JP2003514390A - プラズマ処理装置用温度制御システム - Google Patents
プラズマ処理装置用温度制御システムInfo
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ処理装置の非常に正確な温度制御を達成可能な温度管理システム及び方法を含むプラズマ処理システムを開示する。
【解決手段】 一実施形態において、この温度管理システム及び方法は、半導体デバイスの製造中にプラズマと相互作用するプラズマ処理装置の表面の厳密な温度制御を達成する働きをする。本発明が提供する厳密な温度制御は、加熱及び冷却を両方とも同じ熱インタフェースから提供可能な加熱／冷却ブロックにより実施することができる。
Description
【０００１】
本願は、出典を明記することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とす
る出願番号６０／１６５，４９６（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２４，Ｐ）、名
称「温度制御付き処理チャンバ」に基づき優先権の利益を主張する。本願は、更
に、共存出願された以下の米国特許出願と関連している。
る出願番号６０／１６５，４９６（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２４，Ｐ）、名
称「温度制御付き処理チャンバ」に基づき優先権の利益を主張する。本願は、更
に、共存出願された以下の米国特許出願と関連している。
【０００２】
出願番号０９／４３９，６６１、名称「改良したプラズマ処理システム及びそ
の方法」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２２／Ｐ０５２７） 出願番号０９／４７０，２３６、名称「動的ガス分配制御付きプラズマ処理シ
ステム」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２３／Ｐ０５５７） 出願番号０９／４４０，４１８、名称「均一処理速度を生成する方法及び装置
」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２５／Ｐ０５６０） 出願番号０９／４４０，７９４、名称「プラズマ処理システム用材料及びガス
化学物質」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２８／Ｐ０５６１） 出願番号０９／４３９，７５９、名称「プラズマの体積を制御する方法及び装
置」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２９／Ｐ０５９３） 上に記載した各特許出願は、出典を明記することによりその開示内容全体を本
願明細書の一部とする。
の方法」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２２／Ｐ０５２７） 出願番号０９／４７０，２３６、名称「動的ガス分配制御付きプラズマ処理シ
ステム」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２３／Ｐ０５５７） 出願番号０９／４４０，４１８、名称「均一処理速度を生成する方法及び装置
」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２５／Ｐ０５６０） 出願番号０９／４４０，７９４、名称「プラズマ処理システム用材料及びガス
化学物質」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２８／Ｐ０５６１） 出願番号０９／４３９，７５９、名称「プラズマの体積を制御する方法及び装
置」（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２９／Ｐ０５９３） 上に記載した各特許出願は、出典を明記することによりその開示内容全体を本
願明細書の一部とする。
【０００３】
本発明は、半導体集積回路の製造に関し、特に、プラズマ処理システムの温度
制御に関する。
制御に関する。
【０００４】
集積回路又はフラットパネルディスプレイ等、半導体ベースのデバイスの製造
では、基板表面に材料の層を交互に堆積させ、これらを基板表面からエッチング
する。製造処理中には、ボロフォスフォシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、ポリシ
リコン、金属等、様々な材料の層を基板状に堆積させる。この堆積層は、フォト
レジスト処理等、既知の手法により、パターン化することができる。その後、堆
積層の一部をエッチングし、例えば、相互接続線、バイア、トレンチ、及びその
他の様々な特徴を形成することができる。
では、基板表面に材料の層を交互に堆積させ、これらを基板表面からエッチング
する。製造処理中には、ボロフォスフォシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、ポリシ
リコン、金属等、様々な材料の層を基板状に堆積させる。この堆積層は、フォト
レジスト処理等、既知の手法により、パターン化することができる。その後、堆
積層の一部をエッチングし、例えば、相互接続線、バイア、トレンチ、及びその
他の様々な特徴を形成することができる。
【０００５】
エッチングの処理は、プラズマ励起エッチングを含む、既知の様々な手法によ
り達成できる。プラズマ励起エッチングにおいて、実際のエッチングは、通常、
プラズマ処理チャンバ内部で発生する。基板ウェーハ表面に望ましいパターンを
形成するために、通常、適切なマスク（フォトレジストマスク等）が施される。
基板ウェーハがプラズマ処理チャンバ内にある状態で、その後、適切なエッチャ
ントソースガス（又は複数のガス）からプラズマが生成される。このプラズマは
、マスクにより保護されていないエリアをエッチングするのに使用され、これに
より、望ましいパターンが形成される。このようにして、堆積層の一部が、エッ
チングされ、線、バイア、トレンチ、及びその他の特徴が形成される。こうした
堆積及びエッチング処理は、望ましい回路が得られるまで反復することができる
。
り達成できる。プラズマ励起エッチングにおいて、実際のエッチングは、通常、
プラズマ処理チャンバ内部で発生する。基板ウェーハ表面に望ましいパターンを
形成するために、通常、適切なマスク（フォトレジストマスク等）が施される。
基板ウェーハがプラズマ処理チャンバ内にある状態で、その後、適切なエッチャ
ントソースガス（又は複数のガス）からプラズマが生成される。このプラズマは
、マスクにより保護されていないエリアをエッチングするのに使用され、これに
より、望ましいパターンが形成される。このようにして、堆積層の一部が、エッ
チングされ、線、バイア、トレンチ、及びその他の特徴が形成される。こうした
堆積及びエッチング処理は、望ましい回路が得られるまで反復することができる
。
【０００６】
説明を容易にするために、図１では、半導体ベースのデバイスの製造に適した
簡略化したプラズマ処理装置１００を示している。この簡略化したプラズマ処理
装置１００は、静電チャック（ＥＳＣ）又はその他のウェーハ支持部１０４を有
するプラズマ処理チャンバ１０２を含む。このチャック１０４は、電極として機
能し、製造中、ウェーハ１０６（つまり、基板）を支持する。ウェーハ１０６の
表面は、ウェーハ処理チャンバ１０２内に放出された適切なエッチャントソース
ガスによりエッチングされる。このエッチャントソースガスは、シャワーヘッド
１０８を通じて放出される。このプラズマ処理ソースガスは、ガス分配プレート
のスルーホール等、他のメカニズムにより放出することもできる。真空プレート
１１０は、ウェーハ処理チャンバ１０２の壁部１１２との密閉接触されている。
真空プレート１１０上に設けられたコイル１１４は、高周波（ＲＦ）電源（図示
しない）に結合され、シャワーヘッド１０８を通じて放出されたプラズマ処理ソ
ースガスからプラズマを発生（発火）させるのに使用される。チャック１０４に
も、通常は、エッチング処理中、高周波電源（図示しない）を使用して、高周波
電力が加えられる。更にポンプ１１６が含まれ、これはダクト１１８を通じて、
プロセスガス及びガス生成物をプラズマ処理チャンバ１０２から抜き出す。
簡略化したプラズマ処理装置１００を示している。この簡略化したプラズマ処理
装置１００は、静電チャック（ＥＳＣ）又はその他のウェーハ支持部１０４を有
するプラズマ処理チャンバ１０２を含む。このチャック１０４は、電極として機
能し、製造中、ウェーハ１０６（つまり、基板）を支持する。ウェーハ１０６の
表面は、ウェーハ処理チャンバ１０２内に放出された適切なエッチャントソース
ガスによりエッチングされる。このエッチャントソースガスは、シャワーヘッド
１０８を通じて放出される。このプラズマ処理ソースガスは、ガス分配プレート
のスルーホール等、他のメカニズムにより放出することもできる。真空プレート
１１０は、ウェーハ処理チャンバ１０２の壁部１１２との密閉接触されている。
真空プレート１１０上に設けられたコイル１１４は、高周波（ＲＦ）電源（図示
しない）に結合され、シャワーヘッド１０８を通じて放出されたプラズマ処理ソ
ースガスからプラズマを発生（発火）させるのに使用される。チャック１０４に
も、通常は、エッチング処理中、高周波電源（図示しない）を使用して、高周波
電力が加えられる。更にポンプ１１６が含まれ、これはダクト１１８を通じて、
プロセスガス及びガス生成物をプラズマ処理チャンバ１０２から抜き出す。
【０００７】
当業者に知られているように、エッチング処理等の半導体処理の場合、高い歩
留まりを維持するために、処理チャンバ内の多数のパラメータを厳密に制御する
必要がある。処理チャンバの温度は、こうしたパラメータの一つである。エッチ
ング許容値（及び結果として生じる半導体ベースのデバイスの性能）は、システ
ム内の構成要素の温度変化に対して非常に敏感であるため、正確な制御が必要と
なる。更に詳しく述べると、望ましいエッチング特性を達成するために、エッチ
ング処理が実行される際のチャンバ温度は、厳密に制御する必要がある。更に、
現代の集積回路のサイズは、縮小化が続いているため、従来のプラズマ処理シス
テムを使用して望ましい特徴を処理することは、更に難しくなりつつある。
留まりを維持するために、処理チャンバ内の多数のパラメータを厳密に制御する
必要がある。処理チャンバの温度は、こうしたパラメータの一つである。エッチ
ング許容値（及び結果として生じる半導体ベースのデバイスの性能）は、システ
ム内の構成要素の温度変化に対して非常に敏感であるため、正確な制御が必要と
なる。更に詳しく述べると、望ましいエッチング特性を達成するために、エッチ
ング処理が実行される際のチャンバ温度は、厳密に制御する必要がある。更に、
現代の集積回路のサイズは、縮小化が続いているため、従来のプラズマ処理シス
テムを使用して望ましい特徴を処理することは、更に難しくなりつつある。
【０００８】
プラズマ処理装置においては、励起したプロセスガスにより生成されたプラズ
マが、半導体デバイスの製造に使用され、プラズマを生成するためのプロセスガ
スの励起は、プラズマ処理装置の様々な構成要素の加熱を引き起こす高エネルギ
動作である。この加熱は、プラズマ処理デバイスにより実行される処理の精度及
び再現性に影響を与える。サイズの小型化傾向により、半導体デバイスを一貫し
て精度高く製造するために、プラズマ処理装置に優れた温度制御を提供する必要
性は、更に増加している。
マが、半導体デバイスの製造に使用され、プラズマを生成するためのプロセスガ
スの励起は、プラズマ処理装置の様々な構成要素の加熱を引き起こす高エネルギ
動作である。この加熱は、プラズマ処理デバイスにより実行される処理の精度及
び再現性に影響を与える。サイズの小型化傾向により、半導体デバイスを一貫し
