JP2010533380A - 熱伝導性プロフィールが可変である処理システム用プラテン - Google Patents

Abstract

【解決手段】 少なくとも１つの境界によって互いから分離されている第１の熱領域および第２の熱領域を備える処理システム用のプラテンを提供する。第１の流体管が、第１の熱領域に配置されている。第２の流体管が、第２の熱領域に配置されている。流体格納タンクが、第１の流体管に結合されている第１の出力および第２の流体管に結合されている第２の出力を有する。流体格納タンクは、第１の熱領域に対して第１の熱伝導性を付与する第１の流体状態の流体を、第１の流体管に供給し、且つ、第２の熱領域に対して第２の熱伝導性を付与する第２の流体状態の流体を、第２の流体管に供給して、プラテンにおいて所定の熱伝導性プロフィールを実現する。
【選択図】 図１Ａ

Description

本明細書の各セクションの見出しは、読み易さを考慮して付与されているに過ぎず、本願に記載する主題を限定するものと解釈されるべきではない。

半導体は、半導体デバイスを始めとする多くの製品で広く利用されている。半導体デバイスの性能を改善することを目的としてデバイス製造プロセスを改良するべく多大な労力が費やされてきた。一般的に、一枚の半導体基板上には多数の半導体デバイスが形成され得る。基板に対しては、半導体デバイスの複雑さに応じて、数多くの処理が施され得る。

このような半導体デバイス製造プロセスの１つに、プラズマを利用するプロセスがある。プラズマを利用するプロセスは特に、基板の洗浄、エッチング、およびミリングに利用されたり、または、基板上に材料を堆積させるべく利用され得る。最近では、ドーピングプロセスまたは注入プロセスにプラズマを利用する場合もある。関連技術では公知のように、ドーピングプロセスまたは注入プロセスは、基板に不純物を導入して基板の電気的、光学的、および／または、機械的な特性を変更する処理である。プラズマドーピングは、ＰＬＡＤまたはプラズマ浸漬イオン注入（ＰＩＩＩ）とも呼ばれ、最新の電子デバイスおよび光学デバイスのドーピング要件を満たすべく開発されたプロセスである。

ＰＬＡＤプロセスには、従来のビームラインイオン注入プロセスと比較して相違点がある。ビームラインイオン注入プロセスでは、ビームラインイオン注入システムのイオン源で所望の種のイオンが生成される。生成されたイオンは、引出電極によって引き出されて、所定のエネルギーで、基板の表面に向けて加速される。基板に向けてイオンを加速する際に、質量対電荷比に応じてイオンがフィルタリングされて、所望のイオンのみが基板に注入され得る。

ＰＬＡＤプロセスでは、プラズマ含有ドーパントイオン中に基板を浸漬させる。基板に対して一連の電圧パルスでバイアスをかけて、プラズマからイオンを引き出して、引き出したイオンを基板に注入する。「基板」という用語は、本明細書において、注入の対象である金属、半導体、絶縁体から成る被処理物を指すものと定義される。

関連技術では公知のように、ＰＬＡＤプロセスを実行するシステムは、チャンバ、誘電体窓、誘電体窓の近傍に配置される高周波（ＲＦ）コイルを備えるとしてよい。基板は、プラテンによって支持されており、チャンバ内に配設されるとしてよい。一部のシステムでは、誘電体窓は、円筒状の誘電体窓であってよく、コイルは、円筒状の誘電体窓を取り囲むように設けられるらせん状のコイルであってよい。他のシステムでは、誘電体窓は、水平方向に延伸する誘電体窓であってよく、コイルは、水平方向に延伸する誘電体窓の上方に配設される平面コイルであってよい。

動作について説明すると、ＰＬＡＤシステムのチャンバは、プラズマの生成および維持に適した低圧になるまで、排気されるとしてよい。チャンバに、不純物を含有する処理ガスを少なくとも１種類導入するとしてよい。その後、コイルに高周波電流を印加して、処理ガスをプラズマに変えるとしてよい。プラズマには、電子、処理ガスイオン、中性粒子、および残留物が含まれているとしてよい。基板にバイアス電圧を印加して、プラズマ中に含まれているイオンを加速して基板に注入するとしてよい。

関連技術分野で公知のように、ＰＬＡＤプロセスは高温で実行され得る。プラズマが大量の熱を発生し得る。また、イオンが基板に注入されると、熱が発生して基板に加えられ得る。関連技術分野で公知のように、基板に加えられる熱が多くなり過ぎると、デバイスの性能が低下して、および／または、デバイス収率が低減してしまう可能性がある。

過度の熱に起因する悪影響を相殺するべく、さまざまな方法および装置が提案されている。そのうちの１つでは、冷却ガスを供給する空間を有するプラテンを、基板の表面を処理している間に、基板の裏面の近傍に設ける。裏面の近傍に冷却ガスを供給することによって、基板の温度を下げることができ、過度の熱に起因する悪影響は緩和され得る。

しかし、過度の熱というのは、基板処理中に生成される熱または基板に与えられる熱に起因して発生する悪影響のうちの１つに過ぎない。上述したプラテンは、そのような悪影響のうち１つが相殺されるとしても、熱に起因して発生するその他の悪影響については対応できない。このため、より良好な方法および装置が必要である。

好ましい実施形態および実施形態例に基づく本開示の内容および利点は、添付図面を参照しつつ、以下の詳細な説明においてより詳しく記載する。図面は必ずしも実寸に即したものではなく、本開示の原理を説明することに重点を置くものとする。

