(57)【要約】  支承装置および半導体処理装置。支承装置は、静電チャック（１０１）と、中央温度制御ユニット（１０２）と、縁部温度制御ユニットと、縁部組立体（１０２）とを備える。中心温度制御ユニットは、静電チャック（１０１）の内部に設けられ、静電チャック（１０１）によって支持された被処理物（２２）の中央領域の温度を調整する。縁部組立体は、静電チャック（１０１）の外周壁を囲むように設けられ、上から下の順に積層された集束環２３と、基底環２４と、絶縁環２５とを含む。縁部温度制御ユニットは、縁部組立体の内部に設けられ、熱交換によって被処理物（２２）の縁部領域の温度を調整する。支承装置は、被処理物（２２）の縁部領域の温度を調整することができるため、被処理物（２２）の縁部領域と中央領域との温度差を補償することができ、工程の均一性を向上させることができる。
2017533582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支承装置であって、
静電チャックと、中央温度制御ユニットと、縁部組立体とを備え、
前記中央温度制御ユニットは、前記静電チャックに設けられ、前記静電チャックによって支持された被処理物の中央領域の温度を調整するように構成され、
前記縁部組立体は、静電チャックの外周壁の周りに設けられ、上から下の順に積層されている集束環と、基底環と、絶縁環とを含み、
前記支承装置はさらに、前記縁部組立体に設けられ、熱交換によって前記被処理物の縁部領域の温度を調整するように構成された縁部温度制御ユニットを備える、支承装置。
【請求項２】
前記縁部温度制御ユニットは、前記縁部組立体に設けられ、前記静電チャックの周方向に沿って前記静電チャックを囲む少なくとも１つの熱交換チャネルを有し、
前記少なくとも１つの熱交換チャネルは、流動可能な熱交換媒体を収容するように構成される、請求項１に記載の支承装置。
【請求項３】
前記熱交換チャネルは、前記基底環または前記集束環に設けられ、前記熱交換媒体を供給するための媒体供給源と連通する流入口および流出口を有し、または、前記縁部温度制御ユニットは、相互連通する２つの熱交換チャネルを含み、前記２つの熱交換チャネルは、前記基底環および前記集束環にそれぞれ設けられ、前記基底環に設けられた前記熱交換チャネルは、前記熱交換媒体を供給するための媒体供給源と連通する流入口および流出口を有し、
前記縁部組立体は、２つの案内チャネルをさらに備え、そのうちの一方は、前記熱交換チャネルの前記流入口と前記媒体源の流出管路との間に接続され、両者を連通させ、他方は、前記熱交換チャネルの前記流出口と前記媒体源の流入管路との間に接続され、両者を連通させる、請求項２に記載の支承装置。
【請求項４】
前記熱交換チャネルが前記基底環に設けられた場合、前記基底環の下面に、前記熱交換チャネルの前記流入口および前記流出口にそれぞれ対応する２つの柱状延長部を形成し、
各柱状延長部は、前記絶縁環の厚さ方向に沿って前記絶縁環を貫通し、
前記案内チャネルは、前記柱状延長部の軸線に沿って前記柱状延長部を貫通し且つ前記熱交換チャネルと連通するチャネルとして、構成される、請求項３に記載の支承装置。
【請求項５】
前記絶縁環には、前記絶縁環の厚さ方向に沿って、前記絶縁環を貫通する温度感知貫通孔が設けられ、
前記支承装置は、縁部温度検出ユニットをさらに備え、
前記縁部温度検出ユニットは、前記温度感知貫通孔を介して、前記被処理物の縁部領域の温度として使用される前記基底環の温度を検出するように構成される、請求項４に記載の支承装置。
【請求項６】
前記縁部温度制御ユニットが前記集束環に設けられた１つの熱交換チャネルを有する場合、
各柱状延長部は、前記基底環の厚さ方向に沿って前記基底環および前記絶縁環を貫通し、
前記案内チャネルは、前記柱状延長部の軸線に沿って前記柱状延長部を貫通し且つ前記熱交換チャネルと連通するチャネルとして、構成される、請求項３に記載の支承装置。
【請求項７】
前記基底環には、前記基底環の厚み方向に沿って、前記基底環を貫通する第１の温度感知貫通孔が設けられ、
前記絶縁環には、前記絶縁環の厚さ方向に沿って、前記絶縁環を貫通する第２の温度感知貫通孔が設けられ、
前記第１の温度感知貫通孔と前記第２の温度感知貫通孔とは、同軸であり、
前記支承装置は、縁部温度検出ユニットをさらに備え、
前記縁部温度検出ユニットは、前記第１の温度感知貫通孔および前記第２の温度感知貫通孔を介して、前記集束環の温度を検出し、前記被処理物の縁部領域の温度として使用する、請求項６に記載の支承装置。
【請求項８】
前記熱交換チャネルが前記基底環に設けられた場合、前記基底環は、上方環体および下方環体を接合することによって形成され、および／または、前記熱交換チャネルが前記集束環に設けられた場合、前記集束環は、上方環体および下方環体を接合することによって形成され、
前記上方環体の下面に環状溝が形成され、前記上方環体および前記下方環体を接合するときに、前記下方環体の上面が前記環状溝を密閉することによって、前記環状溝は、前記熱交換チャネルとして機能する密閉チャネルに形成され、または、
前記下方環体の上面に環状溝が形成され、前記上方環体および前記下方環体を接合するときに、前記上方環体の下面が前記環状溝を密閉することによって、前記環状溝は、前記熱交換チャネルとして機能する密閉チャネルに形成され、または、
前記上方環体の下面および前記下方環体の上面に２つの環状溝がそれぞれ形成され、前記上方環体および前記下方環体を接合するときに、前記２つの環状溝は、互いに接合することによって、前記熱交換チャネルとして機能する密閉チャネルに形成される、請求項３に記載の支承装置。
【請求項９】