て精度高く製造するために、プラズマ処理装置に優れた温度制御を提供する必要
性は、更に増加している。
【０００９】
従来、プラズマ処理チャンバの加熱は、プラズマ処理チャンバに加熱内壁部を
設けること、或いはプラズマ処理チャンバを小型加熱ランプで加熱することによ
り行われてきた。加熱は、通常、処理の開始前に、プラズマ処理チャンバを予熱
するために使用される。冷却は、能動的に行われない場合が多く、そのため、対
流及び放射による受動的なもののみだった。通常、こうした熱に関するソリュー
ションは、プラズマ処理チャンバのアルミニウムライナ用に設計されているため
、更に困難なタスクとなるセラミックライナの加熱又は冷却には、あまり適して
いない。更に、アルミニウムラインは、深刻な汚染につながり、こうした理由か
ら、セラミックライナが検討されている。
設けること、或いはプラズマ処理チャンバを小型加熱ランプで加熱することによ
り行われてきた。加熱は、通常、処理の開始前に、プラズマ処理チャンバを予熱
するために使用される。冷却は、能動的に行われない場合が多く、そのため、対
流及び放射による受動的なもののみだった。通常、こうした熱に関するソリュー
ションは、プラズマ処理チャンバのアルミニウムライナ用に設計されているため
、更に困難なタスクとなるセラミックライナの加熱又は冷却には、あまり適して
いない。更に、アルミニウムラインは、深刻な汚染につながり、こうした理由か
ら、セラミックライナが検討されている。
【００１０】
前記の観点から、半導体処理設備の優れた温度制御を行う改良されたプラズマ
処理システムの必要性が存在する。
処理システムの必要性が存在する。
【００１１】
概して、本発明は、プラズマ処理装置の非常に正確な温度制御を達成可能な温
度管理システム及び方法に関する。一実施形態として、この温度管理システム及
び方法は、半導体デバイスの製造中にプラズマと相互作用するプラズマ処理装置
の表面の厳密な温度制御を達成する。本発明が提供する厳密な温度制御は、サイ
ズの小型化が続くにつれ、更に重要性が高まりつつあるプラズマ処理装置の優れ
たプロセス管理をもたらす。
度管理システム及び方法に関する。一実施形態として、この温度管理システム及
び方法は、半導体デバイスの製造中にプラズマと相互作用するプラズマ処理装置
の表面の厳密な温度制御を達成する。本発明が提供する厳密な温度制御は、サイ
ズの小型化が続くにつれ、更に重要性が高まりつつあるプラズマ処理装置の優れ
たプロセス管理をもたらす。
【００１２】
本発明は、システム、装置、機械、又は方法を含む、多数の方法で実施可能で
ある。本発明のいくつかの実施形態について、以下説明する。
ある。本発明のいくつかの実施形態について、以下説明する。
【００１３】
プラズマ処理装置として、本発明の一実施形態は、少なくとも、壁部及び蓋を
有する処理チャンバを含み、この壁部及び蓋は、両方とも内表面及び外表面を有
し、この処理チャンバは、プロセスガスにより生成されたプラズマを使用して基
板を処理するのに使用され、更に、処理チャンバの外表面に熱的に結合された熱
管理システムを含み、この熱管理システムは、処理チャンバの内部温度を調節す
るために制御される加熱／冷却ブロックを少なくとも一つ含む。
有する処理チャンバを含み、この壁部及び蓋は、両方とも内表面及び外表面を有
し、この処理チャンバは、プロセスガスにより生成されたプラズマを使用して基
板を処理するのに使用され、更に、処理チャンバの外表面に熱的に結合された熱
管理システムを含み、この熱管理システムは、処理チャンバの内部温度を調節す
るために制御される加熱／冷却ブロックを少なくとも一つ含む。
【００１４】
半導体製造装置として、本発明の一実施形態は、少なくとも、壁部と底面によ
り形成されるプラズマ処理チャンバと、プラズマ処理チャンバの壁部の頂部に取
り外し可能な状態で結合された密閉蓋と、密閉蓋の上面に設けられた高周波電力
電極と、密閉蓋又はプラズマ処理チャンバに結合された少なくとも一つの温度セ
ンサと、密閉蓋の上面に結合された第一の加熱及び冷却ユニットと、プラズマ処
理チャンバの壁部の外表面に結合された第二の加熱及び冷却ユニットとを含む。
り形成されるプラズマ処理チャンバと、プラズマ処理チャンバの壁部の頂部に取
り外し可能な状態で結合された密閉蓋と、密閉蓋の上面に設けられた高周波電力
電極と、密閉蓋又はプラズマ処理チャンバに結合された少なくとも一つの温度セ
ンサと、密閉蓋の上面に結合された第一の加熱及び冷却ユニットと、プラズマ処
理チャンバの壁部の外表面に結合された第二の加熱及び冷却ユニットとを含む。
【００１５】
プラズマ処理装置のプラズマ処理チャンバに温度制御を提供する方法として、
この方法は、少なくとも、プラズマ処理チャンバの内部の温度を直接的又は間接
的に測定する行為と、測定した温度を目標温度と比較する行為と、プラズマ処理
チャンバに熱的に結合された熱制御ブロックを加熱することでプラズマ処理チャ
ンバを加熱する行為と、熱制御ブロックを能動的に冷却することでプラズマ処理
チャンバを冷却する行為とを含む。
この方法は、少なくとも、プラズマ処理チャンバの内部の温度を直接的又は間接
的に測定する行為と、測定した温度を目標温度と比較する行為と、プラズマ処理
チャンバに熱的に結合された熱制御ブロックを加熱することでプラズマ処理チャ
ンバを加熱する行為と、熱制御ブロックを能動的に冷却することでプラズマ処理
チャンバを冷却する行為とを含む。
【００１６】
プラズマ処理装置として、本発明の別の実施形態は、少なくとも、壁部及び蓋
を有する処理チャンバを含み、この壁部及び蓋は、両方とも内表面及び外表面を
有し、この処理チャンバは、プロセスガスにより生成されたプラズマを使用して
基板を処理するのに使用され、更に、内部温度が下限目標温度を下回る時に加熱
部により処理チャンバを加熱すること、及び内部温度が上限目標温度を上回る時
に加熱部を通じて冷却部により処理チャンバを冷却することにより、プロセスチ
ャンバの内部温度を調節する手段を含む。
を有する処理チャンバを含み、この壁部及び蓋は、両方とも内表面及び外表面を
有し、この処理チャンバは、プロセスガスにより生成されたプラズマを使用して
基板を処理するのに使用され、更に、内部温度が下限目標温度を下回る時に加熱
部により処理チャンバを加熱すること、及び内部温度が上限目標温度を上回る時
に加熱部を通じて冷却部により処理チャンバを冷却することにより、プロセスチ
ャンバの内部温度を調節する手段を含む。
【００１７】
加熱／冷却ブロックとして、本発明の更に別の実施形態によれば、この加熱／
冷却ブロックは、サンドイッチ構造を有し、少なくとも、加熱部と、冷却部と、
加熱部及び冷却部の間の断熱要素とを含む。
冷却ブロックは、サンドイッチ構造を有し、少なくとも、加熱部と、冷却部と、
加熱部及び冷却部の間の断熱要素とを含む。
【００１８】
本発明には、多数の利点がある。様々な実施形態又は実施により、以下の一つ
以上の利点を生み出すことができる。本発明の利点の一つは、本発明により、ド
リフトを大幅に減らして、プラズマ処理デバイスの温度を制御できる点である。
本発明の別の利点は、プラズマ処理デバイスの温度を高い精度で制御可能にし、
デバイス同士の優れたマッチングを可能にする点である。本発明の別の利点は、
加熱及び冷却が、両方とも共通の熱インタフェースを通じて行われる点である。
本発明の更に別の利点は、共通の熱インタフェースを使用することで、冷却及び
加熱の両方を提供できるだけでなく、温度制御される表面において生じる温度プ
ロフィールが、均一で滑らかなものになる点である。更に、温度制御される表面
の温度プロフィールは、ウェーハ処理により生じる過渡期間中、空間的及び時間
的に不変にすることができる。本発明の更に別の利点は、内部に組み込まれるよ
うなものではなく、容易に取り外し可能な点である。
以上の利点を生み出すことができる。本発明の利点の一つは、本発明により、ド
リフトを大幅に減らして、プラズマ処理デバイスの温度を制御できる点である。
本発明の別の利点は、プラズマ処理デバイスの温度を高い精度で制御可能にし、
デバイス同士の優れたマッチングを可能にする点である。本発明の別の利点は、
加熱及び冷却が、両方とも共通の熱インタフェースを通じて行われる点である。
本発明の更に別の利点は、共通の熱インタフェースを使用することで、冷却及び
加熱の両方を提供できるだけでなく、温度制御される表面において生じる温度プ
ロフィールが、均一で滑らかなものになる点である。更に、温度制御される表面
の温度プロフィールは、ウェーハ処理により生じる過渡期間中、空間的及び時間
的に不変にすることができる。本発明の更に別の利点は、内部に組み込まれるよ
うなものではなく、容易に取り外し可能な点である。
【００１９】
本発明のその他の態様及び利点は、本発明の原理を例として表示する添付の図
面を併せて、以下の詳細な説明により明らかになる。
面を併せて、以下の詳細な説明により明らかになる。
【００２０】
本発明は、非常に正確で精度の高いプラズマ処理装置の温度制御を達成するこ
とが可能な温度管理システム及び方法に関する。一実施形態において、この温度
管理システム及び方法は、半導体デバイスの製造中にプラズマと相互作用するプ
ラズマ処理装置の表面の厳密な温度制御を達成する働きをする。本発明が提供す
る厳密な温度制御は、サイズの小型化が続くにつれ、更に重要性が高まりつつあ
るプラズマ処理装置の優れたプロセス管理をもたらす。
とが可能な温度管理システム及び方法に関する。一実施形態において、この温度
管理システム及び方法は、半導体デバイスの製造中にプラズマと相互作用するプ
ラズマ処理装置の表面の厳密な温度制御を達成する働きをする。本発明が提供す
る厳密な温度制御は、サイズの小型化が続くにつれ、更に重要性が高まりつつあ
るプラズマ処理装置の優れたプロセス管理をもたらす。
【００２１】
励起したプロセスガスにより生成されたプラズマを使用して半導体デバイスを
製造するプラズマ処理装置において、プラズマを生成するためのプロセスガスの
励起は、プラズマ処理装置の様々な構成要素の加熱を引き起こす高エネルギ動作
である。本発明は、プラズマ処理装置の非常に正確な温度制御を達成可能な温度
管理システム及び方法に関する。一実施形態において、この温度管理システム及
び方法は、半導体デバイスの製造に使用されるプラズマと相互作用するプラズマ
処理装置の表面の厳密な温度制御を達成する働きをする。
製造するプラズマ処理装置において、プラズマを生成するためのプロセスガスの
励起は、プラズマ処理装置の様々な構成要素の加熱を引き起こす高エネルギ動作
である。本発明は、プラズマ処理装置の非常に正確な温度制御を達成可能な温度
管理システム及び方法に関する。一実施形態において、この温度管理システム及
び方法は、半導体デバイスの製造に使用されるプラズマと相互作用するプラズマ
処理装置の表面の厳密な温度制御を達成する働きをする。
【００２２】
一実施において、この温度制御システムは、温度制御されるプラズマ処理装置
のプラズマ処理チャンバの外表面に結合された加熱及び冷却ユニットを含む。こ
の加熱及び冷却ユニットは、同じ熱インタフェースを通じて制御される表面に熱
を結びつける、或いはこうした表面から熱を切り離す（つまり、加熱又は冷却す
る）役割を果たす。
のプラズマ処理チャンバの外表面に結合された加熱及び冷却ユニットを含む。こ
の加熱及び冷却ユニットは、同じ熱インタフェースを通じて制御される表面に熱
を結びつける、或いはこうした表面から熱を切り離す（つまり、加熱又は冷却す
る）役割を果たす。
【００２３】
本発明の実施形態について、図２乃至１１を参考に、以下で説明する。しかし
ながら、当業者が容易に理解できるように、こうした図に関して本明細書で述べ
る詳細な説明は、例示的な目的のものであり、本発明書は、こうした限定された
実施形態の範囲を超えている。
ながら、当業者が容易に理解できるように、こうした図に関して本明細書で述べ
る詳細な説明は、例示的な目的のものであり、本発明書は、こうした限定された
実施形態の範囲を超えている。
