(57)【要約】  基板処理チャックによる結露を低減するためのガス流が記載される。一例では、製造プロセスのためのワークピースを支持するためのパックを有するチャンバ内のワークピースホルダーと、パックに熱的に結合されたトッププレートと、トッププレートに固定されて熱的に結合された冷却プレートであって、冷却プレートからの熱を伝達するための熱伝達流体を運ぶための冷却チャネルを有する冷却プレートと、パックの反対側で冷却プレートに固定されたベースプレートと、ベースプレートの乾燥ガス入口とを含み、ベースプレートと冷却プレートとの間の空間に加圧乾燥ガスを供給し、ベースプレートと冷却プレートとの間から周囲空気を追いやる。
2018511934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造プロセスのためのワークピースを支持するパックと、
パックに熱的に結合されたトッププレートと、
トッププレートに固定されて熱的に結合された冷却プレートであって、冷却プレートから熱を伝達するための熱伝達流体を運ぶ冷却チャネルを有する冷却プレートと、
パックの反対側で冷却プレートに固定されたベースプレートと、
ベースプレートと冷却プレートとの間の空間に加圧乾燥ガスを供給してベースプレートと冷却プレートとの間から周囲空気を追いやるためのベースプレートの乾燥ガス入口とを含む装置。
【請求項２】
ベースプレート及び冷却プレートを貫通し、ベースプレートと冷却プレートとの間から冷却プレートとトッププレートとの間まで乾燥ガスを接続するブリーザチューブを含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
ベースプレートを貫通する中央シャフトと、ベースプレートを支持する冷却プレートとを含み、中央シャフトは、ベースプレートと冷却プレートとの間のガス流を許容し、乾燥ガスは、ベースプレートと冷却プレートとの間から中央シャフトを通って出る、請求項１記載の装置。
【請求項４】
冷却プレートと対向するベースプレートの上面に、乾燥ガス入口からの乾燥ガスの流れを導くための溝を含む、請求項１記載の装置。
【請求項５】
溝は、ベースプレートと冷却プレートを貫通するブリーザチューブに通じ、ブリーザチューブは、ベースプレートと冷却プレートとの間から冷却プレートとトッププレートとの間まで乾燥ガスを接続する、請求項４記載の装置。
【請求項６】
溝は、ベースプレートを貫通する中央シャフトに通じ、乾燥ガスが中央シャフトを通って出る、請求項４記載の装置。
【請求項７】
溝は、ベースプレートの上面を横切って湾曲した通路に従う、請求項４記載の装置。
【請求項８】
溝は、ベースプレートの上面を横切って乾燥ガス入口から直線状の通路に従う、請求項４記載の装置。
【請求項９】
溝は、第２の方向に流れを導く分岐を有する、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
乾燥ガスは窒素である、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
トッププレートは、パックを加熱するための複数の抵抗ヒーターを含む、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
ベースプレートは、冷却プレートよりも低い熱伝導率を有する材料で形成されている、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
材料は熱硬化性ポリスチレンである、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
パックは誘電体であり、パックは製造プロセス中にワークピースを静電的に把持するための電極を含む、請求項１記載の装置。
【請求項１５】
プラズマチャンバと、
プラズマチャンバ内にガスイオンを含むプラズマを生成するプラズマ源と、
製造プロセスのためのワークピースを支持するためのパックを有するチャンバ内のワークピースホルダーと、パックに熱的に結合されたトッププレートと、トッププレートに固定されて熱的に結合された冷却プレートであって、冷却プレートからの熱を伝達するための熱伝達流体を運ぶための冷却チャネルを有する冷却プレートと、パックの反対側で冷却プレートに固定されたベースプレートと、ベースプレートの乾燥ガス入口とを含み、ベースプレートと冷却プレートとの間の空間に加圧乾燥ガスを供給し、ベースプレートと冷却プレートとの間から周囲空気を追いやるプラズマ処理システム。
【請求項１６】
冷却プレートと対向するベースプレートの上面に、乾燥ガス入口からの乾燥ガスの流れを導くための溝を含む、請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
溝は、ベースプレートと冷却プレートを通ってブリーザチューブにつながり、ブリーザチューブは、ベースプレートと冷却プレートとの間から冷却プレートとトッププレートとの間まで乾燥ガスを接続する、請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
