(57)【要約】  本開示の実施形態は、回転可能な静電チャックに関する。一部の実施形態では、回転可能な静電チャックは、少なくとも１つのチャック電極および複数の冷却剤チャネルを有する誘電体ディスクと、誘電体ディスクに結合され、冷却剤入り口および冷却剤出口を有する極低温マニホールドであって、冷却剤入り口および冷却剤出口の両方が、複数の冷却剤チャネルに流体結合されている、極低温マニホールドと、極低温マニホールドに結合されたシャフトアセンブリと、シャフトアセンブリに結合された極低温供給チャンバと、極低温供給チャンバおよび冷却剤入り口に結合されて、極低温媒体を複数の冷却剤チャネルに供給する供給管であって、シャフトアセンブリの中央開口部を通って延在する、供給管と、冷却剤出口および極低温供給チャンバに結合された戻り管であって、供給管が戻り管内に配置されている、戻り管と、を含む。【選択図】図２Ａ
2021506136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持するための支持体表面および反対側の第２の表面を有する誘電体ディスクであって、少なくとも１つのチャック電極が前記支持体表面と前記第２の表面との間の前記誘電体ディスク内に配置され、複数の冷却剤チャネルが前記誘電体ディスク内に配置されている、誘電体ディスクと、
前記誘電体ディスクの前記第２の表面に結合された、冷却剤入り口および冷却剤出口を有する極低温マニホールドであって、前記冷却剤入り口および前記冷却剤出口の両方が、前記複数の冷却剤チャネルに流体結合されている、極低温マニホールドと
シャフトアセンブリの第１の端部において前記極低温マニホールドに結合されたシャフトアセンブリであって、前記シャフトアセンブリを貫いて延在する中央開口部を含む、シャフトアセンブリと、
前記シャフトアセンブリの前記第１の端部の反対側の第２の端部において前記シャフトアセンブリに結合された極低温供給チャンバと、
供給管の第１の端部において前記極低温供給チャンバに結合されて極低温媒体を受け取り、前記供給管の第２の端部において前記冷却剤入り口に結合されて前記極低温媒体を前記複数の冷却剤チャネルに供給する供給管であって、前記中央開口部を通って延在し、前記シャフトアセンブリと同心である、供給管と、
戻り管の第１の端部において前記冷却剤出口に、および前記戻り管の第２の端部において前記極低温供給チャンバに結合されて、前記極低温媒体が前記複数の冷却剤チャネルを通って流れた後に前記極低温媒体を前記極低温供給チャンバに戻す、戻り管であって、前記中央開口部を通って延在し、前記供給管と同心であり、前記供給管が前記戻り管内に配置されている、戻り管と、
を備える、静電チャック。
【請求項２】
前記シャフトアセンブリの前記第２の端部に結合されて、電源からの電力を前記少なくとも１つのチャック電極に結合することを容易にするスリップリングと、
前記シャフトアセンブリに結合されて、前記シャフトアセンブリおよび前記誘電体ディスクを回転させる駆動アセンブリと、
をさらに備える、請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
前記シャフトアセンブリが、
中央チャネルを有し、シャフトの第１の端部において前記スリップリングに結合された、シャフトと、
前記シャフトの前記第１の端部の反対側の第２の端部に結合され、回転中に前記誘電体ディスクを実質的に水平に維持するように構成された撓み継手と、
を備える、請求項２に記載の静電チャック。
【請求項４】
前記撓み継手の周りに配置された軸受アセンブリ、
をさらに備える、請求項３に記載の静電チャック。
【請求項５】
前記誘電体ディスクに流体結合された裏側ガス送達システムであって、
前記シャフトの周りに前記シャフトと同心に配置された、裏側ガス継手を有する回転フィードスルーであり、静止しているハウジングおよび前記ハウジング内に配置された回転可能な円筒形部分を含み、２つの環状軸受アセンブリが前記静止しているハウジングと前記回転可能な円筒形部分との間に配置されている、回転フィードスルーと、
前記シャフトの前記第２の端部に結合された裏側ガス導管と、
