(57)【要約】  被加工物ホルダは、円筒軸、円筒軸の周囲の半径、及び厚さを有するパックを含む。パックの少なくとも上面は実質的に平らであり、パックは一又は複数の熱遮断部を画定する。各熱遮断部は、円筒形のパックの上面と底面の少なくとも一方と交わる径方向凹部である。径方向凹部は、パック厚さの少なくとも半分まで延在する熱遮断部深さと、パック半径の少なくとも二分の一である熱遮断部半径とを有する。ウエハを処理する方法は、第１のセンターツーエッジプロセス変動をもたらす第１プロセスを用いてウエハを処理することと、その後に、第１のセンターツーエッジプロセスを実質的に補償する第２のセンターツーエッジプロセス変動をもたらす第２プロセスを用いて、ウエハを処理することとを含む。【選択図】図４
2018525808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理のために被加工物を位置付ける被加工物ホルダであって、
円筒軸、前記円筒軸の周囲のパック半径、及びパック厚さによって特徴付けられる、実質的に円筒形のパックであって、
前記パック半径が、前記パック厚さの少なくとも４倍であり、
前記円筒形のパックの少なくとも上面が実質的に平らであり、
前記円筒形のパックが、一又は複数の径方向熱遮断部を画定する、円筒形のパックを備え、
各熱遮断部が、前記円筒形のパックの前記上面と底面の少なくとも一方と交わる径方向凹部として特徴付けられており、前記径方向凹部が、
前記パックの前記上面又は前記底面から前記パック厚さの少なくとも半分まで延在する、熱遮断部深さと、
前記円筒軸について対称に配置され、かつ、前記パック半径の少なくとも二分の一である、熱遮断部半径とによって特徴付けられる、被加工物ホルダ。
【請求項２】
前記径方向凹部が前記上面と交わり、前記被加工物を前記上面から上昇させるために、伸長状態において前記上面の上方に延在し、かつ、前記被加工物を前記上面上まで下降させるために、後退状態において前記径方向凹部内に後退する、少なくとも３つのリフト要素を更に備える、請求項１に記載の被加工物ホルダ。
【請求項３】
前記パックの前記底面に隣接して、かつ、前記円筒軸に対して前記一又は複数の熱遮断部から径方向内側に配置された、第１加熱デバイスであって、前記熱遮断部半径の内側で前記パックの前記底面と熱接触している、第１加熱デバイスと、
前記パックの前記底面に隣接して、かつ、前記円筒軸に対して前記一又は複数の熱遮断部から径方向外側に配置された、第２加熱デバイスであって、前記熱遮断部半径の外側で前記パックの前記底面と熱接触している、第２加熱デバイスとを更に備える、請求項１に記載の被加工物ホルダ。
【請求項４】
前記第１加熱デバイスと前記第２加熱デバイスの少なくとも一方が、複数の電気絶縁層の間に配置されているヒータ要素トレースを備え、
前記ヒータ要素トレースが抵抗性材料を含み、
前記電気絶縁層のうちの少なくとも１つがポリイミドを含む、請求項３に記載の被加工物ホルダ。
【請求項５】
前記ヒータ要素トレース及び前記電気絶縁層が、複数の金属層の間に配置される、請求項４に記載の被加工物ホルダ。
【請求項６】
前記円筒形のパックの前記底面の実質的に全体に延在する、熱シンクを更に備え、
前記第１加熱デバイス及び前記第２加熱デバイスが、前記熱シンクと前記円筒形のパックの前記底面との間に配置されており、
前記熱シンクが、一又は複数の流体チャネルを画定する金属プレートを備える、請求項３に記載の被加工物ホルダ。
【請求項７】
ウエハを処理する方法であって、
第１のセンターツーエッジプロセス変動をもたらす第１プロセスを用いて前記ウエハを処理することと、
その後に、第２のセンターツーエッジプロセス変動をもたらす第２プロセスを用いて前記ウエハを処理することとを含み、
前記第２のセンターツーエッジプロセス変動は、前記第１のセンターツーエッジプロセス変動を実質的に補償する、ウエハを処理する方法。
【請求項８】
前記第１プロセスを用いて前記ウエハを処理することが、前記ウエハ上に材料層を堆積させることを含み、
前記第１のセンターツーエッジ変動が、前記材料層の厚さの厚さ変動であり、
前記第２プロセスを用いて前記ウエハを処理することが、前記ウエハの少なくとも選択された区域において前記材料層をエッチングすることを含み、
前記ウエハの中心からエッジまで実質的に一定なエッチング時間で、前記ウエハの少なくとも前記選択された区域において前記材料層がエッチングされきるように、前記第２のセンターツーエッジ変動がエッチング速度変動である、請求項７に記載のウエハを処理する方法。
【請求項９】
前記第１プロセスと前記第２プロセスの少なくとも一方を用いて前記ウエハを処理することが、前記ウエハ全体にセンターツーエッジ温度変動を確立することを含む、請求項７に記載のウエハを処理する方法。
【請求項１０】
前記ウエハ全体に前記センターツーエッジ温度変動を確立することが、
円筒形のパックの半径、及び、前記円筒形のパックの上面と底面との間のパック厚さによって特徴付けられる前記円筒形のパックの前記上面と熱連通するように、前記ウエハを置くことと、
前記センターツーエッジ温度変動を確立するために、前記パックの中心領域と熱連通する第１ヒータを提供すること、及び、
前記パックのエッジ領域と熱連通する第２ヒータを提供することとを含む、請求項９に記載のウエハを処理する方法。
【請求項１１】
前記ウエハ全体に前記センターツーエッジ温度変動を確立することが、前記パックに、前記パックの前記エッジ領域と前記パックの前記中心領域との間の熱遮断部として、前記上面と前記底面の少なくとも一方と交わる少なくとも１つの径方向凹部を提供することを更に含み、
前記径方向凹部は、前記パックの前記上面又は前記底面から前記パック厚さの少なくとも半分まで延在する熱遮断部深さによって特徴付けられる、請求項１０に記載のウエハを処理する方法。
