JP5517392B2 - Substrate support assembly, process chamber and method for maintaining the temperature of a substrate in the process chamber - Google Patents
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Description
本発明の実施例は主に、フラットパネル基板処理において用いられる基板支持体を提供する。 Embodiments of the present invention primarily provide a substrate support for use in flat panel substrate processing.
液晶ディスプレイ又はフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）は、ソーラセルなどと同様に、コンピューター、テレビのモニタ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡｓ）などのアクティブマトリクスディスプレイのためによく使われる。一般に、フラットパネルディスプレイは２つのガラスプレートを含み、その間に一層の液晶材料が挟まれている。そのガラス板の少なくとも１つは電源に接続された少なくとも１つの導電性フィルムを含む。電源からその導電性フィルムへの供給される電力は液晶材料の配向を変化せしめ、フラットパネルディスプレイ上の文字若しくは図形などのパターンを形成する。一般に、フラットパネルの製造のために用いられる基板は大きい大きさのものであり、しばしば、５５０ｍｍ×６５０ｍｍを超えるものであり、将来的には表面面積において４平方メートルを超えるものが計画されている。従って、大きい面積の基板を処理するために用いられる基板支持体はその基板の大きい面積を収容するのに比例して大きいものとなる。 Liquid crystal displays or flat panel displays (FPDs) are commonly used for active matrix displays such as computers, television monitors, personal digital assistants (PDAs), as well as solar cells. In general, a flat panel display includes two glass plates between which a layer of liquid crystal material is sandwiched. At least one of the glass plates includes at least one conductive film connected to a power source. The power supplied from the power source to the conductive film changes the orientation of the liquid crystal material and forms a pattern such as characters or figures on the flat panel display. In general, the substrates used for the manufacture of flat panels are large in size, often exceeding 550 mm × 650 mm, and in the future are planned to exceed 4 square meters in surface area. Accordingly, the substrate support used to process a large area substrate is proportionally larger to accommodate the large area of the substrate.
フラットパネルディスプレイを製造するのにしばしば用いられる製造プロセスは化学的蒸着（ＣＶＤ）及び物理的蒸着（ＰＶＤ）である。それらの中で、基板上に薄膜を堆積するためのプラズマエンハンスド化学的蒸着（ＰＥＣＶＤ）は、プラズマに励起（例えば活性化）されるべきプリカーソルガスを真空プロセスチャンバに導入することにより主に成し遂げられる。図１は基板を支持する為に設けられた、温度制御可能な基板支持体若しくはサセプタ２２を有するプロセスチャンバ２の概略断面図である。プロセスチャンバ２の上部近くの、ガス吸入口１４、ブロッカープレート４４及びフェースプレート５２を介して、ガスマニフォルド１６へと流れる活性プリカーソルガスは基板の表面上の材料層を形成するために活性化される。側壁に設けられた開口１０は、複数の基板支持ピン２４と共働することにより、プロセスチャンバ２への基板の差し入れ及びそこからの基板の取り出しをロボット（図示せず）に可能ならしめる。基板支持ピン２４は、基板のピンプレート４２により移動可能に支持され、サセプタ２２を貫通するようになっており、ロボットにより差し入れ、若しくは、取り出される基板を受け取るよう上に動く。サセプタ２２は、シャフト２０及びリフト機構により支持され、従来、アルミニウムの単一の四角形のプレートから作られており、典型的には熱電対を伴った埋設されたヒータ３２及び電源２６から供給されるエネルギーによって加熱される。
The manufacturing processes often used to manufacture flat panel displays are chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD). Among them, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) for depositing thin films on a substrate is accomplished primarily by introducing a precursor gas to be excited (eg, activated) into the plasma into a vacuum process chamber. It is done. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a process chamber 2 having a temperature controllable substrate support or susceptor 22 provided to support a substrate. The active precursor gas flowing to the
一般に、プロセスチャンバ２のサセプタ２２は室温から、約５００℃若しくはそれより低い温度の高温まで加熱され、サセプタ２２は適切なサポートなしでは、そったり又はたわんだりする。サセプタにより支持される基板はサセプタに合わせて変形しがちで又、そってしまいがちである。結果として、ガスマニフォルド１６と基板との間の垂直方向の空間は中心の部分と基板の周辺部分との間で変化してしまい、そり、若しくは、たわみの程度がより大きくなる周辺部分では、より大きい距離となる。垂直方向の空間の差異（例えば、基板のそりの距離）は、大きい面積の基板上に堆積されるフィルムの均一性を低下せしめる。
In general, the susceptor 22 of the process chamber 2 is heated from room temperature to an elevated temperature of about 500 ° C. or lower, and the susceptor 22 will deflect or deflect without proper support. The substrate supported by the susceptor tends to be deformed and distort along with the susceptor. As a result, the vertical space between the
物理的蒸着（ＰＶＤ）若しくはスパッタリングは、チャンバ本体に対し負電位にバイアスがかけられたターゲット若しくは接地されたスパッターシールドがガス混合体のプラズマにさらされる、真空プロセスチャンバ内において実行されるプラズマプロセスである。ガス混合体のイオンによりターゲットが叩かれることによりターゲット材料の原子が排出されることとなる。排出された原子はＰＶＤチャンバ内にも設けられた基板支持体上におかれた基板上に一層の堆積フィルムとして積もっていく。 Physical vapor deposition (PVD) or sputtering is a plasma process performed in a vacuum process chamber where a negatively biased target or grounded sputter shield is exposed to the plasma of the gas mixture relative to the chamber body. is there. When the target is struck by the ions of the gas mixture, the atoms of the target material are discharged. The ejected atoms accumulate as a single deposited film on a substrate placed on a substrate support also provided in the PVD chamber.
フラットパネルの製造のためのＰＶＤプロセスは一般に、ＣＶＤプロセスより低い温度、約２００℃程度の低い温度の範囲で動作する。このように加熱に加え、ＰＶＤチャンバのための基板支持体の冷却が必要となる。特に、ＰＶＤチャンバ内のプラズマを点火したのち、プラズマからのエネルギーは基板及び基板支持体へと向かう熱を生成する。従って、ＰＶＤチャンバ内の基板支持体上に置かれた処理基板について一時的な温度の上昇若しくはスパイク（例えば約１５０℃から３０ないし５０℃の増加。）という問題がある。そのような急激な温度の変化は、処理している基板上において一定の温度を維持するためにコントロールされる必要がある。さらに、ＰＶＤチャンバの基板支持体の冷却は、スパッタリングののち、及び、チャンバのパーツのメインテナンスの間に必要とされる。しかしながら、大きい面積の基板については、ＰＶＤ基板支持体内のほとんどの冷却の設計のパフォーマンスはあまりよいものではなく、局所的な過度の冷却という問題があり、それは大きい面積の基板に対し、局所的な温度偏差をもたらこととなる。結果として、より薄い膜厚をまだら状にしてしまう、フィルムの厚さにおける偏差が見受けられ、それは次世代のフラットパネル若しくはソーラーセルデバイスにとって弊害となる。 PVD processes for the manufacture of flat panels generally operate at a lower temperature range than CVD processes, as low as about 200 ° C. Thus, in addition to heating, it is necessary to cool the substrate support for the PVD chamber. In particular, after igniting the plasma in the PVD chamber, the energy from the plasma generates heat toward the substrate and substrate support. Thus, there is the problem of a temporary temperature rise or spike (eg, an increase from about 150 ° C. to 30 to 50 ° C.) for the processing substrate placed on the substrate support in the PVD chamber. Such rapid temperature changes need to be controlled to maintain a constant temperature on the substrate being processed. Furthermore, cooling of the substrate support of the PVD chamber is required after sputtering and during maintenance of the chamber parts. However, for large area substrates, the performance of most cooling designs within the PVD substrate support is not very good and there is a problem of localized overcooling, which is local to large area substrates. This will cause a temperature deviation. As a result, there is a deviation in film thickness that mottles the thinner film thickness, which is detrimental to the next generation of flat panel or solar cell devices.
