(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板支持表面を有する支持体と、
前記支持体に取り付けられたベース板であり、その中に冷却チャネルが形成されたベース板と、
入口通路および出口通路を介して前記冷却チャネルに接続された冷却アセンブリと
を備え、前記冷却アセンブリが、
ガス源に結合された入口と、
前記ベース板がその中に配された処理チャンバの外側の隣接する環境に開いた出口と、
前記入口と前記入口通路との間に結合された流量制御装置と、
前記出口通路に結合された熱交換器と
を備える
ペデスタルアセンブリ。
【請求項２】
前記ガス源が、前記隣接する環境から空気を抜き取るためのポンプを備える、請求項１に記載のペデスタルアセンブリ。
【請求項３】
前記冷却アセンブリが、前記熱交換器に結合された冷却液体源をさらに備え、前記熱交換器が、液体およびガス熱交換を実行する、請求項２に記載のペデスタルアセンブリ。
【請求項４】
前記流量制御装置に結合されたコントローラをさらに備え、冷却ガスの流れの流量および圧力を調整するため、前記コントローラが、前記流量制御装置に制御信号を送る、請求項１に記載のペデスタルアセンブリ。
【請求項５】
半導体基板を処理する装置であって、
処理容積を画定するチャンバ本体と、
処理の間、１つまたは複数の基板を支持するペデスタルアセンブリと
を備え、前記ペデスタルアセンブリが、
基板支持表面を有し、前記処理容積内に配された支持体と、
前記支持体に取り付けられたベース板であり、その中に冷却チャネルが形成されたベース板と
を備え、
前記装置がさらに、
入口通路および出口通路を介して前記ペデスタルアセンブリの前記冷却チャネルに接続された冷却アセンブリであり、前記処理容積の外側に配された冷却アセンブリ
を備え、前記冷却アセンブリが、
ガス源に結合された入口と、
前記チャンバ本体の外側の隣接する環境に開いた出口と、
前記入口と前記入口通路との間に結合された流量制御装置と、
前記出口通路に結合された熱交換器と
を備える
装置。
【請求項６】
前記冷却アセンブリが、前記チャンバ本体に隣接して配された、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ガス源が、前記チャンバ本体の外側の前記隣接する環境から空気を抜き取るポンプ、圧縮ガス源および既存のシステムガス源のうちの１つを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記冷却アセンブリが、前記熱交換器に結合された冷却液体源をさらに備え、前記熱交換器が、液体およびガス熱交換を実行する、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記冷却アセンブリに結合されたコントローラをさらに備え、冷却ガスの流れの流量および／または圧力を調整するため、前記コントローラが、前記冷却アセンブリに制御信号を送る、請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
前記コントローラに結合された１つまたは複数の温度センサをさらに備え、前記コントローラが、前記１つまたは複数の温度センサの測定値に従って、前記冷却ガスの流れの前記流量および／または圧力を調整する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
処理中の基板の温度を制御する方法であって、
処理チャンバ内の基板支持体上で基板を処理すること、
前記基板支持体内に形成された冷却チャネルに冷却ガスの流れを供給して、前記基板の温度を制御すること、
前記冷却チャネルを出た前記冷却ガスの流れを熱交換器に流すこと、および
前記冷却ガスの流れを、前記処理チャンバの周囲の環境に再び放出すること
を含む方法。
【請求項１２】
冷却ガスの流れを供給することが、前記処理チャンバの周囲の前記環境から空気の流れを抜き取ることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板を処理することが、前記基板の温度を、摂氏約４００度〜摂氏約４５０度の間に維持することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板を処理することが、約１０００秒よりも長い時間、前記基板の上に物理的気相堆積を形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
