JP2024518449A - 極低温マイクロゾーン静電チャックコネクタアセンブリ - Google Patents

極低温マイクロゾーン静電チャックコネクタアセンブリ Download PDF

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Abstract

本開示の実施形態は、概して、極低温用途における使用に好適な基板支持アセンブリのための極低温マイクロゾーン接続アセンブリに関する。１つまたは複数の実施形態において、極低温マイクロゾーン接続アセンブリは、マイクロゾーンコネクタを有する第１の端部を有する。ソケット接続を有する第２の端部。マイクロゾーンコネクタとソケット接続との間に配設されるフランジ。および、第１の端部においてマイクロゾーンコネクタに結合され、フランジを通って延び、第２の端部においてソケット接続に結合されるワイヤリングハーネス。【選択図】図２

Description

本開示の実施形態は、概して、マイクロエレクトロニクス製造のための装置およびプロセスに関し、またより詳細には、極低温用途に使用される静電チャックアセンブリを有する基板支持アセンブリに関する。
ナノメートル以下の特徴を確実に生産することは、半導体デバイスの次世代の超大規模集積（ＶＬＳＩ）および極超大規模集積（ＵＬＳＩ）のための重要な技術的課題の１つである。しかしながら、回路技術の限界が押し広げられると、ＶＬＳＩおよびＵＬＳＩ相互接続技術の寸法縮小が、処理能力に対するさらなる要求をつきつけた。基板上へのゲート構造体の確実な形成は、ＶＬＳＩおよびＵＬＳＩの成功にとって、ならびに個々の基板およびダイの回路密度および品質を増大させる継続的な取り組みにとって重要である。
製造費を抑えるため、集積チップ（ＩＣ）製造業者は、より高いスループット、ならびに処理される全シリコン基板からのより良好なデバイス歩留まりおよび性能を要求する。現在開発下の次世代デバイスのために模索されているいくつかの製造技術は、基板支持体上に配置される基板上のフィルムを処理する間、０℃未満、およびさらには－２００℃という低さの温度での真空における処理を必要とする。
これらの低温、時として極低温（－１５３℃未満）製造技術のいくつかは、処理チャンバ内で実施され、この処理チャンバは、チャンバ内で処理されている基板を固定するために静電チャックを利用する。従来の静電チャックは、基板をチャックするための電極を有し、基板における処理温度をより正確に制御するためにヒータおよび冷却プレートを含む基板支持アセンブリの一部である。従来の静電チャックは、電力をヒータおよび電極へ結合するための多くの電気コネクタを有する。例えば、例示的な従来の静電チャックは、電力をヒータおよび電極へ結合するための１５０個以上のコネクタを有し得る。
極低温用途において、極低温流体は、基板から熱を除去するために冷却プレート内を循環される。冷却プレートは、大気圧にある基板支持アセンブリの一部分の中にあり得るが、ヒータを有する静電チャックは、真空圧にある。静電チャックのための電気コネクタは、基板支持アセンブリ内の真空および大気圧の両方を通り抜けなければならない。冷却プレートは、約－１０℃～約－１００℃またはそれ未満など、０℃未満の温度に冷却され得る。そのような低温度では、静電チャックにより加熱される電気コネクタは、その上に結露が形成され得るか、または冷却プレートにおいて氷に覆われることさえある。電気コネクタにおける結露は、腐食および電気的短絡に起因して基板支持アセンブリの電気接続および他の構成要素の故障モードをもたらす。
故に、極低温用途における使用に好適な改善された基板支持アセンブリが必要とされている。
本開示の実施形態は、概して、極低温用途における使用に好適な基板支持アセンブリのための極低温マイクロゾーン接続アセンブリに関する。１つまたは複数の実施形態において、極低温マイクロゾーン接続アセンブリは、マイクロゾーンコネクタを有する第１の端部を有する。極低温マイクロゾーン接続アセンブリの第２の端部は、ソケット接続を有する。フランジが、マイクロゾーンコネクタとソケット接続との間に配設される。ワイヤリングハーネスが、第１の端部においてマイクロゾーンコネクタに結合される。ワイヤリングハーネスは、フランジを通って延び、第２の端部においてソケット接続に結合される。
１つまたは複数の実施形態において、０℃未満の温度で動作するように構成される基板支持アセンブリが開示される。基板支持アセンブリは、静電チャック、冷却プレート、および極低温マイクロゾーン接続アセンブリを有する。静電チャックは、底面とは反対側のワークピース支持表面を有する。冷却プレートは、上面、底面、ならびに上面および底面を通って延びる空洞を有する。冷却場所の空洞は、底面において陥凹段を有する。結合フィルムが、静電チャックと冷却プレートとの間に配設される。結合フィルムは、シリコーン材料を備える結合層を含む。任意選択の設備プレートが、冷却プレートの底面に結合される。極低温マイクロゾーン接続アセンブリは、マイクロゾーンコネクタを有する第１の端部を有する。極低温マイクロゾーンの第２の端部は、ソケット接続を有する。フランジが、マイクロゾーンコネクタとソケット接続との間に配設される。ワイヤリングハーネスが、第１の端部においてマイクロゾーンコネクタに結合される。ワイヤリングハーネスは、フランジを通って延び、第２の端部においてソケット接続に結合される。