前記上方環体および前記下方環体を別々に一次焼結した後、前記上方環体および前記下方環体を同時に二次焼結し、前記上方環体および前記下方環体を接合することによって、前記熱交換チャネルを形成し、または、
前記上方環体および前記下方環体を一次焼結し、前記上方環体および前記下方環体を接合することによって、前記熱交換チャネルを形成する、請求項８に記載の支承装置。
【請求項１０】
前記支承装置は、中央温度検出ユニットと制御ユニットとをさらに備え、
前記中央温度検出ユニットは、前記静電チャックの温度を検出し、前記被処理物の中央領域の温度として使用するように構成され、
前記制御ユニットは、前記縁部温度検出ユニットから送信された前記被処理物の縁部領域の温度および前記中央温度検出ユニットから送信された前記被処理物の中央領域の温度を受信し、前記縁部領域と前記中央領域との温度差を算出し、前記温度差に応じて、前記中央温度制御ユニットおよび／または前記縁部温度制御ユニットに制御信号を送信し、前記中央温度制御ユニットおよび／または前記縁部温度制御ユニットは、前記制御信号に従って、前記縁部領域の温度および／または前記中央領域の温度を補償する、請求項５または７に記載の支承装置。
【請求項１１】
前記縁部温度検出ユニットは、接触型温度センサまたは非接触型温度センサを含む、請求項５または７に記載の支承装置。
【請求項１２】
前記熱交換チャネルの内側壁と前記静電チャックの外周壁との間の径方向距離が、３ｍｍ以下である、請求項２〜１１のいずれか１項に記載の支承装置。
【請求項１３】
前記熱交換チャネルの前記流入口および前記流出口は、前記熱交換チャネルの径方向に沿って対称に配置される、請求項３に記載の支承装置。
【請求項１４】
半導体処理設備であって、
反応室と、
前記反応室に設けられ、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の支承装置とを備え、
前記支承装置は、被処理物の支承および前記被処理物の温度の調整に使用される、半導体処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、半導体装置の製造分野に関し、特に支承装置および半導体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
集積回路（ＩＣ）およびマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）を製造する工程の間に、特にプラズマエッチング、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）などを行う工程の間に、通常、支承装置を使用して、ウエハ等の被処理物を支持および加熱すると共に、直流（ＤＣ）バイアス電圧を被処理物に印加し、被処理物の表面温度を制御する。
【０００３】
図１は、ウエハを支承する典型的な支承装置を示す概略構造図である。図１に示すように、支承装置は、静電チャック１１と、縁部組立体と、取付金具１６とを含む。静電チャック１１は、静電吸着によってウエハ１２を静電チャックの上面に固定する。静電チャック１１は、ウエハ１２の温度を制御するための温度制御手段を備える。縁部組立体は、静電チャック１１の外周壁の周りに設けられ、上から下の順に積層された集束環１３、基底環１４および絶縁環１５を含む。絶縁環１５は、静電チャック１１を支持するために、取付金具１６に固定され、静電チャック１１および取付金具１６を電気的に絶縁するために、絶縁材料から作られる。集束環１３は、プラズマを集束環１３によって囲まれた円形領域に拘束する。基底環１４は、集束環１３を支持し、プラズマによりエッチングされないように静電チャック１１の外周壁を保護する。
【０００４】
しかしながら、実際の応用において、上記支承装置には、次のような問題が存在する。
３２−２２ナノテクノロジ時代に入った後、高Ｋゲート誘電体および金属ゲート電極を有する金属酸化物半導体（ＭＯＳ）素子がＩＣの製造工程に使用されるため、ウエハ間のトランジスタゲート電極の長さの均一性（３σ）が４５ｎｍノード時の３ｎｍから３２ｎｍノード時の１．５６ｎｍに減少される。そのため、工程の均一性に対する要求が大幅に高くなる。しかしながら、中央温度制御ユニットが静電チャック１１の中央領域に設けられ、静電チャックの縁部から一定の距離を有し、且つウエハ１２の直径が静電チャック１１の上面の直径よりも大きいため、ウエハ１２と静電チャック１１とを同軸に配置するときに、ウエハ１２の縁部が静電チャック１１の縁部を越えてしまい、その結果、温度制御手段は、ウエハの縁部の温度を制御し難くなり、ウエハの縁部領域と中央領域との間に温度差が生じてしまう。したがって、いくつかの工程（例えば、３２−２２ナノテクノロジ工程）に対して、単に静電チャックを使用してウエハの温度を制御する場合、ウェハの縁部領域および中央領域の温度均一性の要件を満たすことができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
概要
本発明は、従来の技術的課題の少なくとも１つを解決するためになされたものであり、その目的は、支承装置および半導体処理設備を提供する。本発明は、被処理物の縁部領域の温度を調整することによって、ウエハの縁部領域と中央領域との差を補償することができ、工程の均一性を向上させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、支承装置を提供する。本発明の支承装置は、静電チャックと、中央温度制御ユニットと、縁部組立体とを備える。中央温度制御ユニットは、静電チャックに設けられ、静電チャックによって支持された被処理物の中央領域の温度を調整するように構成される。縁部組立体は、静電チャックの外周壁の周りに設けられ、上から下の順に積層された集束環と、基底環と、絶縁環とを含む。この支承装置はさらに、縁部組立体に設けられ、熱交換によって被処理物の縁部領域の温度を調整するように構成された縁部温度制御ユニットを備える。