１つまたは複数の温度センサを介して前記基板の温度を測定すること、および前記冷却ガスの流れの流量および／または圧力を調整することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
最長１０００秒の間に前記基板上で物理的気相堆積を実行することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記支持体は、静電チャックである、請求項１に記載のペデスタルアセンブリ。
【請求項１８】
前記支持体は、静電チャックである、請求項５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、半導体基板を処理する装置および方法に関する。より詳細には、本開示の実施形態は、高温処理の間、基板温度を安定させる装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの半導体プロセスでは、処理中の基板の温度が通常、大きな熱伝導体などの、基板支持体に取り付けられたヒートシンク（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）によって維持される。伝統的に、高温物理的気相堆積（ＰＶＤ）で使用されるヒートシンクは能動的には冷却されない。それらのＰＶＤチャンバ内の温度は非常に高く、そのため、伝統的な冷却材はヒートシンクの冷却チャネル内で沸騰してしまうと考えられるためである。伝統的なＰＶＤ方策（ｒｅｃｉｐｅ）は普通、かなり短い堆積時間、例えば数十秒程度のかなり短い堆積時間を含むため、基板の下の比較的に大きなヒートシンクによって基板上の熱負荷（ｈｅａｔ  ｌｏａｄ）を放散させることができる。しかしながら、ＰＶＤ方策において堆積時間が例えば数百〜数千秒の範囲に延びると、非能動的に冷却された基板支持体は、処理中の基板上の熱負荷を放散させることができず、その結果、プロセスドリフト（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｄｒｉｆｔ）が生じ、堆積中の膜が劣化する。長時間続くＰＶＤプロセスの基板支持体の冷却には、ＧＡＬＤＥＮ（登録商標）熱伝達流体または同種の他の高沸点冷却材が使用されている。しかしながら、それらの高沸点冷却材は高価であるだけでなく、熱分解をうけやすく、腐食性になる可能性があり、かつ／またはＨＦ、フルオロホスゲンなどの有害ガスを放出することがある。
したがって、基板温度を制御する、高温ＰＶＤプロセス用の改良された装置および方法が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本開示は一般に、処理チャンバ内において、高温処理の間、基板温度を制御する装置および方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の一実施形態はペデスタルアセンブリを提供する。このペデスタルアセンブリは、基板支持表面を有する静電チャックと、静電チャックに取り付けられたベース板であり、その中に冷却チャネルが形成されたベース板と、入口通路および出口通路を介して冷却チャネルに接続された冷却アセンブリとを含む。この冷却アセンブリは、冷却ガスの流れを発生させるポンプと、ポンプと入口通路との間に結合された流量制御装置と、出口通路に結合された熱交換器とを含む。
本開示の他の実施形態は、半導体基板を処理する装置を提供する。この装置は、処理容積を画定するチャンバ本体と、処理の間、１つまたは複数の基板を支持するペデスタルアセンブリとを含む。このペデスタルアセンブリは、基板支持表面を有し、処理容積内に配された静電チャックと、静電チャックに取り付けられたベース板であり、その中に冷却チャネルが形成されたベース板とを含む。この装置はさらに、入口通路および出口通路を介してペデスタルアセンブリの冷却チャネルに接続された冷却アセンブリを含む。この冷却アセンブリは、処理容積の外側に配される。この冷却アセンブリは、冷却ガスの流れを発生させるポンプと、ポンプと入口通路との間に結合された流量制御装置と、出口通路に結合された熱交換器とを含む。