１つまたは複数の実施形態において、極低温処理チャンバが開示される。極低温処理チャンバは、内側処理領域を囲む側壁、底部、および蓋を有するチャンバ本体を有する。基板支持アセンブリは、内側処理領域内に配設される。基板支持アセンブリは、０℃未満の温度で動作するように構成される。基板支持アセンブリは、静電チャック、冷却プレート、および極低温マイクロゾーン接続アセンブリを有する。静電チャックは、底面とは反対側のワークピース支持表面を有する。冷却プレートは、上面、底面、ならびに上面および底面を通って延びる空洞を有する。冷却プレートの空洞は、底面において陥凹段を有する。結合フィルムが、静電チャックと冷却プレートとの間に配設される。結合フィルムは、シリコーン材料を備える結合層を含む。任意選択の設備プレートが、冷却プレートの底面に結合される。極低温マイクロゾーン接続アセンブリは、マイクロゾーンコネクタを有する第１の端部を有する。極低温マイクロゾーンの第２の端部は、ソケット接続を有する。フランジが、マイクロゾーンコネクタとソケット接続との間に配設される。ワイヤリングハーネスが、第１の端部においてマイクロゾーンコネクタに結合される。ワイヤリングハーネスは、フランジを通って延び、第２の端部においてソケット接続に結合される。
本開示の上に列挙された特徴が詳細に理解され得る様式で、上に簡単に概説される本開示のより具体的な説明は、一部が添付の図面に例証される実施形態を参照してなされ得る。しかしながら、添付の図面は、例示的な実施形態を例証するにすぎず、したがって、その範囲を限定するものと見なされるべきではなく、他の等しく効果的な実施形態を認め得るということに留意されたい。
本明細書内で説明および議論される１つまたは複数の実施形態による、静電チャックを有する基板支持アセンブリを含む処理チャンバの断面概略側面図である。 本明細書内で説明および議論される１つまたは複数の実施形態による、極低温マイクロゾーン接続アセンブリを有する基板支持アセンブリの断面概略側面図である。 本明細書内で説明および議論される１つまたは複数の実施形態による、マイクロゾーンコネクタの接続図式を例証する静電チャックの概略底面図である。
理解を促進するため、同一の参照番号が、可能な場合、図に共通する同一の要素を指示するために使用されている。１つまたは複数の実施形態の要素または特徴は、他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが企図される。
本開示の実施形態は、概して、極低温用途における使用に好適な基板支持アセンブリに関する。本明細書で使用される場合、極低温処理温度は、０℃未満の温度を指す。１つまたは複数の実施形態において、基板支持アセンブリは、０℃未満、および約－５０℃、約－８０℃、約－１００℃～約－１１０℃、約－１２０℃、約－１３５℃、約－１５０℃、または約－２００℃の温度など、－１０℃未満の極低温処理温度での個別の温度制御のため、二次ヒータを伴う静電チャックに結合される冷却プレートを有する。例えば、基板支持アセンブリは、約－５０℃～約－１５０℃の極低温処理温度で使用される。
基板支持アセンブリは、一次ヒータおよび複数の二次ヒータを有する。基板支持アセンブリは、二次ヒータを動作させるように固有に構成される極低温マイクロゾーン接続アセンブリを有する。極低温マイクロゾーン接続アセンブリは、静電チャック上に配設される間に極低温処理を経る基板における温度の個別の制御を可能にする。極低温マイクロゾーン接続アセンブリは、二次ヒータを基板支持アセンブリの内側に配設される制御板に接続するために、いくつかの電気コネクタ、フランジ、または絶縁体ブロックおよびガスケットを含む。フランジおよびガスケットの配置は、極低温マイクロゾーン接続アセンブリが真空環境から大気環境へ延びること、および極低温マイクロゾーン接続アセンブリ上または基板支持アセンブリ内の凝結の形成なしに、多種多様な温度にわたって使用されることを可能にする。極低温マイクロゾーン接続アセンブリは、基板支持アセンブリの電気構成要素内の凝結に起因する腐食および短絡を最小限にする。故に、極低温マイクロゾーン接続アセンブリは、基板支持アセンブリのサービス寿命および信頼性を拡張する。
図１は、エッチチャンバとして構成されて示される、基板支持アセンブリ１２６を有する例示的な極低温処理チャンバ１００の概略断面図である。基板支持アセンブリ１２６は、他のタイプの処理プラズマチャンバ、例えば、数ある中でも、プラズマ処理チャンバ、アニーリングチャンバ、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ、およびイオン注入チャンバ、ならびに基板など他のシステムであって、表面または基板の処理均一性を制御する能力が望ましいものにおいて、利用され得る。基板支持アセンブリ１２６の昇温範囲における誘電特性であるｔａｎ（δ）、例えば、誘電損失、またはρ、例えば、体積抵抗率の制御は、基板支持アセンブリ１２６の上に配置される基板１２４のための、方位角処理制御（アジマスなプロセス制御）、例えば、処理均一性を有益に可能にする。
極低温処理チャンバ１００は、内側処理領域１１０を囲む側壁１０４、底部、および蓋１０８を有するチャンバ本体１０２を含む。射出装置１１２が、チャンバ本体１０２の側壁１０４および／または蓋１０８に結合される。ガスパネル１１４が、射出装置１１２に結合されて、処理ガスが内側処理領域１１０内へ提供されることを可能にする。射出装置１１２は、１つまたは複数のノズルもしくは吸気口、または代替的に、シャワーヘッドであり得る。処理ガスは、任意の処理副産物と一緒に、チャンバ本体１０２の側壁１０４または底部１０６に形成される排気口１２８を通じて内側処理領域１１０から除去される。排気口１２８は、内側処理領域１１０内の真空レベルを制御するために利用されるスロットルバルブおよびポンプを含むポンピングシステム１３２に結合される。
