JP2001523045A - 加工物を保持する装置 - Google Patents
加工物を保持する装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract
(57)【要約】
半導体ウェハ処理システムの処理チャンバ内に加工物を保持する装置(100)。この装置は、熱伝達エレメント上の静電チャック(102)と、チャックを熱伝達エレメントに所定の方向で固定するクランプリング(104)とを備える。取外し可能な「キーイング」されたチャックにより、ウェハ支持プラットホームを迅速に交換でき、生産性が向上し、熱伝達エレメント上に一貫しておくことが出来、信頼性ある処理条件を得ることが出来る。
Description
【０００１】 （発明の背景） １．発明の技術分野 本発明は、一般に半導体ウェハ処理システム内の加工物支持具上に加工物(ワ ーク)を保持する装置に関し、より詳しくは、大口径（３００ｍｍ又はそれ以上 ）の半導体ウェハを支持し保持する改善された３ピースのパックとペデスタルベ
ースの組立体に関する。
ースの組立体に関する。
【０００２】 ２．背景技術 コンピューターグラフィックのプロッターで紙を保持することから半導体ウェ
ハ処理チャンバ内で半導体ウェハを保持することまでの色々の用途で加工物を保
持するのに静電チャックが使用される。典型的には、静電チャックは、ウェハと
チャックの間に静電吸引力を生じることにより、加工物（即ち、半導体ウェハ）
をクランプする。チャックの１つ又はそれ以上の電極に電圧がかけられ、ウェハ
と電極にそれぞれ反対の極性の電荷が誘起される。反対の電荷により、ウェハは
チャックに引き付けられ、それゆえウェハを保持する。
ハ処理チャンバ内で半導体ウェハを保持することまでの色々の用途で加工物を保
持するのに静電チャックが使用される。典型的には、静電チャックは、ウェハと
チャックの間に静電吸引力を生じることにより、加工物（即ち、半導体ウェハ）
をクランプする。チャックの１つ又はそれ以上の電極に電圧がかけられ、ウェハ
と電極にそれぞれ反対の極性の電荷が誘起される。反対の電荷により、ウェハは
チャックに引き付けられ、それゆえウェハを保持する。
【０００３】 ２００ｍｍの直径が、半導体ウェハの受入れられている工業標準である。半導
体処理装置では、通常は静電チャックを使用して、２００ｍｍのウェハを処理中
ペデスタルにクランプする。例えば、図４に示す物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ40
0で、２００ｍｍのウェハ402が、ペデスタル組立体404に静電的にクランプされ 、ウェハが処理中動かないようにする。あるＰＶＤプロセスを促進するため、ペ
デスタル組立体404には、静電チャック412の下に熱伝達エレメント406が配置さ れ、ウェハの温度を調節し、効率的に処理できるようにする。２００ｍｍのウェ
ハについて、このサイズの加工物を処理するのに、チャックの構成と形態を改善
することが望まれている。この結果、ウェハの歩留まりが向上し、ウェハ処理中
の温度制御が良くなり、全体に製品の品質が向上した。
体処理装置では、通常は静電チャックを使用して、２００ｍｍのウェハを処理中
ペデスタルにクランプする。例えば、図４に示す物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ40
0で、２００ｍｍのウェハ402が、ペデスタル組立体404に静電的にクランプされ 、ウェハが処理中動かないようにする。あるＰＶＤプロセスを促進するため、ペ
デスタル組立体404には、静電チャック412の下に熱伝達エレメント406が配置さ れ、ウェハの温度を調節し、効率的に処理できるようにする。２００ｍｍのウェ
ハについて、このサイズの加工物を処理するのに、チャックの構成と形態を改善
することが望まれている。この結果、ウェハの歩留まりが向上し、ウェハ処理中
の温度制御が良くなり、全体に製品の品質が向上した。
【０００４】 最近の半導体ウェハの世代は、３００ｍｍの直径で、１つのウェハ上に更に多
くの集積回路部品を製造できるようになっている。残念なことに、ウェハのサイ
ズが大きくなると、固有の製造上の問題がある。例えば、ウェハ処理温度は、５
００℃に到達する場合がある。このため、３００ｍｍのウェハを処理中十分に加
熱するため、より大きい熱伝達エレメントが必要である。さらに、熱伝達エレメ
ントとウェハの後面との間で、十分で均一な熱伝導を保持することが不可欠であ
る。２００ｍｍのウェハを処理するには、１ピースの熱伝達エレメント／チャッ
クユニットで十分であるが、後継のより大きいサイズを処理するには十分でない
かもしれない。疲労又は過度の熱膨張により、このような１ピースのユニットが
作用しなくなり、又はセラミックチャック部分にクラックが入ると、ユニット全
体を交換しなければならない。この種類の修理は、通常高価で時間がかかる。
くの集積回路部品を製造できるようになっている。残念なことに、ウェハのサイ
ズが大きくなると、固有の製造上の問題がある。例えば、ウェハ処理温度は、５
００℃に到達する場合がある。このため、３００ｍｍのウェハを処理中十分に加
熱するため、より大きい熱伝達エレメントが必要である。さらに、熱伝達エレメ
ントとウェハの後面との間で、十分で均一な熱伝導を保持することが不可欠であ
る。２００ｍｍのウェハを処理するには、１ピースの熱伝達エレメント／チャッ
クユニットで十分であるが、後継のより大きいサイズを処理するには十分でない
かもしれない。疲労又は過度の熱膨張により、このような１ピースのユニットが
作用しなくなり、又はセラミックチャック部分にクラックが入ると、ユニット全
