JP2003524885A - 多重領域抵抗ヒータ - Google Patents
多重領域抵抗ヒータInfo
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Abstract
Description
9年9月29日提出の第6の0/156,595号出願に関する。
の基板)を保持するための多目的ウェハホルダーに関する。更に詳細には、本ホ
ルダーはクランプ、伝導、加熱、及び/又は、冷却を提供するための少なくとも
1つの積層を有する。層の事例には静電チャック、多重領域Heガスデリバリシ
ステム、多重領域抵抗ヒータ、及び、多重領域冷却システムが含まれる。
ために電気抵抗ヒータを使用することが知られている。この加熱は、半導体ウェ
ハにおいて生じる反応処理の特性を変える。例えば、この種の抵抗ヒータは準高
熱壁、または、温暖壁の反応装置内で使用されている。この場合、抵抗ヒータは
、シリコンウェハの支持体として機能すると共に、処理工程を実施するためにウ
ェハを加熱する。しばしば、シリコンウェハの表面特性に変化を起こさせるため
に、所定の純度及び/又は圧力の処理ガスが加熱されているシリコンウェハ上で
循環させられる。化学蒸着は、この種の抵抗ヒータが半導体ウェハを処理するた
めにその中で使用される1つの環境である。
又は、(2)アルミニウム‐鉄合金でできた発熱エレメントを使用している。こ
れら発熱エレメントは、電気抵抗を有し、発熱エレメントを通るように電流が供
給されると発熱する。オーブンに用いられる抵抗性発熱エレメントを作成するた
めに一般に用いられる商業上入手可能な材料の例は、Kanthal、Nikr
othal、及び、Alkrothalであり、これらはBethel、CTの
カンサル社(Kanthal Corporation)によって製造された金
属合金の登録商標名前である。Kanthalファミリには、フェライト系合金
(FeCrAl)が含まれ、Nikrothalファミリには、オーステナイト
系合金(NiCr、NiCrFe)が含まれる。
ンウェハ上を循環させられる処理ガスには露出されたことはなかった。更に、熱
質量の大きい大型発熱エレメントでは、既知のプラズマシステム内での加熱の場
合には、にウェハと発熱エレメントとの間に所定物質の障壁を介在させることが
要求されていた。Kanthal合金の幾く種類かのような既知の電気抵抗性材
料は、発熱エレメントの寿命を長くするためには酸素化された環境を必要とする
。酸素の存在は、発熱エレメントの蒸発を抑制する酸化アルミニウムをKant
hal合金発熱エレメントの表面上に形成させる。酸素の受け入れ可能レベルは
、合金表面と反応する他のガスが無い状態において、760トルの5%である。
代って、比較的酸素の少ない環境においては、酸化層を多孔質化し、酸化鉄が粒
子境界に沿って移動することを可能にし、システムの汚染原因となる。
板よりも著しく大き熱質量を有する。既知のシステムにおいては、重量が僅か2
オンスのウェハを加熱するために重量が数十ポンドの発熱エレメントが使用され
てきた。熱質量が大きい結果として、ヒータの横方向のプロファイルが大きくな
り、ウェハのエッジ領域と比較して中心領域を著しく加熱することになる。この
熱プロファイルを補償するために、既知のシステムにおいては、供給される熱を
調節するための30個程の部品で構成される複雑な装置が用いられた。熱質量が
大きくなると熱慣性(thermal inertia)も大きくなり、結果的
に、ウェハが既にその所要温度に到達した後においても発熱エレメントはウェハ
(または他の基板)へ熱を供給し続ける。また、既知のシステムにおいては、径
方向、即ち、横方向の熱伝達は、処理されされる基板中への熱伝達より大きいの
で、ウェハにおける温度変化を隔離することを困難にする。
果たすような少なくとも1つの発熱エレメントの積重ねとして作成されるウェハ
ホルダーを提供することである。
伝導性を与えるように静電クランプを使用する改良されたウェハチャックを提供
することである。
ックに収容された2つの隣接する電極のキャパシタンスを測定することによって
静電チャックへのウェハの効果的なクランプを測定することである。
リシステム(ヘリウムバックサイドとして知られている)を提供することである
。
てウェハの1つの領域における伝導性をウェハの他の領域のそれよりも増大させ
るために多重領域Heガスデリバリシステムを提供することである。
レメントから隔離されているウェハ処理反応装置内で、半導体ウェハを加熱する
ための抵抗ヒータを提供することである。
、モリブデンなどの材料を使用した抵抗ヒータを提供することである。
トのための酸素化環境を提供することである。
を有する抵抗ヒータを提供することである。
反応装置内のガス環境と異なり、かつこれと完全に隔離される抵抗ヒータを提供
することである。
位へさらなる熱を与えるように設計された抵抗ヒータを提供することである。
を果たすように構成された抵抗ヒータを提供することである。
つ抵抗ヒータを提供することである。
、基板の温度を低下させるための冷却システムを提供することである。
以前、又は、その期間中、又は、その後で、ウェハを冷却する多重領域冷却シス
テムを提供することである。
ャック、多重領域Heガスデリバリシステム、多重領域抵抗ヒータ、及び、多重
領域冷却システム)の組合わされた積層体を提供することである。
、或いは、熱処理工程に際して、その上に基板(例えば、ウェハ、またLCDパ
ネル)が配置可能である発熱エレメントの積重ね体に関する。積重ね体における
発熱エレメントのタイプには、限定的意味をもつことなしに、静電クランプ(単
一または多重領域のどちらか)、Heガスデリバリシステム(単一または多重領
域のどちらか)、抵抗ヒータ(単一または多重領域のどちらか)、及び/又は、
冷却システム(単一または多重領域のどちらか)が含まれる。発熱エレメントの
少なくとも1つは、実施される処理工程に基づいて選択される。各発熱エレメン
トは、それぞれ他の発熱エレメントから、及び、処理環境から気密に密封される
。従って、本発明の一実施形態は、複数の静電クランプを備えた静電チャック、
抵抗ヒータ、および、冷却システムとして作用する。
る基板のクランプを可能にする静電チャックが装備される。この実施形態におい
て、第1および第2の電極が、静電チャック内に収納され、基板をチャックへク
ランプする。第1と第2の電極の間のキャパシタンスは、基板の効果的なクラン
プを決定するために基板がチャックへ適用された後で測定される。
スデリバリシステムのための圧力制御を果たすために複数の密封されたプレート
が一緒に用いられる。基板とチャックの間の熱伝導を改良するために、ヘリウム
ガスデリバリシステムは、チャンバ(処理)圧力より非常に大きい圧力(即ち、
一般に30−50Torr)で、基板の裏側にHeガスを供給する。基板をチャ
ックへ電気的にクランプすることにより、室チャンバ圧力よりも実質的に大きい
裏側ガス圧力を使用することを可能にする。基板とチャックの部位はそれらが良
好なガス密封を構成するに充分に平滑である。一実施形態において、基板の伝導
性プロファイルにマッチするように、Heガスデリバリシステムは異なる量のH
eガスを基板の異なる部分へ供給するために領域化される。Heガスデリバリシ
ステムは、上述の静電チャックと組合わせて使用可能である。組合わせられた一
実施形態において、静電チャックは、ガス穴を備え、Heガスデリバリシステム
は、静電チャックの下に配置される。次に、Heガスは、静電チャックの穴を介
してウェハへの伝導を果たす。このガスによる伝導性は、圧力と直接的に変化す
る(例えば、15トルまで)。
導体ウェハを加熱するために装備される。このヒータは1つ又は複数の石英プレ
ートに形成されたヒータチャネル内に配置された電気抵抗発熱エレメントを含む
。この抵抗ヒータの一実施形態は、加熱および冷却に際して発生する発熱エレメ
ントの膨張と収縮を許容するために電源エンドヘッドルームを備えたヒータチャ
ネルを含む。
て、好ましくは全ての接合表面において一緒に融着される。そして、抵抗発熱エ
レメントは、気密室を形成するようにその間に取着される。プラズマ処理チャン
バの圧力が低下した時に、抵抗ヒータの内圧が融着点を破損することを防止する
ために十分な個数の融着点が設けられる。抵抗発熱エレメントへ結合される電気
端子は、電流を流すために設けられる。少なくとも1つの実施形態において、ウ
ェハホルダーの外面のまわりを循環する処理ガスの成分および圧力から独立して
、所定の成分および圧力のガスが流入可能であるように、石英プレートの間で形
成された気密チャンバへガスダクトが接続される。
な材料で形成されることが好ましい。理由は、これらの材料は、空気中で加熱さ
れても損傷しないことに因る。この材料のシートは、溶解され、引き出され、化
学的にエッチングされ、スパッタリングされ、レーザ切断され、ウォータジェッ
トによって切断され、或いは、加熱される発熱エレメントの熱伝達特性をマッチ
ングする抵抗発熱エレメントを形成するように形状が整えられる。代って、前述
材料からなる1つ又は複数の線材が、発熱エレメントとして使用可能である。複
数の石英プレートが、発熱エレメントにマッチする形態を持つように構成される
。一緒に融着されると、このような形態は、導体全体に渡るガスから処理環境を
分離するための密閉したシールを提供する。これらシールは、ヒータの超高温を
信頼性良く許容しなければならない。
るために、3つの開示された技法の少なくとも1つを用いて熱伝達特性が調査さ
れる。第1の技法においては、静電チャック上に置かれつ前以て均一に加熱され
た基板に、LCD紙が適用された時におけるLCD紙の変化が調査される。用紙
の変化の写真は、加熱された基板の熱損失の形状を示す。第2の技法においては
、前以て加熱された基板がチャック上で冷却されるにつれて、その表面を横切っ
てて放出される熱放出の変更を、赤外線スキャナ又は検出器によって測定する。
プラズマが不在である場合に、空間的におよび間欠的に生じる温度を監視するこ
の種検出器は、熱電対を備えた商業的に入手可能なウェハである(例えば、セン