製造プロセスのためにワークピースを支持するためのキャリアのパックにワークピースを取り付ける工程であって、キャリアは、パックに熱的に結合されたトッププレートと、トッププレートに固定されて熱的に結合された冷却プレートであって、冷却プレートからの熱を伝達するための熱伝達流体を運ぶための冷却チャネルを有する冷却プレートと、パックの反対側で冷却プレートに固定されたベースプレートとを含む工程と、
ワークピースをキャリアに取り付けながら、処理チャンバ内でワークピースに製造プロセスを施す工程と、
ベースプレートと冷却プレートとの間から周囲空気を追いやるために、製造プロセス中にベースプレートの入口に加圧乾燥ガスを供給して、ベースプレートと冷却プレートとの間の空間に加圧乾燥ガスを供給する工程とを含む方法。
【請求項１９】
キャリアは、ベースプレートを支持するための、ベースプレート及び冷却プレートを貫通する中央シャフトを更に含み、乾燥ガスの供給は、乾燥ガスを、中央シャフトを通ってベースプレートと冷却プレートの間へと至らせ、ベースプレートと冷却プレートとの間から中央シャフトを通ってキャリアを出させる、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
ベースプレートは、乾燥ガスが中央シャフトを通って出るように、ベースプレートを通って中央シャフトへ供給された乾燥ガスを導くための溝を含む、請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、マイクロエレクトロニクス製造産業に関し、より詳細には、プラズマ処理中にワークピースを支持するための温度制御されたチャックに関する。
【背景】
【０００２】
半導体チップの製造において、シリコンウェハ又は他の基板は、異なる処理チャンバ内で様々な異なる処理に曝露される。チャンバは、ウェハをプラズマ、化学蒸気、金属、レーザエッチング、及び様々な堆積及び酸エッチング処理に曝露させ、ウェハ上に回路及び他の構造を形成することができる。これらの処理の間、シリコンウェハは、真空チャック又は静電チャック（ＥＳＣ）によって適所に保持することができる。チャックは、静電界を生成することによってウェハを保持し、チャックの平坦な面又はパック面にウェハの裏面をクランプする。
【０００３】
プラズマ処理装置（例えば、マイクロ電子デバイス等のプラズマエッチングを行うように設計されたもの）の製造技術が進歩するにつれて、処理中のウェハの温度がより重要になる。液体冷却が使用されることがあり、プラズマ電力の熱を吸収し、それをチャックから除去する。いくつかの場合では、他の処理が、典型的なプラズマ処理よりもはるかに低い温度で実施される。広範囲の温度下で動作するチャックは、ウェハを異なるホルダに移動させることなく異なる処理を実行することを可能にする。これは、全体として製造コストを低減することを可能にする。
【０００４】
低温処理操作では、処理装置で結露が発生することがある。それがウェハ又は他の基板ホルダ（例えば、台座、キャリア、又はチャック）上で発生すると、結露によってホルダの動作が損なわれる可能性がある。また、ホルダの動作寿命を短縮する可能性もある。
【概要】
【０００５】
基板処理チャックによる結露を低減するためのガス流が記載される。一例では、製造プロセスのためのワークピースを支持するためのパックを有するチャンバ内のワークピースホルダーと、パックに熱的に結合されたトッププレートと、トッププレートに固定されて熱的に結合された冷却プレートであって、冷却プレートからの熱を伝達するための熱伝達流体を運ぶための冷却チャネルを有する冷却プレートと、パックの反対側で冷却プレートに固定されたベースプレートと、ベースプレートの乾燥ガス入口とを含み、ベースプレートと冷却プレートとの間の空間に加圧乾燥ガスを供給し、ベースプレートと冷却プレートとの間から周囲空気を追いやる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の実施形態は、限定ではなく例として、添付の図面の図に示されている。
【図１】本発明の一実施形態に係るウェハを支持するための静電チャックの一部の等角図及び断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る静電チャックのベースプレートの一部の等角上面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る静電チャックの代替のベースプレートの一部の等角上面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る台座の加熱プレートの等角底面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る静電チャック用の乾燥ガス供給システムの図である。
【図６】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。