体を交換しなければならない。この種類の修理は、通常高価で時間がかかる。
【０００５】 １つの解決策は、２ピース組立体を開発し、チャックと熱伝達エレメントを個
別の構成部品とすることである。２ピース組立体では、チャック部分はディスク
状の部分に似ていて、普通はパックといわれる。通常、パックと熱伝達エレメン
トは、異なる材料で作られる（即ち、セラミックのパックとステンレス鋼の熱伝
達エレメント）。そして、これらの材料は、ロー付けにより結合される。ウェハ
を処理する状態では、ロー付けの結合部は、しばしば処理室内に汚染物を放出し
（ガス放出状態として知られている）、好ましくない。さらに、最高の作動温度
では、ペデスタルの構成部品の熱膨張が異なる。特に、セラミックのパックは、
同じ大きさのステンレス鋼（ＳＳＴ）部分の半分しか伸張しない。伸張するセラ
ミックに接触するデポジションリング（又は同様の種類のデバイス）の部分は、
セラミックを引っかき、即ちこすり、チャンバ内に微粒子を放出する傾向がある
。これらの微粒子は、処理中のウェハ、チャンバ内の装置を汚染し、又は他のチ
ャンバ又はウェハに運ばれる場合がある。
別の構成部品とすることである。２ピース組立体では、チャック部分はディスク
状の部分に似ていて、普通はパックといわれる。通常、パックと熱伝達エレメン
トは、異なる材料で作られる（即ち、セラミックのパックとステンレス鋼の熱伝
達エレメント）。そして、これらの材料は、ロー付けにより結合される。ウェハ
を処理する状態では、ロー付けの結合部は、しばしば処理室内に汚染物を放出し
（ガス放出状態として知られている）、好ましくない。さらに、最高の作動温度
では、ペデスタルの構成部品の熱膨張が異なる。特に、セラミックのパックは、
同じ大きさのステンレス鋼（ＳＳＴ）部分の半分しか伸張しない。伸張するセラ
ミックに接触するデポジションリング（又は同様の種類のデバイス）の部分は、
セラミックを引っかき、即ちこすり、チャンバ内に微粒子を放出する傾向がある
。これらの微粒子は、処理中のウェハ、チャンバ内の装置を汚染し、又は他のチ
ャンバ又はウェハに運ばれる場合がある。
【０００６】 それゆえ、改善された２ピースのパックと熱伝達エレメントの組立体と、パッ
クを熱伝達エレメント組立体に結合する装置の必要性がある。このようなデバイ
スは、ウェハの温度均一性を改善し、そのメンテナンスと製造のコストを少なく
する必要がある。
クを熱伝達エレメント組立体に結合する装置の必要性がある。このようなデバイ
スは、ウェハの温度均一性を改善し、そのメンテナンスと製造のコストを少なく
する必要がある。
【０００７】 （発明の要約） 従来技術の欠点は、半導体ウェハ処理システム内でウェハを保持する改善され
た装置により解決される。本発明の装置は、３ピースのペデスタル組立体である
。特に、ペデスタル組立体は、クランプリングにより、熱伝達エレメント（要素
）に固定されたパックを有する。パックを取り囲むクランプリングには、複数の
「フィンガー」接触部分が設けられている。パックには、周縁部に複数のスカラ
ップ（扇形切り欠き）部分が設けられている。そして、各フィンガー接触部分が
、対応するスカラップ部分に係合する。１つのフィンガー接触部分と１つのスカ
ラップ部分は、他の全てのフィンガー接触部分とスカラップ部分とは、少し大き
さが異なる。そして、パックは、クランプリングと熱伝達エレメントに対してい
つも同じ方向を向いている。さらに、フィンガー部分の接触領域は、可撓性があ
り、丸みが付いている。
た装置により解決される。本発明の装置は、３ピースのペデスタル組立体である
。特に、ペデスタル組立体は、クランプリングにより、熱伝達エレメント（要素
）に固定されたパックを有する。パックを取り囲むクランプリングには、複数の
「フィンガー」接触部分が設けられている。パックには、周縁部に複数のスカラ
ップ（扇形切り欠き）部分が設けられている。そして、各フィンガー接触部分が
、対応するスカラップ部分に係合する。１つのフィンガー接触部分と１つのスカ
ラップ部分は、他の全てのフィンガー接触部分とスカラップ部分とは、少し大き
さが異なる。そして、パックは、クランプリングと熱伝達エレメントに対してい
つも同じ方向を向いている。さらに、フィンガー部分の接触領域は、可撓性があ
り、丸みが付いている。
【０００８】 ここに記述した構成部品により、確実に物理的接触するようになり、それゆえ
、パックと熱伝達エレメントの間で均一な熱伝導が行われ、パック材料のマイク
ログラインディング（微小摩耗）が減り、パックを頻繁に交換しなくても良くな
る。そして、微粒子の生成、熱膨張、パックの故障等のウェハ処理の問題は、最
小限になり、その結果よりコスト有効性のあるウェハ処理が出来る。 大きい（３００ｍｍ直径）ウェハを静電チャックに効果的に保持し、小さい直
径のウェハを処理する半導体ウェハ処理システムと同様の熱伝達特性を有する装
置が、長年望まれていたが、本発明はこれを満たす。
、パックと熱伝達エレメントの間で均一な熱伝導が行われ、パック材料のマイク
ログラインディング（微小摩耗）が減り、パックを頻繁に交換しなくても良くな
る。そして、微粒子の生成、熱膨張、パックの故障等のウェハ処理の問題は、最
小限になり、その結果よりコスト有効性のあるウェハ処理が出来る。 大きい（３００ｍｍ直径）ウェハを静電チャックに効果的に保持し、小さい直
径のウェハを処理する半導体ウェハ処理システムと同様の熱伝達特性を有する装
置が、長年望まれていたが、本発明はこれを満たす。
【０００９】 （詳細な説明） 本発明の教示は、添付図面を参照して次の発明の詳細な説明を読めば分かるで
あろう。 容易に理解できるように、可能なところでは、各図に共通の同一の要素を示す
