JP2011522438A - 高速基板サポート温度制御 - Google Patents

Abstract

基板サポートの温度を制御するための方法及び装置が提供される。いくつかの実施形態において、基板サポートの温度を制御するための装置は、第１熱伝達ループ及び第２熱伝達ループを含んでもよい。第１熱伝達ループは第１温度の第１熱伝達流体が入った第１浴槽を有していてもよい。第２熱伝達ループは第２温度の第２熱伝達流体が入った第２浴槽を有していてもよい。第１及び第２温度は同じであるか、又は異なっていてもよい。第１及び第２流量コントローラは、第１及び第２熱伝達流体を基板サポートにそれぞれ提供するために備わっていてもよい。第１及び第２熱伝達流体を第１及び第２浴槽に戻すために、１以上の回収ラインが、基板サポートの1以上の出口を、第１及び第２浴槽に連結してもよい。

Description

背景

（分野）
本発明の実施形態は、概して、半導体処理に係り、特に基板サポートの温度を制御する装置に関する。

（関連技術の説明）
半導体装置の限界寸法が縮小し続けているので、狭いプロセスウィンドウ全域に亘って半導体基板を均一に処理できる半導体処理装置に対する必要性が増加している。例えば、エッチングや堆積等の多くの製造プロセス中において、基板を適切な深さ又は寸法までエッチングするようなプロセス制御において、プロセス中の基板の温度は重要な要素である。

半導体プロセスチャンバでは、基板温度は、温度制御装置によって制御又は維持することが可能である。この装置は例えばエネルギー交換システムを含んでもよく、そこではエネルギー交換媒体が基板サポートを通って循環する。このシステムを使用して、基板サポートを所望の温度まで冷却及び／又は加熱してもよい。

残念なことに、個々のプロセスステップ間における基板温度の変更は、エネルギー交換システムの温度の上昇及び下降時間が遅いので、実行できない。更に、プロセスステップ間の温度を変更するのも、上昇及び下降時間が遅いので時間が掛かる。

従って、より急速に基板を所望の温度まで冷却又は加熱できる装置に対する技術が必要とされている。

概要

基板サポートの温度を制御するための方法及び装置が提供される。いくつかの実施形態において、基板サポートの温度を制御するための装置は、第１熱伝達ループ及び第２熱伝達ループを含んでもよい。第１熱伝達ループは第１温度の第１熱伝達流体が入った第１浴槽を有していてもよい。第２熱伝達ループは第２温度の第２熱伝達流体が入った第２浴槽を有していてもよい。第１温度は、第２温度と同じであるか、又は異なっていてもよい。第１及び第２流量コントローラは、それぞれ第１及び第２熱伝達流体を基板サポートに提供するために備わっていてもよい。第１及び第２熱伝達流体を第１及び第２浴槽に戻すために、１以上の回収ラインが、基板サポートの1以上の出口を、第１及び第２浴槽に連結してもよい。第１及び第２流体を混合するか、又は基板温度制御のために必要な熱伝達を供給するのに十分な持続時間をもつ流れパルスで第１及び第２流体を基板サポートに供給することによって、第１及び第２流量コントローラは基板ベースの温度を制御してもよい。

いくつかの実施形態において、第１及び第２熱伝達流体は、基板サポートに入る前に混合してもよい。あるいは、いくつかの実施形態では、第１及び第２熱伝達流体は、基板サポートに入る前に混合しなくてもよい。 第１及び第２熱伝達流体は、1以上の回収ラインと連結された１以上の出口を通って基板サポートを出てもよい。いくつかの実施形態では、第１及び第２熱伝達流体は、1つの回収ラインと連結された1つの出口を通って基板を出てもよく、その回収ラインは更に第１及び第２浴槽と連結されていてもよい。あるいは、いくつかの実施形態では、第１熱伝達流体は第１回収ラインと連結された第１出口を通って基板サポートを出てもよく、そして、第２熱伝達流体は第２回収ラインと連結された第２出口を通って基板サポートを出てもよく、ここで第１回収ラインは第１浴槽と連結されてもよく、第２回収ラインは第２浴槽と連結されてもよい。

本発明の別の態様において、基板サポートの温度を制御するための方法が提供される。 いくつかの実施形態では、基板サポートの温度を制御するための方法は、第１温度を有する第１熱伝達流体を第１浴槽から基板サポートまで流し、第２温度を有する第２熱伝達流体を第２浴槽から基板サポートまで流すことを含んでもよい。第１及び第２温度は同じであっても異なっていてもよい。そして、第１及び第２熱伝達流体は第１及び第２浴槽に回収される。