従って、基板支持体の温度を一定に所定の範囲に制御するための改善された方法及び装置の必要性がある。 Accordingly, there is a need for an improved method and apparatus for controlling the temperature of a substrate support to a predetermined range.
プロセスチャンバ内の基板の温度を制御するための、プロセスチャンバ、基板支持体アセンブリ、及び方法の実施例が提供される。本発明の一実施例において、基板支持体アセンブリはステンレス鋼部材を含む熱伝導本体と、大きい面積の基板を支持するようになっている、熱伝導本体の表面上の基板支持表面と、熱伝導本体内に埋設された１つ以上の加熱エレメントと、熱伝導本体の下に位置する冷却プレートと、冷却プレートの下に位置し、構造的に熱伝導本体を支持するようになっている、ステンレス鋼部材を含むベース支持構造と、ベース支持構造により支持されるようになっており、冷却プレートとベース支持構造との間に位置する１つ以上の冷却チャネルとを含む。別の実施例においては、チャンバ本体と、ターゲットアセンブリと、大きい面積の基板を支持する為の基板支持アセンブリとを含むプロセスチャンバが提供される。 Embodiments of a process chamber, a substrate support assembly, and a method for controlling the temperature of a substrate within the process chamber are provided. In one embodiment of the present invention, a substrate support assembly includes a heat conducting body including a stainless steel member, a substrate supporting surface on a surface of the heat conducting body adapted to support a large area substrate, and a heat conducting body. One or more heating elements embedded in the body, a cooling plate located below the heat conducting body, and a stainless steel located below the cooling plate and structurally supporting the heat conducting body A base support structure including a steel member and one or more cooling channels adapted to be supported by the base support structure and positioned between the cooling plate and the base support structure. In another embodiment, a process chamber is provided that includes a chamber body, a target assembly, and a substrate support assembly for supporting a large area substrate.
さらに別の実施例においては、プロセスチャンバ内で大きい面積の基板の温度を維持するための方法は、プロセスチャンバの基板支持アセンブリの基板支持表面上に大きい面積の基板を位置決めすることを含む。基板支持アセンブリは、熱伝導体と、熱伝導体の表面上の基板支持体の表面と、１つ以上の加熱エレメントと、熱伝導体の下に位置する冷却プレートと、構造的に熱伝導体を支持するようになっている、冷却プレートの下に位置するベース支持構造と、ベース支持構造により支持されるようになっており、冷却プレートとベース支持構造との間に位置する１つ以上の冷却チャネルとを含む。さらに、本方法は１つ以上の加熱エレメントを加熱することにより大きい面積の基板の温度を増加せしめ、１つ以上の冷却チャネル内に冷却流体を流すことにより大きい面積の基板の温度を低下せしめ、１つ以上の冷却チャネル内の冷却流体の流量を制御することにより大きい面積の基板の温度を維持することを含む。 In yet another embodiment, a method for maintaining the temperature of a large area substrate within a process chamber includes positioning the large area substrate on a substrate support surface of a substrate support assembly of the process chamber. The substrate support assembly includes a heat conductor, a surface of the substrate support on the surface of the heat conductor, one or more heating elements, a cooling plate located under the heat conductor, and a structurally heat conductor. A base support structure located below the cooling plate, and supported by the base support structure, wherein the one or more base support structures are located between the cooling plate and the base support structure. Cooling channels. Furthermore, the method increases the temperature of the larger area substrate by heating one or more heating elements, and lowers the temperature of the larger area substrate by flowing cooling fluid through the one or more cooling channels; Controlling the flow rate of the cooling fluid in the one or more cooling channels includes maintaining the temperature of the larger area substrate.
本発明は大きい面積の基板上において、プロセスチャンバ内の基板の温度を制御するための基板支持体アセンブリ及び方法を提供する。図２及び図３は本発明の１つ以上の実施例による例示的なプロセスチャンバを図示している。本発明は、カリフォルニア州サンタクララ市のアプライドマテリアルズ社の一事業部であるＡＫＴから市販されているような、大きい面積の基板を処理するための物理的蒸着プロセスチャンバを参照して、以下に図説される。しかしながら、プロセスチャンバ内の基板支持体上の基板の温度を制御することが望まれるような、物理的蒸着システム、イオン注入システム、エッチシステム、化学的蒸着システム、及びいかなる他のシステムのような、他のシステム構成にも本発明は有用であることが理解されるべきである。 The present invention provides a substrate support assembly and method for controlling the temperature of a substrate in a process chamber over a large area substrate. 2 and 3 illustrate exemplary process chambers according to one or more embodiments of the present invention. The present invention refers to a physical vapor deposition process chamber for processing large area substrates, such as that available from AKT, a division of Applied Materials, Inc., Santa Clara, California. Illustrated. However, such as physical vapor deposition systems, ion implantation systems, etch systems, chemical vapor deposition systems, and any other system where it is desired to control the temperature of the substrate on the substrate support in the process chamber, It should be understood that the present invention is useful in other system configurations.