【請求項１２】
前記ウエハ全体に前記センターツーエッジ温度変動を確立することが、前記円筒形のパックの前記半径の少なくとも四分の三である半径のところに、前記少なくとも１つの径方向凹部を提供することを更に含む、請求項１１に記載のウエハを処理する方法。
【請求項１３】
前記ウエハ全体に前記センターツーエッジ温度変動を確立することが、
前記第１ヒータ及び前記第２ヒータと熱連通する熱シンクを提供することと、
前記熱シンクの中の流体チャネルを通して、制御された温度の熱交換液体を流すこととを更に含む、請求項１０に記載のウエハを処理する方法。
【請求項１４】
処理のために被加工物を位置付ける被加工物ホルダであって、
円筒軸及び実質的に平らな上面によって特徴付けられる、実質的に円筒形のパックであって、２つの径方向熱遮断部を画定し、
前記熱遮断部のうちの第１のものが、第１半径のところで前記円筒形のパックの底面と交わり、かつ、前記底面から前記パックの厚さの少なくとも二分の一まで延在する、径方向凹部として特徴付けられ、
前記熱遮断部のうちの第２のものが、前記第１半径よりも大きい第２半径のところで前記上面と交わり、かつ、前記上面から前記パックの前記厚さの少なくとも二分の一まで延在する、径方向凹部として特徴付けられる、円筒形のパックと、
前記パックの前記底面の実質的に下方に延在する熱シンクであって、前記パックの基準温度を維持するために、内部に画定されたチャネルを通して熱交換流体を流す金属プレートを備える、熱シンクと、
前記熱シンクと前記パックとの間に配置された第１加熱デバイスであって、前記第１半径の内側で前記パックの前記底面及び前記熱シンクと熱連通している、第１加熱デバイスと、
前記熱シンクと前記パックとの間に配置された第２加熱デバイスであって、前記第２半径の外側で前記パックの前記底面及び前記熱シンクと熱連通している、第２加熱デバイスとを備える、被加工物ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、処理設備の分野に広く適用される。より具体的には、被加工物に対する空間的に適切化された処理を提供するための、システム及び方法が開示される。
【背景技術】
【０００２】
集積回路及び他の半導体製品は、「ウエハ（ｗａｆｅｒ）」と称される基板の表面上に製造されることが多い。キャリアに保持されたウエハ群に対して処理が実施されることもある一方、１つのウエハに対して処理と試験が一度に実施されることもある。単一ウエハの処理又は試験が実施される場合、ウエハはウエハチャック上に位置付けられうる。他の被加工物も、類似のチャック上で処理されうる。処理向けに被加工物の温度を制御するために、チャックは温度制御されうる。
【発明の概要】
【０００３】
一実施形態では、被加工物ホルダが処理のために被加工物を位置付ける。被加工物ホルダは、円筒軸、円筒軸の周囲のパック半径、及びパック厚さによって特徴付けられる、実質的に円筒形のパック（ｐｕｃｋ）を含む。パック半径はパック厚さの少なくとも４倍であり、円筒形のパックの少なくとも上面は実質的に平らであり、かつ、円筒形のパックが一又は複数の径方向熱遮断部を画定する。各熱遮断部は、円筒形のパックの上面と底面の少なくとも一方と交わる径方向凹部として特徴付けられる。径方向凹部は、パックの上面又は底面からパック厚さの少なくとも半分まで延在する熱遮断部深さ、及び、円筒軸について対称に配置され、かつパック半径の少なくとも二分の一である、熱遮断部半径によって、特徴付けられる。
【０００４】
一実施形態では、ウエハを処理する方法は、第１のセンターツーエッジ（ｃｅｎｔｅｒ−ｔｏ−ｅｄｇｅ）プロセス変動をもたらす第１プロセスを用いてウエハを処理することと、その後に、第２のセンターツーエッジプロセス変動をもたらす第２プロセスを用いてウエハを処理することとを、含む。第２のセンターツーエッジプロセス変動は、第１のセンターツーエッジプロセス変動を実質的に補償する。
【０００５】
一実施形態では、被加工物ホルダが、処理のために被加工物を位置付ける。被加工物ホルダは、円筒軸及び実質的に平らな上面によって特徴付けられる、実質的に円筒形のパックを含む。この円筒形のパックは、２つの径方向熱遮断部を画定する。熱遮断部のうちの第１のものは、第１半径のところで円筒形のパックの底面と交わり、かつ、底面からパックの厚さの少なくとも二分の一まで延在する、径方向凹部として特徴付けられる。熱遮断部のうちの第２のものは、第１半径よりも大きい第２半径のところで上面と交わり、かつ、上面からパックの厚さの少なくとも二分の一まで延在する、径方向凹部として特徴付けられる。熱シンクは、パックの底面の実質的に下方に延在し、かつ、金属プレートを含み、この金属プレートは、パックの基準温度を維持するために、金属プレートの中に画定されたチャネルを通して熱交換流体を流す。第１加熱デバイスが熱シンクとパックとの間に配置される。第１加熱デバイスは、第１半径の内側で、パックの底面及び熱シンクと熱連通している。第２加熱デバイスが熱シンクとパックとの間に配置される。第２加熱デバイスは、第２半径の外側で、パックの底面及び熱シンクと熱連通している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態による、被加工物ホルダを有する処理システムの主な要素を概略的に示す。
【図２】図１の被加工物ホルダの例示的な構造詳細を示す概略断面図である。
【図３】一実施形態に合致している、図１の被加工物ホルダの一部を形成するパックの内側部分及び外側部分へのヒータ及び熱シンクの適用を示す、概略断面図である。
【図４】一実施形態に合致している、パック、抵抗ヒータ、及び熱シンクの特徴を示す概略断面図である。
【図５】一実施形態に合致している、図４の内側抵抗ヒータの中のヒータトレースのレイアウトを概略的に示す。
