(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内表面及び外表面を有する壁部及び蓋を有し、プロセスガスにより生成されたプラズマを使用して基板を処理すべく使用される処理チャンバと、
プラズマを発生させる高周波エネルギの生成に使用される高周波コイルと、
前記処理チャンバの外表面に熱的に結合され、前記処理チャンバの内部温度を調節すべく制御される加熱・冷却ブロックを少なくとも一つ含む熱管理システムと、
を備え、
前記加熱・冷却ブロックが、
加熱部と、
冷却部と、
前記加熱部と前記冷却部に挟まれた断熱部であって、前記加熱部と前記冷却部との間に、前記熱管理システムと前記処理チャンバの外表面との間の前記熱的な結合の熱伝導率より低い熱伝導率を有する移行領域を備える断熱部と、
を含み、
少なくとも一つの前記加熱・冷却ブロックが、前記処理チャンバの外表面に対して機械的に付勢されており、
前記加熱部及び前記冷却部のうち少なくとも一方が、前記高周波コイルからの高周波結合を最小化するスロットを有する
プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記加熱部が、前記処理チャンバの外表面に熱的に結合され、前記冷却部が、前記断熱部及び前記加熱部を介して、前記処理チャンバの外表面に熱的に結合される請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記加熱・冷却ブロックが、前記処理チャンバの壁部の一つにコンフォーマル熱インタフェース層を介して熱的に結合される請求項１または請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記処理チャンバの壁部が、熱的及び／又は電気的に材料を接合したサンドイッチ構成を有する請求項１ないし請求項３のいずれか記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記処理チャンバの壁部が、タイル張りにより形成された材料を熱的及び／又は電気的に接合したサンドイッチ構造を有する請求項１または請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記加熱・冷却ブロックが、前記処理チャンバの蓋にコンフォーマル熱インタフェース層を介して熱的に結合される請求項１または請求項２のいずれか記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか記載のプラズマ処理装置であって、
前記冷却部は、冷却液を巡回させる冷却チューブを備え、
前記スロットは、前記冷却チューブに沿って配置された
プラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか記載のプラズマ処理装置であって、
前記加熱部は、前記冷却部に設けられた前記スロットと同じ配置パターンで、かつ重なる位置にスロットを有する
プラズマ処理装置。
【請求項９】
前記少なくとも一つの加熱・冷却ブロックが、更に、コンフォーマルガスケットを含み、
前記加熱部が、前記コンフォーマルガスケットを介して、前記処理チャンバの外表面に熱的に結合され、前記冷却部が、前記断熱部と、前記断熱部と、前記コンフォーマルガスケットとを介して、前記処理チャンバの外表面に熱的に結合される請求項１または請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記処理チャンバの壁部及び蓋の少なくとも内表面が、セラミックである請求項１ないし請求項９のいずれか記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記セラミックが、ＳｉＣである請求項１０記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記処理チャンバの壁部及び蓋の少なくとも内表面が、セラミックであり、
前記加熱部及び前記冷却部が、金属である請求項９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記断熱部及び前記コンフォーマルガスケットが、ゴムである請求項１２記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記熱ガスケットの熱伝導率が、前記断熱部の熱伝導率よりも高い請求項１３記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの加熱・冷却ブロックが、ばねにより付勢されて前記処理チャンバの外表面に当接する請求項１ないし請求項１４のいずれか記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの加熱・冷却ブロックの機械的な付勢が、ばねにより提供され、
前記少なくとも一つの加熱・冷却ブロックが、ばねを収縮させることで、前記処理チャンバの外表面の熱的に結合した位置から取り外すことができる
請求項１ないし請求項１４のいずれか記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
壁部と底面とにより形成されたプラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバの壁部の頂部に取り外し可能に結合された密閉蓋と、
前記密閉蓋の上面に設けられた高周波電力電極と、
前記密閉蓋又は前記プラズマ処理チャンバに結合された少なくとも一つの温度センサと、
前記密閉蓋の上面に結合された第一の加熱及び冷却ユニットと、
前記プラズマ処理チャンバの壁部の外表面に結合された第二の加熱及び冷却ユニットと、
を備え、
前記第一の加熱・冷却ユニットは、前記密閉蓋の上面に対して移動可能にかつ機械的に付勢されており、前記第二の加熱・冷却ユニットは、プラズマ処理チャンバの壁部の外表面に対して移動可能かつ機械的に付勢されており、
前記第一の加熱及び冷却ユニットが、前記高周波電力電極から前記第一の加熱及び冷却ユニットへの高周波エネルギの結合を回避するスロットを有する
半導体製造装置。
【請求項１８】
前記第一の加熱・冷却ユニットは、加熱部と冷却部とを有し、
前記冷却部は、冷却液を巡回させる冷却チューブを備え、
前記スロットは、前記冷却チューブに沿って配置された
請求項１７記載の半導体製造装置。
【請求項１９】
前記加熱部は、前記冷却部に設けられた前記スロットと同じ配置パターンで、かつ重なる位置にスロットを有する請求項１８記載の半導体製造装置。
【請求項２０】
前記第一及び第二の加熱及び冷却ユニットが、それぞれ、サンドイッチ構造を有し、
加熱部と、
冷却部と、
前記加熱部と前記冷却部との間に介在する断熱部であって、前記加熱部と前記冷却部との間に、前記密閉蓋の上面への前記第一の加熱及び冷却ユニットの熱的な前記結合または前記壁部の外表面への前記第二の加熱及び冷却ユニットの熱的な前記結合の熱伝導率より低い熱伝導率を有する移行領域を備える断熱部と、