【００２４】
図２Ａは、本発明の一実施形態による、加熱及び冷却ユニット２００を示して
いる。この加熱及び冷却ユニット２００は、表面２０２を加熱又は冷却するため
に使用される。表面２０２は、加熱及び冷却の両方が必要な表面と仮定される。
例えば、表面２０２では、最初に加熱を必要とし、その後、冷却が必要になる可
能性がある。いかなる場合においても、表面２０２の温度には、正確で精度の高
い制御が必要となる。図２Ａに示す加熱及び冷却ユニット２００は、コンフォー
マル熱インタフェース２０４と、加熱ブロック２０６と、断熱部２０８と、冷却
ブロック２１０とを含む。このコンフォーマル熱インタフェースは、金属含浸シ
リコンゴム等の材料の薄層で、層の薄さから比較的高い実効熱係数を有し、形状
の適合が容易である。したがって、このコンフォーマル熱インタフェース２０４
は、表面２０２と加熱ブロック２０６との間での高い熱結合を提供する。加熱ブ
ロック２０６は、コンフォーマル熱インタフェース２０４を通じて表面と結合す
る熱を生成することができる。熱を生成するために、加熱ブロック２０６は、一
つ以上の抵抗要素を含むことができる。この抵抗要素は、制御された電流又は電
圧の使用を通じて、加熱ブロック２０６を加熱することができる。一例として、
加熱ブロック２０６は、アルミニウム等の金属材料で作成される。
いる。この加熱及び冷却ユニット２００は、表面２０２を加熱又は冷却するため
に使用される。表面２０２は、加熱及び冷却の両方が必要な表面と仮定される。
例えば、表面２０２では、最初に加熱を必要とし、その後、冷却が必要になる可
能性がある。いかなる場合においても、表面２０２の温度には、正確で精度の高
い制御が必要となる。図２Ａに示す加熱及び冷却ユニット２００は、コンフォー
マル熱インタフェース２０４と、加熱ブロック２０６と、断熱部２０８と、冷却
ブロック２１０とを含む。このコンフォーマル熱インタフェースは、金属含浸シ
リコンゴム等の材料の薄層で、層の薄さから比較的高い実効熱係数を有し、形状
の適合が容易である。したがって、このコンフォーマル熱インタフェース２０４
は、表面２０２と加熱ブロック２０６との間での高い熱結合を提供する。加熱ブ
ロック２０６は、コンフォーマル熱インタフェース２０４を通じて表面と結合す
る熱を生成することができる。熱を生成するために、加熱ブロック２０６は、一
つ以上の抵抗要素を含むことができる。この抵抗要素は、制御された電流又は電
圧の使用を通じて、加熱ブロック２０６を加熱することができる。一例として、
加熱ブロック２０６は、アルミニウム等の金属材料で作成される。
【００２５】
断熱部２０８は、加熱ブロック２０６と冷却ブロック２１０との間に挟まれる
。断熱部２０８は、例えば、シリコンゴム系物質にすることができる。通常、断
熱部２０８の熱伝導率は、層の厚さから、コンフォーマル熱インタフェース２０
４の熱伝導率よりも大幅に小さい。断熱部２０８は、加熱ブロック２０６と冷却
ブロック２１０との間に移行領域を提供し、加熱及び冷却ユニット２００に両方
のブロックを提供できるようにする役割を果たす。冷却ブロック２１０は、加熱
ブロック２０６とコンフォーマル熱インタフェース２０４とを通じて、表面２０
２を冷却することができる。冷却ブロック２１０は、それ自体が冷却部により冷
却される。一実施において、この冷却部は、冷却ブロック２１０内を貫流する温
度制御された液体（例えば、水）である。冷却ブロック２１０は、例えば、アル
ミニウム等の金属で作成することができる。
。断熱部２０８は、例えば、シリコンゴム系物質にすることができる。通常、断
熱部２０８の熱伝導率は、層の厚さから、コンフォーマル熱インタフェース２０
４の熱伝導率よりも大幅に小さい。断熱部２０８は、加熱ブロック２０６と冷却
ブロック２１０との間に移行領域を提供し、加熱及び冷却ユニット２００に両方
のブロックを提供できるようにする役割を果たす。冷却ブロック２１０は、加熱
ブロック２０６とコンフォーマル熱インタフェース２０４とを通じて、表面２０
２を冷却することができる。冷却ブロック２１０は、それ自体が冷却部により冷
却される。一実施において、この冷却部は、冷却ブロック２１０内を貫流する温
度制御された液体（例えば、水）である。冷却ブロック２１０は、例えば、アル
ミニウム等の金属で作成することができる。
【００２６】
図２Ｂは、本発明の一実施形態による、温度制御システム２５０のブロック図
である。温度制御システム２５０は、表面２５２の温度を制御する働きをする。
例えば、表面２５２は、プラズマ処理装置のプラズマ処理チャンバの外表面と関
連づけることができる。
である。温度制御システム２５０は、表面２５２の温度を制御する働きをする。
例えば、表面２５２は、プラズマ処理装置のプラズマ処理チャンバの外表面と関
連づけることができる。
【００２７】
温度制御システム２５０は、表面２５２が適切な温度に維持されるように温度
制御システム２５０の全体的な動作を制御する熱マネージャ２５４を含む。熱マ
ネージャ２５４は、望ましい温度に維持する必要性に応じて、表面２５２の加熱
及び冷却の両方を制御することができる。熱マネージャ２５４は、表面２５２に
結合された温度センサ２５６から、表面２５２の温度を取得する。温度センサ２
５６から取得した温度に従って、熱マネージャ２５４は、表面２５２の加熱又は
冷却が必要かどうかを判断する。表面２５２を加熱する必要があると熱マネージ
ャ２５４が判断した時、熱マネージャ２５４は、加熱部２５８及び加熱部２６０
を起動することができる。通常、加熱部２５８及び２６０は、同時に起動され、
同様の方法で表面２５２を加熱する。一方、表面２５２を冷却する必要があると
熱マネージャが判断した時、熱マネージャ２５４は、冷却部２６２及び冷却部２
６４を起動することができる。通常、冷却部２６２及び２６４は、同時に起動さ
れ、同様の方法で表面２５２を冷却する。図２Ｂに示すように、冷却部２６２及
び２６４は、加熱部２５８及び２６０を通じて、表面２５２に結合される。加熱
部２５８及び２６０を通じて、冷却部を表面２５２に結合することで、より滑ら
かな空間的及び時間的温度プロフィールを表面２５２に提供することが可能とな
り、これにより、表面２５２において更に均一な温度プロフィールが生み出され
る。
制御システム２５０の全体的な動作を制御する熱マネージャ２５４を含む。熱マ
ネージャ２５４は、望ましい温度に維持する必要性に応じて、表面２５２の加熱
及び冷却の両方を制御することができる。熱マネージャ２５４は、表面２５２に
結合された温度センサ２５６から、表面２５２の温度を取得する。温度センサ２
５６から取得した温度に従って、熱マネージャ２５４は、表面２５２の加熱又は
冷却が必要かどうかを判断する。表面２５２を加熱する必要があると熱マネージ
ャ２５４が判断した時、熱マネージャ２５４は、加熱部２５８及び加熱部２６０
を起動することができる。通常、加熱部２５８及び２６０は、同時に起動され、
同様の方法で表面２５２を加熱する。一方、表面２５２を冷却する必要があると
熱マネージャが判断した時、熱マネージャ２５４は、冷却部２６２及び冷却部２
６４を起動することができる。通常、冷却部２６２及び２６４は、同時に起動さ
れ、同様の方法で表面２５２を冷却する。図２Ｂに示すように、冷却部２６２及
び２６４は、加熱部２５８及び２６０を通じて、表面２５２に結合される。加熱
部２５８及び２６０を通じて、冷却部を表面２５２に結合することで、より滑ら
かな空間的及び時間的温度プロフィールを表面２５２に提供することが可能とな
り、これにより、表面２５２において更に均一な温度プロフィールが生み出され
る。
【００２８】
通常、加熱部２５８及び２６０が起動される時、冷却部２６２及び２６４は、
起動されず、冷却部２６２及び２６４が起動される時、加熱部２５８及び２６０
は、動作を停止される。ただし、一部の状況においては、それぞれの加熱部及び
冷却部を、両方とも同時に起動することが有効な場合もある。一実施形態におい
ては、図２Ａに示す加熱及び冷却ユニット２００のように、加熱部２５８及び冷
却部２６２の組み合わせと、加熱部２６０及び冷却部２６４の組み合わせとを構
築することができる。
起動されず、冷却部２６２及び２６４が起動される時、加熱部２５８及び２６０
は、動作を停止される。ただし、一部の状況においては、それぞれの加熱部及び
冷却部を、両方とも同時に起動することが有効な場合もある。一実施形態におい
ては、図２Ａに示す加熱及び冷却ユニット２００のように、加熱部２５８及び冷
却部２６２の組み合わせと、加熱部２６０及び冷却部２６４の組み合わせとを構
築することができる。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態による、プラズマ処理装置３００の断面図である
。プラズマ処理装置３００は、プラズマ処理チャンバ３０４に熱的に結合された
加熱／冷却プレート３０２を含む。プラズマ処理チャンバ３０４は、製造中にウ
ェーハ３０８（つまり、基板）を支持するウェーハ保持メカニズム３０６を有す
る。一例として、ウェーハ保持メカニズム３０６は、静電チャック（ＥＳＣ）に
することができる。ウェーハ３０８の表面は、ウェーハ処理チャンバ３０４内に
放出された適切なプラズマ処理ソースガスによりエッチングされる。このプラズ
マ処理ソースガスは、シャワーヘット又はガス分配プレートを含め、様々なメカ
ニズムで放出することができる。真空プレート３１０は、プラズマ処理チャンバ
３０４の壁部との密閉接触を維持する。真空プレート上に設けられたコイル３１
４は、高周波（ＲＦ）電源（表示なし）に結合され、プラズマ処理チャンバ３０
４内に放出されたプラズマ処理ソースガスからプラズマを発生（発火）させるの
に使用される。ウェーハ保持メカニズム３０６にも、エッチング処理中、高周波
電源（表示なし）を使用して、高周波電力が加えられる場合が多い。更にポンプ
３１６が含まれ、これはダクト３１６を通じて、プロセスガス及びガス生成物を
プラズマ処理チャンバ３０４から抜き出す。
。プラズマ処理装置３００は、プラズマ処理チャンバ３０４に熱的に結合された
加熱／冷却プレート３０２を含む。プラズマ処理チャンバ３０４は、製造中にウ
ェーハ３０８（つまり、基板）を支持するウェーハ保持メカニズム３０６を有す
る。一例として、ウェーハ保持メカニズム３０６は、静電チャック（ＥＳＣ）に
することができる。ウェーハ３０８の表面は、ウェーハ処理チャンバ３０４内に
放出された適切なプラズマ処理ソースガスによりエッチングされる。このプラズ
マ処理ソースガスは、シャワーヘット又はガス分配プレートを含め、様々なメカ
ニズムで放出することができる。真空プレート３１０は、プラズマ処理チャンバ
３０４の壁部との密閉接触を維持する。真空プレート上に設けられたコイル３１
４は、高周波（ＲＦ）電源（表示なし）に結合され、プラズマ処理チャンバ３０
４内に放出されたプラズマ処理ソースガスからプラズマを発生（発火）させるの
に使用される。ウェーハ保持メカニズム３０６にも、エッチング処理中、高周波
電源（表示なし）を使用して、高周波電力が加えられる場合が多い。更にポンプ
３１６が含まれ、これはダクト３１６を通じて、プロセスガス及びガス生成物を
プラズマ処理チャンバ３０４から抜き出す。
【００３０】
加熱／冷却プレート３０２は、動作中にプラズマに晒される真空プレート３１
０の内表面が、制御された温度に維持されるように、プラズマ処理装置３００の
真空プレート３１０の温度を制御する働きをする。加熱／冷却プレート３０２は
、加熱及び冷却動作を両方とも提供するために、いくつかの異なる材料層により
形成される。詳しくは、加熱／冷却プレート３０２は、真空プレート３１０と直
接的に結合する熱ガスケット３２０を含む。熱ガスケット３２０は、真空プレー
ト３１０の外表面に関するコンフォーマル熱インタフェースを提供する柔らかい
材料である。加熱／冷却プレート３０２は、更に、熱ガスケット３２０上に設け
られる加熱ブロック３２２を含む。加熱ブロック３２２は、電流を供給された時