第１の処理環境におけるプラズマドーピング等のプラズマ処理中の基板の温度プロフィールを示す図である。

第２の処理環境におけるプラズマドーピング等のプラズマ処理中の基板の温度プロフィールを示す図である。

第３の処理条件におけるプラズマドーピング等のプラズマ処理中の基板の温度プロフィールを示す図である。

本開示の一実施形態に係る、プラズマ処理中の基板の温度プロフィールを均一に保つプラテンを示す簡略平面図である。

本開示の一実施形態に係る、プラズマ処理中の基板の温度プロフィールを均一に保つ、図２Ａのプラテンを詳細に示す平面図である。

図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明するプラテンおよび基板を示す側面図である。

一の中央領域と複数の隣接領域とを備える、本開示の別の実施形態に係るプラテンを示す平面図である。

一の中央領域と、第１および第２のサブ領域に設けられる複数の隣接領域とを備える、本開示のさらに別の実施形態に係るプラテンを示す平面図である。

マトリクス状に配置された複数の矩形領域を備える、本開示のさらに別の実施形態に係るプラテンを示す平面図である。

本開示の一実施形態に係る、プラテンに流体を供給する流体供給部を示す図である。

本開示の別の実施形態に係る、プラテンに流体を供給する流体供給部を示す図である。

本開示に係るプラテンおよび流体供給部を備えるプラズマ処理システムを示す図である。

本明細書において「一実施形態」または「実施形態」と言及する場合、当該実施形態に関連して説明している特定の特徴、構造、または特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。本明細書では「一実施形態」という表現が繰り返し使用されているが、必ずしも全てが同じ実施形態を意味するわけではない。

本開示に係る方法に含まれる複数のステップは、本開示が実施可能である限りにおいて、任意の順序および／または同時に実行され得るものと理解されたい。さらに、本開示に係る装置および方法は、本開示が実施可能である限りにおいて、説明する実施形態のうち任意のものまたは全てを含むものと理解されたい。

以下では、添付図面に図示する本教示内容の実施形態例を参照しつつ、本教示内容をより詳細に説明する。本教示内容を説明する際にはさまざまな実施形態および例を用いるが、本教示内容はこれらの実施形態に限定されるものではない。本教示内容は、当業者であれば想到し得るさまざまな代替例、変形例および均等例を網羅する。当業者であれば、本明細書の教示内容に基づいて、他の利用分野に加えて、更なる実装例、変形例、および実施形態を認める。これらはすべて、本明細書に記載する本開示の範囲内に含まれるものとする。例えば、本教示内容は、ビームラインイオン注入システムまたはその他のプラズマベースの基板処理システムを含む、別の種類の基板処理システムにも等しく応用が可能であるとしてよい。別の例によると、本開示は、金属基板、半導体基板、超伝導体基板、または絶縁体基板を含む、さまざまな種類の基板に等しく応用が可能であるとしてよい。

本開示では、少なくとも部分的に、プラズマ処理が施される基板の温度プロフィールを、径方向およびアジマス方向のうち一方または両方において、非均一とする。図１Ａから図１Ｃは、プラズマチャンバ環境をさまざまに変化させてプラズマドーピングまたはプラズマ堆積等のプラズマ処理を行った場合の基板の温度プロフィール１０２、１０４、および１０６を三次元で示す図である。本開示では、環境を変化させるとは、チャンバ圧を変化させることに関連しているとしてよい。温度プロフィール１０２、１０４、および１０６において、Ｔ軸が基板の温度を表している。

図１Ａは、第１のプラズマ処理環境におけるプラズマドーピング等のプラズマ処理中の基板の温度プロフィール１０２を示す図である。図１Ａに示すように、第１のプラズマ処理環境において基板の温度にはバラツキが見られる。例えば、基板の温度は、基板の中心１１０付近で相対的に低くなっており、第１の周縁領域１２０付近において比較的高くなっているとしてよい。一方、第２の周縁領域１３０付近の温度は、第１の周縁領域１２０付近の温度よりも、高くなっているとしてよい。基板の温度が相対的に最大値となるのは、第３の周縁領域１４０であるとしてよい。

図１Ｂは、第２のプラズマ処理環境における基板の温度プロフィール１０４を示す図である。図１Ｂに示すように、第２の環境でも基板の温度には、径方向およびアジマス方向のうち一方または両方において、バラツキが見られる。

図１Ｃは、第３のプラズマ処理条件における基板の温度プロフィール１０６を示す図である。第１および第２の処理環境にある基板とは異なり、第３の環境における基板は中心付近で温度が最も高くなっているとしてよい。同図に示すように、第３の環境にある基板の温度には、径方向およびアジマス方向のうち一方または両方において、バラツキが見られる。しかし、アジマス方向において温度のバラツキの程度がより小さいとしてよい。

図２Ａは、本開示の一実施形態に係るプラテン２００を示す簡略平面図である。図２Ｂは、図２Ａのプラテン２００を詳細に示す平面図である。図２Ｃは、基板２１２を支持するプラテン２００を示す側面図である。図２Ａから図２Ｃに示すように、プラテン２００は、第１から第３の領域２０１−２０３と、第１から第３の流体入力領域２０８−２１０と、流体を輸送するための少なくとも１つの流体溝２１１とを備えるとしてよい。

本実施形態によると、プラテン２００は、３つの領域２０１−２０３と、４つの境界２０４−２０７と、３つの流体溝２１１とを備えるとしてよい。しかし、プラテン２００が有する領域、境界、および流体溝の数は任意としてよい。また、領域２０４−２０７のそれぞれが有する溝の数は任意としてよい。例えば、領域２０４−２０７はそれぞれ、１または複数の流体溝２１１を有するとしてよい。他の例を挙げると、プラテン２００の領域のうち少なくとも１つは、溝２１１を含まないとしてもよい。