スアレー社(SensArray Corporation)、Model第1
の530A号)。第3の技法においては、チャック上の基板の伝達特性は、加熱
される基板の形状および熱特性および基板を加熱するチャックの形状および熱伝
達特性に基づき、コンピュータによってシミュレートされる。
及び、(3)処理後に基板の冷却が完全である状態における1つ又は複数1組の
冷却プレートが、本発明に従って装備される。冷却システムの一実施形態は、基
板の熱損失特性に従って基板を冷却する多重領域冷却システムである。そうしな
ければ、冷却が更に遅れるはずの部位を更に迅速に冷却するために冷媒を使用す
ることにより、基板は更に均一に冷却される。また、処理の後で基板温度を迅速
に低下させることによって、あらゆる温度に基づく反応は処理終結点において更
に効果的に抑止される。
な評価およびそれの付随的利点の多くが当該技術分野における当業者にとって容
易に明白になるはずである。
参照すると、図1は、発熱エレメントの積重ね体の好ましい実施形態を示す。積
重ね体は、本発明に従って、組合わされた静電チャック102、He配分システ
ム122、電気抵抗ヒータ132、及び、冷却アセンブリ152として作用する
。図に示された積み重ねられた構成体において、上から下に向かって、3枚の第
1のプレート(100、105、110)が、静電チャック102を構成し、次
の2枚のプレート(120、125)が、Heガス配分システム122を構成し
、次の3枚のプレート(130、135、140)は電気抵抗ヒータ132を構
成し、最後の5枚のプレート(145、150、155、160、165)が、
冷却システム152を構成する。異なる実施形態において、複数のプレートが、
スーパプレートに置き換えられるプレートとして同一機能性を持つ1つ又は複数
の「スーパプレート」を形成するために組合わされる。例えば、静電チャックと
共にHeガス配分システム122が用いられる時には、静電チャック102の再
下位のプレート110は、Heガス配分システムの最上位のプレート120と組
み合わせることができる。同様に、Heガス配分システム122の下側のプレー
ト125は電気抵抗ヒータ132の最上位のプレート130と組合わせ可能であ
る。13枚全てのプレートは、相互の上面上に同心円的に積み重ねられ、電気/
流体導管180に取り付けられたベースプレート170上に配置される。
な領域が同心円的に配置される。各領域は、少なくとも1つの電気信号、ガス、
及び、冷媒を様々な層への輸送する。電気/流体導管180の典型的な例におい
て、領域は外部から内部に向かって次に示す順序で配置構成される。即ち、冷媒
出口‐外側領域200、冷媒出口‐内側領域205、冷媒入口‐外側領域210
、冷媒入口‐内側の領域215、加熱プレート‐外側領域220、加熱プレート
‐内側領域225、Heガス外側領域230、Heガス‐内側領域235、静電
チャック電気配線‐外側領域240、静電チャック電気的内側領域245の順で
ある。ただし、ここに示す例は、代表に過ぎず、内側と外側領域の順序および入
口と出口の順序は本発明の趣旨から逸脱することなしに変更可能である。
流体導管180の第2の例を示す。この例において、静電チャック102の内側
領域245および外側領域240用の電気導管は、電気導管181を形成するた
めに加熱プレート132の内側領域225および外側領域220と組合わされる
。導管180の残りの部分は、内側リング175および外側リング173を含む
。ノッチ176及び178を有する内側リングは、Heガス外側領域230およ
びHeガス内側領域235用の2つの導管を形成する。ノッチ172及び174
を有する外側リング173は、冷媒出口‐内側領域205および冷媒入口‐内側
領域215用導管を形成する。この例を用いて、環状領域と比較すると、各内側
導管は外側導管に取着するので、追加構造上の剛性が達成される。リングを2つ
の部分に分割することによって、各々が異なる目的のために使用可能であり、図
2に示す例と比較して、リングの個数も減少する。内部にリブを設けることによ
り、現場での隣接する導管相互の融着のための、同心導管の適切なアラインメン
ト、冷媒およびガス流に関する分岐の改良を実施可能にする。図3に示されたア
ラインメントには全てのノッチ(172、174、176、178)が示されて
いるが、ノッチが相互に異なる角度を持つようにリング173および175が回
転可能である。同様に、各々の層に関して異なる個数の領域を収容するように、
各リングは更に少ない個数の密封セクションに分割可能である。例えば、Heガ
ス配分システム122において3つのHeガス供給領域が用いられるならば、内
側リング175は2つが示されている代りに3つのセクションを含むはずである
。
た一束のチューブとして実現される。この形態においては、チューブは(1)導
管180全体に亙って一定サイズであるか、又は、(2)容積を増加し、管材料
が 石英プレートの積重ねが更に高くなればチューブは不要になるようにアライ
ンメントし直すことが可能なはずである。例えば、図4の外側リングには6本の
チューブ示されているが、少なくとも1本のチューブはそのペイロード(例えば
冷媒)を適当なプレートに引き渡したので、少なくとも1本のチューブはその次
に高いプレートにおいてはもう必要とされないこともあり得る。従って、外側リ
ングの5本のチューブは導管180まで継続可能である。導管に関する更に他の
実施形態においては、大きい方の導管内に小さい方の導管が含まれることもあり
得る。この種の一実施形態において、図4に類似する構造は円形導管内にそれ自
体が閉じ込められ、図5の構成を形成することがあり得る。
(例えば石英)によって形成され、接着剤として「フリット」を使用し図2ない
し図5に示された対応する導管構造に接合される。接着に先立って、導管内にワ
イヤを通し、プレート間の各隣接縁において、穴のまわりのプレート上にフリッ
トが置かれる。フリットを製造するには、石英の融解温度を下げるために粉末石
英に不純物が加えられる。次に、接合される部分は、キルンにおいて機械的な圧
力の下で組み立てられ、不純物を含む石英を融解するに充分な温度にするために
空気中で点火される。ドーピングされた石英の周辺部分が融解するにつれて、そ
れらの部分が一緒に熔融し、気密シールを形成する。石英の熔融処理は石英処理
の技術分野における当業者には知られている。図65に関して更に詳細に検討さ
れるように、スリーブ内において接合される場合には、アラインメントが容易に
維持される。このアラインメントスリーブ技法は、アラインメントピンの配列体
によって補われるか、又は、代置可能である。このデザインは、石英および拡散
接合によって実施されるが、例えばアルミナ及びガラスフリット接合剤のような
他の材料からも作ることが出来るはずである。当該技術分野における通常の当業
者であれば、本発明の趣旨から逸脱することなしに他の絶縁および接合材料を使
用可能であることを認識するはずである。
される。図1の構造は凝縮された形式において図6に示される。プレートに加え
て、チャック上のウェハを一貫してアラインメントし、かつウェハ190全体に
亙ってエッジプラズマに影響を及ぼすフォーカスリング900が示される。組み
立てられると、フォーカスリング900および図6の基板ホルダーは図7に示さ
れた完成された構造を形成する。
して形成され、図8に示されたようにカバープレート、一次プレート、及び、ベ
ースプレートを含む。この異なる実施形態によれば、一次プレートは、エレメン
ト(例えば、発熱エレメントおよび容量性エレメント)又はチャネル又はグルー
ブに入れられたキャリヤ(例えば、ガスまたは冷媒)を入れるための一連のチャ
ネル又はグルーブによって形成される。カバー及びベースプレートは、発熱エレ
メント及びキャリヤをチャネル又はグルーブ内に維持するために利用される。こ
の実施形態において、カバープレート、一次プレート、及び、ベースプレートを
使用することにより、各々のセクションは個別の「スタンドアロン(stand
−alone)」成分として利用される。即ち、何れかのセクションが、電気/
流体導管に取着され、処理環境が1つの機能(例えば、(1)冷却並びにクラン
プなしの加熱、または、(2)加熱または冷却なしのクランプ)だけを必要とす
る場合には、フォーカスリングと組合わせることが可能である。
されたチャックジオメトリは図9に示された次の一次諸元を持つ円筒形であろう
。ただし、チャックのジオメトリは、円筒形ジオメトリに限定されない。チャッ
クは、その半径Rおよびその高さHによって示すことが可能である。チャックの
高さは、その設計およびそれら各々の厚さの中に含まれる構成成分の関数となる
であろう。図9はこれらの厚さならびに各々のセクションに関する配置構成の好
ましい順序を示す。チャック上のウェハ(または、基板)の反復的配置を可能に
するフォーカスリング用のスペースを提供するために、チャックの半径Rはウェ
ハの半径rwより大きくなっている。図7は相互に関連する諸元を示す。チャッ
クの半径は、処理される基板のサイズ(例えば、直径8及び12インチ)に従っ
て調整され得る。最後に、領域パターンの半径は基板の半径に実質的に等価であ
る。
マニ穴ドとして作用することもできる。この場合、全ての電気配線、冷媒、及び
、ガスはそれらそれぞれの構成成分としての宛先に配分され得る。
たプレートの一部分集合のみを含む。この実施形態において、ウェハホルダーは
、静電チャック及びベースプレート上のHeガス配分システムのみを実現する。
従って、電気/流体導管は、適宜、図2‐4に示された導管の一部分集合のみを
含む。例えばHeガス配分システム122を備えたヒータ132のような他のア
センブリも可能である。この種の構成において、プレート100は、Heガス配
分システム122の一部分となり、プレート120上に密封される。更に、アセ
ンブリの作動順序は達成される最も重要な機能によって指定される。例えば、冷
却が加熱よりも重要である場合には、冷却機能が基板に最も近いことを保証する
ために、冷却アセンブリ152はそのままで、加熱アセンブリ132の作動順序
にスイッチが入れられる。