プロセスチャンバ１００は、プロセス容積空間１６０を定義する、リッドアセンブリ１０６、基板支持体アセンブリ１０４、及びチャンバ本体１０２を含む。一般に、チャンバ本体１０２はチャンバの側壁１５２及びチャンバの底１５４を含む。一般に、リッドアセンブリ１０６はターゲット１６４及びそれに結合されたグランドシールドアセンブリ１１１を含む。選択的に、リッドアセンブリ１０６はさらに処理の間ターゲット材料の消費を促進するマグネトロンアセンブリ１６６を含むかもしれない。マグネトロンアセンブリの例は線形マグネトロン、サーペンタインマグネトロン、スパイラルマグネトロン、ダブルデジィテイテッドマグネトロン、方形化されたスパイラルマグネトロンなどを含む。
The
ターゲット１６４はＰＶＤプロセスの間、基板１１２の表面上に堆積されうる材料源を提供する。ターゲット１６４又はターゲットプレートは、堆積種になるような材料から作製されており、又は、それは堆積種からなるコーティングを含むかもしれない。スパッタリングを行うために、電源１８４のような高電圧の電源がターゲット１６４及び基板支持体アセンブリ１０４に接続されている。
Target 164 provides a source of material that can be deposited on the surface of
ターゲット１６４は、主に、周辺部分１６３及び中央部分１６５を含む。周辺部分１６３はチャンバのチャンバ側壁１５２の上にかけて設けられている。ターゲット１６４の中央部分１６５は基板支持体アセンブリ１０４に向けた方向に向けて突出しているか、若しくは、延び出ている。他のターゲットの構成が同様に用いられるかもしれないことは考慮されるべきである。例えば、ターゲット１６４は、ターゲットに締結若しくは取り付けられた所望の材料からなる中央部分を有するバッキングプレートを含むかもしれない。また、ターゲット材料はともにそのターゲットを構成する、隣接する同材料のタイル若しくはセグメントを含む。
The
基板１１２上に材料を堆積するスパッタリングプロセスの間、ターゲット１６４及び基板支持体アセンブリ１０４は電源１８４により、相対的にバイアスされる。希ガス及び他のガスなどのプロセスガス、例えばアルゴン及び窒素が、典型的には、プロセスチャンバ１００のチャンバ側壁１５２内に形成された１つ以上の穴（図示せず）を介して、ガス源１８２から、プロセス容積空間１６０に供給される。プロセスガスはプラズマとなるよう点火され、プラズマ内のイオンはターゲット１６４の方向に加速され、ターゲット１６４からターゲット材料が離脱して分子となるようにする。離脱した材料若しくは分子は印加されたバイアスにより基板１１２の方向に引き寄せられ、基板１１２上にその材料からなる膜を堆積する。
During the sputtering process of depositing material on the
グランドシールドアセンブリ１１１はグランドフレーム１０８、グランドシールド１１０、若しくは他のいかなるチャンバシールド部材、ターゲットシールド部材、ダークスペースシールド、ダークスペースシールドフレームなどを含む。グランドシールド１１０は、プロセス容積空間１６０内の処理領域を規定するために、ターゲット１６４の中央部分１６５を取り囲み、グランドフレーム１０８によりターゲット１６４の周辺部分１６３に接続される。グランドフレーム１０８は、ターゲット１６４からグランドシールド１１０を電気的に絶縁し、その一方で、（典型的にはチャンバの側壁１５２を介して）プロセスチャンバ１００のチャンバ本体１０２への接地路を提供する。ターゲット源の材料がターゲット１６４の中央部分１６５からのみ離脱することを確実ならしめるために、グランドシールド１１０はグランドシールド１１０により取り囲まれる領域内にプラズマを閉じ込める。また、グランドシールド１１０は離脱したターゲット源の材料を主に、基板１１２上に堆積せしめる。これは離脱した活性種若しくはプラズマによる堆積若しくは攻撃から、チャンバ本体１０２の他の領域を保護すると同様に、ターゲット材料の効率的な使用を最大化する。これにより、チャンバの寿命を長くし、チャンバを清浄する若しくは他の維持を行うに必要なダウンタイム及びコストを低減する。グランドシールド１１０は、１つ以上のワークピース片、及び／又は、１つ以上のコーナピースから作られており、これらの多くのピースは溶接、接着、高圧圧縮などの本技術分野において知られている結合プロセスを用いて、共に結合されている。
The
主に、基板支持体アセンブリ１０４はチャンバ本体１０２のチャンバの底１５４上に設けられる。基板支持体アセンブリ１０４は、プロセスチャンバ１００内での、基板処理の間に、基板支持体アセンブリに置かれた基板１１２への温度制御を支援し、提供するために熱伝導性のサセプタ２２２などのようなプレート状の本体を含む。ステンレス鋼、アルミニウムなどの適宜な金属又は合金材料がサセプタ２２２の本体を製造するのに用いられる。サセプタ２２２はアルミニウムの熱膨張係数より例えば低い熱膨張係数を有するような熱抵抗性の金属材料から作られうる。一実施例において、サセプタ２２２はステンレス鋼材料から作られる。しかしながら、他の適宜な材料も用いられうる。
Primarily, the
シャフト１８７はチャンバ本体１０２のチャンバの底１５４を貫通し、基板支持アセンブリ１０４をリフト機構１８８に結合する。リフト機構１８８は下側の基板ローディング／アンローディング位置と、上側の基板処理位置との間で基板支持アセンブリ１０４を動かすよう構成されている。基板支持アセンブリ１０４は図２において中間の位置に示されている。一般に、ベローズ１８６は基板支持アセンブリ１０４とチャンバの底１５４との間に設けられ、その間での柔軟性のある密閉状態をもたらし、それによりプロセスのプロセス容積空間１６０の真空の完全性が維持される。
The
図４は本発明の１つ以上の特徴に従うチャンバ本体１０２の断面図である。一般に、チャンバ本体１０２はアルミニウムの１つの塊若しくは溶接されたステンレス鋼プレートなどの金属若しくは合金材料から作られている。チャンバ本体１０２、チャンバの側壁１５２、及び／又は、チャンバの底１５４は一般に、アクセスポート１５６及び排気ポート１５７などの複数の穴を含む。排気ポート１５７は極低温ポンプ、ドライポンプ、粗引きポンプ、ターボポンプ、及び極低温ポンプなどのポンプデバイス（図示せず）に接続され、それらはプロセス容積空間１６０内の圧力を排気し、制御する。ポンピングデバイスはプロセスチャンバ１００の圧力を高い真空レベルに維持することができる。例えば、プロセスチャンバ１００の圧力レベルは約１０−３Torr、若しくは、それより小さい、約１０−５Torrから約１０−７、Torr、又は、約１０−７Torr、若しくは、それより小さい圧力などの１Torr、若しくは、それより小さい圧力に維持されうる。
FIG. 4 is a cross-sectional view of
アクセスポート１５６は、スリットバルブ、ゲートバルブ又は他の真空の密閉可能なアセンブリなどにより密閉可能であり、プロセスチャンバ１００への基板１１２（例えば、フラットパネルディスプレイ基板若しくは半導体ウエハ）の入力若しくはプロセスチャンバ１００からの取り出しを行うために、クラスタ基板処理システムの搬送チャンバに接続される。また、他の穴がチャンバの側壁１５２及び／又はチャンバ本体１０２のチャンバの底１５４に選択的に形成されうる。
本発明の１つ以上の実施例によると、チャンバ本体１０２のチャンバの底１５４は、アクセスポート１５６を介してチャンバプロセス１００への搬入及び排出が行われる基板１１２を支持するための複数の基板支持ピン１０２を含む。基板支持ピン２０２は、サセプタ２２２が下側の基板ローディング／アンローディング位置に下がったときに、サセプタ２２２の上方において基板１１２を受けるために、サセプタ２２２上において、複数の基板支持ピンの穴２０４を貫通することができる。基板支持ピン２０２は、プロセスチャンバ１００の外部に設けられた搬送ロボット又は他の搬送機構により、アクセスポート１５８を介して入力された基板１１２の載置若しくは取り除きを行う。一般に、基板支持ピン２０２はチャンバの底１５４に取り付けられたとき、「Ｌ」の長さを有する。一実施例において、長さ「Ｌ」は搬送ロボットによる基板１１２のローディング及びアンローディングの為の空間を提供するために、チャンバの底１５４及びアクセスポート１５６との間の高さ「Ｈ」より大きい。
According to one or more embodiments of the present invention, the
基板支持ピン２０２はアルミニウム、ステンレス鋼などの金属若しくは金属合金物質材料から作られており、選択的に、基板支持ピン２０２はセラミック材料、陽極酸化されたアルミニウム酸化材料などの絶縁材料から作られてもよい。一実施例において、基板支持ピン２０２はステンレス鋼材料から作られている。基板支持ピン２０２は本技術分野において知られているはめ込み、溶接、及び／又は、他の調整機構を用いて、チャンバの底１５４に取り付けられ、結合されうる。例えば、基板支持ピン２０２はオス又はメスのねじ止め機構によりチャンバの底１５４に取り付けられ、チャンバの底１５４の本体上に複数の穴に固着され、これによりサセプタ２２２の上の位置において基板１１２を維持することができる。選択的に、基板支持ピン２０２は基板１１２を受け取るよう上下に動くために、移動可能な支持ピンプレートにより支持されるかもしれない。また、基板支持ピン２０２のための他の構造若しくは及び位置が用いられるかもしれない。