【図６】一実施形態に合致している、熱遮断部の中に配置されたリフトピン機構を概略的に示す。
【図７】一実施形態に合致している、リフトピンが熱遮断部の中に配置される３リフトピン構成の平面図を、概略的に示す。
【図８】一実施形態に合致している、ウエハ又は他の被加工物を処理するための方法のフロー図である。
【図９】図８の方法の一ステップを含む（ただしそれだけに限定されない）方法のフロー図である。
【図１０】図８の方法の別のステップを含む（ただしそれだけに限定されない）方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示は、後述する図面と併せて下記の詳細説明を参照することによって理解されうる。類似した構成要素を表すために、いくつかの図面を通じて類似の参照番号を使用する。図中のある種の要素は、図を分かりやすくするために縮尺通りに描かれていない可能性があることに、留意されたい。アイテムの具体例が、ダッシュの後ろの番号（例えばヒータ２２０−１、２２０−２）を使用することによって表されうる一方で、括弧のない番号は任意のかかるアイテムを表す（例えばヒータ２２０）。アイテムの複数の例が図示されている場合には、図を分かりやすくするために、その例の一部のみに表示が付けられることがある。
【０００８】
図１は、ウエハ処理システム１００の主な要素を概略的に示している。システム１００は、単一ウエハ・半導体ウエハプラズマ処理システムとして描かれているが、本書の技法及び原理が任意の種類のウエハ処理システム（例えば、必ずしもウエハ又は半導体を処理するわけではなく、必ずしも処理にプラズマを利用するわけではないシステム）に適用可能であることが、当業者には明らかになろう。処理システム１００は、ウエハインターフェース１１５、ユーザインターフェース１２０、プラズマ処理ユニット１３０、コントローラ１４０、及び、一又は複数の電源１５０のための、ハウジング１１０を含む。処理システム１００は、ガス（複数可）１５５と、外部電力１７０と、真空１６０と、オプションでそれ以外も含みうる、様々なユーティリティによってサポートされる。図を分かりやすくするために、処理システム１００の中の内部配管及び電気接続は示していない。
【０００９】
処理システム１００は、第１の場所においてプラズマを生成し、かつ、このプラズマ及び／又はプラズマ生成物（例えばイオン、分子断片、励起種等）を、処理が行われる第２の場所へと方向付ける、いわゆる間接プラズマ処理システムとして図示されている。ゆえに、図１では、プラズマ処理ユニット１３０は、処理チャンバ１３４にプラズマ及び／又はプラズマ生成物を供給する、プラズマ源１３２を含む。処理チャンバ１３４は一又は複数の被加工物ホルダ１３５を含み、この被加工物ホルダ上に、ウエハインターフェース１１５が、処理のために保持される被加工物５０（例えば半導体ウエハであるが、別の種類の被加工物でもありうる）を置く。被加工物５０が半導体ウエハである場合、被加工物ホルダ１３５はウエハチャックと称されることが多い。動作中に、ガス（複数可）１５５がプラズマ源１３２内に導入され、高周波発生装置（ＲＦ  Ｇｅｎ）１６５が、電力を供給して、プラズマ源１３２の中でプラズマを点弧する。プラズマ及び／又はプラズマ生成物は、プラズマ源１３２からディフューザープレート１３７を通り、被加工物５０が処理される処理チャンバ１３４へと移動する。プラズマ源１３２からのプラズマの代わりに、又はかかるプラズマに加えて、被加工物５０の直流プラズマ処理のために、処理チャンバ１３４の中でプラズマが点弧されることもある。
【００１０】
本書の実施形態は、ウエハ処理システムに新規かつ有用な機能を提供する。過去数年間で半導体ウエハのサイズが大きくなった一方、フィーチャのサイズは著しく小さくなったため、処理されるウエハ１枚につき、より高次の機能を有するより多くの集積回路を取得することが可能になっている。ウエハが大型化していく中でより小さなフィーチャを処理するには、処理均一性の著しい向上が必要になる。化学反応速度は多くの場合、温度に敏感であることから、処理中のウエハ全体での温度制御が、均一な処理のために重要になることが多い。
【００１１】
また、ある種の処理は径方向作用（ｒａｄｉａｌ  ｅｆｆｅｃｔ：例えば、ウエハの中心からエッジにかけて変動する処理）を有しうる。ある種の処理設備は、他のものよりも良好に上記作用を制御する。つまり、一部の設備が高い径方向処理均一性を実現する一方、他の設備はそれを実現しない。本書の実施形態は、径方向作用が制御に重要であるだけでなく、かかる制御を実現し得ない処理を補償するよう適切化されうる径方向処理制御の提供を可能にすれば、更に有利になるということを、認めるものである。例えば、半導体処理において一般的なことであるが、層がウエハ上に堆積され、次いで選択的にエッチング除去される場合を考えよう。堆積ステップがウエハのエッジにウエハの中心よりも厚い層を堆積させることが既知である場合、エッチングステップを補償すれば、有利には、ウエハのエッジにおいてウエハの中心よりも速いエッチング速度が提供され、それにより、堆積した層のエッチングがウエハのすべての部分で同時に完了する。同様に、エッチングプロセスがセンターツーエッジ変動を有することが既知であるならば、エッチングプロセスに先行する堆積の補償が、対応する変動を提供するよう調整されうる。
【００１２】
かかる径方向作用を伴う処理は多くの場合、系統立った（ｅｘｐｌｉｃｉｔ）センターツーエッジ温度変動を提供することによって、補償プロセスが提供されうる。温度がプロセスの反応速度に実質的に影響を与えることが多いからである。
【００１３】