第1の、第2の、第3のプレートとして機能し、かつ図11−13に示されるプ
レート100、105、110を有する。この第1のプレート100は、ウェハ
がチャックから持ち上げられることを可能にする(1)リフトピン貫通孔300
、及び、ガスをウェハ190の背部に当てる(2)ガス配分貫通孔305を有す
る。第1のプレート100上のこれらの貫通孔のアラインメントは、第2の及び
第3のプレート(105、及び、110)における貫通孔300及び305の場
合と同様である。図示されてはいないが、ヘリウムガスを更に配分するように、
プレート100は、ウェハ側にグルーブが冷静されても良い。
、単に「電極」)がその中に配置される2つの同心チャネル310及び315が
第2のプレート105に形成される。ウェハがウェハホルダー上に所在する時に
は、第1及び第2の静電グリップエレメントは、ウェハ190への静電結合を可
能にする。ウェハに対する静電チャックの保持強度は、ウェハ190がウェハホ
ルダー上に配置された状態で、ウェハと第1及び第2の静電グリップエレメント
との間のキャパシタンスを測定することによって間接的に決定され得る。ウェハ
190が静電チャック102によって正しく保持されていない場合には、ウェハ
190を配置し直すようにオペレータに警告される。その代りに、自動ウェハハ
ンドリングシステムが用いられる場合には、ウェハ190は自動的に配置し直さ
れる。いずれの場合にも、ウェハがきつく保持されることを要求する処理が始動
することを防止するように信号が作用することもあり得る。
まではチャネルが延びていないことを示す。これは、ワイヤが導管180内を通
る際に、最上面上の静電グリップエレメントがワイヤから電気的に隔離されるこ
とを可能にする。ワイヤは、図14に示された電気グルーブ320内の第2のプ
レート105の下を通過する。ワイヤは、領域240及び245を用いて導管か
ら上方に通る。容易に分かるように、チャネル310及び315は、平らな最上
面に形成された第2のプレートと共に最上位のプレート100に形成される。
領域が、4個の外側領域によって囲まれる内側領域に分割される。制御を追加す
るために、同心の象限を形成するように内側領域も4個の小域帯に分割可能であ
る。各静電グリップエレメントは、隔離され、それ自体の個別電圧に保持される
ことが可能である。静電チャック領域化は単一極式か又は双極式のいずれかであ
り得る(隣接グリップエレメント間電位の交番記号)。両方の場合に、チャック
への基板(例えば、ウェハ)のクランプには静電力が用いられる。図35及び3
6に示された発熱エレメントを分離するためにエレメントスパイアが石英上でア
ラインメントされるように、静電グリップエレメントは平行線発熱エレメント用
に構成される。換言すれば、合成された構造を上方から見た場合、発熱エレメン
トは静電プレートの下に見える。従って、発熱エレメントは、ウェハを直接見る
ことが可能であり、放射状熱伝達が提供される。更に、静電グリップエレメント
は加熱され、ウェハに向かって放熱し、放熱部位を効果的に増大することがあり
得る。ただし、この効果は小さいものと信じられている。個別静電グリップエレ
メントへのリード線を図15に示す。これらは、Heガス配分プレート用に使用
されるHeガスフィードスルーと合致しても差し支えない。典型的なリフトピン
穴300も図示される。最後に、一次プレートの厚さHは、例えば、約1mmま
たは40ミルであっても差し支えない。
にとっては、異なる実施形態において追加領域の形成が可能であることは明白で
あろう。領域は同心であるか、象限を形成するか、同心象限を形成するか、また
は、これらの任意な組合わせであっても差し支えない。図15は好ましい実施形
態を示す。この場合にも同様に、結合される基板が円形でないならば、領域は、
均一結合を可能にするために必要であるように任意に選定されたパターンの1組
のストリップとして形成されても差し支えない。
トを入れるために非常に厚い石英プレートを使用しても差し支えない。また、発
熱エレメントチャネルの場合のように、静電グリップエレメントのチャネル内の
隙間は、グリップエレメントと石英との間に異なる熱膨張係数を許容するために
必要である(熱供給されると、グリップエレメント及び周囲の石英は周囲温度よ
りも実質的に更に高い温度まで加熱されることがあり得る)。
ス配分システムの一実施形態においては、Heガスが配分される。代りの実施形
態においては、貴ガスであることが好ましい他のガスが配分される。静電チャッ
ク102が使用されない時には、静電チャック102の最上プレートがガス配分
システム122内に下方移動されることを図16に示す。静電チャックが使用さ
れる時には、これらのプレートにおける貫通孔300及び305は静電チャック
102の貫通孔と同心円的にアラインメントされる。同様に、これらプレートの
中心部に位置する穴235(例えば、カウンタボア)はガスをプレート内へ通し
、かつ、更に高い位置のプレートにおける静電グリップエレメントへワイヤが導
通することを可能にするために用いられる。図に示すように、最上プレート10
0には、8本の線として放射状に延びた64個の穴(305A及び305B)が
有る。
す。ガスはガス‐内側領域235を経て通過し、リング331によって限定され
るガス配分‐内側領域330全体に亙って広がる。図18に示されたように、内
側領域330はプレート120の深さの約半分である。領域330内におけるガ
スは、リング331によって限定される円形上に位置する32個の内側貫通孔3
05Aの1つを経て押し出される。
ス‐外側領域230によって供給される。図18に示された内側領域330の場
合と同様に、プレート125の深さの半分の外側領域335が図20に示される
。ガス‐外側領域230として作用する導管180の一部分は、第5のプレート
120の下で終結し、ガス‐内側領域235だけが上述の動作を継続する。この
層から更に高い層へ通過するガスは32個の外側貫通孔305Bの1つを経て通
過する。従って、ウェハと2つの放射状領域内のウェハホルダーとの間の圧力場
(および、伝導)を調節するために各領域に関する流量(および、ガスのタイプ
)は修正されることがあり得る。次に、熱伝達係数の放射状分布は伝導性対流熱
束の放射状分布を変えるように変動することもあり得る。
ム(および、本発明の他の全てのエレメント)はウェハ又は基板にとって必要な
伝導性にマッチするように適した任意の形状または構成における複数の領域を有
する代替実施形態において実現可能である。図21は第2の実施形態に従ったH
eガス配分システムの切断上面図である。図22はHeガス配分構成要素に関す
る一次プレートを示す。Heガス配分プレートの厚さH2は小さくても、即ち、
合計1mm又は40ミル未満であっても差し支えない。
プレートは、フォーカスリング下のチャックのカバープレートとして役立つ。そ
れは単にガスガスをウェハの背後に供給する目的に役立つ。図21の実施形態は
放射状設計を利用し、図23の実施形態は好ましい平行行設計を示す。図23の
実施形態を用いると、平行線状に配置されたガス穴は静電グリップエレメント間
に織り込まれる。一般に、静電構成要素およびHeガス配分構成要素が用いられ
る場合における(Heガスが用いられるならば、ウェハ背部のガス圧力に対処す
るために静電構成要素または他の機械的なグリップエレメントが使用されなけれ
ばならない)、配置構成を図6に示す。これは、図23に示された穴分布は図1
5に示された対応する静電プレートにおける穴分布に一致する(ただし、穴は図
15には図示されていない)。一次プレート(図15)はこれらの穴を持つよう
に設計されている。従って、穴は隣接する静電スパオア(尖塔部品)の間で平行
に配置される。カバープレートの厚さH2’は非常に小さく、即ち、0.5mm
または20ミル未満であり得る。Heガス配分プレートは、静電プレートとウェ
ハの間の距離が最小であるように、従って、静電結合を最大にするように、静電
プレートの下に配置される。
にとって外部的に達成可能である。この実施形態においては、穴305A及び3
05B5を経て通過するガスはウェハホルダーの頂部から底部まで(即ち、ウェ
ハホルダー全体を通って下方のマニ穴ドまで)延びた個別の入口480及び49
0によって供給される。次に、入口480及び490の底部に結合されたガスラ
インは個別の穴または穴のグループにガスを供給する。これらの入口480及び
490は静電グリップエレメント用の電気配管としても役立てられ得る。
の微粒子的制御を可能にする。ただし、この方法は、穴305A及び305Bが
発熱エレメントまたは以下に説明する冷却チャネルを妨害しないように、石英プ
レートの準備に充分な注意を払うことを必要とする。
示され、中央抵抗発熱エレメントのチャネル340および周囲の周辺抵抗発熱エ
レメントチャネル345を有する。図25に示されたように、中央抵抗発熱エレ
メントチャネル340は周囲の環状配列体またはエレメントによる内側周辺部と
実質的に相応な外側周辺を有する。チャネル340及び345用の抵抗発熱エレ
メントは電気/流体導管180を通過する結線へ接続される。
は、内部に形成される)。その代わりに、チャネルは第7の番目のプレート13
0の下側表面に形成されることも可能である。石英プレートの厚さは抵抗発熱エ
レメントと低圧力処理エリアとの間の圧力差に抵抗するのに十分な機械的強度を
提供するように選択される。ただし、厚さは(1)プレート130および135
を経て最大の熱伝導を提供する必要性と(2)小さい熱質量および熱慣性である
ことという要求によって平衡が保たれる。この種の熱は表面の温度および料質に
応じて主として輻射と伝導によって伝達される。高度に抵抗性の材料を用いたこ
れらの構成においては、(チャックの直径またはウェハの直径、即ち、5ないし
12インチに応じて)5−25kWヒータを達成することが可能である。小さい
熱質量のヒータを用いることにより、その熱質量が基板の熱質量よりも非常に大
きいヒータを使用するよりも、基板の更に迅速な加熱および冷却が可能である。
静電チャック内の静電ントの場合と同様に、グルーブ355はチャネル340お
