JP2023514050A - 選択的予洗浄のための高速応答二重ゾーンペダルアセンブリ - Google Patents

選択的予洗浄のための高速応答二重ゾーンペダルアセンブリ Download PDF

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Abstract

シャフトに接続可能な基板支持ペデスタルは、熱伝導性の本体、該熱伝導性の本体の外側ゾーン内に配置された第1の流体チャネル、及び該熱伝導性の本体の内側ゾーン内に配置された第2の流体チャネルを含む。第1の流体チャネル及び第2の流体チャネルは、互いに流体連結しておらず、基板支持チャネル内の熱バリアによって互いに熱的に隔離されている。【選択図】図3A

Description

本明細書に記載される実施形態は、概して、予洗浄チャンバで使用するための基板支持ペデスタルに関し、より詳細には、基板支持ペデスタル上に配置された基板の急速な加熱及び冷却、並びに基板支持ペデスタルの内側ゾーンおよび外側ゾーンの独立した温度制御を可能にする、基板支持ペデスタルに関する。
集積回路は、基板表面に複雑にパターン化された材料層を生成するプロセスによって製造される。例えば結晶シリコン層及びエピタキシャルシリコン層など、基板の表面は、酸化されるか、及び/又は製造プロセス中に存在する炭素又は酸素などの異物の影響を受けやすい可能性があり、これらは最終製品に直接影響を与える可能性がある。したがって、基板表面は、製造プロセスの前に日常的に予洗浄される。
従来、予洗浄プロセスは、基板が配置される基板支持ペデスタルを有する真空処理チャンバ内で実施される。温度変動は、基板表面全体にわたって発生しうる。例えば、基板支持ペデスタルのエッジは、真空処理チャンバの加熱されたチャンバ壁のせいで、基板支持ペデスタルの中心よりも高い温度を有する可能性があり、基板のエッジのロールオフを引き起こしうる。これらの温度変動は、基板上で又は基板に対して実施される製造プロセスに影響を与える可能性があり、基板に沿った堆積膜又はエッチング構造の均一性をしばしば低下させる可能性がある。基板の表面に沿った変動の程度に応じて、アプリケーションによって生成される不整合に起因して、デバイスに故障が発生する可能性がある。
加えて、金属汚染を防止するためにセラミック材料で作られた従来の基板支持ペデスタルは熱伝導が悪いことから、基板支持ペデスタルの温度制御は非効率的かつ時間がかかる。
したがって、予洗浄チャンバで使用するための改善された基板支持ペデスタルが当技術分野で必要とされている。
一実施形態では、シャフトに接続可能な基板支持ペデスタルは、熱伝導性の本体、該熱伝導性本体の外側ゾーン内に配置された第1の流体チャネル、及び該熱伝導性本体の内側ゾーン内に配置された第2の流体チャネルを含む。第1の流体チャネル及び第2の流体チャネルは、互いに流体連結しておらず、基板支持ペデスタル内の熱バリアによって互いに熱的に隔離されている。
別の実施形態では、基板支持ペデスタルアセンブリは、第1の冷却管対と第2の冷却管対とを含むシャフトであって、第1の冷却管対が第1の加熱流体源に流体連結するように構成されており、第2の冷却管対が第2の加熱流体源に流体連結するように構成されている、シャフト、並びに該シャフトに結合した基板支持ペデスタルであって、第1の冷却管対と流体連結している第1の流体チャネルと、第2の冷却管対と流体連結している第2の流体チャネルとを含む、基板支持ペデスタルを含む。第1の流体チャネルは、基板支持ペデスタルの外側ゾーンにおいて第1の熱交換流体を第1の温度で循環させるように構成されており、第2の流体チャネルは、外側ゾーン内に配置された基板支持ペデスタルの内側ゾーンにおいて第2の熱交換流体を第1の温度とは異なる第2の温度で循環させるように構成されている。
さらに別の実施形態では、処理チャンバは、チャンバ本体、該チャンバ本体内に配置されたシャフトであって、第1の冷却管対と第2の冷却管対とを含み、第1の冷却管対は第1の加熱流体源に流体連結するように構成されており、第2の冷却管対は第2の加熱流体源に流体連結するように構成されている、シャフト、チャンバ本体内に配置され、かつシャフトに結合された基板支持ペデスタルであって、該基板支持ペデスタルの外側ゾーン内に配置され、かつ第1の冷却管対と流体連結している第1の流体チャネルと、基板支持ペデスタルの内側ゾーン内に配置され、かつ第2の冷却管対と流体連結している第2の流体チャネルとを含み、第1の流体チャネルが、基板支持ペデスタルの外側ゾーンにおいて第1の熱交換流体を第1の温度で循環させるように構成されており、第2の流体チャネルが、外側ゾーン内に配置された基板支持ペデスタルの内側ゾーンにおいて第2の熱交換流体を第1の温度とは異なる第2の温度で循環させるように構成されている、基板支持ペデスタル、並びに、コントローラであって、基板支持ペデスタルの外側ゾーン及び内側ゾーンの温度を決定し、基板支持ペデスタルの外側ゾーン及び内側ゾーンの決定された温度に基づいて第1の温度及び第2の温度を調整するように構成されたコントローラを含む。