本開示のさらに他の実施形態は、処理中の基板の温度を制御する方法を提供する。この方法は、処理チャンバ内の基板支持体上で基板を処理すること、基板支持体内に形成された冷却チャネルに冷却ガスの流れを供給して、基板の温度を制御すること、冷却チャネルを出た冷却ガスの流れを熱交換器に流すこと、および冷却ガスの流れを、処理チャンバの周囲の環境に再び放出することを含む。一実施形態では、基板支持体が静電チャックであってもよい。
【０００５】
上に挙げた本開示の諸特徴を詳細に理解することができるように、そのうちのいくつかが添付図面に示された実施形態を参照することによって、上に概要を示した本開示をより具体的に説明する。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施形態だけを示したものであり、したがって添付図面を本開示の範囲を限定するものと考えるべきではないことに留意すべきである。等しく有効な別の実施形態を本開示が受け入れる可能性があるためである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示の一実施形態に基づく物理的気相堆積チャンバの略断面図である。
【図２】高温処理の間、温度を制御する基板支持体を概略的に示す図である。
【図３】本開示の一実施形態に基づく温度制御方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
理解を容易にするため、可能な場合には、上記の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照符号を使用した。特段の言及なしに、１つの実施形態の中で開示された要素を他の実施形態で有益に使用され得ることが企図される。
本開示の実施形態は、高温処理の間、基板温度を安定させる装置および方法に関する。より詳細には、本開示の実施形態は、高温の基板支持体の冷却チャネル内における開ループ空気循環を使用する。本開示の実施形態は、基板支持体内の冷却チャネルの入口に冷却ガスの流れを流し、冷却チャネルの出口からの冷却ガスの流れを熱交換器を使用して受け取り、冷却された冷却ガスを環境に放出することによって基板温度を安定させる装置および方法を提供する。処理チャンバの周囲の環境から、例えば処理チャンバが収容されたクリーンルームから空気を抜き取るため、冷却チャネルの入口にポンプを結合することができる。この熱交換器は、処理チャンバに隣接して配置することができ、そのため、建物の外側へ延びる排気管路が必要ない。
本開示の実施形態は、クリーンルーム内の空気を冷却ガスとして使用することを可能にする。本開示の実施形態では、クリーンルーム環境の温度を上昇させずに、また、処理チャンバをじかに取り巻く作業／保守エリアに、潜在的に危険なほどに熱い排出冷却ガス、例えば２００℃よりも高温の排出冷却ガスを放出せずに、使用済みの冷却ガスを環境へ直接に放出することができる。
【０００８】
本開示の実施形態を使用して、長時間にわたって実行される高温処理の間、基板温度を安定させることができる。例えば、本開示の実施形態は、１０００秒を超える処理時間の間、基板温度を、熱誘起性のプロセスドリフトおよび堆積中の膜の劣化を引き起こさない摂氏約４００度付近に制御する能力を示す。本開示の実施形態を使用して、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ、プラズマＰＶＤチャンバ、エッチングチャンバまたは他の適当なチャンバ内で使用されている高温の基板支持体を冷却することができる。本開示の実施形態は、高温の基板支持体内において、不活性ガスまたは空気を、温度制御用の冷却流体として使用する。
図１は、本開示の一実施形態を一致させる物理的気相堆積チャンバ１００の略断面図である。処理チャンバ１００はチャンバ本体１０２を含み、チャンバ本体１０２は、内部容積１１０を囲う側壁１０４、チャンバ底部１０６およびリッドアセンブリ１０８を有する。内部容積１１０内には、処理の間、基板１１２を支持するペデスタルアセンブリ１２０が配されている。内部容積１１０内にはプロセスキット１１４を配することができる。プロセスキット１１４は、少なくとも、ペデスタルアセンブリ１２０を覆うように配置された堆積リング１１６、および側壁１０４の内部表面１０４ａを覆うように配置された接地シールド１１８を含むことができる。
【０００９】