よび345内の抵抗発熱エレメントを結合するワイヤがその中に配置される第9
の番目のプレート140に設けられる。
に、本発明は多重領域ヒータも包含する。図34ないし図36は代わりの領域化
を図25と比較して示す。
ので図36が好ましい。好ましい場合においては、5個の領域が用いられるが、
これ以上に多くても差し支えなく、更に有効な放射状または方位的解像度を得る
ことができる。例えば、一般的に、エッジ損失を補償するために、ウェハエッジ
においては更に効果的な放射状解像度を持つことが望ましい。比較するために、
図25は、調整、及び/又は、制御が軸対称(方位調整なし)であるという追加
拘束条件を加える設計を示す。従って、領域はリング(実例として2つの同心リ
ング)によって構成される。再度注記すれば、放射方向において更に大きい解像
度を提供するために個数を増加しても差し支えない。勿論、本発明は記述の設計
の領域型取りに拘束されない。実際、型取りは、処理された基板における全体の
非均一性補償に関して表面面積の幾分複雑な公式化であり得る。この種の例を図
34に示す。
345はウェハホルダーの表面面積の約80%を覆うチャネル340’及び34
5’によって代置される。これらのチャネルの拡大図を図30に示す。他の代替
案では2つのプレートを用いてグルーブを作成する。一方のプレートはグルーブ
の底部を構成し、他方のプレートは発熱エレメント間のスペーサにするために完
全に切り通される。2つのプレートを接合することにより、図31に示されたよ
うな同じ横断面が得られる。これらのチャネルは図25のチャネルよりも遥かに
大きい。発熱エレメントの表面面積の設計は発熱エレメント輻射熱の隣接石英プ
レートおよびシリコンウェハへの伝達を最大限化するように指示される。この実
施形態においては、チャネル深さ対チャネル間距離が調整されなければならない
。図31に示されたように、本発明の一実施形態において、各石英フィンガ36
1の幅は、少なくとも、その中にチャネルが形成された後における残りの石英の
厚さと同じでなくてはならない。これは、石英の膨張に起因する内部負荷に耐え
るために充分な引張強さを提供する。ヒータの両実施形態において、ウェハを加
熱するための熱移動メカニズムには、(1)発熱エレメントとウェハ間のアセン
ブリ全体を介した伝導性、(2)発熱エレメントとウェハ間の放射交換、及び、
(3)石英とウェハ間の放射交換によって後続される隣接発熱エレメントと石英
間の伝導性が含まれる。追加的熱移動メカニズムは存在するかもしれないが、上
記3つの方法が最も重要である。更に、領域の個数およびそれらの空間的分布は
本発明の趣旨から逸脱することなしに変更可能である。
りの実施形態においては、例えば、丸められた縁と対照的な方形縁を持ったV形
およびU形などの非蛇行形が用いられる。
行および先行セグメントに全体的に平行に延びる。例えば、セグメント340A
は隣接セグメント340Bに全体的に平行に延びる。
同様に図32に示されたように5領域構成として、又は、図33に示されたよう
に1組の同心領域として実現可能である。図32の内側領域は象限または内側領
域付き象限に更に分割される。すなわち、図32の5領域(A1−A5)は更に
大きい内側領域A1に組み込み可能である。従って、形状は最小内側領域まで反
復的に定義され得る。即ち、完全に制御されるか、又は、個別内側領域なしの象
限別に制御される。放射方向における象限の幅はそれぞれ同じ寸法である必要が
ない。
rが増大するにつれて、中心の近くに比較して縁に近い領域が小さくなるか又は
大きくなることによって、半径方向方向における各領域の幅は変化可能である。
それぞれ4つの象限に分割された等しい個数のリングを用いて図32が実現され
た場合において、この構成は図32の対応する設計と比較して個別制御の程度が
更に小さい。
て、発熱エレメントは対応する象限の縁に接続される。発熱エレメントの位置を
その上の静電グリップエレメントによって阻止されないように配列することによ
って放射熱は更に効率的に処理中の基板に結合される。加熱セクションのレイア
ウトには、半径方向のみならず加熱セクションの平面内においてもレイアウト及
び材料に関する配慮が含まれる。発熱エレメントのタイプ及びその対応するチャ
ネルも結果的な熱伝達に影響することを図37−45に示す。可能な発熱エレメ
ントを次に示す:即ち、(1)実質的な正方形チャネル内のワイヤ(図37)、
(2)実質的な円形チャネル内のワイヤ(図40)、(3)実質的な矩形チャネ
ル内の矩形ストリップ(図38)、(4)半円形チャネル内の矩形ストリップ、
又は、(5)比較的大きい曲率半径によって丸められた角を備えた実質的な矩形
チャネル内の矩形ストリップである。代りの実施形態(図示せず)において、ス
トリップは実質的に正方形であり、相応寸法の実質的に正方形チャネル内に配置
される。
ャネルの諸元に関する控え目な設計判定基準を示す。図に示されたチャネルの深
さ及び幅はdであり、概略dの直径を持つ発熱エレメントに対して十分な余裕隙
間を有する。更に、発熱エレメント間の間隔、カバープレートの厚さ、及び、一
次プレートの残っている厚さはdでなくてはならない(従って、一次プレートの
厚さは2dである)。図40に示す底を丸くした方法を用いることにより、応力
集中は方形チャネルの角において通常発生可能な程度に最小限化される。一次プ
レートを構成する材料内の応力は迅速な加熱によって発生する。ここに、応力は
異なる材料(即ち、石英およびKanthal)の異なる熱膨張率および単一材
料内に存在する温度勾配と関連した異なる膨張率によって発生される。例えば、
例えば、最上面が底部よりも暖かい様な石英製一次プレートの厚さを横断する温
度勾配は底部表面よりも最上面表面の膨張の方を大きくし、(結果的な内部引張
りと圧縮の下で)プレートを曲げる結果になる。
イヤおよびストリップ発熱エレメントをそれぞれ示す。「タブ」は、発熱エレメ
ントと発熱エレメントを収容する石英(または、他の材料)との間の接触面積を
簡単に最小限化する。発熱エレメントの熱膨張係数は石英のそれより大きいので
(係数約20だけ)、発熱エレメントは移動し易い傾向がある。タブは発熱エレ
メントが所定の場所に留まるまるように支援できる。この場合、図46に示され
たように、収容するチャネル内の曲がった部分は発熱エレメントの熱成長を許容
することができる。図46は発熱エレメントにおける180度の曲がりを表す。
チャネルの通常厚さが1mmであるならば、発熱エレメントの成長を許容するた
めに曲がった部分内の厚さは1.5ないし2mmである。例えば、室温よりも1
000度高い温度に加熱された長さ1mの発熱エレメントは、約1cm成長する
ものと予測される(この距離は曲がった部分全体に均等に配分されるはずである
)。
よって発熱エレメントにおけるあらゆる応力を最小限化するように、発熱エレメ
ント用チャネルを非常に大きくすることが可能である。更に、機械加工する体積
が大きくなれば、複雑な機械加工の必要性は減少する。ただし、幾らかの欠点が
ある。チャネルが上述した寸法よりも単純に更に大きく作成されるならば、発熱
エレメントの正面表面面積が犠牲にされ兼ねない。第2に、中空容積が用いられ
た場合には、発熱エレメントの動きによって発熱エレメントが短絡され兼ねない
。
一例を示す。全ての主要寸法は約1mm(即ち、40mil)である。従って、
図9に示されたように、多重構成要素チャックにおけるこの発熱エレメントの使
用は2mm(即ち、80mil)の厚さHに帰着する。図47は3つの領域(詳
細には、中央領域と2つの外側領域)の交差を示し、個別領域における発熱エレ
メントの間隔に関して幾らかの寸法を提供する。これらが控え目な寸法であるこ
とに留意されたい。これらの寸法は、プレートの熱応答を改良し、構造上の完全
性を維持するために縮小可能である。
を示す。詳細には、発熱エレメントへのリード線が加熱構成要素(一次プレート
)から下方の構造体へ通過する点の拡大図を示す。抵抗発熱エレメントを囲む間
隙において、高圧空気(酸素)は強制されるか又は強制されない。高圧力は大気
圧(真空圧力に比較すると相対的に高い)を簡単に平均化できる。発熱エレメン
トを取り巻く環状部分を空気(または酸素)が通過すると2つの目的達成に役立
つ。第1に、Kanthal表面に隣接して酸素が所在することによってアルミ
ニウムの酸化を引き起こさせることが可能であり、それによって、アルミニウム
は鉄、アルミニウム、クロム、炭素、及び、コバルトを含むKanthal合金
の表面に拡散する。結果として得られる酸化アルミニウムの層は発熱エレメント
を保護し、その寿命を延ばすことができる。その上、酸化アルミニウム層は、関
心の対象とされるIRスペクトルにおける放出特質が良好である。第2に、空気
が強制されて環状部分を通過する場合には、発熱エレメントへの電源供給遮断に
際して発熱エレメントを迅速に冷却する追加手段としてこの空気を利用できる。
強制的な対流を用いると、発熱エレメント内の残留熱を除去することが可能であ
り、これによって、冷却システムの全レスポンスを改良できる。各領域用の発熱
エレメントチャネルは電気的および流体機械的にそれ自体の個別の閉ループであ
る。従って、電力、及び/又は、空気流量は領域によって変化可能であり得る。
。所要の発熱エレメントパターンを裁断するにはレーザ及びウォータジェットは
良い方法である。結果的に所要の蛇行形構造体となるように、電気抵抗材料のシ
ートが蛇行形に型どられ、(例えば、化学的に、又は、レーザまたは水によって
)エッチングされることが好ましい。好ましい材料は使用(オペレーション)の
所要温度範囲、その下で発熱エレメントが動作しなければならない条件、及び、
加熱される基板のシート寸法と厚さに依存する。白金は非酸化環境において使用
可能であり、ニクロムは酸化環境で使用できる。ニッケルは低温度環境において
有用であり、コスト禁止的でなければ、めっきしたモリブデンも同様に効果的で
ある。幾つかのKanthal合金が利用可能であるが、好ましいKantha
l合金はアルミニウム、クロム、コバルト、鉄によって構成される。この種の材