上述したように、プラテン２００はさらに、第１から第３の領域の流体入力ポート２０８−３１０を含むとしてよい。図２Ｂに示すように、プラテン２００は、領域２０１−２０３のそれぞれに、流体入力ポートを１つ持つとしてよい。別の実施形態によると、領域２０１−２０３のうち少なくとも１つは複数の流体入力ポートを含むとしてよい。別の実施形態によると、領域２０１−２０３は、有する流体入力ポートの数が異なるとしてよい。さらに別の実施形態によると、領域２０１−２０３のうち少なくとも１つは、流体入力ポートが設けられていないとしてもよい。最後になるが、また別の実施形態によると、領域２０１−２０３のうち１つの領域に供給される流体は、領域２０１−２０３のうち別の１つの領域に輸送されるとしてよい。プラテン２００はさらに任意で、第１から第３の領域２０１−２０３のうち少なくとも１つに設けられる少なくとも１つの気体出力ポート（不図示）を含むとしてよい。プラテン２００の領域２０１−２０３のそれぞれには、流体出力ポートが設けられるとしてよい。しかし、領域２０１−２０３のうち少なくとも１つまたは全てには、流体出力ポートを設けないとしてもよい。これらの領域のうち１つに流体出力ポートが設けられない場合、当該領域の流体は別の隣接する領域またはプラズマチャンバに排出されるとしてよい。

図２Ｃに示すように、基板２１２はプラテン２００によって支持されているとしてよい。基板２１２の裏面は、第１から第３の領域２０１−２０３および第１から第４の境界２０４−２０７に向くように構成するとしてよい。本開示によると、流体が裏面の近傍に供給され、当該流体は裏面に接触して熱伝導特性を与えるとしてよい。一方、基板２１２の表面および処理されている面は、第１から第３の領域２０１−２０３および第１から第４の境界２０４−２０７とは反対側になるとしてよい。

本開示の本実施形態によると、プラテン２００の第１の領域２０１は、中心付近に配置される一方、第２および第３の領域２０２および２０３は第１の領域２０１の付近に配置されるとしてよい。本実施形態に係るプラテン２００が有する３つの領域は特定の位置に配されるが、当業者であれば、各領域の位置は限定されないことに想到するであろう。

本開示では、複数の異なる領域の形状もまた限定されない。例えば、本実施形態に係るプラテン２００では、中心付近の第１の領域２０１が略円形形状で、第２および第３の領域２０２および２０３の形状は互いに鏡像となるとしてもよい。しかし、当業者であれば想到するように、本開示に係るプラテンが有する領域は、その他の形状を取るとしてもよい。例えば、プラテン２００は、いずれの領域も別の領域の鏡像にはなっていないように構成されるとしてもよい。また、複数の異なる領域の形状は同じであってもよいし異なってもよいことにも、当業者であれば想到するであろう。例えば、複数の領域は、体積を同じとするように、または、異ならせるように、高さを同じにしてもよいし、または、異ならせてもよい。

本開示によると、プラテン２００は、領域２０１−２０３の一部分が、別の領域の一部分に直接隣接するように構成されるとしてよい。例えば、プラテン２００は、第２の領域２０２の少なくとも一部分が、第３の領域２０３の少なくとも一部分に隣接するような形状を持つとしてよい。しかし、当業者であれば、別の領域に直接隣接しない領域を含むようにプラテンを構成することに想到するであろう。例えば、３つの領域を横方向に並べて設けるプラテンでは、第１の領域をプラテンの中心近傍に配設して、第２の領域を第１の領域の片側に配設して、第３の領域を第１の領域の反対側に配設するとしてよい。このような例の場合、第２および第３の領域は必ずしも、互いに隣接する部分を含むわけではない。

本明細書において説明するように、第１から第４の境界２０４−２０７によって、第１から第３の領域２０１−２０３が画定されているとしてよい。プラテン２００の第１の境界２０４は、第１の領域２０１と第２の領域２０２との間、および／または、第１の領域２０１と第３の領域２０３との間に配置されているとしてよい。第２の境界２０５は、プラテン２００の周縁に近接して設けられているとしてよく、第３および第４の境界２０６および２０７は、第２の領域２０２と第３の領域２０３との間に配置されているとしてよい。一実施形態によると、第１の境界２０４は、例えば、直径が約１００ｍｍで、厚みが約１ｍｍであるとしてよい。第２の境界２０５は、例えば、直径が約２９５ｍｍであって、厚みが約２ｍｍであってよい。さらに、流体溝２１１は、厚みが約１ｍｍで深さが約０．５ｍｍであってよい。

本実施形態によると、１以上の種類の流体が１以上の領域２０１−２０３に供給されるとしてよい。領域２０１−２０３において、流体は、基板２１２の裏面の近傍または当該裏面に接触するように供給されて、熱伝導特性を与えるとしてよい。本実施形態では各領域に流体が供給されると記載しているが、少なくとも１つの領域には流体が供給されないとしてよい。

本開示では、流体の供給は、静的モード、動的モード、またはこれらを組み合わせたモードで行われるとしてよい。静的モードの場合、流体は各領域に供給されて一定の期間にわたって保持されるとしてよい。動的モードの場合、流体は、領域２０１−２０３に絶え間なく流入して、プラテン２１２に対して熱伝導特性を付与し、領域２０１−２０３から流出するとしてよい。

本開示によると、複数の異なる領域に供給される流体は、同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。例えば、空気、純水、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ_２、Ｎ_２、ＸｅおよびＮｅの流体のうち１つまたは複数から成る混合体が、気相状態または液相状態で、プラテン２００の第１から第３の領域２０１−２０３に供給されるとしてよい。別の例によると、領域２０１−２０３のうち１つの領域には、空気、水、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ_２、Ｎ_２、ＸｅおよびＮｅの流体のうち１つまたは複数の混合体が供給され、領域２０１−２０３のうち別の領域には、空気、水、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ_２、Ｎ_２、ＸｅおよびＮｅの流体のうち複数から成る別の混合体が供給されるとしてもよい。

複数の異なる領域に同じ種類の流体が供給されるとしても、各領域２０１−２０３に供給される流体は、特性を同一としてもよいし、異ならせるとしてもよい。例えば、複数の異なる領域に供給される流体は、温度を同一としてもよいし、異ならせるとしてもよい。別の例によると、各領域２０１−２０３に供給される流体は、流量を同一としてもよいし、異ならせるとしてもよい。さらに、流体を複数の異なる領域で保持する場合、圧力レベルを同一としてもよいし、異なるとしてもよい。

