DE112008003029T5 - Werkstückträger mit Fluidzonen zur Temperatursteuerung - Google Patents

Werkstückträger mit Fluidzonen zur Temperatursteuerung Download PDF

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Abstract

Werkstückträger zum Halten eines Werkstückes in einer Prozesskammer mit:
einem Werkstückträger, der eine Werkstückaufnahmefläche zum Aufnehmen und Halten eines Werkstückes definiert; und
einer Vielzahl von unterteilten Fluidzonen auf der Werkstückaufnahmefläche, wobei jede Fluidzone mit einer Fluidversorgung verbunden ist, um einen Fluiddruck zwischen der Werkstückaufnahmefläche und einem Werkstück zu erzeugen, das auf der Werkstückaufnahmefläche angeordnet ist, wobei, wenn die Fluide an jede der Fluidzonen geliefert werden, jede Fluidzone unter Druck gesetzt wird, wobei die Fluidzonen getrennt sind, und
wobei mindestens bestimmte Zonen der Zonen eine unterschiedliche Azimutposition auf der Werkstückaufnahmefläche aufweisen.

Description

  • HINTERGRUND
  • Verschiedene Arten von Prozesskammern sind für das Bearbeiten unterschiedlicher Arten von Werkstücken verfügbar. Die Werkstücke können beispielsweise Glasplatten, Filme, Bänder, Solarpaneele, Spiegel, Flüssigkristallanzeigen bzw. LCDs, Halbleiterwafer und Ähnliches sein. Viele verschiedene Arten von Prozesskammern sind beispielsweise für das Bearbeiten von Halbleiterwafern während der Herstellung von Chips für integrierte Schaltungen verfügbar. Die Prozesskammern können verwendet werden, um die Wafer zu vergüten, chemische Gasphasen- bzw. Dampfabscheidung, physikalische Gasphasenabscheidung, Plasmaätzprozesse und chemische Ätzprozesse, thermische Prozesse, Oberflächenbearbeitung und andere Prozesse durchzuführen. Diese Arten von Prozesskammern enthalten typischerweise einen Werkstückträger, um das Werkstück in der Kammer zu halten.
  • In vielen Prozessen ist es wünschenswert, die Temperatur des Werkstückes während der Bearbeitung zu steuern. Prozesse können beispielsweise optimiert werden, wenn die Temperatur des Werkstückes gleichförmig ist und mit erwünschten Raten und auf erwünschte Maximalwerte und Minimalwerte erhöht und verringert wird.
  • In der Vergangenheit wurden Werkstückträger verwendet, um Werkstücke zu erhitzen, Werkstücke abzukühlen oder um auf andere Weise die Temperatur von Werkstücken zu steuern. Im US-Patent Nr. 5,609,720 , im US-Patent 5,761,023 und in der japanischen Patentanmeldung Nr. S63-78975 (1988) , die die Veröffentlichungsnummer H1-251735 hat, welche alle hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind, werden Werkstückträger offenbart, die eine Oberseite haben, die ringförmig geformte Kanäle definieren, die mit wärmeleitendem Gas mit unterschiedlichen Drücken gefüllt sind, welche die Unterseite eines Werkstückes kontaktieren, um die Temperatur des Werkstückes zu steuern.
  • Zum Beispiel offenbart das US-Patent Nr. 5,761,023 einen Werkstückträger, der mehrere Druckzonen hat, die auf der Oberseite des Trägers vorgesehen sind. Ein abgedichteter Bereich ist zwischen den zwei unterschiedlichen Zonen vorgesehen, um unterschiedliche Gasdrücke in den zwei Zonen zu gestatten. Ein höherer Gasdruck ist für eine Zone vorgesehen, die einem Bereich des Werkstückes entspricht, an dem ein größerer Wärmeaustausch erwünscht ist. Auf diese Weise kann die Temperatur des Werkstückes gesteuert werden, während das Werkstück einem Prozess ausgesetzt ist, wobei der Prozess die Temperatur des Werkstückes beeinflussen kann.
  • Obwohl zahlreiche Versuche unternommen wurden, um Werkstückträger zu konstruieren, die Temperaturungleichheiten steuern können und Werkstücke auf dem Werkstückträger halten können, bleiben zahlreiche Mängel und Nachteile erhalten. Daher gibt es einen Bedarf an weiteren Verbesserungen bei Werkstückträgern, die in der Lage sind, die Temperatur eines Werkstückes innerhalb einer Prozesskammer zu steuern.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Im Allgemeinen ist die vorliegende Offenbarung auf einen Werkstückträger zum Halten eines Werkstückes in einer Prozesskammer gerichtet, auf einen Prozess zum Steuern der Temperatur eines Werkstückes in einer Prozesskammer und auf ein Werkstückbearbeitungssystem. Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist der Werkstückträger eine Vielzahl von Fluidzonen auf, die ein Fluid, wie beispielsweise ein Gas, zwischen den Werkstückträger und das Werkstück liefern, um die Temperatur des Werkstückes innerhalb der Zonen zu beeinflussen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung sind zumindest bestimmte Zonen nicht achsensymmetrisch. Auf diese Weise kann die Temperatur des Werkstückes an verschiedenen Stellen entlang des Azimuts bzw. Horizontalwinkels des Werkstückes gesteuert werden, wobei Temperaturunregelmäßigkeiten auftreten können, beispielsweise aufgrund von durch den Prozess eingeführten Wärmefluss.
  • Zum Beispiel ist in einem Ausführungsbeispiel die vorliegende Offenbarung auf einen Werkstückträger gerichtet, der einen Werkstückträger aufweist, der eine ein Werkstück aufnehmende Oberfläche bzw. Werkstückaufnahmefläche definiert. Die das Werkstückaufnahmefläche ist dafür da, ein Werkstück aufzunehmen und zu halten, wie beispielsweise einen Halbleiterwafer. Es sollte jedoch klar sein, dass jegliches geeignetes Werkstück auf dem Werkstückträger gemäß der vorliegenden Offenbarung gehalten werden kann.
  • Der Werkstückträger weist eine Werkstückaufnahmefläche auf, die in eine Vielzahl von Fluidzonen unterteilt ist. Jede Fluidzone ist mit einem entsprechenden Fluidanschluss verbunden, um ein unter Druck gesetztes Fluid zwischen der Werkstückaufnahmefläche einer einzelnen Fluidzone und einem entsprechenden Oberflächenabschnitt des Werkstückes zu enthalten. Wenn Fluide an jede der Fluidzonen geliefert werden, wird jede Fluidzone unter Druck gesetzt. Die Fluidzonen sind getrennt, so dass jede Zone konfiguriert ist, um unabhängig von den anderen Zonen unter Druck gesetzt zu werden. Weiter haben zumindest bestimmte der Zonen eine unterschiedliche Azimutposition auf der Werkstückaufnahmefläche. Diese Konstruktion kann gestatten, dass die Temperatur in jeder der Azimutzonen unabhängig eingestellt wird, um so ein erwünschtes Steuertemperaturprofil über die Oberfläche des Werkstückes zu erreichen, indem ungleichförmige Azimutprozesseinflüsse korrigiert werden.
  • Zum Beispiel kann in einem Ausführungsbeispiel die Werkstückaufnahmefläche einen Außenumfang aufweisen, der ein Außenband aufweist. Das Außenband kann in Fluidzonen unterteilt sein, die unterschiedliche Azimutpositionen haben. Zum Beispiel kann das Außenband in etwa 2 bis etwa 12 Zonen unterteilt sein, beispielsweise in 3 bis 12 Zonen. In einem Ausführungsbeispiel kann der Werkstückträger weiter eine Fluidzone aufweisen, die zentral auf der Werkstückaufnahmefläche angeordnet ist. Die zentral angeordnete Fluidzone kann eine kreisförmige oder polygonale Form aufweisen und kann von dem Außenband umgeben sein.