に加熱ブロック３２２を加熱する抵抗要素を含む。断熱部３２４は、加熱ブロッ
ク３２２上に設けられる。断熱部３２４は、高温面と低温面との間の熱分離帯を
提供する。断熱部３２４の上には、冷却ブロック３２６がある。冷却ブロック３
２６は、冷却ブロック３２６を冷却する役割を果たす複数の冷却部を含む。した
がって、加熱／冷却プレート３０２は、熱ガスケット３２０と、加熱ブロック３
２２と、断熱部３２４と、冷却ブロック３２６とを含むサンドイッチ構造として
見ることができる。したがって、真空プレート３１０の温度は、加熱ブロック３
２２の加熱部又は冷却ブロック３２６の冷却部の起動を通じて制御することがで
きる。
０の内表面が、制御された温度に維持されるように、プラズマ処理装置３００の
真空プレート３１０の温度を制御する働きをする。加熱／冷却プレート３０２は
、加熱及び冷却動作を両方とも提供するために、いくつかの異なる材料層により
形成される。詳しくは、加熱／冷却プレート３０２は、真空プレート３１０と直
接的に結合する熱ガスケット３２０を含む。熱ガスケット３２０は、真空プレー
ト３１０の外表面に関するコンフォーマル熱インタフェースを提供する柔らかい
材料である。加熱／冷却プレート３０２は、更に、熱ガスケット３２０上に設け
られる加熱ブロック３２２を含む。加熱ブロック３２２は、電流を供給された時
に加熱ブロック３２２を加熱する抵抗要素を含む。断熱部３２４は、加熱ブロッ
ク３２２上に設けられる。断熱部３２４は、高温面と低温面との間の熱分離帯を
提供する。断熱部３２４の上には、冷却ブロック３２６がある。冷却ブロック３
２６は、冷却ブロック３２６を冷却する役割を果たす複数の冷却部を含む。した
がって、加熱／冷却プレート３０２は、熱ガスケット３２０と、加熱ブロック３
２２と、断熱部３２４と、冷却ブロック３２６とを含むサンドイッチ構造として
見ることができる。したがって、真空プレート３１０の温度は、加熱ブロック３
２２の加熱部又は冷却ブロック３２６の冷却部の起動を通じて制御することがで
きる。
【００３１】
図４は、本発明の別の実施形態による、プラズマ処理装置４００の断面図であ
る。プラズマ処理装置４００は、図３に示すプラズマ処理装置３００と同様であ
る。プラズマ処理装置４００は、真空プレート３１０と結合する加熱／冷却プレ
ート４０２を含む。加熱／冷却プレート４０２は、熱ガスケット３２０と、加熱
ブロック３２２と、断熱部３２４と、冷却ブロック３２６とを含むサンドイッチ
構造を含む点において、図３に示す加熱／冷却プレート３０２と同様である。加
えて、加熱／冷却プレート４０２は、加熱ブロック３２２内のノッチ４０４と、
冷却ブロック３２６内のノッチ４０６とを含む。加熱／冷却プレート４０２は、
プラズマ処理チャンバ４０２内部でプラズマを発生させる役割を果たす高周波コ
イル３１４に近接する位置にあり、高周波コイル３１４の周囲には、大量の高周
波（ＲＦ）エネルギが存在する可能性がある。その結果、加熱ブロック３２２及
び冷却ブロック３２６にそれぞれ設けられたノッチ４０４及び４０６は、高周波
コイル３１４から加熱ブロック３２２及び冷却ブロック３２６の一方又は両方へ
の高周波エネルギの結合を十分に防止する役割を果たす。詳しくは、高周波コイ
ル３１４を取り囲む導電ループが提供され、電磁エネルギの結合が促進される場
合、高周波コイル３１４は、加熱ブロック３２２又は冷却ブロック３２６内で縦
環電流を誘導し得る。加えて、高周波コイル３１４を取り巻かない渦電流も、そ
のエリアと高周波コイル３１４との近接性に応じて、エネルギを結合し得る。し
かしながら、加熱ブロック３２２及び冷却ブロック３２６に設けられたノッチ（
又はスロット）は、高周波コイル３１４からの結合エネルギを受領する役割を果
たす導電ループの存在を回避し、渦電流のエリアを減少させるのに役立つ。この
ように、ノッチ４０４及び４０６は、高周波エネルギが加熱／冷却プレート４０
２と結合するのを防止する。潜在的には、高周波エネルギは、加熱／冷却プレー
ト４０２と結合できる場合、加熱／冷却プレート４０２に損傷を与え、温度制御
を妨害し、プラズマの生成に利用可能な電力を減少させ、及び／又は高周波結合
を最小化するために他のコストのかかる手段を取り入れる必要性を生み出す可能
性がある。
る。プラズマ処理装置４００は、図３に示すプラズマ処理装置３００と同様であ
る。プラズマ処理装置４００は、真空プレート３１０と結合する加熱／冷却プレ
ート４０２を含む。加熱／冷却プレート４０２は、熱ガスケット３２０と、加熱
ブロック３２２と、断熱部３２４と、冷却ブロック３２６とを含むサンドイッチ
構造を含む点において、図３に示す加熱／冷却プレート３０２と同様である。加
えて、加熱／冷却プレート４０２は、加熱ブロック３２２内のノッチ４０４と、
冷却ブロック３２６内のノッチ４０６とを含む。加熱／冷却プレート４０２は、
プラズマ処理チャンバ４０２内部でプラズマを発生させる役割を果たす高周波コ
イル３１４に近接する位置にあり、高周波コイル３１４の周囲には、大量の高周
波（ＲＦ）エネルギが存在する可能性がある。その結果、加熱ブロック３２２及
び冷却ブロック３２６にそれぞれ設けられたノッチ４０４及び４０６は、高周波
コイル３１４から加熱ブロック３２２及び冷却ブロック３２６の一方又は両方へ
の高周波エネルギの結合を十分に防止する役割を果たす。詳しくは、高周波コイ
ル３１４を取り囲む導電ループが提供され、電磁エネルギの結合が促進される場
合、高周波コイル３１４は、加熱ブロック３２２又は冷却ブロック３２６内で縦
環電流を誘導し得る。加えて、高周波コイル３１４を取り巻かない渦電流も、そ
のエリアと高周波コイル３１４との近接性に応じて、エネルギを結合し得る。し
かしながら、加熱ブロック３２２及び冷却ブロック３２６に設けられたノッチ（
又はスロット）は、高周波コイル３１４からの結合エネルギを受領する役割を果
たす導電ループの存在を回避し、渦電流のエリアを減少させるのに役立つ。この
ように、ノッチ４０４及び４０６は、高周波エネルギが加熱／冷却プレート４０
２と結合するのを防止する。潜在的には、高周波エネルギは、加熱／冷却プレー
ト４０２と結合できる場合、加熱／冷却プレート４０２に損傷を与え、温度制御
を妨害し、プラズマの生成に利用可能な電力を減少させ、及び／又は高周波結合
を最小化するために他のコストのかかる手段を取り入れる必要性を生み出す可能
性がある。
【００３２】
図５は、一実施形態による、図４に示したプラズマ処理装置４００が提供する
真空プレート３１０上に設けられた冷却ブロック３２６の平面図である。冷却ブ
ロック３２６は、冷却ブロック３２６を巡回する冷却チューブにより提供される
冷却部を含む。図５において、この冷却チューブは、冷却液の入口５００と出口
５０２とを有する。この実施形態において、この冷却液は、安全で安価な液体で
ある水（つまり、Ｈ2Ｏ）にすることができるが、他の液体を使用することもで
きる。冷却部は、このように、冷却ブロック３２６を巡回する単一の冷却チュー
ブにより提供される。図５に示すように、単一の冷却チューブを利用して、冷却
部を提供することができる。言い換えれば、この実施形態においては、冷却ブロ
ック３２６内に設けられた冷却チューブの様々な部分により、冷却部を実施する
ことができる。
真空プレート３１０上に設けられた冷却ブロック３２６の平面図である。冷却ブ
ロック３２６は、冷却ブロック３２６を巡回する冷却チューブにより提供される
冷却部を含む。図５において、この冷却チューブは、冷却液の入口５００と出口
５０２とを有する。この実施形態において、この冷却液は、安全で安価な液体で
ある水（つまり、Ｈ2Ｏ）にすることができるが、他の液体を使用することもで
きる。冷却部は、このように、冷却ブロック３２６を巡回する単一の冷却チュー
ブにより提供される。図５に示すように、単一の冷却チューブを利用して、冷却
部を提供することができる。言い換えれば、この実施形態においては、冷却ブロ
ック３２６内に設けられた冷却チューブの様々な部分により、冷却部を実施する
ことができる。
【００３３】
加えて、冷却ブロック３２６は、図４に示すノッチ４０４及び４０６を実施す
る切断部５０４及び５０６も含む。切断部５０４及び５０６のパターンは、コイ
ル３１４から高周波エネルギを受領する役割を果たす冷却ブロック３２６内の導
電ループを防止するのに役立つ。言い換えれば、切断部５０４及び５０６は、加
熱／冷却プレート３０２の冷却ブロック３２６内に高周波エネルギが結合するの
を防止するため、或いは少なくとも十分に低減するために、冷却ブロック３２６
内に形成される。
る切断部５０４及び５０６も含む。切断部５０４及び５０６のパターンは、コイ
ル３１４から高周波エネルギを受領する役割を果たす冷却ブロック３２６内の導
電ループを防止するのに役立つ。言い換えれば、切断部５０４及び５０６は、加
熱／冷却プレート３０２の冷却ブロック３２６内に高周波エネルギが結合するの
を防止するため、或いは少なくとも十分に低減するために、冷却ブロック３２６
内に形成される。
【００３４】
図５では、冷却ブロック３２６の冷却部及び切断部５０４及び５０６に関する
特定のパターンが例示されているが、当業者が認識するように、代替の冷却部及
びノッチを利用することが可能である。例えば、冷却部は、冷却液用の単一の入
口及び出口ではなく、複数の流路により提供することができる。更に、冷却部及
びノッチ（切断部）については、放射パターンを使用して、異なる配置で同様の
効果を達成することができる。
特定のパターンが例示されているが、当業者が認識するように、代替の冷却部及
びノッチを利用することが可能である。例えば、冷却部は、冷却液用の単一の入
口及び出口ではなく、複数の流路により提供することができる。更に、冷却部及
びノッチ（切断部）については、放射パターンを使用して、異なる配置で同様の
効果を達成することができる。
【００３５】
図５では、コイル３１４からの高周波結合を十分に低減する切断部５０４及び
５０６を有する冷却プレート３２６を示したが、加熱プレート３２２も、コイル
３１４からの高周波エネルギを受領する役割を果たす加熱ブロック３２２内の導
電ループを防止するために、同じように切断部によりパターン化することができ
る。更に、一実施形態において、加熱ブロック３２２の切断部は、冷却プレート
３２６の切断部５０４及び５０６と同じパターンで、重なるように配置され、た
だしこれらは断熱部３２４により分離される。
５０６を有する冷却プレート３２６を示したが、加熱プレート３２２も、コイル
３１４からの高周波エネルギを受領する役割を果たす加熱ブロック３２２内の導
電ループを防止するために、同じように切断部によりパターン化することができ
る。更に、一実施形態において、加熱ブロック３２２の切断部は、冷却プレート
３２６の切断部５０４及び５０６と同じパターンで、重なるように配置され、た
だしこれらは断熱部３２４により分離される。
【００３６】
更に、図３乃至５では、真空プレート３１０上の加熱又は冷却コンポーネント
を高周波コイル３１４の内部に設けた状態を例示していないが、高周波コイルの
内部に小型の加熱／冷却プレートを設けて、補助的な加熱又は冷却を行うことも
可能である点に注意するべきである。こうした加熱／冷却プレートは、加熱／冷
却プレート３０２、４０２と同じ方法で準備及び利用できる。
を高周波コイル３１４の内部に設けた状態を例示していないが、高周波コイルの
内部に小型の加熱／冷却プレートを設けて、補助的な加熱又は冷却を行うことも
可能である点に注意するべきである。こうした加熱／冷却プレートは、加熱／冷
却プレート３０２、４０２と同じ方法で準備及び利用できる。
【００３７】
図６は、本発明の別の実施形態による、プラズマ処理装置６００の断面図であ
る。プラズマ処理装置６００は、図３に示すプラズマ処理装置３００、或いは図
４に示すプラズマ処理装置４００と同様である。しかしながら、加えて、プラズ
マ処理装置６００は、加熱／冷却ブロック３０２、４０２の冷却ブロック３２６