のに、同一の参照番号を使用した。
あろう。 容易に理解できるように、可能なところでは、各図に共通の同一の要素を示す
のに、同一の参照番号を使用した。
【００１０】 本発明をよりよく理解するため、次の説明を読むとき、図１と図２を同時に参
照するのが良い。 図１は、処理チャンバに使用される本発明のペデスタル組立体100の上面図で ある。特に、図１にはパック102と、クランプリング104が示される。クランプリ
ング104は、パック102とクランプリング104の下にある（図2参照）熱伝達エレメ
ント202に固定される。熱伝達エレメント202は、ステンレス鋼、チタン、ニッケ
ルめっき銅等の熱伝導性材料で作られ、パック102の下面を加熱又は冷却するの に必要なハードウェアを備える。本発明の組立体は、半導体ウェハを製造するた
めの物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、イオンプレーティング、ガス抜
き、冷却、及び／又はエッチングチャンバ等の色々の処理室で使用することが出
来る。図２は、本発明のペデスタル組立体の図１の２−２線に沿った詳細断面図
である。ＰＶＤ反応チャンバとそのウェハを処理する動作をより詳しく理解する
には、1993年7月20日に発行された米国特許第5,228,501号を参照すると良い。こ
の特許をここに参照する。この特許は、カリフォルニア州サンタクララのアプラ
イドマテリアル者が製造する物理蒸着チャンバに使用されるウェハ支持組立体を
開示する。
照するのが良い。 図１は、処理チャンバに使用される本発明のペデスタル組立体100の上面図で ある。特に、図１にはパック102と、クランプリング104が示される。クランプリ
ング104は、パック102とクランプリング104の下にある（図2参照）熱伝達エレメ
ント202に固定される。熱伝達エレメント202は、ステンレス鋼、チタン、ニッケ
ルめっき銅等の熱伝導性材料で作られ、パック102の下面を加熱又は冷却するの に必要なハードウェアを備える。本発明の組立体は、半導体ウェハを製造するた
めの物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、イオンプレーティング、ガス抜
き、冷却、及び／又はエッチングチャンバ等の色々の処理室で使用することが出
来る。図２は、本発明のペデスタル組立体の図１の２−２線に沿った詳細断面図
である。ＰＶＤ反応チャンバとそのウェハを処理する動作をより詳しく理解する
には、1993年7月20日に発行された米国特許第5,228,501号を参照すると良い。こ
の特許をここに参照する。この特許は、カリフォルニア州サンタクララのアプラ
イドマテリアル者が製造する物理蒸着チャンバに使用されるウェハ支持組立体を
開示する。
【００１１】 パック102は、熱伝達エレメント202の上面にある別体のものであり、静電チャ
ックとして作用する。即ち、パック102は、電極配置106を備え、該電極配置は、
パックの上面108と、パック102により支持される加工物（図示せず）の下面との
間に必要なチャッキング力を与える。一般に、パック102は、パック102内に埋め
込まれた又はパックの上面にある１つ又はそれ以上の電極110aと110bを有する。
例えば、本出願人が譲受けた1997年6月9日出願の米国特許出願第08/871,741号は
、一対の半月形、同一面の導体、１組の同心リングの電極等、静電チャック用の
色々の電極配置を記述するが、これらに限らない。パック102には、さらに各電 極110a、110bを熱伝達エレメントの下の遠隔の電源（図示せず）に接続するリー
ド線（図示せず）が設けられている。例えば、バイポーラ電極配置では、正電圧
が第１電極110aにかけられ、負電圧が第２電極110bにかけられる。その結果出来
る電場により、パック102の表面と加工物の下面の間に反対極性の電荷が誘起さ れ、加工物を静電的にパックにクランプする。
ックとして作用する。即ち、パック102は、電極配置106を備え、該電極配置は、
パックの上面108と、パック102により支持される加工物（図示せず）の下面との
間に必要なチャッキング力を与える。一般に、パック102は、パック102内に埋め
込まれた又はパックの上面にある１つ又はそれ以上の電極110aと110bを有する。
例えば、本出願人が譲受けた1997年6月9日出願の米国特許出願第08/871,741号は
、一対の半月形、同一面の導体、１組の同心リングの電極等、静電チャック用の
色々の電極配置を記述するが、これらに限らない。パック102には、さらに各電 極110a、110bを熱伝達エレメントの下の遠隔の電源（図示せず）に接続するリー
ド線（図示せず）が設けられている。例えば、バイポーラ電極配置では、正電圧
が第１電極110aにかけられ、負電圧が第２電極110bにかけられる。その結果出来
る電場により、パック102の表面と加工物の下面の間に反対極性の電荷が誘起さ れ、加工物を静電的にパックにクランプする。
【００１２】 パック102もまた、熱伝達エレメント202から加工物（図示せず）の下面に十分
に熱を伝達できる材料で出来ているのが理想的である。そして、加工物（即ち、
半導体ウェハ）は、ＰＶＤプロセスに好適な作動温度まで加熱される。熱伝達エ
レメントとパックは、両方とも熱伝導材料で出来ているが、普通は両方の部品に
同じ材料は使用しない。半導体ウェハ処理とそのための機械製造に当業者は、各
構成部品の材料選択は、構成部品とウェハ処理システム全体の最適の性能に基づ