  • Die Fluidzonen, die unterschiedliche Azimutpositionen haben, können alle eine im Wesentlichen identische Form und einen im Wesentlichen identischen Oberflächenbereich haben. Zum Beispiel kann, wenn sie entlang eines Außenbandes angeordnet sind, das Außenband in gleiche Abschnitte unterteilt sein. In anderen Ausführungsbeispielen jedoch können die Fluidzonen, die unterschiedliche Azimutpositionen aufweisen, verschiedene Größen und Formen haben.
  • Wie oben beschrieben, können die Fluidzonen unabhängig voneinander betrieben werden. Zum Beispiel können in einem Ausführungsbeispiel die Fluidzonen durch Kanten getrennt sein, die eine Dichtung mit dem Werkstück bilden, das auf dem Werkstückträger angeordnet ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann der Werkstückträger eine elektrostatische Aufnahme- bzw. Haltevorrichtung aufweisen, die eine elektrostatische Anziehung für das Werkstück aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise der Werkstückträger mindestens eine metallische Elektrode aufweisen, die in ein geeignetes dielektrisches Material eingebettet ist. Jede Elektrode ist in dielektrisches Material eingeschlossen und der Werkstückträger kann mit einer Gleichstromversorgung in Verbindung stehen, um eine Spannung an die eingeschlossene Elektrode anzulegen.
  • Der Werkstückträger, der gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist, kann in Verbindung mit jeglicher geeigneten Prozesskammer verwendet werden. In einem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise der Werkstückträger in einer Prozesskammer angeordnet sein, die mit einer Plasmaversorgung verbunden ist, um Plasma an die Kammer zu liefern. Die Plasmaversorgung kann beispielsweise verwendet werden, um plasmaaktivierte CVD (CVD = chemical vapour deposition) bzw. chemische Gasphasenabscheidung innerhalb der Kammer auf einem Werkstück durchzuführen. Es sei jedoch klar, dass der Werkstückträger in Prozesskammern verwendet werden kann, in denen viele andere Prozesse ausgeführt werden, wie beispielsweise Vergüten, Ionenätzen, Plasmaätzen und Ähnliches.
  • Um die Temperatur des Werkstückes besser zu steuern, kann die Prozesskammer eine oder mehrere Temperaturmessvorrichtungen aufweisen, die die Temperatur des Werkstückes messen, das auf dem Werkstückträger positioniert ist. Die Prozesskammer kann weiter eine Steuervorrichtung aufweisen, die mit der Temperaturmessvorrichtung und den Fluidversorgungen für jede Fluidzone verbunden ist. Die Steuervorrichtung, die jegliche geeigneter programmierbare Logikeinheit oder jeglicher Mikroprozessor sein kann, kann konfiguriert sein, um den Druck in jeder Fluidzone basierend auf Information, die von der Temperaturmessvorrichtung empfangen wird, zu steuern.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung, die jegliche geeignete programmierbare Logikeinheit oder jeglicher Mikroprozessor sein kann, konfiguriert sein, um den Druck in jeder der Fluidzonen zu steuern, und zwar basierend auf Information, die von einer modellbasierten Steuerung empfangen wurde, wobei der Energiefluss zu jeder Zone von einem modellbasierten Steueralgorithmus vorhergesagt wird.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann die Kammer eine Vielzahl von Temperaturmessvorrichtungen aufweisen. Zum Beispiel kann eine Temperaturmessvorrichtung verwendet werden, um die Temperatur des Werkstückes an Stellen auf dem Werkstück zu überwachen, die der Lage jeder der Fluidzonen entsprechen. Die Temperaturmessvorrichtungen können beispielsweise Pyrometer aufweisen.
  • Das Fluid, das an jede der Fluidzonen geliefert wird, kann abhängig von der bestimmten Anwendung variieren. Zum Beispiel kann ein Fluid ausgewählt werden, das mit dem Werkstück nicht reaktiv ist. Beispielsweise kann in einem Ausführungsbeispiel ein nicht reaktives Gas, wie beispielsweise Helium, an jede der Fluidzonen geliefert werden. Die Größe des Druckes, den das Gas auf das Werkstück ausübt, kann ebenfalls abhängig von den erwünschten Ergebnissen variieren. Im Allgemeinen erhöht das Erhöhen des Druckes des Gases gegen das Werkstück die Fähigkeit des Gases, die Werkstücktemperatur in dem bestimmten Bereich zu regulieren, in dem der Kontakt stattfindet. Im Allgemeinen kann der Gasdruck von ungefähr 1 bis ungefähr 800 Torr (133 kPa) liegen.
  • Zusätzlich dazu, dass sie auf einen Werkstückträger und eine Prozesskammer gerichtet ist, ist die vorliegende Offenbarung auch auf einen Prozess zum Steuern der Temperatur eines Werkstückes gerichtet. Der Prozess weist beispielsweise die Schritte des Anordnens eines Werkstückes auf einem Werkstückträger in der Prozesskammer auf. Sobald es auf dem Werkstückträger platziert ist, wird das Werkstück einer Energiequelle in der Prozesskammer ausgesetzt, was bewirkt, dass die Temperatur des Werkstückes ansteigt. Die Energiequelle kann beispielsweise eine Plasmaquelle, eine thermische Energiequelle und Ähnliches aufweisen. Um die Temperatur des Werkstückes während des Erwärmens zu steuern, wird Fluid in unabhängig voneinander unter Druck gesetzte Fluidzonen zwischen dem Werkstück und einer Werkstückaufnahmefläche des Werkstückträgers geliefert. Jede der Fluidzonen beeinflusst die Temperatur eines entsprechenden Teils des Werkstückes. Gemäß der vorliegenden Offenbarung haben zumindest bestimmte Zonen verschiedene Azimutpositionen auf dem Werkstück.
  • Andere Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden unten ausführlicher besprochen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine vollständige und die Ausführung ermöglichende Offenbarung der vorliegenden Erfindung, die deren besten Weg zur Ausführung für einen Fachmann aufweist, wird genauer im Rest der Beschreibung dargelegt, und weist Bezug zu den beigefügten Zeichnungen auf, in denen Folgendes gezeigt ist:
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines Werkstückbearbeitungssystems, das gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt ist;
  • 2 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines Werkstückträgers, der gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt ist;
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Werkstückaufnahmefläche für einen Werkstückträger, der gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt ist;
  • 4 ist ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Fluidversorgungssystems, das gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann;
  • 5(a) und 5(b) sind Querschnittsansichten des Werkstückträgers, der in 2 veranschaulicht ist, die in 5(b) einen Wafer zeigen, der auf der Werkstückaufnahmefläche positioniert ist;
  • 6 ist eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer bipolaren Elektrodenanordnung, die in dem Werkstückträger der vorliegenden Offenbarung aufgenommen sein kann;
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht von Fluidkühlkanälen, die in einen Werkstückträger aufgenommen sein können, der gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt ist;
  • 8 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Werkstückträgers, der gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt ist;
  • 9 ist eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Werkstückträgers, der gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt ist;
  • 10 ist eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Werkstückträgers, der gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt ist;
  • 11 ist eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Werkstückträgers, der gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt ist; und
  • 12 ist eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Werkstückträgers, der gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt ist.