前記シャフトの反対側の前記裏側ガス導管に結合された裏側ガスマニホールドであり、前記極低温マニホールドと前記撓み継手との間に配置され、前記裏側ガス導管を前記誘電体ディスクの裏側ガス入り口と流体結合するマニホールドチャネルを含む、裏側ガスマニホールドと、
を備える、裏面ガス供給システム
をさらに備え、
裏側ガスチャネルが、前記裏側ガス継手を前記裏側ガス導管に流体結合するように前記シャフトを貫いて形成されている、
請求項３に記載の静電チャック。
【請求項６】
前記シャフトが前記シャフトの外面に形成された環状凹部を含み、前記環状凹部が前記裏側ガス継手に隣接して配置され、前記裏側ガスチャネルが前記環状凹部を前記裏側ガス導管に流体結合する、請求項５に記載の静電チャック。
【請求項７】
前記静止しているハウジングと前記裏側ガス継手の上方の前記回転可能な円筒形部分との間に配置された第１の環状シール要素と、
前記静止しているハウジングと前記裏側ガス継手の下方の前記回転可能な円筒形部分との間に配置された第２の環状シール要素と、
をさらに備え、
前記第１および第２の環状シール要素が、前記裏側ガス継手を介して供給される裏側ガスの漏出を防止するように構成されている、
請求項５に記載の静電チャック。
【請求項８】
前記極低温供給チャンバが、
内部容積を画定するチャンバ本体と、
前記供給管に流体結合されたフィードスルー入り口、および前記戻り管に流体結合されたフィードスルー出口を有するフィードスルーブロックと、
を備える、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項９】
前記チャンバ本体に形成された真空ポートを介して前記内部容積に流体結合されて、前記内部容積を真空圧に維持する真空ポンプ、
をさらに備える、請求項８に記載の静電チャック。
【請求項１０】
前記戻り管の下側部分に結合され、前記戻り管と同心に配置されたシール管であって、前記戻り管が前記シール管の一部を通って延在する、シール管であり、前記戻り管の前記下側部分に結合された天井部分および開放底端部を含み、前記天井部分が前記戻り管の前記下側部分に結合されている、シール管
をさらに備える、請求項８に記載の静電チャック。
【請求項１１】
前記戻り管の最下面に結合され、前記シール管内に配置されたベローズであって、前記フィードスルー出口に流体結合されている、ベローズ
をさらに備える、請求項１０に記載の静電チャック。
【請求項１２】
前記ベローズがステンレス鋼で形成され、前記戻り管の前記最下面に溶接されている、請求項１１に記載の静電チャック。
【請求項１３】
前記供給管の外面に配置された断熱層、
をさらに備える、請求項１〜７のいずれかに１項に記載の静電チャック。
【請求項１４】
内部容積を有するチャンバ本体と、
前記内部容積の下側部分内に配置された静電チャックであって、請求項１〜１３のいずれか１項に記載される静電チャックと、
を備える、処理チャンバ。
【請求項１５】
前記極低温供給チャンバを介して前記静電チャックに極低温媒体を供給するために前記極低温供給チャンバに結合された冷却装置
をさらに備える、請求項１４に記載の処理チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、一般に、超小型電子デバイス製造プロセスにおいて基板を保持するために使用される静電チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上にいくつかのデバイスを形成するには、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバなどの堆積チャンバ内で堆積させる多層の薄膜が必要である。一部の実施形態では、良好な膜均一性を得るために、基板を堆積プロセス中に回転させる必要がある。一部の層の堆積には、基板を冷却する必要がある場合もある。さらに、堆積プロセスには、高真空圧が必要である。静電チャックは、堆積プロセス中に基板を基板支持体に静電的に保持するためにしばしば使用される。従来、静電チャックは、内部に１つまたは複数の電極が配置されたセラミック体を含む。典型的な回転可能な静電チャックは、室温またはそれ以上の温度でのみ使用可能である。しかしながら、本発明者らは、一部のプロセスは、現在の静電チャックで可能な温度よりも著しく低い温度まで基板を冷却する必要があることに気付いた。
