JP2008516462A5 - - Google Patents

Description

好ましい実施形態では、熱伝達システムは、均一性ペデスタルの支持面と熱伝達部材との間の大きな温度差ΔＴを与える。好ましくは、ΔＴは、少なくとも約２００Ｋまたは少なくとも約３００Ｋである。一般に、基板と基板支持面との間の熱伝達ＨをＨ〜ｋΔＴと表すことができる。ただしｋは熱伝達係数である。したがって、熱伝達係数を増大させることによって、及び／または、基板とその下にある基板支持体との間の温度勾配を増大させることによって、熱伝達を増大させることができる。

ピンベース２５０は、基板支持ピン３２０の配列を支持するように構成される。ボアの配列は、上部壁にわたって横方向に延在し、上部壁を上面２６１から下面２６２まで通過する。各ボアは、基板支持ピン３２０を収容するような寸法に作られる。各基板支持ピン３２０は、ボア内で摺動可能にはめ込まれるように構成される。好ましくは、ボアは、密な配列（例えば細密パターン、同心円のパターン、正方形配列など）に配列される。例えば、ボアは、隣接する（すなわち最も近い）ボア間の距離が５ｍｍ未満、好ましくは約３ｍｍ未満となるように、密な配列で配される。このように、基板支持ピン３２０は、ボアのパターンと同じパターンで配列される。集合的に、支持ピン３２０は、基板の下面の表面積より大きい、基板の下面の表面積と等しい、又は、基板の下面の表面積より小さい表面積を有するピン配列３００を形成する。

Claims (36)