  • Eine wiederholte Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen soll gleiche oder analoge Merkmale oder Elemente der vorliegenden Offenbarung darstellen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es sollte dem Fachmann klar sein, dass die vorliegende Besprechung nur eine Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen ist und nicht die breiteren Aspekte der vorliegenden Offenbarung einschränken soll.
  • Die vorliegende Offenbarung ist allgemein auf einen Werkstückträger gerichtet, der in der Lage ist, das Werkstück nicht nur zu halten, sondern auch in der Lage ist, die Temperatur des Werkstückes zu beeinflussen, während das Werkstück in einer Prozesskammer bearbeitet wird. Die Temperatur des Werkstückes wird von einer Vielzahl von Fluidzonen gesteuert, die zwischen dem Werkstück und der Oberseite des Werkstückträgers gebildet sind. Ein Fluid, wie beispielsweise ein Gas, das die erwünschten thermischen Leiteigenschaften aufweist, wird an die Fluidzonen geliefert, die bewirken, dass eine Wärmeübertragung zwischen dem Teil der Werkstückoberfläche, der der Fluidzone gegenüberliegt, und dem Gas auftritt. Durch Steuern des Druckes in jeder der Fluidzonen kann das Ausmaß an Wärmeübertragung variiert werden. Auf diese Weise können Einstellungen an der Temperatur des Werkstückes an bestimmten Stellen vorgenommen werden.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung sind zumindest einige der Fluidzonen an unterschiedlichen Azimutpositionen bezüglich des Werkstückes angeordnet. In der Vergangenheit wurden Werkstückträger vorgeschlagen, die mehrere Druckzonen zum Steuern der Wärmeübertragung aufweisen. Die Zonen hatten jedoch eine ringförmige Form, welche eine gewisse Steuerung der Temperatur lediglich auf eine achsensymmetrische Weise gestattete. Die Erfinder haben hier jedoch festgestellt, dass Werkstücke selten achsensymmetrisch erhitzt oder abgekühlt werden. Stattdessen variiert die Temperatur eines Werkstückes, während es bearbeitet wird, typischerweise sowohl radial als auch azimutal. Die Temperaturungleichheiten können aufgrund zahlreicher Faktoren auftreten. Die Temperatur eines Werkstückes an verschiedenen azimutalen Stellen kann sich beispielsweise aufgrund der Weise verändern, in der das Werkstück erhitzt wird und aufgrund der Weise, auf die das Werkstück abkühlt. Weiter kann die Weise, auf die das Werkstück vom Werkstückträger kontaktiert wird auch bewirken, dass die Temperatur des Werkstückes über die Oberfläche des Werkstückes hinweg auf nicht achsensymmetrische Weise variiert.
  • Der Werkstückträger der vorliegenden Offenbarung ist daher konstruiert, um eine Temperatursteuerung auf einem Werkstück in sowohl radialer Richtung als auch einer Winkelrichtung vorzusehen.
  • Mit Bezug auf 1 ist beispielsweise ein Ausführungsbeispiel eines Werkstückbearbeitungssystems, das gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt ist, gezeigt. In dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist das System eine Prozesskammer 9 auf. Die Prozesskammer 9 weist eine Werkstückbearbeitungsstation 13 auf. Die Bearbeitungsstation 13 weist einen Werkstückträger 12 auf, der gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist. Die Prozesskammer, die in 1 gezeigt ist, weist eine Bearbeitungsstation 13 zum Bearbeiten eines Werkstückes auf, wie beispielsweise eines Halbleiterwafers. Es sollte klar jedoch klar sein, dass die Prozesskammer 9 in anderen Ausführungsbeispielen mehr als eine Bearbeitungsstation aufweisen kann.
  • Wie gezeigt, weist die Bearbeitungsstation 13 einen Bearbeitungsbereich 14 auf. In dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der Bearbeitungsbereich 14 mit einem Isolationsventil 17 verbunden. Das Isolationsventil 17 öffnet und schließt, um so zu gestatten, dass das Werkstück ausgetauscht wird. Das Isolationsventil 17 dichtet mit der Prozesskammerwand 10 ab.
  • In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist der Werkstückträger 12 die Funktion einer elektrostatischen Haltevorrichtung auf. Elektrostatische Haltevorrichtungen sind konfiguriert, um eine elektrostatische Kraft zu erzeugen, die ein Werkstück auf einer Oberseite des Werkstückträgers hält. Insbesondere arbeiten elektrostatische Haltevorrichtungen durch Anlegen einer monopolaren oder zwei bipolarer hohen Gleichspannungen zwischen einer elektrostatischen Haltevorrichtung und dem Werkstück. Wie unten genauer beschrieben wird, kann der Werkstückträger 12 eine obere Schicht eines dielektrischen Materials aufweisen, die die elektrostatische Haltefunktion ermöglicht.
  • In einem Ausführungsbeispiel bewirkt eine einzelne, monopolare Gleichspannung eine positive Ladung auf der Oberfläche des Dielektrikums, was negative Ladungen im Werkstück anzieht. Dieses Ladungsverhältnis erzeugt eine anziehende, im Wesentlichen gleichförmige Coulomb-Kraft zwischen der Oberfläche des Werkstückträgers und einem Werkstück. Es sollte jedoch klar sein, dass die Lehren und Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ebenso auf andere Werkstückträger anwendbar sind, die nicht notwendigerweise elektrostatische Haltevorrichtungen aufweisen.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel bewirken zwei bipolare Gleichspannungen sowohl positive als auch negative Ladungen auf einer Seite der dielektrischen Schicht. Diese Ladungen erzeugen anziehende Coulomb-Kräfte zwischen der Oberfläche des Werkstückträgers und einem Werkstück.
  • Die Bearbeitungsstation 13 ist konfiguriert, um ein Werkstück auf dem Werkstückträger 12 aufzunehmen. Sobald ein Werkstück, wie beispielsweise ein Halbleiterwafer, in die Prozesskammer geladen ist, wird das Werkstück einer Energiequelle ausgesetzt, damit das Werkstück eine erwünschte physikalische und/oder chemische Veränderung durchläuft. Energiequellen, die verwendet werden können, um Werkstücke zu bearbeiten, können beispielsweise einen Ionenquelle, eine reaktive chemische Quelle, eine thermische Quelle, eine Plasmaquelle oder Mischungen davon aufweisen. Thermische Quellen, die verwendet werden können, um die Werkstücke einer Energie auszusetzen, weisen Lichtenergiequellen, wie beispielsweise Plasmalichtbogenlampen, Wolfram-Halogenlampen, Mikrowellen-, Induktions- und Widerstandsheizvorrichtungen oder Mischungen davon auf.
  • In dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist die Prozesskammer 10 eine Plasmaquelle auf, um ein Werkstück einem Plasma auszusetzen. Das Plasma wird mittels einer oder mehreren Induktionsspulen 40 vorgesehen, die mit einer (nicht gezeigten) Hochfrequenzimpedanzanpassvorrichtung verbunden ist und mit einer (nicht gezeigten) Hochfrequenzleistungsquelle verbunden ist.
  • Mit Bezug zu 2 wird eine weitere Querschnittsansicht des Werkstückträgers 12 veranschaulicht. Wie gezeigt weist der Werkstückträger 12 eine Werkstückaufnahmefläche 18 auf, die durch einen dielektrischen Teil 20 definiert wird. Der dielektrische Teil 20 ist über einer Basis angeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Basisteil 22 aufweist, der über einem zweiten Basisteil 15 angeordnet ist. Die Basisteile 22 und 15 sind aus jeglichem geeignetem metallischen oder keramischen Material hergestellt. Zum Beispiel können in einem Ausführungsbeispiel die Basisteile 22 und 15 aus Aluminium hergestellt sein. Der Werkstückträger 12 ist an einem Werkstückträgersockel 57 angebracht. Der Zweck des Sockels ist es, einen starren mechanischen Träger für den Werkstückträger 12 vorzusehen und sowohl eine thermische als auch eine elektrische Isolation von der Prozesskammer 9 vorzusehen.