いて決まることを理解するであろう。例えば、熱伝達エレメント202は、金属で 作成し、パック102は半導体、セラミック、又は複合材料で作成しても良い。本 発明の好適な実施例では、熱伝達エレメント202はステンレス鋼であり、パック は窒化アルミニウム等のセラミックである。又は、セラミックは、二酸化チタン
（ＴｉＯ2）等の金属酸化物をドープしたアルミナでも、又は同様の抵抗特性を 有する他のセラミック材料でも良い。
に熱を伝達できる材料で出来ているのが理想的である。そして、加工物（即ち、
半導体ウェハ）は、ＰＶＤプロセスに好適な作動温度まで加熱される。熱伝達エ
レメントとパックは、両方とも熱伝導材料で出来ているが、普通は両方の部品に
同じ材料は使用しない。半導体ウェハ処理とそのための機械製造に当業者は、各
構成部品の材料選択は、構成部品とウェハ処理システム全体の最適の性能に基づ
いて決まることを理解するであろう。例えば、熱伝達エレメント202は、金属で 作成し、パック102は半導体、セラミック、又は複合材料で作成しても良い。本 発明の好適な実施例では、熱伝達エレメント202はステンレス鋼であり、パック は窒化アルミニウム等のセラミックである。又は、セラミックは、二酸化チタン
（ＴｉＯ2）等の金属酸化物をドープしたアルミナでも、又は同様の抵抗特性を 有する他のセラミック材料でも良い。
【００１３】 熱伝導を更に促進するため、パック102の上面108と加工物の下面の間の隙間空
間に熱伝達ガスを注入してもよい。又は、熱伝導ホイルを使用して空隙を閉じ、
熱伝導媒体として作用するようにしても良い。ガスは、入口ポート112から加工 物の下に注入される。ウェハ処理の終わりに、遠隔の電源への電力を減少するか
又はオフにして、加工物をのチャッキングを「外す」ことが出来るようにする。
次に、加工物は、パックの下のリフトピン（図示せず）によりパック102の上面1
08より上に上昇し、ウェハ移送ロボットがチャンバから加工物を回収できるよう
にする。特に、熱伝達エレメント内の密封シールした空洞（図示せず）内のリフ
トピンは、複数のリフトピンポート114から、パック102の上面108まで上昇する 。本発明の好適な実施例では、パック102の中央に1つの熱伝達ガスポートが設け
られ、パック102の中心の周りに３つのリフトピンポート114が等間隔で配置され
る。
間に熱伝達ガスを注入してもよい。又は、熱伝導ホイルを使用して空隙を閉じ、
熱伝導媒体として作用するようにしても良い。ガスは、入口ポート112から加工 物の下に注入される。ウェハ処理の終わりに、遠隔の電源への電力を減少するか
又はオフにして、加工物をのチャッキングを「外す」ことが出来るようにする。
次に、加工物は、パックの下のリフトピン（図示せず）によりパック102の上面1
08より上に上昇し、ウェハ移送ロボットがチャンバから加工物を回収できるよう
にする。特に、熱伝達エレメント内の密封シールした空洞（図示せず）内のリフ
トピンは、複数のリフトピンポート114から、パック102の上面108まで上昇する 。本発明の好適な実施例では、パック102の中央に1つの熱伝達ガスポートが設け
られ、パック102の中心の周りに３つのリフトピンポート114が等間隔で配置され
る。
【００１４】 図２は、本発明のペデスタル組立体100の詳細断面図である。熱伝達エレメン ト202の上面204は、内側隆起部分206が外側フランジ部分208に取り囲まれている
。移行領域220は、熱伝達エレメント202のフランジ部分208が終わり、隆起部分2
06が始まる迄の領域である。パック102は、熱伝達エレメント202の隆起部分206 上にあり、クランプリング104により熱伝達エレメントに固定されている。特に 、クランプリング104は、熱伝達エレメント202のフランジ部分208全体を覆う。 クランプリング104は、厚い外側部分212を貫通するボア214を有する。熱伝達エ レメント202のフランジ部分208の同じようなボア214が、クランプリング104を貫
通するボア210と同軸にある。ボア214にはネジが切ってあり、ボルト（図示せず
）でクランプリング104を熱伝達エレメント202に固定できるのが好ましい。
。移行領域220は、熱伝達エレメント202のフランジ部分208が終わり、隆起部分2
06が始まる迄の領域である。パック102は、熱伝達エレメント202の隆起部分206 上にあり、クランプリング104により熱伝達エレメントに固定されている。特に 、クランプリング104は、熱伝達エレメント202のフランジ部分208全体を覆う。 クランプリング104は、厚い外側部分212を貫通するボア214を有する。熱伝達エ レメント202のフランジ部分208の同じようなボア214が、クランプリング104を貫
通するボア210と同軸にある。ボア214にはネジが切ってあり、ボルト（図示せず
）でクランプリング104を熱伝達エレメント202に固定できるのが好ましい。
【００１５】 パック102の上面108には、複数のスカラップ部分116が設けられ、その各々は 、クランプリング104の対応するフィンガー部分222と合い、同一空間を占める。
本発明の好適な実施例では、パック102の周縁部118の周りに、８つのスカラップ
部分が等間隔で配置され、クランプリング104に８つの対応するフィンガー部分2
22が設けられる。
本発明の好適な実施例では、パック102の周縁部118の周りに、８つのスカラップ
部分が等間隔で配置され、クランプリング104に８つの対応するフィンガー部分2
22が設けられる。
【００１６】 厚い外側部分212の半径方向内側に、比較的薄い中央部分216がある。各フィン
ガー部分では、中央部分216は、厚い外側部分212から半径方向内側に薄い壁部分
230へ延びる。フィンガー部分の間の位置では、中央部分216はパック102の外辺 縁部の近くで終わる。しかし、各フィンガー部分を形成するため、中央部分216 と壁部分230とは、約９０°の角度をなし、移行部分234により結合される。移行