上記で簡潔に要約し、以下により詳細に述べる本開示の実装形態は、添付の図面に示される本開示の例示的な実装形態を参照することによって、理解することができる。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実装形態も許容しうるため、添付の図面は、単に本開示の典型的な実装形態を示しているだけであり、したがって、本発明の範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。
本開示の幾つかの実施形態による予洗浄処理チャンバの断面図 本開示の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタル内の二重ゾーンヒータの断面上面図 本開示の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタルの概略的な側面図 本開示の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタルを含む基板支持アセンブリの側面図 本開示の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタル内のチラープレートの上面図 本開示の一実装形態による二重ゾーン高速応答基板支持ペデスタルの基板支持面の温度を制御する方法の一実施形態のフロー図
理解を容易にするため、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が用いられる。図は縮尺どおりには描かれておらず、分かり易くするために簡略化されることがある。一実装形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも、他の実装形態に有益に組み込まれうることが想定されている。
本明細書に記載される実施形態は、概して、予洗浄チャンバで使用するための基板支持ペデスタルに関し、より詳細には、基板支持ペデスタル上に配置された基板の急速な加熱及び冷却並びに基板支持ペデスタルの内側ゾーンおよび外側ゾーンの独立した温度制御を可能にする基板支持ペデスタルに関する。
本明細書に記載される基板支持ペデスタルは、金属プレートと、最上部の金属プレート上のセラミックコーティングとで作られている。したがって、基板支持ペデスタルの加熱及び冷却が効率的であると同時に、基板支持ペデスタル上に配置された基板の汚染がセラミックコーティングによって防止される。本明細書に記載される基板支持ペデスタルは、該基板支持ペデスタルの内側ゾーン及び外側ゾーンについて独立して温度制御される、ヒータ及び冷却流体チャネルをさらに含み、したがって、基板支持ペデスタル上にある基板を、表面全体にわたってより均一な又は所望のオフセット温度プロファイルで維持することができる。
図1は、基板の表面から酸化物などの汚染物質を除去するように適合された予洗浄処理チャンバ100の断面図である。低減処理を実施するように適合させることができる例示的な処理チャンバには、米国カリフォルニア州サンタクララ所在のApplied Materials,Inc.社から入手可能なSiconi(商標)処理チャンバが含まれる。他の製造業者からのチャンバもまた、本明細書に開示される本発明から利益を得るように適合させることができる。
処理チャンバ100は、熱又はプラズマベースの洗浄処理及び/又はプラズマ支援型ドライエッチング処理を実施するのに特に有用でありうる。処理チャンバ100は、チャンバ本体102、リッドアセンブリ104、及び基板支持アセンブリ106を含む。リッドアセンブリ104は、チャンバ本体102の上端に配置され、基板支持アセンブリ106はチャンバ本体102内に少なくとも部分的に配置される。真空ポンプ108及び真空ポート110を含む真空システムを使用して、処理チャンバ100からガスを除去することができる。真空ポート110はチャンバ本体102内に配置され、真空ポンプ108は真空ポート110に結合される。処理チャンバ100はまた、該処理チャンバ100内の処理を制御するためのコントローラ112も含む。コントローラ112は、中央処理装置(CPU)、メモリ、及びサポート回路(又はI/O)を含みうる。CPUは、さまざまな処理及びハードウェア(例えば、パターン生成装置、モータ、及び他のハードウェア)を制御するために産業環境で用いられ、処理(例えば、処理時間及び基板の位置又は場所)を監視する、任意の形態のコンピュータプロセッサのうちの1つでありうる。CPUには、ソリッドステート・リレー(SSR)ドライブを制御して、内側及び外側の流体チャネルのインラインヒータに電力を供給し、基板支持アセンブリ106の内側ゾーン及び外側ゾーンの温度を常に監視し、維持する、リアルタイムの比例積分微分(PID)コントローラが含まれうる。