処理ガスは、内側処理領域１１０内にプラズマを形成するために活性化され得る。処理ガスは、ＲＦ電力を処理ガスへ容量または誘導結合することによって活性化され得る。図１に描写される実施形態において、複数のコイル１１６が、極低温処理チャンバ１００の蓋１０８の上に配設され、整合回路１１８を通じてＲＦ電源１２０に結合される。複数のコイル１１６に印加される電力は、内側処理領域１１０内にプラズマを形成するために、処理ガスへ電力を誘導結合される。
基板支持アセンブリ１２６は、射出装置１１２の下の内側処理領域１１０内に配設される。基板支持アセンブリ１２６は、静電チャック（ＥＳＣ）１７４および冷却プレート１３０を含む。冷却プレート１３０は、ベースプレート１７６によって支持される。ベースプレート１７６は、極低温処理チャンバ１００の側壁１０４または底部１０６のうちの１つによって支持される。基板支持アセンブリ１２６は、追加的に、ヒータアセンブリ（図示せず）を含み得る。追加的に、基板支持アセンブリ１２６は、基板支持アセンブリ１２６との電気、冷却、およびガス接続を促進するために冷却プレート１３０とベースプレート１７６との間に配設される設備プレート１４５および／または絶縁体プレート（図示せず）を含み得る。
冷却プレート１３０は、１つまたは複数の金属材料から形成されるか、または別途これを含有する。１つまたは複数の例において、冷却プレート１３０は、１つもしくは複数のアルミニウム合金、１つもしくは複数のアルミニウム－シリコン合金、１つもしくは複数のアルミニウム－モリブデン合金、１つもしくは複数のアルミニウム－モリブデン－シリコン合金、ならびに本明細書内でさらに説明および議論されるような他の合金および／または複合材料を含有する。冷却プレート１３０は、中に形成される複数の冷却チャネル１９０を含む。冷却チャネル１９０は、熱伝達流体源１２２に接続される。熱伝達流体源１２２は、冷却プレート１３０内に配設される１つまたは複数の冷却チャネル１９０を通って循環される、液体、ガス、またはそれらの組み合わせなどの熱伝達流体を提供する。近隣の冷却チャネル１９０を通って流れる流体は、ＥＳＣ１７４と冷却プレート１３０の異なる領域との間の熱伝達の局所制御を可能にするために隔離され、このことが、基板１２４の横方向の温度プロファイルを制御するのを助ける。１つまたは複数の実施形態において、冷却プレート１３０の冷却チャネル１９０を通って循環する熱伝達流体は、冷却プレート１３０を、約－４０℃～約－１００℃など、０℃未満の温度に維持する。
ＥＳＣ１７４は、一般的に、誘電体１７５内に埋め込まれるチャック電極１８６を含む。チャック電極１８６は、単極もしくは双極電極、または他の好適な構成体として構成され得る。チャック電極１８６は、基板１２４をＥＳＣ１７４の基板支持体表面１３７に静電的に固定するためにＤＣ電力を提供するチャック電源１８７に、ＲＦフィルタを通じて結合される。ＲＦフィルタは、極低温処理チャンバ１００内にプラズマ（図示せず）を形成するために利用されるＲＦ電力が電気設備に損傷を引き起こすこと、またはチャンバの外側に電気的障害を及ぼすことを防ぐ。
ＥＳＣ１７４の基板支持体表面１３７は、裏側熱伝達ガスを、基板１２４とＥＳＣ１７４の基板支持体表面１３７との間に画定される間質空間に提供するためのガス通路（図示せず）を含む。ＥＳＣ１７４はまた、基板１２４をＥＳＣ１７４の基板支持体表面１３７の上へ持ち上げて極低温処理チャンバ１００内外へのロボット移動を促進するためのリフトピン（図示せず）を収納するためのリフトピン孔を含む。
結合層１５０が、ＥＳＣ１７４の下に配設され、ＥＳＣ１７４を冷却プレート１３０に固定する。他の実施形態において、結合層１５０は、以下にさらに説明されるように、ＥＳＣ１７４と、ＥＳＣ１７４と冷却プレート１３０との間に配設される下方プレートとの間に配設される。結合層１５０は、約０．１Ｗ／ｍＫ～約５Ｗ／ｍｋの熱伝導率を有し得る。結合層１５０は、ＥＳＣ１７４と、例えば、冷却プレート１３０などの、基板支持アセンブリ１２６の下層部分との間の異なる熱膨張を補償するいくつかの層から形成され得る。結合層１５０を含有する層は、異なる材料から形成され得、別個の実施形態を例証する後続の図を参照して論じられる。
ＥＳＣ１７４は、基板をチャックするための１つまたは複数の電極１８６を含む。電極１８６は、ＥＳＣ１７４の誘電体１７５内に配設される。ＥＳＣ１７４の誘電体１７５は、基板支持体表面１３７、および基板支持体表面１３７とは反対側の底面１３３を有する。ＥＳＣ１７４の誘電体１７５は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、または他の好適な材料など、セラミック材料から製造される。あるいは、誘電体１７５は、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、および同様のものなどのポリマーから製造され得る。