料は、酸化アルミニウムの保護層がその表面全体に亙って維持されるならば、高
温に対して抵抗性を持つ。この種の保護酸化物層の形成および保存を容易にする
ために、第7のプレート130と第8のプレート135との間に形成されたチャ
ンバ内に、ウェハホルダーを取り囲むガスの圧力および成分に無関係に酸素を導
入するためにはガスダクトが用いられる。
むためのガスが異なる場合、又は、2つの発熱エレメント用に2つの異なる流量
が必要な場合には、この機能性を可能にするために2つのガスダクトが装備され
る。次に、ガスは対応する領域の特性に基づいて個別に供給される。第7のプレ
ート130の下側にリング343を熔融し、各リングにガスダクトを装備するこ
とによって2つの領域が分離される。本発明の更に別の実施形態(図示せず)に
よれば、第7のプレート130が円形かつ同心リングに分割される。円の外側縁
はリング343の内側縁に熔着され、同心リングは(1)内部縁においてリング
343の外側に、また、(2)外部縁においてプレート135の内側に熔着され
る。従って、円形かつ同心リングは垂直の代わりに横に接合される。
速な冷却も可能にする。プレート145、150、155、160、165は、
それぞれ冷媒入口215および210を介して内部領域および外部領域へ冷媒を
配分する冷却システムに組合わされる。内側領域用冷媒は入口215から冷媒チ
ャネル360を介して対応する出口205へ移動される。同様に、外側領域用冷
媒は入口210から冷媒チャネル370を介して対応する出口200へ移動され
る。この実施形態においては、入口及び出口冷媒導管はウェハホルダーの中心部
に同心円配置された。
は図59および図60に示される2つのプレート162および167によって交
換可能である。図59に示されたように、内側入口215からの冷媒は内側領域
冷却チャネル360を介して内側領域出口リング380へ通過する。次に、冷媒
は穴214を経て出口領域205へ放出される(図62に示す)。図40及び図
41に示されたように、導管180の部分ではない外側領域入口430および外
側領域出口420を用いて、外側領域用冷媒は入口430(図62)を介して到
着し、穴211(図61)を介して上向きに通過する。次に、冷媒はチャネル2
13を経て通過し、穴212を介して後方に強制される。次に、冷媒はリング4
40内に下方に収集され(図62)、出口420を介して出る。この構成を用い
て、内側および外側冷却領域は更に均一な冷却効率を得るために同一平面内に配
置される。プレート400及び410は当該発熱エレメント放射スペクトルに対
する反射材料を有する熱絶縁材である。これらの材料は導管180内にの熱伝を
防止することを支援する。図62に示されたように、外側領域用の冷媒入口43
0及び出口420は冷却アセンブリ152の下で冷却マニ穴ドに直接結合され、
冷媒は導管180を通過しない。
とにより別々に調節可能である。冷媒流量は熱伝達係数に直接関係する。ただし
、一方において冷媒流量を変えると、冷却配管における圧力降下も変えることに
なる。従って、冷却を強化しようとすれば、流量を増加させることはできるが、
更に大きい圧力降下に悩まされ兼ねない。内部乱流において、熱伝達係数は熱伝
導率、密度、比熱(一定の圧力)、速度、粘性、及び(軽度に)フローダクトの
油圧直径に依存する。冷媒が決定されると、速度と油圧直径だけが残される(こ
の場合、速度は殆ど1対1の直線関係であるので、速度が最も効果的である)。
第2に、配管による圧力降下は密度、摩擦係数(レイノルズ数の関数)、導管の
長さ、油圧直径、および、速度(実際には、速度の二乗に比例する)に依存する
。現行システムは、妥当な圧力降下(△p〜20Psi)において、良好な冷却
レート(h〜3600 W/m2−K)が得られるように設計されている。その
上、この設計は、配管の長さに沿った加熱(即ち、Q=mcp△T)と関連した
△Tを最小限化するたにダクトの長さを短くしている。
領域冷却構成要素用一次プレートを示す。外側領域に関しては、図に示すように
、冷媒流体は入口穴から出口穴まで半径方向に流れる。同様に、冷媒流体は中央
環状導管から内側領域放射状スピンドルに供給される。冷媒入口および出口はチ
ャックベース内の該当する配分および受理チャネルに接続される。特定領域用の
流れ経路は冷媒リザーバ、熱交換器、及び、冷却ダクトを介して冷媒を循環させ
るために用いられるポンプと外部接続される閉ループである。この方法によれば
、冷媒温度、冷媒タイプ、及び、流量は所要の空間冷却特性を得るために領域に
よって異なることがあり得る。同じく図63は、加熱構成要素までの電気リード
線用フィードスルー穴、Heガス配分プレート及び静電プレートまでのガス/電
気導管、及び、リフトピン穴300を示す。
断面を示す。それぞれの冷媒入口及び出口が示される。この場合、入口における
チャネルの深さはhであり、出口におけるチャネルの深さはh’である。半径方
向に外側に向かって移動するにつれて放射状スピンドルの幅が増大するので(図
63)、同一チャネル断面面積を維持するために、チャネルの深さはhからh’
まで減少する。質量保存則により、一定面積は一定流速度を維持する。深さが一
定に維持されるならば、面積増加は流速の減少に帰着し、ひいては、熱伝達係数
を減少させるはずである。ただし、一定流速を維持するように深さを減少するこ
とにより、出口におけるチャネルの流体に接触する周囲が僅かに減少するという
極く僅かな罰が課せられるに過ぎない。これは、流速低下と関連した熱束の著し
い減少と対照的である。この現象は、半径方向セクション△rに関する熱伝達率
の関係、すなわちQ=hA△Tを検査することによって観察できる(ここに、h
は熱伝達係数、Aは流体直接接触表面積、△Tは流体と材料表面間の温度差であ
る)。流体直接接触表面積は流体直接接触周囲に単に△rを乗算するだけで求め
られる。次に、一定横断面面積の場合と横断面面積が係数2だけ増大した場合と
を比較することとする。後者の場合、流速は係数2だけ減少し、熱伝達係数は係
数2だけ減少し、流体直接接触周囲は約20%だけ増加する。従って、所与のA
r及びATに関して、熱束は係数2だけ減少し、半径方向セクションに関する熱
伝達率はほぼ係数2だけ減少する。好ましくは、冷媒流チャネルは全体を通じて
ほぼ一定横断面面積が維持されることが好ましい。例えば、入口の横断面面積の
和、冷却チャネル用横断面図面積の和、及び、出口の横断面面積の和は概略同等
である。これは、全体に亙って一定、ほぼ均一な流れを可能にする。
僅かに)ような半径の油圧直径が僅かに減少することである。これら2つの効果
は半径と共に一定熱束の達成を支援するために必要である(熱伝達係数の増加が
冷媒温度の増加と平衡可能である)。
る。これは半径方向に外に向かって移動するにつれて熱束の増加を生じる(一定
面積の場合と相対的)。熱伝達係数は流速増加に起因して増大する。例えば、係
数2だけ面積が減少すること(即ち、深さhを係数2からh’=h12まで減少
すること)は、出口における熱伝達係数のほぼ2倍増加を生じることがあり得る
。ただし、これは抵抗の増加と共に圧力降下が増加することを意味する。冷却チ
ャネルは様々な冷却効果(特に半径方向における変動)を生成するように設計可
能である。
も大きいはずである。冷却チャネルは厚さが4mmで、幅が1cmであり得る。
これは1cmの一次プレートに関して控え目な厚さH4であることを意味する。
述したが、ヒータセクション及び冷却セクションの実際の形状は加熱または冷却
される基板の熱特性にマッチするように決定される。本発明の好ましい第1の実
施形態によれば、処理される形状と厚さの基板はオーブン内において基板がチャ
ック上で加熱される使用温度まで一様に加熱される。次に、加熱されたウェハは
チャック上に置かれ、LCD紙の色は温度と共に変化するので、1つの液晶ディ
スプレイ(LCD)紙が加熱されたウェハへ添付される。LCD紙が冷却するに
つれてその写真が撮影され、このようにして、温度変化を観察/記録するために
LCD紙の色が観察/記録される。冷却処理の写真は基板にどのように熱が供給
されることが必要かの逆を示す。すなわち、急速に熱が失われる部位においては
、基板の残りの部分と比較して基板を均一な温度に保つために余分の熱が供給さ
れる必要があるはずである。従って、発熱エレメントは、当該基板の急速に冷却
される部位の下に追加コイルが置かれるように形成される。
度変更を検出するために赤外線検出器を用いて同じ熱分析が実施可能である。基
板が冷却するにつれて基板から熱がどのように散逸されるかを示すために、サン
プリングされた熱値がコンピュータにディスプレイされる。この方法は、実際の
基板が用いられるので、更に正確な熱伝導および放射を有する基板を測定すると
いう利点をもつ。更に、この基板および測定は実際の処理において予測されるよ
りも更に高い温度において操作可能である。第3に、この方法は、当該処理の実
際のガス環境において操作可能である。
されるチャックのコンピュータ化されたモデルに基づいて熱伝達特性をシミュレ
ートするためにコンピュータが利用される。コンピュータシミュレーションにお
いては、基板の厚さ、石英の厚さ、及び、処理チャンバの予測された周囲温度が
要因となり得る。最良の方法は、コンピュータシミュレーションを赤外線の測定
結果と比較し、真に予測可能になるまでコンピュータシミュレーションにおける
エラーを改良することである。
の主要工程がある。これらの2つの構成工程は(i)個別プレートの機械加工、
及び、(ii)隣接プレートの接着(または、一緒に熔融すること)である。好
ましい実施形態においては、石英を用いたチャックの作成について記述されてい
る(勿論、このチャックを或る特定のエッチング環境において用いようとする場
合には、異なる材料が必要とされるはずである)。その中で石英チャックを使用
可能な環境はアッシュチャンバ又はストリップチャンバ内環境であり、この場合
の処理は基板からフォトレジストが除去(または、ストリップ)される処理であ
る。
チャネルの裁断、穴あけ、又は、プレートの全体的な形を単に裁断することが含