The substrate support pins 202 are made from a metal or metal alloy material such as aluminum or stainless steel, and optionally the substrate support pins 202 are made from an insulating material such as a ceramic material, an anodized aluminum oxide material, or the like. Also good. In one embodiment, the substrate support pins 202 are made from a stainless steel material. The substrate support pins 202 may be attached and coupled to the
図４に示されるように基板支持ピン２０２は基板１１２を支持するために、チャンバの底１５４の周辺部分、すなわち基板１１２の周辺の近傍において位置せしめられることが必要である。しかしながら、とても大きい大きさの基板が基板支持ピン２０２及び／又はサセプタ２２２の上に置かれると、基板のそり又はたわみ（すなわち基板を平面に置いたときの垂直方向の位置における変化）が発生しうる。そして本発明はチャンバの底１５４の内部の部分の近傍において離れて位置する追加の基板支持ピン２０２を提供する。さらに、基板支持ピン２０２及びサセプタ２２２の基板支持ピンの穴２０４の数及び位置は、基板の、そり、若しくは、たわみが基板支持アセンブリ１０４の他のコンポーネンツとの干渉なしに、低減されるように、最適化される。一実施例において、基板支持ピン２０２は基板１１２のそり及びたわみを最小化するために、チャンバの底１５４の２つの中間線Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃに沿って等しい位置だけ離れて配分されて、チャンバの底１５４の端に沿って均等に配置されるよう構成されうる。図４は各位置においての基板指示ピン２０２の位置決めの一実施例を示すものである。
As shown in FIG. 4, the substrate support pins 202 need to be positioned in the peripheral portion of the
図２乃至図４に示されるように、シャドーフレーム１５８及びチャンバシールド１６２はチャンバ本体１０２内に設けられうる。シャドーフレーム１５８は一般にシャドーフレーム１５８の中心を介して露出される基板１１２の一部分に堆積を閉じ込めるよう構成される。シャドーフレーム１５８は、基板１１２の周辺部分を取り囲むために、１つのピースから作られるか、又は、結合された２つ以上のワークピースから作られうる。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
基板支持アセンブリ１０４が上側の基板処理位置に動いたとき、基板支持アセンブリ１０４の上に置かれた基板１１２の外側の端はシャドーフレーム１５８と係合し、チャンバシールド１６２からシャドーフレーム１５８を上げる。基板支持アセンブリ１０４が下側の基板ローディング／アンローディング位置に動いたとき、基板支持アセンブリ１０４はチャンバシールド１６２及びアクセスポート１５６の下側に位置する。そして、基板１１２は搬送ロボットを用いて、チャンバの側壁１５２上のアクセスポート１５６を介してプロセスチャンバ１００から取り出され、又は、プロセスチャンバに置かれ、このとき、基板１１２は基板指示ピン２０２により一時的に支持される。
When the
一実施例において、本発明のプロセスチャンバ１００の基板支持アセンブリ１０４は方形の基板を処理するようになっている。フラットパネルディスプレイのための方形の基板の表面面積は一般に大きく例えば少なくとも約３７０ｍｍ×約４７０ｍｍなどの約１平方メートル、若しくは、それより大きい正方形である。フラットディスプレイへの適用のために、基板１１２は、例えば、ガラス若しくは透明なプラスティックなどの、可視スペクトラムにおいて、基本的に光学的に透明な材料を含む。しかしながら、本発明はいかなるタイプ及び大きさの基板処理にも適用可能である。本発明の基板は円形、正方形、若しくは多角形でありうる。フラットパネルディスプレイ製造のために。さらに、本発明はフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、フレキシブルディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、フレキシブル有機発光ダイオード（ＦＯＬＥＤ）ディスプレイ、ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機薄膜トランジスタ、アクティブマトリクス、パッシブマトリクス、トップエミッションデバイス、ボトムエミッションデバイス、ソーラセル、ソーラパネルなどのいかなるデバイスを製造するための基板にも適用可能であり、シリコンウエハ、ガラス基板、金属基板、プラスティックフィルム（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）など）、プラスティック樹脂フィルムなどのいかなるものにおいてもなしうる。
In one embodiment, the
チャンバ本体１０２及びプロセスチャンバ１００の関連コンポーネンツの大きさは限定されるものではなく、一般に、プロセスチャンバ１００内において処理されるべき基板の大きさより比例して大きいものである。例えば、幅約３７０ｍｍから約２１６０ｍｍ、長さ約４７０ｍｍから約２４６０ｍｍの大きい面積の方形の基板を処理するとき、チャンバ本体１０２は約５７０ｍｍから約２３６０ｍｍの幅、約５７０ｍｍから約２６６０ｍｍの長さを含む。他の実施例として約１９５０ｍｍ×２２５０ｍｍの基板の大きさを処理するときに、チャンバ本体１０２は約２７００ｍｍ×３０００ｍｍの大きさを有する。
The size of the
図２に戻ると、コントローラ１９０はプロセスチャンバ１００の様々なコンポーネンツとインターフェースし、制御するために含まれている。コントローラ１９０は典型的には中央処理ユニット（ＣＰＵ）１９４、支持サポート回路１９６及びメモリ１９２を含む。ＣＰＵ１９４は、様々なチャンバ、装置、及びチャンバの周辺物を制御するための産業的に設置されるのに用いられうるいかなる形態のコンピュータプロセッサのいかなるものであってもよい。メモリ１９２、ソフトウェア、又は、ＣＰＵ１９４に接続されるコンピューター読み出し可能なメディアは、ローカル又はリモートのメモリストレージのための、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ハードディスク、ＣＤ、フロッピー（商標名）ディスク、若しくはいかなる他の形態のデジタルストレージなどの、１つ以上の市販のメモリデバイスであってもよい。サポート回路１９６は周知の方法によりＣＰＵ１９４をサポートするためにＣＰＵ１９４に接続される。これらの回路はキャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどを含む。
Returning to FIG. 2, a
ＰＶＤチャンバは、ゴルボブスキーによる、「ＰＶＤチャンバのためのグランドシールド」と題する、２００５年５月１６日に出願された共に継続する、出願番号１１／１３１，００９の米国特許出願（ドケット番号：ＡＭＡＴ／９５６６）、ホソカワらによる、「指定されたＰＶＤチャンバを用いる結合ＰＶＤシステム」と題する米国特許出願（ドケット番号：ＡＭＡＴ／１０１６９。）、及び、イナガワらによる「補強されたチャンバの底」と題する米国特許出願（ドケット番号：ＡＭＡＴ／１０２３４）に記載された発明から恩恵を被るようなものであり、それらの全てはその全体において本明細書において参照され組み込まれる。 The PVD chamber is a US patent application (Docket No .: AMAT / A) filed on May 16, 2005, filed May 16, 2005, entitled “Grand Shield for PVD Chambers” by Golbobsky. 9566), US patent application entitled “Combined PVD System Using Designated PVD Chamber” by Hosokawa et al. (Docket No. AMAT / 10169.), And US entitled “Bottom of Reinforced Chamber” by Inagawa et al. Such as would benefit from the invention described in the patent application (Docket No. AMAT / 10234), all of which are hereby incorporated by reference in their entirety.