本発明の上述の構成が詳細に理解され、上記に簡潔にまとめられた本発明のより特定な説明が実施形態で参照できるように、実施形態のいくつかを添付図面で示している。しかしながら、添付図面は発明の典型的な実施形態だけを示しており、従って、その範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本発明の他の均等に有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。

本発明のいくつかの実施形態に係る熱伝達装置を有するプロセスチャンバを示す。 本発明のいくつかの実施形態に係る熱伝達装置を示す。 本発明のいくつかの実施形態に係る熱伝達装置を示す。 本発明のいくつかの実施形態に係る基板サポートの温度を制御するための方法を示す。 本発明のいくつかの実施形態に係る熱伝達装置を示す。

理解を促進するために、図面に共通する同一要素には可能な限り同一参照番号を使用している。図面は、比例して描かれているわけではなく、明確にするために簡素化されているかもしれない。一実施形態の要素及び構成を更なる説明なしに他の実施形態に有益に組み込んでもよいことが想定される。

詳細な説明

本発明の実施形態は、基板サポート（及びその上に支持された基板）の温度を制御するための装置及び方法を提供する。本発明の装置及び方法は、従来の方法及び装置に比較して、基板サポートの急速な温度制御を有利に促進するかもしれない。本発明の装置及び方法は、基板の処理を改善するかもしれない。いくつかの実施形態では、本発明の装置及び方法は、基板処理システムのプロセスチャンバ、例えばエッチングチャンバ、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）チャンバ、化学気相成長法（ＣＶＤ）チャンバ、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）チャンバ、物理気相成長法（ＰＶＤ）チャンバ、熱処理チャンバ等で利用してもよい。一般に、本発明は急速な基板温度コントロールが望まれるアプリケーションで利用してもよい。

例えば、図1は本発明の一部を実施するために使用されるかもしれない基板サポート温度制御装置２００を有するエッチングリアクタ１００の一例の概略図を示している。リアクタ１００は、伝導体（壁）１３０の中に基板サポート台１１６を有するプロセスチャンバ１１０、及びコントローラ１４０を含んでいる。

チャンバ１１０は誘電性の天井１２０を備えていてもよい。少なくとも１つの誘導コイル要素１１２を含むアンテナは、天井１２０の上方に配置されてもよい（２つの同軸要素１１２が示されている）。誘導コイル要素１１２は、第１マッチングネットワーク１１９を通してプラズマ電源１１８に連結されてもよい。

サポート台（カソード）１１６は、第２マッチングネットワーク１２４を通してバイアス電源１２２に連結されてもよい。バイアス電力は連続又はパルス電力のどちらかであってもよい。他の実施形態では、バイアス電源１２２は、ＤＣ又はパルスＤＣ電源であってもよい。

コントローラ１４０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１４４と、メモリ１４２と、ＣＰＵ１４４のためのサポート回路１４６を含んでいる。コントローラ１４０は、チャンバ１１０の部品の制御と、以下で更なる詳細を議論するようなそこで実行されるプロセスの制御を促進する。

稼働中には、半導体基板１１４が台１１６の上に置かれ、チャンバ１１０の中にガス状混合物１５０を形成するために、プロセスガスがガスパネル１３８から入口ポート１２６を通って供給されてもよい。ガス状混合物１５０は、プラズマ源１１８及びバイアス電源１２２から誘導コイル要素１１２及び陰極１１６へそれぞれ電力を印加することによって、チャンバ１１０中のプラズマ１５５内で励起されるかもしれない。チャンバ１１０内部の圧力は、スロットルバルブ１２７及び真空ポンプ１３６を使用することによって制御してもよい。典型的には、チャンバ壁１３０は電気的なグラウンド１３４に接続される。壁１３０の温度は、壁１３０を貫く液体を含むコンジット（図示せず）を使用することで制御してもよい。

基板１１４の温度は、サポート台１１６の温度を制御することによって制御してもよい。いくつかの実施形態では、温度制御装置２００は、サポート台１１６の温度を制御するために利用されてもよい。そのような熱制御を利用して、基板１１４は摂氏約−２０〜１５０度の間の温度に維持してもよい。基板サポート台１１６は、それを通る少なくとも１つの熱伝達流体の流れを促進するために、そこに形成されるチャネル（図示せず）を有するどんな適当な基板サポートを含んでいてもよい。チャネルは基板サポート台１１６と熱伝達流体の間の効率的な熱伝達のためのどんな適当な取合せで構成されてもよい。温度制御装置２００は、チャンバ１１０の外側又は部分的にチャンバ１１０の内部に配置されてもよい。