【０００７】
好ましくは、縁部温度制御ユニットは、縁部組立体に設けられ、静電チャックの周方向に沿って静電チャックを囲む少なくとも１つの熱交換チャネルを有し、少なくとも１つの熱交換チャネルは、流動可能な熱交換媒体を収容するように構成される。
【０００８】
好ましくは、熱交換チャネルは、基底環または集束環に設けられ、熱交換媒体を供給するための媒体供給源と連通する流入口および流出口を有し、または、縁部温度制御ユニットは、相互連通する２つの熱交換チャネルを含み、２つの熱交換チャネルは、基底環および集束環にそれぞれ設けられ、基底環に設けられた熱交換チャネルは、熱交換媒体を供給するための媒体供給源と連通する流入口および流出口を有し、縁部組立体は、２つの案内チャネルをさらに備え、そのうちの一方は、熱交換チャネルの流入口と媒体源の流出管路との間に接続され、両者を連通させ、他方は、熱交換チャネルの流出口と媒体源の流入管路との間に接続され、両者を連通させる。
【０００９】
好ましくは、熱交換チャネルが基底環に設けられた場合、基底環の下面に、熱交換チャネルの流入口および流出口にそれぞれ対応する２つの柱状延長部を形成し、各柱状延長部は、絶縁環の厚さ方向に沿って絶縁環を貫通し、案内チャネルは、柱状延長部の軸線に沿って柱状延長部を貫通し且つ熱交換チャネルと連通するチャネルとして、構成される。
【００１０】
好ましくは、絶縁環には、絶縁環の厚さ方向に沿って、絶縁環を貫通する温度感知貫通孔が設けられ、支承装置は、縁部温度検出ユニットをさらに備え、縁部温度検出ユニットは、温度感知貫通孔を介して、被処理物の縁部領域の温度として使用される基底環の温度を検出するように構成される。
【００１１】
好ましくは、縁部温度制御ユニットが集束環に設けられた１つの熱交換チャネルを有する場合、各柱状延長部は、基底環の厚さ方向に沿って基底環および絶縁環を貫通し、案内チャネルは、柱状延長部の軸線に沿って柱状延長部を貫通し且つ熱交換チャネルと連通するチャネルとして、構成される。
【００１２】
好ましくは、基底環には、基底環の厚み方向に沿って、基底環を貫通する第１の温度感知貫通孔が設けられ、絶縁環には、絶縁環の厚さ方向に沿って、絶縁環を貫通する温度感知貫通孔が設けられ、第１の温度感知貫通孔と第２の温度感知貫通孔とは、同軸であり、支承装置は、縁部温度検出ユニットをさらに備え、縁部温度検出ユニットは、第１の温度感知貫通孔および第２の温度感知貫通孔を介して、集束環の温度を検出し、被処理物の縁部領域の温度として使用する。
【００１３】
好ましくは、熱交換チャネルが基底環に設けられた場合、基底環は、上方環体および下方環体を接合することによって形成され、および／または、熱交換チャネルが集束環に設けられた場合、集束環は、上方環体および下方環体を接合することによって形成され、環状溝が上方環体の下面に形成され、上方環体および下方環体を接合するときに、下方環体の上面が環状溝を密閉することによって、環状溝は、熱交換チャネルとして機能する密閉チャネルに形成され、または、環状溝が下方環体の上面に形成され、上方環体および下方環体を接合するときに、上方環体の下面が環状溝を密閉することによって、環状溝は、熱交換チャネルとして機能する密閉チャネルに形成され、または、２つの環状溝が上方環体の下面および下方環体の上面にそれぞれ形成され、上方環体および下方環体を接合するときに、２つの環状溝は、互いに接合することによって、熱交換チャネルとして機能する密閉チャネルに形成される。
【００１４】
好ましくは、上方環体および下方環体を別々に一次焼結した後、上方環体および下方環体を同時に二次焼結し、上方環体および下方環体を接合することによって、熱交換チャネルを形成し、または、上方環体および下方環体を一次焼結し、上方環体および下方環体を接合することによって、熱交換チャネルを形成する。
【００１５】
好ましくは、支承装置は、中央温度検出ユニットと制御ユニットとをさらに備え、中央温度検出ユニットは、静電チャックの温度を検出し、被処理物の中央領域の温度として使用するように構成され、制御ユニットは、縁部温度検出ユニットから送信された被処理物の縁部領域の温度および中央温度検出ユニットから送信された被処理物の中央領域の温度を受信し、縁部領域と中央領域との温度差を算出し、温度差に応じて、中央温度制御ユニットおよび／または縁部温度制御ユニットに制御信号を送信し、中央温度制御ユニットおよび／または縁部温度制御ユニットは、制御信号に従って、縁部領域の温度および／または中央領域の温度を補償する。
【００１６】
好ましくは、縁部温度検出ユニットは、接触型温度センサまたは非接触型温度センサを含む。
【００１７】
好ましくは、熱交換チャネルの内側壁と静電チャックの外周壁との間の径方向距離が、３ｍｍ以下である。
【００１８】
好ましくは、熱交換チャネルの流入口および流出口は、熱交換チャネルの径方向に沿って対称に配置される。
【００１９】
別の技術的解決案として、本発明はさらに、半導体処理装置を提供する。本発明の半導体処理装置は、反応室と、反応室に設けられた支承装置とを備える。支承装置は、被処理物の支承および被処理物の温度の調整に使用される。支承装置は、本発明による支承装置であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、以下の有益な効果を奏する。