図２は、図１の被加工物ホルダ１３５の例示的な構造詳細を示す概略断面図である。図２に示しているように、被加工物ホルダ１３５は、実質的に円筒形であり、かつ、円筒軸Ｚから径方向Ｒにパック半径ｒ１を有するという点で特徴付けられている、パック２００を含む。使用中、被加工物５０（例えばウエハ）が処理のためにパック２００上に置かれうる。パック２００の底面２０４は、パック２００の中央値（ｍｅｄｉａｎ）底面高さ、つまり、他のハードウェア向けの取り付けポイントとしてパック２００に形成されうる、エッジリング又は他の突起２０６、或いはくぼみ２０８といったフィーチャを除いた、Ｚ軸の方向にパック２００の典型的な底面高さを画定する平面であると、解釈される。同様に、上面２０２は、（例えば図４に見られる真空チャネルとして）そこに形成されうる溝、及び／又は、被加工物５０を保持する他のフィーチャとは関係なく、被加工物５０に適応するよう構成された平らな表面であると、解釈される。かかる突起、くぼみ、溝、リング等はすべて、この明細書の文脈では、パック２００の「実質的に円筒形」という特徴付けを損なうものではない。パック２００は、図示しているように、底面２０４と上面２０２との間に厚さｔを有するという点でも、特徴付けられうる。ある種の実施形態では、パック半径ｒ１はパック厚さｔの少なくとも４倍であるが、このことは必要条件ではない。
【００１４】
パック２００は、図示しているように、一又は複数の径方向熱遮断部２１０を画定する。熱遮断部２１０は、パック２００の上面２０２と底面２０４の少なくとも一方と交わる、パック２００内に画定された径方向凹部である。熱遮断部２１０は、文字通りに作用する。つまりそれらは、パック２００の径方向内側部分２１２と径方向外側部分２１４との間に、熱抵抗を提供する。このことは、パック２００の径方向内側部分及び径方向外側部分の系統だった径方向（例えばセンターツーエッジ）の熱制御を容易にし、内側部分と外側部分との精密な熱的マッチングを提供するという点、若しくは、内側部分及び外側部分の全体に意図的な温度変動を提供するという点で、有利である。熱遮断部２１０は、熱遮断部深さ及び熱遮断部半径を有するという点で、特徴付けられうる。熱遮断部２１０の深さは、実施形態間で変動しうるが、通常、厚さｔの二分の一を超過する。熱遮断部２１０の径方向の位置付けも、実施形態間で変動しうるが、熱遮断部半径ｒ２は、通常、パック半径ｒ１の少なくとも二分の一であり、他の実施形態では、ｒ２はパック半径ｒ１の四分の三、五分の四、六分の五、又はもっと大きなものになりうる。ある種の実施形態は単一の熱遮断部２１０を使用しうるが、他の実施形態は、２つの熱遮断部２１０（図２参照）、又は２を上回る数の熱遮断部２１０を使用しうる。径方向内側部分２１２と径方向外側部分２１４との間の境界点は、２つの熱遮断部２１０の間の径方向の平均位置として図示されているが、単一の熱遮断部２１０を有する実施形態では、かかる境界点は、この単一の熱遮断部２１０の径方向中点であると考えられうる。
【００１５】
図２に示しているような熱遮断部が有利に使用されうる１つの方法は、パック２００の内側部分２１２及び外側部分２１４に対して径方向に適用される加熱及び／又は冷却を提供することである。図３は、パック２００の内側部分及び外側部分へのヒータ及び熱シンクの適用を示す、概略断面図である。パック２００の一部の機械的詳細は、図を分かりやすくするために図３には示していない。図３は、パック２００によって画定された中央チャネル２０１と、オプションの熱シンク２３０とを示している。中央チャネル２０１については、図４に関連して説明する。内側ヒータ２２０−１及び外側ヒータ２２０−２は、パック２００に当接して配置され、かつ、パック２００と熱連通する。ヒータ２２０が下面２０４の大部分に全体的に広がっていることは有利でありうるが、表面２０４全体でのヒータ２２０の分布は、実施形態で変動しうる。ヒータ２２０によって提供された熱が、パック２００の内側部分２１２及び外側部分２１４の温度を実質的に制御することになる。熱遮断部２１０は、熱制御の精度を向上させるために、部分２１２と２１４の互いからの熱的な分離を支援する。ヒータ２２０は、典型的には抵抗ヒータであるが、他の種類のヒータ（例えば強制ガス又は強制液体を利用するもの）も実装されうる。
【００１６】
オプションの熱シンク２３０も提供されうる。熱シンク２３０は、例えば、それを通して熱交換流体流すことによって、又は、ペルチェクーラー（Ｐｅｌｔｉｅｒ  ｃｏｏｌｅｒ）などの冷却デバイスを使用することによって、典型的な動作温度よりも低い温度を発生させるよう、制御されうる。熱シンク２３０は、存在する場合、いくつかの利点を提供する。かかる利点の１つは、ヒータ２２０によって熱が提供されない状況において、パック２００のすべての部分が有することになる基準温度を提供することである。つまり、ヒータ２２０は熱を提供可能であるが、かかる熱は通常、パック２００全体にわたって、すべての方向に伝播していく。ヒータ２２０がパック２００の特定の一部分に配置されている場合に、このヒータによって発生した熱が、単にあらゆる方向にパック２００全体にわたって広がるのではなく、パック２００の、ヒータ２２０からの熱がこの熱を除去する熱シンク２３０の性質を局所的に凌駕している部分を加熱するように、熱シンク２３０は、パック２００をより低い温度にする能力を提供する。
【００１７】
関連する一利点は、熱シンク２３０が、ヒータ２２０の温度設定（例えば、抵抗線を通過する電流）が低下した時に、パック２００の隣接する部分が比較的急速な温度低下に反応するように、急速熱シンク性能を提供しうることである。このことで、例えば、被加工物５０をパック２００に載せること、ヒータ２２０を通じて熱を提供すること、及び、被加工物５０での温度の急速安定化を実現することが可能になるため、処理が迅速に開始されてシステムスループットが最大化されうるという、利益がもたらされる。一部の熱が熱シンク２３０に拡散することを可能にする熱連通がなければ、パック２００の各部分の到達温度は、他の熱拡散経路が可能にする早さでしか、低下しない。