【詳細な説明】
【０００７】
以下の説明では、多くの詳細が述べられているが、本発明はこれらの具体的な詳細なしに実施できることは当業者には明らかであろう。いくつかの例では、本発明を不明瞭にすることを避けるために、周知の方法及び装置は、詳細ではなくブロック図形式で示される。本明細書を通して「一実施形態」又は「１つの実施形態」とは、実施形態に関連して説明される特定の構成、構造、機能、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な箇所における「一実施形態では」又は「１つの実施形態では」という句の出現は、必ずしも本発明の同じ実施形態を指すとは限らない。更に、特定の構成、構造、機能、又は特性は、１以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。例えば、２つの実施形態に関連する特定の構成、構造、機能、又は特性が互いに排他的ではないところであれば、第１の実施形態は、第２の実施形態と組み合わせることができる。
【０００８】
半導体、マイクロマシン、及び他のコンポーネントの製造において、処理チャンバを用いて、いくつかの処理は高温で行われ、他の処理は低温で行われる。いくつかの処理は、高圧又は低圧又は真空圧で実施されるかもしれない。より低温の処理の間に、周囲の空気がチャック又は台座内に運ばれ、その後、装置の表面上に結露する可能性がある。本明細書に記載されるように、乾燥ガス（例えば、窒素）を使用して、周囲空気及びその水分をパージすることができる。乾燥ガスは、適度な圧力下でチャック又は台座内に追いやられ、ゆっくりと周囲の空気を追い出すことができる。このガスは、本明細書では乾燥ガス又はパージガスと呼ばれ、Ｎ２ガス又はワークピース支持体の内面から望ましくないタイプの水分を除去するのに適した他のガスとすることができる。
【０００９】
パージガスの流れは、専用ガス注入口をチャックの内部に設けることによって制御することができる。一旦チャック内に導かれると、パージガスは、任意の開口部に充満し、チャック内の小さな隙間及び空間を介してチャックから水分を押し出すことを可能にすることができる。ブリーザチューブを使用して、パージガスが湿った空気をチャックから押し出すことができるようにしてもよい。
【００１０】
チャックコンポーネントのうちの１つの表面内にチャネルを形成することによって、ガス流を更にチャック内に誘導することができ、チャネルを使用してガスを誘導するか、又は１以上の方向に流れを増加させることができる。複数のプレートからなるチャックの場合、チャネルは、プレートのうちの１つの表面上に溝の形態とすることができる。
【００１１】
図１は、チャンバ（例えば、図６のチャンバなど）の中で処理するためのウェハを支持するための静電チャック２０２の一部の等角図及び断面図である。誘電体パック２０４は、ウェハを支持するチャックの上部にある。誘電体パックは、トッププレート２０６によって支持され、それは、次にはベースプレート２１０によって支持された冷却プレート２０８によって支持されている。冷却プレートは、トッププレートに固定され熱的に結合されている。ベースプレートは、パックの反対側で冷却プレートに固定される。ベースプレートは、シャフト２１２によって支持される。チャックは、真空チャック、台座、キャリア、ＥＳＣ、又は同様のタイプの装置とすることができる。
【００１２】
シャフト及びベースプレートは、熱硬化性ポリスチレン（例えば、Ｒｅｘｏｌｉｔｅ（商標名））を含む様々な異なる剛性のある誘電性及び断熱性材料で構成することができる。あるいはまた、シャフト及びベースプレートは、セラミックス、Ｉｎｃｏｎｅｌ（商標名）、酸化アルミニウム、及び様々な他の材料で構成することができる。本発明は、真空チャック２０２の文脈で説明されるが、代替的に、チャックは、電磁力、静電気力、真空、及び接着剤を含む、ウェハを誘電体パック２０４に保持するための様々な他の技術のいずれかを使用することができる。
【００１３】
冷却プレートは、１以上の冷却チャネル２２２を有し、クーラントプレート２０８を通してクーラントを運ぶ。クーラントは、シャフト２１２を通して供給され、シャフトから熱交換器１７７へとポンピングされ、チャック２０２内にポンピングして戻される前のクーラントの温度を制御する。クーラントプレートは、Ｏリング２２４によってベースプレート２１０に対してシールされる。
【００１４】
トッププレートは、オプションとして、抵抗ヒーター（図示せず）を支持する。これらは、トッププレートの上面に取り付けられてもよいし、トッププレートの構造内に組み込まれてもよい。ヒーターは、シャフト２１２を通る電流供給源によって電力供給される。動作中、トッププレートヒーターはパック２０４に熱を供給し、同時に、冷却プレートが熱を取り除く。これにより、熱の蓄積を防ぎ、ヒーターの駆動電流を低減するだけで温度を下げることができる。冷却チャネルとヒーターとを組み合わせた効果は、温度コントローラによるウェハ温度の正確な制御を提供することである。
【００１５】