誘電体１７５は、任意選択的に、中に埋め込まれる１つまたは複数の一次抵抗加熱器１８８を含む。一次抵抗加熱器１８８は、基板支持アセンブリ１２６の温度を、基板支持アセンブリ１２６の基板支持体表面１３７上に配置される基板１２４を処理するのに好適な温度まで上げるために利用される。一次抵抗加熱器１８８は、設備プレート１４５を通じてヒータ電源１８９に結合される。ヒータ電源１８９は、９００ワット以上の電力を一次抵抗加熱器１８８に提供し得る。コントローラ（図示せず）が、一般的には基板１２４を既定の温度まで加熱するように設定されるヒータ電源１８９の動作を制御するために利用される。１つまたは複数の実施形態において、一次抵抗加熱器１８８は、複数の横方向に分離された加熱ゾーンを含み、コントローラは、一次抵抗加熱器１８８の少なくとも１つのゾーンが他のゾーンのうちの１つまたは複数に位置する一次抵抗加熱器１８８に対して優先的に加熱されることを可能にする。例えば、一次抵抗加熱器１８８は、複数の分離された加熱ゾーン内に同心円状に配置され得る。１つの例において、一次抵抗加熱器１８８は、第１の一次ヒータゾーン、第２の一次ヒータゾーン、第３の一次ヒータゾーン、および第４の一次ヒータゾーンなど、４つの同心円一次ヒータゾーン内に配置される。一次抵抗加熱器１８８は、基板１２４を、約１８０℃～約５００℃など、約２５０℃超など、約２５０℃～約３００℃など、処理に好適な温度に維持し得る。
１つまたは複数の実施形態において、ＥＳＣ１７４の誘電体１７５は、マイクロゾーン効果をもたらす複数の二次ヒータ１４０を有する。二次ヒータ１４０は、ＥＳＣ１７４上の小さい個々の場所、すなわち、マイクロゾーン内に、温度制御を形成する。ここでは、マイクロゾーンは、ＥＳＣ１７４の個別的に温度制御可能な領域を指し、１０、約５０、約８０、または約１００個のマイクロゾーン～約１２０、約１５０、約２００個またはそれ以上のマイクロゾーンがＥＳＣ１７４上に存在し得る。二次ヒータ１４０の数は、一次抵抗加熱器１８８の数よりも大きい桁であり得る。二次ヒータ１４０は、ＥＳＣ１７４の温度を、摂氏プラスまたはマイナス５度など、ミクロレベルで制御する役割を果たす一方、一次抵抗加熱器１８８は、ＥＳＣ１７４の温度をマクロレベルで制御する。マイクロゾーンは、二次ヒータ１４０によって温度制御される。
二次ヒータ１４０は、基板支持アセンブリ１２６の表面に沿って熱プロファイルを効率的に生成するためにパターンで構成され得る。パターンは、リフトピンまたは他の機械、流体、もしくは電気接続のための孔の中および周りにクリアランスを提供しながら、中点の周りで対称的であり得る。二次ヒータ１４０は、複数のセル、すなわち、マイクロゾーン内に配置される。各二次ヒータ１４０がそれぞれの単一マイクロゾーンを占有することが企図される。
各二次ヒータ１４０は、端末内で終端する抵抗器を有する。電流が１つの端末に入り、他の端末から出ると、電流は、抵抗器のワイヤにわたって進行し、熱を生成する。抵抗器によって放出される熱の量は、そこを通過する電流の二乗に比例する。電力設計密度は、１０ワット／セルなど、約１ワット／セル～約１００ワット／セルであり得る。
各二次ヒータ１４０は、コントローラ１４２によって制御され得る。コントローラ１４２は、単一の二次ヒータ１４０、または複数の二次ヒータをまとめて一緒に、オンにし得る。この様式では、温度は、ＥＳＣ１７４内に形成されるマイクロゾーンに沿った独立した場所において正確に制御され得、そのような独立した場所は、当該技術分野において知られているような同心円リングに限定されない。示されるパターンは、より小さいユニットからなるが、パターンは、代替的に、より大きいおよび／もしくはより小さいユニットを有するか、エッジまで延びるか、または他の形態を有して１５０個以上の個別のマイクロゾーンを形成し得る。
１つまたは複数の例において、ＥＳＣ１７４は、中に配設される約５０個のヒータから約２００個のヒータを含有する。各ヒータは、それぞれのゾーン内の温度を制御するために独立して有効にされ得る。マイクロゾーンコネクタ２０１は、極低温環境において二次ヒータ１４０の接続を可能にする。図２は、本明細書内で説明および議論される１つまたは複数の実施形態による、マイクロゾーンコネクタ２０１を有する基板支持アセンブリ１２６の断面概略側面図を描写する。マイクロゾーンコネクタ２０１は、約０℃～約－１４０℃の温度で基板支持アセンブリ１２６内で動作するように構成される。
図２は、本明細書内で説明および議論される１つまたは複数の実施形態による、極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００を有する基板支持アセンブリ１２６の断面概略側面図を描写する。図２は、外周に沿った基板支持アセンブリ１２６の単に一部分を、および１つの極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００が位置する単に１つの場所において、描写するということを理解されたい。基板支持アセンブリ１２６は、複数の極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００を、例えば、二次ヒータ１４０ごとに少なくとも１つ、有し得るということも理解されたい。
基板支持アセンブリ１２６は、設備プレート１４５とＥＳＣ１７４との間に延びる第１の側壁２７２を有し得る。いくつかの例において、第１の側壁２７２は、設備プレート１４５の一部である。ガスケット２６４が、第１の側壁２７２とＥＳＣ１７４との間に配設される。ガスケット２６４は、第１の側壁２７２とＥＳＣ１７４との間に気密シールを提供する。第２の側壁２７６が、設備プレート１４５とベースプレート１７６との間に延び得る。いくつかの例において、第２の側壁２７６は、ベースプレート１７６の一部である。ガスケット２６６が、第２の側壁２７６と設備プレート１４５との間に配設される。ガスケット２６６は、第２の側壁２７６と設備プレート１４５との間に気密シールを提供する。結合層１５０、冷却プレート１３０、および印刷回路（ＰＣ）板２７０など、基板支持アセンブリ１２６の様々な構成要素は、側壁、第１の側壁２７２、および第２の側壁２７６の内側に配設される。第１の側壁２７２および第２の側壁２７６は、処理環境から基板支持アセンブリ１２６の様々な構成要素を検出する。