上に設けられたカバープレート６０２を含む。カバープレート６０２は、例えば
、ナイロンで作ることができる。
る。プラズマ処理装置６００は、図３に示すプラズマ処理装置３００、或いは図
４に示すプラズマ処理装置４００と同様である。しかしながら、加えて、プラズ
マ処理装置６００は、加熱／冷却ブロック３０２、４０２の冷却ブロック３２６
上に設けられたカバープレート６０２を含む。カバープレート６０２は、例えば
、ナイロンで作ることができる。
【００３８】
加えて、正確な位置を有する支持プレート６０４を使用することが可能であり
、これは、加熱／冷却プレート３０２、４０２を真空プレート３１０に対して正
しい位置に保持し、更に、プラズマ処理装置６００の保守又は再構成のために加
熱／冷却プレート３０２、４０２を取り外せるようにする。プラズマ処理装置６
００は、支持プレート６０４に関してばね６１０及び６１２をガイドするピン６
０６及び６０８を含む。ばね６１０及び６１２は、カバープレート６０２を押圧
し、加熱／冷却プレート３０２、４０２を付勢して真空プレート３１０の外表面
に当接させる役割を果たす。したがって、支持部６０４と、ピン６０６及び６０
８と、ばね６１０及び６１２は、協働し、真空プレート３１０の外表面との優れ
た熱接触がある状態で、加熱／冷却プレート３０２、４０２を保持する。更に、
加熱／冷却プレート３０２、４０２は、ピン６０６及び６０８を引き込み、加熱
／冷却プレート３０２、４０２を引き出すことにより、最小限の操作で真空プレ
ート３１０から取り外すことができる。加熱／冷却プレート３０２、４０２を容
易に取り外せることで、迅速な修理、保守、又は再構成が可能となり、更に、一
貫した位置的及び熱的接触での再組立が可能となる。
、これは、加熱／冷却プレート３０２、４０２を真空プレート３１０に対して正
しい位置に保持し、更に、プラズマ処理装置６００の保守又は再構成のために加
熱／冷却プレート３０２、４０２を取り外せるようにする。プラズマ処理装置６
００は、支持プレート６０４に関してばね６１０及び６１２をガイドするピン６
０６及び６０８を含む。ばね６１０及び６１２は、カバープレート６０２を押圧
し、加熱／冷却プレート３０２、４０２を付勢して真空プレート３１０の外表面
に当接させる役割を果たす。したがって、支持部６０４と、ピン６０６及び６０
８と、ばね６１０及び６１２は、協働し、真空プレート３１０の外表面との優れ
た熱接触がある状態で、加熱／冷却プレート３０２、４０２を保持する。更に、
加熱／冷却プレート３０２、４０２は、ピン６０６及び６０８を引き込み、加熱
／冷却プレート３０２、４０２を引き出すことにより、最小限の操作で真空プレ
ート３１０から取り外すことができる。加熱／冷却プレート３０２、４０２を容
易に取り外せることで、迅速な修理、保守、又は再構成が可能となり、更に、一
貫した位置的及び熱的接触での再組立が可能となる。
【００３９】
図７は、本発明の更に別の実施形態による、プラズマ処理装置７００の断面図
である。プラズマ処理装置７００は、図３に示すプラズマ処理装置３００と同様
だが、複数の側壁部加熱及び冷却ユニットを更に含む。図７では、二つの複数の
側壁部加熱及び冷却ユニット７０２及び７０４が例示されている。通常、この加
熱及び冷却ユニットは、図９に関して下で説明するような均一な方法で、処理チ
ャンバの周囲に設けられる。
である。プラズマ処理装置７００は、図３に示すプラズマ処理装置３００と同様
だが、複数の側壁部加熱及び冷却ユニットを更に含む。図７では、二つの複数の
側壁部加熱及び冷却ユニット７０２及び７０４が例示されている。通常、この加
熱及び冷却ユニットは、図９に関して下で説明するような均一な方法で、処理チ
ャンバの周囲に設けられる。
【００４０】
側壁部加熱及び冷却ユニット７０２は、熱ガスケット７０６と、加熱ブロック
７０８と、断熱部７１０と、冷却ブロック７１２とを含む。同様に、側壁部加熱
及び冷却ユニット７０４は、熱ガスケット７１４と、加熱ブロック７１８と、断
熱部７２０と、冷却ブロック７２２とを含む。したがって、側壁部加熱及び冷却
ユニット７０２及び７０４は、図２Ａに示す加熱／冷却ブロック２００と同様の
仕組みを有する。側壁部加熱及び冷却ユニット７０２及び７０４は、プラズマ処
理チャンバ３０４の側壁部の外表面と熱的に結合する。側壁部加熱及び冷却ユニ
ット７０２及び７０４は、プラズマ処理チャンバ３０４の側壁部を加熱又は冷却
するために制御され、これにより、プラズマ処理チャンバ３０４の側壁部の内表
面の温度を制御する。
７０８と、断熱部７１０と、冷却ブロック７１２とを含む。同様に、側壁部加熱
及び冷却ユニット７０４は、熱ガスケット７１４と、加熱ブロック７１８と、断
熱部７２０と、冷却ブロック７２２とを含む。したがって、側壁部加熱及び冷却
ユニット７０２及び７０４は、図２Ａに示す加熱／冷却ブロック２００と同様の
仕組みを有する。側壁部加熱及び冷却ユニット７０２及び７０４は、プラズマ処
理チャンバ３０４の側壁部の外表面と熱的に結合する。側壁部加熱及び冷却ユニ
ット７０２及び７０４は、プラズマ処理チャンバ３０４の側壁部を加熱又は冷却
するために制御され、これにより、プラズマ処理チャンバ３０４の側壁部の内表
面の温度を制御する。
【００４１】
図７では、真空プレート３１０上に設けられた加熱／冷却プレート３０２が例
示されているが、この実施形態において、加熱／冷却プレート３０２はオプショ
ンであり、プラズマ処理装置７００は、プラズマ処理チャンバ３０４の側壁部に
結合された複数の加熱及び冷却ユニットを提供する動作が可能であり、真空プレ
ート３１０に結合された加熱／冷却プレート３０２は、含んでも含まなくてもか
まわないと理解するべきである。ただし、加熱／冷却プレート３０２が、プラズ
マ処理装置７００に設けられる場合、加熱／冷却プレート３０２は、ノッチ４０
４及び４０６、或いは支持プレート６０４と、ピン６０６及び６０８と、ばね６
１０及び６１２とを含むことができる（図４乃至６参照）。
示されているが、この実施形態において、加熱／冷却プレート３０２はオプショ
ンであり、プラズマ処理装置７００は、プラズマ処理チャンバ３０４の側壁部に
結合された複数の加熱及び冷却ユニットを提供する動作が可能であり、真空プレ
ート３１０に結合された加熱／冷却プレート３０２は、含んでも含まなくてもか
まわないと理解するべきである。ただし、加熱／冷却プレート３０２が、プラズ
マ処理装置７００に設けられる場合、加熱／冷却プレート３０２は、ノッチ４０
４及び４０６、或いは支持プレート６０４と、ピン６０６及び６０８と、ばね６
１０及び６１２とを含むことができる（図４乃至６参照）。
【００４２】
加熱及び冷却ユニット７０２及び７０４は、全般的には、図２Ａに示す加熱／
冷却ブロック２００に従って設計される。図８Ａは、側壁部加熱及び冷却ユニッ
ト７０２及び７０４の特定の実施形態を示している。
冷却ブロック２００に従って設計される。図８Ａは、側壁部加熱及び冷却ユニッ
ト７０２及び７０４の特定の実施形態を示している。
【００４３】
図８Ａは、側壁部加熱及び冷却ユニット８００の一部の平面図を示している。
この加熱及び冷却システム８００は、プラズマ処理チャンバの壁部８０２の外表
面、更には内表面を加熱又は冷却する機能を果たす。この例において、プラズマ
処理チャンバは、円形の設計を有するため、図８Ａにおいて、壁部８０２の例示
部分は、湾曲を有するように示されている。図８Ａは、更に、壁部８０２の例示
部分と熱的に結合された二つの加熱及び冷却ユニットを示している。図８Ａにお
いて、それぞれの加熱及び冷却ユニットは、平面断面図として示されている。こ
の加熱及び冷却ユニットは、薄いコンフォーマル熱インタフェースを提供する熱
ガスケット８０４を含む。これにより、この熱ガスケットは、加熱及び冷却ユニ
ットと壁部８０２の外表面との間に優れた熱結合を提供する。この加熱及び冷却
ユニットは、更に、加熱ブロック８０６を含む。それぞれの加熱ブロック８０６
は、抵抗要素８０７を含み、抵抗要素８０７に電流が送られる時、この抵抗要素
は、加熱ブロックを加熱する役割を果たす。この加熱及び冷却ユニットは、更に
、一対の冷却領域８０８及び８１０を含む。これらの冷却領域は、それぞれ、冷
却部８０９及び８１１を含む。一例として、冷却部８０９及び８１１は、冷却液
が貫流するチューブに関連づけることができる。この加熱及び冷却ユニットは、
更に、冷却領域８０８と加熱ブロック８０６との間に断熱部８１２を含み、冷却
領域８１０と加熱ブロック８０６との間に断熱部８１４を含む。断熱部８１２及
び８１４は、冷却領域８０８及び８１０と加熱ブロック８０６との間の温度差に
温度勾配を与えることが可能な領域を提供する。
この加熱及び冷却システム８００は、プラズマ処理チャンバの壁部８０２の外表
面、更には内表面を加熱又は冷却する機能を果たす。この例において、プラズマ
処理チャンバは、円形の設計を有するため、図８Ａにおいて、壁部８０２の例示
部分は、湾曲を有するように示されている。図８Ａは、更に、壁部８０２の例示
部分と熱的に結合された二つの加熱及び冷却ユニットを示している。図８Ａにお
いて、それぞれの加熱及び冷却ユニットは、平面断面図として示されている。こ
の加熱及び冷却ユニットは、薄いコンフォーマル熱インタフェースを提供する熱
ガスケット８０４を含む。これにより、この熱ガスケットは、加熱及び冷却ユニ
ットと壁部８０２の外表面との間に優れた熱結合を提供する。この加熱及び冷却
ユニットは、更に、加熱ブロック８０６を含む。それぞれの加熱ブロック８０６
は、抵抗要素８０７を含み、抵抗要素８０７に電流が送られる時、この抵抗要素
は、加熱ブロックを加熱する役割を果たす。この加熱及び冷却ユニットは、更に
、一対の冷却領域８０８及び８１０を含む。これらの冷却領域は、それぞれ、冷
却部８０９及び８１１を含む。一例として、冷却部８０９及び８１１は、冷却液
が貫流するチューブに関連づけることができる。この加熱及び冷却ユニットは、
更に、冷却領域８０８と加熱ブロック８０６との間に断熱部８１２を含み、冷却
領域８１０と加熱ブロック８０６との間に断熱部８１４を含む。断熱部８１２及
び８１４は、冷却領域８０８及び８１０と加熱ブロック８０６との間の温度差に
温度勾配を与えることが可能な領域を提供する。
【００４４】
図８Ａの壁部８０２は、単一の構成要素として表示されているが、図８Ｂでは
、壁部がサンドイッチ構造８０２ｄである別の実施形態を示している。内壁部要
素８０２ａは、プラズマ処理チャンバの用途に適した特定の材料で作ることがで
きる。外壁部要素８０２ｂは、内壁部の支持部として機能する物理特性を有する
任意の適切な材料で作ることができる。外壁部８０２ａと、二つの壁部要素８０
２ａ及び８０２ｂを接合する接合材料８０２ｃは、図８に示す加熱及び冷却シス
テム８００による内壁部要素８０２ａの内表面の温度制御を可能にする適度な熱
伝導率を有する必要がある。接合材料８０２ｃの厚さと組成は、望ましい熱制御
性能、内壁部及び外壁部材料８０２ｂ、８０２ａの間での熱膨張係数の不一致の
補正に応じて変化させることができる。接合材料８０２ｃの厚さと組成は、更に
、内壁部及び外壁部要素の間の電気伝導率を変え、望ましい場合、温度制御を行
っている間に内壁部を電気的に浮遊させるために変化させることができる。この
構造は、一部の状況において、他にも多数の利点を有する。内壁部８０２ａの材
料は、壁部８０２の構造要件をあまり気にせずに選択できるため、プラズマ処理
チャンバの内部体積に面する材料の化学的又は電気的特性に関する選択の幅を広
げることができる。加えて、これにより、壁部として望ましいサイズ又は形状で
は利用できないが、リアクタの内部体積に面する材料が重要となる場所では利用
可能な材料を選択することができるようになる。こうした内壁部材料のタイル張
りは、タイルの適切な成形と、可能な接合部８０２ｅにより図８Ｂに示す配置と
により達成することができる。
、壁部がサンドイッチ構造８０２ｄである別の実施形態を示している。内壁部要
素８０２ａは、プラズマ処理チャンバの用途に適した特定の材料で作ることがで