  • In einem Ausführungsbeispiel können die Basisteile 22 und 15 flüssigkeitsgekühlt sein. In dieser Hinsicht kann der Werkstückträger 12 eine Vielzahl von Wärmesteuerungsfluidkanälen 24 definieren. Beispielsweise ist mit Bezug auf 7 ein Ausführungsbeispiel einer Basis gezeigt, die Wärmesteuerungsfluidkanäle 24 aufweist. Wie in 2 gezeigt, sind die Wärmesteuerungsfluidkanäle 24 mit einer primären Wärmesteuerungseinlassleitung 26 verbunden. Ein Wärmesteuerungsfluid, wie beispielsweise Wasser, wird in die primäre Wärmesteuerungseinlassleitung 26 zur Zirkulation in den Wärmesteuerungseinlasskanälen 24 geleitet. Wie nicht gezeigt ist, kann das Werkstück weiter eine Wärmesteuerungsablaufleitung aufweisen. Das Wärmesteuerungsfluid kann beispielsweise in die Wärmesteuerungsablaufleitung fließen, nachdem es durch die Wärmesteuerungsfluidkanäle 24 geflossen ist. Von der Wärmesteuerungsablaufleitung kann das Wärmesteuerungsfluid in einem Ausführungsbeispiel durch einen Wärmetauscher geleitet werden und durch die Wärmesteuerungsfluidkanäle rückzirkuliert werden.
  • Wie oben beschrieben, ist der dielektrische Teil 20 über dem Basisteil 22 positioniert und definiert die Werkstückaufnahmefläche 18. Der dielektrische Teil 20 kann aus jeglichem geeigneten dielektrischen Material hergestellt sein, wie beispielsweise einem keramischen Material. Der dielektrische Teil kann mehrere Schichten eines dielektrischen Materials aufweisen oder kann eine einzelne Schicht aufweisen.
  • In dem in 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel beispielsweise weist der dielektrische Teil 20 eine erste dielektrische Schicht 28 auf, die auf einer zweiten und dickeren dielektrischen Schicht 30 angeordnet ist. Die erste dielektrische Schicht 28 kann beispielsweise eine Dicke von ungefähr 0,4 bis ungefähr 1 mm haben, während die zweite dielektrische Schicht 30 eine Dicke von ungefähr 2 mm bis ungefähr 5 mm haben kann.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann, um eine elektrostatische Haltevorrichtung zu bilden, eine bipolare Elektrodenanordnung 32, wie in 6 gezeigt, zwischen der ersten dielektrischen Schicht 28 und der zweiten dielektrischen Schicht 30 positioniert sein. Die Elektrodenanordnung 32 kann mit einer Gleichstromquelle 24, wie in 2 gezeigt ist, verbunden werden. Zwei unterschiedliche Gleichspannungen können von einer einzelnen Gleichstromquelle oder von zwei unabhängigen Stromversorgungen versorgt werden. Die Gleichstromversorgung 34 liefert die Spannungen, die notwendig sind, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, um eine elektrostatische Anziehung zwischen der Werkstückaufnahmefläche 18 und einem Werkstück herzustellen, das auf der Oberfläche gehalten wird. Die Größe der Spannung, die von der Gleichstromversorgung erzeugt wird, kann verwendet werden, um das Maß an elektrostatischer Anziehung einzustellen. Weiter kann, wenn es notwendig ist das Werkstück vom Werkstückträger zu entfernen, die Gleichstromversorgung abgeschaltet werden, so dass keine Spannung erzeugt wird oder kann eine Spannung umgekehrt zum Anfangspotential erzeugen. Gleichspannungen variieren typischerweise von ungefähr 500 bis ungefähr 2000 Volt.
  • Wie in 2 gezeigt, kann der Werkstückträger 12 weiter mit einer Hochfrequenzleitung 36 verbunden sein, die mit einer (nicht gezeigten) Hochfrequenz-Impedanzanpassvorrichtung verbunden ist, die mit einer Hochfrequenz-Leistungsversorgung 38 zum Liefern von Hochspannungsvorspannungsleistung an das Werkstück verbunden ist.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Hochfrequenzquellenleistung an den Werkstückträger 12 durch eine (nicht gezeigte) Hochfrequenzimpedanzanpassvorrichtung gekoppelt sein, die mit einer Hochfrequenzleitung 36 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird keine zusätzliche Hochfrequenzleistung an die Bearbeitungsstation 13 geliefert.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist keine Hochfrequenzquellenleistung an den Werkstückträger 12 gekoppelt.
  • Während der Werkstückbearbeitung produziert die Hochfrequenzleistungsquelle Ionen und Elektronen in dem Plasma für erwünschte chemische Reaktionen mit der Vorderfläche des Werkstückes. Die Hochfrequenzvorspannungsleistung sieht andererseits eine unabhängige Steuerung der Energie vor, die die Ionen haben, wenn sie auf die Oberseite des Werkstückes auftreffen.
  • Die Hochfrequenzleistungsversorgungen und die Gleichstromversorgung können beide unter Verwendung jeglicher geeigneter Technik geerdet sein. In einem Ausführungsbeispiel können beispielsweise sowohl die Hochfrequenz- als auch die Gleichstromversorgungen mit einer Elektrode geerdet sein, die mit der Prozesskammer verbunden ist.
  • In den veranschaulichten Ausführungsbeispielen verwendet die Prozesskammer induktiv gekoppelte Hochfrequenzleistung, um eine Plasma zu erzeugen und aufrecht zu erhalten, das für die Werkstückbearbeitung notwendig ist. Die Hochfrequenzvorspannungsleistung ist kapazitiv durch den Werkstückträger 12, der auch als eine elektrostatische Haltevorrichtung dient, an das Plasma gekoppelt.
  • Um Werkstücke auf die Werkstückaufnahmefläche 18 zu laden und davon zu entfernen, kann der Werkstückträger 12 jegliche geeignete Aufnahmevorrichtung aufweisen. Zum Beispiel kann in einem Ausführungsbeispiel der Werkstückträger eine Vielzahl von Hubstiften aufweisen, die verwendet werden können, um ein Werkstück richtig auf der Werkstückaufnahmefläche zu positionieren und um das Werkstück auf der Werkstückaufnahmefläche anzuheben oder abzusenken. In Hinblick darauf kann der Werkstückträger 12, wie er in 2 gezeigt ist, eine Vielzahl von Stiftkanälen 41 für eine Hubstiftanordnung aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel beispielsweise kann der Werkstückträger 12 drei Stiftkanäle zur Aufnahme von drei Stiften aufweisen.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist der Werkstückträger 12 weiter eine Vielzahl von Fluidzonen auf, die auf der Werkstückaufnahmefläche 18 ausgebildet sind, die dafür vorgesehen sind zu gestatten, dass Temperaturmodifikationen an einem Werkstück vorgenommen werden, das auf dem Werkstückträger positioniert ist. Die Fluidzonen sind mit einer Fluidversorgung verbunden, um ein Fluid in die Zonen mit einem bestimmten Druck zu liefern. Das Fluid, dass an die Zonen geliefert wird, kann jegliches Fluid sein, das geeignete thermische Leitcharakteristika aufweist. Zum Beispiel kann das Fluid in einem Ausführungsbeispiel ein Gas aufweisen, wie Helium oder Wasserstoff.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung sind zumindest gewisse Fluidzonen an verschiedenen Azimutpositionen auf der Werkstückaufnahmefläche angeordnet. Insgesamt sind die Fluidzonen vorgesehen, um eine Temperatursteuerung des Werkstückes nicht nur in einer radialen Richtung sondern auch in einer Azimutrichtung zu gestatten.