を含む請求項１７ないし請求項１９のいずれか記載の半導体製造装置。
【請求項２１】
前記第一の加熱及び冷却ユニットの前記加熱部が、前記プラズマ処理チャンバの前記密閉蓋の外表面に熱的に結合され、前記第一の加熱及び冷却ユニットの前記冷却部が、前記断熱部及び前記加熱部を介して、前記プラズマ処理チャンバの前記密閉蓋の外表面に熱的に結合される請求項２０記載の半導体製造装置。
【請求項２２】
サンドイッチ構造を有し、プロセスガスにより生成されたプラズマを用いて基板を処理すべく使用される処理チャンバと共に用いられる加熱・冷却ブロックであって、
加熱部と、
冷却部と、
前記加熱部と前記冷却部との間に介在する断熱部であって、前記加熱部と前記冷却部との間に、前記処理チャンバへの前記加熱・冷却ブロックの熱的な結合の熱伝導率より低い熱伝導率を有する移行領域を備える断熱部と、
を備え、
前記加熱・冷却ブロックが、前記処理チャンバの外表面に対して、移動可能かつ機械的に付勢されており、
前記加熱部及び前記冷却部のうち少なくとも一方が、前記処理チャンバ内にプラズマを発生させる高周波エネルギの生成に使用される高周波コイルからの高周波結合を最小化するスロットを有する
加熱・冷却ブロック。
【請求項２３】
前記加熱部に取り付けられたコンフォーマルガスケットを含む請求項２２記載の加熱・冷却ブロック。
【請求項２４】
前記断熱部が、ゴム製品であり、前記加熱部及び前記冷却部が、金属である請求項２２または請求項２３記載の加熱・冷却ブロック。
【請求項２５】
請求項２２ないし請求項２４のいずれか記載の加熱・冷却ブロックであって、
前記冷却部は、冷却液を巡回させる冷却チューブを備え、
前記スロットは、前記冷却チューブに沿って配置された
加熱・冷却ブロック。
【請求項２６】
請求項２５記載の加熱・冷却ブロックであって、
前記加熱部は、前記冷却部に設けられた前記スロットと同じ配置パターンで、かつ重なる位置にスロットを有する
加熱・冷却ブロック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の説明】
本願は、出典を明記することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とする出願番号６０／１６５，４９６（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２４，Ｐ）、名称「温度制御付き処理チャンバ」に基づき優先権の利益を主張する。本願は、更に、共存出願された以下の米国特許出願と関連している。
【０００２】
出願番号０９／４３９，６６１、名称「改良したプラズマ処理システム及びその方法」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２２／Ｐ０５２７）
出願番号０９／４７０，２３６、名称「動的ガス分配制御付きプラズマ処理システム」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２３／Ｐ０５５７）
出願番号０９／４４０，４１８、名称「均一処理速度を生成する方法及び装置」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２５／Ｐ０５６０）
出願番号０９／４４０，７９４、名称「プラズマ処理システム用材料及びガス化学物質」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２８／Ｐ０５６１）
出願番号０９／４３９，７５９、名称「プラズマの体積を制御する方法及び装置」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２９／Ｐ０５９３）
上に記載した各特許出願は、出典を明記することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とする。
【０００３】
【発明の背景】
【発明の分野】
本発明は、半導体集積回路の製造に関し、特に、プラズマ処理システムの温度制御に関する。
【０００４】
【関連技術の説明】
集積回路又はフラットパネルディスプレイ等、半導体ベースのデバイスの製造では、基板表面に材料の層を交互に堆積させ、これらを基板表面からエッチングする。製造処理中には、ボロフォスフォシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、ポリシリコン、金属等、様々な材料の層を基板状に堆積させる。この堆積層は、フォトレジスト処理等、既知の手法により、パターン化することができる。その後、堆積層の一部をエッチングし、例えば、相互接続線、バイア、トレンチ、及びその他の様々な特徴を形成することができる。
【０００５】
エッチングの処理は、プラズマ励起エッチングを含む、既知の様々な手法により達成できる。プラズマ励起エッチングにおいて、実際のエッチングは、通常、プラズマ処理チャンバ内部で発生する。基板ウェーハ表面に望ましいパターンを形成するために、通常、適切なマスク（フォトレジストマスク等）が施される。基板ウェーハがプラズマ処理チャンバ内にある状態で、その後、適切なエッチャントソースガス（又は複数のガス）からプラズマが生成される。このプラズマは、マスクにより保護されていないエリアをエッチングするのに使用され、これにより、望ましいパターンが形成される。このようにして、堆積層の一部が、エッチングされ、線、バイア、トレンチ、及びその他の特徴が形成される。こうした堆積及びエッチング処理は、望ましい回路が得られるまで反復することができる。
【０００６】
説明を容易にするために、図１では、半導体ベースのデバイスの製造に適した簡略化したプラズマ処理装置１００を示している。この簡略化したプラズマ処理装置１００は、静電チャック（ＥＳＣ）又はその他のウェーハ支持部１０４を有するプラズマ処理チャンバ１０２を含む。このチャック１０４は、電極として機能し、製造中、ウェーハ１０６（つまり、基板）を支持する。ウェーハ１０６の表面は、ウェーハ処理チャンバ１０２内に放出された適切なエッチャントソースガスによりエッチングされる。このエッチャントソースガスは、シャワーヘッド１０８を通じて放出される。このプラズマ処理ソースガスは、ガス分配プレートのスルーホール等、他のメカニズムにより放出することもできる。真空プレート１１０は、ウェーハ処理チャンバ１０２の壁部１１２との密閉接触されている。真空プレート１１０上に設けられたコイル１１４は、高周波（ＲＦ）電源（図示しない）に結合され、シャワーヘッド１０８を通じて放出されたプラズマ処理ソースガスからプラズマを発生（発火）させるのに使用される。チャック１０４にも、通常は、エッチング処理中、高周波電源（図示しない）を使用して、高周波電力が加えられる。更にポンプ１１６が含まれ、これはダクト１１８を通じて、プロセスガス及びガス生成物をプラズマ処理チャンバ１０２から抜き出す。