【０００３】
したがって、本発明者らは、改良された回転可能な静電チャックの実施形態を提供した。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の実施形態は、回転可能な静電チャックに関する。一部の実施形態では、静電チャックは、基板を支持するための支持体表面および反対側の第２の表面を有する誘電体ディスクであって、少なくとも１つのチャック電極が支持体表面と第２の表面との間の誘電体ディスク内に配置され、複数の冷却剤チャネルが誘電体ディスク内に配置されている、誘電体ディスクと、誘電体ディスクの第２の表面に結合された、冷却剤入り口および冷却剤出口を有する極低温マニホールドであって、冷却剤入り口および冷却剤出口の両方が、複数の冷却剤チャネルに流体結合されている、極低温マニホールドと、シャフトアセンブリの第１の端部において極低温マニホールドに結合されたシャフトアセンブリであって、シャフトアセンブリを貫いて延在する中央開口部を含む、シャフトアセンブリと、シャフトアセンブリの第１の端部の反対側の第２の端部においてシャフトアセンブリに結合された極低温供給チャンバと、供給管の第１の端部において極低温供給チャンバに結合されて極低温媒体を受け取り、供給管の第２の端部において冷却剤入り口に結合されて極低温媒体を複数の冷却剤チャネルに供給する供給管であって、中央開口部を通って延在し、シャフトアセンブリと同心である、供給管と、戻り管の第１の端部において冷却剤出口に、および戻り管の第２の端部において極低温供給チャンバに結合されて、極低温媒体が複数の冷却剤チャネルを通って流れた後に極低温媒体を極低温供給チャンバに戻す、戻り管であって、中央開口部を通って延在し、供給管と同心であり、供給管が戻り管内に配置されている、戻り管と、を含む。
【０００５】
一部の実施形態では、静電チャックは、基板を支持するための支持体表面および反対側の第２の表面を有する誘電体ディスクであって、少なくとも１つのチャック電極が支持体表面と第２の表面との間の誘電体ディスク内に配置され、複数の冷却剤チャネルが誘電体ディスク内に配置されている、誘電体ディスクと、誘電体ディスクの第２の表面に結合された、冷却剤入り口および冷却剤出口を有する極低温マニホールドであって、冷却剤入り口および冷却剤出口の両方が、複数の冷却剤チャネルに流体結合されている、極低温マニホールドと、シャフトアセンブリの第１の端部において極低温マニホールドに結合されたシャフトアセンブリであって、シャフトアセンブリを貫いて延在する中央開口部を含む、シャフトアセンブリと、シャフトアセンブリの第１の端部の反対側の第２の端部においてシャフトアセンブリに結合された極低温供給チャンバと、極低温供給チャンバに流体結合されて極低温供給チャンバを真空圧に維持する真空ポンプと、供給管の第１の端部において極低温供給チャンバに結合されて極低温媒体を受け取り、供給管の第２の端部において冷却剤入り口に結合されて極低温媒体を複数の冷却剤チャネルに供給する供給管であって、中央開口部を通って延在し、シャフトアセンブリと同心である、供給管と、供給管の外面に配置された断熱層と、戻り管の第１の端部において冷却剤出口に、および戻り管の第２の端部において極低温供給チャンバに結合されて、極低温媒体が複数の冷却剤チャネルを通って流れた後に極低温媒体を極低温供給チャンバに戻す、戻り管であって、中央開口部を通って延在し、供給管と同心であり、供給管が戻り管内に配置されている、戻り管と、シャフトアセンブリの第２の端部に結合されて、電源からの電力を少なくとも１つのチャック電極に結合することを容易にするスリップリングと、シャフトアセンブリに結合されて、シャフトアセンブリおよび誘電体ディスクを回転させる駆動アセンブリと、を含む。
【０００６】