一般に温度制御装置２００は、基板サポート台１１６と連結した２つのチラー又は浴槽を含んでいてもよい。２つのチラーは２つの異なる温度に維持されてもよい。チラーはそれぞれの温度の熱伝達流体を提供し、２つの温度間のどんな温度でも提供することが望まれたときに、２つの熱伝達流体の混合比に基いて混合してもよい。一般に熱伝達流体は、どんな適当な熱伝達流体であってもよい。適当な熱伝達流体の例は、Ｇａｌｄｅｎ（商標名、Ｓｏｌｖａｙ Ｓ．Ａ．から入手可能）又はＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標名、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）などの水ベースの混合物を含んでいる。基板サポート台１１６に供給した熱伝達流体の量をそれぞれ制御するために、各チラーに流量コントローラが提供されてもよい。このように、処理温度におけるどんな希望の変更も迅速に実行可能であり、流量を制御する流量コントローラ内のアクチュエータの速度によってのみ制限される。

例えば、いくつかの実施形態において、図２に示されるように、温度制御装置２００は、第１熱伝達ループ２０２と第２熱伝達ループ２１０を含んでもよい。第１熱伝達ループ２０２は、第１浴槽２０４と第１流量コントローラ２０６を含んでもよい。第１熱伝達流体は、第１浴槽２０４内を実質的に第１温度に維持してもよい。第１流量コントローラ２０６は、基板サポート台１１６へ第１熱伝達流体を提供するために、第１浴槽２０４に連結してもよい。第２熱伝達ループ２１０は、第２浴槽２１２と第２流量コントローラ２１４を含んでもよい。第２熱伝達流体は、第２浴槽２１２内を実質的に第２温度に維持してもよい。第２温度は、第１温度と同じ又は異なっていてもよい。第２流量コントローラ２１４は、第２熱伝達流体を基板サポート台１１６に提供するために、第２浴槽２１２と連結してもよい。回収ライン２１７は、第１及び第２熱伝達流体を第１及び第２浴槽２０４、２１２に戻すために、基板サポート台１１６の出口２１６を第１及び第２浴槽２０４、２１２と連結してもよい。流量コントローラ２０６，２１４は、例えばフロースプリッター、可変式フロースプリッター、マスフローコントローラ等のどんな適当な流量制御装置であってもよい。流量コントローラ２０６、２１４は、チャンバ１１０の近くに配置されてもよく、又はいくつかの実施形態においては、チャンバ１１０の内部に配置されてもよい。

いくつかの実施形態において、第１及び第２熱伝達流体は、基板サポート台１１６の入口２１５に入る前に、コンジット２１３内で混合してもよい。混合した熱伝達流体（以下、混合流体と呼ぶ）は、第１及び第２浴槽２０４、２１２のそれぞれにおける個々の温度の間及び個々の温度を含むどの温度を有していてもよい。いくつかの実施形態では、コンジット２１３は混合流体の温度をモニターするために温度センサ２２６と連結してもよい。温度センサは、混合流体の温度を制御するために（例えば、２つの熱伝達流体の混合比を制御することによって）フィードバックを提供するためのコントローラ（例えば、図１に示されるコントローラ１４０）と連結してもよい。

混合流体は、出口２１６を通って基板支持台１１６から出て、回収ライン２１７を通って第１及び第２浴槽に戻る。いくつかの実施形態において、回収ライン２１７は、混合流体が第１及び第２浴槽２０４、２１２の間でどのように分配されるかを制御するための回収ライン流量コントローラ２１８を通して、第１及び第２浴槽２０４、２１２と連結してもよい。回収ライン流量コントローラ２１８は、フロースプリッター、可変式フロースプリッター、マスフローコントローラ等を含んでいてもよい。一実施形態において、回収ライン流量コントローラ２１８はフロースプリッターである。

任意に、第１熱伝達ループ２０２は、第１浴槽２０４と第１流量コントローラ２０６の間に配置された第１中間フロースプリッター２２０を更に含んでもよい。第１中間フロースプリッター２２０は、第１熱伝達流体の流れを第１流量コントローラ２０６と第１浴槽２０４の間で分けるために使用してもよい。いくつかの実施形態では、第１熱伝達流体は第１中間流量コントローラ２０６によって約１：４の質量比で分けられてもよく、第１熱伝達流体の約２０％が第１流量コントローラ２０６に流れ、第１熱伝達流体の８０％を第１浴槽２０４に戻してもよい。第１中間フロースプリッター２２０は、第１浴槽２０４内の熱伝達流体の混合を促進するかもしれない。これによって、基板サポート台１１６からの混合流体の回収フローのより一様な混合を促進する。