【０００７】
当業者に知られているように、エッチング処理等の半導体処理の場合、高い歩留まりを維持するために、処理チャンバ内の多数のパラメータを厳密に制御する必要がある。処理チャンバの温度は、こうしたパラメータの一つである。エッチング許容値（及び結果として生じる半導体ベースのデバイスの性能）は、システム内の構成要素の温度変化に対して非常に敏感であるため、正確な制御が必要となる。更に詳しく述べると、望ましいエッチング特性を達成するために、エッチング処理が実行される際のチャンバ温度は、厳密に制御する必要がある。更に、現代の集積回路のサイズは、縮小化が続いているため、従来のプラズマ処理システムを使用して望ましい特徴を処理することは、更に難しくなりつつある。
【０００８】
プラズマ処理装置においては、励起したプロセスガスにより生成されたプラズマが、半導体デバイスの製造に使用され、プラズマを生成するためのプロセスガスの励起は、プラズマ処理装置の様々な構成要素の加熱を引き起こす高エネルギ動作である。この加熱は、プラズマ処理デバイスにより実行される処理の精度及び再現性に影響を与える。サイズの小型化傾向により、半導体デバイスを一貫して精度高く製造するために、プラズマ処理装置に優れた温度制御を提供する必要性は、更に増加している。
【０００９】
従来、プラズマ処理チャンバの加熱は、プラズマ処理チャンバに加熱内壁部を設けること、或いはプラズマ処理チャンバを小型加熱ランプで加熱することにより行われてきた。加熱は、通常、処理の開始前に、プラズマ処理チャンバを予熱するために使用される。冷却は、能動的に行われない場合が多く、そのため、対流及び放射による受動的なもののみだった。通常、こうした熱に関するソリューションは、プラズマ処理チャンバのアルミニウムライナ用に設計されているため、更に困難なタスクとなるセラミックライナの加熱又は冷却には、あまり適していない。更に、アルミニウムラインは、深刻な汚染につながり、こうした理由から、セラミックライナが検討されている。
【００１０】
前記の観点から、半導体処理設備の優れた温度制御を行う改良されたプラズマ処理システムの必要性が存在する。
【００１１】
【発明の概要】
概して、本発明は、プラズマ処理装置の非常に正確な温度制御を達成可能な温度管理システム及び方法に関する。一実施形態として、この温度管理システム及び方法は、半導体デバイスの製造中にプラズマと相互作用するプラズマ処理装置の表面の厳密な温度制御を達成する。本発明が提供する厳密な温度制御は、サイズの小型化が続くにつれ、更に重要性が高まりつつあるプラズマ処理装置の優れたプロセス管理をもたらす。
【００１２】
本発明は、システム、装置、機械、又は方法を含む、多数の方法で実施可能である。本発明のいくつかの実施形態について、以下説明する。
【００１３】
プラズマ処理装置として、本発明の一実施形態は、少なくとも、壁部及び蓋を有する処理チャンバを含み、この壁部及び蓋は、両方とも内表面及び外表面を有し、この処理チャンバは、プロセスガスにより生成されたプラズマを使用して基板を処理するのに使用され、更に、処理チャンバの外表面に熱的に結合された熱管理システムを含み、この熱管理システムは、処理チャンバの内部温度を調節するために制御される加熱／冷却ブロックを少なくとも一つ含む。
【００１４】
半導体製造装置として、本発明の一実施形態は、少なくとも、壁部と底面により形成されるプラズマ処理チャンバと、プラズマ処理チャンバの壁部の頂部に取り外し可能な状態で結合された密閉蓋と、密閉蓋の上面に設けられた高周波電力電極と、密閉蓋又はプラズマ処理チャンバに結合された少なくとも一つの温度センサと、密閉蓋の上面に結合された第一の加熱及び冷却ユニットと、プラズマ処理チャンバの壁部の外表面に結合された第二の加熱及び冷却ユニットとを含む。
【００１５】
プラズマ処理装置のプラズマ処理チャンバに温度制御を提供する方法として、この方法は、少なくとも、プラズマ処理チャンバの内部の温度を直接的又は間接的に測定する行為と、測定した温度を目標温度と比較する行為と、プラズマ処理チャンバに熱的に結合された熱制御ブロックを加熱することでプラズマ処理チャンバを加熱する行為と、熱制御ブロックを能動的に冷却することでプラズマ処理チャンバを冷却する行為とを含む。
【００１６】
プラズマ処理装置として、本発明の別の実施形態は、少なくとも、壁部及び蓋を有する処理チャンバを含み、この壁部及び蓋は、両方とも内表面及び外表面を有し、この処理チャンバは、プロセスガスにより生成されたプラズマを使用して基板を処理するのに使用され、更に、内部温度が下限目標温度を下回る時に加熱部により処理チャンバを加熱すること、及び内部温度が上限目標温度を上回る時に加熱部を通じて冷却部により処理チャンバを冷却することにより、プロセスチャンバの内部温度を調節する手段を含む。
【００１７】
加熱／冷却ブロックとして、本発明の更に別の実施形態によれば、この加熱／冷却ブロックは、サンドイッチ構造を有し、少なくとも、加熱部と、冷却部と、加熱部及び冷却部の間の断熱要素とを含む。
【００１８】
本発明には、多数の利点がある。様々な実施形態又は実施により、以下の一つ以上の利点を生み出すことができる。本発明の利点の一つは、本発明により、ドリフトを大幅に減らして、プラズマ処理デバイスの温度を制御できる点である。本発明の別の利点は、プラズマ処理デバイスの温度を高い精度で制御可能にし、デバイス同士の優れたマッチングを可能にする点である。本発明の別の利点は、加熱及び冷却が、両方とも共通の熱インタフェースを通じて行われる点である。本発明の更に別の利点は、共通の熱インタフェースを使用することで、冷却及び加熱の両方を提供できるだけでなく、温度制御される表面において生じる温度プロフィールが、均一で滑らかなものになる点である。更に、温度制御される表面の温度プロフィールは、ウェーハ処理により生じる過渡期間中、空間的及び時間的に不変にすることができる。本発明の更に別の利点は、内部に組み込まれるようなものではなく、容易に取り外し可能な点である。
【００１９】
本発明のその他の態様及び利点は、本発明の原理を例として表示する添付の図面を併せて、以下の詳細な説明により明らかになる。
【００２０】
本発明は、非常に正確で精度の高いプラズマ処理装置の温度制御を達成することが可能な温度管理システム及び方法に関する。一実施形態において、この温度管理システム及び方法は、半導体デバイスの製造中にプラズマと相互作用するプラズマ処理装置の表面の厳密な温度制御を達成する働きをする。本発明が提供する厳密な温度制御は、サイズの小型化が続くにつれ、更に重要性が高まりつつあるプラズマ処理装置の優れたプロセス管理をもたらす。
【００２１】
励起したプロセスガスにより生成されたプラズマを使用して半導体デバイスを製造するプラズマ処理装置において、プラズマを生成するためのプロセスガスの励起は、プラズマ処理装置の様々な構成要素の加熱を引き起こす高エネルギ動作である。本発明は、プラズマ処理装置の非常に正確な温度制御を達成可能な温度管理システム及び方法に関する。一実施形態において、この温度管理システム及び方法は、半導体デバイスの製造に使用されるプラズマと相互作用するプラズマ処理装置の表面の厳密な温度制御を達成する働きをする。