メモリは、CPUに接続されており、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取り専用メモリ(ROM)、フロッピーディスク、ハードディスク、若しくは他の任意の形態のローカル又は遠隔のデジタルストレージなど、1つ以上の容易に利用可能なメモリでありうる。ソフトウェアの命令、アルゴリズム、及びデータは、CPUに命令するためにコード化され、メモリ内に保存されうる。サポート回路(図示せず)もまた、従来の方法でプロセッサを支援するようにCPUに接続される。サポート回路は、従来のキャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、サブシステムなどを含みうる。コントローラによって読み取り可能なプログラム(又はコンピュータ命令)が、どのタスクが基板上で実施可能であるかを決定する。このプログラムは、コントローラによって読み取り可能なソフトウェアであってよく、例えば処理時間及び基板の位置又は場所を監視し、制御するためのコードを含みうる。このプログラムは、PIDコントローラ及びSSRドライブの通信及び制御を行うためのソフトウェアを含む。
リッドアセンブリ104は、互いに結合、溶接、融着、又は他の方法で連結され、前駆体ガス及び/又はプラズマを処理チャンバ100内の処理領域114に提供するように構成された、複数のスタックされた構成要素を含む。リッドアセンブリ104は、遠隔プラズマ源116に接続されて、その後リッドアセンブリ104の残りの部分を通過するプラズマ副産物を生成しうる。遠隔プラズマ源116は、ガス源118に結合される(若しくは、ガス源118は、遠隔プラズマ源116の不存在下で、リッドアセンブリ104に直接結合される)。ガス源118は、リッドアセンブリ104に提供されるプラズマにエネルギーを付与するヘリウム、アルゴン、又は他の不活性ガスを含みうる。幾つかの実施形態では、ガス源118は、処理チャンバ100内の基板との反応のために活性化される処理ガスを含んでいてもよい。
基板支持アセンブリ106は、二重ゾーン高速応答基板支持ペデスタル(以下、「二重ゾーン高速応答ペデスタル」又は単に「ペデスタル」とも呼ばれる)120と、該二重ゾーン高速応答ペデスタル120に結合されたシャフト122とを含む。処理中、基板124が、基板支持アセンブリ106のペデスタル120の上面126に配置されうる。幾つかの実施形態では、ペデスタル120の上面126は、基板124の金属汚染を防ぐためにセラミックコーティング128で覆われる。適切なセラミックコーティングには、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、シリカ、ケイ素、イットリア、YAG、又は他の非金属コーティング材料が含まれる。コーティング128は、50ミクロンから1000ミクロンの範囲の厚さを有する。基板124は、処理中、上面126に配置されたセラミックコーティング128に対して真空チャックされるように構成される。
ペデスタル120は、チャンバ本体102の底部に形成された中央に位置した開口部を通って延びるシャフト122によってアクチュエータ130に結合される。アクチュエータ130は、シャフト122の周りの真空漏れを防ぐベローズ(図示せず)によってチャンバ本体102に可撓的に密封することができる。アクチュエータ130は、ペデスタル120がチャンバ本体102内において1つ以上の処理位置と解放位置又は移送位置との間で垂直に移動可能にする。移送位置は、チャンバ本体102の側壁に形成されるスリットバルブの開口部よりもわずかに下にあり、基板124を処理チャンバ100の内外へとロボットによって移送可能にする。
幾つかの処理動作では、基板124は、リフトピンによって上面126から間隔を空けて配置されて、アニーリングステップの実施などの追加の熱処理動作を実施することができる。基板124の冷却を促進するためにペデスタル120と直接接触して配置されるように、基板124を下げることができる。
図2Aは、本発明の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタル120内の二重ゾーンヒータ200の断面上面図を示している。図2Bは、本発明の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタル120の概略的な側面図を示している。幾つかの実施形態では、二重ゾーンヒータ200は、図2Aに示されるように、ペデスタル120内の少なくとも第1のゾーン202及び第2のゾーン204に配置されたヒータ素子を有する。幾つかの実施形態では、第1のゾーン202にあるヒータ素子206及び第2のゾーン204にあるヒータ素子208は、図2Bに示されるように、電源210に接続される。幾つかの実施形態では、図2A及び2Bに示されるように、第1のゾーン202は外側ゾーンであり、第2のゾーン204は外側ゾーン内に配置された内側ゾーンである。内側ゾーンと外側ゾーンは、ペデスタル120上に支持される基板の内側部分と外側部分とに実質的に対応しうる。幾つかの実施形態では、電源210は約190から約240VAC、又は約208VAC電源である。用途と装置の設計に応じて、他のサイズの電源を使用することもできる。幾つかの実施形態では、電源210は60Hzのサイクルで動作する。幾つかの実施形態では、図2Bに示されるように、電源210は、第1の給電212を介して第1のゾーン202に電力を供給し、第2の給電214を介して第2のゾーン204に電力を供給する。