本発明の支承装置において、縁部温度制御ユニットは、支承装置の縁部組立体に設けられ、熱交換によって被処理物の縁部領域の温度を調整することができる。したがって、本発明の支承装置によれば、静電チャックに設けられた中央温度制御ユニットが被処理物の縁部領域の温度を調整できないという不具合を改善することができるため、被処理物の縁部領域と中央領域との温度差を補償することができ、よって、縁部領域および被処理物中央領域の温度均一性を向上させることができ、工程の均一性を向上させることができる。また、本発明において、静電チャックを変更することなく、簡単な製造方法で縁部組立体の構造を改良することができる。すなわち、本発明において、簡単な製造方法で、工程の均一性を向上させることができる支承装置を製造することができる。
【００２１】
同様に、本発明が提供する半導体処理装置において、上述した本発明の支承装置を用いて、被処理物の縁部の温度を調整することができるため、被処理物の縁部領域と中央領域との温度差を補償することができ、工程の均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ウエハを支承する典型的な支承装置を示す概略構造図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態に従って、被処理物を支持する支承装置の軸線を通る平面に沿って切断した支承装置を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの領域Ｉを示す拡大図である。
【図２Ｃ】図２Ａの線Ａ−Ａに沿って切断した絶縁環を示す断面図である。
【図２Ｄ】本発明の第１の実施形態に従って、被処理物を支持する支承装置の軸線および温度感知貫通孔の軸線の両方を通る平面に沿って切断した支承装置を示す部分断面図である。
【図３Ａ】本発明の第２の実施形態に従って、被処理物を支持する支承装置の軸線および柱状延長部の軸線の両方を通る平面に沿って切断した支承装置を示す部分断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第２の実施形態に従って、被処理物を支持する支承装置の軸線および第１の温度感知貫通孔の軸線の両方を通る平面に沿って切断した支承装置を示す部分断面図である。
【図４Ａ】本発明の第３の実施形態に従って、被処理物を支持する支承装置の軸線および柱状延長部の軸線の両方を通る平面に沿って切断した支承装置を示す部分断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第３の実施形態に従って、被処理物を支持する支承装置の軸線および温度感知貫通孔の軸線の両方を通る平面に沿って切断した支承装置を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
詳細な説明
以下、本発明の技術的解決案を当業者に理解させるために、添付の図面を参照して、本発明に係る支承装置および半導体処理設備を詳細に説明する。
【００２４】
図２Ａは、本発明の第１の実施形態に従って、被処理物を支承する支承装置の軸線を通る平面に沿って切断した支承装置を示す断面図である。図２Ｂは、図２Ａの領域Ｉを示す拡大図である。図２Ａおよび２Ｂを併せて参照して、支承装置１００は、静電チャック１０１と、中央温度制御ユニットと、縁部組立体１０２と、縁部温度制御ユニットと、取付金具２７とを含む。静電チャック１０１は、静電吸着によって、被処理物２２を支承する。本実施形態において、中央温度制御ユニットは、静電チャック１０１内に設けられた冷媒チャネル２１を含み、冷媒チャネル２１に冷却液を導入することによって、被処理物２２の中央領域の温度を調整する。しかしながら、中央温度制御ユニットが静電チャック１０１の中央領域に設けられ、静電チャック１０１の縁部から一定の距離を有し、且つ被処理物２２の直径が静電チャック１０１の上面の直径よりも大きいため、被処理物２２と静電チャック１０１とを同軸に配置するときに、被処理物２２の縁部が静電チャック１０１の縁部を越えてしまい、その結果、中央温度制御ユニットは、被処理物２２の縁部区域の温度を制御し難くなる。したがって、被処理物２２の中央領域とは、中央温度制御ユニットによって温度を調整できる領域を指す。
【００２５】
実際の応用において、特定の処理要件を満たすように被処理物２２の中央領域の温度を調整できる限り、他の温度制御ユニットを中央温度制御ユニットとして採用することもできる。例えば、被処理物を冷却する必要がある場合、中央の温度制御ユニットは、被処理物を所定の冷却温度に冷却するための上述した冷却液チャネルまたは冷却ガスチャネルなどの温度制御手段であってもよい。被処理物を加熱する必要がある場合に、被処理物を所定の加熱温度に加熱するためのシーズ加熱管などの温度制御手段であってもよい。
【００２６】
縁部組立体１０２は、静電チャック１０１の外周壁の周りに設けられ、上から下の順に積層された集束環２３と、基底環２４と、絶縁環２５とを含む。集束環２３は、石英から作られる。集束環２３の内周壁は、径方向に沿った段差形状の断面を有する。一般に、この段差の上段面は、被処理物２２の上面よりも僅かに高い。これによって、被処理物２２の周りに境界が形成され、プラズマがその境界によって囲まれた領域内に拘束される。基底環２４は、セラミックスなどの絶縁材料から作られ、集束環２３を支持し、プラズマによりエッチングされないように静電チャック１０１の外周壁を保護する。絶縁環２５は、静電チャック１１を支持するために、取付金具２７に固定され、取付金具２７から静電チャック１０１を電気的に絶縁させるために、Ａｌ２Ｏ３セラミックスなどの絶縁材料から作られる。
【００２７】