【００２２】
一実施において、この温度制御システムは、温度制御されるプラズマ処理装置のプラズマ処理チャンバの外表面に結合された加熱及び冷却ユニットを含む。この加熱及び冷却ユニットは、同じ熱インタフェースを通じて制御される表面に熱を結びつける、或いはこうした表面から熱を切り離す（つまり、加熱又は冷却する）役割を果たす。
【００２３】
本発明の実施形態について、図２乃至１１を参考に、以下で説明する。しかしながら、当業者が容易に理解できるように、こうした図に関して本明細書で述べる詳細な説明は、例示的な目的のものであり、本発明書は、こうした限定された実施形態の範囲を超えている。
【００２４】
図２Ａは、本発明の一実施形態による、加熱及び冷却ユニット２００を示している。この加熱及び冷却ユニット２００は、表面２０２を加熱又は冷却するために使用される。表面２０２は、加熱及び冷却の両方が必要な表面と仮定される。例えば、表面２０２では、最初に加熱を必要とし、その後、冷却が必要になる可能性がある。いかなる場合においても、表面２０２の温度には、正確で精度の高い制御が必要となる。図２Ａに示す加熱及び冷却ユニット２００は、コンフォーマル熱インタフェース２０４と、加熱ブロック２０６と、断熱部２０８と、冷却ブロック２１０とを含む。このコンフォーマル熱インタフェースは、金属含浸シリコンゴム等の材料の薄層で、層の薄さから比較的高い実効熱係数を有し、形状の適合が容易である。したがって、このコンフォーマル熱インタフェース２０４は、表面２０２と加熱ブロック２０６との間での高い熱結合を提供する。加熱ブロック２０６は、コンフォーマル熱インタフェース２０４を通じて表面と結合する熱を生成することができる。熱を生成するために、加熱ブロック２０６は、一つ以上の抵抗要素を含むことができる。この抵抗要素は、制御された電流又は電圧の使用を通じて、加熱ブロック２０６を加熱することができる。一例として、加熱ブロック２０６は、アルミニウム等の金属材料で作成される。
【００２５】
断熱部２０８は、加熱ブロック２０６と冷却ブロック２１０との間に挟まれる。断熱部２０８は、例えば、シリコンゴム系物質にすることができる。通常、断熱部２０８の熱伝導率は、層の厚さから、コンフォーマル熱インタフェース２０４の熱伝導率よりも大幅に小さい。断熱部２０８は、加熱ブロック２０６と冷却ブロック２１０との間に移行領域を提供し、加熱及び冷却ユニット２００に両方のブロックを提供できるようにする役割を果たす。冷却ブロック２１０は、加熱ブロック２０６とコンフォーマル熱インタフェース２０４とを通じて、表面２０２を冷却することができる。冷却ブロック２１０は、それ自体が冷却部により冷却される。一実施において、この冷却部は、冷却ブロック２１０内を貫流する温度制御された液体（例えば、水）である。冷却ブロック２１０は、例えば、アルミニウム等の金属で作成することができる。
【００２６】
図３は、本発明の一実施形態による、プラズマ処理装置３００の断面図である。プラズマ処理装置３００は、プラズマ処理チャンバ３０４に熱的に結合された加熱／冷却プレート３０２を含む。プラズマ処理チャンバ３０４は、製造中にウェーハ３０８（つまり、基板）を支持するウェーハ保持メカニズム３０６を有する。一例として、ウェーハ保持メカニズム３０６は、静電チャック（ＥＳＣ）にすることができる。ウェーハ３０８の表面は、ウェーハ処理チャンバ３０４内に放出された適切なプラズマ処理ソースガスによりエッチングされる。このプラズマ処理ソースガスは、シャワーヘッド又はガス分配プレートを含め、様々なメカニズムで放出することができる。真空プレート３１０は、プラズマ処理チャンバ３０４の壁部との密閉接触を維持する。真空プレート上に設けられたコイル３１４は、高周波（ＲＦ）電源（表示なし）に結合され、プラズマ処理チャンバ３０４内に放出されたプラズマ処理ソースガスからプラズマを発生（発火）させるのに使用される。ウェーハ保持メカニズム３０６にも、エッチング処理中、高周波電源（表示なし）を使用して、高周波電力が加えられる場合が多い。更にポンプ３１６が含まれ、これはダクト３１６を通じて、プロセスガス及びガス生成物をプラズマ処理チャンバ３０４から抜き出す。
【００２７】
温度制御システム２５０は、表面２５２が適切な温度に維持されるように温度制御システム２５０の全体的な動作を制御する熱マネージャ２５４を含む。熱マネージャ２５４は、望ましい温度に維持する必要性に応じて、表面２５２の加熱及び冷却の両方を制御することができる。熱マネージャ２５４は、表面２５２に結合された温度センサ２５６から、表面２５２の温度を取得する。温度センサ２５６から取得した温度に従って、熱マネージャ２５４は、表面２５２の加熱又は冷却が必要かどうかを判断する。表面２５２を加熱する必要があると熱マネージャ２５４が判断した時、熱マネージャ２５４は、加熱部２５８及び加熱部２６０を起動することができる。通常、加熱部２５８及び２６０は、同時に起動され、同様の方法で表面２５２を加熱する。一方、表面２５２を冷却する必要があると熱マネージャが判断した時、熱マネージャ２５４は、冷却部２６２及び冷却部２６４を起動することができる。通常、冷却部２６２及び２６４は、同時に起動され、同様の方法で表面２５２を冷却する。図２Ｂに示すように、冷却部２６２及び２６４は、加熱部２５８及び２６０を通じて、表面２５２に結合される。加熱部２５８及び２６０を通じて、冷却部を表面２５２に結合することで、より滑らかな空間的及び時間的温度プロフィールを表面２５２に提供することが可能となり、これにより、表面２５２において更に均一な温度プロフィールが生み出される。
【００２８】
通常、加熱部２５８及び２６０が起動される時、冷却部２６２及び２６４は、起動されず、冷却部２６２及び２６４が起動される時、加熱部２５８及び２６０は、動作を停止される。ただし、一部の状況においては、それぞれの加熱部及び冷却部を、両方とも同時に起動することが有効な場合もある。一実施形態においては、図２Ａに示す加熱及び冷却ユニット２００のように、加熱部２５８及び冷却部２６２の組み合わせと、加熱部２６０及び冷却部２６４の組み合わせとを構築することができる。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態による、プラズマ処理装置３００の断面図である。プラズマ処理装置３００は、プラズマ処理チャンバ３０４に熱的に結合された加熱／冷却プレート３０２を含む。プラズマ処理チャンバ３０４は、製造中にウェーハ３０８（つまり、基板）を支持するウェーハ保持メカニズム３０６を有する。一例として、ウェーハ保持メカニズム３０６は、静電チャック（ＥＳＣ）にすることができる。ウェーハ３０８の表面は、ウェーハ処理チャンバ３０４内に放出された適切なプラズマ処理ソースガスによりエッチングされる。このプラズマ処理ソースガスは、シャワーヘット又はガス分配プレートを含め、様々なメカニズムで放出することができる。真空プレート３１０は、プラズマ処理チャンバ３０４の壁部との密閉接触を維持する。真空プレート上に設けられたコイル３１４は、高周波（ＲＦ）電源（表示なし）に結合され、プラズマ処理チャンバ３０４内に放出されたプラズマ処理ソースガスからプラズマを発生（発火）させるのに使用される。ウェーハ保持メカニズム３０６にも、エッチング処理中、高周波電源（表示なし）を使用して、高周波電力が加えられる場合が多い。更にポンプ３１６が含まれ、これはダクト３１６を通じて、プロセスガス及びガス生成物をプラズマ処理チャンバ３０４から抜き出す。