リッドアセンブリ１０８は一般に、ターゲットバッキング板１２２、ターゲット１２４およびマグネトロン１２６を含む。チャンバ壁１０４によってターゲットバッキング板１２２を支持することができる。ターゲットバッキング板１２２とチャンバ壁１０４との間にセラミックリングシール１２８を配することができる。セラミックリングシール１２８は、チャンバ本体１０２とターゲットバッキング板１２２との間の真空シールと電気絶縁体の両方の機能を果たす。ターゲット１２４と接地シールド１１８との間に上シールドリング１３０が配されている。ターゲット１２４の側面およびバッキング板１２２の側面の周囲でのプラズマ点火を制限するため、したがってターゲット１２４およびバッキング板１２２の側壁に再堆積した材料のスパッタリングを防ぐために、上シールドリング１３０は意図的に、ターゲット１２４の近くに、しかしターゲット１２４には触れないように配されている。
【００１０】
電源１３２によって、ターゲット１２４を、ＲＦおよび／またはＤＣ電力で、大地、例えばチャンバ本体１０２に対してバイアスすることができる。内部容積１１０には、ガス源１３４から、導管１３６を介して、アルゴンなどのガスが供給される。ガス源１３４は、反応性ガスまたは非反応性ガスを含むことができる。このガスから、基板１１２とターゲット１２４との間にプラズマが形成される。プラズマ中のイオンはターゲット１２４に向かって加速され、それらのイオンによってターゲット１２４から材料が追い出される。追い出されたターゲット材料は基板１１２上に堆積する。処理の間、リッドアセンブリ１０８、上シールドリング１３０、接地シールド１１８、堆積リング１１６およびカバーリング１３３は、内部容積１１０内で形成されたプラズマを、基板１１２の上方の領域に閉じ込める。
使用済みのプロセスガスおよび副生物は、排気口１３８を通して処理チャンバ１００から排出される。排気口１３８は、使用済みのプロセスガスを受け取り、この使用済みのプロセスガスを、１つまたは複数の排気ポンプ１４２に接続された排気導管１４０に導く。
【００１１】
ペデスタルアセンブリ１２０は、チャンバ底部１０６まで移動可能に配することができる。一実施形態では、ペデスタルアセンブリ１２０が、基板支持体１４４、ベース板１４６、接地板１４８およびガス冷却アセンブリ１５０を含むことができる。基板支持体１４６、ベース板１４６および接地板１４８は、一緒に積み重ねられて、中心シャフト１５２に取り付けられた円板体を形成することができる。処理のための上位置と基板を装填する／取り出すための下位置との間でペデスタルアセンブリ１２０を移動させるため、ペデスタルアセンブリ１２０の中心シャフト１５２にリフト機構１５４を結合することができる。
基板支持体１４４は、その上に基板１１２を支持する上面１５６を有する。一実施形態では、基板支持体１４４が静電チャックであってもよく、この静電チャックは、電極１５８がその中に埋め込まれた誘電体を含む。この誘電体は通常、パイロリティックボロンナイトライド（ｐｙｒｏｌｉｔｉｃ  ｂｏｒｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ）、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、アルミナまたは同等の材料などの高熱伝導率誘電体材料から製造される。電極１５８を電源１６０に結合することができ、電源１６０は、チャッキング力を制御するための電力を電極１５８に供給する。
【００１２】
基板支持体１４６および基板１１２を所望の温度に維持するため、基板支持体１４４は、１つまたは複数の加熱要素１４９を含むことができる。一実施形態では、加熱要素１４９が、基板支持体１４４内の電極１５８の下方に埋め込まれた抵抗ヒータであってもよい。加熱要素１４９を電力供給装置１４７に結合することができる。短時間の堆積プロセスの間、所望の温度を維持するため、高電力堆積中に、基板支持体１４４および基板１１２の温度が初期温度設定点（ｉｎｉｔｉａｌ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｓｅｔ  ｐｏｉｎｔ）よりも上昇したときには、加熱要素１４９の出力を下げ、または加熱要素１４９をオフにすることができる。堆積時間が長くなるときには、所望の温度を維持するのに追加の冷却が必要となることがある。
【００１３】