きる。外壁部要素８０２ｂは、内壁部の支持部として機能する物理特性を有する
任意の適切な材料で作ることができる。外壁部８０２ａと、二つの壁部要素８０
２ａ及び８０２ｂを接合する接合材料８０２ｃは、図８に示す加熱及び冷却シス
テム８００による内壁部要素８０２ａの内表面の温度制御を可能にする適度な熱
伝導率を有する必要がある。接合材料８０２ｃの厚さと組成は、望ましい熱制御
性能、内壁部及び外壁部材料８０２ｂ、８０２ａの間での熱膨張係数の不一致の
補正に応じて変化させることができる。接合材料８０２ｃの厚さと組成は、更に
、内壁部及び外壁部要素の間の電気伝導率を変え、望ましい場合、温度制御を行
っている間に内壁部を電気的に浮遊させるために変化させることができる。この
構造は、一部の状況において、他にも多数の利点を有する。内壁部８０２ａの材
料は、壁部８０２の構造要件をあまり気にせずに選択できるため、プラズマ処理
チャンバの内部体積に面する材料の化学的又は電気的特性に関する選択の幅を広
げることができる。加えて、これにより、壁部として望ましいサイズ又は形状で
は利用できないが、リアクタの内部体積に面する材料が重要となる場所では利用
可能な材料を選択することができるようになる。こうした内壁部材料のタイル張
りは、タイルの適切な成形と、可能な接合部８０２ｅにより図８Ｂに示す配置と
により達成することができる。
【００４５】
図７及び８に示すプラズマ処理チャンバの側壁部で利用する加熱及び冷却ユニ
ットは、図４に示す加熱／冷却プレート３０２に設けられたノッチ又はスロット
を含む必要はなく、これは、プラズマ処理チャンバの側壁部で利用する加熱及び
冷却ユニットは、プラズマを発生させる真空プレート上のコイルからの強い高周
波結合を受領しないためである。
ットは、図４に示す加熱／冷却プレート３０２に設けられたノッチ又はスロット
を含む必要はなく、これは、プラズマ処理チャンバの側壁部で利用する加熱及び
冷却ユニットは、プラズマを発生させる真空プレート上のコイルからの強い高周
波結合を受領しないためである。
【００４６】
図９は、本発明の一実施形態による、プラズマ処理チャンバ９００の断面を示
す平面図である。プラズマ処理チャンバ９００は、チャンバ壁部９０２と外部コ
ンテナ壁部９０４とを表している。一連の加熱／冷却ブロック９０６は、チャン
バ壁部９０２の外表面と熱的に結合されている。図９に示すように、加熱／冷却
ブロック９０６は、チャンバ壁部９０２の周囲で、等距離の間隔をあけることが
できる。この実施形態では、チャンバ壁部９０２の温度を制御するために設けら
れた１６の加熱／冷却ブロック９０６が存在している。しかしながら、特にチャ
ンバ壁部９０２の熱伝導率が大幅に変化する場合、或いは加熱／冷却ブロックの
表面積が拡大した場合、異なる数の加熱／冷却ブロックを容易に提供できると認
識するべきである。チャンバ壁部９０２は、図８Ｂに示すようなサンドイッチ又
はタイル壁部構造にすることもできる。更に、それぞれの加熱／冷却ブロック９
０６には、ばね付勢ピン９０８により、チャンバ壁部９０２の外表面に対する付
勢力が加えられる。ばね付勢ピン９０８には、加熱ブロック９０６をチャンバ壁
部９０２の外表面に押しつけるために、外部コンテナ壁部９０４に対するばね付
勢力が加わる。このばね付勢力は、熱結合及び再現性を改善するだけでなく、修
理、保守、又は再構成を簡略化する容易な取り外しを可能にする。
す平面図である。プラズマ処理チャンバ９００は、チャンバ壁部９０２と外部コ
ンテナ壁部９０４とを表している。一連の加熱／冷却ブロック９０６は、チャン
バ壁部９０２の外表面と熱的に結合されている。図９に示すように、加熱／冷却
ブロック９０６は、チャンバ壁部９０２の周囲で、等距離の間隔をあけることが
できる。この実施形態では、チャンバ壁部９０２の温度を制御するために設けら
れた１６の加熱／冷却ブロック９０６が存在している。しかしながら、特にチャ
ンバ壁部９０２の熱伝導率が大幅に変化する場合、或いは加熱／冷却ブロックの
表面積が拡大した場合、異なる数の加熱／冷却ブロックを容易に提供できると認
識するべきである。チャンバ壁部９０２は、図８Ｂに示すようなサンドイッチ又
はタイル壁部構造にすることもできる。更に、それぞれの加熱／冷却ブロック９
０６には、ばね付勢ピン９０８により、チャンバ壁部９０２の外表面に対する付
勢力が加えられる。ばね付勢ピン９０８には、加熱ブロック９０６をチャンバ壁
部９０２の外表面に押しつけるために、外部コンテナ壁部９０４に対するばね付
勢力が加わる。このばね付勢力は、熱結合及び再現性を改善するだけでなく、修
理、保守、又は再構成を簡略化する容易な取り外しを可能にする。
【００４７】
図１０は、チャンバ壁部１００２と外部コンテナ壁部１００４とが設けられる
プラズマ処理チャンバ１０００の一部の側面断面図である。一例として、チャン
バ壁部１００２及び外部コンテナ壁部１００４は、図９に例示するチャンバ壁部
６０２及び外部コンテナ壁部９０４と同様に設けることができる。ここでは、プ
ラズマ処理チャンバ１０００は、一対の垂直位置加熱／冷却ブロック、つまり加
熱／冷却ブロック１００６及び１００８を含む。ばね付勢ピン１０１０及び１０
１２は、それぞれ、加熱／冷却ブロック１００６及び１００８に、チャンバ壁部
１００２に対する付勢力を加える。ばね付勢ピン１０１０及び１０１２は、外部
コンテナ壁部１００４に作用する。加えて、ばね付勢ピン１０１０及び１０１２
は、ハンドル１０１８に結合される。このハンドル１０１８により、技術者は、
チャンバ壁部１００２又は加熱／冷却ブロック１００６及び１００８自体の保守
、修理、交換、又はその他の作業のために、加熱／冷却ブロック１００６及び１
００８をチャンバ壁部から容易に取り外すことができる。ハンドル１０１８を（
外部コンテナ壁部１００４とは反対に）引き戻すことで、ばね付勢ピン１０１０
及び１０１２は、引き込まれ、加熱／冷却ブロック１００６及び１００８は、チ
ャンバ壁部１００２に押しつけられなくなり、この部品をこすることなく相対的
に移動させ、容易な取り外し又は作業を行うことができる。
プラズマ処理チャンバ１０００の一部の側面断面図である。一例として、チャン
バ壁部１００２及び外部コンテナ壁部１００４は、図９に例示するチャンバ壁部
６０２及び外部コンテナ壁部９０４と同様に設けることができる。ここでは、プ
ラズマ処理チャンバ１０００は、一対の垂直位置加熱／冷却ブロック、つまり加
熱／冷却ブロック１００６及び１００８を含む。ばね付勢ピン１０１０及び１０
１２は、それぞれ、加熱／冷却ブロック１００６及び１００８に、チャンバ壁部
１００２に対する付勢力を加える。ばね付勢ピン１０１０及び１０１２は、外部
コンテナ壁部１００４に作用する。加えて、ばね付勢ピン１０１０及び１０１２
は、ハンドル１０１８に結合される。このハンドル１０１８により、技術者は、
チャンバ壁部１００２又は加熱／冷却ブロック１００６及び１００８自体の保守
、修理、交換、又はその他の作業のために、加熱／冷却ブロック１００６及び１
００８をチャンバ壁部から容易に取り外すことができる。ハンドル１０１８を（
外部コンテナ壁部１００４とは反対に）引き戻すことで、ばね付勢ピン１０１０
及び１０１２は、引き込まれ、加熱／冷却ブロック１００６及び１００８は、チ
ャンバ壁部１００２に押しつけられなくなり、この部品をこすることなく相対的
に移動させ、容易な取り外し又は作業を行うことができる。
【００４８】
図１１は、本発明の更に別の実施形態による、プラズマ処理装置１１００の断
面図である。プラズマ処理装置１１００は、加熱／冷却プレート３０２を含む点
において、図３に例示するプラズマ処理装置３０２と同様である。しかしながら
、プラズマ処理装置１１００は、プラズマ処理装置１１００の他のエリアを冷却
する追加コンポーネントを含む。特に、プラズマ処理装置１１００は、加熱／冷
却プレート３０２の冷却ブロック３１０の上に設けられたカバープレート１１０
２を含む。プラズマ処理装置１１００は、更に、プラズマ処理チャンバ３０４に
関して、固定された正確な位置を有する支持プレート１１０４を含む。ピン１１
０６及び１１０８は、支持プレート１１０４を通じて、カバープレート１１０２
に向けて提供される。ばね１１１０及び１１１２は、それぞれ、ピン１１０６及
び１１０８に設けられ、加熱／冷却ブロック３０２を付勢して真空プレート３１
０の表面に当接させる。言い換えれば、ばね１１１０及び１１１２は、支持プレ
ート１１０４からカバープレート１１０２に向けて力を加え、加熱／冷却プレー
ト３０２を真空プレート３１０に押しつけるために使用される。更に又、支持プ
レート１１０４は、ＤＣコイル１１１４及び１１１６を支持することもできる。
このＤＣコイルの重量は、支持プレート１１０４とカバープレート１１０２とが
接触している場合、ピン１１０６、１１０８及びばね１１１０、１１１２装置を
不要にする力を加えるのに十分なものにすることができる。ＤＣコイル１１１４
及び１１１６は、磁界の使用により、プラズマ処理チャンバ３０４内のプラズマ
分布を変更するために使用することができる。ＤＣコイルの動作とプラズマ処理
装置に関するその使用方法の補足的な詳細については、本願と共に現在申請中で
ある米国特許出願番号０９／４３９，６６１（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２２
）、名称「改良したプラズマ処理システム及びその方法」において説明されてお
り、これは、参照により本明細書に組み込むものとする。更に、ＤＣコイル、或
いはＤＣコイル１１１４及び１１１６を支持する支持プレート１１０４を冷却す
るために、支持プレート１１０４は、支持プレート１１０４を冷却する冷却部１
１１８及び１１２０を含む。一実施形態において、冷却部１１１８及び１１２０
は、冷却液が貫流するチューブ（チャネル）により提供することができる。これ
により、ＤＣコイル１１１４及び１１１６が動作する温度を低下させ、動作中に
オーバヒートしないようにすること、及び／又は更に均一な動作のために温度を
全般的に制御することが可能となる。一実施形態においては、ＤＣコイル１１１
４及び１１１６の冷却を向上させるために、冷却部１１１８及び１１２０は、Ｄ
Ｃコイル１１１４及び１１１６の直下に設けることができる。ＤＣコイル１１１
６、１１１４及び支持プレート１１０４の重量を使用して、加熱／冷却プレート
３０２（温度制御サンドイッチ組立体）を真空プレート３１０（温度制御する表
面）に押しつける場合、冷却部１１１８及び１１２０付きの冷却支持プレート１
１０４を、冷却ブロック３１０及びカバープレート１１０２で代用できる可能性
があると考えられる。
面図である。プラズマ処理装置１１００は、加熱／冷却プレート３０２を含む点
において、図３に例示するプラズマ処理装置３０２と同様である。しかしながら
、プラズマ処理装置１１００は、プラズマ処理装置１１００の他のエリアを冷却
する追加コンポーネントを含む。特に、プラズマ処理装置１１００は、加熱／冷
却プレート３０２の冷却ブロック３１０の上に設けられたカバープレート１１０
２を含む。プラズマ処理装置１１００は、更に、プラズマ処理チャンバ３０４に
関して、固定された正確な位置を有する支持プレート１１０４を含む。ピン１１
０６及び１１０８は、支持プレート１１０４を通じて、カバープレート１１０２
に向けて提供される。ばね１１１０及び１１１２は、それぞれ、ピン１１０６及
び１１０８に設けられ、加熱／冷却ブロック３０２を付勢して真空プレート３１
０の表面に当接させる。言い換えれば、ばね１１１０及び１１１２は、支持プレ
ート１１０４からカバープレート１１０２に向けて力を加え、加熱／冷却プレー
ト３０２を真空プレート３１０に押しつけるために使用される。更に又、支持プ
レート１１０４は、ＤＣコイル１１１４及び１１１６を支持することもできる。
このＤＣコイルの重量は、支持プレート１１０４とカバープレート１１０２とが
接触している場合、ピン１１０６、１１０８及びばね１１１０、１１１２装置を