上述したように、被処理物２２の縁部が静電チャック１０１の縁部を越えており且つ縁部組立体１０２が静電チャック１０１の周りに設けられているため、被処理物２２の縁部領域は、縁部組立体１０２によって支持される。縁部組立体１０２には、熱交換によって被処理物２２の縁部領域の温度を調整するための縁部温度制御ユニットが設けられている。すなわち、縁部温度制御ユニットによって生成された熱は、縁部組立体１０２を介して、被処理物２２の縁部領域に伝熱され、または、被処理物２２の縁部領域からの熱は、縁部組立体１０２を介して縁部温度制御ユニットによって吸収される。縁部組立体１０２の熱伝導を確実に実現するために、集束環２３および基底環２４の内周壁の形状および寸法は、静電チャック１０１の外周壁の形状および寸法と合致するように設けられる。これによって、縁部組立体１０２は、被処理物２２により緊密に接触することができ、迅速な熱伝導を達成することができる。
【００２８】
以下、本実施形態に採用された縁部温度制御ユニットの構成を詳細に説明する。具体的には、縁部温度制御ユニットは、基底環２４に設けられ、静電チャック１０１の周方向に沿って静電チャック１０１を囲む１つの熱交換チャネル２４１を含む。この熱交換チャネル２４１は、被処理物２２の縁部領域の温度を調整するための流動可能な熱交換媒体、例えば熱交換ガス、熱交換液などを収容するように構成される。より具体的には、熱交換チャネル２４１は、熱交換媒体を供給するための媒体供給源１０３と連通する流入口および流出口を有する。縁部組立体は、２つの案内チャネル２４３をさらに含み、そのうちの一方は、熱交換チャネル２４１の流入口と媒体供給源１０３の流出管路との間に接続され、両者を連通させ、他方は、熱交換チャネル２４１の流出口と媒体供給源１０３の流入管路との間に接続され、両者を連通させる。このようにして、熱交換チャネル２４１、媒体供給源１０３および縁部組立体内の２つの案内チャネル２４３は、合わせて熱交換媒体の循環系を構成する。なお、本発明において、熱交換チャネルの流入口および流出口は、熱交換チャネルを基準にして規定され、具体的には、流入口は、熱交換媒体が熱交換チャネルに流入する入口を指し、流出口は、熱交換媒体が熱交換チャネルから流出する出口を指す。また、媒体供給源の流入管路および流出管路の両方は、媒体供給源を基準にして規定され、具体的には、流入管路は、熱交換媒体が媒体供給源に流入する管路を指し、流出管路は、熱交換媒体が媒体供給源から流出する管路を指す。熱交換媒体は、熱交換チャネル２４１の流入口から熱交換チャネルに流入し、熱交換チャネル２４１に沿って流動し、最後に熱交換チャネル２４１の流出口から流出する。
【００２９】
好ましくは、熱交換チャネル２４１の流入口および流出口は、熱交換チャネル２４１の半径方向に沿って対称的に配置される。これによって、熱交換チャネル２４１に流入する熱交換媒体は、熱交換チャネル２４１の２つの分岐チャネルに沿って流出口までそれぞれ流動する２つの分岐流に分流される。２つの分岐チャネルが同様の長さを有するため、２つの分岐流は、実質的に同様の流速を有し、同時に流出口で合流して流出することができ、均一な熱交換を行うことができる。
【００３０】
本実施形態において、基底環２４の下面には、熱交換チャネル２４１の流入口および流出口にそれぞれ対応する２つの柱状延長部２４２が形成される。各柱状延長部２４２は、絶縁環２５の厚さ方向に沿って絶縁環２５を貫通し且つ絶縁環２５の下面まで延在し、熱交換媒体を提供するための媒体源１０３の流入管路および流出管路にそれぞれ密封接続される。案内チャネル２４３は、柱状延長部２４２の軸線に沿って柱状延長部２４２を貫通し、熱交換チャネル２４１と連通するチャネルとして構成される。一方の案内チャネル２４３は、熱交換チャネルの流入口２４１と媒体供給源１０３の流出管路との間に接続され、両者を連通させ、他方の案内チャネル２４３は、熱交換チャネル２４１の流出口と媒体供給源１０３の流入管路との間に接続され、両者を連通させる。また、柱状延長部２４２の外周壁と、絶縁環２５に設けられ、柱状延長部２４２を貫通させるための貫通孔との間に、封止要素２６を設けることによって、両者の間の隙間を封止するこことができる。
【００３１】
２つの柱状延長部２４２によって、熱交換チャネル２４１は、媒体供給源１０３の流入管路および流出管路と連通することができ、熱交換媒体の循環流動を実現することができる。さらに、柱状延長部２４２によって、案内チャネル２４３は、基底環２４と絶縁環２５との間に隙間を有しなくてもよく、したがって、基底環２４と絶縁環との間の隙間を封止する必要がない。これによって、支承装置１００の構造を簡略化することができる。実際の応用において、柱状延長部２４２および基底環２４を一体的に製造してもよく、柱状延長部２４２および基底環２４を別々に製造して、接着、焼結などによって両者を固定接続してもよい。
【００３２】
縁部温度制御ユニットを用いて被処理物２２の縁部領域の温度を調整する方法によって、静電チャック１０１に設けられた中央温度制御ユニットが被処理物２２の縁部領域の温度を調整できないという課題を解決することができ、縁部領域と被処理物２２の中央領域との温度差を補償することができ、工程の均一性を向上させることができる。さらに、本発明の実施形態に係る支承装置において、静電チャック１０１を変更することなく、縁部組立体１０２の構造のみを改良する。製造時、上述した一体製造などの比較的簡単な方法で柱状延長部２４２および基底環２４を製造することができるため、装置の簡単な変更によって工程の均一性を向上させることができる。
【００３３】
好ましくは、図２Ｂに示すように、熱交換チャネル２４１と被処理物２２の縁部領域との間の少なくとも熱伝達率を改善し、温度の制御可能な調整を保証するために、熱交換チャネル２４１の内側壁と静電チャック１０１の外周壁との間の径方向距離Ｄは、３ｍｍ以下である。
【００３４】