図５は基板支持アセンブリ１０４の斜視展開図を図示し、図６は、本発明の１以上の特徴に従う、図５の線Ａ‐Ａの所の基板支持アセンブリ１０４の断面図及びその平面図を図示する。本発明の基板支持アセンブリ１０４は、サセプタ２２２、冷却プレート２３０、１つ以上の冷却チャネル２３２、及び、サセプタベース支持構造２３４を含む。
FIG. 5 illustrates a perspective exploded view of the
本発明のサセプタ２２２は、基板支持アセンブリ１０４及びその上に位置する基板１１２を予め定められた、約１００℃から約２００℃の間のような、約６０℃、若しくは、それより高い温度に、制御可能に加熱するために、加熱電源１２４に接続された１つ以上の電極、及び／又は、加熱エレメント１３２を含む。例えば、１つ以上の加熱エレメント１３２は、シャフト１８７により入出力を行うために、サセプタ２２２の中央付近において１つ以上の加熱エレメント１３２の各端に取り付けられ、サセプタ２２２の加熱を調整するために加熱電源１２４に接続された導電性のリードワイヤを伴った、絶縁物質により囲まれた抵抗性の加熱コイルからなるチャネル若しくはチュービングにより作られている。一実施例において、１つ以上の加熱エレメント１３２はサセプタ２２２の中に埋め込まれている。１つ以上の加熱エレメント１３２のそれぞれは、構造において同等のものであり、１つ以上の加熱エレメント１３２がサセプタ２２２の全面にかけて埋め込まれるように、サセプタ２２２内において、その長さ又は位置は少し異なる。図５及び図６において示されるように、相互に干渉することなく基板の温度制御を行うために、プロセスチャンバ１００の冷却源である、１つ以上の冷却チャネル１３２は、プロセスチャンバの加熱源である、サセプタ２２２に埋め込まれた、１つ以上の加熱エレメント１３２の下に、それから離れて位置する。
The
図７Ａは１つ以上の加熱エレメント１３２の一例示的な構成を図示する。例として、加熱エレメント１３２Ａ及び１３２Ｂは、シャフト１８７を通ってサセプタ２２２に入り、１つ以上の内側の加熱ループ４１０の形状によりサセプタ２２２の中央領域を巡り、シャフト１８７を通って出て行き、一方、加熱エレメント１３２Ｃ及び１３２Ｄは、１つ以上の外側の加熱ループ４２０の形状によりサセプタ２２２の外側の周辺を巡る。１つ以上の加熱エレメント１３２（例えば加熱エレメント１３２Ａ‐１３２Ｄ）の張り巡らせ方はデュアルなのであり、いくらかサセプタ２２２の内側及び外側の領域に沿って走るほぼ平行なループをもたらす。この２つの部分からなるループのパターンは、サセプタ２２２において軸に対し、左右均等な温度分布をもたらし、一方、基板１１２の外側の端における熱損失を補償する。
FIG. 7A illustrates one exemplary configuration of one or
加熱エレメント１３２Ａ‐１３２Ｄの内側の加熱ループ４１０及び外側の加熱ループ４２０は均一な基板温度制御をもたらし、加熱エレメント１３２Ａ‐１３２Ｄのそれぞれは異なる制御された温度で動作する。例えば、外側の加熱ループ４２０はサセプタ２２２の外側の端における熱損失を補償するためにより高い温度において動作する。さらに、１つ以上の熱電対（図示せず）が基板支持アセンブリ１０４内において用いられうる。一実施例において、２つの熱電対が、その１つが中央領域に１つがサセプタ２２２の外側周辺領域にという具合に、サセプタ２２２内に埋設される。しかしながら、他のヒータの線若しくはチャネルの構成をも用いられうる。例えば、加熱エレメント１３２はサセプタ２２２の裏側面に位置し、止め板によりサセプタ２２２上に係止されてもよい。
The
本発明のサセプタ２２２は基板支持ピン２０２に整合するような基板支持ピンの穴２０４を含み、さらに、基板支持アセンブリ１０４をシャドーフレーム１５８に位置合わせするようにした、１つ以上のアライメントピン２２４のような追加のアライメント機構を含むかもしれない。アライメントピン２２４は加熱されたサセプタ２２２をシャドーフレーム１５８、チャンバの側壁１５２及び他のチャンバのコンポーネンツから絶縁するために、セラミック材料、陽極酸化されたアルミニウム酸化材料、エンジニアリングプラスティックなどの絶縁材料から作られうる。
The
本発明の１つ以上の実施例によれば、冷却プレート２３０はサセプタ２２２の下側に位置する。冷却プレート２３０は図５に示されるように、サセプタ２２２に向かい合う表側表面５５０と、図７Ｂに示されるような、サセプタのベース支持構造２３４に向かい合う裏側表面５６０を含む。一般に、冷却プレート２３０は１つ以上の冷却チャネル２３２のための構造的な支持構造をもたらし、１つ以上の冷却チャネル２３２は冷却プレート２３０の表側表面５５０若しくは裏側表面５６０に位置しうる。本発明の一実施例において、１つ以上の冷却チャネル２３２は冷却プレート２３０の裏側表面５６０に位置し、冷却プレート２３０とサセプタのベース支持構造２３４との間に位置する。別の実施例において、サセプタ２２２と冷却プレート２３０との間の熱伝導は冷却プレート２３０の表側表面５５０及び／又は冷却プレート２３０の厚さにより制御されうる。
According to one or more embodiments of the invention, the
例えば、冷却プレート２３０は、垂直方向の異なる位置のところで表側表面５５０を構成することにより、サセプタ２２２の下側に小さいギャップ（距離）「Ｄ」のところに置かれうる。距離「Ｄ」は約１ｍｍから約２５ｍｍの間の範囲である。さらに、冷却プレート２３０は約１ｍｍから約２５ｍｍの間の厚さを有する。別の実施例として、冷却プレート２３０の表側表面５５０は、さらに加熱及び冷却の温度制御のために調整可能な放射性をもたらすために、特定の部位において、仕上げられた表面となっているか、若しくは、表面ラッフィング部材５７０により、ザラザラに表面加工されているかもしれない。表面ラッフィング材料５７０はステンレス鋼、アルミニウム、陽極酸化されたアルミニウム酸化物など、冷却プレート２３０と同じ又は異なる材料であり、溶接、サンドプラスティングなどのボンディング技術により適用されうる。滑らかに仕上げられた表面はより高い熱伝導性（より高い加熱及び冷却効率）をもたらし、粗い表面、及び、より低い熱伝導性はサセプタ２２２に対する過度の冷却を回避する。表面ラッフィング材料５７０は約３３０から約２０００マイクロインチの間の表面粗さを有する。表面ラッフィングの一実施例は、リー等による「パーティクル発生を削減する為のプロセスキットの設計」と題する、２００５年６月２７日に出願された共に継続している、出願番号１１／１６７，３７７の特許出願（ドケット番号：ＡＭＡＴ／１０１７２）に記載されており、本発明の主旨に沿う範囲で、本明細において参照され組み込まれる。その結果として、接触抵抗性、放射性、サセプタ２２２と冷却プレート２３０との間の熱伝導性、そして、本発明の基板支持アセンブリ１０４の加熱及び冷却効率が制御されうる。
For example, the
図７Ｂは本発明の１つ以上の特徴により、１つ以上の冷却チャネル２３２を有する冷却プレート２３０の裏側表面５６０を図示する。選択的に、１つ以上の冷却チャネル２３２は冷却プレートの表側表面５５０に取り付けられうる。複数の取り付け機構５０２が１つ以上の冷却チャネル２３２を冷却プレート２３２に取り付けるのに用いられる。１つ以上の冷却チャネル２３２の直径は限定されるものではなく、例えば９ｍｍなど、約１ｍｍから約１５ｍｍの間などのいかなる適宜な直径であってもよい。さらに、１つ以上の冷却チャネル２３２は熱伝導性をもたらす金属若しくは合金材料から作られる。一実施例において、１つ以上の冷却チャネル２３２はステンレス鋼材料から作られる。しかしながら、他の適宜な材料若しくは構成も用いられうる。
FIG. 7B illustrates a
冷却流体はインフローチャネル５３０及びアウトフローチャネル５４０を介してプロセスチャンバ１００のシャフト１８７から流される。さらに、１つ以上の冷却チャネル２３２はより短い内側冷却ループ５１０及びより長い外側冷却ループ５２０を有する、１つ以上のループされた構造に構成されうる。一実施例において、１つ以上の冷却チャネル２３２は図７Ｂに示されるような外側の冷却ループ５２０などの２つの反対の端の周辺に沿って位置するようになっている。２つの反対の端からの外側の冷却ループ５２０は内側の冷却ループ５１０によって接続される。
Cooling fluid flows from