いくつかの実施形態では、ヒーターは、印加された電流に応答して熱を生成する抵抗ヒーターである。チャックはまた温度センサ１４３（例えば、熱電対）を含み、誘電体パックの上部プレート又は誘電体パックの熱を感知する。ヒーターは、シャフト２１２に通じるワイヤー導管を介して結合され、外部コントローラ（例えば、図１の温度コントローラ１７５）からの加熱電流を受け取る。あるいはまた、ヒーターが設けられず、ウェハは、処理チャンバ内でそれに印加される条件によって加熱される。
【００１６】
ベースプレート及び冷却プレートは、ベースプレートの底部から冷却プレートの上部まで、したがって冷却プレートとトッププレート２０６との間の空間まで延びる円筒状の孔２２６を有する。円筒状の孔は、空気をベースプレートと冷却プレートとの間、及び冷却プレートとトッププレートとの間に流すこと可能にするブリ―ザチューブの役割を果たす。ブリーザチューブは、チャックの内部が周囲空気圧の変化に適応することを可能にする。これにより、異なるタイプの製造プロセスのための真空チャンバ及び高圧チャンバ内でチャックが安定したままであることが可能になる。
【００１７】
図示されるように、ベースプレートと冷却プレートとの間に小さな隙間２２８がある。冷却プレートとトッププレートとの間に同様の小さな隙間２３０がある。様々な場所にＯリング２２４があるが、これらは特定のチャネルをシールし、表面間の隙間全体をシールしないように意図されている。隙間２２８、２３０は、ブリーザチューブ２２６を介して周囲空気に対して、及びシャフト２１２に対して開放されている。一実施形態では、シャフト２１２は中央シャフトである。ブリーザチューブ及び中央シャフトは、周囲空気が小さな隙間に出入りすることを可能にする。これにより、チャックの内部と外部の圧力を均等にすることができる。製造プロセスは、極端な周囲空気の圧力差をもたらすことがあるので、開放された内部はチャックの信頼性を向上させる。
【００１８】
より低温の処理では、周囲空気は、水分及び他の汚染物質を含むことがある。この水分は周囲空気によって運ばれ、プレートとチャック内の他の開放空間との間の小さな隙間に入ることができる。いくつかの条件（例えば、熱サイクル及び静電サイクル）下では、水分はチャックの内面に結露する。それは、これらの表面上に堆積した後、これらの内部表面を腐食させ、摩耗させ、又はさもなければ劣化させる可能性がある。更に、水の結露及び他の材料の結露に対して、堆積した水又は他の材料は、処理チャンバ内の電磁場（例えば、プラズマ及びイオン場）と相互作用して、チャンバ内で実行される製造プロセスを妨害することがある。
【００１９】
これらの領域を周囲の空気の侵入からシールすることは可能であるが、これによって圧力差がチャックに圧力を加えることを可能にし、チャックの寿命を損なう又は低減する可能性がある。これらの領域を密閉する代わりに、乾燥ガス（例えば、窒素）をこれらの領域内にポンピングして、領域を洗い流し、水分を除去する。１以上の入力コネクタ２３２がベースプレート上に設けられ、乾燥ガスの供給源を接続する。入力コネクタは、ベースプレートを通ってボアに結合され、ベースプレートと冷却プレートとの間の小さな隙間２２８に乾燥ガスを供給する。
【００２０】
図２は、ベースプレート２１０の一部を上から見た斜視図である。ベースプレートは、冷却プレートを取り付けるためのボルト孔２５４を有する外側リム２５２を含む。冷却プレートは、外側リム又は他の外面に着座することができる。図１の例では、エッジ部近くでベースプレートに着座する冷却プレート内にＯリング２２４がある。ベースプレートは中央シャフト２１２のための開口部を有し、この開口部を通って電気及び流体導管が通過し、冷却プレート及びトッププレートのコンポーネントに接続する。他のコンポーネント及びフィッティング（例えば、温度プローブ、別個の配線装置、取り付けネジなど）が通過することができる他の孔２５６、２６２があってもよい。
【００２１】
ベースプレートは、その底面に加圧乾燥ガスを受けるためのフィッティングが取り付けられている。ベースプレートは、上面に開口部又は出口２６０を有し、そこを通って乾燥ガスがベースプレートと冷却プレートとの間の小さな隙間２２８に出る。ガス源１８１からの低い圧力は、乾燥ガスをこの隙間に押し込む。出口２６０から、乾燥ガスは広がり、小さな隙間を満たすことができる。乾燥ガスは、ベースプレートのエッジ部の周りのシール２２４によって拘束され、隙間内へのガスの連続的な流れは、小さな隙間内の任意のアクセス可能な空洞及びチャック内の他の空洞内にガスを押し込む。
【００２２】
乾燥ガスが連続的に流れると、乾燥ガスは最終的に中央シャフト２１２を通ってチャックから流出する。中央シャフトは、クーラントチューブ、配線、及び他の導管を含むが、封止されていないので、中央シャフト内には異なるコンポーネント間に空間がある。これらの空間は、乾燥ガスがシャフトを通って上下に流れることを可能にする。他の用途では、中央シャフト内又は他の場所内に特別に製作されたガス導管が存在してもよく、乾燥ガスがチャックから流出することを可能にする。図示の例では、ブリーザチューブ２２６がこの機能を果たす。しかしながら、中央シャフトは、ガスがより自由に流れることを可能にするので、ガスの多くは、ブリーザチューブよりも中央シャフトを通ってチャックから流出する。このようにして、乾燥ガスは湿った周囲空気をチャックから押し出し、チャック内の結露を低減する。