一部の実施形態では、処理チャンバは、内部容積を有するチャンバ本体と、内部容積の下側部分内に配置された静電チャックと、を含む。静電チャックは、基板を支持するための支持体表面および反対側の第２の表面を有する誘電体ディスクであって、少なくとも１つのチャック電極が支持体表面と第２の表面との間の誘電体ディスク内に配置され、複数の冷却剤チャネルが誘電体ディスク内に配置されている、誘電体ディスクと、誘電体ディスクの第２の表面に結合された、冷却剤入り口および冷却剤出口を有する極低温マニホールドであって、冷却剤入り口および冷却剤出口の両方が、複数の冷却剤チャネルに流体結合されている、極低温マニホールドと、シャフトアセンブリの第１の端部において極低温マニホールドに結合されたシャフトアセンブリであって、シャフトアセンブリを貫いて延在する中央開口部を含む、シャフトアセンブリと、シャフトアセンブリの第１の端部の反対側の第２の端部においてシャフトアセンブリに結合された極低温供給チャンバと、供給管の第１の端部において極低温供給チャンバに結合されて極低温媒体を受け取り、供給管の第２の端部において冷却剤入り口に結合されて極低温媒体を複数の冷却剤チャネルに供給する供給管であって、中央開口部を通って延在し、シャフトアセンブリと同心である、供給管と、戻り管の第１の端部において冷却剤出口に、および戻り管の第２の端部において極低温供給チャンバに結合されて、極低温媒体が複数の冷却剤チャネルを通って流れた後に極低温媒体を極低温供給チャンバに戻す、戻り管であって、中央開口部を通って延在し、供給管と同心であり、供給管が戻り管内に配置されている、戻り管と、を含む。
【０００７】
本開示の他のおよびさらなる実施形態は、以下でより詳細に説明される。
【０００８】
上で簡単に要約され、以下でより詳細に論じられる本開示の実施形態は、添付図面に表される本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解され得る。しかしながら、添付図面は、本開示の典型的な実施形態のみを例示しており、したがって、本開示が他の等しく効果的な実施形態を受け入れることができるため、範囲を限定していると考えられるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の少なくとも一部の実施形態による静電チャックを有するのに適した処理チャンバの概略側面図である。
【図２Ａ】本開示の少なくとも一部の実施形態による静電チャックの上側部分の概略断面図である。
【図２Ｂ】本開示の少なくとも一部の実施形態による静電チャックの下側部分の概略断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂの静電チャックの一部の拡大概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
理解を容易にするために、可能な場合は、各図に共通の同一の要素を指定するために同一の参照番号が使用された。図は、縮尺通りには描かれておらず、明瞭にするために簡略化されることがある。一実施形態の要素および特徴は、さらに詳説することなく他の実施形態に有益に組み込まれることがある。
【００１１】
本明細書では、極低温冷却機能を有する回転可能な静電チャック（ＥＳＣ）の実施形態が提供される。本発明の静電チャックにより、回転するＥＳＣに極低温冷却媒体が提供され、したがって、有利には、従来の回転可能なＥＳＣを用いた従来の冷却方法を使用して可能な温度よりも低い温度を必要とするプロセスにおいて回転するＥＳＣを使用することが可能になる。
【００１２】
図１は、本開示の一部の実施形態による処理チャンバ（例えば、プラズマ処理チャンバ）の概略断面図である。一部の実施形態では、プラズマ処理チャンバは、物理的気相堆積（ＰＶＤ）処理チャンバである。しかしながら、異なるプロセスのために構成された他のタイプの処理チャンバもまた、本明細書に記載される本発明の静電チャックの実施形態と共に使用するために使用または修正することができる。
【００１３】
チャンバ１００は、基板処理中にチャンバ内部容積１２０内の大気圧未満の圧力を維持するように適切に適合された真空チャンバである。チャンバ１００は、チャンバ内部容積１２０の上半分に位置する処理容積１１９を囲むリッド１０４によって覆われたチャンバ本体１０６を含む。チャンバ１００は、様々なチャンバ部品とイオン化されたプロセス材料との間の望ましくない反応を防止するために、そのようなチャンバ部品を取り囲む１つまたは複数のシールド１０５を含むこともできる。チャンバ本体１０６およびリッド１０４は、アルミニウムなどの金属で作られていてもよい。チャンバ本体１０６は、接地１１５への結合を介して接地されていてもよい。