不要にする力を加えるのに十分なものにすることができる。ＤＣコイル１１１４
及び１１１６は、磁界の使用により、プラズマ処理チャンバ３０４内のプラズマ
分布を変更するために使用することができる。ＤＣコイルの動作とプラズマ処理
装置に関するその使用方法の補足的な詳細については、本願と共に現在申請中で
ある米国特許出願番号０９／４３９，６６１（代理人整理番号ＬＡＭ１Ｐ１２２
）、名称「改良したプラズマ処理システム及びその方法」において説明されてお
り、これは、参照により本明細書に組み込むものとする。更に、ＤＣコイル、或
いはＤＣコイル１１１４及び１１１６を支持する支持プレート１１０４を冷却す
るために、支持プレート１１０４は、支持プレート１１０４を冷却する冷却部１
１１８及び１１２０を含む。一実施形態において、冷却部１１１８及び１１２０
は、冷却液が貫流するチューブ（チャネル）により提供することができる。これ
により、ＤＣコイル１１１４及び１１１６が動作する温度を低下させ、動作中に
オーバヒートしないようにすること、及び／又は更に均一な動作のために温度を
全般的に制御することが可能となる。一実施形態においては、ＤＣコイル１１１
４及び１１１６の冷却を向上させるために、冷却部１１１８及び１１２０は、Ｄ
Ｃコイル１１１４及び１１１６の直下に設けることができる。ＤＣコイル１１１
６、１１１４及び支持プレート１１０４の重量を使用して、加熱／冷却プレート
３０２（温度制御サンドイッチ組立体）を真空プレート３１０（温度制御する表
面）に押しつける場合、冷却部１１１８及び１１２０付きの冷却支持プレート１
１０４を、冷却ブロック３１０及びカバープレート１１０２で代用できる可能性
があると考えられる。
【００４９】
冷却ブロックでは、普通の水を貫流させて関連する表面を冷却する冷却チュー
ブを利用することができる。一実施形態において、この冷却水の温度は、約摂氏
１５乃至２０度に固定され、流量は、冷却ブロックによる冷却速度を増減させる
ために制御される。
ブを利用することができる。一実施形態において、この冷却水の温度は、約摂氏
１５乃至２０度に固定され、流量は、冷却ブロックによる冷却速度を増減させる
ために制御される。
【００５０】
断熱部は、一般に、シリコンゴム等のゴムで形成される。この熱障壁部の温度
係数は、一般に、０．１乃至２ワット／ｍＫであり、更に詳しくは約１ワット／
ｍＫである。熱ガスケットも、金属含有シリコンゴム等のゴムで形成できる。し
かしながら、この熱ガスケットは、加熱／冷却プレートと真空プレートの表面と
が優れた熱結合をするように、高い熱伝導率（例えば４ワット／ｍＫ）を有する
設計となる。この点において、熱ガスケットに使用されるゴムは、熱伝導率を増
加させるために、銀含有のものにすることができる。温度センサは、多数の場所
に設けることができる。一実施形態において、温度センサは、加熱／冷却プレー
トが使用するものとして真空プレートの外表面に結合され、加熱及び冷却部が温
度のモニタ用に使用するものとして側壁部の適切な位置に結合される。
係数は、一般に、０．１乃至２ワット／ｍＫであり、更に詳しくは約１ワット／
ｍＫである。熱ガスケットも、金属含有シリコンゴム等のゴムで形成できる。し
かしながら、この熱ガスケットは、加熱／冷却プレートと真空プレートの表面と
が優れた熱結合をするように、高い熱伝導率（例えば４ワット／ｍＫ）を有する
設計となる。この点において、熱ガスケットに使用されるゴムは、熱伝導率を増
加させるために、銀含有のものにすることができる。温度センサは、多数の場所
に設けることができる。一実施形態において、温度センサは、加熱／冷却プレー
トが使用するものとして真空プレートの外表面に結合され、加熱及び冷却部が温
度のモニタ用に使用するものとして側壁部の適切な位置に結合される。
【００５１】
本発明は、プラズマ処理装置の動作中、およそ＋／−５℃の範囲でプラズマ処
理チャンバの温度を制御することができる。本発明は、更に、適切に配置された
加熱及び冷却部を使用して、現行の処理チャンバでの滑らかな空間温度分布を提
供することができる。
理チャンバの温度を制御することができる。本発明は、更に、適切に配置された
加熱及び冷却部を使用して、現行の処理チャンバでの滑らかな空間温度分布を提
供することができる。
【００５２】
このプラズマ処理チャンバは、十分な熱伝導率（例えば、２００ワット／ｍＫ
超）を有するが熱膨張の問題から金属ライナに比べて加熱及び冷却が困難な炭化
ケイ素（ＳｉＣ）にすることができる。本発明は、炭化ケイ素で作られたプラズ
マ処理チャンバにおいて温度制御を行うのに特に適している。本発明は、冷却を
行うだけでなく、必要に応じて加熱も行う。プラズマ処理チャンバの加熱及び冷
却は、プラズマ処理チャンバの外側から有利な形で行われる。
超）を有するが熱膨張の問題から金属ライナに比べて加熱及び冷却が困難な炭化
ケイ素（ＳｉＣ）にすることができる。本発明は、炭化ケイ素で作られたプラズ
マ処理チャンバにおいて温度制御を行うのに特に適している。本発明は、冷却を
行うだけでなく、必要に応じて加熱も行う。プラズマ処理チャンバの加熱及び冷
却は、プラズマ処理チャンバの外側から有利な形で行われる。
【００５３】
本発明には、多数の利点がある。様々な実施形態又は実施により、以下の一つ
以上の利点を生み出すことができる。本発明の利点の一つは、本発明により、正
確さ及び精度を大幅に向上させて、プラズマ処理デバイスの温度を制御できる点
である。本発明の別の利点は、加熱及び冷却が、両方とも共通の熱インタフェー
スを通じて行われる点である。本発明の更に別の利点は、共通の熱インタフェー
スを使用することで、冷却及び加熱の両方を提供できるだけでなく、温度制御さ
れる表面において生じる温度プロフィールが、均一で滑らかなものになる点であ
る。本発明の更に別の利点は、非侵襲的で、容易に取り外し可能な点である。 本発明の僅かな実施形態についてだけ詳細に説明してきたが、本発明は、本発
明の趣旨又は範囲から逸脱しない限り、他の多数の具体的な形態で実施し得るこ
とは理解されたい。従って、本明細書の例は、限定的ではなく例示的なものとし
てみなされるべきであり、本発明は、本明細書で述べた詳細に制限されず、前記
特許請求の範囲内で変形可能である。
以上の利点を生み出すことができる。本発明の利点の一つは、本発明により、正
確さ及び精度を大幅に向上させて、プラズマ処理デバイスの温度を制御できる点
である。本発明の別の利点は、加熱及び冷却が、両方とも共通の熱インタフェー
スを通じて行われる点である。本発明の更に別の利点は、共通の熱インタフェー
スを使用することで、冷却及び加熱の両方を提供できるだけでなく、温度制御さ
れる表面において生じる温度プロフィールが、均一で滑らかなものになる点であ
る。本発明の更に別の利点は、非侵襲的で、容易に取り外し可能な点である。 本発明の僅かな実施形態についてだけ詳細に説明してきたが、本発明は、本発
明の趣旨又は範囲から逸脱しない限り、他の多数の具体的な形態で実施し得るこ
とは理解されたい。従って、本明細書の例は、限定的ではなく例示的なものとし
てみなされるべきであり、本発明は、本明細書で述べた詳細に制限されず、前記
特許請求の範囲内で変形可能である。
【図１】
半導体ベースのデバイスの製造に適した簡略化したプラズマ処理装置を示す図
である。
である。
【図２Ａ】
本発明の一実施形態による、加熱及び冷却ユニットを示す図である。
【図２Ｂ】
本発明の一実施形態による、温度制御システムのブロック図である。
【図３】
本発明の一実施形態による、プラズマ処理装置の断面図である。
【図４】
本発明の別の実施形態による、プラズマ処理装置の断面図である。
【図５】
一実施形態による、図４に示したプラズマ処理装置が提供する真空プレート上
に設けられた冷却ブロックの平面図である。
に設けられた冷却ブロックの平面図である。
【図６】
本発明の別の実施形態による、プラズマ処理装置の断面図である。
【図７】
本発明の更に別の実施形態による、プラズマ処理装置の断面図である。
【図８Ａ】
熱的に結合された二つの加熱及び冷却ユニットを有する側壁部加熱及び冷却シ
ステムの一部を示す平面図である。
ステムの一部を示す平面図である。
【図８Ｂ】
プラズマ処理装置のチャンバ壁部の代替構造を示す図である。
【図９】
本発明の一実施形態による、プラズマ処理チャンバの断面を示す平面図である
。
。
【図１０】
チャンバ壁部と外部コンテナ壁部とが設けられるプラズマ処理チャンバの一部
の側面断面図である。
の側面断面図である。
【図１１】
本発明の更に別の実施形態による、プラズマ処理装置の断面図である。
１００…プラズマ処理装置
１０２…プラズマ処理チャンバ
１０４…チャック
１０６…ウェーハ
１０８…シャワーヘッド
１１０…真空プレート
１１２…壁部
１１４…コイル
１１６…ポンプ
１１８…ダクト
２００…加熱及び冷却ユニット
２０２…表面
２０４…コンフォーマル熱インタフェース
２０６…加熱ブロック
２０８…断熱部
２１０…冷却ブロック
２５０…温度制御システム
２５２…表面
２５４…熱マネージャ
２５６…温度センサ
２５８、２６０…加熱部
２６２、２６４…冷却部
３００…プラズマ処理装置
３０２…加熱／冷却プレート
３０４…プラズマ処理チャンバ
３０６…ウェーハ保持メカニズム
３０８…ウェーハ
３１０…真空プレート
３１４…コイル
３１６…ポンプ
３２０…熱ガスケット
３２２…加熱ブロック
３２４…断熱部
３２６…冷却ブロック
４００…プラズマ処理装置
４０２…加熱／冷却プレート
４０４、４０６…ノッチ
５００…入口
５０２…出口
５０４、５０６…切断部
６００…プラズマ処理装置
６０２…カバープレート
６０４…支持プレート
６０６、６０８…ピン
６１０、６１２…ばね
７００…プラズマ処理装置
７０２、７０４…側壁部加熱及び冷却ユニット
７０６、７１４…熱ガスケット
７０８、７１８…加熱ブロック
７１０、７２０…断熱部
７１２、７２２…冷却ブロック
８００…側壁部加熱及び冷却ユニット
８０２…壁部
８０２ａ…内壁部要素
８０２ｂ…外壁部要素
８０２ｃ…接合材料
８０２ｄ…サンドイッチ構造
８０２ｅ…接合部
８０４…熱ガスケット
８０６…加熱ブロック
８０７…抵抗要素
８０８、８１０…冷却領域
８０９、８１１…冷却部
８１２、８１４…断熱部
９００…プラズマ処理チャンバ
９０２…チャンバ壁部
９０４…外部コンテナ壁部
９０６…加熱／冷却ブロック
９０８…ばね付勢ピン
１０００…プラズマ処理チャンバ
１００２…チャンバ壁部
１００４…外部コンテナ壁部
１００６、１００８…加熱／冷却ブロック
１０１０、１０１２…ばね付勢ピン
１０１８…ハンドル
１１００…プラズマ処理装置
１１０２…カバープレート
１１０４…支持プレート
１１０６、１１０８…ピン
１１１０、１１１２…ばね
１１１４、１１１６…ＤＣコイル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ
，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，
ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ
Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ
，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，
ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，
ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ
Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ
，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，
ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ
Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ
，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，
ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ
Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ
，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，
ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
(72)発明者 シェップ・アラン・エム．
アメリカ合衆国 カリフォルニア州95005
ベン・ロモンド，ハイウェイ ９，
10010
(72)発明者 スミス・マイケル・ジー．，アール．
アメリカ合衆国 カリフォルニア州94568
ダブリン，キャッスル・コート，11793
(72)発明者 クチ・アンドラス
アメリカ合衆国 カリフォルニア州91320
サウザンド・オークス，パメラ・ウッ
ド・ストリート，717
Ｆターム(参考） 5F004 BA20 BD03 CA09
Claims (31)
- 【請求項１】 内表面及び外表面を有する壁部及び蓋を有し、プロセスガス
により生成されたプラズマを使用して基板を処理すべく使用される処理チャンバ
と、 前記処理チャンバの外表面に熱的に結合され、前記処理チャンバの内部温度を
調節すべく制御される加熱／冷却ブロックを少なくとも一つ含む熱管理システム
と、 を備えるプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記加熱／冷却ブロックが、サンドイッチ構造を有し、 加熱部と、 冷却部と、 前記加熱部と前記冷却部との間の断熱要素と、 を含む請求項１記載のプラズマ処理装置。
- 【請求項３】 前記加熱部が、前記処理チャンバの外表面に熱的に結合され
、前記冷却部が、前記断熱要素及び前記加熱部を介して、前記処理チャンバの外
表面に熱的に結合される請求項２記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 前記加熱部が、前記処理チャンバの外表面と熱的に結合され
、前記冷却部が、前記断熱要素を介して、前記処理チャンバの外表面及び前記加
熱部に熱的に結合される請求項２記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項５】 前記加熱／冷却ブロックが、前記処理チャンバの壁部の一つ
に熱的に結合される請求項４記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項６】 前記処理チャンバの壁部が、熱的及び／又は電気的に材料を
接合したサンドイッチ構成を有する請求項５記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項７】 前記処理チャンバの壁部が、タイル張りにより形成された材
料を熱的及び／又は電気的に接合したサンドイッチ構造を有する請求項５記載の
プラズマ処理装置。 - 【請求項８】 前記加熱／冷却ブロックが、前記処理チャンバの蓋に熱的に
結合される請求項４記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項９】 前記処理装置が、更に、プラズマを発生させる高周波エネル
ギを生成すべく使用される高周波コイルを備え、 前記加熱部及び前記冷却部のうち少なくとも一方が、前記高周波コイルからの
高周波結合を最小化するスロットを含む請求項８記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１０】 前記加熱／冷却ブロックのサンドイッチ構造が、更に、コ
ンフォーマルガスケットを含み、 前記加熱部が、前記コンフォーマルガスケットを介して、前記処理チャンバの
外表面に熱的に結合され、前記冷却部が、前記断熱部と、前記熱要素と、前記コ
ンフォーマルガスケットとを介して、前記処理チャンバの外表面に熱的に結合さ
れる請求項２記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１１】 前記処理チャンバの壁部及び蓋の少なくとも内表面が、セ
ラミックである請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１２】 前記セラミックが、ＳｉＣである請求項１１記載のプラズ
マ処理装置。 - 【請求項１３】 前記処理チャンバの壁部及び蓋の少なくとも内表面が、セ
ラミックであり、 前記加熱部及び前記冷却部が、金属である請求項２記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１４】 前記断熱要素及び前記コンフォーマルガスケットが、ゴム
である請求項１３記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１５】 前記熱ガスケットの伝導率が、前記断熱要素の熱伝導率よ
りも大幅に高い請求項１４記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１６】 前記少なくとも一つの加熱／冷却ブロックが、付勢されて
前記処理チャンバの外表面に当接する請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１７】 前記少なくとも一つの加熱／冷却ブロックのばね付勢が、
ばねにより提供され、 前記少なくとも一つの加熱／冷却ブロックが、ばねを収縮させることで、前記
処理チャンバの外表面の熱的に結合した位置から取り外すことができる請求項１
３記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１８】 壁部と底面とにより形成されたプラズマ処理チャンバと、 前記プラズマ処理チャンバの壁部の頂部に取り外し可能に結合された密閉蓋と
、 前記密閉蓋の上面に設けられた高周波電力電極と、 前記密閉蓋又は前記プラズマ処理チャンバに結合された少なくとも一つの温度
センサと、 前記密閉蓋の上面に結合された第一の加熱及び冷却ユニットと、 前記プラズマ処理チャンバの壁部の外表面に結合された第二の加熱及び冷却ユ
ニットと、 を備える半導体製造装置。 - 【請求項１９】 前記第一の加熱及び冷却ユニットが、前記高周波電力電極
から前記第一の加熱及び冷却ユニットへの高周波エネルギの結合を略回避するよ
うに構成される請求項１８記載の半導体製造装置。 - 【請求項２０】 前記第一の加熱及び冷却ユニットが、前記高周波電力電極
から前記第一の加熱及び冷却ユニットへの高周波エネルギの結合を略回避するス
ロットを含む請求項１８記載の半導体製造装置。 - 【請求項２１】 前記第一及び第二の加熱及び冷却ユニットが、それぞれ、
サンドイッチ構造を有し、 加熱部と、 冷却部と、 前記加熱部と前記冷却部との間の断熱要素と、 を含む請求項１８記載の半導体製造装置。 - 【請求項２２】 前記第一の加熱及び冷却ユニットの前記加熱部が、前記プ
ラズマ処理チャンバの前記密閉蓋の外表面に熱的に結合され、前記第一の加熱及
び冷却ユニットの前記冷却部が、前記断熱部及び前記加熱部を介して、前記プラ
ズマ処理チャンバの前記密閉蓋の外表面に熱的に結合される請求項２１記載の半
導体製造装置。 - 【請求項２３】 プラズマ処理装置のプラズマ処理チャンバの温度制御を行
なう方法であって、 プラズマ処理チャンバの内部の温度を直接的又は間接的に測定するステップと
、 測定した温度を目標温度と比較するステップと、 プラズマ処理チャンバに熱的に結合された熱制御ブロックを加熱することでプ
ラズマ処理チャンバを加熱するステップと、 熱制御ブロックを能動的に冷却することでプラズマ処理チャンバを冷却するス
テップと、 を備える方法。 - 【請求項２４】 前記熱制御ブロックが、結果として、プラズマ処理チャン
バを加熱可能な同じ熱制御ブロックを介して、プラズマ処理チャンバを冷却する
ことが可能であり、これにより、更に均一な温度プロフィールをプラズマ処理チ
ャンバに提供する請求項２３記載の方法。 - 【請求項２５】 前記熱制御ブロックが、少なくとも加熱部と冷却部とを含
み、 前記冷却が、加熱部を介して、冷却部により行なわれる請求項２３記載の方法
。 - 【請求項２６】 前記熱制御ブロックが、加熱部と冷却部との間に結合され
た断熱要素を含む請求項２５記載の方法。 - 【請求項２７】 前記熱制御ブロックを付勢してプラズマ処理チャンバの一
部に解放可能に当接させるステップ、を更に備える請求項２３記載の方法。 - 【請求項２８】 内表面及び外表面を有する壁部及び蓋を有し、プロセスガ
スにより生成されたプラズマを用いて基板を処理すべく使用される処理チャンバ
と、 内部温度が下限目標温度を下回る時に加熱部により処理チャンバを加熱し、且
つ内部温度が上限目標温度を上回る時に加熱部を介して冷却部により前記処理チ
ャンバを冷却することにより、処理チャンバの内部温度を調節する手段と、 を備えるプラズマ処理装置。 - 【請求項２９】 サンドイッチ構造を有する加熱／冷却ブロックであって、 加熱部と、 冷却部と、 前記加熱部と前記冷却部との間の断熱要素と、 を備える加熱／冷却ブロック。
- 【請求項３０】 前記加熱部に取り付けられたコンフォーマルガスケットを
含む請求項２９記載の加熱／冷却プレート。 - 【請求項３１】 前記断熱部が、ゴム製品であり、前記加熱部及び前記冷却
部が、金属である請求項３０記載の加熱／冷却プレート。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16549699P | 1999-11-15 | 1999-11-15 | |
| US09/439,675 US6302966B1 (en) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | Temperature control system for plasma processing apparatus |
| US09/439,675 | 1999-11-15 | ||
| US60/165,496 | 1999-11-15 | ||
| PCT/US2000/031411 WO2001037316A1 (en) | 1999-11-15 | 2000-11-14 | Temperature control system for plasma processing apparatus |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2003514390A5 JP2003514390A5 (ja) | 2009-01-08 |
| JP4776130B2 JP4776130B2 (ja) | 2011-09-21 |
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ID=26861442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001537772A Expired - Lifetime JP4776130B2 (ja) | 1999-11-15 | 2000-11-14 | プラズマ処理装置、半導体製造装置、およびこれに用いる加熱・冷却ブロック |
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| EP (1) | EP1230663A1 (ja) |
| JP (1) | JP4776130B2 (ja) |
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