  • Beispielsweise ist mit Bezug auf die 3 und 5 ein Ausführungsbeispiel eines Werkstückträgers gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Mit Bezug auf 3 definiert die Werkstückaufnahmefläche 18 des Werkstückträgers 12 eine zentrale Fluidzone 42, die in diesem Ausführungsbeispiel von 3 peripheren bzw. äußeren Fluidzonen 44, 46 und 48 umgeben ist. Die Fluidzonen sind durch Kanten 56 getrennt. Die Kanten 56 sind vorgesehen, um eine Dichtung zwischen der Rückfläche eines Werkstückes, das auf der Werkstückaufnahmefläche 18 positioniert ist, zu bilden. Die Kanten 56 können aus dem gleichen dielektrischen Material hergestellt sein, das verwendet wird, um die Werkstückaufnahmefläche zu bilden oder können aus einem unterschiedlichen Material hergestellt sein. Die Oberseite der Kanten 56 bildet die Werkstückaufnahmefläche 18.
  • Mit Bezug auf die 5(a) und 5(b) ist eine Querschnittsansicht des Werkstückträgers 12 gezeigt, der in 3 veranschaulicht ist. In dem in 5(b) veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist ein Werkstück 60, wie beispielsweise ein Halbleiterwafer gezeigt, der auf der Werkstückaufnahmefläche 18 positioniert ist, während in 5(a) das Werkstück 60 entfernt ist. Wie oben beschrieben bilden die Kanten 56 eine Dichtung mit dem Werkstück 60. Somit werden diskrete und unabhängige Fluidzonen gebildet. In den Figuren ist die zentrale Fluidzone 42 zusammen mit den äußeren Zonen 44 und 46 gezeigt.
  • Um sicherzustellen, dass das Werkstück 60 eine flache Oberfläche beibehält, wenn es in Kontakt mit der Werkstückaufnahmefläche 18 ist, kann die zentrale Fluidzone 42 auch eine Anzahl von Tragstützen 41 aufweisen, die über die zentrale Zone verteilt sind, um das Werkstück 60 zu tragen. Diese Tragstützen 41 haben eine Höhe gleich der Höhe der Kanten 56. Die Spitze der Tragstützen 41 wird typischerweise einen kleinen kreisförmigen Kontaktbereich haben, der die Rückseite des Werkstückes 60 kontaktiert. Die Oberseite der Tragstützen 41 ist eine zusätzliche Komponente der Werkstückaufnahmefläche 18.
  • Um ein Fluid in die Zonen zu leiten, ist die zentrale Fluidzone 42 mit einer Fluidversorgung 62 verbunden, was auch im Querschnitt der 2 gezeigt ist. Wie auch in den 5(a) und 5(b) gezeigt, ist die Fluidzone 44 mit einer Fluidversorgung 64 verbunden, während die Fluidzone 46 mit einer Fluidversorgung 66 verbunden ist. Wie unten genauer beschrieben wird, kann der Druck in jeder Zone unabhängig von den anderen Zonen gesteuert werden.
  • Während der Bearbeitung wird ein wärmeleitendes Fluid, wie beispielsweise Heliumgas, Wasserstoffgas oder Ähnliches mit ausgewählten Drücken an jede der Zonen geliefert. Die Fluidzonen werden dann gegen die Rückfläche des Werkstückes 60 unter Druck gesetzt. Das wärmeleitende Fluid kann eine Mischung von Fluiden oder ein einzelnes Fluid aufweisen. Ein Erhöhen des Fluiddruckes erhöht den Betrag an thermischer Leitung, der zwischen dem Fluid und dem Werkstück stattfindet. Wenn ein Gas in die Fluidzonen geleitet wird, kann beispielsweise der Gasdruck innerhalb der Zonen zwischen ungefähr 1 Torr und ungefähr 800 Torr variieren.
  • Wie in 3 gezeigt, weist der Werkstückträger in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel eine relativ große zentral angeordnete Fluidzone auf, die von peripheren bzw. äußeren Zonen umgeben ist. In manchen Anwendungen sind beispielsweise die räumliche Verteilung von sowohl dem Leistungseingang als auch dem Kühlkörper üblicherweise flach in dem zentralen Teil des Werkstückbereiches. Somit kann in manchen Anwendungen nur eine einzelne zentrale Fluidzone für eine adäquate Temperatursteuerung benötigt werden.
  • Größere Kühl- und Temperaturungleichheiten können jedoch in den Außenbereichen des Werkstückes auftreten. Die Erfinder haben hier jedoch festgestellt, dass die Temperaturunregelmäßigkeiten nicht nur an gewissen radialen Positionen vorliegen können, sondern auch in verschiedenen Azimutpositionen oder Winkelpositionen vorliegen können. Somit weist, gemäß der vorliegenden Offenbarung, der Werkstückträger 12 eine Vielzahl von unabhängigen Fluidzonen auf, die an unterschiedlichen Azimutpositionen angeordnet sind. Zum Beispiel sind, in dem in 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel, die peripheren bzw. äußeren Fluidzonen über einem Außenband angeordnet. Das Außenband ist dann in die äußeren Fluidzonen 44, 46 und 48 unterteilt. Durch Variieren des Fluiddruckes in den äußeren Fluidzonen im Verhältnis zueinander können azimutale Temperaturungleichmäßigkeiten, die durch eine nicht gleichförmige Energiezufuhr und nicht gleichförmige Temperaturverteilungen bewirkt werden, berücksichtigt und korrigiert werden.
  • In dem in 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist das Außenband in 3 Fluidzonen unterteilt, die im Wesentlichen die gleiche Form und den gleichen Oberflächenbereich haben. Es sollte jedoch klar sein, dass das Außenband in mehr oder weniger Fluidzonen unterteilt sein kann. Zum Beispiel kann das Außenband, wie in 3 gezeigt, in etwa 2 Fluidzonen bis 12 Fluidzonen oder sogar mehr unterteilt sein.
  • Weiter müssen die äußeren Fluidzonen nicht notwendigerweise den gleichen Oberflächenbereich und die gleiche Form besitzen. Sowohl die Größe als auch die Form der äußeren Fluidzonen können variieren und können auf eine bestimmte Anwendung zugeschnitten sein. Zum Beispiel können in einem Ausführungsbeispiel alle äußeren Fluidzonen unterschiedliche Formen und Größen besitzen. In noch weiteren Ausführungsbeispielen können bestimmte äußere Fluidzonen die gleiche Größe haben, während andere äußere Fluidzonen eine unterschiedliche Größe haben.
  • Zum Beispiel sind mit Bezug auf die 812 verschiedene andere Ausführungsbeispiele einer Werkstückaufnahmefläche eines Werkstückträgers gezeigt. Gleiche Bezugszeichen sind verwendet worden um ähnliche Elemente anzuzeigen. 8 veranschaulicht beispielsweise eine Werkstückaufnahmefläche ähnlich der Werkstückaufnahmefläche 18, die in 3 gezeigt ist. In dem in 8 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist die Werkstückaufnahmefläche 18 statt drei äußeren Fluidzonen sechs äußere Fluidzonen 44, 46, 48, 50, 52 und 54 auf. Wie gezeigt wird jede der Fluidzonen durch Kanten 56 getrennt.