【００１４】
基板支持体１２４は、例えば、半導体ウエハなどの基板Ｓ、または静電的に保持され得る他のそのような基板を支持および保持するために、チャンバ内部容積１２０内に配置されている。基板支持体１２４は、一般に、静電チャック１５０（図２Ａ〜図２Ｂに関して以下でより詳細に説明する）と、静電チャック１５０を支持するための中空支持シャフト１１２と、を備えることができる。中空支持シャフト１１２は、例えば、プロセスガス、流体、冷却剤、電力などを静電チャック１５０に提供するための導管を提供する。
【００１５】
一部の実施形態では、中空支持シャフト１１２は、（図１に示すような）上部処理位置と下部移送位置（図示せず）との間で静電チャック１５０の垂直移動を提供するアクチュエータまたはモータなどのリフト機構１１３に結合されている。ベローズアセンブリ１１０は、中空支持シャフト１１２の周りに配置され、静電チャック１５０とチャンバ１００の底面１２６との間に結合されて、チャンバ１００内部からの真空の損失を防止しながら静電チャック１５０の垂直運動を可能にする可撓性シールを提供する。ベローズアセンブリ１１０は、底面１２６と接触してチャンバ真空の損失を防止するのを助けるＯリング１６５または他の適切なシール要素と接触する下部ベローズフランジ１６４も含む。
【００１６】
中空支持シャフト１１２は、流体源１４２、ガス供給源１４１、チャック電源１４０、およびＲＦ源（例えば、ＲＦプラズマ電源１７０およびＲＦバイアス電源１１７）を静電チャック１５０に結合するための導管を提供する。一部の実施形態では、ＲＦプラズマ電源１７０およびＲＦバイアス電源１１７は、それぞれのＲＦ整合ネットワーク（ＲＦ整合ネットワーク１１６のみ示されている）を介して静電チャックに結合されている。一部の実施形態では、基板支持体は、代替として、ＡＣ、ＤＣ、またはＲＦバイアス電力を含んでもよい。
【００１７】
基板リフト１３０は、基板「Ｓ」が静電チャック１５０上に配置され、またはそこから除去され得るように、基板リフト１３０を昇降するための第２のリフト機構１３２に結合されたシャフト１１１に接続されたプラットフォーム１０８に取り付けられたリフトピン１０９を含むことができる。静電チャック１５０は、リフトピン１０９を受け入れるためのスルーホールを含む。ベローズアセンブリ１３１は、基板リフト１３０と底面１２６との間に結合され、基板リフト１３０の垂直運動中にチャンバ真空を維持する可撓性シールを提供する。
【００１８】
チャンバ１００は、チャンバ１００を排気するために使用されるスロットルバルブ（図示せず）および真空ポンプ（図示せず）を含む真空システム１１４に結合され、かつ流体連結している。チャンバ１００内部の圧力は、スロットルバルブおよび／または真空ポンプを調整することによって調整することができる。チャンバ１００は、内部に配置された基板を処理するために１つまたは複数のプロセスガスをチャンバ１００に供給することができるプロセスガス供給源１１８にも結合され、かつ流体連結している。
【００１９】
動作において、例えば、１つまたは複数のプロセスを実行するために、プラズマ１０２がチャンバ内部容積１２０内で生成されてもよい。プラズマ１０２は、プラズマ電源（例えば、ＲＦプラズマ電源１７０）からの電力を、チャンバ内部容積１２０の近傍または内部の１つまたは複数の電極を介してプロセスガスに結合して、プロセスガスを点火し、プラズマ１０２を生成することによって生成されてもよい。一部の実施形態では、バイアス電力は、容量結合されたバイアスプレート（後述）を介して、バイアス電源（例えば、ＲＦバイアス電源１１７）から静電チャック１５０内に配置された１つまたは複数の電極（後述）に提供され、プラズマからのイオンを基板Ｓに向かって引き付けることができる。
【００２０】
一部の実施形態では、例えば、チャンバ１００がＰＶＤチャンバである場合、基板Ｓ上に堆積させるソース材料を含むターゲット１６６は、基板の上方およびチャンバ内部容積１２０内に配置されてもよい。ターゲット１６６は、チャンバ１００の接地された導電性部分、例えば、誘電体アイソレータを介したアルミニウムアダプタによって支持されてもよい。他の実施形態では、チャンバ１００は、同じチャンバを使用して異なる材料の層を堆積させるためのマルチカソード配置の複数のターゲットを含むことができる。