結合層１５０は、ＥＳＣ１７４の底部２３７を冷却プレート１３０の上面２９２に固定する。結合層１５０は、シリコーン結合２５６、モリブデン結合２５４、およびインジウム結合２５２を含む。空洞２４２が、冷却プレート１３０を通って、および結合層１５０を通って延びて、ＥＳＣ１７４の底部２３７を露出する。空洞２４２は、二次ヒータ１４０の複数のコネクタ２０４のうちの１つまたは複数の場所と整列する。
極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００は、第１の端部２９１において複数のコネクタ２０４を、および第１の端部２９２から遠位に位置する第２の端部２９３においてソケット接続２０６を有する。極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００は、マイクロゾーンコネクタ２０１、フランジ２１０、およびワイヤリングハーネス２２６を含む。極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００は、追加的に、ヒータ２８２、２８４など、１つまたは複数のヒータ２８０を含み得る。ヒータ２８０は、冷却プレート１３０の下に配設される。ヒータ２８０は、さらに以下に論じられる。極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００は、基板支持アセンブリ１２６内に配設され、第１の端部２９１においてＥＳＣ１７４から、冷却プレート１３０および設備プレート１４５を通って、第２の端部２９３においてベースプレート１７６内へ延びる。
マイクロゾーンコネクタ２０１は、２００℃より低い温度で使用され得る材料など、低温適合性材料から形成され得る。マイクロゾーンコネクタ２０１は、ポリイミド、アルミナ、セラミック、または他の好適な材料から形成され得る。マイクロゾーンコネクタ２０１は、複数のコネクタ２０４を有する。１つの例において、マイクロゾーンコネクタ２０１は、５０個のコネクタ２０４など、２５～１００個のコネクタ２０４を有する。
コネクタ２０４は、複数の対応するヒータコネクタ２０２に結合し、これと係合し得る。ヒータコネクタ２０２は、二次ヒータ１４０に結合される。１つの例において、各ヒータコネクタ２０２は、それぞれの二次ヒータ１４０に結合され、その結果として、二次ヒータ１４０と各コネクタ２０４との間に一対一の対応が存在する。この様式では、各二次ヒータ１４０のための個別の制御が、それぞれのコネクタ２０４を介して提供される。すなわち、１つのコネクタ２０４が、１つの二次ヒータ１４０に電力および制御を提供する。別の例において、各マイクロゾーンコネクタ２０１は、複数のヒータ接続を取り扱い得る。例えば、１５０個のヒータを有する基板支持アセンブリ１２６において、３つの等しく離間したマイクロゾーンコネクタ２０１が存在してもよく、各マイクロゾーンコネクタ２０１が５０個のヒータに結合される。
手短に図３に移ると、図３は、マイクロゾーンコネクタ２０１の接続図式を例証するＥＳＣ１７４の概略底面図を描写する。ＥＳＣ１７４の底面１３３は、ＥＳＣ１７４の周辺３７２底面１３３に沿って配設される複数のヒータインターフェース３１０を有し得る。一次抵抗加熱器１８８を制御し、これに電力供給するための一次ヒータインターフェース３４０は、ＥＳＣ１３４の中心３９９に位置し得る。コネクタ２０４は、ＥＳＣ１７４の底面１３３上のヒータインターフェース３１０においてグループ化され得る。各ヒータインターフェース３１０は、電力を二次ヒータ１４０に提供するための接続としての役割を果たし得る。１つの例において、各ヒータインターフェース３１０は、約１０～約５０個の二次ヒータ１４０を個別に制御する約１０～約５０個のコネクタ２０４を有する。１つの例において、ＥＳＣ１７４は、ヒータインターフェース３１０のうちの３つにグループ分けされる１５０個の二次ヒータ１４０を有する。例えば、第１のヒータ接続３０１は、５０個の二次ヒータ１４０の第１のグループを動作させ得、第２のヒータ接続３０２は、５０個の二次ヒータ１４０の第２のグループを動作させ得る一方、第３のヒータ接続３０３は、５０個の二次ヒータ１４０の第３のグループを動作させ得る。第１のヒータ接続３０１、第２のヒータ接続３０２、および第３のヒータ接続３０３は、最大１５０個の二次ヒータ１４０の個別制御を可能にする。ヒータインターフェース３１０の各々は、それぞれの二次ヒータ１４０に対応するいくつかのヒータコネクタ２０２を有する。１つの例において、各ヒータインターフェース３１０は、別個の二次ヒータ１４０に電力を提供する５０個の個別のヒータコネクタ２０２を有する。しかしながら、１５０個より多いまたは少ない二次ヒータ１４０が存在してもよく、したがって、二次ヒータ１４０のためのより多いまたは少ないヒータインターフェース３１０が存在してもよいということを理解されたい。
図２に戻ると、コネクタ２０４およびヒータコネクタ２０２は、コネクタ２０４およびヒータコネクタ２０２にわたって選挙接続がなされることを可能にするタイプのものであり得る。１つの例において、コネクタ２０４は、雌であり、ヒータコネクタ２０２は、雄であり、例えば、ソケットおよびピンである。別の例において、コネクタ２０４は、雄であり、ヒータコネクタ２０２は、雌である。コネクタ２０４は、ヒータコネクタ２０２と嵌合して、二次ヒータ１４０に電気接続を提供する。
冷却プレート１３０は、底面２９４および上面２９２を有する。冷却プレート１３０は、上面２９２底面２９４から延びる複数の空洞２４２を有する。冷却プレート１３０は、冷却プレート１３０の底面２９４に沿って空洞２４２において形成される陥凹段２３２を有する。陥凹段２３２は、深さ２３５を底面２９４内まで延ばす。