  • Die 9 und 10 auf der anderen Seite veranschaulichen Werkstückaufnahmeflächen 18 eines Werkstückträgers 12, die eine rechtwinklige Form haben. Die Werkstückaufnahmeflächen 18, wie sie in den 9 und 10 gezeigt sind, können beispielsweise verwendet werden, um rechtwinklig geformte Werkstücke oder Substrate zu bearbeiten. In sowohl 9 als auch 10 weist jede Werkstückaufnahmefläche 18 eine zentrale Fluidzone 42 auf, die von äußeren Fluidzonen 44, 46, 48 und 50 umgeben ist. In 9 haben die äußeren Zonen alle eine rechtwinklige Form und alle haben näherungsweise den gleichen Oberflächenbereich.
  • In 10 auf der anderen Seite haben die äußeren Fluidzonen 44, 46, 48 und 50 verschiedene Größen. Insbesondere sind die äußeren Zonen 46 und 50 größer als die äußeren Zonen 44 und 48. Die äußeren Zonen sind voneinander durch diagonale Kanten 56 getrennt.
  • In den 11 und 12 sind noch weitere Ausführungsbeispiele der Werkstückaufnahmeflächen 18 eines Werkstückträgers 12 gezeigt. In den in den 11 und 12 veranschaulichten Ausführungsbeispielen hat die zentrale Fluidzone 42 eine vieleckige Form. Insbesondere sind die zentralen Fluidzonen 42 in Form eines Sechsecks.
  • In 12 ist die zentrale Fluidzone 42 von äußeren Zonen 44, 46, 48, 50, 52 und 54 umgeben. Alle äußeren Fluidzonen haben im Allgemeinen die gleiche Form und den gleichen Oberflächenbereich.
  • In 11 hingegen wird die zentrale Fluidzone von äußeren Fluidzonen umgeben, wobei eine der äußeren Fluidzonen größer ist als die anderen Zonen. Wie gezeigt, ist die zentrale Fluidzone 44 von den äußeren Fluidzonen 44, 46, 48, 50 und 52 umgeben. Die äußere Fluidzone 44 ist im Allgemeinen doppelt so groß wie die anderen Fluidzonen.
  • Die Weise, auf die Fluid an jede der Fluidzonen geleitet wird, kann von der Anzahl der Fluidzonen abhängen und von dem bestimmten Fluid, das an die Zonen geleitet wird. Lediglich zu Beispielzwecken ist in 4 ein Ausführungsbeispiel eines Fluidversorgungssystems veranschaulicht. Wie gezeigt, weist das System einen Fluideinlass 70 auf, der in Verbindung mit einem (nicht gezeigten) Fluidreservoir angeordnet ist. Wenn beispielsweise ein Gas an die Fluidzonen geliefert wird, kann der Fluideinlass in Verbindung mit einer Quelle von unter Druck gesetztem Gas angeordnet werden.
  • Wie gezeigt ist der Fluideinlass 70 mit einer Ventilvorrichtung 72 verbunden, wie beispielsweise einem pneumatischen Ventil. Vom Ventil 72 aus teilt sich der Fluideinlass 70 in eine erste Fluidleitung 74 und eine zweite Fluidleitung 76. Die erste Fluidleitung 74 weist einen Strömungsmesser 78 und ein Steuerventil 79 und einen Drucksensor 80 auf. Vom Drucksensor 80 liefert die Fluidleitung an die Fluidversorgung 62, um Fluid an die zentralisierte Fluidzone 42 zu liefern, wie in 3 gezeigt ist.
  • Auf ähnliche Weise kann die zweite Fluidleitung 76 auch einen Strömungsmesser 82, ein Steuerventil 83 und einen Drucksensor 84 aufweisen. Vom Drucksensor 84 liefert die Fluidleitung an eine Fluidversorgung 64, um Fluid beispielsweise an eine der äußeren Zonen zu liefern. Es sollte klar sein, dass das Fluidversorgungssystem weitere Fluidleitungen aufweisen kann, abhängig von der Anzahl der verschiedenen Fluidzonen, die in der Werkstückaufnahmefläche des Werkstückträgers enthalten sind.
  • Wie in 4 gezeigt, kann die Fluidversorgung weiter eine Steuervorrichtung 96 aufweisen. Wie hierin verwendet soll ”Steuervorrichtung” Systeme mit einer einzelnen Steuervorrichtung abdecken oder Systeme, die mehrere Steuervorrichtungen für jede der Komponenten aufweisen. Die Steuervorrichtung 96 kann beispielsweise eine oder mehrere elektronische Vorrichtungen, wie beispielsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, aufweisen oder eine oder mehrere programmierbare Logikeinheiten. Die Steuervorrichtung 96 kann verbunden mit den Strömungsmessern 78 und 82, den Steuerventilen 79 und 83 und den Drucksensoren 80 und 84 angeordnet werden.
  • Während der Bearbeitung kann in einem Ausführungsbeispiel die Steuervorrichtung 96 mit einem bestimmten Druckeinstellpunkt vorprogrammiert sein oder kann konfiguriert sein, um einen Druckeinstellpunkt basierend auf verschiedenen Parametern zu berechnen. Die Steuervorrichtung 96 kann dann verwendet werden, um die Steuerventile 79 und 83 der variablen Zumessöffnungen zu steuern, so dass der Gasdruck im Wesentlichen dem Druckeinstellpunkt gleicht, wie dies von den Drucksensoren 80 und 84 angezeigt werden kann.
  • Wie in 4 gezeigt, kann das Fluidversorgungssystem in einem Ausführungsbeispiel feste Zumessöffnungen 90 und 92 aufweisen, die mit Fluidleitungen 74 bzw. 76 verbunden sind. Die festen Zumessöffnungen 90 und 92 sind auch stromabwärts mit einer Fluidleitung 94 verbunden. In manchen Ausführungsbeispielen kann es, insbesondere wenn die Fluidzonen eine fluiddichte Dichtung mit dem Werkstück innerhalb der Prozesskammer bilden, wünschenswert sein, dass eine kleine Menge an Fluid durch die Ventile 83 und 79 strömt, um den Druckeinstellpunkt zu treffen, der von der Steuervorrichtung 96 eingestellt ist. Somit kann, um die Drucksteuerung zu ermöglichen bzw. zu erleichtern, das Fluidversorgungssystem in einem Ausführungsbeispiel feste Zumessöffnungen 90 und 92 aufweisen.
  • In dem in 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist das Fluidversorgungssystem unabhängige Steuerschaltungen für zwei getrennte Bereich auf. Insbesondere können der Strömungsmesser 78, das Steuerventil 79 und der Drucksensor 80 verwendet werden, um den Gasdruck in der zentralen Fluidzone 42 zu steuern. Das Steuerventil 83, der Strömungsmesser 82 und der Drucksensor 84 können andererseits verwendet werden, um den Druck in einer der äußeren Zonen auf der Werkstückaufnahmefläche zu steuern. In einem Ausführungsbeispiel kann jede Fluidzone auf der Werkstückaufnahmefläche 18 mit einem getrennten und unterschiedlichen Strömungsmesser, Steuerventil und Drucksensor zur individuellen Steuerung jeder der Fluidzonen verbunden sein. Das Ausmaß an Steuerungen, die für jede der Fluidzonen notwendig sind, kann von verschiedenen Faktoren und der bestimmten Anwendung abhängen.