いくつかの実施形態において、第１流量コントローラ２０６は、第１熱伝達流体の流れを基板サポート台１１６と第１浴槽２０４の間で分けるためのフロースプリッターであってもよい。いくつかの実施形態では、第１熱伝達流体は第１流量コントローラ２０６で約０〜１００パーセントの質量比に分けてもよく、そこでは、第１熱伝達流体の約０〜１００パーセントが基板サポート台１１６に流れ、残りの０〜１００パーセントを第１浴槽２０４に戻してもよい。

任意に、第２熱伝達ループ２１０は、第２浴槽２１２と第２流量コントローラ２１４の間に配置された第２中間フロースプリッター２２２を更に含んでもよい。第２中間フロースプリッター２２２は、第２熱伝達流体の流れを第２流量コントローラ２１４と第２浴槽２１２の間で分けるために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、第２熱伝達流体は第２中間フロースプリッター２２２によって約１：４の質量比で分けられてもよく、第２熱伝達流体の約２０％が第２流量コントローラ２０６に流れ、第２熱伝達流体の８０％を第２浴槽２１２に戻してもよい。第２中間フロースプリッター２２２は、第２浴槽２１２内の熱伝達流体の混合を促進するかもしれない。これによって、基板サポート台１１６からの混合流体の回収フローのより一様な混合を促進する。

いくつかの実施形態において、第２流量コントローラ２１４は、第２熱伝達流体の流れを基板サポート台１１６と第２浴槽２１２の間で分けるためのフロースプリッターであってもよい。いくつかの実施形態では、第２熱伝達流体は第２流量コントローラ２１４で約０〜１００パーセントの質量比に分けてもよく、そこでは、第２熱伝達流体の約０〜１００パーセントが基板サポート台１１６に流れ、残りの０〜１００パーセントを第２浴槽２１２に戻してもよい。

いくつかの実施形態において、温度制御装置２００は第１及び第２浴槽２０４、２１２内の液面を制御するためのコントローラ２２４を更に含んでいてもよい。コントローラ２２４は、第１及び第２浴槽２０４、２１２へ戻す混合流体の量を制御するための回収ライン流量コントローラ２１８と連結してもよい。コントローラは、第２浴槽２１２内の流体面をモニターするために第２浴槽２１２と連結してもよい。第２浴槽２１２内の熱伝達流体の液面をモニターすることによって、コントローラは第２浴槽２１２内で所望の液面を維持するために回収ライン流量コントローラ２１８を制御してもよい。システム内の熱伝達流体の総量は固定されているので、第１浴槽２０４に注ぐ混合流体の残り（及びその液面）は同様に制御されるだろう。あるいは、コントローラ２２４は、上述したものと同じ機能を実行するために、回収ライン流量コントローラ２１８及び第１浴槽２０４と連結可能である。

稼働中には、第１及び第２熱伝達流体（それぞれ第１及び第２温度を有する）は、第１及び第２浴槽２０４、２１２からコンジット２１３を通って基板サポート台１１６の入口２１５へ流れてもよい。第１及び第２熱伝達流体は、基板サポート台１１６の入口に入る前に、コンジット２１３で混合してもよい。混合流体は出口２１６を通って基板サポート台１１６を出てもよく、回収ライン２１７を通って第１及び第２浴槽２０４、２１２に戻してもよい。