【００３０】
加熱／冷却プレート３０２は、動作中にプラズマに晒される真空プレート３１０の内表面が、制御された温度に維持されるように、プラズマ処理装置３００の真空プレート３１０の温度を制御する働きをする。加熱／冷却プレート３０２は、加熱及び冷却動作を両方とも提供するために、いくつかの異なる材料層により形成される。詳しくは、加熱／冷却プレート３０２は、真空プレート３１０と直接的に結合する熱ガスケット３２０を含む。熱ガスケット３２０は、真空プレート３１０の外表面に関するコンフォーマル熱インタフェースを提供する柔らかい材料である。加熱／冷却プレート３０２は、更に、熱ガスケット３２０上に設けられる加熱ブロック３２２を含む。加熱ブロック３２２は、電流を供給された時に加熱ブロック３２２を加熱する抵抗要素を含む。断熱部３２４は、加熱ブロック３２２上に設けられる。断熱部３２４は、高温面と低温面との間の熱分離帯を提供する。断熱部３２４の上には、冷却ブロック３２６がある。冷却ブロック３２６は、冷却ブロック３２６を冷却する役割を果たす複数の冷却部を含む。したがって、加熱／冷却プレート３０２は、熱ガスケット３２０と、加熱ブロック３２２と、断熱部３２４と、冷却ブロック３２６とを含むサンドイッチ構造として見ることができる。したがって、真空プレート３１０の温度は、加熱ブロック３２２の加熱部又は冷却ブロック３２６の冷却部の起動を通じて制御することができる。
【００３１】
図４は、本発明の別の実施形態による、プラズマ処理装置４００の断面図である。プラズマ処理装置４００は、図３に示すプラズマ処理装置３００と同様である。プラズマ処理装置４００は、真空プレート３１０と結合する加熱／冷却プレート４０２を含む。加熱／冷却プレート４０２は、熱ガスケット３２０と、加熱ブロック３２２と、断熱部３２４と、冷却ブロック３２６とを含むサンドイッチ構造を含む点において、図３に示す加熱／冷却プレート３０２と同様である。加えて、加熱／冷却プレート４０２は、加熱ブロック３２２内のノッチ４０４と、冷却ブロック３２６内のノッチ４０６とを含む。加熱／冷却プレート４０２は、プラズマ処理チャンバ４０２内部でプラズマを発生させる役割を果たす高周波コイル３１４に近接する位置にあり、高周波コイル３１４の周囲には、大量の高周波（ＲＦ）エネルギが存在する可能性がある。その結果、加熱ブロック３２２及び冷却ブロック３２６にそれぞれ設けられたノッチ４０４及び４０６は、高周波コイル３１４から加熱ブロック３２２及び冷却ブロック３２６の一方又は両方への高周波エネルギの結合を十分に防止する役割を果たす。詳しくは、高周波コイル３１４を取り囲む導電ループが提供され、電磁エネルギの結合が促進される場合、高周波コイル３１４は、加熱ブロック３２２又は冷却ブロック３２６内で縦環電流を誘導し得る。加えて、高周波コイル３１４を取り巻かない渦電流も、そのエリアと高周波コイル３１４との近接性に応じて、エネルギを結合し得る。しかしながら、加熱ブロック３２２及び冷却ブロック３２６に設けられたノッチ（又はスロット）は、高周波コイル３１４からの結合エネルギを受領する役割を果たす導電ループの存在を回避し、渦電流のエリアを減少させるのに役立つ。このように、ノッチ４０４及び４０６は、高周波エネルギが加熱／冷却プレート４０２と結合するのを防止する。潜在的には、高周波エネルギは、加熱／冷却プレート４０２と結合できる場合、加熱／冷却プレート４０２に損傷を与え、温度制御を妨害し、プラズマの生成に利用可能な電力を減少させ、及び／又は高周波結合を最小化するために他のコストのかかる手段を取り入れる必要性を生み出す可能性がある。
【００３２】
図５は、一実施形態による、図４に示したプラズマ処理装置４００が提供する真空プレート３１０上に設けられた冷却ブロック３２６の平面図である。冷却ブロック３２６は、冷却ブロック３２６を巡回する冷却チューブにより提供される冷却部を含む。図５において、この冷却チューブは、冷却液の入口５００と出口５０２とを有する。この実施形態において、この冷却液は、安全で安価な液体である水（つまり、Ｈ2Ｏ）にすることができるが、他の液体を使用することもできる。冷却部は、このように、冷却ブロック３２６を巡回する単一の冷却チューブにより提供される。図５に示すように、単一の冷却チューブを利用して、冷却部を提供することができる。言い換えれば、この実施形態においては、冷却ブロック３２６内に設けられた冷却チューブの様々な部分により、冷却部を実施することができる。
【００３３】
加えて、冷却ブロック３２６は、図４に示すノッチ４０４及び４０６を実施する切断部５０４及び５０６も含む。切断部５０４及び５０６のパターンは、コイル３１４から高周波エネルギを受領する役割を果たす冷却ブロック３２６内の導電ループを防止するのに役立つ。言い換えれば、切断部５０４及び５０６は、加熱／冷却プレート３０２の冷却ブロック３２６内に高周波エネルギが結合するのを防止するため、或いは少なくとも十分に低減するために、冷却ブロック３２６内に形成される。
【００３４】
図５では、冷却ブロック３２６の冷却部及び切断部５０４及び５０６に関する特定のパターンが例示されているが、当業者が認識するように、代替の冷却部及びノッチを利用することが可能である。例えば、冷却部は、冷却液用の単一の入口及び出口ではなく、複数の流路により提供することができる。更に、冷却部及びノッチ（切断部）については、放射パターンを使用して、異なる配置で同様の効果を達成することができる。
【００３５】
図５では、コイル３１４からの高周波結合を十分に低減する切断部５０４及び５０６を有する冷却プレート３２６を示したが、加熱プレート３２２も、コイル３１４からの高周波エネルギを受領する役割を果たす加熱ブロック３２２内の導電ループを防止するために、同じように切断部によりパターン化することができる。更に、一実施形態において、加熱ブロック３２２の切断部は、冷却プレート３２６の切断部５０４及び５０６と同じパターンで、重なるように配置され、ただしこれらは断熱部３２４により分離される。
【００３６】
更に、図３乃至５では、真空プレート３１０上の加熱又は冷却コンポーネントを高周波コイル３１４の内部に設けた状態を例示していないが、高周波コイルの内部に小型の加熱／冷却プレートを設けて、補助的な加熱又は冷却を行うことも可能である点に注意するべきである。こうした加熱／冷却プレートは、加熱／冷却プレート３０２、４０２と同じ方法で準備及び利用できる。