まれる。プレートの形状裁断に際して、穴、グルーブ、又は、チャネルの機械加
工は次に示す方法の1つ又は組み合わせによって実施可能である:(i)水また
はレーザ切断、(ii)ダイヤモンド研削ビットの使用、(iii)化学的エッ
チング。例えば、パターンをマスクし(フォトレジストを使用)、チャネルをエ
ッチングすることが可能である。図65に示されたように、プレートを一緒に熔
融する工程を実施できる。図65はその中で熱入力Qが供給されるオーブンを示
す。一緒に熔融されるプレートは隣接プレートをアラインメントするために用い
られる円筒形アラインメントリングを有するオーブンサポート上に設定される。
加熱プレートを製造する場合には、一次プレートが先ず設定され、発熱エレメン
トが挿入され、熔融しようとする表面へフリットが塗布され、その上にカバープ
レート(または、隣接プレート)が置かれる。次に、図65に示されたように、
これら2つのプレートは上側表面全体に亙って均一な力が配分される。勿論、幾
つかのプレートを一度に溶解しても差し支えない。実際には、チャック全体を一
度に製造できる。隣接プレートを接着するために使用されるフリットは主として
接着剤内で(供給し易くするために)混合される石英の微細粉末で構成される。
オーブンは1050℃の温度まで加熱され、この温度で約1時間に亙ってソーク
されてから、冷却される。隣接プレートの溶解に際して、これらのプレートは取
り外され、漏洩完全性についてテストされる。製造の実例となる方法を図69な
いし図71(B)に示す。
ジション(堆積)、又は、ブランケットデポジションおよび型取りされたバックエ
ッチングによって製作され得る。更に、石英片は、石英上のドーピングされた石
英のブランケットデポジション(CVD)上にフォトレジストを型どりされたデ
ポジションにしてから、エッチングする方法、又は、石英上のドーピングされた
石英のブランケットデポジション(CVD)の後で型取りされたバックエッチン
グする方法のいずれかによって製作され得る。いずれかの手順を用いて、発熱エ
レメントチャネル又はガスフィードスルー等々を作成可能である。この種構成要
素を作成するためにエッチングおよびデポジション技法を使用する利点は微小ロ
部品(即ち、チャネル)、発熱エレメント、及び、非常に薄い構成要素成分(即
ち、ヒータ用プレート)を作成可能なことである。そうすることにより、ウェハ
の熱慣性に近い熱慣性を持つヒータプレートを作成可能である。図70(B)、
図71はこの種製作技法の説明図を提供する。図70(B)は薄い石英プレート
の上に設定された発熱エレメントを作成する2つの代替案を示す。図71(A)
は接着表面における石英およびドーピングした石英内のチャネルのプレート相対
物を作成する一方法を示す。最後に、図71(B)は2つの部分を熔解接着する
最終工程を呈示する。部品は材料のエッチング及びデポジションによって丸くさ
れた表面を代替案として持つことが可能である。要約すれば、この種技法を用い
るとサブミリメートル(または、更に小さい)部品を作ることを可能にする。
場合、本装置は基板またはウェハからフォトレジストをストリップするために用
いられる誘導的に結合されたプラズマチャンバである。処理チャンバに対して流
入および流出するガス流がある。本チャンバはらせん形コイル及び静電シールド
で囲まれる。プラズマはRF電力をチャンバに誘導的に結合することによって生
成される。フォーカスリング、加熱構成要素、冷却構成要素、及び、チャックベ
ースが誇張された比率で図示されるようにチャックが示される。図に示されたよ
うに、ウェハはチャックの上に配置される。底部から始まって、チャックベース
は加熱および冷却構成要素に電気ライン、冷媒ループ、強制空気ループ(発熱エ
レメント用)等を提供する。
て流入および流出する。冷媒が流れると、冷媒は冷却プレートを冷却し、次に、
前述の構造体を冷却する。冷媒と冷却プレートとの間の熱伝達は強制対流を介し
て実施される(導伝対流性熱伝達)。冷媒を介してチャックから対流する熱は熱
交換器内の冷水源と交換される。冷却構成要素とチャックベースとの間には絶縁
体(残りのチャック構造体の熱伝導率よりも遥かに低い熱伝導率を持ち、即ち、
絶縁材または密封された低圧ガス環境であり、この場合、2つのチャック構成要
素の間の熱流は熱伝導率の低い外側リングに限定される)および冗長なIR反射
材料が介在する。絶縁体はチャックベースから伝導(システムが冷却モードであ
るとき重要である)を介して冷却構成要素内へ流入する熱流を最小限化する。第
2に、IR反射材料はチャックベースへのあらゆる熱放射を反射する。
材料が構成要素間に配置される。絶縁体は2つの目的に役立つ:即ち、(1)加
熱構成要素と冷却構成要素との間のインタフェースを横断する大きい△Tを生成
する(チャネル表面において冷媒が沸騰することなしに効果的な冷却作用を提供
する)、及び、(2)加熱構成要素の熱応答を改良する。即ち、この場合には冷
媒が流れていないときであってさえも大きいヒートシンクである冷却プレートに
対して多量の熱を失うことがないので加熱プレートの熱慣性は減少する。絶縁体
が冷却プレートの実用性を妨げることが悪影響を及ぼす。従って、この層に関し
て最適設計がある。また、冷却期間中における発熱エレメント上の強制された空
気は冷却レスポンスを改良するはずである。加熱構成要素と冷却構成要素との間
で伝導性を介して熱が交換される。加熱構成要素は2つのモードの熱伝達を介し
てウェハを加熱する。それらは伝導熱伝達および放射熱伝達である。発熱エレメ
ント温度が低い(例えば、300℃)時には、伝導熱伝達が優勢である。この温
度以上においては、放射熱伝達が更に大きい役割を果たす。詳細には、Kant
halエレメントを1000℃まで急速に加熱することは熱放射によってウェハ
を迅速に加熱することを可能にする。
伝導は2つの表面の間の接触によって制限される。ギャップ間の熱伝達は静電グ
リップエレメントを使用し、ウェハの背後へガスを供給することによって改良さ
れる。ウェハもプラズマによって加熱される。表面にイオンが衝撃を与える際に
エネルギーがウェハ表面に引き渡される。更に、ウェハはウェハ自体とチャンバ
壁体との間で放射的に熱を交換することができる。
熱レスポンスに影響する断熱層を配置できる。この構成に対する代りの案は加熱
プレートと冷却プレートとの間に可変熱コンダクタンスを持つシステムを使用す
ることである。一般に、ほぼ一次元の伝導性熱流に関しては、構成要素間の伝導
性熱伝達は熱伝達係数、表面接触面積、及び、温度差、即ち、Q=hA△Tの関
数である。その点において、熱伝達係数hは2つの表面の間の接触品質に依存す
る。比較的高い圧力においては、熱伝達係数はガスの伝導率に正比例し、ガス層
の厚さに逆比例するが、比較的低い圧力においてこれは更に複雑になることは真
である。特筆すべきことは、低圧力ガスの層が2つの表面の間の至る所に存在す
る(すなわち、2つの表面の間のあらゆる点において接触がない)ように2つの
表面を簡単に分離することによって2つの表面の間の熱伝導率を著しく低下させ
ることが可能なことである。従って、一実施形態においては、2つの構成要素の
2つの対向表面間の熱伝達を最適制御するために可変間隔方式が用いられる。即
ち、(接触点においてさえも)間隔を減少させることによって伝導性熱伝達を増
大させるか、又は、間隔を増大することによって伝導性熱伝達を減少させる。
上げられる設計の概略説明図である。ウェハは加熱プレート上に設定される。加
熱プレートは冷却プレート内に延びた幾つか(例えば、3個)の石英ロッドに熔
着されても差し支えない。この場合、引き上げ機構はロッドの上方および下方運
動を作動化する。引き上げロッド(または、石英ロッド)は電気、及び/又は、
流体導管としても役立てることが可能である。チャンバの真空完全性を維持する
ために必要な場合には真空シールが用いられる。更に、冷却プレートは引き上げ
機構を収容可能であるように幾分大き目である。ただし、ヒータは完全に隔離さ
れた状態に維持される。冷却プレートは実際に熱伝導率を高くするためにアルミ
ニウム製であり、かつ特定のプロセスを可能にする材料、例えば石英を用いて被
覆しても差し支えない。冷媒は事前に規定された温度に保つために冷却プレート
を通って継続的に流れていても差し支えない。加熱処理に際して、熱レスポンス
の高いウェハ加熱を実施するためにヒータ(およびウェハ)を上方へ引き上げて
も差し支えない。冷却処理に関しては、発熱エレメントへの電力は遮断され、遮
断期間中は、外部環境との放射性交換によってヒータおよびウェハを急速に冷却
することができる。300ないし500℃の温度に到達すると、ヒータは冷却プ
レートに向かって降下される。ヒータが接近するにつれて、冷却プレートへの伝
導性熱伝達が増大し、従って、ヒータプレートは更に冷却される。これを近接冷
却と称する。最終的に、冷却プレートへの伝導性熱伝達を最大にするためにヒー
タは冷却プレート上に設定される。ヒータを引き上げ及び引き下げる(ならびに
、発熱エレメントへ電力を供給する)手順は加熱/冷却システムの熱レスポンス
を最大限化し、同時に、あらゆる構成要素に熱衝撃(故障への糸口となり得る)
を与えることのないように加熱および冷却プレートの安全使用を維持するように
設計されている。1つの層のこの種の上げ下げは移動させられる層の下に少なく
とも一種類のガスを注入および除去するこによっても実施可能である。
で構成される1枚のKanthal合金から形成されることが好ましい。モリブ
デン合金から形成される他のKanthal合金も使用可能である。タングステ
ン合金、白金、および、炭化ケイ素を含むKanthal合金以外の材料も抵抗
発熱エレメントを形成するために使用可能である。モリブデンを使用する場合に
は、化学エッチングが好ましい。
めに用いられる改良された多重領域抵抗ヒータについて記述されていることをこ
こで理解するはずである。記述済みの抵抗ヒータは抵抗発熱エレメントを処理ガ
ス雰囲気から隔離し、それによって、高温度におけるそれらの劣化、又は、処理
用ガスの性質、及び/又は、圧力に関係なしに理想的な抵抗ヒータ材料の選択を