フランジ２１０は、冷却プレート１３０の陥凹段２３２内に配設される。フランジ２１０は、深さ２３５と実質的に同様の高さのものであり、フランジ２１０の底面が冷却プレート１３０の底面２９４と実質的に同一平面上にあるように陥凹段２３２内に適合するようにサイズ決定される。交互に、フランジ２１０は、冷却プレート１３０の底面２９４をわずかに超えて延び得る。さらに別の代替案において、フランジ２１０は、冷却プレート１３０の底面２９４のわずかに内側に陥凹され得る。フランジ２１０は、低熱伝導率を有する材料で形成される。フランジ２１０は、硫化ポリフェニレン、金属、シリコーン、高温ポリイミド（ＶＥＳＰＥＬ（登録商標）およびＭＥＬＤＩＮ（登録商標）など）、または他の好適な熱絶縁材料など、アルミナ、ポリイミド、熱可塑性プラスチックなどの熱絶縁材料で形成され得る。フランジ２１０は、追加的に、電気絶縁材料から形成され得る。
フランジ２１０は、フランジ２１０を通って延びる第１のリード２２２および第２のリード２２４などの１つまたは複数の密閉型リード２２０を有する。密閉型リード２２０は、５０以上の個々の接続を含み得る。例えば、密閉型リード２２０は、ポリイミド絶縁などの絶縁ジャケット内にまとめて束ねられる５０本の電気ケーブルのワイヤ束であり得る。密閉型リード２２０は、フランジ２１０を通って延びる。密閉型リード２２０は、液体またはガスなどの流体が密閉型リード２２０に沿ってフランジ２１０を通過することができないような様式でフランジ２１０を通って延びる。密閉型リード２２０は、流体伝達がフランジ２１０を通り抜けることを防ぐように構成される。密閉型リード２２０は、マイクロゾーンコネクタ２０１に結合される。密閉型リード２２０は、マイクロゾーンコネクタ２０１を通って延びる各接続を含む。例えば、密閉型リード２２０は、二次ヒータ１４０を制御するための５０以上の有線接続を含み得る。
いくつかの例において、密閉型リード２２０は、設置を助けるために、ピンコネクタなど、第１のリード２２２および第２のリード２２４へ取り外し可能に接続されるように構成される。他の例において、密閉型リード２２０は、良好な接続性を確実にするために、第１のリード２２２および第２のリード２２４と一体である。さらに別の例において、密閉型リード２２０は、フランジ２２０を通って延び、ワイヤリングハーネス２２６に取り外し可能に接続されるように構成される。さらに別の例において、密閉型リード２２０は、フランジ２２０を通って延び、一体的にワイヤリングハーネス２２６の一部である。組み立てを助けるため、第１のリード２２２および第２のリード２２４は、フランジ２２０には陥凹段２３２がないまま、マイクロゾーンコネクタ２０１が二次ヒータ１４０に接続することを可能にするように十分に長くてもよい。交互に、第１のリード２２２および第２のリード２２４は、フランジ２２０を陥凹段２３２内へ押圧することにより、マイクロゾーンコネクタ２０１を押圧して、二次ヒータ１４０との接続をもたらすように、マイクロゾーンコネクタ２０１およびフランジ２２０の両方に固く装着され得る。本機能性は、マイクロゾーンコネクタアセンブリ２００を組み立てるためのいずれの配置においても変化しない一方で、組み立ての容易性のための他の配置が等しく好適であり得るということを理解されたい。
シール２６２が、フランジ２１０と設備プレート１４５との間に配設される。シール２６２は、フランジ２１０と設備プレート１４５との間に気密シールを提供する。故に、差圧がシール２６２にわたって存在し得る。例えば、シール２６２の片側では真空圧であり得る一方、シール２６２の反対側では大気圧であり得る。
設備プレート１４５は、設備プレート１４５を通って延びる１つまたは複数の通路２４５を有し得る。通路２４５は、静電チャック１７４および基板支持アセンブリ１２６の他の構成要素からの配線が基板支持アセンブリ１２６のベースプレート１７６内へ延びることを可能にするために提供される。密閉型リード２２０は、通路２４５内へ延び、ワイヤリングハーネス２２６と結合する。
ＰＣ板２７０は、設備プレート１４５に結合され得る。例えば、ＰＣ板２７０は、１つまたは複数のスタンドオフ２７１によって設備プレート１４５に結合され得る。ＰＣ板２７０は、ベースプレート１７６内に配設される。ＰＣ板２７０は、プログラマブルロジックコントローラ、またはＥＳＣ１７４の動作および構成要素を制御するように構成される他の好適なハードウェアであり得る。１つの例において、ＰＣ板２７０は、二次ヒータ１４０を制御する。ワイヤリングハーネス２２６は、マイクロゾーンコネクタ２０１を通じてＰＣ板２７０二次ヒータ１４０を電気的に結合するため、ＰＣ板２７０においてソケット接続２０６まで延びる。
基板支持アセンブリ１２６は、ＥＳＣ１７４上に配置される基板を処理するための真空処理環境内に提供される。しかしながら、基板支持アセンブリ１２６の部分は大気圧にあるということに留意されたい。例えば、第１の内側部分２４８は、真空圧にある一方で、第２の内側部分２４４は、大気圧にある。複数のガスケット／シール２６２、２６４、２６６は、第２の内側部分２４４が大気圧にありながら第１の内側部分２４８を真空に維持するための必要なシールを提供する。追加的に、空洞２４２は、空洞２４２が真空圧にあるように、第１の内側部分２４８に流体的に結合され得る。例えば、フランジ２１０は、第１の内側部分２４８内の真空がフランジ２１０とＥＳＣ１７４との間の空洞２４２内へ延びるように、陥凹段２３２内の冷却プレート１３０に対して密閉しない。あるいは、フランジ２１０は、Ｏ－リング、ガスケット、または他の好適なシールを用いて冷却プレート１３０に対して密閉され得る。