部分234は、熱伝達エレメント202の上面204上の移行領域220の外形に従う。ガイ
ドピン218が、中央部分216から上方へ延びる。複数のガイドピン218が、クラン プリング104の周りに等間隔で配置されるのが理想的である。ガイドピンは、半 導体ウェハがパック102上の意図した位置から上昇した場合の外側限界を決める 。言換えると、何等かのウェハ処理の異変（即ち、過度の後面ガス圧力、又はチ
ャッキング力の低下）により、ウェハがパック102からずれて横方向に移動して も、ピンによりこのようにウェハ移送ロボットがウェハを回収できなくなる位置
まで移動することを防止する。
ガー部分では、中央部分216は、厚い外側部分212から半径方向内側に薄い壁部分
230へ延びる。フィンガー部分の間の位置では、中央部分216はパック102の外辺 縁部の近くで終わる。しかし、各フィンガー部分を形成するため、中央部分216 と壁部分230とは、約９０°の角度をなし、移行部分234により結合される。移行
部分234は、熱伝達エレメント202の上面204上の移行領域220の外形に従う。ガイ
ドピン218が、中央部分216から上方へ延びる。複数のガイドピン218が、クラン プリング104の周りに等間隔で配置されるのが理想的である。ガイドピンは、半 導体ウェハがパック102上の意図した位置から上昇した場合の外側限界を決める 。言換えると、何等かのウェハ処理の異変（即ち、過度の後面ガス圧力、又はチ
ャッキング力の低下）により、ウェハがパック102からずれて横方向に移動して も、ピンによりこのようにウェハ移送ロボットがウェハを回収できなくなる位置
まで移動することを防止する。
【００１７】 フィンガー部分の位置では、クランプリング104の壁部分230が設けられ、この
部分は上方へ向き、次に彎曲して逆「Ｊ」形を形成し、フィンガー接触部分222 を形成する。フィンガー接触部分222は、パック102の上面108のスカラップ部分1
16と出会い、同一空間を占める。ボルトによりクランプリング104が熱伝達エレ メント202に固定されるとき、フィンガー接触部分222は、スカラップ部分116に 接触し、下方に圧力をかける。
部分は上方へ向き、次に彎曲して逆「Ｊ」形を形成し、フィンガー接触部分222 を形成する。フィンガー接触部分222は、パック102の上面108のスカラップ部分1
16と出会い、同一空間を占める。ボルトによりクランプリング104が熱伝達エレ メント202に固定されるとき、フィンガー接触部分222は、スカラップ部分116に 接触し、下方に圧力をかける。
【００１８】 クランプリング104がスカラップ部分に適正に圧力をかけるように、フィンガ ー部分222が最初にスカラップ部分116に接触するとき、フランジ部分208の上面2
26とクランプリング228の下面の間に小さい空隙224ができるように、表面226と2
28は、フィンガー部分222に対して大きさが決められて、加工される。本発明の 好適な実施例では、空隙224の大きさは、約0.010インチ（25.4ｍｍ）である。ボ
ア210と214にボルト（図示せず）でネジ留めするとき、クランプリング104のフ ィンガー部分222は、初めにスカラップ部分116に接触し圧力をかける。この接触
により、パック102に加重がかかり、パックを熱伝達部分に十分に加重をかける が、パックに加重をかけすぎてクラックが出来ることがない。
26とクランプリング228の下面の間に小さい空隙224ができるように、表面226と2
28は、フィンガー部分222に対して大きさが決められて、加工される。本発明の 好適な実施例では、空隙224の大きさは、約0.010インチ（25.4ｍｍ）である。ボ
ア210と214にボルト（図示せず）でネジ留めするとき、クランプリング104のフ ィンガー部分222は、初めにスカラップ部分116に接触し圧力をかける。この接触
により、パック102に加重がかかり、パックを熱伝達部分に十分に加重をかける が、パックに加重をかけすぎてクラックが出来ることがない。
【００１９】 当業者は、必要な下方への力をかけパックを熱伝達エレメントに固定する色々
の同様のクランプリングの構成を容易に設計することが出来るであろう。しかし
、この出願で開示した一般的な形状と割合には、他の特別の利点がある。前述し
たように、プロセスチャンバの温度が上昇すると、ペデスタル組立体の構成部品
の熱膨張が起こり、「マイクログラインディング」現象をおこす。逆「Ｊ」形の
フィンガー部分が、接触しているセラミック部分に対して静止しているのではな
く、曲ることにより熱膨張を補償する。特に、壁部分230は、所定の厚さで設計 されている。この厚さは、非常に薄く約0.020〜0.030インチ（50.8〜76.2ｍｍ）
の範囲であり、熱で伸張するパック材料の影響により、水平方向にずれる。そし
て、パック／クランプリングの界面で最小限のマイクログラインディングしか起
こらない。さらに、フィンガー部分222の接触領域232は、熱膨張状態で削れ又は
破壊しやすいシャープな角部がない。このような角部には「丸みをつけ」、フィ
ンガー部分の異なる面の間で滑らかな移行が出来るようにする。図３は、本発明
の別の実施例を示し、角部だけでなく、接触領域232全体に丸みを付けてある。 そして、パックが伸張すると、接触領域232は、パック表面に対して「ピボット 運動」し、マイクログラインディングを防止する。
の同様のクランプリングの構成を容易に設計することが出来るであろう。しかし
、この出願で開示した一般的な形状と割合には、他の特別の利点がある。前述し