ペデスタル120は、第2のゾーン204に埋め込まれた熱電対216を含む。熱電対216は、コントローラ112に接続され、さらに電源210に接続される。コントローラ112は、熱電対216を使用して、ペデスタル120の第2のゾーン204の温度を決定する。
ペデスタル120の第1のゾーン202の温度は、二重ゾーンヒータ200の第1のゾーン202によって引き出される電流及び電圧を最初に測定することによって決定することができる。第1のゾーン202によって引き出される電流及び電圧は、電流と電圧を同時に測定可能な抵抗測定器218を使用して測定することができる。本明細書で用いられる場合、同時にとは、互いに最大約110ミリ秒までの範囲内で行われた測定を含む。幾つかの実施形態では、抵抗測定器218は、第1のゾーン202に供給される瞬間電流並びに印加電圧を捕捉するための高周波ホール効果電流センサ(例えば、約200kHz以上のサンプリング速度を有する)でありうる。
例えば、幾つかの実施形態では、抵抗測定器218は、第1の給電212に結合されて、第1のゾーン202によって引き出される電流及び電圧を測定する。抵抗測定器218はまた、コントローラ112に結合させることができる。幾つかの実施形態では、抵抗測定器218とコントローラ112は一体化されていてもよい(例えば、同じ筐体又はデバイス内に提供されてもよい)。
第1のゾーン202の測定された電流及び電圧に基づいて、コントローラ112は、オームの法則を使用して第1のゾーン202の抵抗を決定する(これは、電圧を電流で割った値に等しい(R=V/I))。コントローラ112はさらに、抵抗と第1のゾーン202の温度との間の所定の関係に基づき、第1のゾーン202の温度を決定する。計算された抵抗値の精度を確保するためには、電流及び電圧の同時測定が必要である。ヒータの抵抗はその温度に線形の関係で直接関係することから、抵抗計算の精度は温度決定の精度に直接関係する。幾つかの実施形態では、第1のゾーン202の抵抗を使用して、第1のゾーン202の温度を相関させることができる。コントローラ112はさらに、ある範囲の温度にわたって抵抗測定値を記録する。
幾つかの実施形態では、コントローラ112は、ペデスタル120の第1のゾーン202に埋め込まれた追加の熱電対(図示せず)を使用して、第1のゾーン202の温度を決定することができる。
図3Aは、本発明の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタル120を含む基板支持アセンブリ106の側面図を示している。図3Bは、本発明の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタル120内のチラープレート302の上面図を示している。幾つかの実施形態では、二重ゾーン高速応答ペデスタル120は、チラープレート302内に埋め込まれた、第1のゾーン202の第1の流体チャネル304と第2のゾーン204の第2の流体チャネル306とを有している。第1の流体チャネル304及び第2の流体チャネル306は、互いに流体連結していない。二重ゾーン高速応答ペデスタル120は、熱伝導を確保するためにともにろう付けされた、又は、例えばロストフォーム鋳造又は3D印刷によって単一の構成要素として製造された、チラープレート302を含めた複数のプレートでありうる熱伝導本体を含む。二重ゾーン高速ペデスタル120の複数のプレートの各々は、金属、例えばアルミニウムなどの熱伝導性の材料から製造される。第1の流体チャネル304は、入り口312(図3Bに示される)と出口(図示せず)との間に上部308及び下部310を含む。第1の流体チャネル304の下部310は、第1の流体チャネル304の上部308の真下又は真上に配置されうる。あるいは、第1の流体チャネル304の下部310は、第1の流体チャネル304の上部308から水平に位置ずれしていてもよい。図3A及び図3Bは、第1の流体チャネル304の単一のループを示しているが、チャネルの向き及び寸法、並びにペデスタルの寸法に基づいて、任意の数のループを設けることができる。第2の流体チャネル306は、入り口318と出口320との間に上部314及び下部316を含む。第2の流体チャネル306の下部316は、第2の流体チャネル306の上部314の真下又は真上に配置されうる。あるいは、第2の流体チャネル306の下部316は、第2の流体チャネル306の上部314から水平に位置ずれしていてもよい。第1の流体チャネル304と同様に、第2の流体チャネル306は、第2のゾーン204の周りに任意の数の接続されたループ又はらせん状のループを含みうる。幾つかの実施形態では、第2の流体チャネル306は図3Bに示されるようにコイルパターンで配置されているが、代替として、流体の循環のためにらせんパターン又は他の幾何学パターンで配置されてもよい。