【００１８】
実施形態では、ヒータ２２０が、典型的にはパック２００と直接熱連通して配置される一方、熱シンク２３０は、ヒータ２２０を通じてパック２００と間接熱連通する。熱シンク２３０がパック２００と直接熱連通していないことは、有利である。かかる直接熱連通は、パック２００の表面の熱異常につながりうるからである（例えば、パック２００は、ヒータ２２０によって発生した余分な熱の影響を強く受ける代わりに、温度が熱シンク２３０の温度に近くなる領域を有しうる。）。また、ヒータ２２０は、ヒータ２２０によって付与された熱がパック２００と熱シンク２３０との間接熱連結を凌駕しうるのに十分な熱発生性能を有するため、ヒータ２００によって発生した熱の一部が熱シンク２３０内に拡散している間にも、パック２００の内側部分２１２及び外側部分２１４の温度を上昇させうる。ゆえに、ヒータ２２０によって提供された熱は、即座にではないが、熱シンク２３０を通って拡散しうる。実施形態では、中心部分とエッジ部分の各々における温度均一性、温度安定化の迅速性、製造の複雑性とコスト、及び、全体的なエネルギー消費といった考慮事項のバランスを取るために、パック２００とヒータ２２０と熱シンク２３０との間の熱連結の度合いが、本書の原理にしたがって調整されうる。
【００１９】
熱シンク２３０の更に別の利点は、ヒータ２２０によって発生した熱をパック２００の近傍に限定することである。つまり、熱シンク２３０は、近隣のシステム構成要素をパック２００で発生した高温から保護するために、かかる構成要素の熱上限を提供しうる。このことで、システムの機械的安定性が向上し、かつ／又は、温度に敏感な構成要素への損傷が防止されうる。
【００２０】
ヒータ２２０及び熱シンク２３０は、様々な方法で実装されうる。一実施形態では、ヒータ２２０は、サブアセンブリとして１つに連結されたいくつかの層を含み、これらのサブアセンブリは次いで、パック２００及び（オプションで）熱シンク２３０と更に連結されて、ウエハチャックアセンブリを形成しうる。本書で開示されている通りに設計され、組み立てられ、動作する実施形態は、被加工物（例えばウエハ）の中心領域に対するエッジ領域の系統だった温度制御を可能にし、典型的には従来技術のシステムでは実現不可能な、系統だったセンターツーエッジ温度制御を用いた処理を容易にする。
【００２１】
図４は、ウエハチャックの一部分の概略断面図であり、パック２００、ヒータ２２０−１として作用する抵抗ヒータ、及び熱シンク２３０の特徴を示している。図４は、ウエハチャックの円筒軸Ｚ付近の一部分を表しているが、小型フィーチャを分かりやすく図示するために縮尺通りには描かれていない。パック２００は、典型的には、アルミニウム合金（例えば周知の「６０６１」合金種）で形成される。パック２００は、パック２００の上面２０２で、Ｚ軸を中心にセンタリングされている中央チャネル２０１と接続する、表面の溝又はチャネル２０５を画定するように、図示されている。大気圧（或いは、例えば約１０〜２０Ｔｏｒｒの、相対的に高圧のプラズマ又は低圧の堆積システムのガス圧）が被加工物５０（図１、図２参照）をパック２００に当接するよう付勢し、パック２００と被加工物５０との間に良好な熱連通を提供するように、真空が中央チャネル２０１に供給され、チャネル２０５の中の圧力を低減しうる。
【００２２】
内側抵抗ヒータ２２０−１が図４に示されているが、内側抵抗ヒータ２２０−１の図及び下記説明は、外側抵抗ヒータ２２０−２にも等しく適用されることを、理解すべきである。抵抗ヒータ２２０−１は、ヒータトレース２６４と緩衝層２６６とを含む。ヒータトレース２６４は、図４では連続した層として図示されているが、全長に沿って均等に熱を分配するために蛇行パターンを形成する層として存在すると、理解されたい（つまり、ヒータトレース２６４は、図４に示す断面平面に沿って存在しているが、他の断面図では、この断面平面と断続的に交差して出現しうる−図５参照）。ヒータトレース２６４は、例えば、厚さ約０．０００５”〜０．００５”のインコネルで形成されうるが、他の材料を選択した場合は、約０．０００２”〜０．０２”の層も有用である。緩衝層２６６は、典型的には、厚さ約０．０２５”〜０．１０”のポリマー層であるが、約０．０１”〜０．１５”の層も有用である。緩衝層２６６は、ポリイミドで形成されうるが、他のポリマー及び他の材料を選択することも有用でありうる。緩衝層２６６は、有利には、熱的に安定した電気絶縁体である（ヒータトレース２６４の短絡を避けるため）。緩衝層２６６は更に、有利には、それよりもずっと薄いヒータトレース２６４と連結されたときに、緩衝層２６６の対向面が機械的な目的のために凡そ平らになるように、圧縮可能である。また、緩衝層２６６は、ヒータトレース層２６４と熱シンク２３０との間の熱抵抗を増大させるため、ヒータトレース層２６４が熱を供給する時に、熱シンク２３０に伝わる熱よりも多くの熱がパック２００に伝わる。
【００２３】