本開示によると、境界２０４−２０７は、各領域を他の領域から分離する機能を持つとしてよい。さらに、第２の境界２０５は、プラテン２００の領域２０１−２０３を、プラズマチャンバの状態から分離する機能を持つとしてよい。しかし、少なくとも１つのチャネル（不図示）を１以上の境界に配設して、１つの領域に供給される流体を他の領域にも流入させることが好ましいとしてよい。本開示では、このようなチャネルは、１以上の境界２０４−２０７の上部、中央部、および／または、下部の近傍に配設されるとしてよい。

領域２０１−２０３が互いに分離している場合、各領域の状態は同一または異なる状態に維持されるので、基板２１２に与える熱伝導特性が、部分毎に同一または異なるとしてよい。例えば、領域２０１−２０３を同一または異なる温度で維持するので、基板２１２に与える熱伝導特性が、部分毎に同一または異なるとしてよい。別の例によると、領域２０１−２０３を同一または異なる圧力レベルで維持するので、基板２１２に与える熱伝導率が、部分毎に同一または異なるとしてよい。別の例によると、流体を供給する際に、領域毎に流量を同一または異ならせるとしてよい。さらに別の例によると、領域２０１−２０３に供給される流体は、同一種類のものであってよい。これに代えて、領域２０１−２０３に供給される流体は、熱伝導特性が異なる複数の異なる種類の流体であって、領域毎に熱伝導特性を異ならせるとしてもよい。熱伝導率を同一とするか、または、異ならせることによって、本開示のプラテンは、図１Ａから図１Ｃに図示したような基板の温度のバラツキを増減させるとしてよい。

図３は、本開示の別の実施形態に係るプラテン３００を示す平面図である。図３に示すように、プラテン３００は、プラテン３００の中心の近傍に第１の領域３０１を持ち、第１の領域３０１に隣接させて第２から第９の領域３０２−３０９を持つとしてよい。また、プラテン３００は、第１から第９の領域３０９を画定する複数の境界３１０−３１９を含むとしてよい。図３に示すように、第１の境界３１０は第１の領域３０１と第２から第９の領域３０２−３０９との間に配置されており、第２の境界３１１はプラテン３００の外縁に近接して配置されている。第３から第１０の境界３１２−３１９はそれぞれ、第２から第９の領域３０２−３０９を画定するように配置されているとしてよい。

本開示によると、本実施形態に係るプラテン３００は、図２Ａから図２Ｃを参照して説明したプラテン２００の特徴と同様の特徴を多く持つ。共通の特徴としては、プラテン３００が有する領域３０１−３０９もまた、形状が同様または相違している点が挙げられるとしてよい（３０２−３０９を参照のこと）。また、プラテン３００の領域３０１−３０９は、プラテン３００が支持している基板（不図示）に対して熱伝導性を与えるべく流体を含むとしてよい。

図２Ａから図２Ｃを参照して説明したプラテン２００と同様に、本実施形態に係るプラテン３００は、複数の異なる領域３０１−３０９の状態が、同一または異なる状態に制御および維持されるように構成されるとしてよい。本明細書に記載するように、プラテン３００の複数の異なる領域の状態を制御することによって、プラテン３００が実現する熱伝導性を均一または非均一とすることができ、基板の温度プロフィールの非均一性を最小限に抑えることができる。プラテン３００は、所望される場合には、プラテン２００を参照して本明細書で説明したように、熱伝導性を均一または非均一にして、基板の温度プロフィールの均一性を最小限に抑えるとしてもよい。プラテン３００の領域３０１−３０９の状態は、領域３０１−３０９に同一または異なる物性の流体を供給することによって、制御されるとしてよい。例えば、領域３０１−３０９には、熱伝導性が同一または異なる流体が供給されるとしてよい。別の例によると、領域３０１−３０９には、温度が同一または異なる、同一または異なる種類の流体を供給するとしてよい。

領域３０１−３０９の状態はまた、同一または異なる流量で流体を供給することによって、制御されるとしてよい。さらに、各領域の圧力を同一または異なる圧力レベルで維持するとしてもよい。本実施形態によると、各領域に供給される流体には、例えば、気相状態または液相状態の空気、水、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ_２、Ｎ_２、Ｘｅ、およびＮｅ、または、これらの混合体が含まれるとしてよい。

本実施形態に係るプラテン３００とプラテン２００との相違点は、領域３０１−３０９のうち一部または全ての領域の数、形状、寸法、および／または、相対的な位置であってよい。

図４は、本開示の別の実施形態に係るプラテン４００を示す平面図である。図４に示すように、プラテン４００は、プラテン４００の中心の近傍に位置する第１の領域４０１と、第１の領域４０１に隣接する第２から第９のサブ領域４０２−４０９と、第２から第９のサブ領域４０２−４０９に隣接する第１０から第１７のサブ領域４１０−４１７とを含むとしてよい。プラテン４００はさらに、第１の領域４０１と第２から第９のサブ領域４０２−４０９との間に配置されている第１の境界４１８と、プラテン４００の周縁に近接している第２の境界４１９と、第２から第９のサブ領域４０２−４０９と第１０から第１７のサブ領域４１０−４１７との間に配置されている第３の境界４２０とを含むとしてよい。プラテン４００はさらに、プラテン６００の第２から第１７のサブ領域４０２−４１７を画定する複数のサブ境界４２１−４３６を含むとしてよい。

本開示によると、本実施形態に係るプラテン４００は、プラテン２００および３００の特徴と同様の特徴をいくつか有するとしてよい。説明を明瞭および簡潔にするべく、このような同様の特徴については、図４を参照した説明は省略する。