シャフト122は、1つ以上の冷却管対322、324を含む。第1の冷却管対322は、それぞれ、第1の流体チャネル304を通じてペデスタル120の第1のゾーン202に第1の熱交換流体を供給し、受け取る。第2の冷却管対324は、それぞれ、ペデスタル120の第2のゾーン204に第2の熱交換流体を供給し、受け取る。幾つかの実施形態では、第1の冷却管対322の1つは、入り口312を通じて、第1の流体チャネル304の上部308に第1の熱交換流体を供給し、第1の流体チャネル304の上部308内に循環させる。第1の熱交換流体は、次に、第1の流体チャネル304の下部310に移送され、そこで、第1の流体チャネル304の上部308とは逆のパターンで循環し、出口(図示せず)を介して第1の冷却管対322の他方へと出る。幾つかの実施形態では、第2の冷却管対324の1つは、入り口318を通じて、チラープレート302の中央にある第2の流体チャネル306の上部314に第2の熱交換流体を供給し、これが、第2の流体チャネル306の上部314の遠位位置の方へと外側に供給される。第2の熱交換流体は、次に、第2の流体チャネル306の下部316に移送され、そこで、第2の流体チャネル306の上部314とは逆のパターンでチラープレート302へと戻るように循環し、出口320を介して第2の冷却管対324の他方へと出る。
第1の熱交換流体と第2の熱交換流体とは、同じ流体であっても異なる流体であってもよく、第1及び第2のゾーン202、204を同様の温度又は異なる温度に維持するために、同じ温度又は異なる温度で提供することができる。第1の冷却管対322及び第2の冷却管対324は、それぞれ、インラインヒータ326に接続された第1の流体源(図示せず)とインラインヒータ328に接続された第2の流体源(図示せず)とに流体連結される。コントローラ112は、インラインヒータ326、328を調整して、第1の熱交換流体及び第2の熱交換流体の温度を独立して制御する。例えば、第1の熱交換流体は、第2の熱交換流体よりも高い温度又は低い温度で供給することができ、これにより、第1のゾーン202を第2のゾーン204よりもそれぞれ高い温度又は低い温度にすることを可能にする。熱交換流体の循環により、基板温度を比較的低い温度、例えば、約-20℃から約80℃で、並びにはるかに高い温度で維持することが可能になる。あるいは、温度は、約0℃から100℃の間に維持することもできる。例示的な熱交換流体は、エチレングリコールと水を含むが、他の流体を利用することもできる。
あるいは、第1のゾーン202の温度を、第2のゾーン204の温度よりも高くなるように上昇させてもよい。幾つかの実施形態では、第1のゾーン202の温度は、第1のゾーン202と第2のゾーン204との間の温度差を維持するように調整することができる。例えば、幾つかの実施形態では、第2のゾーン204は、第1のゾーン202よりも高い温度、例えば最大で約40度高い温度で維持することができる。幾つかの実施形態では、第2のゾーン204は、第1のゾーン202よりも低い温度、例えば最大で約15度低い温度で維持することができる。幾つかの実施形態では、第1のゾーン202を第1の温度、例えば約90℃に加熱することができ、ひとたび第1の温度に達したら、第2のゾーン204を所望の第2の温度に加熱することができる。幾つかの実施形態では、ひとたび第2のゾーン204を所望の第2の温度まで加熱したら、第1及び第2のゾーン202、204をともに所望の第3の温度及び/又は第4の温度へと上昇させることができる。
ペデスタル120は、チラープレート302の下に配置され、かつチラープレート302とろう付けされてパージフローチャネルを提供するプレートである、パージプレート330内の1つ以上のパージチャネルをさらに含む。例えば、第1のパージチャネル332は、パージプレート330の一部によって画成されうる。第1のパージチャネル332は、ペデスタル120内の複数のパージ出口334を通して排出されるパージ流体をペデスタル120全体に循環させることができる。図3Aは2つのパージ出口334を示しているが、任意の数のパージ出口をさまざまな構成に含めることができる。