図２Ｃは、図２Ａの線Ａ−Ａに沿って切断した絶縁環を示す断面図である。図２Ｃに示すように、本実施形態において、温度感知貫通孔２５が、絶縁環２５の厚さ方向に沿って、絶縁環２５を貫通するように絶縁環２５に設けられ、基底環２４の温度を検出する検出孔として使用される。図２Ｄは、本発明の第１の実施形態に従って、被処理物を支持する支承装置の軸線および温度感知貫通孔の軸線の両方を通る平面に沿って切断した支承装置を示す部分断面図である。また、図２Ｃおよび２Ｄを合わせて参照して、支承装置１００は、温度感知貫通孔２５１を介して、被処理物２２の縁部領域の温度として使用される基底環２４の温度を検出するように構成された縁部温度検出ユニット１０４をさらに備える。
【００３５】
本実施形態において、縁部温度検出ユニット１０４は、非接触型温度センサ、例えば赤外線温度センサを採用する。この赤外線温度センサの設置は、赤外線温度センサを温度感知貫通孔２５１に挿入して、赤外線温度センサのプローブを基底環２４の下面に面するように行われる。実用の応用において、縁部温度検出ユニット１０４は、接触型温度センサ、例えば表面取付型温度センサを採用してもよい。表面取付型温度センサは、温度感知貫通孔２５１を挿通して、センサのプローブを基底環２４の下面に接触するように設置される。図２Ｄに示すように、縁部温度検出ユニット１０４による温度の検出精度を向上させるために、縁部温度検出ユニット１０４と温度感知貫通孔との間に封止要素２８を設けることができる。これによって、縁部温度検出ユニット１０４のプローブは、密閉空間に配置されるため、温度感知貫通孔の外側の温度に影響されない。
【００３６】
好ましくは、支承装置１００は、中央温度検出ユニットおよび制御ユニットをさらに含む。中央温度検出ユニットは、静電チャック１０１の温度を検出し、被処理物２２の中央領域の温度として制御ユニットに送信する。同時に、上記の縁部温度検出ユニット１０４は、基底環２４の温度を検出し、被処理物２２の縁部領域の温度として制御ユニットに送信する。制御ユニットは、縁部温度検出ユニットから送信された被処理物２２の縁部領域の温度および中央温度検出ユニットから送信された被処理物２２の中央領域の温度を受信し、縁部領域と中央領域との温度差を算出し、温度差に応じて、中央温度制御ユニットおよび／または縁部温度制御ユニット１０４に制御信号を送信する。中央温度制御ユニットおよび／または縁部温度制御ユニット１０４は、制御信号に応じて、縁部領域の温度および／または中央領域の温度を補償するため、被処理物２２の縁部領域の温度および被処理物２２の中央領域の温度を均一化することができ、処理の均一性を向上させることができる。このように、本発明の実施形態に係る支承装置１００は、被処理物２２の温度を精確に制御することができる。
【００３７】
以下、基底環２４および熱交換チャネル２４１の構成を詳細に説明する。具体的には、基底環２４が好ましくは上方環体および下方環体を接合することによって形成され、環状溝が上方環体の下面に形成され、上方環体および下方環体を接合するときに、下方環体の上面が環状溝を密閉することによって、環状溝は、熱交換チャネル２４１として機能する密閉チャネルに形成される。代替的には、環状溝が下方環体の上面に形成され、上方環体および下方環体を接合するときに、上方環体の下面が環状溝を密閉することによって、環状溝は、熱交換チャネル２４１として機能する密閉チャネルに形成される。代替的には、２つの環状溝が上方環体の下面および下方環体の上面にそれぞれ形成され、上方環体および下方環体を接合するときに、２つの環状溝は、互いに接合することによって、熱交換チャネル２４１として機能する密閉チャネルに形成される。すなわち、基底環２４は、上分離体および下分離体からなる分離構造を有し、両分離体の上面および／または下面に熱交換チャネル２４１を形成するための環状溝を設けることができる。これによって、基底環２４の内部構造、すなわち、熱交換チャネル２４１およびその流入口および流出口を形成することが容易である。また、基底環２４は、以下の２つの方法を用いて形成することができる。第１の方法は、まず、上方環体および下方環体を別々に一次焼結した後、上方環体および下方環体に二次焼結を同時に行い、上方環体および下方環体を接合することによって、熱交換チャネル２４１を形成する。二次焼結の目的は、熱交換チャネル２４１の加工難易度を下げるためである。第２の方法は、上方環体および下方環体に一次焼結のみを行い、上方環体および下方環体を接合することによって、熱交換チャネル２４１を形成する。
【００３８】
なお、本実施形態において、熱交換チャネル２４１と媒体供給源１０３の流入管路／流出管路とは、チャネル２４３を内部に設けた２つの柱状延長部２４２を介して連通する。本発明は、これに限定されるものではない。実際の応用において、２つの柱状延長部を設けずに、単に基底環２４および絶縁環２５に２つの案内チャネルを設けることも可能である。２つの案内チャネルの両方の上端を熱交換チャネル２４１に接続し、両方の下端を媒体供給源１０３の流入管路または流出管路にそれぞれ接続することによって、熱交換チャネル２４１と媒体供給源１０３の流入管路／流出管路とを連通させる。この場合、媒体供給源１０３の流入管路および流出管路を案内チャネルに直接に密封接続する必要があり、さらに、熱交換媒体が基底環と絶縁環との間の隙間から漏れないように保証するために、基底環と絶縁環との間に封止処理を行う必要もある。
【００３９】
図３Ａは、本発明の第２の実施形態に従って、被処理物を支持する支承装置の軸線および柱状延長部の軸線の両方を通る平面に沿って切断した支承装置を示す部分断面図である。部分図に示された領域に関して、図３Ａは、上記の図２Ｂに対応する。図３Ａを参照して、本実施形態に係る支承装置２００は、熱交換チャネル２３１が集束環２３に設けられている点で第１の実施形態と異なり、他の構成および機能が上述した第１実施形態の支承装置１００と同様であるため、その説明は繰り返さない。以下、集束環２３に設けられた熱交換チャネル２３１の具体的な実現例のみを詳細に説明する。