【００３７】
図６は、本発明の別の実施形態による、プラズマ処理装置６００の断面図である。プラズマ処理装置６００は、図３に示すプラズマ処理装置３００、或いは図４に示すプラズマ処理装置４００と同様である。しかしながら、加えて、プラズマ処理装置６００は、加熱／冷却ブロック３０２、４０２の冷却ブロック３２６上に設けられたカバープレート６０２を含む。カバープレート６０２は、例えば、ナイロンで作ることができる。
【００３８】
加えて、正確な位置を有する支持プレート６０４を使用することが可能であり、これは、加熱／冷却プレート３０２、４０２を真空プレート３１０に対して正しい位置に保持し、更に、プラズマ処理装置６００の保守又は再構成のために加熱／冷却プレート３０２、４０２を取り外せるようにする。プラズマ処理装置６００は、支持プレート６０４に関してばね６１０及び６１２をガイドするピン６０６及び６０８を含む。ばね６１０及び６１２は、カバープレート６０２を押圧し、加熱／冷却プレート３０２、４０２を付勢して真空プレート３１０の外表面に当接させる役割を果たす。したがって、支持部６０４と、ピン６０６及び６０８と、ばね６１０及び６１２は、協働し、真空プレート３１０の外表面との優れた熱接触がある状態で、加熱／冷却プレート３０２、４０２を保持する。更に、加熱／冷却プレート３０２、４０２は、ピン６０６及び６０８を引き込み、加熱／冷却プレート３０２、４０２を引き出すことにより、最小限の操作で真空プレート３１０から取り外すことができる。加熱／冷却プレート３０２、４０２を容易に取り外せることで、迅速な修理、保守、又は再構成が可能となり、更に、一貫した位置的及び熱的接触での再組立が可能となる。
【００３９】
図７は、本発明の更に別の実施形態による、プラズマ処理装置７００の断面図である。プラズマ処理装置７００は、図３に示すプラズマ処理装置３００と同様だが、複数の側壁部加熱及び冷却ユニットを更に含む。図７では、二つの複数の側壁部加熱及び冷却ユニット７０２及び７０４が例示されている。通常、この加熱及び冷却ユニットは、図９に関して下で説明するような均一な方法で、処理チャンバの周囲に設けられる。
【００４０】
側壁部加熱及び冷却ユニット７０２は、熱ガスケット７０６と、加熱ブロック７０８と、断熱部７１０と、冷却ブロック７１２とを含む。同様に、側壁部加熱及び冷却ユニット７０４は、熱ガスケット７１４と、加熱ブロック７１８と、断熱部７２０と、冷却ブロック７２２とを含む。したがって、側壁部加熱及び冷却ユニット７０２及び７０４は、図２Ａに示す加熱／冷却ブロック２００と同様の仕組みを有する。側壁部加熱及び冷却ユニット７０２及び７０４は、プラズマ処理チャンバ３０４の側壁部の外表面と熱的に結合する。側壁部加熱及び冷却ユニット７０２及び７０４は、プラズマ処理チャンバ３０４の側壁部を加熱又は冷却するために制御され、これにより、プラズマ処理チャンバ３０４の側壁部の内表面の温度を制御する。
【００４１】
図７では、真空プレート３１０上に設けられた加熱／冷却プレート３０２が例示されているが、この実施形態において、加熱／冷却プレート３０２はオプションであり、プラズマ処理装置７００は、プラズマ処理チャンバ３０４の側壁部に結合された複数の加熱及び冷却ユニットを提供する動作が可能であり、真空プレート３１０に結合された加熱／冷却プレート３０２は、含んでも含まなくてもかまわないと理解するべきである。ただし、加熱／冷却プレート３０２が、プラズマ処理装置７００に設けられる場合、加熱／冷却プレート３０２は、ノッチ４０４及び４０６、或いは支持プレート６０４と、ピン６０６及び６０８と、ばね６１０及び６１２とを含むことができる（図４乃至６参照）。
【００４２】
加熱及び冷却ユニット７０２及び７０４は、全般的には、図２Ａに示す加熱／冷却ブロック２００に従って設計される。図８Ａは、側壁部加熱及び冷却ユニット７０２及び７０４の特定の実施形態を示している。
【００４３】
図８Ａは、側壁部加熱及び冷却ユニット８００の一部の平面図を示している。この加熱及び冷却システム８００は、プラズマ処理チャンバの壁部８０２の外表面、更には内表面を加熱又は冷却する機能を果たす。この例において、プラズマ処理チャンバは、円形の設計を有するため、図８Ａにおいて、壁部８０２の例示部分は、湾曲を有するように示されている。図８Ａは、更に、壁部８０２の例示部分と熱的に結合された二つの加熱及び冷却ユニットを示している。図８Ａにおいて、それぞれの加熱及び冷却ユニットは、平面断面図として示されている。この加熱及び冷却ユニットは、薄いコンフォーマル熱インタフェースを提供する熱ガスケット８０４を含む。これにより、この熱ガスケットは、加熱及び冷却ユニットと壁部８０２の外表面との間に優れた熱結合を提供する。この加熱及び冷却ユニットは、更に、加熱ブロック８０６を含む。それぞれの加熱ブロック８０６は、抵抗要素８０７を含み、抵抗要素８０７に電流が送られる時、この抵抗要素は、加熱ブロックを加熱する役割を果たす。この加熱及び冷却ユニットは、更に、一対の冷却領域８０８及び８１０を含む。これらの冷却領域は、それぞれ、冷却部８０９及び８１１を含む。一例として、冷却部８０９及び８１１は、冷却液が貫流するチューブに関連づけることができる。この加熱及び冷却ユニットは、更に、冷却領域８０８と加熱ブロック８０６との間に断熱部８１２を含み、冷却領域８１０と加熱ブロック８０６との間に断熱部８１４を含む。断熱部８１２及び８１４は、冷却領域８０８及び８１０と加熱ブロック８０６との間の温度差に温度勾配を与えることが可能な領域を提供する。
【００４４】
図８Ａの壁部８０２は、単一の構成要素として表示されているが、図８Ｂでは、壁部がサンドイッチ構造８０２ｄである別の実施形態を示している。内壁部要素８０２ａは、プラズマ処理チャンバの用途に適した特定の材料で作ることができる。外壁部要素８０２ｂは、内壁部の支持部として機能する物理特性を有する任意の適切な材料で作ることができる。外壁部８０２ａと、二つの壁部要素８０２ａ及び８０２ｂを接合する接合材料８０２ｃは、図８に示す加熱及び冷却システム８００による内壁部要素８０２ａの内表面の温度制御を可能にする適度な熱伝導率を有する必要がある。接合材料８０２ｃの厚さと組成は、望ましい熱制御性能、内壁部及び外壁部材料８０２ｂ、８０２ａの間での熱膨張係数の不一致の補正に応じて変化させることができる。接合材料８０２ｃの厚さと組成は、更に、内壁部及び外壁部要素の間の電気伝導率を変え、望ましい場合、温度制御を行っている間に内壁部を電気的に浮遊させるために変化させることができる。この構造は、一部の状況において、他にも多数の利点を有する。内壁部８０２ａの材料は、壁部８０２の構造要件をあまり気にせずに選択できるため、プラズマ処理チャンバの内部体積に面する材料の化学的又は電気的特性に関する選択の幅を広げることができる。加えて、これにより、壁部として望ましいサイズ又は形状では利用できないが、リアクタの内部体積に面する材料が重要となる場所では利用可能な材料を選択することができるようになる。こうした内壁部材料のタイル張りは、タイルの適切な成形と、可能な接合部８０２ｅにより図８Ｂに示す配置とにより達成することができる。