【００２１】
制御可能なＤＣ電源１６８をチャンバ１００に結合して、ターゲット１６６に負の電圧またはバイアスを印加することができる。ＲＦバイアス電源１１７を基板支持体１２４に結合して、基板Ｓに負のＤＣバイアスを誘起することができる。加えて、一部の実施形態では、処理中に負のＤＣ自己バイアスが基板Ｓに形成されてもよい。一部の実施形態では、ＲＦプラズマ電源１７０をチャンバ１００に結合して、ターゲット１６６にＲＦ電力を印加して、基板Ｓ上の堆積速度の半径方向分布の制御を容易にすることもできる。動作において、チャンバ１００内で生成されたプラズマ１０２中のイオンは、ターゲット１６６からのソース材料と反応する。この反応により、ターゲット１６６がソース材料の原子を放出し、次いで、これらの原子が基板Ｓに向けられ、したがって材料を堆積させる。
【００２２】
以下の説明は、図２Ａ〜図２Ｃを参照して行われる。図２Ａは、本開示の少なくとも一部の実施形態による静電チャック２００の上側部分の概略断面図を示す。図２Ｂは、本開示の少なくとも一部の実施形態による静電チャック２００の下側部分の概略断面図を示す。図２Ｃは、図２Ｂの静電チャックの一部の拡大概略断面図を示す。静電チャック２００は、基板を支持するための支持体表面２０４と、対向する第２の表面２０６と、支持体表面２０４と第２の表面２０６との間の誘電体ディスク２０２内に配置された少なくとも１つのチャック電極２０８と、を有する誘電体ディスク２０２を含む。誘電体ディスク２０２は、支持体表面２０４と第２の表面２０６との間の誘電体ディスク２０２内にやはり配置された複数の冷却剤チャネル２１０をさらに含む。複数の冷却剤チャネル２１０は、誘電体ディスク２０２内に形成されてもよく、または極低温媒体の漏出を防止するために非透過性の管類を含んでもよい。図２Ａに示されるように、静電チャック２００の上側部分は、皿状の形状を有するハウジング２２１内に配置されている。ハウジング２２１は、例えば、対応するリフトピン孔２２５と整列して、対応するリフトピン２４０（図２Ａに示すもの）が支持体表面２０４を通過して、基板を支持体表面２０４から持ち上げることができるようにするハウジングリフトピン孔２２３（図２Ａに示すもの）などのプロセスフローで必要な追加の特徴も含む。
【００２３】
一部の実施形態では、極低温マニホールド２１２は、誘電体ディスク２０２の第２の表面２０６に結合されている。極低温マニホールド２１２は、冷却剤入り口２１４および冷却剤出口２１６を含み、これらの両方が複数の冷却剤チャネル２１０に流体結合されている。シャフトアセンブリ２１８は、シャフトアセンブリ２１８の第１の端部２２０において極低温マニホールド２１２に結合されている。シャフトアセンブリ２１８は、シャフトアセンブリ２１８を貫いて延在する中央開口部２２２を含み、ここを通って極低温媒体供給／戻り管（以下で論じる）が延在する。シャフトアセンブリ２１８は、シャフト２２４および撓み継手２２６を含む。シャフト２２４および撓み継手２２６は、それぞれ第１および第２の中央チャネル２２８、２３０を含み、これらは一緒に中央開口部２２２を形成する。撓み継手２２６は、静電チャック２００の回転中に誘電体ディスク２０２を実質的に水平に維持するように構成されている。
【００２４】
駆動アセンブリ２２７は、シャフトアセンブリ２１８に結合されて、シャフトアセンブリ２１８および誘電体ディスク２０２を回転させる。スリップリング２３２（以下で論じる）は、シャフト２２４の第１の端部２３４に結合されて、電源２３６からの電力を、例えば、１つまたは複数のチャック電極２０８、１つまたは複数の熱電対２４１などの静電チャック２００の様々な構成要素に結合するのを容易にする。一部の実施形態では、１つまたは複数の動力継手２４３（第１の動力継手）が、回転するスリップリング２３２の一部を通ってシャフト２２４の底部部分に延在することができる。動力継手２４３は、撓み継手２２６の下側部分を通ってシャフト２２４の上側部分に延在する第２の動力継手２４５に電気的に結合されている。撓み継手２２６は、スリップリング２３２の反対側の、シャフト２２４の第２の端部２４２に結合されている。一部の実施形態では、特に回転中に、静電チャック２００の上側部分に追加の支持／剛性を提供するために、軸受アセンブリ２３３が撓み継手２２６の周りに配置されている。