1. 基板の上面を半導体処理するために前記基板を支持するように構成された熱伝達システムであって、
   熱伝達部材の上に重なり、前記熱伝達部材と熱接触するピンベースであって、上部壁と、下部壁と、前記上部壁と前記下部壁との間に延びて前記上部壁と前記下部壁との間の空洞を規定する側壁とを有し、前記上部壁が複数のボアの配列を含むピンベースと、
   前記複数のボアの１つに摺動可能にそれぞれ配置される基板支持ピンの配列であって、各基板支持ピンが前記ピンベースと熱接触し上端にコンタクトチップを含む基板支持ピンの配列と、
   前記空洞と流体を介して連絡し、各支持ピンを上方向に移動させるのに十分な量だけ前記空洞に加圧ガスを供給するように構成された加圧ガス源と
   を備えることを特徴とする熱伝達システム。
2. 前記ピン配列は、支持ピンの密な配列を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
3. 前記支持ピンが約５ｍｍ以下の間隔で配置されること、及び、前記支持ピンの直径が約０．５ｍｍと３ｍｍの間であること、の少なくとも一方を
   特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
4. 前記支持ピンのそれぞれは、前記複数のボアの１つの中で摺動するように構成された円筒形ピン本体を含み、
   前記円筒形ピン本体は、実質的に一定の外径を有し、
   前記複数のボアのそれぞれは、実質的に一定の内径を有し、
   前記円筒形ピン本体の前記外径は、前記円筒形ピン本体が配置される前記ボアの前記内径より約０．１から５％小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
5. 前記支持ピンが金属または半導体を含むこと、及び、前記ピンベースが金属または半導体を含むこと、の少なくとも一方を
   特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
6. 前記支持ピンと前記ピンベースの上面との少なくとも一方は、導電性の金属及び耐スパッタ性の金属の少なくとも一方、又は半導体で被覆される
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
7. 前記支持ピンおよび前記ピンベースは、前記基板が前記支持ピン上に支持されたときに前記基板から前記熱伝達部材に熱エネルギーを伝達するように構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
8. 前記ピンベースは、はんだ、ろう付け材料、または接着剤を介して前記熱伝達部材にボンディングされる
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
9. 前記基板の裏面の温度を測定するように構成された少なくとも１つの温度センサをさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
10. 前記支持ピンは、前記支持ピンの上方向または下方向の動きを制限するように構成された少なくとも１つのストップをさらに備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
11. 前記コンタクトチップは、前記基板が前記支持ピンと物理的に接触しているときに前記基板と前記基板支持ピンとの間の熱接触を最大にするように構成される
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
12. 各コンタクトチップは、約０．３ミクロン未満の平均表面粗さを有する接触面を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
13. 各コンタクトチップは、実質的に平坦であり、または、実質的に半球形である
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
14. 前記支持ピンのそれぞれは、前記基板の裏面と接触することによって下方向に変位するように構成され、
    前記支持ピンのそれぞれは、前記空洞内の正のガス圧によって上方向に変位するように構成される
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
15. 各支持ピンの全垂直可動範囲は、約５ｍｍ未満である
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
16. 前記ピン配列は、少なくとも１０００個の支持ピンを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
17. 前記熱伝達部材は、熱流体源と流体を介して連絡する流路を有し、
    前記熱流体源は、前記熱流体を前記流路に供給するように構成され、
    前記熱流体は、水、液体ヘリウム、液体窒素、エチレングリコール、プロピレングリコール、およびそれらの混合物からなるグループから選択される
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
18. 前記熱伝達部材の頂部に複数の熱電素子をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
19. 前記熱電素子は、同心円状に配置される
    ことを特徴とする請求項１８に記載の熱伝達システム。
20. 前記ピンベース内に設けられ、加圧ガスを前記空洞に流すためのガス供給入口と、
    前記空洞から圧力ガスを解放するための任意のガス出口と、
    をさらに備え、
    前記加圧ガスは、ヘリウム、窒素、およびアルゴンからなるグループから選択される
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
21. 前記基板の上面に隣接した位置にプラズマを生成するように構成されたＲＦ電極をさらに備え、
    前記ピンベースの底面は、前記ＲＦ電極の上面にボンディングされ、
    前記ＲＦ電極の底面は、前記熱伝達部材の上面にボンディングされ、
    前記ボンディングは、はんだ、ろう付け材料、または接着剤を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。
22. 前記ＲＦ電極の上に配されたエッジリングと、
    インピーダンス整合層と、
    をさらに備え、
    前記エッジリングは、プラズマから前記ＲＦ電極および前記ピンベースを遮蔽するように構成され、
    前記エッジリングは、前記基板が前記熱伝達システムによって支持されるときに前記ＲＦ電極と前記基板との間に配されるように構成された第１部分を有し、
    前記インピーダンス整合層は、前記ＲＦ電極と前記エッジリングとの間に配され、
    前記インピーダンス整合層は、前記ＲＦ電極及び前記エッジリングの少なくとも一方にボンディングされ、
    前記インピーダンス整合層は、前記ＲＦ電極とプラズマとの間のインピーダンスを制御するように構成され、
    前記インピーダンスは、前記基板の前記上面にわたる処理の均一性を改善するように前記電場に影響を及ぼすように構成される
    ことを特徴とする請求項２１に記載の熱伝達システム。
23. 前記基板は、半導体のウェハであり、
    前記ＲＦ電極の直径は、前記ウェハの直径より小さい、あるいは、前記ウェハの直径より大きい、あるいは、前記ウェハの直径に等しく、
    前記ＲＦ電極の直径は、前記ウェハの直径から約２ｍｍを引いたもの以上であり、またはウェハの直径に約２ｍｍを加えたもの以下である
    ことを特徴とする請求項２１に記載の熱伝達システム。
24. 請求項２１に記載の熱伝達システムを備える処理チャンバ内の基板を処理する方法であって、
    前記支持ピン上に前記基板を支持する工程と、
    前記空洞内の前記ガス圧を制御することによって前記コンタクトチップの大部分を前記基板の裏面と接触させる工程と、
    前記基板を処理する工程と、
    を含むことを特徴とする方法。
25. 前記処理チャンバは、プラズマエッチングチャンバであり、
    前記基板を処理する工程は、
    前記基板の前記上面に隣接した位置にプラズマを生成する工程と、
    前記基板の前記上面の露出層を前記プラズマでエッチングする工程と、
    を含む
    ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 前記基板を処理する工程は、前記基板の前記上面に層を形成する工程を含む
    ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
27. 前記空洞内の前記ガス圧は、処理中に前記コンタクトチップの少なくとも９５％を前記基板の裏面と熱接触した状態に維持するのに効果的なレベルに維持される
    ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
28. 熱流体を前記熱伝達部材内で循環させることにより、処理中に前記熱伝達部材を約１００Ｋ未満の温度まで冷却する工程を含む
    ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
29. 熱流体を前記熱伝達部材内で循環させること、及び、前記基板支持ピンの温度を制御するための複数の熱電モジュールに電流を供給すること、の少なくとも一方により、処理中に前記基板を約４５０Ｋ未満の温度まで冷却する工程を含む
    ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
30. 前記熱伝達部材と前記基板との間で少なくとも約２００Ｋまたは少なくとも約３００Ｋの温度勾配を維持する工程を含む
    ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
31. 基板を処理をする工程は、化学的気相成長、プラズマ気相成長、物理的気相成長、スパッタリング、イオン注入、プラズマエッチング、またはレジスト剥離を含む
    ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
32. 前記基板をクランプすることなく前記基板を支持および処理する工程を含む
    ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
33. 前記処理チャンバは、上部シャワーヘッド電極および底部電極を含む２重周波数容量結合プラズマリアクタを備え、
    前記２重周波数容量結合プラズマリアクタでは、ＲＦエネルギーが２つの異なる周波数で前記底部電極に供給され、または、異なる第１および第２周波数で前記シャワーヘッド電極および底部電極に供給される
    ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
34. 基板の表面を処理するプラズマ処理システムであって、
    処理のためにプラズマを発生させてプラズマを維持させるように構成された真空処理チャンバと、
    前記処理チャンバ内に配された請求項１に記載の熱伝達システムと、
    を備えることを特徴とするプラズマ処理システム。
35. 基板の上面を半導体処理するために前記基板を支持するように構成された熱伝達システムであって、
    熱伝達部材の上に重なり、前記熱伝達部材と熱接触するピンベースであって、上部壁と、下部壁と、前記上部壁と前記下部壁との間に延びて前記上部壁と前記下部壁との間の空洞を規定する側壁とを有し、前記上部壁が複数のボアの配列を含むピンベースと、
    前記複数のボアの１つに摺動可能にそれぞれ配置される基板支持ピンの配列であって、各基板支持ピンが前記ピンベースと熱接触し上端にコンタクトチップを含む基板支持ピンの配列と、
    前記空洞と流体を介して連絡し、各支持ピンを上方向に移動させるのに十分な量だけ前記空洞に加圧ガスを供給するように構成された加圧ガス源であって、前記熱伝達部材が、流路に熱流体を供給するように構成された熱流体源と流体を介して連絡するための流路を含む加圧ガス源と
    を備えることを特徴とする熱伝達システム。
36. 複数の前記基板支持ピンは、互いに対して相対的に異なる高さへ変位可能である
    ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達システム。