図４に示す本実施形態の相違点の１つは、プラテン４００の第１０から第１７の領域４１０−４１７にあるとしてよい。図４に示すように、第１０から第１７の領域４１０−４１７は、第１の領域４０１から離間されて設けられており、第１の領域４０１に直接隣接していないとしてよい。このような構成とすることによって、例えば、第１の領域を第１０から第１７の領域４１０−４１７から熱的に分離することができるとしてよい。

図５は、本開示の別の実施形態に係るプラテン５００を示す平面図である。図５に示すように、本実施形態に係るプラテン５００は、アレイ状に配置された複数の矩形領域５０２と、領域５０２を画定するべく配置されている複数の境界５０４とを含むとしてよい。本開示によると、本実施形態に係るプラテン５００は、先述したプラテン２００、３００、および４００の特徴と同様の特徴を持つとしてよい。説明を明瞭且つ簡潔にするべく、プラテン５００の特徴のうち同様のものは図５を参照しての説明は省略する。

図５に示す実施形態の相違点の１つは、領域５０２の形状および寸法にあるとしてよい。また、領域５０２間の相対的な位置も異なり得る。例えば、プラテン５００の領域５０２は同心円状に構成されていない。

図６は、本開示の一実施形態に係る、プラテン２００、３００、４００および５００に流体を供給する流体供給部６００を示す図である。流体供給部６００は、流体格納タンク６０１と、第１から第３の圧力コントローラ６０２−６０４と、第１から第３のフィルタ６０５−６０７と、第１から第３のバルブ６０８−６１０と、第１から第３の開口部６１１−６１３と、バラストタンク６１４と、真空ポンプ６１５とを備えるとしてよい。

本実施形態によると、第１から第３の圧力コントローラ６０２−６０４は、流体格納タンク６０１から、第１から第３の流体管６０１Ａ、６０１Ｂ、および６０１Ｃへと流れる流体の流量および／または圧力を独立して制御するとしてよい。また、第１から第３の圧力コントローラ６０２−６０４は、各領域に供給される流体の圧力を監視および／または設定するとしてよい。一方、第１から第３のフィルタ６０５−６０７は、第１から第３の流体管８０１Ａ、８０１Ｂ、および８０１Ｃを流れる流体をろ過するとしてよい。

第１から第３のバルブ６０８−６１０は、フィルタ６０５−６０７から、バルブ６０８−６１０と連通しているプラテン６２０の領域への流体の流れを制御するとしてよい。第１から第３のバルブ６０８−６１０と並列に接続されている第１から第３の開口部６１１−６１３は、プラテン６２０の領域への流体の流れを制限するとしてよい。

図６に示すように、バラストタンク６１４は、第１から第３のバルブ６０８−６１０および第１から第３の開口部６１１−６１３に結合されているとしてよい。真空ポンプ６１５は、バラストタンク６１４に結合されて、流体格納タンク６０１から、第１から第３の流体管６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃを通るように流体を輸送するための圧力差を発生させるとしてよい。また、真空ポンプ６１５は、プラテン６２０の領域から流体を流出させるための圧力差を発生させるとしてもよい。一実施形態によると、流体供給部６００は、流体格納タンク６０１に近接して配置される、加熱器および／または冷却器等の温度コントローラ６０１Ｄを少なくとも１つ備えるとしてよい。別の実施形態によると、１以上の温度コントローラ（不図示）を、第１から第３の流体管６０１Ａ、６０１Ｂ、および６０１Ｃのうち少なくとも１つに配設して、第１から第３の流体管６０１Ａ、６０１Ｂ、および６０１Ｃ内を流れる流体の温度を独立して制御するとしてもよい。

図６に示すように、第１から第３の圧力コントローラ６０２−６０４は、流体格納タンク６０１に直接結合されるとしてよい。第１の圧力コントローラ６０２、第１のフィルタ６０５、および第１のバルブ６０８が、第１の流体管６０１Ａによって、互いに直列に結合されているとしてよい。第２の圧力コントローラ６０３、第２のフィルタ６０６、および第２のバルブ６０９が、第２の流体管６０１Ｂによって、互いに直列に結合されているとしてよい。第３の圧力コントローラ６０４、第３のフィルタ６０７、および第３のバルブ６１０が、第３の流体管６０１Ｃによって、互いに直列に結合されているとしてよい。一方、第１から第３の開口部６１１−６１３はそれぞれ、第１から第３のバルブ６０８−６１０のうち対応するものと並列に結合されているとしてよい。バラストタンク６１４は、第１から第３のバルブ６０８−６１０および第１から第３の開口部６１１−６１３に結合されているとしてよい。真空ポンプ６１５は、バラストタンク６１４に結合されているとしてよい。

動作について説明すると、真空ポンプ６１５は、圧力差を発生させて、流体格納タンク６０１に格納されている流体を第１から第３の流体管６０１Ａ−６０１Ｃへと輸送するとしてよい。上述したように、流体格納タンク６０１に格納されており、第１から第３の流体管６０１Ａ−６０１Ｃを介して輸送される流体は、空気、純水、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ_２、Ｎ_２、Ｘｅ、およびＮｅのうち、いずれか１つまたは複数から成る混合体であってよい。流体格納タンク６０１に格納されている流体は、液相状態であってもよいし、気相状態であってもよい。

第１から第３の流体管６０１Ａ、６０１Ｂ、および６０１Ｃを流れる流体の圧力は、圧力コントローラ６０２−６０４によって独立して制御されるとしてよい。例えば、圧力コントローラ６０２−６０４は、第１から第３の流体管６０１Ａ、６０１Ｂ、および６０１Ｃのうちいずれか１つを流れる流体の流量を監視して、高流量、中流量、または低流量に設定するべく利用されるとしてよい。これに代えて、圧力コントローラ６０２−６０４は、第１から第３の流体管６０１Ａ、６０１Ｂ、および６０１Ｃのうちいずれにおいても流体が流れないようにするとしてもよい。フィルタ６０５−６０７はそれぞれ流体をろ過するとしてよく、バルブ６０８−６１０はプラテン３００の領域、開口部６１１−６１３およびバラストタンク６１４への流体の流れを制御するとしてよい。圧力コントローラ６０２−６０４、バラストタンク６１４、開口部６１１−６１３、および真空ポンプ６１５が協働して、プラテン３００内の各領域における流体の圧力を１以上の所望のレベルに維持するとしてよい。