可能にするために役立つ。また、抵抗ヒータは、基板が迅速に加熱および冷却さ
れるように、加熱される基板の熱質量の極く僅かな倍数の熱質量を持つ。反応装
置の壁体から分離されている構造体として図示されているが、この種の抵抗ヒー
タは反応装置の壁体内に随意に組み込まれることが可能である。
場合には、チャネルを経て空気を強制供給することも可能である。発熱エレメン
トを取り囲むチャネルを経て空気を通過させる追加的な機能は発熱エレメントの
強制された対流による冷却である。例えば、ウェハを冷却しようとする場合には
、発熱エレメントへの電力が遮断される。その後で、発熱エレメントは周囲構造
体に対して放射的および伝導的に冷える。チャネルを経た空気の通過は発熱エレ
メントの冷却を強化し、ヒータプレートにおける残留熱を除去する時間を短縮す
ることができる。
されることは必要でない。発熱エレメントがKanthalから作成された時に
、発熱エレメントは大気状態(酸素環境を伴った)にあることが望ましいが、本
発明はその条件に限定されない。石英を拡散接合する時に良好な密封が達成され
ていない場合には、例えばモリブデンのような他の材料を発熱エレメントとして
使用可能である。従って、発熱エレメントを囲む容積をポンピングして分離する
ことにより、発熱エレメントを囲む環境が不活性雰囲気または真空のいずれかに
露出されても差し支えない。当該容積へのアクセスは、Kanthalを包含す
るときにチャネルを介して空気を強制供給することと同様である。
用することが望ましい。アルミナプレートは石英プレートの作成と同様の仕方に
おいて、研磨、及び/又は、エッチング等々を介して作成可能である。プレート
は石英の熔融と同様の仕方においてアルミナフリットを使用して一緒に熔融する
ことが可能である。アルミナは同様の伝達特質を有する。
を貫いて現れている)は積重ね体のあらゆる部分における層の間の導管によって
置き換えられる。導管が各層の側部の縁に到達するようにウェハホルダーの外部
の縁に導管が形成されても差し支えない。更に、縁接続部および中央接続部を備
えた混成設計は内側および外側領域に関する接続部を物理的に分離するために用
いることが可能である。
とするものであり、本発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。当該
技術分野における当業者によれば添付特許請求の範囲によって定義された本発明
の真の趣旨から逸脱することなく他の様々な改造および変更が可能なはずである
。
、及び、多重領域冷却システムの積重ね体を実現する完全なウェハホルダーの横
断面である。
めの第1の電気/流体導管の側面図である。
めの第2の電気/流体導管の横断面である。
めの第3の電気/流体導管の横断面である。
めの第4の電気/流体導管の横断面である。
によって別々に形成可能であるかを示す横断面である。
グの上面図である。
ックの横断面である。
ある。
ある。
である。
ある。
プレートの上面図である。
プレートの上面図である。
の概略説明図である。
である。
トがその上のタブの正面横断面図である。
トがその上のタブの側面図である。
の概略説明図である。
された冷却システムの第3のプレートの横断面図である。
ブンの概略説明図である。
。
あり、ここに冷媒は半径方向に外に向かって螺旋状になる個別チャネルに供給さ
れる。
Claims (46)
- 【請求項1】 処理用反応装置内の処理用ガス中で基板を加熱するヒータで
あって、 外面およびこの外面とは反対側の内面を有する第1の石英プレートと、 内面を有し、この内面が前記第1の石英プレートの内面と近接するように、前
記第1の石英プレートに近接かつほぼ平行に配置された第2の石英プレートと、 第1の発熱エレメントと、 この第1の発熱エレメントの形状と相応の形状で、前記第1および第2の石英
プレートの前記内面の少なくとも1つに形成され、前記第1の発熱エレメントを
中に受け入れるように第1の発熱エレメントの形状と相応の形状を有する第1の
チャネルと、 前記第1と第2の石英プレートと共に、これらの間に装着された前記第1の発
熱エレメントを封止し、(a)前記第1と第2の石英プレートとの間で、(b)
前記第1のチャネルの周りに気密室を形成する第1の密封部と、 前記ヒータにとって外部に所在する処理用ガスの成分および圧力とは無関係に
、所定の成分および圧力のガスを前記第1のチャネルへ導入させるための第1の
保護用ガスダクトとを具備するヒータ。 - 【請求項2】 前記第1と第2の番石英プレートとの間に導入される前記ガ
スは、酸素である請求項1に記載のヒータ。 - 【請求項3】 前記第1の石英プレートは、更に第1のリフトピン穴を有し
、 前記第2の石英プレートは、第1の石英プレートの前記第1のリフトピン穴の
位置に対応する位置に第2のリフトピン穴を更に有し、また、 このヒータは、 前記第1および第2のリフトピン穴を通るリフトピンと、 前記第1と第2の石英プレートとの間に導入された前記ガスが、前記第1およ
び第2のリフトピン穴を経て逃れないように、前記第1および第2のリフトピン
穴を相互に密封するための第2の密封部と を具備する請求項1に記載のヒータ。 - 【請求項4】 前記第1の発熱エレメントは、Kanthal合金を含む請
求項1に記載のヒータ。 - 【請求項5】 前記Kanthal合金は、アルミニウム、コバルト、クロ
ム、および、鉄元素を含む請求項4に記載のヒータ。 - 【請求項6】 前記第1の発熱エレメントは、タングステン合金を含む請求
項1に記載のヒータ。 - 【請求項7】 前記第1の発熱エレメントは、モリブデン、白金、炭化ケイ
素から成るグループから選ばれた材料を含む請求項1に記載のヒータ。 - 【請求項8】 前記第1の発熱エレメントの過熱を防止するために、前記第
1のチャネル内に注入される冷却ガスをさらに具備する請求項1に記載のヒータ
。 - 【請求項9】 前記第1の発熱エレメントは、化学的にエッチングされたK
anthal合金および化学的にエッチングされたモリブデンから成るグループ
から選ばれた材料を含む請求項1に記載のヒータ。 - 【請求項10】 前記第1の発熱エレメントを電源に結合するために、前記
第1の保護用ガスダクト通って延びた電気コンダクターを有する請求項1に記載
のヒータ。 - 【請求項11】 前記第1および第2の石英プレートの1つの前記内面は、
これの周辺から延びた付随フランジを有し、また、前記第1および第2の石英プ
レートのもう一方の前記内面は、この周辺に沿って形成された凹部を有し、この
凹部は、これらの間に気密密封部の形成を支援するように前記付随フランジと係
合する請求項1に記載のヒータ。 - 【請求項12】 第3の石英プレートと、 ヒータに前記第3の石英プレートを密封するための第2の密封部と、 ウェハをヒータにクランプさせるために、前記第3の石英プレートとヒータと
の間に設けられた少なくとも2つの電極とを更に具備する請求項1に記載のヒー
タ。 - 【請求項13】 第1の圧力で第1の伝導ガスを運ぶための第1の導通ダク
トと、 前記第1の導通ダクトから前記第1の伝導ガスを受け入れるための第1の伝導
ガスダクト穴、及びヒータ上に置かれた基板への伝導を高めるためにそこを通っ
て前記第1の伝導ガスを通させるように第1の領域に設けられた第1の組の伝導
ガス穴を有する第3の石英プレートと、 前記第1の伝導ガスが前記第1の保護用ガスダクトを通らないように、ヒータ
に前記第3の石英プレートを密封するための第2の密封部と をさらに具備する請求項1に記載のヒータ。 - 【請求項14】 第2の圧力の第2の伝導ガスを導通させるための第2の伝
導ガスダクトと、 前記第2の伝導ガスダクトから前記第2の伝導ガスを受け入れるための第2の
伝導ガスダクト穴、及びそこを通って前記第2の伝導ガスを通させるように第2
の領域に設けられた第2の組の伝導ガス穴を有す第4の石英プレートと、 前記第1および第2の伝導ガスの前記第1および第2の圧力が無関係のままで
あるように、前記第3および第4の石英プレートを同心円的に一緒に密封するた
めの第3の密封部とを更に具備し、 前記第1と第2の領域は、実質的に重複しない請求項13に記載のヒータ。 - 【請求項15】 前記第1の石英プレートは、第1の領域に第1の組の伝導
ガス穴を更に有し、 前記第2の石英プレートは、前記第1の領域に第2の組の伝導ガス穴を更に有
し、 前記ヒータは、第1の伝導ガスが前記第1の組の伝導ガスチャネルを通るこが
可能であるような第1の組の伝導ガスチャネルを形成するように、前記第2の組
の伝導ガス穴の対応する穴へ前記第1の組の伝導ガス穴の穴を密封するための第
2の密封部を更に有する 請求項1に記載のヒータ。 - 【請求項16】 前記第1の石英プレートは、第2の領域に第3の組の伝導
ガス穴を更に有し、 前記第2の石英プレートは、前記第2の領域に第4の組の伝導ガス穴を更に有
し、 前記ヒータは、前記第1の保護用ガスダクトおよび前記第1の組の伝導ガスチ
ャネルのいずれにも前記第2の伝導ガスを通過させることなく第2の伝導ガスが
前記第2の組の伝導ガスチャネルを通ることが可能であるような第2の組の伝導
ガスチャネルを形成するように、前記第4の組の伝導ガス穴の対応する穴へ前記
第3の組の伝導ガス穴の穴を密封するための第3の密封部を備え、 前記第1と第2の領域が実質的に重複しない請求項15に記載のヒータ。 - 【請求項17】 更に、第2の圧力で第2の伝導ガスを運ぶための第2の伝
導ガスダクトを更に具備し、 前記第3の石英プレートは、前記基板への伝導を高めるために、そこを経て前
記第2の伝導ガスを通過させる前記第2の伝導ガスダクト穴及び第2の領域の第
2の組の伝導ガス穴から前記第2の伝導ガスを受け取るための第2の伝導ガスダ
クト穴を有し、前記第1と第2の領域が実質的に重複しない請求項13に記載の
ヒータ。 - 【請求項18】 第1の圧力で冷却された第1の冷媒を運ぶための第1の冷
媒入口ダクトと、 前記第1の冷媒がヒータ内の熱を吸収した後に前記第1の冷媒を運ぶための第
1の冷媒出口ダクトと、 前記第1の冷媒入口ダクトに接続された第1の入口穴、及び前記第1の冷媒出