あるいは、基板サポート台１１６に入る前に熱伝達流体を混合するのではなく、熱伝達流体を互いに別々に維持する温度制御装置が提供されてもよい。例えば、図３は上述の温度制御装置２００の代わりに利用されるかもしれない温度制御装置３００を示している。いくつかの実施形態において、温度制御装置３００は、第１熱伝達ループ３０２及び第２熱伝達ループ３１０を含んでいてもよい。第１熱伝達ループ３０２は、第１熱伝達流体を実質的に第１温度に維持するための第１浴槽３０４を含んでいてもよい。第１流量コントローラ３０６は、制御された速度で基板サポート台１１６に第１熱伝達流体を供給するために第１浴槽３０４に連結してもよい。第２熱伝達ループ３１０は、第２熱伝達流体を実質的に第２温度に維持するための第２浴槽３１２を含んでいてもよい。第２流量コントローラ３１４は、制御された速度で基板サポート台１１６に第２熱伝達流体を供給するために第２浴槽３１２に連結してもよい。第１回収ライン３１６が、基板サポート台１１６を第１浴槽３０４と連結するために提供されてもよい。第２回収ライン３１８が、基板サポート台１１６を第２浴槽３１４と連結するために提供されてもよい。流量コントローラ３０６、３１４は、図２に関して上記議論されているように、どんな適当な流量コントローラを含んでもよい。流量コントローラ３０６、３１４は、チャンバ１１０の近くに配置されてもよく、又はいくつかの実施形態においてチャンバ１１０の内部に配置されてもよい。

第１熱伝達流体は、第１入口３０７を通って基板サポート台１１６に入ってもよく、第２熱伝達流体は、第２入口３１１を通って基板サポート台に入ってもよい。第１及び第２熱伝達流体は、基板サポート台１１６を通る通路中で混合しない。第１熱伝達流体は、第１出口３０９を通って基板サポート台１１６を出てもよい。出口３０９は、第１回収ライン３１６を通って第１浴槽３０４と連結してもよい。第２熱伝達流体は、第２出口３１３を通って基板サポート台１１６を出てもよい。第２出口３１３は、第２回収ライン３１８を通って第２浴槽３１２と連結してもよい。稼動中に、第１及び第２熱伝達流体のそれぞれの流れは、基板サポート台１１６に所望の温度を提供するために（例えば、図１に示されるコントローラ１４０で）制御されてもよい。

いくつかの実施形態において、第１熱伝達ループ３０２の第１流量コントローラ３０６は、基板サポート台１１６と第１浴槽３０４の間の第１熱伝達流体の流れを分けるためのフロースプリッターであってもよい。いくつかの実施形態では、第１熱伝達流体は第１流量コントローラ３０６によって約０〜１００パーセントの質量比に分けてもよく、そこでは、第１熱伝達流体の約０〜１００パーセントが基板サポート台１１６に流れ、残りの０〜１００パーセントは第１浴槽３０４に戻してもよい。

いくつかの実施形態において、第２熱伝達ループ３１０の第２流量コントローラ３１４は、第２熱伝達流体の流れを基板サポート台１１６と第２浴槽３１２の間で分けるためのフロースプリッターであってもよい。いくつかの実施形態では、第２熱伝達流体は第２流量コントローラ３１４によって約０〜１００パーセントの質量比に分けてもよく、そこでは、第２熱伝達流体の約０〜１００パーセントが基板サポート台１１６に流れ、残りの０〜１００パーセントは第２浴槽３１２に戻してもよい。

稼働中には、第１及び第２熱伝達流体（それぞれ第１及び第２温度を有する）は、第１及び第２浴槽３０４、３１２から入口３０７、３１１を通って基板サポート台１１６のそれぞれの入口３０９、３１３へ流れてもよい。第１及び第２熱伝達流体は、基板サポート台１１６の入口に入る前に混合しない。第１及び第２流体はそれぞれの出口３０９、３１３を通って基板サポート台１１６を出てもよく、それぞれの回収ライン３１６、３１８を通って第１及び第２浴槽３０４、３１２に戻してもよい。

本発明の上述の実施形態は、単なる例証であり、本発明の範囲内を維持しながら様々な方式に変更してもよい。例えば、図５は本発明のいくつかの実施形態に係る熱伝達装置を示している。図５内において以前に議論したものと同一の要素には、先の図で使用された同一の参照番号が付されている。

図５に示されるように、いくつかの実施形態において、温度制御装置５００は、第１熱伝達ループ５０２及び第２熱伝達ループ５１０を有して提供されてもよい。第１熱伝達ループ５０２は、第１浴槽２０４及び第１流量コントローラ５０６を含んでもよい。第１熱伝達流体は、第１浴槽２０４内で実質的に第１温度に維持されてもよい。第１流量コントローラ５０６は、０〜１００パーセントの間の流速で基板サポート台１１６に第１熱伝達流体を選択的に提供するために第１浴槽２０４と連結してもよい。

第２熱伝達ループ５１０が、第２浴槽２１２及び第２流量コントローラ５１４を含んでいてもよい。第２熱伝達流体は第２浴槽２１２内で実質的に第２温度に維持されてもよい。第２温度は第1温度と同じ又は異なっていてもよい。第２流量コントローラ５１４は、０〜１００パーセントの間の流速で基板サポート台１１６に第２熱伝達流体を選択的に提供するために第２浴槽２１２と連結してもよい。