別の実施例において、外側の冷却ループ５２０は、加熱エレメント１３２Ａ‐１３２Ｄの内側の加熱ループ４１０と外側の加熱ループ４２０との間の位置に位置している。さらに、内側の冷却ループ５１０は、図７Ｄにおいてより明確に示されるように、サセプタ２２０内において、より高い温度となり、より冷却チャネルの配分が必要とされるような、加熱エレメント１３２Ａ‐１３２Ｄの内側加熱ループ４１０により囲まれる領域に対応する、シャフト１８７の近くの冷却プレート２３０の中央領域を巡るようになっている。とりわけ、内側の冷却ループ５１０及び外側の冷却ループ５２０は相互に平行でありうる。さらに、内側の冷却ループ５１０及び外側の冷却ループ５２０の隣接するループは異なる方向の流れのループであってもよい。
In another embodiment, the
さらに別の実施例において、冷却チャネル２３２の内側の冷却ループ５１０及び外側の冷却ループ５２０は１つ以上の基板支持ピン２０２のじゃまにならないようになっており、サセプタ２２２上の基板支持ピンの穴２０４及び冷却プレート２３０上の１つ以上の基板支持ピンの穴２４４を含む、１つ以上の基板支持ピンの穴から離れて構成されるようになっている。これらの基板支持ピンの穴は基板支持ピン２０２が貫通するために形成されている。
In yet another embodiment, the
１つ以上の冷却チャネル２３２は水、冷媒、空気、ガス上の物質、及び他の適宜な冷却ガス若しくは液体材料など冷却流体をそこに流すようになっている。適宜なガス状材料には綺麗なドライエアー、圧縮空気、フィルターされた空気、窒素ガス、水素ガス、希ガス（例えば、アルゴンガス、ヘリウムガスなど）及び他のガスなどが含まれる。一例として、約２０℃から約２５℃などの約３０℃若しくはそれより低い温度における冷却水が、温度冷却制御をもたらすのに用いられうる。１つ以上の冷却チャネル２３２内に冷却水を流すことは、容易、簡単であり、水が熱を吸収するのに一般により高い熱容量（Ｃｐ、ｗａｔｔｓ ｐｅｒ ｋｉｌｏｇｒａｍｓ ｐｅｒ ℃）を有する良好な冷媒であるので、有益でもある。
One or
さらに、基板１１２が１つ以上の加熱エレメント１３２により加熱されているときの基板処理の間、及び／又は、チャンバのアイドル時間、若しくは、チャンバのメインテナンスの間、１つ以上の冷却チャネル２３２内部を流れる冷却流体は、冷却効率を制御するために、制御された流量により流されうる。例えば、約１ｇｐｍから約２ｇｐｍの間など、１分あたりの約１ガロンの流量（ｇｐｍ）ほどの冷却水が１つ以上の冷却チャネル２３２に流れるのに用いられうる。結果として、基板支持アセンブリを十分に温度制御することができ、温度の変動若しくは一時的な温度の激変なしに、基板処理の間、約８０℃から約２００℃の間の均一な温度に基板１１２を維持しうる。
Further, during the substrate processing when the
一実施例において、１つ以上の冷却チャネル２３２は、温度制御をして、ＲＦプラズマがプロセスチャンバ１００内において生成されるときの温度の増加若しくは激変などの、基板処理の間に起りうる温度の変動を補償するよう構成されている。別の実施例において、１つ以上の冷却チャネル２３２は、本発明の基板支持アセンブリ１０４内の冷却チャネル２３２に早い流量で冷却流体を供給することにより、チャンバのメインテナンスの間、プロセスチャンバ内の温度を急速に冷却するようになっている。
In one embodiment, the one or
図７Ｃはサセプタのベース支持構造２３４の一例の構造を図示し、図７Ｄは本発明の１つ以上の特徴に従い、キーコンポーネンツが相互に重ねておかれた所の、本発明の基板支持アセンブリ１０４の平面図を図示する。一般に、サセプタのベース支持構造２３４は、重力及び高い温度に起因するそりを防ぐために、及び、サセプタ２２２と基板１１２との間の比較的均一な接触を確実なものにするために、サセプタ２２２及びその上の基板１１２を構造的に支持する。
FIG. 7C illustrates an example structure of a susceptor
サセプタベース支持構造２３４は、サセプタ２２２及び１つ以上の冷却チャネル２３２を支持するようになっている、本体３０１、１つ以上の延出したベース支持ビーム３１５、複数の横手方向の支持ビーム３１７、及び、複数の斜め支持ビーム３１９を含む。１つの特徴において、ベース支持ビーム３１５、横手方向の支持ビーム３１７、及び、斜め支持ビーム３１９は、処理の温度及び圧力の条件下において、基板支持アセンブリ１０４の重さ及び形を支持及び維持するために十分な強度及び硬さの材料から作られる。一実施例において、サセプタベース支持構造２３４のコンポーネンツはステンレス鋼から作られており、本技術分野において知られている溶接、サンドプラスティング及び他の結合技術により作製されうる。
The susceptor
１つ以上の冷却チャネル２３２及び／又は冷却プレート２３０は、サセプタベース支持ストラクチャー構造２３４の上に置かれうる。サセプタベース支持構造２３４は１つ以上の冷却チャネル２３２が処理の間、相互に相対的に動かないように、１つ以上の冷却チャネル２３２が乗るような複数の溝３１１を含むかもしれない。さらに、２つのベース支持ビーム３１５及び四つの分離した横手方向の支持ビーム３１７が図７Ｃに示されているが、いかなる数の支持ビームが用いられてもよい。
One or
別の特徴において、図６に図示されるように、サセプタベース支持構造２３４のための十分な機械的強度及び構造的頑丈さを得るために、本体３０１の上方方向に伸びる高さ５１５に相当する、延出したベース支持ビーム３１５、横手方向の支持ビーム３１７、及び、斜め支持ビーム３１９の厚さが補強される。好ましくは、ベース支持ビーム３１５、横手方向の支持ビーム３１７、及び、斜め支持ビーム３１９の高さは約０．５ｍｍから約３．５ｍｍの間の範囲である。
In another aspect, as illustrated in FIG. 6, corresponding to a
一実施例において、延出したベース支持ビーム３１５は２つの反対側の端の周辺に沿って位置し、１つ以上の冷却チャネル２３２の外側の冷却ルート５２０に合わせて、それを支持するよう構成されており、横手方向の支持ビーム３１７及び斜め方向の支持ビーム３１９は延出したベース支持ビーム３１５の間に位置し、１つ以上の冷却チャネル２３２の内側の冷却ループ５１０を支持するよう位置する。
In one embodiment, the extended
別の実施例において、延出したベース支持ビーム３１５、横手方向の支持ビーム３１７、及び、斜め方向の支持ビーム３１９は、１つ以上の基板支持ピン２０２のじゃまにならないようになっており、基板支持ピン２０２がサセプタベース支持構造２３４の本体３０１を通過するよう構成された、本体３０１上の１つ以上の基板支持ピンの穴２５４から離間して位置するよう構成されている。
In another embodiment, the extended
従って、本発明の基板支持アセンブリ１０４は、静電チャックを用いることなく、大きい面積の基板の温度を制御すると共に、単純な設計によるサセプタ２２２、冷却プレート２３０、及び、１つ以上の冷却チャネル２３２の機能を提供するものである。大きい面積のガラス基板を真空チャックするための圧力、ガス、又は、基板の裏側への流体を供給することは容易にガラスを破損させるかもしれない。
Accordingly, the
図８はプロセスチャンバ内の基板の温度を制御するための一例の方法８００のフロー図である。ステップ８１０において、動作中の基板をプロセスチャンバの内の基板支持アセンブリのサセプタ上に位置せしめる。ステップ８２０において、基板処理の前、及び／又は、その間に、サセプタ内に位置する１つ以上の加熱エレメントを加熱することにより、基板の温度を上昇せしめる。ステップ８３０において、基板の温度は１つ以上の冷却チャネル２３２などの１つ以上の冷却チャネルに冷却流体を流すことにより下げられる。一実施例において、１つ以上の冷却チャネルは加熱エレメントから空間的に離れている。別の実施例においては、冷却チャネルは冷却プレートとサセプタベース支持構造との間にあり、１つ以上の加熱エレメントを有するサセプタの下に位置する。
FIG. 8 is a flow diagram of an
ステップ８４０において、基板の温度はプラズマスパッタリングの前及び後に、一定の温度範囲に維持されうる。一実施例において、基板の温度は、基板の全表面にわたり、約１００℃と約１５０℃の間などの、約２００℃、若しくは、それより低い一定の処理温度に維持される。別の実施例においては、基板１１２の温度は、約＋／―５℃の正規化された温度偏差など、約＋／―１０℃の正規化された温度偏差を有する一定値に維持される。