【００２５】
極低温供給チャンバ２４４は、シャフトアセンブリ２１８の第１の端部２２０の反対側の第２の端部２４７においてシャフトアセンブリ２１８に結合されて、極低温媒体を誘電体ディスク２０２に供給する。極低温供給チャンバ２４４によって誘電体ディスク２０２に供給される極低温媒体は、約５ケルビン〜約２９３ケルビンである。一部の実施形態では、極低温媒体は、液体窒素、液体ヘリウム混合冷媒ガスなどであってよい。
【００２６】
極低温供給チャンバ２４４から誘電体ディスク２０２への極低温媒体の供給を容易にするために、供給管２４６が、供給管２４６の第１の端部２４８において極低温供給チャンバ２４４に、および供給管２４６の第２の端部２５０において極低温マニホールド２１２の冷却剤入り口２１４に結合されて、極低温媒体を複数の冷却剤チャネル２１０に供給する。一部の実施形態では、供給管２４６は、中央開口部２２２を通って延在し、シャフトアセンブリ２１８と同心である。
【００２７】
極低温媒体が複数の冷却剤チャネル２１０を通って流れた後、極低温供給チャンバ２４４への極低温媒体の戻りを容易にするために、戻り管２５２が、戻り管２５２の第１の端部２５４において極低温マニホールド２１２の冷却剤出口２１６に、および戻り管２５２の第２の端部２５６において極低温供給チャンバ２４４に結合されている。一部の実施形態では、図２Ａ、図２Ｂに示されるように、戻り管２５２は、中央開口部２２２を通って延在し、供給管２４６内に同心に配置されている。一部の実施形態では、供給管２４６を通って流れる極低温媒体と戻り管２５２を通って流れる使用済み極低温媒体との間の熱伝達を最小化または実質的に防止するために、図２Ｃに示すように、断熱層２５８が供給管２４６の外面に配置されてもよい。一部の実施形態では、断熱層２５８は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、セラミックなどのコーティングであってもよい。一部の実施形態では、断熱層２５８は、代替として、供給管２４６が挿入されるセラミック管であってもよい。
【００２８】
極低温供給チャンバ２４４は、内部容積２６２を画定するチャンバ本体２６０を含む。極低温媒体の供給および戻りのために冷却装置２６６に結合されたフィードスルーブロック２６４が、内部容積２６２内に配置されている。フィードスルーブロック２６４は、供給管２４６に流体結合されたフィードスルー入り口２６８と、戻り管２５２に流体結合されたフィードスルー出口２７０とを含む。フィードスルーブロック２６４を通って流れる極低温媒体がそのような低温にあるため、氷または霜がフィードスルーブロック２６４上に蓄積する可能性がある。このような氷の蓄積を回避するために、真空ポンプ２７２が、チャンバ本体２６０に形成された真空ポート２７４を介して内部容積２６２に流体結合されて、内部容積２６２を真空圧に維持する。一部の実施形態では、真空ポンプ２７２は、内部容積の圧力を粗真空圧辺りに維持するように構成された粗引きポンプである。フィードスルーブロック２６４は、供給管２４６および戻り管２５２が回転している間、静止したままである。
【００２９】
一部の実施形態では、静電チャック２００は、戻り管２５２の下側部分に結合された、戻り管２５２と同心のシール管２７６をさらに含むことができる。シール管２７６は、処理圧力にある処理容積（例えば、処理容積１１９）から、粗真空圧にある極低温供給チャンバ２４４の有効容積をシールするように構成されている。そのようなシールを達成するために、シール管２７６は、戻り管２５２の下側部分に結合された天井部分２７８および開放底端部２８０を含む。一部の実施形態では、天井部分２７８は、戻り管２５２に溶接されている。戻り管２５２は、シール管２７６の一部を通って延在し、シール管２７６内のある点で終端する。一部の実施形態では、環状シール２６１をシール管２７６の底部部分の周りに配置して、環状シール２６１の下方の粗引き真空環境を環状シール２６１の上方のプロセス真空環境から隔離することができる。
【００３０】