流量コントローラ５０６、５１４は、例えばフロースプリッター、可変式フロースプリッター、マスフローコントローラ、バルブ等、どんな適当な流量制御装置、又はそれらのどんな組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、流量コントローラ５０６、５１４は、それぞれマスフローコントローラ及び２つのバルブを含んでいてもよく、一方のバルブがマスフローコントローラと浴槽の間に配置され、もう一方のバルブがマスフローコントローラとコンジット２１３の間に配置されてもよい。

コンジット２１３は、入口２１５を通って基板サポート台１１６に第１及び第２浴槽２０４、２１４を連結するために提供される。回収ライン２１７は、第１及び第２熱伝達流体を第１及び第２浴槽２０４、２１２に戻すための第１及び第２浴槽２０４、２１２に、基板サポート台１１６の出口２１６を連結してもよい。第１回収ライン流量コントローラ５０３及び第２回収ライン流量コントローラ５０４は、回収ライン２１７内に配置されてもよい。第１回収ライン流量コントローラ５０３は、基板サポート１１６を第1浴槽２０４に結合してもよい。第２回収ライン流量コントローラ５０４は、基板サポート１１６を第２浴槽２１２に結合してもよい。回収ライン流量コントローラ５０３、５０４は、例えばマスフローコントローラ、バルブ等のどんな適当な流量制御装置、又はそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、第１及び第２回収ライン流量コントローラ５０３、５０４はバルブである。

図１に戻って、いくつかの実施形態において、プロセスチャンバ１１０及び／又は温度制御装置２００又は温度制御装置３００の制御を促進するために、上述のように、コントローラ１４０は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するための工業セッティングで使用可能な汎用コンピュータプロセッサのどんな形態のうちの１つであってもよい。コントローラ１４０は、メモリ１４２又はコンピュータで読み込み可能なメディアと、ＣＰＵ１４４と、サポート回路１４６を含んでいてもよい。メモリ１４２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの容易に入手可能なメモリ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピー（商標名）ディスク、ハードディスク、又は、ローカル又はリモートの他のいかなるデジタルストーレッジの形態のうちの１つ以上であってもよい。サポート回路１４６は、従来の方法でプロセッサをサポートするためにＣＰＵ１４４に接続される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステム等を含む。ここに記述されるような装置を制御するための本発明の方法は、ソフトウェアルーチンのように、概してメモリ１４２内に格納されてもよい。そしてそれは、実行されたときに、本発明の方法を遂行するためにエッチングリアクタ１００を制御してもよい。また、ＣＰＵ１４４によって制御され、ハードウェアから離れて配置されている第２のＣＰＵ（図示せず）が、ソフトウェアルーチンを格納し、及び／又は実行してもよい。

図４は、本発明のいくつかの実施形態に係る基板サポートの温度を制御するための方法４００を示している。方法４００は、図２〜３を参照して説明される。方法４００は上述のように、基板サポート及び温度制御装置を有するどんな適当な半導体プロセスチャンバ内で実行されてもよい。いくつかの実施形態では、基板サポートは、１つの入口及び１つの出口を、それらを介して配置される１つのチャネルと共に有して構成されてもよく、（図２に関して上述したように）少なくとも２つの熱伝達流体がそれを通して流れてもよい。いくつかの実施形態では、基板サポートは少なくとも２以上の入口と少なくとも２以上の出口を有していてもよい。いくつかの実施形態では、基板サポートは更に、少なくとも２つのチャネルを含んでいてもよく、少なくとも２つの熱伝達流体がそれらを通して流れるときに（図３に関して上述したように）、別々なままであってもよい。

方法４００は４０２から始まり、そこでは少なくとも１つの熱伝達流体が（基板サポート台１１６などの）基板サポートに注がれてもよい。いくつかの実施形態では、４０４に示されるように第１温度を有する第１熱伝達流体が第１浴槽から基板サポート台１１６へ流れてもよく、４０６に示されるように第２温度を有する第２熱伝達流体が第２浴槽から基板サポートへ流れてもよい。いくつかの実施形態では、第１及び第２熱伝達流体は、基板サポートに入る前に混合してもよい。あるいは、いくつかの実施形態では、第１及び第２熱伝達流体は、基板サポートに入る前に混合しなくてもよく、基板サポート内で互いに別々なままであってもよい。