【００２３】
乾燥ガスの流れは、出口２６０の位置を選択することによって、またベースプレートの上面を成形することによって影響される可能性がある。ベースプレートの上面は、冷却プレートに面する表面である。ベースプレートのこの上面内に溝２６４を形成して、乾燥ガスの流れを特定の方向に促進、誘導、又は導くことができる。乾燥ガスは、ベースプレートと冷却プレートとの間を流れる。乾燥ガスは特定の圧力で出口を出るので、乾燥ガスは最も抵抗の少ない通路に沿ってより高い流れを有する。溝及び他の表面加工が使用され、所望の通路に沿った抵抗を低減させることができる。これは、意図した方向に乾燥ガスを導く。溝は、ベースプレート内に機械加工されてもよく、あるいは、様々な他の方法のいずれかで成形、鋳造、又は形成されてもよい。
【００２４】
図２の溝は、乾燥ガス出口２６０に接続され、乾燥ガスをリム近くのベースプレートの外側エッジ部に向かって円形通路で導く。エッジ部から、溝はガス流を中央シャフト２１２に戻すように導く。この湾曲した通路は、ガスをエッジ部及び裏面に向かって引き寄せて、出口部からの流れを促進する傾向がある。乾燥ガスは溝内には含まれないが、溝に出入りして、プレート間の小さな隙間に流入する。溝はまた、分岐２６６を含む。この分岐は、溝の主湾曲通路からブリーザチューブ２２６まで主通路とは異なる方向に通じている。分岐により、乾燥ガスがより容易にブリーザチューブに流れることができる。図１に示されるようなブリーザチューブは、冷却プレートとトッププレートとの間の小さな隙間２３０まで乾燥ガスを導く。ブリーザチューブはまた、乾燥ガスをベースプレートの底部へ、及びチャンバから外へと導く。
【００２５】
同様の手法を用いて、冷却プレートとトッププレートとの間に溝を形成することができる。溝は、冷却プレートの上面又はトッププレートの底面にあってもよい。同様に、図２に示したものと同様の溝を狭い隙間の反対側の面に形成してもよい。換言すれば、ベースプレートの上面に溝を形成する代わりに、溝を冷却プレートの底面に代わりに形成してもよい。ベースプレート上のいくつかの溝と冷却プレート上のいくつかの溝とを組み合わせた溝のパターンを使用することもできる。
【００２６】
図３は、別のベースプレートの一部又は同じベースプレートの別の部分を上から見た等角図である。ベースプレート２１１は、一連の取り付けフィッティング２７２を備えた外側リム２７０を有し、ベースプレートが他のプレート及び装置に取り付けられることを可能にする。ベースプレートは、他の接続部及びフィッティングのための様々な穴及び開口部２７４を有する。
【００２７】
乾燥ガス出口２８２に接続する直線状の溝２７６がベースプレートの上部にある。直線状の溝は、異なるセグメント２７６、２７８、２８０を有しており、これによりトッププレート上の異なる点に接続し、トッププレートの表面を横切る異なる位置に乾燥ガスを導くことができる。とりわけ、中央シャフト２１２への通路２７８と、ブリーザチューブ２２６への通路がある。これらの溝の直線状の通路は、上述の溝の湾曲した通路よりも低い流動抵抗を示す。湾曲した分岐２８４が、直線セグメント２７６から延び、直線セグメント２７６に接続している。湾曲セグメントは、より多くの乾燥したガスが望まれる領域に乾燥ガスを導く。これは、同一面上の溝に対して湾曲した通路と直線状の通路の組み合わせを示している。
【００２８】
ベースプレートの上面のより多く又はより少なくは、溝を有することができる。より多くの又はより少ない溝が存在してもよく、溝の通路は、異なる目的に合わせて選択されてもよい。トッププレート上の異なる位置に対して、湾曲した溝と直線状の溝を組み合わせる又は使用することができる。溝の深さ及び幅は、溝の通路に沿って所望の流量を提供するように適合されてもよい。数ミリメートルのオーダーにあるプレート間の隙間に対して、幅が１〜１０ｍｍで深さが１〜１０ｍｍの溝は、溝に沿って溝内に顕著な量の流れを誘導する。深さを増加させて、より大きな流量を提供させてもよく、幅を増加させて、より大きな流速を提供させてもよい。
【００２９】
図４は、図５の組み立てられたＥＳＣの等角図である。支持シャフト２１２は、断熱材２１６を介してベースプレート２１０を支持する。冷却プレート２０８及びヒータープレート２０６は、ベースプレートによって支持される。上部ヒータープレート２０６は、ヒータープレートの上面２０５上にパック２０４を支持する。次にワークピース（図示せず）がパックの上方で支持され、静電的に又は別の方法で取り付けることができる。
【００３０】