たように、プロセスチャンバの温度が上昇すると、ペデスタル組立体の構成部品
の熱膨張が起こり、「マイクログラインディング」現象をおこす。逆「Ｊ」形の
フィンガー部分が、接触しているセラミック部分に対して静止しているのではな
く、曲ることにより熱膨張を補償する。特に、壁部分230は、所定の厚さで設計 されている。この厚さは、非常に薄く約0.020〜0.030インチ（50.8〜76.2ｍｍ）
の範囲であり、熱で伸張するパック材料の影響により、水平方向にずれる。そし
て、パック／クランプリングの界面で最小限のマイクログラインディングしか起
こらない。さらに、フィンガー部分222の接触領域232は、熱膨張状態で削れ又は
破壊しやすいシャープな角部がない。このような角部には「丸みをつけ」、フィ
ンガー部分の異なる面の間で滑らかな移行が出来るようにする。図３は、本発明
の別の実施例を示し、角部だけでなく、接触領域232全体に丸みを付けてある。 そして、パックが伸張すると、接触領域232は、パック表面に対して「ピボット 運動」し、マイクログラインディングを防止する。
【００２０】 本発明の別の態様は、パックのスカラップ部分の設計は、パックは熱電圧エレ
メント上に所定の方向のみに組込めるようになっている。特に、パック102の各 スカラップ部分116は、特定の幅と公差内で加工される。しかし、１つのスカラ ップ部分は異なる大きさ、例えば他の全てのスカラップ部分より少し小さく加工
される。これに対応して、クランプリング104の１つのフィンガー部分222が、他
の全てのフィンガー部分より少し小さく加工される。そして、小さいスカラップ
部分を小さいフィンガー部分に合わせると、パックを熱伝達エレメント上に組み
込み、クランプリング104により固定することが出来る。又は、１つのスカラッ プ部分と対応するフィンガー部分は、他の全てのスカラップ部分とフィンガー部
分より少し大きくしても良い。この「パックのキーイング（方向決め）」の特徴
により、組立体が簡単になり、熱伝達エレメント上に組み込まれる任意のパック
が、いつも適正に位置し、リフトピン及び電極に電力を接続する伝導性接触面と
整列する。
メント上に所定の方向のみに組込めるようになっている。特に、パック102の各 スカラップ部分116は、特定の幅と公差内で加工される。しかし、１つのスカラ ップ部分は異なる大きさ、例えば他の全てのスカラップ部分より少し小さく加工
される。これに対応して、クランプリング104の１つのフィンガー部分222が、他
の全てのフィンガー部分より少し小さく加工される。そして、小さいスカラップ
部分を小さいフィンガー部分に合わせると、パックを熱伝達エレメント上に組み
込み、クランプリング104により固定することが出来る。又は、１つのスカラッ プ部分と対応するフィンガー部分は、他の全てのスカラップ部分とフィンガー部
分より少し大きくしても良い。この「パックのキーイング（方向決め）」の特徴
により、組立体が簡単になり、熱伝達エレメント上に組み込まれる任意のパック
が、いつも適正に位置し、リフトピン及び電極に電力を接続する伝導性接触面と
整列する。
【００２１】 要するに、本発明は、大きい（３００ｍｍ又はそれ以上）の半導体ウェハ用の
新規な３ピースのペデスタル組立体を提供する。ペデスタル組立体では、クラン
プリングにより、パックが熱伝達エレメントに固定されている。パックとクラン
プリングは、熱膨張により発生する微粒子の影響を最小限にし、パックと熱伝達
エレメントの間の熱伝導を最大にするように、特別に設計されている。クランプ
リングには、パック上のスカラップ部分に係合するフィンガー部分が設けられて
いる。さらに、１つのスカラップ部分と１つのフィンガー部分は、他の全てのス
カラップ部分とフィンガー部分と少し異なる大きさである。そして、パックは、
クランプリングと熱伝達エレメントに対していつも同じ方向を向き、確実に物理
的接触をし、その結果熱伝達エレメントと熱伝導出来るようになっている。フィ
ンガー部分は可撓性があり、丸みが付いているので、パック材料をマイクログラ
インディングする恐れが少ない。取外し可能なパックにより、迅速で安価に構成
部品を交換し、又はセラミックパックの交換等チャンバを修理することが出来、
ロー付けした又は他の方法で恒久的に結合した熱伝達部分とパックの組立体を取
り除く必要がない。その結果、よりコスト有効性のあるウェハー処理を行うこと
が出来る。
新規な３ピースのペデスタル組立体を提供する。ペデスタル組立体では、クラン
プリングにより、パックが熱伝達エレメントに固定されている。パックとクラン
プリングは、熱膨張により発生する微粒子の影響を最小限にし、パックと熱伝達
エレメントの間の熱伝導を最大にするように、特別に設計されている。クランプ
リングには、パック上のスカラップ部分に係合するフィンガー部分が設けられて
いる。さらに、１つのスカラップ部分と１つのフィンガー部分は、他の全てのス
カラップ部分とフィンガー部分と少し異なる大きさである。そして、パックは、
クランプリングと熱伝達エレメントに対していつも同じ方向を向き、確実に物理
的接触をし、その結果熱伝達エレメントと熱伝導出来るようになっている。フィ
ンガー部分は可撓性があり、丸みが付いているので、パック材料をマイクログラ
インディングする恐れが少ない。取外し可能なパックにより、迅速で安価に構成
部品を交換し、又はセラミックパックの交換等チャンバを修理することが出来、
ロー付けした又は他の方法で恒久的に結合した熱伝達部分とパックの組立体を取
り除く必要がない。その結果、よりコスト有効性のあるウェハー処理を行うこと
が出来る。
【００２２】 本発明の教示を組込んだ色々の実施例を示し詳細に記述してきたが、当業者は