一部の実施形態では、ベローズ２８２が、戻り管２５２の最下面２８４に結合され、シール管２７６内に配置されている。ベローズ２８２は、戻り管２５２をフィードスルー出口２７０に流体結合する。ベローズ２８２は、戻り管２５２の熱膨張、供給管２４６に対する戻り管２５２のいかなる不整合、および静電チャック２００の回転によって引き起こされる慣性に起因するいかなる緩みも補償するように構成されている。一部の実施形態では、ベローズ２８２は、ステンレス鋼で形成されている。
【００３１】
誘電体ディスク２０２の上に配置された基板への冷却の伝達を容易にするために、静電チャック２００は、誘電体ディスク２０２の周辺部に近接して支持体表面２０４を貫いて形成された複数の裏側ガス出口２８８に裏側ガスを供給するための、誘電体ディスク２０２に流体結合された裏側ガス送達システム２８６をさらに含む。一部の実施形態では、裏側ガス送達システム２８６は、シャフト２２４の周りにシャフト２２４と同心に配置された回転フィードスルー２９０と、シャフト２２４の第２の端部２４２に結合された裏側ガス導管２９２と、シャフト２２４の反対側の裏側ガス導管２９２に結合された裏側ガスマニホールド２９４と、を含む。回転フィードスルー２９０は、静止しているハウジング２５１と、ハウジング内に配置された回転可能な円筒形部分２５３と、を含む。２つの環状軸受アセンブリ２５５、２５７が、ハウジング２５１と円筒形部分２５３との間に配置されている。回転フィードスルー２９０は、裏側ガス供給源を回転フィードスルー２９０に結合することを容易にする裏側ガス継手２９６をさらに含む。裏側ガスマニホールド２９４は、極低温マニホールド２１２と撓み継手２２６との間に配置され、マニホールドチャネル２９８を含み、マニホールドチャネル２９８は、極低温マニホールド２１２に形成された、マニホールドチャネル２９８と整列した対応する導管２９９と共に、裏側ガス導管２９２を誘電体ディスク２０２の裏側ガス入り口２０３と流体結合する。シャフト２２４は、裏側ガス継手２９６を裏側ガス導管２９２に流体結合する裏側ガスチャネル２６５を含む。
【００３２】
一部の実施形態では、シャフト２２４は、シャフト２２４の外面２３１に形成された環状凹部２２９を含み、裏側ガス継手２９６に隣接して配置されている。裏側ガスチャネル２６５は、裏側ガスが、裏側ガス継手２９６から環状凹部２２９に、シャフト２２４の裏側ガスチャネル２６５を通って、裏側ガス導管２９２を通って、裏側ガス入り口２０３を通って、複数の裏側ガス出口２８８を通って流れるように、環状凹部２２９を裏側ガス導管２９２に流体結合する。裏側ガスの漏出を防ぐために、裏側ガス継手２９６の上方に配置された第１の環状シール２３９および裏側ガス継手２９６の下方に配置された第２の環状シール２４９があり、これらの両方がハウジング２５１と円筒形部分２５３との間に配置されている。一部の実施形態では、第１および第２の環状シール要素２３９、２４９は、磁性流体シールである。加えて、第３の環状シール要素２３５が裏側ガス継手２９６の上方のシャフト２２４の周りに配置され、第４の環状シール要素２３７が裏側ガス継手２９６の下方のシャフト２２４の周りに配置され、第３および第４の環状シール要素２３５、２３７の下方の粗引き真空圧環境を、第３および第４の環状シール要素２３５、２３７の上方のプロセス真空圧環境から流体隔離する。
【００３３】
誘電体ディスク２０２の上に配置された基板の冷却速度を制御するために、裏側ガスの流量およびチャック電極によって提供されるクランプ力が制御されて、結果として所望の冷却速度が得られる基板の下の所望の圧力および基板のクランプが達成される。１つまたは複数の熱電対２４１は、誘電体ディスク２０２の温度を監視することができる。複数の冷却剤チャネル２１０への極低温媒体の供給および裏側ガスの流量は、熱電対２４１によって提供される温度読み取り値に基づいて制御される。
【００３４】
前述の事項は、本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態が本開示の基本的な範囲から逸脱せずに考案されてもよい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【国際調査報告】
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