いくつかの実施形態では、第１及び第２熱伝達流体の流速は、時間と共に変更してもよい。第１及び第２熱伝達流体の一方又は両方の流速は、ここに記載した熱伝達装置の最大流速の０〜１００％の間で変更してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第１及び第２温度は同じであってもよく、第１及び第２熱伝達流体の流速は異なっていてもよい。例えば、基板サポートの端又は中央のような基板サポートの異なる領域で加熱／冷却レートを独立して制御することに、例えばこの例を適用してもよい。

いくつかの実施形態において、第１及び第２熱伝達流体（同じ又は異なる温度を有する）の流れは、基板サポートの温度を制御するためにパルス状であってもよい。このようなパルス動作は、第１及び第２熱伝達流体の一方又は両方の流れが０〜１００％の間の第１速度で提供されるかもしれない第１時間周期と、第１及び第２熱伝達流体の一方又は両方の流れが０〜１００％の間の第２速度で提供されるかもしれない第２時間周期を少なくとも含み、第１及び第２速度は異なることを更に含むデューティサイクルによって画定されてもよい。パルス動作は上述のように、第１及び第２熱伝達流体の両方を一緒にパルスするか、第１及び第２熱伝達流体のどちらか１つを別々にパルスするか、又は第１及び第２熱伝達流体の間でそれぞれの周期で交互にパルスするパルス周期を含んでもよい。各パルスは、等しい又は異なる時間周期の間、続いてもよい。パルス数は、所望の時間周期（例えば、所望の処理時間）における温度制御を促進するのに適するように変更してもよい。そのようなパルス動作は、基板サポートの温度を所望温度の設定値に制御するために、熱を基板サポートへ又は基板サポートから伝達するのを促進するかもしれない。

例えば、いくつかの実施形態において、基板サポートを所望の設定値温度まで急速に冷却することが望まれるかもしれない。設定温度よりも低い温度の熱伝達流体が、第１流速で第１時間周期の間に供給されてもよい。いくつかの実施形態では、基板サポートの温度が設定温度に近づくにつれて、熱伝達流体の流速は第２時間周期の間、止めるか又は第２流速まで減少させてもよい。そして、第２時間周期の後に、熱伝達流体の流れを、第１流速へ戻すために増加させてもよい。

あるいは、基板サポートの温度が設定温度に近づくにつれて、デューティサイクルは熱伝達流体（又は流体）の流速を変更してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、流速は絶えず流れており、基板サポートの温度が設定温度に近づくにつれて、流速を継続的に減少させてもよい。いくつかの実施形態では、流速は、基板サポートの温度を設定温度に維持するために増加又は減少させてもよい。これらの方法の組み合わせが基板サポートの温度を所望の温度設定値に有利に制御するのに利用されてもよいことが想到される。

次に、４０８では、第１及び第２熱伝達流体は、１以上の出口を通って基板サポートを出て、そして１以上の回収ラインを通って第１及び第２浴槽へ戻る。いくつかの実施形態では、第１及び第２熱伝達流体は、１つの出口を通って基板サポートを出てもよく、１つの回収ラインを通って第１及び第２浴槽へ戻ってもよい。あるいは、いくつかの実施形態では、第１及び第２熱伝達流体は、少なくとも２つの出口を通って基板サポートを出てもよく、少なくとも２つの回収ラインを通って第１及び第２浴槽に戻ってもよい。

このように、基板サポートの温度を制御するための方法及び装置の実施形態をここに提供してきた。本発明の方法及び装置は、プロセスの間、基板サポート台（及びその上に配置される基板）の温度の急速な変更を促進するかもしれない。こうして、本発明の方法及び装置は、温度要求の変更を有するプロセスステップ間で、より速い変更を促進するかもしれない。更に、本発明の方法は、基板サポートの温度を変更するのに必要な応答時間が減少するため、個々のプロセスステップに温度の変更を含むことを可能にするかもしれない。

上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態は本発明の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

Claims (15)