、これらの教示を組込んだ他の多くの実施例を考えることが出来るであろう。
、これらの教示を組込んだ他の多くの実施例を考えることが出来るであろう。
【図１】 本発明の静電パックとクランプリングの上面図。
【図２】 ペデスタルの熱伝達エレメントに固定されたパックとクランプリ
ングの図１の２−２線に沿った詳細断面図。
ングの図１の２−２線に沿った詳細断面図。
【図３】 第２実施例による、ペデスタルの熱伝達エレメントにパックを固
定するクランプリングの断面図。
定するクランプリングの断面図。
【図４】 静電チャックの上に加工物を保持する装置を備える従来技術のＰ
ＶＤ半導体ウェハ処理チャンバの図。
ＶＤ半導体ウェハ処理チャンバの図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブロダィン ジェフリー エイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95030 ロス ガトス マドロン ドライ ヴ 21441 (72)発明者 シャーボ トニー ピー ジュニア アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94403 サン マテオ ケリー ストリー ト 1750 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA16 HA37 HA50 MA29 PA07 PA11 PA18 PA26
Claims (30)
- 【請求項１】 半導体ウェハ処理システムの処理チャンバ内に加工物を保持
する装置において、 上面を有する熱伝達エレメント、 前記熱伝達エレメントの上面上に位置するパック、及び、 前記パックを前記熱伝達エレメントに固定するため、前記パックを取り囲むク
ランプリングを備えることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 前記パックは静電チャックである請求の範囲第１項に記載し
た装置。 - 【請求項３】 前記パックは、前記パックの周縁部に沿って複数のスカラッ
プ部分を備える請求の範囲第２項に記載した装置。 - 【請求項４】 前記複数のスカラップ部分の１つは、残りの前記複数のスカ
ラップ部分とは異なる大きさである請求の範囲第３項に記載した装置。 - 【請求項５】 前記複数のスカラップ部分の１つは、残りの前記複数のスカ
ラップ部分より小さい請求の範囲第４項に記載した装置。 - 【請求項６】 前記クランプリングは、前記複数のスカラップ部分に接触す
るための複数のフィンガー接触部分を備える請求の範囲第５項に記載した装置。 - 【請求項７】 前記複数のクランプリングの接触部分の１つは、残りの前記
複数のクランプリングの接触部分とは異なる大きさである請求の範囲第６項に記
載した装置。 - 【請求項８】 前記複数のクランプリングの接触部分の１つは、前記残りの
複数のクランプリングの接触部分より小さい請求の範囲第７項に記載した装置。 - 【請求項９】 前記残りの複数のスカラップ部分より小さい前記複数のスカ
ラップ部分の１つと、前記残りの複数のクランプリングの接触部分より小さい前
記複数のクランプリングの接触部分の１つとは、前記パックを前記熱伝達エレメ
ントに固定するため、キーイングされた方向になっている請求の範囲第８項に記
載した装置。 - 【請求項１０】 前記複数のクランプリングの接触部分は、前記複数のスカ
ラップ部分と数が等しい請求の範囲第９項に記載した装置。 - 【請求項１１】 前記複数のスカラップ部分と、前記複数のクランプリング
の接触部分は、数が８である請求の範囲第１０項に記載した装置。 - 【請求項１２】 前記複数のクランプリングの接触部分は、逆「Ｊ」形フィ
ンガー部分を備え、前記逆「Ｊ」形フィンガー部分の各々は、接触領域を有する
請求の範囲第１１項に記載した装置。 - 【請求項１３】 前記逆「Ｊ」形フィンガー部分の各々の前記接触領域は、
丸みを付けてある請求の範囲第１２項に記載した装置。 - 【請求項１４】 前記逆「Ｊ」形フィンガー部分の各々は、厚さのある壁部
分を備える請求の範囲第１３項に記載した装置。 - 【請求項１５】 前記壁部分の厚さは、前記パックの熱膨張により、前記逆
「Ｊ」形フィンガー部分が曲ることが出来る厚さである請求の範囲第１４項に記
載した装置。 - 【請求項１６】 半導体ウェハ処理システムの処理チャンバ内に加工物を保
持する装置において、 上面を有する熱伝達エレメント、 前記熱伝達エレメントの上面上に位置する静電チャック、及び、 前記静電チャックを前記熱伝達エレメントに固定するため、前記静電チャック
を取り囲むクランプリングを備えることを特徴とする装置。 - 【請求項１７】 前記静電チャックは、前記パックの周縁部に沿って複数の
スカラップ部分を備える請求の範囲第１６項に記載した装置。 - 【請求項１８】 前記複数のスカラップ部分の１つは、残りの前記複数のス
カラップ部分とは異なる大きさである請求の範囲第１７項に記載した装置。 - 【請求項１９】 前記複数のスカラップ部分の１つは、残りの前記複数のス
カラップ部分より小さい請求の範囲第１８項に記載した装置。 - 【請求項２０】 前記クランプリングは、前記複数のスカラップ部分に接触
するための複数のフィンガー接触部分を備える請求の範囲第１９項に記載した装
置。 - 【請求項２１】 前記複数のクランプリングの接触部分の１つは、残りの前
記複数のクランプリングの接触部分とは異なる大きさである請求の範囲第２０項
に記載した装置。 - 【請求項２２】 前記複数のクランプリングの接触部分の１つは、前記残り
の複数のクランプリングの接触部分より小さい請求の範囲第２１項に記載した装