追加的に、真空処理環境は、基板を処理するための極低温温度に維持される。例えば、基板支持アセンブリ１２６は、０℃未満、および約－５０℃、約－８０℃、約－１００℃～約－１１０℃、約－１２０℃、約－１３５℃、約－１５０℃、または約－２００℃の温度など、－１０℃未満の温度で基板を処理するように動作可能であり得る。
結露は、空気がその露点まで冷却されるとき、または空気がこれ以上水を保持することができないほどに水蒸気で飽和状態になるとき、発生する。水が結露するか否かは、水蒸気の分圧および温度に依存する。対象物の温度が、その圧力で沸（昇華）点を下回る場合、水は結露する。その結果、水は、極低温真空チャンバ内で結露し、電気的短絡、腐食、または他の損傷を引き起こし得る。極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００は、結露が電気的短絡および他の損傷を引き起こすことを防ぐ。極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００のフランジ２１０は、ＰＣ板２７０から二次ヒータ１４０へ電力および制御を提供する極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００上に結露が形成されることを防ぐために、空洞２４２と第２の内側部分２４４との間にシールを作成する。
極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００は、処理実行可能状態にある極低温処理チャンバ１００内での使用のために設計される。例えば、極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００の第１の端部２９１は、真空圧にある一方、同時に、極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００の第２の端部２９３は、大気圧にある。１つの例において、極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００のコネクタ２０４は、大気環境にあるＰＣ板２７０における極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００のソケット接続２０６を下回る温度で、真空環境に供され得る。ＰＣ板２７０二次ヒータ１４０を電気的に結合する極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００。
いくつかの例において、極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００は、追加的に、または任意選択的に、１つまたは複数のヒータ２８０を含み得る。例えば、第１のヒータ２８２は、基板支持アセンブリ１２６の第２の内側部分２４４の空間内にフランジ２１０上に配設され得る。別の例において、第２のヒータ２８４は、基板支持アセンブリ１２６の第２の内側部分２４４の空間内にフランジ２１０に対向するＰＣ板２７０上に配設され得る。極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００は、ＰＣ板２７０から二次ヒータ１４０へ電力および制御を提供する極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００上に結露が形成されることを防ぐために、第１のヒータ２８２および／または第２のヒータ２８４のいずれかを使用し得る。
有利には、ヒータ２８０ありまたはなしの極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００は、ＰＣ板２７０の湿気を防ぐ。極低温マイクロゾーン接続アセンブリ２００によるＰＣ板２７０における湿気の低減は、ＰＣ板２７０における電気的短絡、ＰＣ板２７０における電気接続の腐食を防ぎ、ＰＣ板２７のための保守作業間の寿命を延ばす。
先述は、本開示の実施形態に向けられるが、他のおよびさらなる実施形態が、本開示の基本範囲から逸脱することなく考案され得、本開示の範囲は、以下に続くクレームによって決定される。先述の一般的な説明および具体的な実施形態から明らかであるように、本開示の形態が例証および説明されている一方で、様々な修正が本開示の趣旨および範囲から逸脱することなくなされ得る。本明細書で使用される場合、用語「約」は、公称値から＋／－１０％変動を指す。そのような変動は、本明細書に提供される任意の値に含まれ得るということを理解されたい。
特定の実施形態および特徴は、数値上限のセットおよび数値下限のセットを使用して説明されている。別途記載のない限り、任意の２つの値の組み合わせ、例えば、任意の下方値と任意の上方値との組み合わせ、任意の２つの下方値の組み合わせ、および／または任意の２つの上方値の組み合わせを含む範囲が企図されるということを理解されたい。特定の下限、上限、および範囲は、以下の１つまたは複数のクレーム内に登場する。

Claims (20)

  1. 極低温マイクロゾーン接続アセンブリであって、
    マイクロゾーンコネクタを有する第１の端部と、
    ソケット接続を有する第２の端部と、
    第１の側の前記マイクロゾーンコネクタと第２の側の前記ソケット接続との間に配設されるフランジと、
    前記第１の端部において前記マイクロゾーンコネクタに結合され、前記フランジを通って延び、前記第２の端部において前記ソケット接続に結合されるワイヤリングハーネスとを備え、前記ワイヤリングハーネスは、前記第１の端部と前記第２の端部との間で前記フランジを密閉し、前記フランジは、前記フランジの前記第１の側から前記第２の側への圧力差を維持するのに好適である、極低温マイクロゾーン接続アセンブリ。