1. 基板サポートの温度を制御する装置において、
   第１温度の第１熱伝達流体をもつ第１浴槽と、前記第１熱伝達流体を基板サポートへ供給するための第１流量コントローラを有する第１熱伝達ループと、
   第２温度の第２熱伝達流体をもつ第２浴槽と、前記第２熱伝達流体を前記基板サポートへ供給するための第２流量コントローラを有する第２熱伝達ループと、
   前記第１及び第２熱伝達流体を前記第１及び第２浴槽へ戻すための、前記基板サポートの１以上の出口を前記第１及び第２浴槽に連結する１以上の回収ラインとを含む装置。
2. 前記第１温度は前記第２温度と等しくない請求項１記載の装置。
3. 前記第１及び第２熱伝達流体は、前記基板サポートに入る前に、温度センサを有するコンジット内で混合され、前記コンジットは前記コンジットに連結された温度センサを有する請求項１〜２のいずれか１項記載の装置。
4. 前記第１及び第２熱伝達流体は、前記基板サポートに入る前に、コンジット内で混合され、前記１以上の回収ラインは、前記基板サポートと前記第１及び第２浴槽とを連結する１つの回収ラインである請求項３記載の装置。
5. 前記回収ライン内に配置された回収ライン流量コントローラを更に含む請求項４記載の装置。
6. 前記第１又は第２浴槽の少なくとも１つの内側の流体面をモニターするために、前記回収ライン流量コントローラに連結されたコントローラを更に含む請求項５記載の装置。
7. 前記回収ラインから前記第１浴槽へ流れる前記熱伝達流体の流れを制御するために、前記回収ライン内に配置された第１回収ライン流量コントローラと、
   前記回収ラインから前記第２浴槽へ流れる前記熱伝達流体の流れを制御するために、前記回収ライン内に配置された第２回収ライン流量コントローラとを更に含む請求項４記載の装置。
8. 請求項１〜２のいずれか１項記載の装置であって、
   前記第１浴槽と前記第１流量コントローラの間に配置される第１中間流量コントローラを含み、前記第１中間流量コントローラは、前記第１熱伝達流体の流れを分けるためのフロースプリッターを前記第１流量コントローラと前記第１浴槽の間に含み、前記第１流量コントローラは、前記第１熱伝達流体の前記流れを分けるためのフロースプリッターを前記基板サポートと前記第１浴槽の間に含み、
   前記装置は、前記第２浴槽と前記第２流量コントローラの間に配置される第２中間流量コントローラを更に含み、前記第２中間流量コントローラは、前記第２熱伝達流体の流れを分けるためのフロースプリッターを前記第２流量コントローラと前記第２浴槽の間に含み、前記第２流量コントローラは、前記第２熱伝達流体の前記流れを分けるためのフロースプリッターを前記基板サポートと前記第２浴槽の間に含む装置。
9. 前記第１及び第２熱伝達流体は、前記基板サポートに入るときに混合せず、前記１以上の回収ラインは、前記基板サポートを前記第１浴槽に連結する第１回収ラインと、前記基板サポートを前記第２浴槽に連結する第２回収ラインとを含む請求項１〜２のいずれか１項記載の装置。
10. 前記第１熱伝達ループの前記第１流量コントローラは、前記第１熱伝達流体の前記流れを分けるためのフロースプリッターを前記基板サポートと前記第１浴槽の間に含み、前記第２熱伝達ループの前記第２流量コントローラは、前記第２熱伝達流体の前記流れを分けるためのフロースプリッターを前記基板サポートと前記第２浴槽の間に含む請求項９記載の装置。
11. 第１温度を有する第１熱伝達流体を第１浴槽から基板サポートへ流し、
    第２温度を有する第２熱伝達流体を第２浴槽から基板サポートへ流し、
    前記第１及び第２熱伝達流体を前記第１及び第２浴槽へ戻すことを含む基板サポートの温度を制御する方法。
12. 前記第１温度は前記第２温度と等しくない請求項１１記載の方法。
13. 前記第１及び第２熱伝達流体を、前記基板サポートに入る前に混合し、
    前記混合された第１及び第２熱伝達流体を前記第１及び第２浴槽へ戻すことを更に含む請求項１１〜１２のいずれか１項記載の方法。
14. 前記第１熱伝達流体の流れを分け、前記第１熱伝達流体の前記流れの一部を前記基板サポートに提供し、前記第１熱伝達流体の前記流れの残りを前記第１浴槽へ戻し、
    前記第２熱伝達流体の流れを分け、前記第２熱伝達流体の前記流れの一部を前記基板サポートに提供し、前記第２熱伝達流体の前記流れの残りを前記第２浴槽へ戻すことを更に含む請求項１１〜１２のいずれか１項記載の方法。
15. 前記第１及び第２熱伝達流体を流し、前記第１及び第２熱伝達流体は混合されないことを更に含む請求項１１〜１２のいずれか１項記載の方法。

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