置。 - 【請求項２３】 前記残りの複数のスカラップ部分より小さい前記複数のス
カラップ部分の１つと、前記残りの複数のクランプリングの接触部分より小さい
前記複数のクランプリングの接触部分の１つとは、前記パックを前記熱伝達エレ
メントに固定するため、キーイングされた方向になっている請求の範囲第２２項
に記載した装置。 - 【請求項２４】 前記複数のクランプリングの接触部分は、前記複数のスカ
ラップ部分と数が等しい請求の範囲第２３項に記載した装置。 - 【請求項２５】 前記複数のスカラップ部分と、前記複数のクランプリング
の接触部分は、数が８である請求の範囲第２４項に記載した装置。 - 【請求項２６】 前記複数のクランプリングの接触部分は、逆「Ｊ」形フィ
ンガー部分を備え、前記逆「Ｊ」形フィンガー部分の各々は、接触領域を有する
請求の範囲第２５項に記載した装置。 - 【請求項２７】 前記逆「Ｊ」形フィンガー部分の各々の前記接触領域は、
丸みを付けてある請求の範囲第２６に記載した装置。 - 【請求項２８】 前記逆「Ｊ」形フィンガー部分の各々は、厚さのある壁部
分を備える請求の範囲第２７項に記載した装置。 - 【請求項２９】 前記壁部分の厚さは、前記静電チャックの熱膨張により、
前記逆「Ｊ」形フィンガー部分が曲ることが出来る厚さである請求の範囲第１４
項に記載した装置。 - 【請求項３０】 半導体ウェハ処理システムの処理チャンバ内に加工物を保
持する装置において、 上面を有する熱伝達エレメント、 静電チャックの周縁部に沿って８つのスカラップ部分を有する前記熱伝達エレ
メントの上面上に位置する静電チャック、及び、 前記静電チャックを前記熱伝達エレメントに固定するため、前記静電チャック
を取り囲むクランプリングを備え、前記クランプリングは、８つの逆「Ｊ」形フ
ィンガー部分を備え、各フィンガー部分は、丸みを付けた接触領域を有し、前記
８つのスカラップ部分と前記８つのクランプリングの接触部分は、残りのスカラ
ップ部分と接触部分より小さく、前記静電チャックを前記熱伝達エレメントに固
定するため、キーイングされた方向をなし、各フィンガー部分は、前記静電チャ
ックの熱膨張により、前記逆「Ｊ」形フィンガー部分が曲ることが出来る厚さの
壁部分を備えることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/968,217 US6034863A (en) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | Apparatus for retaining a workpiece in a process chamber within a semiconductor wafer processing system |
| US08/968,217 | 1997-11-12 | ||
| PCT/US1998/020948 WO1999025017A1 (en) | 1997-11-12 | 1998-10-05 | Apparatus for retaining a workpiece |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001523045A true JP2001523045A (ja) | 2001-11-20 |
Family
ID=25513922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000519919A Withdrawn JP2001523045A (ja) | 1997-11-12 | 1998-10-05 | 加工物を保持する装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6034863A (ja) |
| EP (1) | EP1032948A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001523045A (ja) |
| KR (1) | KR20010032031A (ja) |
| TW (1) | TW396268B (ja) |
| WO (1) | WO1999025017A1 (ja) |
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| CN110914954A (zh) * | 2017-05-08 | 2020-03-24 | 应用材料公司 | 斜面蚀刻轮廓控制 |
| US11948790B2 (en) | 2017-05-08 | 2024-04-02 | Applied Materials, Inc. | Heater support kit for bevel etch chamber |
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| US6261407B1 (en) * | 1999-06-29 | 2001-07-17 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for removal of thin films from wafers |
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| KR20030047341A (ko) * | 2001-12-10 | 2003-06-18 | 삼성전자주식회사 | 이온주입장치의 정전척 |
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