【００４５】
図７及び８に示すプラズマ処理チャンバの側壁部で利用する加熱及び冷却ユニットは、図４に示す加熱／冷却プレート３０２に設けられたノッチ又はスロットを含む必要はなく、これは、プラズマ処理チャンバの側壁部で利用する加熱及び冷却ユニットは、プラズマを発生させる真空プレート上のコイルからの強い高周波結合を受領しないためである。
【００４６】
図９は、本発明の一実施形態による、プラズマ処理チャンバ９００の断面を示す平面図である。プラズマ処理チャンバ９００は、チャンバ壁部９０２と外部コンテナ壁部９０４とを表している。一連の加熱／冷却ブロック９０６は、チャンバ壁部９０２の外表面と熱的に結合されている。図９に示すように、加熱／冷却ブロック９０６は、チャンバ壁部９０２の周囲で、等距離の間隔をあけることができる。この実施形態では、チャンバ壁部９０２の温度を制御するために設けられた１６の加熱／冷却ブロック９０６が存在している。しかしながら、特にチャンバ壁部９０２の熱伝導率が大幅に変化する場合、或いは加熱／冷却ブロックの表面積が拡大した場合、異なる数の加熱／冷却ブロックを容易に提供できると認識するべきである。チャンバ壁部９０２は、図８Ｂに示すようなサンドイッチ又はタイル壁部構造にすることもできる。更に、それぞれの加熱／冷却ブロック９０６には、ばね付勢ピン９０８により、チャンバ壁部９０２の外表面に対する付勢力が加えられる。ばね付勢ピン９０８には、加熱ブロック９０６をチャンバ壁部９０２の外表面に押しつけるために、外部コンテナ壁部９０４に対するばね付勢力が加わる。このばね付勢力は、熱結合及び再現性を改善するだけでなく、修理、保守、又は再構成を簡略化する容易な取り外しを可能にする。
【００４７】
図１０は、チャンバ壁部１００２と外部コンテナ壁部１００４とが設けられるプラズマ処理チャンバ１０００の一部の側面断面図である。一例として、チャンバ壁部１００２及び外部コンテナ壁部１００４は、図９に例示するチャンバ壁部６０２及び外部コンテナ壁部９０４と同様に設けることができる。ここでは、プラズマ処理チャンバ１０００は、一対の垂直位置加熱／冷却ブロック、つまり加熱／冷却ブロック１００６及び１００８を含む。ばね付勢ピン１０１０及び１０１２は、それぞれ、加熱／冷却ブロック１００６及び１００８に、チャンバ壁部１００２に対する付勢力を加える。ばね付勢ピン１０１０及び１０１２は、外部コンテナ壁部１００４に作用する。加えて、ばね付勢ピン１０１０及び１０１２は、ハンドル１０１８に結合される。このハンドル１０１８により、技術者は、チャンバ壁部１００２又は加熱／冷却ブロック１００６及び１００８自体の保守、修理、交換、又はその他の作業のために、加熱／冷却ブロック１００６及び１００８をチャンバ壁部から容易に取り外すことができる。ハンドル１０１８を（外部コンテナ壁部１００４とは反対に）引き戻すことで、ばね付勢ピン１０１０及び１０１２は、引き込まれ、加熱／冷却ブロック１００６及び１００８は、チャンバ壁部１００２に押しつけられなくなり、この部品をこすることなく相対的に移動させ、容易な取り外し又は作業を行うことができる。
【００４８】
図１１は、本発明の更に別の実施形態による、プラズマ処理装置１１００の断面図である。プラズマ処理装置１１００は、加熱／冷却プレート３０２を含む点において、図３に例示するプラズマ処理装置３０２と同様である。しかしながら、プラズマ処理装置１１００は、プラズマ処理装置１１００の他のエリアを冷却する追加コンポーネントを含む。特に、プラズマ処理装置１１００は、加熱／冷却プレート３０２の冷却ブロック３１０の上に設けられたカバープレート１１０２を含む。プラズマ処理装置１１００は、更に、プラズマ処理チャンバ３０４に関して、固定された正確な位置を有する支持プレート１１０４を含む。ピン１１０６及び１１０８は、支持プレート１１０４を通じて、カバープレート１１０２に向けて提供される。ばね１１１０及び１１１２は、それぞれ、ピン１１０６及び１１０８に設けられ、加熱／冷却ブロック３０２を付勢して真空プレート３１０の表面に当接させる。言い換えれば、ばね１１１０及び１１１２は、支持プレート１１０４からカバープレート１１０２に向けて力を加え、加熱／冷却プレート３０２を真空プレート３１０に押しつけるために使用される。更に又、支持プレート１１０４は、ＤＣコイル１１１４及び１１１６を支持することもできる。このＤＣコイルの重量は、支持プレート１１０４とカバープレート１１０２とが接触している場合、ピン１１０６、１１０８及びばね１１１０、１１１２装置を不要にする力を加えるのに十分なものにすることができる。ＤＣコイル１１１４及び１１１６は、磁界の使用により、プラズマ処理チャンバ３０４内のプラズマ分布を変更するために使用することができる。ＤＣコイルの動作とプラズマ処理装置に関するその使用方法の補足的な詳細については、本願と共に現在申請中である米国特許出願番号０９／４３９，６６１（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２２）、名称「改良したプラズマ処理システム及びその方法」において説明されており、これは、参照により本明細書に組み込むものとする。更に、ＤＣコイル、或いはＤＣコイル１１１４及び１１１６を支持する支持プレート１１０４を冷却するために、支持プレート１１０４は、支持プレート１１０４を冷却する冷却部１１１８及び１１２０を含む。一実施形態において、冷却部１１１８及び１１２０は、冷却液が貫流するチューブ（チャネル）により提供することができる。これにより、ＤＣコイル１１１４及び１１１６が動作する温度を低下させ、動作中にオーバヒートしないようにすること、及び／又は更に均一な動作のために温度を全般的に制御することが可能となる。一実施形態においては、ＤＣコイル１１１４及び１１１６の冷却を向上させるために、冷却部１１１８及び１１２０は、ＤＣコイル１１１４及び１１１６の直下に設けることができる。ＤＣコイル１１１６、１１１４及び支持プレート１１０４の重量を使用して、加熱／冷却プレート３０２（温度制御サンドイッチ組立体）を真空プレート３１０（温度制御する表面）に押しつける場合、冷却部１１１８及び１１２０付きの冷却支持プレート１１０４を、冷却ブロック３１０及びカバープレート１１０２で代用できる可能性があると考えられる。
【００４９】
冷却ブロックでは、普通の水を貫流させて関連する表面を冷却する冷却チューブを利用することができる。一実施形態において、この冷却水の温度は、約摂氏１５乃至２０度に固定され、流量は、冷却ブロックによる冷却速度を増減させるために制御される。
【００５０】