実施形態では、ヒータトレース層２６４と緩衝層２６６とは、ヒータ２２０−１の表面全体でのヒータトレース層２６４からの熱の均一な拡散を支援する薄型金属層２６０、２６８の間で、連結される。金属層２６０がヒータトレース層２６４と短絡するのを防ぐために、薄型電気絶縁層２６２が含まれる。絶縁層２６２又は絶縁層２６６は、ヒータトレース層２６４を製造するための基板としても作用しうる（図５参照）。絶縁層２６２は、有利には、熱的に安定した材料であり、セラミック、又は、ポリイミドなどのポリマーで形成されてよく、実施形態では、約０．００１”〜０．０４０”の厚さを有する。金属層２６０、２６８は、例えば、約０．００５”〜０．０５０”のＡｌ  ６０６１の層でありうる。金属層２６０、２６８は更に、層２６２、２６４、及び２６６に適度の防護を提供し、それにより、ヒータ２２０−１は、後にパック２００及び熱シンク２３０と統合されるサブアセンブリとして、製造及び出荷されうる。例えば、ヒータ２２０−１をサブアセンブリとして形成するために、所望の寸法に形作られる層２６０、２６２、２６４、２６６、２６８、及び２７０は、互いに位置が合うように積層に整列され、この積層を圧縮及び／又は加熱することによって接着されうる。上記の開示を読み、理解することで、本書で開示されているヒータサブアセンブリが、ほぼ平面になり、ウエハチャック応用に関してはほぼ円形になるが、同様に製造されたサブアセンブリは、円形である必要はなく、本書に記載の円筒形のパックの円形底面とは別様に形作られた表面（例えば正方形、長方形など）に適合するよう製造される可能性もあることが、当業者には明らかになろう。同様に、円筒形のパック向けのヒータトレースは方位角方向に均一になるように、かつ、発熱密度が均一になるように配置されうるが、かかるサブアセンブリの中のヒータトレースは、強度が局所的に高く、局所的に低い加熱パターンを形成するよう、配置される可能性もある。
【００２４】
ヒータ２２０−１は、図示しているように、オプション層２５０を介してパック２００と、更なるオプション層２７０を介して熱シンク２３０と、連結する。層２５０及び２７０は、ヒータ２２０−１と、パック２００及び熱シンク２３０の両方との間の熱伝達を促進する。層２５０及び２７０の材料の選択肢は、熱的に安定したポリマーを含む。一実施形態では、オプション層２５０，２７０は、約０．２２Ｗ／（ｍ−Ｋ）のバルク熱伝導率を有するポリマーの層で形成される。層２５０及び／又は２７０は更に、パック２００、熱シンク２３０がヒータ２２０−１及び２２０−１と１つに接着されうるように、パック２００及び層２６０と、熱シンク２３０及び層２６８とに、それぞれ接着可能でありうる。これを実現するために、パック２００、層２５０、ヒータ２２０−１及び２２０−２、層２７０、並びに熱シンク２３０はすべて、互いに位置が合うように整列され、圧縮及び／又は加熱によって接着されうる。
【００２５】
実施形態では、熱シンク２３０は、パック２００の基準温度を提供しつつも、内側と外側の抵抗ヒータ２２０−１及び２２０−２がパック２００にセンターツーエッジ温度制御を提供することを可能にする。オプションの熱シンク２３０の温度は、能動的に制御されうる。例えば、図４は、流体チャネル２８０を画定する熱シンク２３０を示しており、この流体チャネル２８０を通じて、熱交換流体が流動しうる。熱シンク２３０には、チャネル２８０の中の流体の接触面積、ひいては熱交換効率を増大させるための、熱フィン２９０も形成されうる。本書では、「熱交換流体」が熱シンク２３０を常に冷却することを要するわけではない。熱交換流体は、熱を付加するか、又は取り去るかのいずれかでありうる。熱交換流体は制御された温度で提供されうる。一実施形態では、熱シンク２３０は「６０６１」種などのアルミニウム合金で形成され、熱交換流体は、エチレングリコール５０％と水５０％との混合物であるが、熱シンク２３０及び／又は熱交換流体に他の材料が使用されることもある。更に別の実施形態では、オプションの熱シンク２３０は、受動的熱シンクであってよく（例えば、熱シンク２３０はパッシブラジエータでありうる）、熱を周囲環境に拡散させるために、熱フィンなどを有しうる。
【００２６】
図５は、絶縁層２６２上のヒータトレース２６４のレイアウトを概略的に示している。ヒータトレース２６４の、この通りのレイアウトが重要なわけではないが、レイアウトは、密であり、方位角方向に均一であることが望ましい。ヒータトレース２６４は、図示しているように、電力を供給するワイヤと後に接続される、一対の接着パッド２７４において終端しうる。図５に示しているように、ヒータトレース２６４は、内側抵抗ヒータ２２０−１の中央領域２６９内に延在する必要はない。その理由の１つは、パック２００内の、領域２６９の周囲の区域における到達温度が、パック２００の対応領域全体に急速に拡散することである。別の理由は、真空チャネル２０１（図３、図４参照）、熱交換流体の流体連通、ヒータトレース２６４の電気的接触、及び／又は、別のフィーチャなどを提供する、他の使用のために、領域２６９を空けておくことが望ましいということである。
【００２７】
パック２００の上面と交わる少なくとも１つの熱遮断部２１０を提供することの更なる利点は、機械的フィーチャが熱異常を発生させないように、これらの機械的フィーチャを熱遮断部の中に少なくとも部分的に配置しうることである。例えば、ウエハチャックは一般的に、チャックから少し離れたところまでウエハを上昇させて、ウエハハンドリングツールによるアクセス（典型的には、ウエハが上昇した後にウエハとチャックとの間に挿入される、パドル又は他のデバイスを使用する）を容易にするために使用されうる、リフトピンを提供する。しかし、リフトピンは、典型的には、チャックの穴の中に後退し、かかる穴は、処理中に、ウエハ温度に局所的に影響を与えうる。熱遮断部がパック２００の上面と交わっている場合、かかる機構が熱異常をもたらすことなく配置される場所が、既に存在している。
【００２８】