In
例えば、プラズマのエネルギーから生成される熱は冷却チャネルを用いることにより冷却され、基板又はサセプタの表面の温度に影響を及ぼしえないので、基板上にターゲット材料をスパッタするのにプラズマが用いられているかいなかに関わらず、温度の激変、若しくは、変動なしに、冷却チャネル内の冷却流体の流量は基板処理の間、制御され、基板の温度は一定に維持される。動作において、冷水、又は、いかなる冷媒などの冷却流体が、例えば冷却チャネル２３２など冷却チャネルに流され、その冷却流体の流量は基板１１２上において一定の温度を保つよう調整される。
For example, since the heat generated from the energy of the plasma is cooled by using a cooling channel and cannot affect the temperature of the surface of the substrate or susceptor, the plasma is used to sputter the target material onto the substrate. Regardless of the temperature, without drastic or fluctuating temperature, the flow rate of the cooling fluid in the cooling channel is controlled during substrate processing, and the temperature of the substrate is kept constant. In operation, a cooling fluid , such as cold water or any coolant, is passed through a cooling channel, such as
選択的に、基板の温度は基板支持アセンブリのサセプタ内に埋め込まれた１つ以上の加熱エレメントの加熱効率を調整し、１つ以上の冷却チャネルに流れる冷却流体を一定の流量率に維持することによって、基板処理の間、一定に保たれる。例えば、プラズマが誘起されているか、若しくは、追加の熱がプラズマのエネルギーから生成されているかいなかに関わらず、基板の表面上の温度の激変、若しくは、変動を防ぐために、基板の温度は、加熱エレメントのための加熱電源のパワーレベルを微調整することにより、基板の全表面にわたり、約１００℃から約１５０℃の一定の処理温度に維持されうる。動作中、１つ以上の加熱エレメントの加熱効率は１つ以上の加熱エレメントに供給される様々なパワーレベルを調整することにより調整されうる。結果として、加熱効率を調整するために、１つの制御ループがコントローラ１９０内のソフトウェアの設計のために必要とされるかもしれない。必要であるならば、加熱及び冷却の効率の両者を調整するための２つ以上の制御ループが用いられうる。
Optionally, the temperature of the substrate adjusts the heating efficiency of the one or more heating elements embedded in the susceptor of the substrate support assembly and maintains a constant flow rate of the cooling fluid flowing through the one or more cooling channels. To keep constant during substrate processing. For example, to prevent catastrophic or fluctuating temperatures on the surface of the substrate, regardless of whether the plasma is induced or additional heat is generated from the plasma energy, the temperature of the substrate is heated By fine-tuning the power level of the heating power source for the element, a constant processing temperature of about 100 ° C. to about 150 ° C. can be maintained across the entire surface of the substrate. In operation, the heating efficiency of one or more heating elements can be adjusted by adjusting the various power levels supplied to the one or more heating elements. As a result, one control loop may be required for the design of software in the
さらに、一体となった加熱エレメント及び冷却エレメントと比べると、分離した冷却源及び加熱源が効果的である。例えば、加熱源及び冷却源の各々のコンポーネント、加熱エレメント、及び／又は、冷却チャネルは容易に分離して作製されうる。さらに、各加熱若しくは冷却のコンポーネンツ、例えばサセプタ２２２、冷却プレート２３０、又は、冷却チャネル２３２は容易に必要に応じ交換されうる。従って、本発明は信頼性のある基板支持アセンブリを提供し、基板支持アセンブリの加熱、及び／又は、冷却のための様々な調整可能な温度制御メカニズムを可能とする。
Furthermore, separate cooling and heating sources are more effective than integrated heating and cooling elements. For example, each component of the heating source and the cooling source, the heating element, and / or the cooling channel can be easily separated. Furthermore, each heating or cooling component, such as the
本発明の技術を組み込んだ、いくつかのより好ましい実施例が示され、詳細に説明されてきたが、本技術分野における熟練家が、これらの技術をさらに組み込んだ、多くの他の変形例を容易に思いつくことができる。以上は本発明の実施例に基づきなされてきたが、本発明の他の更なる実施例は本発明の基本範囲を逸脱することなくなされ得、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。 While several more preferred embodiments have been shown and described in detail that incorporate the techniques of the present invention, many other variations in which those skilled in the art further incorporate these techniques will be described. I can think of it easily. While the foregoing has been made based on embodiments of the present invention, other and further embodiments of the invention can be made without departing from the basic scope of the invention, which is determined by the following claims. Is done.