  • Die Weise, auf die das Fluid in die Fluidzonen aus dem Fluidversorgungssystem eintritt und innerhalb der Zonen umverteilt wird, kann von der Position und den Spezifika anderer Elemente der elektrostatischen Haltevorrichtung abhängen und ist für die vorliegende Erfindung nicht wichtig.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann das in 1 gezeigte Werkstückbearbeitungssystem eine oder mehrere Temperaturmessvorrichtungen aufweisen, die konfiguriert sind, um die Temperatur eines Werkstückes innerhalb der Bearbeitungskammer abzufühlen und zu überwachen. Im Allgemeinen kann jegliche geeignete Temperaturmessvorrichtung verwendet werden. Zum Beispiel können Messvorrichtungen, die verwendet werden können, Pyrometer, Temperaturfühler, Thermistoren, Glasfasertemperatursensoren und Ähnliches aufweisen.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann das Waferbearbeitungssystem eine Vielzahl von Temperaturmessvorrichtungen aufweisen, die konfiguriert sind, um die Temperatur des Werkstückes an mehreren Stellen zu messen. In diesem Ausführungsbeispiel können beispielsweise Pyrometer verwendet werden, die die Temperatur des Werkstückes messen, ohne das Werkstück zu kontaktieren. Ein Pyrometer kann beispielsweise die Temperatur des Werkstückes an jeder der Stellen messen, an denen die Fluidzonen angeordnet sind.
  • Die Temperaturmessvorrichtungen können mit der Steuervorrichtung 96 verbunden angeordnet werden, wie in 4 gezeigt ist. Die Steuervorrichtung 96 kann konfiguriert sein, um den Druck in jeder der Fluidzonen basierend auf Information, die von den Temperaturmessvorrichtungen empfangen wird, zu steuern. Auf diese Weise kann die Temperatur des Werkstückes an den azimutalen Stellen basierend auf der durch die Temperaturmessvorrichtung abgefühlten Temperatur eingestellt werden.
  • Die Steuervorrichtung 96 kann beispielsweise auf steuernde Weise, auf regelnde Weise oder auf modellbasierte Weise arbeiten. Zum Beispiel kann in einem Steuersystem ein repräsentatives Werkstück zuerst in der Bearbeitungskammer bearbeitet werden. Während des Bearbeitens kann die Temperatur des Werkstückes an mehreren Stellen überwacht werden. Basierend auf der Information, die von den Temperaturmessvorrichtungen empfangen wird, kann die Steuervorrichtung programmiert werden, um den Druck an jede der Fluidzonen für das Bearbeiten ähnlicher Werkstücke zu steuern.
  • Alternativ kann die Steuervorrichtung konfiguriert sein, um den Druck an die Fluidzonen während der Bearbeitung jedes Werkstückes basierend auf Echtzeit-Temperaturmessungen in einer Regelungsanordnung zu steuern.
  • Die Fluidzonen können verwendet werden, um die Temperatur des Werkstückes aus unterschiedlichen Gründen zu steuern. Zum Beispiel können in einem Ausführungsbeispiel die Fluidzonen verwendet werden, um das Werkstück innerhalb der Bearbeitungskammer gleichmäßiger zu erwärmen. In anderen Ausführungsbei spielen jedoch kann es wünschenswert sein, das Werkstück auf nicht gleichförmige Weise zu erwärmen. Zum Beispiel kann es in manchen Prozessen wünschenswert sein, ein bestimmtes Temperaturprofil über die Oberfläche des Werkstückes hinweg zu haben anstelle einer gleichförmigen Temperatur.
  • In dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist, wie oben beschrieben, das Werkstückbearbeitungssystem eine Plasmaquelle zum Durchführen verschiedener Prozesse auf. Wie gezeigt, weist beispielsweise die Prozesskammer eine Öffnung 11 zum Einführen von Reaktionsmitteln in die Kammer auf. Jegliches geeignetes Reaktionsmittelliefersystem kann in die Kammer aufgenommen sein. Zum Beispiel kann in einem Ausführungsbeispiel ein Duschkopf innerhalb der Öffnung 11 angeordnet sein.
  • Zusätzlich zu einem Reaktionsmittelliefersystem kann die Prozesskammer auch verbunden sein mit einer Pumpvorrichtung zum Pumpen von Fluiden, wie beispielsweise Gasen, aus der Kammer, wenn dies erwünscht ist. Zusätzlich kann die Pumpvorrichtung Vakuumbedingungen oder annähernd ein Vakuum erreichende Bedingungen innerhalb der Kammer erzeugen. Beispielsweise ist die Prozesskammer besonders gut geeignet zum Durchführen von Prozessen bei Drücken, die geringer sind als ungefähr 500 Torr, wie beispielsweise geringer als ungefähr 5 Torr, oder sogar geringer als etwa 0,005 Torr.
  • Es sollte jedoch klar sein, dass der Werkstückträger der vorliegenden Offenbarung in zahlreichen anderen und unterschiedlichen Arten von Prozesskammern verwendet werden kann. Zum Beispiel sind die Lehren der vorliegenden Offenbarung gleichfalls anwendbar auf Prozesskammern zum Durchführen von CVD bzw. chemischer Gasphasenabscheidung, Ätzen, Vergüten und Ähnlichem.
  • Diese und andere Modifikationen und Variationen an der vorliegenden Erfindung können vom Fachmann durchgeführt werden, ohne vom Inhalt und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, welcher genauer in den angehängten Ansprüchen dargestellt ist. Zudem sollte klar sein, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungsbeispiele teilweise und ganz ausgetauscht werden können. Weiter wird dem Fachmann klar sein, dass die vorhergehende Beschreibung nur beispielhaft ist und die Erfindung nicht einschränken soll, wie sie in den angehängten Ansprüchen weiter beschrieben ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Werkstückträger ist offenbart, der eine Werkstückaufnahmefläche definiert. Der Werkstückträger weist eine Vielzahl von Fluidzonen auf. Ein Fluid, wie beispielsweise ein Gas, wird an die Fluidzonen geliefert, um ein Werkstück auf dem Werkstückträger zu kontaktieren. Das Fluid kann ausgewählte wärmeleitende Charakteristika aufweisen, und zwar zum Steuern der Temperatur des Werkstückes an bestimmten Stellen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung sind zumindest bestimmte Fluidzonen an unterschiedlichen azimutalen Positionen. Auf diese Weise kann die Temperatur des Werkstückes nicht nur in einer radialen Richtung sondern auch ein einer Winkelrichtung eingestellt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 5609720 [0003]
    • - US 5761023 [0003, 0004]
    • - JP 63-78975 [0003]
    • - JP 1-251735 [0003]

Claims (25)

  1. Werkstückträger zum Halten eines Werkstückes in einer Prozesskammer mit: einem Werkstückträger, der eine Werkstückaufnahmefläche zum Aufnehmen und Halten eines Werkstückes definiert; und einer Vielzahl von unterteilten Fluidzonen auf der Werkstückaufnahmefläche, wobei jede Fluidzone mit einer Fluidversorgung verbunden ist, um einen Fluiddruck zwischen der Werkstückaufnahmefläche und einem Werkstück zu erzeugen, das auf der Werkstückaufnahmefläche angeordnet ist, wobei, wenn die Fluide an jede der Fluidzonen geliefert werden, jede Fluidzone unter Druck gesetzt wird, wobei die Fluidzonen getrennt sind, und wobei mindestens bestimmte Zonen der Zonen eine unterschiedliche Azimutposition auf der Werkstückaufnahmefläche aufweisen.