第1のパージチャネル332は、ペデスタル120内に任意の数のパターンで形成されうる。例えば、第1のパージチャネル332は、ペデスタル120とシャフト122との間の熱的分離を提供するために、ペデスタル120全体にわたってコイルパターンで形成することができ、シャフト122は、該シャフト122を特定の温度で維持するために抵抗加熱素子などの加熱素子(図示せず)で加熱することができる。あるいは、パージ流体をパージ出口334に直接方向付ける複数の直線チャネルをペデスタル120内に形成してもよい。パージ流体は、シャフト122内の流体チューブ336から、第1のパージチャネル332を通り、パージ出口334を通じて外へと供給されうる。パージ流体は、ペデスタル120の孔又はチャネル内でのプロセス副生成物の形成を制限又は防止するために利用される、不活性ガスを含めた、ガスでありうる。堆積及び/又はエッチングプロセスが実施されると、プロセスの副生成物は、基板支持アセンブリ106上を含めた基板処理チャンバ内の領域上で日常的に凝縮する。これらの副生成物がペデスタル120上及びペデスタル120内に蓄積すると、表面上に配置された後続の基板が傾く可能性があり、その結果、不均一な堆積又はエッチングが生じる可能性がある。ペデスタル120を通じて供給されるパージガスは、ペデスタル120から反応物質を追い出し、除去することを可能にしうる。
第1のパージチャネル332は、該第1のパージチャネル332の遠位部分に、パージプレート330及びチラープレート302を通って垂直に延びる、第1の分離キャビティ338をさらに含みうる。第1の分離キャビティ338は、第1のゾーン202の周囲に配置することができ、かつ、第1のパージチャネル332を通るパージガス流の一部を受け取るように構成することができ、ここで、パージガスの一部は、第1の分離キャビティ338内に維持されて、第1のゾーン202と第2のゾーン204との間の熱的分離を提供する。幾つかの実施形態では、ガスを第1の分離キャビティ338及びパージ出口334に別々に供給するために、複数のパージチャネルが含まれる。第1の分離キャビティ338に結合された一又は複数のチャネルは、該チャネルを流体で加圧することができるように、外向きに閉じられてもよい。加圧ガス又は加圧流体は、第1の分離キャビティ338に供給されるか、又は第1の分離キャビティ338内で加圧されて、第1の分離キャビティ338のその位置にバリア又は温度バリアを提供することができる。第1の分離キャビティ338は、ペデスタル120全体の周りで第1のゾーン202と第2のゾーン204とを分離することができるチャネルとして配置されうる。パージガス又は流体は、ペデスタル120内を循環する熱交換流体の温度制御に影響を与えないように、加熱又は冷却されて、第1の分離キャビティ338に供給されうる。あるいは、パージガスは、ペデスタル120全体にわたる温度プロファイルを調整するように選択された温度で供給することができる。
第1の分離キャビティ338はチラープレート302及びパージプレート330を通って延在することから、第1の分離キャビティ338は、第1の流体チャネル304と第2の流体チャネル306との間、並びにペデスタル120の第1のゾーン202と第2のゾーン204との間に熱バリアを生成することができる。
ペデスタル120はまた、シャフト122とペデスタル120との間のインターフェースに沿って画成されうる第2のパージチャネル340も含みうる。第2のパージチャネル340は、シャフト122とペデスタル120との間に追加の熱バリアを生成することができる、パージガスのための第2のパージ流路を提供するように構成することができる。したがって、プロセス副生成物の堆積の量を制限するためにシャフト122に加えられる熱は、ペデスタル120を通して加えられる温度制御スキームに影響を与えないようにすることができる。第2のパージチャネル340は、第2の分離キャビティ342及びパージ出口344を追加的に含みうる。第2の分離キャビティ342及びパージ出口344は、第2のパージチャネル340を通じて供給されるパージガスの一部を受け取るように構成することができ、ペデスタル120の縁部とペデスタル120の第2のゾーン204との間に追加の熱的分離を提供することができる。したがって、ペデスタル120とシャフト122とのインターフェースは、均一な温度プロファイルを第2のゾーン204のペデスタル120上により容易に提供することができるようにペデスタル120にバリアを提供する一方で、装置への副生成物の堆積量を低減させるためにシャフト122と同様の方法で加熱することができる。
