を変更して、特定の動作が逆の順序で実行されるか、又は、ある動作が他の動作と少なくとも部分的に並行して実行されてもよい。別の実施形態では、異なる動作の指示又は副動作は、断続的に及び／又は交互に行われてもよい。
【０１０６】
上記の説明は例示的であり、限定的ではないことを意図していることを理解するべきである。上記の説明を読み理解することにより、他の多くの実施形態が当業者にとって明らかとなるであろう。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を有する均等物の全範囲と共に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４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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