  2. Werkstückträger nach Anspruch 1, wobei die Werkstückaufnahmefläche einen Außenrand hat und einen Außenumfang aufweist, der zum Außenrand benachbart ist, wobei der Außenumfang ein Außenband aufweist, das in die Fluidzonen aufgeteilt ist, die unterschiedliche azimutale Positionen aufweisen.
  3. Werkstückträger nach Anspruch 2, wobei mindestens 2 unterteilte Fluidzonen auf dem Außenband angeordnet sind.
  4. Werkstückträger nach Anspruch 2, wobei das Außenband in etwa 3 bis etwa 12 Zonen aufgeteilt ist.
  5. Werkstückträger nach Anspruch 2, wobei der Werkstückträger weiter eine Fluidzone aufweist, die zentral auf der Werkstückaufnahmefläche angeordnet ist.
  6. Werkstückträger nach Anspruch 1, wobei der Werkstückträger eine elektrostatische Haltevorrichtung aufweist.
  7. Werkstückträger nach Anspruch 1, wobei die Fluidzonen, die verschiedene Azimutpositionen aufweisen, alle eine im Wesentlichen identische Form und einen im Wesentlichen identischen Oberflächenbereich aufweisen.
  8. Werkstückträger nach Anspruch 2, wobei das Außenband gleich in Fluidzonen aufgeteilt ist.
  9. Prozesskammer, die den Werkstückträger nach Anspruch 1 aufweist.
  10. Prozesskammer nach Anspruch 9, wobei die Kammer einen Bearbeitungsbereich aufweist, der mit einer Energiequelle oder einer Reaktionsmittelquelle verbunden ist.
  11. Prozesskammer nach Anspruch 9, die weiter mindestens eine Temperaturmessvorrichtung zum Messen der Temperatur eines Werkstückes aufweist, das auf dem Werkstückträger angeordnet ist, wobei die Prozesskammer weiter einer Steuervorrichtung aufweist, die mit der Temperaturmessvorrichtung und den Fluidversorgungen verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um die Menge an Fluid zu steuern, das an die Fluidzonen geliefert wird, und zwar basierend auf Information, die von der Temperaturmessvorrichtung empfangen wird.
  12. Werkstückträger nach Anspruch 1, wobei die Fluidzonen durch Kanten getrennt sind, die eine Dichtung mit einem Werkstück bilden, das auf dem Werkstückträger positioniert ist.
  13. Werkstückträger nach Anspruch 6, wobei der Werkstückträger eine metallische oder keramische Basis aufweist, die mit einem dielektrischen Material beschichtet ist, und wobei der Werkstückträger weiter eine oder mehrere Elektroden aufweist, die innerhalb des dielektrischen Materials angeordnet sind und eine Gleichstromversorgung zum Anlegen einer unterschiedlichen Spannung an jede eingebettete Elektrode.
  14. Prozess zum Steuern der Temperatur eines Werkstückes in der Prozesskammer, der Folgendes aufweist: Platzieren eines Werkstückes auf einem Werkstückträger in einer Prozesskammer, wobei das Werkstück auf einer Werkstückaufnahmefläche auf dem Werkstückträger platziert wird; Aussetzen des Werkstückes gegenüber einer Energiequelle in der Prozesskammer, was bewirkt, dass die Temperatur des Werkstückes ansteigt; und Leiten eines Fluids in unter Druck gesetzte Fluidzonen zwischen dem Werkstück und der Werkstückaufnahmefläche, wobei jede der Fluidzonen die Temperatur eines entsprechenden Teils des Werkstückes beeinflusst, wobei mindestens bestimmte Zonen der Zonen verschiedene Azimutpositionen auf dem Werkstück haben.
  15. Prozess nach Anspruch 14, wobei das Werkstück ein Substrat aufweist, auf dem elektrisch aktive Vorrichtungen oder Funktionen ausgebildet sind und wobei die Energiequelle eine Plasmaquelle, eine thermische Energiequelle, eine Ionenquelle, eine reaktive chemische Quelle oder eine Kombination davon aufweist und das Werkstück auf dem Werkstückhalter durch elektrostatische Anziehung gehalten wird.
  16. Prozess nach Anspruch 14, wobei der Druck in den Fluidzonen zwischen näherungsweise 1 bis 800 Torr variiert.
  17. Prozess nach Anspruch 14, wobei die unter Druck gesetzten Fluidzonen eine zentrale Zone aufweisen, die von den Fluidzonen umgeben ist, die unterschiedliche azimutale Positionen haben.
  18. Prozess nach Anspruch 17, wobei das Werkstück einen Außenumfang hat und wobei die Fluidzonen, die unterschiedliche azimutale Positionen haben, entlang eines Außenbandes angeordnet sind, das benachbart ist zum Außenumfang des Werkstückes.
  19. Prozess nach Anspruch 18, wobei das Außenband in etwa 2 Fluidzonen bis etwa 12 Fluidzonen aufgeteilt ist.
  20. Prozess nach Anspruch 14, wobei das Fluid, das an die unter Druck gesetzten Fluidzonen geleitet wird, Helium, Wasserstoff oder Mischungen davon aufweist.
  21. Werkstückbearbeitungssystem, das Folgendes aufweist: eine Prozesskammer für das Bearbeiten von Werkstücken; eine Energiequelle, die mit der Prozesskammer verbunden ist; einen Werkstückträger, der in der Prozesskammer aufgenommen ist, wobei der Werkstückträger eine Werkstückaufnahmefläche zum Aufnehmen und Halten eines Werkstückes definiert; eine Vielzahl von unterteilten Fluidzonen auf der Werkstückaufnahmefläche, wobei jede Fluidzone mit einer Fluidversorgung verbunden ist, um einen Fluiddruck zwischen der Werkstückaufnahmefläche und einem Werkstück zu erzeugen, das auf der Werkstückaufnahmefläche angeordnet ist, und wobei mindestens bestimmte Zonen der Zonen eine unterschiedliche Azimutposition auf der Werkstückaufnahmefläche haben; und eine Steuervorrichtung, die mit den Fluidversorgungen verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um den Druck in den Fluidzonen zu steuern.
  22. Werkstückbearbeitungssystem nach Anspruch 21, das weiter eine Vielzahl von Temperaturmessvorrichtungen zum Bestimmen der Temperatur eines Werkstückes aufweist, das in der Prozesskammer enthalten ist, wobei das System eine entsprechende Temperaturmessvorrichtung für jede der Fluidzonen aufweist.
  23. System nach Anspruch 22, wobei die Temperaturabfühlvorrichtungen Pyrometer, Temperaturfühler, Thermistoren, Glasfasertemperatorsensoren oder Mischungen davon aufweisen, wobei jede der Temperaturabfühlvor richtungen mit der Steuervorrichtung verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um den Druck in den Fluidzonen basierend auf von den Temperaturmessvorrichtungen empfangener Information zu steuern.
  24. Werkstückbearbeitungssystem nach Anspruch 21, wobei die Werkstückaufnahmefläche einen Außenrand hat und einen Außenumfang benachbart zum Außenrand aufweist, wobei der Außenumfang ein Außenband aufweist, das in Fluidzonen unterteilt ist, die unterschiedliche Azimutpositionen haben.
  25. Werkstückbearbeitungssystem nach Anspruch 24, wobei das System weiter eine Fluidzone aufweist, die zentral auf einer Werkstückaufnahmefläche angeordnet ist, und wobei der Werkstückträger eine elektrostatische Haltevorrichtung aufweist und wobei die Energiequelle, die mit der Bearbeitungsregion verbunden ist, eine Plasmaquelle, eine thermische Energiequelle, einen Ionenquelle, eine reaktive chemische Quelle oder eine Kombination davon aufweist.
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