【００４０】
具体的には、熱交換チャネル２３１の流入口および流出口に対応して、集束環２３の下面において２つの柱状延長部２３２を形成する。各柱状延長部２３２は、基底環２４の厚さ方向に沿って、基底環２４および絶縁環２５を貫通して、絶縁環２５の下方に延在する。上記の案内チャネル２３３は、柱状延出部２３２の軸方向に沿って柱状延伸部２３２を貫通し、熱交換チャネル２３１と連通するチャネルとして構成される。一方の柱状延長部２３２は、熱交換媒体を供給する媒体供給源１０３の流入管路と密封接続される。柱状延長部２３２内部の案内チャネル２３３によって、熱交換チャネル２３１の流入口と媒体供給源１０３の流出管路とは、連結される。他方の柱状延出部２３２は、媒体供給源１０３の出力管と密封接続される。柱状延長部２３２内部の案内チャネル２３３によって、熱交換チャネル２３１の流出口と媒体供給源１０３の流入管路とは、連結される。
【００４１】
また、柱状延長部２３２の外周壁と、絶縁環２５に設けられ、柱状延長部２３２を貫通させるための貫通孔との間に、封止要素２６を設けることによって、両者の間の隙間を封止するこことができる。熱交換チャネル２３１を集束環２３に設けることによって、熱交換チャネル２３１を被処理物２２の縁部に近付けることができるため、熱伝達率をさらに向上させることができ、被処理物２２の中央領域の温度および被処理物２２の縁部の温度をより迅速に均一化することができる。
【００４２】
本発明の第２の実施形態において、第１の実施形態と同様に、２つの柱状延長部を設けなく、集束環２３、基底環２４および絶縁環２５の各々に貫通孔を形成することができる。集束環２３、基底環２４および絶縁環２５の各々に形成された貫通孔を互いに連通することによって、案内チャネルとして機能すると共に、媒体供給源１０３の流入管路および流出管路を案内チャネルの下端に直接に密閉接続する。同時に、熱交換媒体が集束環２３と基底環２４との間の隙間または基底環２４と絶縁環２５との間の隙間から漏れないように保証するために、集束環２３と基底環２４との間におよび基底環２４と絶縁環２５との間に封止処理を行う。
【００４３】
図３Ｂを参照して、本発明の第２の実施形態において、第１の温度感知貫通孔２４４が、基底環２４の厚み方向に沿って、基底環２４を貫通するように基底環２４に設けられ、第２の温度感知貫通孔が、絶縁環２５の厚さ方向に沿って、絶縁環２５を貫通するように絶縁環２５に設けられる。第１の温度感知貫通孔２４４と第２の温度感知貫通孔２５１とは、同軸に設けられ、集束環２３の温度を検測するための検測孔として機能する。図３Ｂを参照して、支承装置２００は、縁部温度検出ユニット１０４をさらに含む。縁部温度検出ユニット１０４は、第１の温度感知貫通孔２４４および第２の温度感知貫通孔２５１を介して、集束環２３の温度を検出し、検出した温度を被処理物２２の縁部領域の温度として送信する。縁部温度検出ユニット１０４と第２の温度感知貫通孔２５１との間に封止要素２８を設けることによって、縁部温度検出ユニット１０４による温度検出の精度を向上させることができる。
【００４４】
また、熱交換チャネル２３１は、上述した第１の実施形態と同様の方法で集束環２３に形成されるため、その説明は繰り返さない。
【００４５】
図４Ａは、本発明の第３の実施形態に従って、被処理物を支持する支承装置の軸線および柱状延長部の軸線の両方を通る平面に沿って切断した支承装置を示す部分断面図である。部分図に示された領域に関して、図４Ａは、上記の図２Ｂに対応する。図４Ａを参照して、本実施形態に係る支承装置２００は、縁部温度制御ユニットが、互いに連通する２つの熱交換チャネル（２３１，２４１）、すなわち、集束環２３に設けられた熱交換チャネル２３１および基底環２４に設けられた熱交換チャネル２４１を含む点のみで第１実施形態と異なる。この場合、第１実施形態と同様に、基底環２４に設けられた熱交換チャネル２４１は、熱交換媒体を供給する媒体供給源１０３と連通する接続された流入口および流出口を有し、縁部組立体１０２は、２つの案内チャネル２４３をさらに備え、そのうちの一方は、熱交換チャネル２４１の流入口と媒体源１０３の流出管路との間に接続され、両者を連通させ、他方は、熱交換チャネル２４１の流出口と媒体源１０３の流入管路との間に接続され、両者を連通させる。このようにして、２つの熱交換チャネル（２３１，２４１）、媒体供給源および縁部組立体内の２つの案内チャネル２４３は、合わせて熱交換媒体の循環系を構成する。２つの案内チャネル２４３を縁部組立体に形成する具体的な実現例は、上述した第１の実施形態と同様であり、その他の構成および機能は、第１の実施形態の支承装置１００と同様であるため、その説明は繰り返さない。以下、縁部組立体１０２に設けられた２つの熱交換チャネル（２３１，２４１）の具体的な連通方法のみを説明する。
【００４６】
２つの熱交換チャネル（２３１，２４１）は、２つの連通孔２３４を介して、連通されることができる。２つの連通孔２３４のうちの一方は、熱交換チャネル２４１の流入口の位置に対応するように配置てもよく、他方は、熱交換チャネル２４１の流出口の位置に対応するように配置てもよい。これによって、熱交換媒体は、基底環２４内の熱交換チャネル２４１に流入した後、集束環２３内の熱交換チャネル２３１に迅速に流入することができ、被処理物２２の縁部の温度を迅速に調整することができる。連通孔２３４を介して２つの熱交換チャネル（２３１，２４１）を連通させる場合、熱交換媒体が基底環と絶縁環との間の隙間から漏れないように保証するために、集束環２３と基底環２４との間封止処理を行う必要がある。