例えば、圧力コントローラ６０２−６０４はそれぞれ、所定の圧力で流体を供給するように構成されているとしてよい。バラストタンク６１４および真空ポンプ６１５は、第１から第３の流体管６０１Ａ、６０１Ｂ、および６０１Ｃ内の流体において圧力差を発生させて、流体を迅速に注入するように構成されている。第１から第３の開口部６１１−６１３は、圧力コントローラ６０２−６０４からバラストタンク６１４へと流れる流体を少なくするとしてよい。第１から第３の開口部６１１−６１３は、プラテン３００の各領域の圧力を１以上の所定のレベルに維持するように設計されている。

本開示によると、流体供給部６００はさらに、領域内に格納されている流体を当該領域から排出させてバラストタンク６１４へと供給する流体出力管（不図示）を備えるとしてもよい。このような流体出力管は、第１から第３のバルブ６０８−６１０に結合されているとしてよい。

図７は、本開示の別の実施形態に係る、プラテンに流体を供給する流体供給部７００を示す図である。流体供給部７００は、流体供給部６００の特徴と同様の特徴を持つとしてよい。しかし、流体供給部７００は、複数の流体格納タンク７０１および７０２、対応して複数のバラストタンク７１５および７１６、および複数の真空ポンプ７１７および７１８を備えるとしてよい。

図７に示すように、流体供給部７００は、第１および第２の流体格納タンク７０１および７０２を備えるとしてよい。しかし、当業者であれば、流体供給部７００が備える流体格納タンクの数はこれとは異なり得ることに想到するであろう。本開示において、流体格納タンク７０１および７０２がそれぞれ格納する流体は、同じであってもよいし、異なるとしてもよい。例えば、流体格納タンク７０１および７０２はそれぞれ、熱伝導性が異なる別の流体を格納するとしてよい。また、流体格納タンク７０１および７０２はそれぞれ、物性（例えば、温度および流量）が同じまたは異なる流体を格納するとしてよい。第１および第２の流体格納タンク７０１および７０２はそれぞれ、流体の温度を制御するべく温度コントローラ７０１Ａおよび７０２Ａを有するとしてよい。本明細書に記載するほかの実施形態の温度コントローラと同様に、本実施形態に係る温度コントローラ７０１Ｄおよび７０２Ｄは、加熱器および／または冷却器であってよい。さらに、流体格納タンク７０１および７０２の近傍に設けられる温度コントローラ７０１Ｄおよび７０２Ｄに加えて、または、代えて、流体管７０１Ａ、７０１Ｂ、７０１Ｃの近傍に少なくとも１つの温度コントローラ（不図示）を配設するとしてよい。

図７に示すように、第１および第２の圧力コントローラ７０３−７０４は、第１の流体格納タンク７０１に結合され、第３の圧力コントローラ７０５は、第２の流体格納タンク７０２に結合されるとしてよい。第１の圧力コントローラ７０３は、第１の流体管７０１Ａを介して、第１のフィルタ７０６および第１のバルブ７０９に直列で結合されるとしてよい。また、第２の圧力コントローラ７０４は、第２の流体管７０１Ｂを介して、第２のフィルタ７０７および第２のバルブ７１０に直列で結合されるとしてよい。さらに、第３の圧力コントローラ７０５は、第３の流体管７０１Ｃを介して、第３のフィルタ７０８および第３のバルブ７１１に直列で結合されるとしてよい。

図７に示すように、第１から第３の開口部７１２−７１４はそれぞれ、第１から第３のバルブ７０９−７１１へと並列に接続されているとしてよい。第１のバラストタンク７１５は、第１および第２のバルブ７０９および７１０、ならびに、第１および第２の開口部７１２および７１３に結合されているとしてよい。また、第２のバラストタンク７１６は、第３のバルブ７１１および第３の開口部７１４に結合されているとしてよい。さらに、第１および第２の真空ポンプ７１７および７１８はそれぞれ、第１および第２のバラストタンク７１５および７１６に結合されているとしてよい。

流体供給部７００は、図６を参照して説明した流体供給部６００と同様に動作するとしてよい。本明細書に記載するように、流体供給部７００は、流体特性および動作条件が異なる複数の異なる種類の流体を供給することができるとしてよい。

図８は、本開示に係るプラテン８０５および流体供給部８０６を備えるプラズマ処理システム８００を示す図である。一実施形態によると、プラズマ処理システム８００は、プラズマドーピングシステムである。しかし当業者であれば、本開示に係るプラテンおよび流体供給部は、任意の種類のプラズマベース処理システムおよびプラテンを利用するその他の任意の種類の処理システムに応用され得ることに想到するであろう。例えば、当該プラズマ処理システムは、ビームラインイオン注入システム、またはプラズマベースエッチングシステムあるいはプラズマベース堆積システム等、別の種類のドーピングシステムであってもよい。

プラズマ処理システム８００は、チャンバ８０１を少なくとも１つ備え、チャンバ８０１内に基板８０２を載置して処理する。チャンバ８０１は、プラテン８０５および／または基板８０２の温度を制御する加熱器および／または冷却器を有するとしてよい。流体供給部８０６は、図６および図７に図示すると共に図６および図７を参照しつつ前述した流体供給部６００および７００であってよく、プラテン８０５の各領域に少なくとも１種類の流体を供給するとしてよい。一実施形態によると、流体供給部８０６は、上述した圧力コントローラ６０２−６０４および７０３−７０５のような圧力コントローラを有する。当該圧力コントローラは、プラテン８０５の各領域に輸送される流体の圧力を監視および／または設定するように構成されているとしてよい。これに代えて、システム８００は、圧力コントローラ以外に、プラテン８０５の各領域の流体の特性を監視する流体モニタを１以上備えるとしてよい。プラズマ処理システム８００はさらに、基板８０２の温度変化を監視する温度モニタを備えるとしてよい。