断熱部は、一般に、シリコンゴム等のゴムで形成される。この熱障壁部の温度係数は、一般に、０．１乃至２ワット／ｍＫであり、更に詳しくは約１ワット／ｍＫである。熱ガスケットも、金属含有シリコンゴム等のゴムで形成できる。しかしながら、この熱ガスケットは、加熱／冷却プレートと真空プレートの表面とが優れた熱結合をするように、高い熱伝導率（例えば４ワット／ｍＫ）を有する設計となる。この点において、熱ガスケットに使用されるゴムは、熱伝導率を増加させるために、銀含有のものにすることができる。温度センサは、多数の場所に設けることができる。一実施形態において、温度センサは、加熱／冷却プレートが使用するものとして真空プレートの外表面に結合され、加熱及び冷却部が温度のモニタ用に使用するものとして側壁部の適切な位置に結合される。
【００５１】
本発明は、プラズマ処理装置の動作中、およそ＋／−５℃の範囲でプラズマ処理チャンバの温度を制御することができる。本発明は、更に、適切に配置された加熱及び冷却部を使用して、現行の処理チャンバでの滑らかな空間温度分布を提供することができる。
【００５２】
このプラズマ処理チャンバは、十分な熱伝導率（例えば、２００ワット／ｍＫ超）を有するが熱膨張の問題から金属ライナに比べて加熱及び冷却が困難な炭化ケイ素（ＳｉＣ）にすることができる。本発明は、炭化ケイ素で作られたプラズマ処理チャンバにおいて温度制御を行うのに特に適している。本発明は、冷却を行うだけでなく、必要に応じて加熱も行う。プラズマ処理チャンバの加熱及び冷却は、プラズマ処理チャンバの外側から有利な形で行われる。
【００５３】
本発明には、多数の利点がある。様々な実施形態又は実施により、以下の一つ以上の利点を生み出すことができる。本発明の利点の一つは、本発明により、正確さ及び精度を大幅に向上させて、プラズマ処理デバイスの温度を制御できる点である。本発明の別の利点は、加熱及び冷却が、両方とも共通の熱インタフェースを通じて行われる点である。本発明の更に別の利点は、共通の熱インタフェースを使用することで、冷却及び加熱の両方を提供できるだけでなく、温度制御される表面において生じる温度プロフィールが、均一で滑らかなものになる点である。本発明の更に別の利点は、非侵襲的で、容易に取り外し可能な点である。
本発明の僅かな実施形態についてだけ詳細に説明してきたが、本発明は、本発明の趣旨又は範囲から逸脱しない限り、他の多数の具体的な形態で実施し得ることは理解されたい。従って、本明細書の例は、限定的ではなく例示的なものとしてみなされるべきであり、本発明は、本明細書で述べた詳細に制限されず、前記特許請求の範囲内で変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  半導体ベースのデバイスの製造に適した簡略化したプラズマ処理装置を示す図である。
【図２Ａ】  本発明の一実施形態による、加熱及び冷却ユニットを示す図である。
【図２Ｂ】  本発明の一実施形態による、温度制御システムのブロック図である。
【図３】  本発明の一実施形態による、プラズマ処理装置の断面図である。
【図４】  本発明の別の実施形態による、プラズマ処理装置の断面図である。
【図５】  一実施形態による、図４に示したプラズマ処理装置が提供する真空プレート上に設けられた冷却ブロックの平面図である。
【図６】  本発明の別の実施形態による、プラズマ処理装置の断面図である。
【図７】  本発明の更に別の実施形態による、プラズマ処理装置の断面図である。
【図８Ａ】  熱的に結合された二つの加熱及び冷却ユニットを有する側壁部加熱及び冷却システムの一部を示す平面図である。
【図８Ｂ】  プラズマ処理装置のチャンバ壁部の代替構造を示す図である。
【図９】  本発明の一実施形態による、プラズマ処理チャンバの断面を示す平面図である。
【図１０】  チャンバ壁部と外部コンテナ壁部とが設けられるプラズマ処理チャンバの一部の側面断面図である。
【図１１】  本発明の更に別の実施形態による、プラズマ処理装置の断面図である。
【符号の説明】
１００…プラズマ処理装置
１０２…プラズマ処理チャンバ
１０４…チャック
１０６…ウェーハ
１０８…シャワーヘッド
１１０…真空プレート
１１２…壁部
１１４…コイル
１１６…ポンプ
１１８…ダクト
２００…加熱及び冷却ユニット
２０２…表面
２０４…コンフォーマル熱インタフェース
２０６…加熱ブロック
２０８…断熱部
２１０…冷却ブロック
２５０…温度制御システム
２５２…表面
２５４…熱マネージャ
２５６…温度センサ
２５８、２６０…加熱部
２６２、２６４…冷却部
３００…プラズマ処理装置
３０２…加熱／冷却プレート
３０４…プラズマ処理チャンバ
３０６…ウェーハ保持メカニズム
３０８…ウェーハ
３１０…真空プレート
３１４…コイル
３１６…ポンプ
３２０…熱ガスケット
３２２…加熱ブロック
３２４…断熱部
３２６…冷却ブロック
４００…プラズマ処理装置
４０２…加熱／冷却プレート
４０４、４０６…ノッチ
５００…入口
５０２…出口
５０４、５０６…切断部
６００…プラズマ処理装置
６０２…カバープレート
６０４…支持プレート
６０６、６０８…ピン
６１０、６１２…ばね
７００…プラズマ処理装置
７０２、７０４…側壁部加熱及び冷却ユニット
７０６、７１４…熱ガスケット
７０８、７１８…加熱ブロック
７１０、７２０…断熱部
７１２、７２２…冷却ブロック
８００…側壁部加熱及び冷却ユニット
８０２…壁部
８０２ａ…内壁部要素
８０２ｂ…外壁部要素
８０２ｃ…接合材料
８０２ｄ…サンドイッチ構造
８０２ｅ…接合部
８０４…熱ガスケット
８０６…加熱ブロック
８０７…抵抗要素
８０８、８１０…冷却領域
８０９、８１１…冷却部
８１２、８１４…断熱部
９００…プラズマ処理チャンバ
９０２…チャンバ壁部
９０４…外部コンテナ壁部
９０６…加熱／冷却ブロック
９０８…ばね付勢ピン
１０００…プラズマ処理チャンバ
１００２…チャンバ壁部
１００４…外部コンテナ壁部
１００６、１００８…加熱／冷却ブロック
１０１０、１０１２…ばね付勢ピン
１０１８…ハンドル
１１００…プラズマ処理装置
１１０２…カバープレート
１１０４…支持プレート
１１０６、１１０８…ピン
１１１０、１１１２…ばね
１１１４、１１１６…ＤＣコイル
【図１】
0004776130.tif 000002
【図２Ａ】
0004776130.tif 000003
【図２Ｂ】
0004776130.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004776130.tif 000007
【図６】
0004776130.tif 000008
【図７】
0004776130.tif 000009
【図８Ａ】
0004776130.tif 000010
【図８Ｂ】
0004776130.tif 000011
【図９】
0004776130.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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