口ダクトに接続された第1の出口穴を有する第3の石英プレートと、 前記第1の冷媒が前記第1の保護用ガスダクトを通らないように、前記第3の
石英プレートをヒータに密封するための第2の密封部とを更に具備する請求項1
に記載のヒータ。 - 【請求項19】 冷却された第2の冷媒を第2の圧力で運ぶための第2の冷
媒入口ダクトと、 前記第2の冷媒が前記ヒータの熱を吸収した後に前記第2の冷媒を運ぶための
第2の冷媒出口ダクトと、 前記第2の冷媒入口ダクトへ接続された第2の入口穴、及び前記第2の冷媒出
口ダクトへ接続された第2の出口穴を有する第4の石英プレートと、 前記第2の冷媒が前記第1の保護用ガスダクトを通らないように前記第4の石
英プレートをヒータへ密封するための第3の密封部とを更に具備する請求項18
に記載のヒータ。 - 【請求項20】 処理用反応装置内の処理ガス中で基板を加熱する多重領域
ヒータであって、 前記処理ガスに露出される外面と、この外面とは反対側の内面とを有する第1
の石英プレートと、 内面を有し、この内面が前記第1の石英プレートの内面と近接するように、前
記第1の石英プレートに近接かつほぼ平行に配置された第2の石英プレートと、 第1の領域内の第1の発熱エレメントと、 この第1の発熱エレメントの形状と相応の形状で、前記第1および第2の石英
プレートの前記内面の少なくとも1つに形成され、前記第1の発熱エレメントを
中に受け入れるように第1の発熱エレメントの形状と相応の形状を有する第1の
チャネルと 前記第1と第2の石英プレートと共に、これらの間に装着された前記第1の発
熱エレメントを封止し、前記第1と第2の石英プレートとの間に気密室を形成す
第1の密封部と、 前記ヒータにとって外部に所在する処理用ガスの成分および圧力とは無関係に
、第1の所定の成分および圧力のガスを前記第1のチャネルへ導入させるための
第1の保護用ガスダクトと、 第2の領域内の第2の発熱エレメントと、 中に前記第2の発熱エレメントを受け入れるために前記第2の発熱エレメント
の形状と相応の形状を有し、前記第1および第2の石英プレートの前記内面の少
なくとも一方に形成された第2のチャネルと、 前記第1および第2の石英プレートを一緒に密封し、これらの間に取着された
第2の発熱エレメントを前記第1の発熱エレメントから隔離し、かつ前記第2の
チャネルの周りに気密密封部を提供するためにする第2の密封部と、 ヒータにとって外部に所在する前記処理用ガスの成分および圧力とは無関係に
、第2の所定の成分および圧力のガスを第2のチャネルへ導入させるための第2
の保護用ガスダクトとを具備する多重領域ヒータ。 - 【請求項21】 前記第2のダクト内に導入されるガスは、酸素である請求
項20に記載のヒータ。 - 【請求項22】 前記第2の発熱エレメントは、Kanthal合金を含む
請求項20に記載のヒータ。 - 【請求項23】 前記Kanthal合金は、アルミニウム、コバルト、ク
ロム、鉄元素を含む請求項22に記載のヒータ。 - 【請求項24】 前記第2の発熱エレメントは、モリブデン、白金、炭化ケ
イ素から成るグループから選ばれた材料を含む請求項20に記載のヒータ。 - 【請求項25】 前記第1および第2の石英プレートの少なくとも1つの面
が、平面度が高められた研磨済みプレートである請求項1に記載のヒータ。 - 【請求項26】 前記第1および第2の石英プレートの少なくとも1つは、
デポシション及びエッチングを用いて形成される請求項1に記載のヒータ。 - 【請求項27】 前記第2の発熱エレメントは、化学的にエッチングされた
Kanthal合金を含む請求項20に記載のヒータ。 - 【請求項28】 前記第2の発熱エレメントを電源に結合するために、前記
第2の保護用ガスダクトを通るように延びた電気導体をさらに具備する請求項2
0に記載のヒータ。 - 【請求項29】 第3の石英プレートと、 第3の石英プレートをヒータに密封するための第3の密封部と、 基板を前記ヒータにクランプするように、第3の石英プレートとヒータとの間
にある少なくとも2つの電極とを更に具備する請求項20に記載のヒータ。 - 【請求項30】 少なくとも2つの電極のうちの2つの電極の間のキャパシ
タンスを測定するキャパシタンス測定装置を更に具備する請求項12に記載のヒ
ータ。 - 【請求項31】 少なくとも2つの電極のうちの2つの、電極の間のキャパ
シタンスを測定するキャパシタンス測定装置を更に具備する請求項29に記載の
ヒータ。 - 【請求項32】 少なくとも2つの前記電極うちの隣接する2つの電極の間
のキャパシタンスを測定するキャパシタンス測定装置を更に具備する請求項12
に記載のヒータ。 - 【請求項33】 少なくとも2つの電極のうちの隣接する2つの電極の間の
キャパシタンスを測定するキャパシタンス測定装置を更に具備する請求項29に
記載のヒータ。 - 【請求項34】 静電チャックへの基板のクランプを測定する方法であって
、 電気的に互いに絶縁された第1および第2の電極を中に有する静電チャックを
提供する工程と、 前記静電チャック上に基板を位置させる工程と、 前記基板が前記静電チャック上に位置された後に、前記基板と前記第1および
第2の電極との間のキャパシタンスを測定する工程と、 前記測定工程において測定されたキャパシタンスに基づいて前記静電チャック
への前記基板のクランプ程度を決定する工程と を具備する方法。 - 【請求項35】 前記決定する工程は、測定された前記キャパシタンスの逆
関数に従ってクランプ程度を決定することを含む請求項34に記載の方法。 - 【請求項36】 処理用反応装置内の処理ガス中で基板を加熱するヒータで
あって、 外面およびこの外面とは反対側の内面を有する第1のアルミナプレートと、 内面を有し、この内面が前記第1のアルミナプレートの内面と近接するよう
に、前記第1のアルミナプレートに近接かつほぼ平行に配置された第2のアルミ
ナプレートと、 第1の発熱エレメントと、 前記第1および第2のアルミナプレートの前記内面の少なくとも1つに形成さ
れた前記第1の発熱エレメントをその中に受け入れるために前記第1の発熱エレ
メントの形状と相応の形状をした第1のチャネルと、 前記第1と第2のアルミナプレートと共に、これらの間に装着された前記第1
の発熱エレメントを封止し、(a)前記第1と第2のアルミナプレートとの間で
、(b)前記第1のチャネルの周りに気密室を形成する第1の密封部と、 前記ヒータにとって外部に所在する前記処理ガスの前記成分および圧力に関係
なしに、所定の成分および圧力のガスを前記第1のチャネル内へ導入する第1の
保護用ガスダクトとを具備するヒータ。 - 【請求項37】 処理用反応装置内の処理ガス中で基板を加熱するヒータ
であって、 外面およびこの外面とは反対側の内面を有する第1の石英プレートと、 上側面および下側面を有し、前記第1の石英の前記内面に近接かつほぼ平行に
配置され、前記第1の石英プレートに融着されるとチャネルを形成する開口部を
有する、所定形状の石英のスペーサと、 上側面および下側面を有し、前記スペーサの前記下側面に近接かつほぼ平行に
配置さた第2の石英プレートと、 前記チャネルの形状と相応に形状の第1の発熱エレメントと、 この第1のチャネルのまわりに気密室を形成するように、前記第1の石英プレ
ートとスペーサと第2の石英プレートとをこれらの間に取着された前記第1の発
熱エレメントと共に一緒に密封する第1の密封部とを具備するヒータ。 - 【請求項38】 前記スペーサの開口部は、レーザ裁断によって形成された
請求項37に記載のヒータ。 - 【請求項39】 前記スペーサの開口部は、ウォータジェットを用いた裁断
によって形成された請求項37に記載のヒータ。 - 【請求項40】 前記スペーサの開口部は、研磨によって形成された請求項
37に記載のヒータ。 - 【請求項41】 処理用反応装置内の処理ガス中で基板を加熱するヒータで
あって 外面およびこの外面とは反対側の内面を有する第1の石英プレートと、 内面を有し、この内面が前記第1の石英プレートの内面と近接するように、
前記第1の石英プレートに近接かつほぼ平行に配置された第2の石英プレートと
、 第1の発熱エレメントと、 前記第1の発熱エレメントを中に受け入れるように、前記第1および第2の石
英プレートの前記内面の少なくとも一方に形成され、前記第1の発熱エレメント
に類似するが、それよりも実質的に大きく形状を有する第1のチャネルと、 前記第1と第2の石英プレートと共に、これらの間に装着された前記第1の発
熱エレメントを封止し、(a)前記第1と第2の石英プレートとの間で、(b)
前記第1のチャネルの周りに気密室を形成する第1の密封部とを具備するヒータ
。 - 【請求項42】 基板ホルダーを製造する方法であって、 入口および出口を形成するように石英プレートをエッチングする工程と、 前記入口を前記出口へ接続するチャネルを形成するように前記石英プレートを
エッチングする工程と、 前記チャネルと入口と出口との中に金属をデポジットする工程と、 前記金属を囲む前記チャネルの上をプレートで密封する工程とを具備する方法
。 - 【請求項43】 基板ホルダーを製造する方法であって、 入口および出口を形成するように石英プレートをエッチングする工程と、 入口を出口へ接続するチャネルを形成するように前記石英プレートをエッチン
グする工程と、 前記チャネルと入口と出口との中に金属をデポジットする工程と、 金属を囲む前記チャネル上に石英をデポジットする工程とを具備する方法。 - 【請求項44】 多層基板ホルダーであって、 処理されされる基板への第1のオペレーションを容易にする第1の処理層と、 処理されされる基板への第2のオペレーションを容易にする第2の処理層と、 第1および第2のオペレーションの少なくとも1の間に、第1および第2の処
理層を分離するリフティング装置とを具備するホルダー。 - 【請求項45】 前記第1の処理層は、発熱エレメントを有し、また、前記
第2の処理層は、冷却材を有する請求項44に記載の多層基板ホルダー。 - 【請求項46】 前記リフティング装置は、機械式リフティング装置である
請求項44に記載の多層基板ホルダー。
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