ベース板１４６と基板支持体１４４との間の良好な熱伝導を提供するため、基板支持体１４４は、拡散接合（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｂｏｎｄ）または他の接合法によってベース板１４６に取り付けることができる。ベース板１４６は、基板支持体１４４および基板１１２内の温度安定性を処理の間、維持するヒートシンクとして機能することができる。ベース板１４６は、その上の基板支持体１４４に適合した熱的特性を有する材料から形成することができる。ベース板１４６は例えば、炭化アルミニウム、炭化ケイ素など、セラミックと金属の複合体を含むことができる。あるいは、ベース板１４６の全体を、ステンレス鋼、銅、アルミニウムなどの金属から作ることもできる。
接地板１４８は、基板支持体１４４およびベース板１４６に対する支持を提供することができる。接地板１４８は通常、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属材料から製造される。基板支持体１４４およびベース板１４６のより容易な取替えおよび保守を促進するため、接地板１４８からベース板１４６を取り外すことができるようにすることができる。
【００１４】
一実施形態では、ベース板１４６が冷却チャネル１６２を含むことができる。冷却チャネル１６２内を流れる温度調節流体によって、ベース板１４６の温度を能動的に制御、冷却または加熱することができる。一実施形態では、冷却チャネル１６２が、通路１６４、１６６を介してガス冷却アセンブリ１５０に接続され得る。通路１６４、１６６は、中心シャフト１５２の内容積１５２ａ内を通って、ベース板１４６内の冷却チャネル１６２と、チャンバ本体１０２の外側に配されたガス冷却アセンブリ１５０とを接続するように配することができる。
【００１５】
一実施形態では、処理チャンバ１００の環境からの空気を冷却流体として使用するように冷却アセンブリ１５０が構成される。冷却アセンブリ１５０は、冷却のためにプロセスチャンバ１００のすぐ外側の環境から空気を抜き取る入口１６８と、冷却チャネル１６２内を循環した空気を再び環境へ出す出口１７０とを含むことができる。入口１６８と出口１７０はともに、プロセスチャンバが配されたクリーンルーム、ミニエンバイロメント（ｍｉｎｉｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）などの、処理チャンバ１００のすぐ外側の環境に開いている。冷却チャネル１６２に空気を通す動力を提供するため、冷却アセンブリ１５０はポンプを含むことができる。空気を環境に放出する前に空気の温度を周囲温度に戻すため、冷却アセンブリ１５０は熱交換器を含むことができる。冷却アセンブリ１５０内のこの熱交換器は、冷却チャネルからの熱空気を外側環境に送る追加のパイプを要求することなしに、隣接する環境からの空気を使用してサセプタアセンブリ１６０を冷却することを可能にする。
あるいは、圧縮されたクリーンドライエア（ｃｌｅａｎ  ｄｒｙ  ａｉｒ：ＣＤＡ）、圧縮窒素などの圧縮ガス源１６９を、冷却チャネル１６２用のガス源として入口１６９に結合することもできる。一実施形態では、圧縮ガス源１６９が、ボンベに詰められたＣＤＡまたは窒素であってもよい。別の実施形態では、圧縮ガス源１６９が、極低温液体窒素タンクから供給されるハウスシステム（ｈｏｕｓｅ  ｓｙｓｔｅｍ）による既存のＣＤＡまたは窒素供給源であってもよい。
【００１６】
プロセスチャンバ１００内で実行されるプロセスはコントローラ１７２によって制御され、コントローラ１７２は、処理チャンバ１００内での基板の処理を促進するようにチャンバ１００の構成要素を動作させるための命令セットを有するプログラムコードを実行する。一実施形態では、コントローラ１７２が、基板支持体１４６の温度を能動的に制御することができる。例えば、コントローラ１７２を、基板１１２および／または基板支持体１４８の温度を測定するように配置された１つまたは複数の温度センサ１７４に接続することができる。温度センサ１７４は、基板支持体１４６内に埋め込まれて示されている。あるいは、この１つもしくは複数の温度センサ１７４を他の位置に配置すること、または非触式センサとすることもできる。冷却プロセスを調整するため、コントローラ１７２は、センサ１７４によって測定された温度に従って冷却アセンブリ１５０に制御信号を送ることができる。例えば、この制御信号は、冷却チャネル１６２内を通る冷却流体の圧力および／または流量を制御する信号を含むことができる。
【００１７】