本発明の上記に述べられた特徴が詳細に理解できるようにするために、上述に短く要約されたように、より本発明のより特定的な説明が実施例を参照することによりなされ、それらのいくつかは添付の図面に図示されている。しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施例のみを図示するものであり、その範囲を制限するものと考えられるべきではなく、本発明は他の同等に有効な実施例をも含む。理解を容易にするために、可能な限り、各図面に共通な同じ要素に対し同じ参照番号が用いられている。
Claims (20)
前記熱伝導体の表面上にあり、基板を支持するようになっている基板支持表面と、
前記熱伝導体内に埋め込まれた１つ以上の加熱エレメントと、
前記熱伝導体の下に位置し、ステンレス鋼材料を含む冷却プレートと、
前記冷却プレートの下に位置し、前記熱伝導体を構造的に支持するようになっている、ステンレス鋼材料を含むベース支持構造と、
前記ベース支持構造により支持され、前記冷却プレートと前記ベース支持構造との間に位置する１つ以上の冷却チャネルとを含み、前記１つ以上の冷却チャネルは１つ以上の内側の冷却ループと１つ以上の外側の冷却ループを含み、前記１つ以上の冷却チャネルの隣接する冷却ループは反対方向の流れ方向で流れる冷却流体を含むプロセスチャンバ内の基板を支持する基板支持アセンブリ。 A thermal conductor comprising a stainless steel material;
A substrate support surface on the surface of the thermal conductor and adapted to support the substrate;
One or more heating elements embedded in the heat conductor;
A cooling plate located under the thermal conductor and comprising a stainless steel material;
A base support structure comprising a stainless steel material, located under the cooling plate and adapted to structurally support the thermal conductor;
One or more cooling channels supported by the base support structure and positioned between the cooling plate and the base support structure, the one or more cooling channels including one or more inner cooling loops and one A substrate support assembly that includes one or more outer cooling loops, wherein adjacent cooling loops of the one or more cooling channels support a substrate in a process chamber that includes a cooling fluid that flows in an opposite flow direction .
ステンレス鋼材料を含む熱伝導体と、
前記熱伝導体の表面上にあり、前記基板を支持するようになっている基板支持表面と、
前記熱伝導体内に埋設された１つ以上の加熱エレメントと、
前記熱伝導体の下に位置し、ステンレス鋼材料を含む冷却プレートと、
前記冷却プレートの下に位置し、前記熱伝導体を構造的に支持するようになっている、ステンレス鋼材料を含むベース支持構造と、
前記冷却プレートと前記ベース支持構造との間に位置する１つ以上の冷却チャネルとを含む、基板を支持する基板支持アセンブリと、
チャンバの側壁及びチャンバの底を有するチャンバ本体と、
前記基板支持アセンブリの上部に位置するターゲットアセンブリとを含むプロセスチャンバ。 A process chamber for processing a substrate therein,
A thermal conductor comprising a stainless steel material;
A substrate support surface on the surface of the thermal conductor and adapted to support the substrate;
One or more heating elements embedded in the heat conductor;
A cooling plate located under the thermal conductor and comprising a stainless steel material;
A base support structure comprising a stainless steel material, located under the cooling plate and adapted to structurally support the thermal conductor;
A substrate support assembly for supporting a substrate, including one or more cooling channels positioned between the cooling plate and the base support structure;
A chamber body having a chamber sidewall and a chamber bottom;
A process chamber including a target assembly located on top of the substrate support assembly.
表面上に基板支持表面を有し、前記基板を前記基板支持表面上で支持する熱伝導体と、
前記熱伝導体内に埋設された１つ以上の加熱エレメントと、
前記熱伝導体の下に位置し、ステンレス鋼材料を含む冷却プレートと、
前記冷却プレートの下に位置し、前記熱伝導体を構造的に支持する、ステンレス鋼材料を含むベース支持構造と、
前記冷却プレート及び前記ベース支持構造の間に位置する、１つ以上の冷却チャネルとを有する、前記プロセスチャンバの基板支持アセンブリの前記基板支持表面上に前記基板を位置せしめ、
前記１つ以上の加熱エレメントを加熱することにより、前記基板の温度を上昇せしめ、
前記１つ以上の冷却チャネル内に冷却流体を流すことにより、前記基板の温度を下降せしめ、
前記１つ以上の冷却チャネル内の前記冷却流体の流量、及び、前記１つ以上の加熱エレメントの加熱パワーを調整することにより、前記基板の温度を維持することを含む方法。 A method for maintaining the temperature of a substrate in a process chamber, comprising:
A thermal conductor having a substrate support surface on the surface and supporting the substrate on the substrate support surface;
One or more heating elements embedded in the heat conductor;
A cooling plate located under the thermal conductor and comprising a stainless steel material;
A base support structure comprising a stainless steel material located under the cooling plate and structurally supporting the thermal conductor;
Positioning the substrate on the substrate support surface of a substrate support assembly of the process chamber having one or more cooling channels located between the cooling plate and the base support structure;
Heating the one or more heating elements to increase the temperature of the substrate;
Lowering the temperature of the substrate by flowing a cooling fluid through the one or more cooling channels;
Maintaining the temperature of the substrate by adjusting a flow rate of the cooling fluid in the one or more cooling channels and a heating power of the one or more heating elements.
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