第2の分離キャビティ342は、第1の分離キャビティ338と同様に機能し、配置することができる。パージガス又は流体は、パージガスを第1のパージチャネル332に供給する流体チューブと同じ、シャフト122の流体チューブ336から、第2のパージチャネル340を通じて供給されてよく、あるいはシャフト122の異なる流体チューブを通じて供給されてもよい。第1及び第2のパージチャネル332、340から供給されるパージガスは同じであっても異なっていてもよい。パージガスは、第2のパージチャネル340を通じて第2の分離キャビティ342へと供給することができ、その後、第2の分離キャビティ342の上部にあるパージ出口344を通って排出されうる。第2の分離キャビティ342の上部にあるパージ出口344は、第1のパージガスが供給されるパージ出口334と同様でありうる。あるいは、パージガスの流れのために、第2の分離キャビティ342の上部全体の周りに、空間が作られてもよい。あるいは、第2の分離キャビティ342は、該第2の分離キャビティ342内で流体の蓄積又は加圧が行われてペデスタルの外縁に強化された熱バリアを提供することができるように、外向きに閉じられてもよい。
幾つかの実施形態では、コントローラ112は、第1のゾーン202及び第2のゾーン204の温度を決定し、第1及び第2の熱交換流体の温度を約60Hzから90Hzの間の周波数で調整する。応答時間(すなわち、第1のゾーン202及び第2のゾーン204の温度がそれぞれの目標温度に達するのに必要な時間)は、60秒未満である。
図4は、二重ゾーン高速応答ペデスタル120の基板支持面の温度を制御するための方法400の一実施形態のフロー図である。方法400は、ペデスタル120の内側ゾーンの温度を決定することによる、ブロック402から開始する。
ブロック404では、熱電対216を使用して、第2のゾーン204の温度が測定される。
ブロック406では、第1のゾーン202の決定された温度及び第2のゾーン204の測定された温度に基づいて、コントローラ112が、第1のゾーン202及び第2のゾーン204の目標温度を決定し、第1のゾーン202内を循環する第1の熱交換流体及び第2のゾーン204内を循環する第2の熱交換流体の温度を調整することによって、第1のゾーン202及び第2のゾーン204の加熱及び冷却を調整する。
上述の例となる実施形態では、方法及びシステムは、二重ゾーン加熱基板支持体(したがって、その上に配置された基板)の温度プロファイルを均一になるように制御するか、又は制御可能に不均一になるように提供される。例えば、幾つかの実施形態では、均一な熱プロファイルを提供することができる。あるいは、中央低温プロファイル又は中央高温プロファイルが提供されてもよい。
ある特定の実施形態について説明してきたが、これらの実施形態は、例としてのみ提示されているのであって、発明の範囲を限定することは意図されていない。実際、本明細書に記載される新規実施形態は、さまざまな他の形態で具現化することができる。さらには、本発明の趣旨から逸脱することなく、本明細書に記載される実施形態の形態において、さまざまな省略、置換、及び変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物は、本発明の範囲及び趣旨内に入るこのような形態又は修正にも及ぶことが意図されている。

Claims (20)

  1. シャフトに接続可能な基板支持ペデスタルであって、
    熱伝導性の本体;
    前記熱伝導性の本体の外側ゾーン内に配置された第1の流体チャネル;
    前記熱伝導性の本体の内側ゾーン内に配置された第2の流体チャネル;
    電源から前記外側ゾーンにある第1のヒータ素子に電力を供給するように構成された第1の給電;
    前記電源から前記内側ゾーンの第2のヒータ素子に電力を供給するように構成された第2の給電;
    前記内側ゾーンに埋め込まれた熱電対;及び
    前記第1の給電に結合された抵抗測定器
    を含み、前記第1の流体チャネル及び前記第2の流体チャネルが、互いに流体連結しておらず、かつ前記基板支持ペデスタル内の熱バリアによって互いに熱的に隔離されている、基板支持ペデスタル。
  2. 前記熱伝導性の本体がアルミニウムを含む、請求項1に記載の基板支持ペデスタル。
  3. 前記熱伝導性の本体の上面のセラミックコーティング
    をさらに含み、
    前記基板支持ペデスタルが、該基板支持ペデスタルの前記上面上で処理される基板を支持するように構成されている、
    請求項1に記載の基板支持ペデスタル。
  4. 前記セラミックコーティングが酸化アルミニウムを含む、請求項3に記載の基板支持ペデスタル。
  5. (削除)
  6. 前記熱伝導性の本体全体にパージ流体を循環させるように構成された複数のパージチャネル
    をさらに含み、
    前記複数のパージチャネルがそれぞれ、前記基板支持ペデスタル内に形成された出口と流体連結している、
    請求項1に記載の基板支持ペデスタル。
  7. 基板支持ペデスタルアセンブリであって、
    第1の冷却管対と第2の冷却管対とを含むシャフトであって、前記第1の冷却管対が第1の加熱流体源に流体連結するように構成されており、前記第2の冷却管対が第2の加熱流体源に流体連結するように構成されている、シャフト;及び
    前記シャフトに結合した基板支持ペデスタルであって、
    前記第1の冷却管対と流体連結している第1の流体チャネル;