【００４７】
熱交換チャネル（２３１，２４１）と被処理物２２の縁部領域との間の少なくとも熱伝達率を改善するために、各熱交換チャネル（２３１，２４１）の内側壁と静電チャック１０１の外周壁との径方向距離Ｄは、３ｍｍ以下である。
【００４８】
また、第１の実施形態と同様に、温度感知貫通孔２５が、絶縁環２５の厚さ方向に沿って、絶縁環２５を貫通するように絶縁環２５に設けられ、基底環２４の温度を検出する検出孔として使用される。図４Ｂに示すように、支承装置１００は、感温貫通孔２５１を介して基底環２４の温度を検出する縁部温度検出ユニット１０４を含み、封止要素２８は、縁部温度検出ユニット１０４と温度感知貫通孔２５１との間に設けられる。連続的な熱伝導によって、被処理物２２、集束環２３および基底環２４の縁部領域の温度が均一になる傾向がある。したがって、基底環２４の温度を被処理物２２の縁部領域の温度として見なすことができる。縁部温度検出ユニット１０４は、検出した温度を制御ユニットに送信する。集束環２３と基底環２４の両方に熱交換チャネルを設けることによって、より多くの熱交換媒体を導入して、被処理物２２の縁部の温度を調整することができるため、熱伝達率をさらに向上させることができる。
【００４９】
また、熱交換チャネル２４１が上述した第１の実施形態と同様の方法で基底環２４に形成され、熱交換チャネル２３１が上述した第１の実施形態と同様の方法で集束環２３に形成されるため、その説明は繰り返さない。
【００５０】
なお、上述した第１、第２および第３の実施形態において、１つの熱交換チャネル２４１が基底環２４に設けられると記載する場合、「１つの熱交換チャネル２４１」という表現は、単一の熱交換チャネル２４１に限定されず、基底環に設けられた１組の熱交換チャネルを指すこともできる。同様に、「１つの熱交換チャネル２３１が集束環２３に設けられる」という表現は、集束環に設けられた１組の熱交換チャネルを指すこともできる。
【００５１】
なお、上述した第１、第２および第３の実施形態において、熱交換チャネルを縁部組立体１０２内に設け、熱交換チャネルに熱交換媒体を導入することによって、被処理物２２の縁部領域の温度を調整するが、本発明は、これに限定されない。実際の応用において、縁部組立体１０２と熱交換することによって、被処理物２２の縁部領域の温度を間接的に調整する任意の他の温度制御手段は、縁部温度制御ユニットとして使用することもできる。
【００５２】
上述したように、本発明の実施形態に係る支承装置において、縁部温度制御ユニットは、支承装置の縁部組立体に設けられ、熱交換によって被処理物の縁部領域の温度を調整することができる。したがって、本発明の支承装置によれば、静電チャックに設けられた中央温度制御ユニットが被処理物の縁部領域の温度を調整できないという不具合を改善することができるため、被処理物の縁部領域と中央領域との温度差を補償することができ、よって、縁部領域および被処理物中央領域の温度均一性を向上させることができ、工程の均一性を向上させることができる。また、本発明の実施形態において、静電チャックを変更することなく、簡単な製造方法で縁部組立体の構造を改良することができる。すなわち、本発明において、簡単な製造方法で、工程の均一性を向上させることができる支承装置を製造することができる。
【００５３】
別の技術的解決案として、本発明はさらに、半導体処理装置を提供する。本発明の半導体処理装置は、反応室と、反応室に設けられた支承装置とを備える。支承装置は、被処理物の支承および被処理物の温度の調整に使用される。支承装置は、本発明による支承装置であってもよい。
【００５４】
本発明の実施形態に係る半導体処理装置において、上述した本発明の実施形態で説明した支承装置を用いて、被処理物の縁部の温度を調整することができるため、ウエハの縁部領域と中心領域との温度差を補償することができ、工程の均一性を向上させることができる。
【００５５】
理解すべきことは、上記の実施形態は、本発明の原理を説明するための例示的な実施形態にすぎず、本発明は、これに限定されない。当業者であれば、本発明の趣旨および本質から逸脱することなく、さまざまな変形および改良を行うことができ、これらの変形および改良も本発明の保護範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５６】
１００  支承装置、１０１  静電チャック、１０２  縁部組立体、２７  取付金具、２２  被処理物、２１  冷媒チャネル、２３  集束環、２４  基底環、２５  絶縁環、２４１  熱交換チャネル、１０３  媒体供給源、２４２  柱状延長部、２６  封止要素、２４３  案内チャネル、２５１  温度感知貫通孔、１０４  縁部温度検出ユニット、２３１  熱交換チャネル、２００  支承装置、２３２  柱状延長部、２４４  第１の温度感知貫通孔、２５１  第２の温度感知貫通孔、２８  封止要素
【図１】
2017533582.tif 000003
【図２Ａ】
2017533582.tif 000004
【図２Ｂ】
2017533582.tif 000005
【図２Ｃ】
2017533582.tif 000006
【図２Ｄ】
2017533582.tif 000007
【図３Ａ】
2017533582.tif 000008
【図３Ｂ】
2017533582.tif 000009
【図４Ａ】
2017533582.tif 000010
【図４Ｂ】
2017533582.tif 000011
【国際調査報告】
2017533582.tif 000012
2017533582.tif 000013
2017533582.tif 000014
2017533582.tif 000015