第１の支持シャフト２１２は、支持シャフトとベースプレートとの間に孤立した断熱層２１６を有するベースプレート２１０を支持する。シャフトは、内部が中空であり、チャックの上部に供給される導体、ガス、及び他の材料のための導管を含む。ベースプレートは、冷却プレート２０８を支持する。冷却プレートは、典型的には、アルミニウムから機械加工され、次いで、冷却チャネルの各々のためのエラストマーキャップで覆われる。
【００３１】
冷却プレートは、誘電体パック２０４及びトッププレートを介してワークピースからの熱を吸収する。それはトッププレートヒーターからの熱も吸収する。トッププレート２０６の上面２０５は、高温接着剤（例えば、シリコーン）で誘電体パック２０４に接合される。パックは、典型的にはセラミックスであるが、代わりに他の材料で作られてもよい。静電チャックの場合、電極（図示せず）がパック内に埋め込まれて静電場を生成し、それによってワークピース（例えば、シリコン基板）を把持する。
【００３２】
ベースプレート２１０は、冷却プレート２０８に構造的補強を提供する。ベースプレートは、熱伝導率が悪いか又は冷却プレートと比較して熱伝導率がより低い剛性のある材料から形成されてもよい。これは、ベースプレートを通る冷却チャネル間の熱の流れを防止する。ベースプレートは、ポリスチレン、チタン、アルミナ、セラミックス、ステンレス鋼、ニッケル、及び同様の材料から形成することができる。それは、単一部品又は共にろう付けされた複数の部品で形成されてもよい。ベースプレートは、特定の実施形態に応じて、冷却プレートにボルト止め、ネジ止め、又はリベット止めすることができる。
【００３３】
ベースプレート２１０はシャフト２１２上に支持されている。シャフトは内部が中空であり、導体、ガス、及びチャックの上部に供給される他の材料のための導管を含む。断熱材２１６が金属シャフトと金属ベースプレート２１０との間に配置され、シャフトとベースプレートとの間の熱伝導を低減させる。これにより、シャフトがより低温に保たれ、シャフトに取り付けることができるハンドリング機構からの熱も遮蔽される。
【００３４】
図５は、乾燥ガス供給システム及び代替のワークピース支持体の概略図である。冷気処理チャンバ５０２は、チャンバの底部近くに取り付けられたワークピース支持体５０４を有する。ワークピース支持体は、シリコンウェハを支持するための静電チャック又は別の支持体（例えば、台座又は他の材料（例えば、ガリウムヒ化、ニオブ酸リチウム、セラミックス、及び他の材料）からなる他のワークピース用の他のキャリア）とすることができる。
【００３５】
チャック５０４は、カソードプレート５０８に取り付けられた誘電体プレート５０６によって支持されている。シュラウド又はカバー５１０がカソードの底部に取り付けられ、カソードのフィッティング及びアタッチメントを保護して覆う。これらのアタッチメントは、２つの窒素ガス（Ｎ２）入口フィッティング５２８を含む．Ｎ２源５２０は、制御バルブ５２２に圧力下で乾燥ガス（例えば、Ｎ２）を供給する。ガスは、供給源から制御バルブに流れ、その後、第１の分配器５２４（例えば、ティー）へと流れ、別の第２の分配器（例えば、別のティー５２６）を通ってカソードの２つの乾燥ガス取り付けフィッティング５２８へと流れる。フィッティングは、上記で示し説明したように、カソードを介してベースプレート５０６に接続する。
【００３６】
乾燥ガスはまた、第１の分配器５２４から任意の他の所望のコンポーネントに供給されてもよい。図示した例では、第１の分配器は、熱交換器５１２及び制御バルブ５１４へのインターフェースとして機能するインターフェースボックス５１６に結合される。このような例では、乾燥ガスは、チャック用のパージガスとして、及びインターフェースボックス用のパージガスとしても機能する。これにより、両方の領域で結露が減少する。乾燥ガスは、特定のハードウェア構成にとって望ましいかもしれないような他のコンポーネントに供給されてもよい。
【００３７】
図６は、本発明の一実施形態に係るチャックアセンブリ１４２を含むプラズマエッチングシステム１００の概略図である。プラズマエッチングシステム１００は、Ｅｎａｂｌｅｒ（商標名）、ＤＰＳ  ＩＩ（商標名）、ＡｄｖａｎｔＥｄｇｅ（商標名）Ｇ３、ＥＭＡＸ（商標名）、Ａｘｉｏｍ（商標名）、又はＭｅｓａ（商標名）チャンバ（これらの全ては、米国カリフォルニア州アプライドマテリアルズ社によって製造される）が挙げられるが、これらに限定されない当該技術分野で知られる高機能エッチングチャンバのうちのいずれかのタイプとすることができる。他の商業的に入手可能なエッチングチャンバは、本明細書記載のチャックアセンブリを同様に利用することができる。例示的な実施形態は、プラズマエッチングシステム１００の文脈で記載されているが、本明細書記載のチャックアセンブリはまた、任意のプラズマ製造プロセス（例えば、プラズマ堆積システムなど）を実行するために使用される他の処理システムに適用可能である。
【００３８】