    前記第2の冷却管対と流体連結している第2の流体チャネル;
    電源から外側ゾーンの第1のヒータ素子に電力を供給するように構成された第1の給電;
    前記電源から内側ゾーンの第2のヒータ素子に電力を供給するように構成された第2の給電;
    前記内側ゾーンに埋め込まれた熱電対;及び
    前記第1の給電に結合された抵抗測定器
    を含む、基板支持ペデスタル
    を含み、ここで、
    前記第1の流体チャネルが、前記基板支持ペデスタルの外側ゾーンにおいて第1の熱交換流体を第1の温度で循環させるように構成されており、かつ
    前記第2の流体チャネルが、前記外側ゾーン内に配置された前記基板支持ペデスタルの内側ゾーンにおいて第2の熱交換流体を前記第1の温度とは異なる第2の温度で循環させるように構成されている、
    基板支持ペデスタルアセンブリ。
  8. 前記基板支持ペデスタルが熱伝導性の本体を含む、請求項7に記載の基板支持ペデスタルアセンブリ。
  9. 前記熱伝導性の本体がアルミニウムを含む、請求項8に記載の基板支持ペデスタルアセンブリ。
  10. 前記基板支持ペデスタルの上面のセラミックコーティング
    をさらに含み、
    前記基板支持ペデスタルが、該基板支持ペデスタルの前記上面上で処理される基板を支持するように構成されている、
    請求項7に記載の基板支持ペデスタルアセンブリ。
  11. 前記セラミックコーティングが酸化アルミニウムを含む、請求項10に記載の基板支持ペデスタルアセンブリ。
  12. (削除)
  13. 前記基板支持ペデスタルが、
    前記基板支持ペデスタル全体にパージ流体を循環させる複数のパージチャネル
    をさらに含み、ここで、
    前記複数のパージチャネルがそれぞれ、前記シャフト内に配置された冷却管及び前記基板支持ペデスタル内に形成された出口と流体連結している、
    請求項7に記載の基板支持ペデスタルアセンブリ。
  14. 処理チャンバであって、
    チャンバ本体;
    前記チャンバ本体内に配置されたシャフトであって、該シャフトが第1の冷却管対と第2の冷却管対とを含み、前記第1の冷却管対が第1の加熱流体源に流体連結するように構成され、前記第2の冷却管対が第2の加熱流体源に流体連結するように構成されている、シャフト;
    前記チャンバ本体内に配置され、前記シャフトに結合された基板支持ペデスタルであって、該基板支持ペデスタルの外側ゾーン内に配置され前記第1の冷却管対と流体連結している第1の流体チャネルと、前記基板支持ペデスタルの内側ゾーン内に配置され前記第2の冷却管対と流体連結している第2の流体チャネルとを含み、ここで、
    前記第1の流体チャネルが、前記基板支持ペデスタルの外側ゾーンにおいて第1の熱交換流体を第1の温度で循環させるように構成されており、かつ
    前記第2の流体チャネルが、前記外側ゾーン内に配置された前記基板支持ペデスタルの内側ゾーンにおいて第2の熱交換流体を前記第1の温度とは異なる第2の温度で循環させるように構成されている、
    基板支持ペデスタル;及び
    コントローラであって、
    前記基板支持ペデスタルの前記外側ゾーン及び前記内側ゾーンの温度を決定し、かつ
    前記基板支持ペデスタルの前記外側ゾーン及び前記内側ゾーンの前記決定された温度に基づいて前記第1の温度及び前記第2の温度を調整する
    ように構成された、コントローラ
    を含む、処理チャンバ。
  15. 前記基板支持ペデスタルが、ともにろう付けされた複数の熱伝導性のプレートを含む、請求項14に記載の処理チャンバ。
  16. 前記複数の熱伝導性のプレートがアルミニウムを含む、請求項15に記載の処理チャンバ。
  17. 前記基板支持ペデスタルの上面のセラミックコーティング
    をさらに含み、
    前記基板支持ペデスタルが、該基板支持ペデスタルの前記上面上で処理される基板を支持するように構成されている、
    請求項14に記載の処理チャンバ。
  18. 前記セラミックコーティングが酸化アルミニウムを含む、請求項17に記載の処理チャンバ。
  19. 前記基板支持ペデスタルが、
    前記基板支持ペデスタルの前記外側ゾーン内に配置された第1の加熱素子;及び
    前記基板支持ペデスタルの前記内側ゾーン内に配置された第2の加熱素子
    をさらに含む、請求項14に記載の処理チャンバ。
  20. 前記基板支持ペデスタルが、
    前記基板支持ペデスタル全体にパージ流体を循環させる複数のパージチャネル
    をさらに含み、
    前記複数のパージチャネルがそれぞれ、前記シャフト内に配置された冷却管及び前記基板支持ペデスタル内に形成された出口と流体連結している、
    請求項14に記載の処理チャンバ。
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