チャンバ８０１は、第１のコイル８０３および第２のコイル８０４を有する。第１のコイル８０３および第２のコイル８０４のうち少なくとも一方が、ＲＦ電源８０７に直接接続されている、アクティブなコイルである。一部の実施形態によると、第１のコイル８０３および第２のコイル８０４のうち一方は、寄生コイルまたは寄生アンテナである。「寄生アンテナ」という用語は、本明細書において、アクティブなアンテナと電磁波を用いて通信するが、電源に直接接続されていないアンテナを意味するものと定義する。つまり、寄生アンテナは、電源によって直接起動されるものではなく、当該寄生アンテナと電磁波を用いて通信しているアクティブなアンテナによって起動されている。本開示の一部の実施形態によると、寄生アンテナの一端は、グラウンド電位に電気接続されて、アンテナチューニング機能を提供する。本実施形態によると、寄生アンテナは、寄生アンテナのコイルの実効巻き数を変化させるべく用いられるコイル調整部を含む。コイル調整部については、多くの異なる種類のもの、例えば金属短絡部材を用いるとしてよい。

動作について説明すると、基板８０２をチャンバ８０１内に載置して、チャンバ８０１を排気するとしてよい。流体供給部８０６は、プラテン８０５の複数の異なる領域に対して、所定の圧力および／または温度の流体を少なくとも１種類供給するとしてよい。プラテン８０５の複数の異なる領域に対して所定の圧力および／または温度の流体を供給することによって、基板８０２の熱伝導性プロフィールを所望通りとすることができる。

一実施形態によると、流体供給部８０６はさらに、プラテン８０５の領域のうち少なくとも１つの領域において流体の圧力を監視する。流体供給部８０６が流体が漏れていることを検出すると、圧力コントローラ６０２−６０４および７０３−７０５は、システム８００に信号を送信して、プロセスを終了するように、または、基板８０２の温度プロフィールを所望の状態に維持するための対策を取るように、知らせるとしてよい。領域間で流体が漏れているか否かは、ある領域での圧力の減少および／または別の領域での圧力の増加が発生しているか否かを検出することによって、判断するとしてよい。プラテン８０５の領域間で流体が漏れているか否かは、基板８０２の温度バラツキが増加しているか否かを検出することによっても判断されるとしてよい。全体的なプロセス収率は、流体の漏れを検出して対策を実行することによって、改善され得る。

第１のコイル８０３および第２のコイル８０４のうち少なくとも１つに、高周波電力が印加される。このように電力が供給される少なくとも１つのコイルが、プラズマ８０９を生成する。プラズマ８０９からのイオンが、例えば、直接的または間接的に、プラテン８０５または基板８０２にバイアスを印加することによって、基板８０２に向けられる。

圧力および／または温度が異なるプラテン８０５の複数の領域に対して流体を供給することによって、基板８０２の領域毎に、熱伝導率（つまり、冷却率および／または加熱率）を異ならせ得る。このため、流体供給部８０６は、特定のプラズマ処理で所望される熱伝導性プロフィールを実現し得る。多くの異なるプロセスを実行する際に用いられる可能性がある熱伝導性プロフィールの数は略無限にある。最も簡潔な例を挙げると、流体供給部８０６を用いて、プラテン８０５に対して、プラテン８０５の温度バラツキを最小限に抑える比較的均一な熱伝導性プロフィールを実現するとしてよい。

一実施形態によると、少なくとも２種類の異なる流体を、プラテン８０５の少なくとも２つの異なる領域に供給する。さまざまな実施形態によると、これらの異なる種類の流体の熱伝導性は、大きく異なるとしてもよいし、同様であるとしてもよい。少なくとも２つの異なる種類の流体を用いることによって、プラテン８０５の領域毎に流体の圧力を変化させることなく、熱伝導性プロフィールを比較的均一なものとし得る。例えば、流体供給部８０６は、比較的温度が低い基板８０２の部分に近接したプラテン８０５の領域に、Ｎ_２のような熱伝導性が比較的低い流体を供給することによって、比較的均一な熱伝導性プロフィールを実現するとしてよい。また、流体供給部８０６は、比較的温度が高い基板８０２の部分に近接した領域に、Ｈｅのような熱伝導性が比較的高い流体を供給するとしてよい。

本開示に係るプラテンの利点の１つに、複数の異なる種類の流体および／または物性が同じまたは異なる流体をプラテンが供給または保持することができる点にあるとしてよい。尚、効果を奏するには所定の体積の流体を供給する必要があり、コストが高くなってしまうが、上記の構成とすることによって、本開示に係るプラテンは、流体の体積要件を低減することができるとしてよい。例えば、Ｈｅは、熱伝導性を実現する上では非常に効果的であるが、高価である。基板のうち高い熱伝導性が必要な部分にのみＨｅを供給して、熱伝導性が低くてもよい部分には熱伝導性が低いより低コストの流体を供給することによって、プラズマ処理の総コストを低減するとしてよい。

＜均等例＞
さまざまな実施形態および例を参照して本教示内容を説明したが、本教示内容は上述の実施形態に限定されない。本教示内容は、当業者であれば想到し得るように、本開示の精神および範囲から逸脱することなく本願においてなされ得るさまざまな代替例、変形例、および均等例を網羅する。

Claims (25)