図６を参照すると、プラズマエッチングシステム１００は、接地されたチャンバ１０５を含む。処理ガスは、チャンバに接続されたガス源１２９からマスフローコントローラ１４９を介してチャンバ１０５の内部に供給される。チャンバ１０５は、高容量真空ポンプスタック１５５に接続された排気バルブ１５１を介して排気される。プラズマ電力がチャンバ１０５に印加されると、プラズマがワークピース１１０上の処理領域内に形成される。プラズマバイアス電源１２５がチャックアセンブリ１４２内に結合され、プラズマを励起する。プラズマバイアス電源１２５は、典型的には、約２ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの低周波数を有し、例えば、１３．５６ＭＨｚ帯域とすることができる。例示的な一実施形態では、プラズマエッチングシステム１００は、ＲＦ（高周波）整合器１２７に接続された約２ＭＨｚ帯域で動作する第２のプラズマバイアス電源１２６を含む。プラズマバイアス電源１２５はまたＲＦ整合器に結合され、また電力導管を介して下部電極に結合され、駆動電流１２８を供給する。プラズマソース電源１３０は、プラズマ生成要素１３５に別の整合器（図示せず）を介して結合され、高周波ソース電力を供給し、プラズマを誘導的又は容量的に励起する。プラズマソース電源１３０は、プラズマバイアス電源１２５よりも高い周波数（例えば、１００ＭＨｚ〜１８０ＭＨｚ）を有してもよく、例えば、１６２ＭＨｚ帯域にあってもよい。
【００３９】
ワークピース１１０は、開口部１１５を介してロードされ、チャンバ内部のチャックアセンブリ１４２にクランプされる。ワークピース１１０（例えば、半導体ウェハ）は、半導体加工技術で使用される任意のウェハ、基板、又は他のワークピースであってもよく、本発明はこの点に限定されない。ワークピース１１０は、チャックアセンブリの冷却ベースアセンブリ１４４上に配置されたチャックアセンブリの誘電体層又はパックの上面上に配置される。クランプ電極（図示せず）が誘電体層内に埋め込まれている。特定の実施形態では、チャックアセンブリ１４２は、電気ヒーター（図示せず）を含む。ヒーターは、同じ又は異なる温度設定点に独立して制御可能であってもよい。
【００４０】
システムコントローラ１７０は、様々な異なるシステムに結合され、チャンバ内の製造プロセスを制御する。コントローラ１７０は、温度コントローラ１７５を含み、温度制御アルゴリズム（例えば、温度フィードバック制御）を実行することができ、ソフトウェア又はハードウェアのいずれか、又はソフトウェアとハードウェアの両方の組み合わせとすることができる。温度コントローラは、チャック内の温度センサ１４３から温度情報を受け取り、その後、それに応じてヒーター及び熱交換器を調整する。１つの温度センサのみが示されているが、特定の実施形態に応じて、多くの異なる場所により多くの温度センサが存在してもよい。システムコントローラ１７０はまた、中央処理装置１７２、メモリ１７３、及び入力／出力インターフェース１７４を含む。温度コントローラ１７５は、加熱の速度、したがって、チャックアセンブリ１４２の各ヒーターゾーンとワークピースとの間の熱伝達速度に影響を及ぼす制御信号又は駆動電流１２８をヒーターに出力するためのものである。
【００４１】
実施形態では、ヒーターに加えて、１以上のクーラント温度ゾーンが存在してもよい。クーラントゾーンは、温度フィードバックループに基づいて制御される流れ制御を伴う熱伝達流体ループを有する。例示的な実施形態では、温度コントローラ１７５は、特定の実装形態に応じて、制御ライン１７６を介して熱交換器（ＨＴＸ）／チラー１７７に結合される。制御ラインを使用して、温度コントローラは、熱交換器の温度、流量、及び他のパラメータを設定可能にできる。チャックアセンブリ１４２内の導管を通る熱伝達流体又はクーラントの流量は、代替的又は追加的に、熱交換器によって制御されてもよい。
【００４２】
熱交換器／チラー１７７とチャックアセンブリ１４２内の流体導管との間の１以上のバルブ１８５（又は他の流量制御装置）は、温度コントローラ１７５によって制御されて、熱伝達流体の流れの速度を独立して制御することができる。温度コントローラはまた、熱交換器によって使用される温度設定点を制御して、熱伝達流体を冷却することができる。
【００４３】
熱伝達流体は、液体（例えば、脱イオン水／エチレングリコール）、フッ素化クーラント（例えば、３Ｍ製のＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ(商標名)又はＳｏｌｖａｙ  Ｓｏｌｅｘｉｓ，Ｉｎｃ．製のＧａｌｄｅｎ（商標名））、又は他の適切な誘電性流体（例えば、過フッ素化不活性ポリエーテルを含有するもの）が挙げられるが、これらに限定されないものとすることができる。本明細書では、プラズマ処理チャンバの文脈における真空チャックについて説明しているが、本明細書記載の原理、構造、及び技術は、様々な異なるワークピース支持体とともに、様々な異なるチャンバ内で、様々な異なるプロセスに対して使用することができる。
【００４４】