図２は、本開示の一実施形態に基づく冷却アセンブリ１５０の詳細を示す、ペデスタルアセンブリ１２０の略断面図である。冷却アセンブリ１５０は、通路１６４、１６６を介して、ベース板１４６内の冷却チャネル１６２に接続することができる。冷却チャネル１６２は、ベース板１４６内の均一な温度を助長する構成で、ベース板１４６内に形成することができる。通路１６４、１６６は、熱流体、例えば摂氏約２００度までの温度の空気の流れを運ぶのに適した管とすることができる。通路１６４、１６６はシリコーン管または金属管とすることができる。
【００１８】
冷却アセンブリ１５０はポンプ２０２を含むことができる。ポンプ２０２を使用して、隣接する環境、例えばクリーンルーム内の環境から入口１６８を通して空気を抜き取り、抜き取った空気を、通路１６４を介して冷却チャネル１６２へポンプ送給することができる。あるいは、冷却チャネル１６２に不活性ガスを送達するため、ポンプ２０２を不活性ガス源に接続することもできる。ポンプ２０２から出力される圧力および／または流量を調整するため、ポンプ２０２に流量制御装置２０４を結合することができる。一実施形態では、流量制御装置２０４がシステムコントローラ１７２に接続され、システムコントローラ１７２によって制御され得る。一実施形態では、ペデスタルアセンブリ１２０内に配された温度センサ１７４によって測定された基板１１２または基板支持体１４６の温度に応じて、システムコントローラ１７２が、空気流の流量および／または圧力を、流量制御装置２０４を使用して制御することができる。例えば、ペデスタルアセンブリ１２０または基板１１２の温度がターゲット温度よりも高い場合には、空気流の流量および／または圧力を増大させることができ、ペデスタルアセンブリ１２０または基板１１２の温度がターゲット温度よりも低い場合には、空気流の流量および／または圧力を低減させることができる。
【００１９】
冷却チャネル１６２内を流れている間に、ベース板１４６と空気流との間で熱交換が起こる。プロセス中、ペデスタルアセンブリ１２０が高温に維持されているとき、この熱交換によって空気流の温度は増大する。その結果、通路１６６を通って出た空気流の温度が、最高で摂氏約２００度になることがある。
【００２０】
クリーンルーム内の環境などの環境へ空気流を再び放出する前に空気流の温度を低下させるため、一実施形態では、冷却アセンブリ１５０が、通路１６６に結合された熱交換器２０６を含む。熱交換器２０６は、出口通路１６６と出口１７０との間に接続されたガス通路２１０を含むことができる。熱交換器２０６を冷却流体源２０８に結合することができる。冷却チャネル１６２を出た高温の空気流は、熱交換器２０６に入って冷却され、その後、出口１７０を通って、クリーンルーム内の環境などの環境に再びに入る。一実施形態では、熱交換器２０６が、空気流の温度を室温付近まで低下させ、そのため、冷却チャネル１６２からの排出空気。冷却チャネルからの排出空気を冷却することによって、本開示の実施形態は、操作員および保守員に安全な環境を提供する。排出空気の冷却はさらに、周囲の構成要素に損傷を与えるいかなる可能性も防止する。排出空気の冷却はさらに、処理チャンバの周囲の周囲温度の望ましくない変化を防ぐ。
熱交換器２０６によって、冷却アセンブリ１５０は、ペデスタルアセンブリ１２０を空冷することができ、そのため、処理チャンバが配置された建物の外へ熱排出空気を導くための流路を必要としない。
一実施形態では、熱交換器２０６が過熱することを防ぐ安全装置として、スナップスイッチサーマルカットオフ（ｓｎａｐ  ｓｗｉｔｃｈ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｕｔｏｆｆ）２１２を、熱交換器２０６と接触するように配置することができる。例えば、熱交換器２０６への冷却水流が遮断されると、熱交換器２０６は最終的に過熱する可能性があり、場合によっては２００℃を超える温度に達することがある。この過熱は、熱交換器２０６および冷却アセンブリ１５０内の周囲の構成要素に損傷を与え得る。その結果、隣接する環境に熱排出ガスが放出され、安全でなくなるであろう。スナップスイッチサーマルカットオフ２１２は、熱交換器２０６の温度が所定の値を超えたときに停止を実行し、または停止を開始することができる。
【００２１】
冷却ガスの流れを監視するため、および冷却ガスの流れが遮断されないことを保証するために、冷却アセンブリ１５０はさらに、流量監視装置２１４を含むことができる。冷却ガスの流れの遮断は、適切な冷却なしで基板が過熱されたときに、プロセスドリフトにつながるであろう。流量監視装置２１４は、冷却ガスの流れが遮断されたときに、警報などの表示を提供することができる。