1. 処理システム用のプラテンであって、
   少なくとも１つの境界によって互いから分離されている第１の熱領域および第２の熱領域と、
   前記第１の熱領域に配置されている第１の流体管と、
   前記第２の熱領域に配置されている第２の流体管と、
   前記第１の流体管に結合されている第１の出力および前記第２の流体管に結合されている第２の出力を有する流体格納タンクと
   を備え、
   前記流体格納タンクは、前記第１の熱領域に対して第１の熱伝導性を付与する第１の流体状態の流体を、前記第１の流体管に供給し、且つ、前記第２の熱領域に対して第２の熱伝導性を付与する第２の流体状態の流体を、前記第２の流体管に供給して、前記プラテンにおいて所定の熱伝導性プロフィールを実現するプラテン。
2. 前記第１の熱領域および前記第２の熱領域は、別個の流体入力ポートを有する請求項１に記載のプラテン。
3. 前記第１の流体管および前記第２の流体管のうち少なくとも１つは、前記プラテン内に設けられている流体を輸送するための溝を有する請求項１に記載のプラテン。
4. 前記第１の流体状態および前記第２の流体状態は、流体の流量、流体の圧力、流体の温度、流体の熱伝導性、および、流体の種類のうち少なくとも１つを含む請求項１に記載のプラテン。
5. 前記所定の熱伝導性プロフィールは、前記プラテン全体における比較的均一な温度プロフィールを含む請求項１に記載のプラテン。
6. 前記所定の熱伝導性プロフィールは、前記プラテンの径方向およびアジマス方向の両方における熱の非均一性を補償する熱伝導性プロフィールを含む請求項１に記載のプラテン。
7. 前記所定の熱伝導性プロフィールは、プラズマ処理において発生する、前記プラテンの中心領域の温度が周縁領域の温度に比べて低くなる熱の非均一性を補償する熱伝導性プロフィールを含む請求項１に記載のプラテン。
8. 前記流体は、液体および気体のうち少なくとも１つを含む請求項１に記載のプラテン。
9. 前記流体は、少なくとも１つの液体および少なくとも１つの気体を組み合わせた混合体を含む請求項１に記載のプラテン。
10. 処理システム用のプラテンであって、
    複数の熱領域と、
    複数の流体格納タンクと
    を備え、
    前記複数の熱領域はそれぞれ、少なくとも１つの境界によって互いから分離されており、少なくとも１つの流体管を有し、
    前記複数の流体格納タンクはそれぞれ、出力が前記複数の熱領域のうち少なくとも１つの入力に結合されており、前記複数の流体格納タンクは、流体状態が互いに異なる流体を前記複数の熱領域に供給して、前記プラテンにおいて所定の熱伝導性プロフィールを実現するプラテン。
11. 前記複数の流体格納タンクのうち少なくとも２つは、前記複数の熱領域のうち少なくとも２つに、熱伝導性が互いに異なる複数の流体を供給する請求項１０に記載のプラテン。
12. 前記複数の流体格納タンクのうち少なくとも１つは、前記複数の熱領域のうち少なくとも２つに流体を供給する請求項１０に記載のプラテン。
13. 前記複数の熱領域のうち少なくとも２つは、前記複数の流体格納タンクのうち１つに直接結合されている別個の流体入力ポートを有する請求項１０に記載のプラテン。
14. 前記流体状態は、流体の流量、流体の圧力、流体の温度、流体の熱伝導性、および、流体の種類のうち少なくとも１つを含む請求項１０に記載のプラテン。
15. 前記所定の熱伝導性プロフィールは、前記プラテン全体における比較的均一な温度プロフィールを含む請求項１０に記載のプラテン。
16. 前記所定の熱伝導性プロフィールは、前記プラテンの径方向およびアジマス方向の両方における熱の非均一性を補償する熱伝導性プロフィールを含む請求項１０に記載のプラテン。
17. 前記所定の熱伝導性プロフィールは、プラズマ処理において発生する、前記プラテンの中心領域の温度が周縁領域の温度に比べて低くなる熱の非均一性を補償する熱伝導性プロフィールを含む請求項１０に記載のプラテン。
18. 処理システム用のプラテンにおいて所定の熱伝導性プロフィールを実現する方法であって、
    少なくとも１つの境界によって互いから分離されている複数の熱領域を有するプラテンを準備する段階と、
    少なくとも１つの流体格納タンクから、前記複数の領域内に設けられている流体管に流体を流入させる段階と、
    所定の熱伝導性プロフィールが前記プラテンにおいて実現されるように、前記複数の領域のうち少なくとも２つに設けられている流体管に流れている流体の流体状態を選択する段階と
    を備える方法。
19. 前記処理は、プラズマ処理を含む請求項１８に記載の方法。
20. 前記流体は、少なくとも１つの液体および少なくとも１つの気体を組み合わせた混合体を含む請求項１８に記載の方法。
21. 前記流体状態を選択する段階は、流体の流量、流体の圧力、流体の温度、流体の熱伝導性、および、流体の種類のうち少なくとも１つを選択する段階を有する請求項１８に記載の方法。
22. 前記所定の熱伝導性プロフィールは、前記プラテン全体における比較的均一な温度プロフィールを含む請求項１８に記載の方法。
23. 前記所定の熱伝導性プロフィールは、前記プラテンの径方向およびアジマス方向の両方における熱の非均一性を補償する熱伝導性プロフィールを含む請求項１８に記載の方法。
24. 前記所定の熱伝導性プロフィールは、プラズマ処理において発生する、前記プラテンの中心領域の温度が周縁領域の温度に比べて低くなる熱の非均一性を補償する熱伝導性プロフィールを含む請求項１８に記載の方法。
25. 処理システム用のプラテンであって、
    少なくとも１つの境界によって互いから分離されている複数の熱領域を有するプラテンと、
    少なくとも１つの流体格納タンクから、前記複数の領域内に設けられている流体管に流体を流入させる手段と、
    所定の熱伝導性プロフィールが前記プラテンにおいて実現されるように、前記複数の領域のうち少なくとも２つに設けられている少なくとも２つの流体管に流れている流体の流体状態を選択する手段と
    を備えるプラテン。

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