図６は、熱遮断部２１０の中に配置された、リフトピン３１０を制御するリフトピン機構３００を有する、ウエハチャックの一部分を概略的に示している。ヒータ２２０及びオプションの熱シンク２３０も部分的に図示されている。図６に示している断面平面は機構３００の中心を通っており、そのため、機構３００の構成要素が一方の熱遮断部２１０の下部の中にある。パック２００、熱遮断部２１０、及び熱シンク２３０は、図示している平面の奥と手前に、図３及び図４に示したもののような形状を有しうるため、機構３００が内部に配置されている熱遮断部２１０は、パック２００を通るその弧形に沿って続いている（図７参照）。また、リフトピン機構３００は、パック２００の中心軸に対してかなり狭い方位角度に限定される（同じく図７参照）。つまり、断面平面が図６に示す平面の奥又は手前に一定距離離れたところで切られていたら、パック２００の底面は、図６で底面２０４と図示されている同一平面に沿って連続し、熱シンク２３０は、パック２００の下で連続していたはずである。リフトピン機構３００のサイズが小さいことで、リフトピン機構３００の区域におけるパック２００の熱変動が限定される。図６は、リフトピン３１０がパック２００の表面上に熱異常を引き起こすことがない後退位置にある、リフトピン３１０を示している。
【００２９】
図７は、熱遮断部２１０の中にリフトピン３１０が配置されている、３リフトピン構成の平面図を概略的に示している。図７は縮尺通りではない。特に熱遮断部２１０は、リフトピン機構３００及びリフトピン３１０を分かりやすく示すため拡大されている。リフトピン３１０は、熱遮断部２１０の中の、パック２００の平均面のかなり下方に後退することから、処理中に空間的熱異常を発生させない。そのため、被加工物の、リフトピン３１０の場所において処理されている部分（例えば、半導体ウエハの対応する場所に位置する特定の集積回路）は、被加工物のそれ以外の場所での処理と一致する処理を経る。
【００３０】
図８は、ウエハ又は他の被加工物（以下、便宜のため単に「製品ウエハ」と称するが、この概念はウエハ以外の被加工物にも適用されうるという解釈である）を処理するための方法４００のフロー図である。方法４００は、系統立ったセンターツーエッジ熱制御（これがひいては系統立ったセンターツーエッジプロセス制御を可能にする）を提供するために使用されうる、図２から図８に関連して説明している熱管理装置によって、独自に可能になりうる。方法４００の第１ステップ４２０は、第１のセンターツーエッジプロセス変動を伴って製品ウエハを処理する。方法４００の第２ステップ４４０は、第１のセンターツーエッジ変動を補償する第２のセンターツーエッジプロセス変動を伴って、製品ウエハを処理する。典型的には、４２０と４４０の一方又は他方は、意図せずに又は制御不能に、関連するセンターツーエッジプロセス変動（以下「非制御変動」）を発生させる設備又はプロセス環境において実行されるが、このことが必要なわけではない。また、典型的には、製品ウエハの中心部分及びエッジ部分の系統立った制御を可能にして、対応する逆プロセス変動を提供する、熱管理技法を通じて、別のセンターツーエッジプロセス変動（以下「制御変動」）がもたらされるように、他方のステップが、本書に記載されているような設備において実行される。しかし、非制御変動と制御変動はいずれの順序でも発生しうる。つまり、４２０が非制御変動と制御変動のいずれかをもたらしてよく、４４０が非制御変動と制御変動の他方をもたらしうる。図９及び図１０は、方法４００の有用な運用を可能にするために、当業者に追加的なガイダンスを提供している。
【００３１】
図９は、方法４００のステップ４２０を含む（ただしそれだけに限定されない）、方法４０１のフロー図である。図９に示す４１０〜４１７、及び４２２の全ては、オプションと見なされるが、実施形態では、方法４００の実行において、有用なウエハ処理結果を実現するのに役立ちうる。
【００３２】
ステップ４１０は、４２０で発生する第１のセンターツーエッジプロセス変動に関連する、設備特性を設定する。例えば、４２０が制御変動をもたらすことが予期されている場合、４１０は、制御されたセンターツーエッジ温度変動を提供するヒータ設定などの、設備パラメータを提供することを包含しうる。本書の図２から図７で説明しているような設備は、制御されたセンターツーエッジ温度変動を提供するのに役立つ。ステップ４１２は、第１のセンターツーエッジプロセス変動に関連する設備特性を測定する。どんな設備設定又は測定済設備特性が既知のセンターツーエッジプロセス変動を成功理に発生させる（又は、意図的ではなくとも、少なくとも安定的なプロセス変動を提供する）のかということについて、プロセス知識が経時的に取得されうる。このプロセス知識を考慮して、方法４０１は、４１２で測定された設備特性が改善されうると考えられる場合には設備特性を調整するために、オプションで、４１２から４１０に戻りうる。ステップ４１４は、第１のセンターツーエッジプロセス変動を受ける一又は複数の試験ウエハを処理する。ステップ４１６は、ステップ４１４で処理される試験ウエハ（複数可）で、第１のセンターツーエッジプロセス変動の一又は複数の特性を測定する。方法４０１は、４１６で測定されるセンターツーエッジプロセス特性を踏まえて設備特性を調整するために、オプションで、４１６から４１０に戻りうる。試験ウエハが４１４で処理されれば、４１８では、第２プロセス（例えば後に４４０において実行されるプロセス）における試験が、オプションで省略されうる。また、４１４は４２０と並行して実施されうる。つまり、プロセス設備が適切に構成されていれば、試験ウエハは製品ウエハと同時に処理されうる（例えば、第１プロセスが、ウエハのカセットを液体槽内に浸すようないわゆる「バッチ（ｂａｔｃｈ）」プロセスである場合、１つのアンプル、拡散炉、又は堆積チャンバなどの中でウエハの組を一度に処理する）。
【００３３】
ステップ４２０は、第１のセンターツーエッジプロセス変動を伴って製品ウエハを処理する。ステップ４２２は、製品ウエハで、一又は複数の第１のセンターツーエッジ特性を測定して、後述するように、設備プロセス制御のため、製品ウエハの収率又は性能との相関のため、及び／又は、ステップ４４０の周辺の情報との相関における使用のための、データを生成する。
【００３４】
図１０は、方法４００のステップ４４０を含む（ただしそれだけに限定されない）、方法４０２のフロー図である。図１０に示す４３０〜４３６、及び４４２の全ては、オプションと見なされるが、実施形態では、方法４００の実行において、有用なウエハ処理結果を実現するのに役立ちうる。