処理システム１００はまた、例えば、図５に示されるように、制御バルブ１８２を介してチャックアセンブリ１４２に結合された乾燥ガス源１８１を含む。乾燥ガス源は、Ｎ２又は水分をチャックから外へとパージするのに適した任意の他のガスの供給源とすることができる。乾燥ガス源はまた、他のコンポーネントに結合され、他のコンポーネントから外へガスをパージしてもよい。上記のように、ガスはチャックに供給されるが、チャンバに入ることはできない。反応ガス１２９の別個の供給源が提供され、ワークピース１１０に印加される製造プロセスを支援する。特定の実施形態に応じて、乾燥ガス源を使用して、他の処理を支援してもよい。
【００４５】
動作中、ワークピースは、チャンバの開口部を通って移動され、製造プロセスのためのキャリアのパックに取り付けられる。ワークピースが処理チャンバ内でキャリアに取り付けられながら、様々な異なる製造プロセスのいずれかがワークピースに印加されてもよい。処理の間、及びオプションで処理の前に、乾燥ガスがベースプレートの乾燥ガス入口に加圧下で供給される。圧力は、乾燥ガスをベースプレートと冷却プレートとの間の空間に押し込む。ガス流は、ベースプレートと冷却プレートとの間から周囲空気を追いやる。
【００４６】
要約すると、乾燥ガス入口に正の圧力を加えることによって、乾燥ガス及びキャリア内の他のガスは、キャリアの出口を通して押し出される。中央シャフトとブリーザチューブには出口がある。また、キャリアの特定の設計に応じて、他の出口が存在していてもよい。従って、例えば、乾燥ガスの供給は、乾燥ガスを、中央シャフトを通ってベースプレートと冷却プレートの間へと追いやり、ベースプレートと冷却プレートとの間から中央シャフトを通ってキャリアを出させる。溝はまた、圧力が乾燥パージガスを追いやり、ベースプレート全域に亘って押し出して、乾燥ガスが中央シャフト及び任意の利用可能な開口部を通って出るまで、供給された乾燥ガスを中央シャフト及びキャリアの他の意図された領域へと導く。
【００４７】
本発明及び添付の特許請求の範囲の記載で使用される場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈上そうでないことが明示されていない限り、複数形も含むことが意図されている。また、本明細書で使用されるとき、「及び／又は」という用語は、関連する列挙されたアイテムの１以上の任意かつすべての可能な組み合わせを指し、包含すると理解される。
【００４８】
「結合された」及び「接続された」という用語は、それらの派生語とともに、本明細書では、コンポーネント間の機能的又は構造的関係を記述するために使用することができる。これらの用語は、互いに同義語として意図されていないことを理解すべきである。むしろ、特定の実施形態では、「接続された」は、２以上の要素が互いに物理的、光学的、又は電気的に直接接触していることを示すために使用することができる。「結合された」は、２以上の要素が直接的又は（それらの間に他の介在要素を含んで）間接的に互いに物理的、光学的又は電気的に接触していること、及び／又は２以上の要素が（例えば、因果関係にあるように）互いに協働する又は相互作用することを示すために使用することができる。
【００４９】
本明細書で使用されるとき、用語「上」、「下」、「間」及び「上の」は、１つのコンポーネント又は材料層の、他のコンポーネント又は層に対する相対的な位置を指し、そのような物理的関係は注目に値する。例えば、材料層の文脈において、別の層の上又は下に配置される１つの層は、他の層と直接接触してもよく、又は１以上の介在層を有してもよい。更に、２つの層の間に配置された１つの層は、２つの層と直接接触していてもよく、１以上の介在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、その第２の層と直接接触している。コンポーネントアセンブリの文脈においても同様の区別がなされるべきである。
【００５０】
上記の説明は例示的なものであり、限定的なものではないと理解されるべきである。例えば、図面のフロー図は、本発明の特定の実施形態によって実行される特定の順序の操作を示しているが、そのような順序は必要ではないことが理解されるべきである（例えば、代替の実施形態は、異なる順序で操作を実行する、特定の操作を組み合わせる、特定の操作を重複させるなどしてもよい）。更に、多くの他の実施形態は、上記の説明を読んで理解することにより、当業者には明らかであろう。本発明を特定の例示的な実施形態を参照して説明したが、本発明は記載された実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内で変更及び改変して実施することができることが認められるであろう。したがって、本発明の範囲は、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与えられる均等物の全範囲ととも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４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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