熱交換器２０６を通る冷却水の十分な流れを保証するため、冷却アセンブリ１５０はさらに、熱交換器２０６の冷却水ループに対する流量監視装置２１６を含むことができる。
【００２２】
図３は、処理の間、基板の温度を制御する本開示の一実施形態に基づく方法３００の流れ図である。ボックス３１０で、処理する基板を、処理チャンバ内の基板支持体上に配置する。この処理チャンバは、図１の処理チャンバ１００または他の適当なチャンバとすることができる。基板支持体は、上で説明したペデスタルアセンブリ１２０または基板１１２とすることができる。処理中に、基板が、ターゲット温度から外れて変動することがある。例えば、処理プラズマなどの処理環境によって基板が過熱されることがある。基板の温度は、摂氏約２００度よりも高い温度に維持されることがある。一実施形態では、基板の温度が、摂氏約４００度〜摂氏約４５０度の間に維持され得る。一実施形態では、この処理が、最長１０００秒の間、継続する物理的気相堆積プロセスであってもよい。
【００２３】
ボックス３２０で、冷却ガスの流れを基板支持体にポンプ送給して、基板を冷却し、基板をターゲット温度に維持することができる。この冷却ガスの流れは、処理チャンバが配置された環境（すなわちクリーンルームまたはミニエンバイロメント）から抜き取られた空気の流れとすることができる。あるいは、この冷却ガスの流れを、不活性ガス源からの不活性ガスとすることもできる。冷却ガスまたは冷却空気を使用することによって、本開示の実施形態は、水の沸点または従来の大部分の冷却流体の分解温度よりも高い温度範囲での冷却および温度制御を可能にする。例えば、本開示の実施形態は、摂氏約２００度よりも高い温度、例えば摂氏約４００度〜摂氏約４５０度の間の温度を有する物体の冷却および温度制御を可能にする。一実施形態では、基板支持体および基板の温度を調整するために、冷却ガスの流量および／または圧力を調整することができる。例えば、基板支持体および基板の温度を低下させるために冷却ガスの流量および／または圧力を増大させることができ、基板支持体および基板の温度を下げるために、冷却ガスの流量および／または圧力を低下させることができる。一実施形態では、冷却ガスの流れを発生させるポンプに結合された流量制御装置を調節することによって、冷却ガスの流量および／または圧力を調整することができる。一実施形態では、基板を測定している温度センサの測定値に応じて流量制御装置を調整することができる。
【００２４】
ボックス３３０で、冷却チャネル内で加熱された排出冷却ガスを熱交換器によって受け取る。図２の熱交換器２０６などの熱交換器は、処理チャンバに隣接して配置することができ、そのため、排出冷却ガスは、熱交換器に入る前に、クリーンルーム、ミニエンバイロメントなどの環境にさらされない。この熱交換器を、水などの冷却流体によって冷却することができる。排出冷却ガスは、この熱交換器内で冷却される。一実施形態では、この熱交換器内で排出冷却ガスが室温付近まで冷却され得る。
【００２５】
熱交換器内で冷却した後、ボックス３４０で、冷却後に、クリーンルーム、ミニエンバイロメントなどの、処理チャンバが配置された環境に、排出冷却ガスを放出する。排出冷却ガスは熱交換器によって冷却されているため、クリーンルームまたはミニエンバイロメントの温度に実質的に影響を及ぼすことなく、排出冷却ガスをクリーンルームに直接に放出することができる。
【００２６】
以上ではＰＶＤチャンバに関して論じたが、本開示の実施形態は、ペデスタル内を流れる十分な量のガスによって熱負荷を相殺することができるペデスタル型の任意の基板支持体において使用することができる。あるいは、太陽電池製造など、処理中に基板支持体上の基板が熱にさらされ、温度制御が望まれる半導体処理以外の処理で、本開示の実施形態を使用することもできる。
【００２７】
以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく本開示の他の追加の実施形態を考案することができる。本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
0006484642.tif 000002
【図２】
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【図３】
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