【００３５】
ステップ４３０は、ステップ４４０で発生する第２のセンターツーエッジプロセス変動に関連する、設備特性を設定する。例えば、４４０が制御変動をもたらすことが予期されている場合、４３０は、制御されたセンターツーエッジ温度変動を提供するヒータ設定などの、設備パラメータを提供することを包含しうる。本書の図２から図７で説明しているような設備は、制御されたセンターツーエッジ温度変動を提供するのに役立つ。ステップ４３２は、第２のセンターツーエッジプロセス変動に関連する設備特性を測定する。上述のプロセス知識を考慮して、方法４０２は、４３２で測定される設備特性を踏まえて設備特性を調整するために、オプションで、４３２から４３０に戻りうる。ステップ４３４は、第２のセンターツーエッジプロセス変動を受ける一又は複数の試験ウエハを処理する。４３４で処理されるこの試験ウエハ（複数可）は、上記の４１８の第１プロセスステップを経ていない一又は複数の試験ウエハを含みうる。ステップ４３６は、４３４で処理される試験ウエハ（複数可）で、第２のセンターツーエッジプロセス変動の一又は複数の特性を測定する。既に取得されているプロセス知識を考慮して、方法４０２は、４３６で測定されるセンターツーエッジプロセス特性を踏まえて設備特性を調整するために、オプションで、４３６から４３０に戻りうる。
【００３６】
ステップ４４０は、第２のセンターツーエッジプロセス変動を伴って製品ウエハを処理する。また、方法４０２には示していないが、追加の試験ウエハが製品ウエハと並行して処理されることが可能であるのも確実である。ステップ４４２は、製品ウエハで、一又は複数の第１のセンターツーエッジ特性を測定して、上述したように、設備プロセス制御のため、製品ウエハの収率又は性能との相関のため、及び／又は、４２０の周辺の情報との相関における使用のための、データを生成する。かかる測定は、製品ウエハと並行して処理された試験ウエハがあればそれにも実施されうるが、いずれにせよ、４４２は、概括的に、製品ウエハに存在するいかなる条件も、更に変化させることはない。つまり、更なる試験が行われるかどうかにかかわらず、４２０及び４４０の結果は、４４０の終了時に製品ウエハにおいて確定されることになる。
【００３７】
いくつかの実施形態を説明したが、本発明の本質から逸脱することなく、様々な修正例、代替構造、及び均等物が使用されうることが、当業者には認識されよう。加えて、本発明を不必要に分かりにくくすることを避けるために、いくつかの周知のプロセス及び要素については説明しなかった。したがって、上記の説明は、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【００３８】
ウエハ以外の被加工物の処理も、処理均一性の向上から利益を得ることができ、本開示の範囲に含まれると見なされる。ゆえに、「ウエハ（ｗａｆｅｒ）」を保持するための「ウエハチャック（ｗａｆｅｒ  ｃｈｕｃｋ）」としての本書のチャックの特徴付けは、任意の種類の被加工物を保持するためのチャックと同等であり、「ウエハ処理システム（ｗａｆｅｒ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）」は、同様に、処理システムと同等であると、理解すべきである。
【００３９】
ある範囲の値が提供される場合、その範囲の上限と下限との間の各介在値も、文脈上別途明示されない限り、下限の単位の１０分の１まで明確に開示されていることを、理解されたい。ある規定された範囲における任意の規定値又は介在値と、その規定された範囲における他の任意の規定値又は介在値との間の、より狭い範囲の各々は、包含される。これらの狭い方の範囲の上限と下限は、個別にその範囲内に含まれることも、除外されることもあり、限界値のいずれかが狭い方の範囲内に含まれる場合、限界値のいずれも狭い方の範囲内に含まれない場合、又は両方の限界値が狭い方の範囲内に含まれる場合の各範囲も、前記規定された範囲における明確に除外される任意の限界値を条件として、本発明の範囲に包含される。前記規定された範囲が、限界値の一方又は両方を含む場合、含まれる限界値の一方又は両方を除外した範囲も含まれる。
【００４０】
本書及び付随する特許請求の範囲において、単数形の「１つの（ａ、ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈上別途明示しない限り、複数の指示対象を含む。ゆえに、例えば、「１つのプロセス（ａ  ｐｒｏｃｅｓｓ）」への言及は、複数のかかるプロセスを含み、「その電極（ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）」への言及は、一又は複数の電極、及び、当業者には既知であるその同等物への言及を含む、等々である。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ／ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ／ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という語も、この明細書及び以下の特許請求の範囲において使用する場合、規定された特徴、整数値、構成要素、又はステップの存在を明示するためのものであるが、一又は複数の他の特徴、整数値、構成要素、ステップ、作用、又はグループの存在又は追加を排除するものではない。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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