  2. 前記マイクロゾーンコネクタは、約１０～約５０個のコネクタを有する、請求項１に記載の極低温マイクロゾーン接続アセンブリ。
  3. 前記フランジは、絶縁材料で形成される、請求項１に記載の極低温マイクロゾーン接続アセンブリ。
  4. 前記フランジは、アルミナ、ポリイミド、または熱可塑性プラスチックのうちの１つから形成される、請求項３に記載の極低温マイクロゾーン接続アセンブリ。
  5. 前記フランジを通って延びる密閉型リードをさらに備え、前記密閉型リードは、流体が前記密閉型リードに沿って前記フランジを通過することを防ぐように前記フランジに対して密閉される、請求項１に記載の極低温マイクロゾーン接続アセンブリ。
  6. ０℃未満の温度で動作するように構成される基板支持アセンブリであって、
    底面とは反対側のワークピース支持表面を有する静電チャックと、
    冷却プレートであって、
    上面、
    底面、ならびに
    前記上面および前記底面を通って延びる空洞を備え、前記空洞は、前記底面において陥凹段を有する、冷却プレートと、
    前記静電チャックと前記冷却プレートとの間に配設される結合層であって、シリコーン材料を備える、結合層と、
    前記冷却プレートの前記底面に結合される設備プレートと、
    極低温マイクロゾーン接続アセンブリであって、
    前記静電チャックの前記底面に結合されるマイクロゾーンコネクタを有する第１の端部、
    前記設備プレート内に配設されるソケット接続を有する第２の端部、および
    前記冷却プレート内に配設され、前記マイクロゾーンコネクタと前記ソケット接続との間に配設されるフランジ、および
    前記第１の端部において前記マイクロゾーンコネクタに結合され、前記フランジを通って延び、前記第２の端部において前記ソケット接続に結合されるワイヤリングハーネスを備える、極低温マイクロゾーン接続アセンブリと
    を備える、基板支持アセンブリ。
  7. 前記フランジを通って延びる密閉型リードをさらに備え、前記密閉型リードは、流体伝達が前記フランジを通り抜けることを防ぐように構成される、請求項６に記載の基板支持アセンブリ。
  8. 前記設備プレートに結合されるＰＣ板をさらに備え、前記ソケット接続は、前記ＰＣ板に電気的に結合される、請求項７に記載の基板支持アセンブリ。
  9. 前記マイクロゾーンコネクタは、約１０～約５０個のコネクタを有する、請求項７に記載の基板支持アセンブリ。
  10. 前記フランジは、絶縁材料で形成される、請求項７に記載の基板支持アセンブリ。
  11. 前記空洞は、前記結合層を通って延び、前記静電チャックの底部を露出し、前記マイクロゾーンコネクタは、前記空洞内に配設される、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
  12. 前記フランジは、前記空洞の陥凹段内に配設される、請求項１１に記載の基板支持アセンブリ。
  13. 極低温処理チャンバであって、
    内側処理領域を囲む側壁、底部、および蓋を有するチャンバ本体と、
    前記内側処理領域内に配設される基板支持アセンブリであって、０℃未満の温度で動作するように構成される、基板支持アセンブリとを備え、前記基板支持アセンブリは、
    底面とは反対側のワークピース支持表面を有する静電チャックと、
    冷却プレートであって、
    上面、
    底面、ならびに
    前記上面および前記底面を通って延びる空洞を備え、前記空洞は、前記底面において陥凹段を有する、冷却プレートと、
    前記静電チャックと前記冷却プレートとの間に配設される結合フィルムであって、シリコーン材料を備える結合層を備える、結合フィルムと、
    前記冷却プレートの前記底面に結合される設備プレートと、
    極低温マイクロゾーン接続アセンブリであって、
    前記静電チャックの前記底面に結合されるマイクロゾーンコネクタを有する第１の端部、
    前記設備プレート内に配設されるソケット接続を有する第２の端部、および
    前記冷却プレート内に配設され、前記マイクロゾーンコネクタと前記ソケット接続との間に配設されるフランジを備える、極低温マイクロゾーン接続アセンブリと、
    前記フランジと前記設備プレートとの間のシールであって、前記極低温マイクロゾーン接続アセンブリの前記第１の端部と前記第２の端部との間の圧力差を維持するように動作可能である、シールとを備える、極低温処理チャンバ。
  14. 前記基板支持アセンブリは、
    前記フランジを通って延びる密閉型リードをさらに備え、前記密閉型リードは、流体伝達が前記フランジを通り抜けることを防ぐように構成される、請求項１３に記載の極低温処理チャンバ。
  15. 前記設備プレートに結合されるＰＣ板をさらに備え、前記ソケット接続は、前記ＰＣ板に電気的に結合される、請求項１４に記載の極低温処理チャンバ。
  16. 前記フランジは、絶縁材料で形成され、前記フランジは、前記空洞の前記陥凹段内に配設される、請求項１４に記載の極低温処理チャンバ。
  17. 前記空洞は、前記結合層を通って延び、前記静電チャックの前記底部を露出し、前記マイクロゾーンコネクタは、前記空洞内に配設される、請求項１６に記載の極低温処理チャンバ。
  18. 前記極低温マイクロゾーン接続の前記第１の端部は、前記極低温マイクロゾーン接続アセンブリの前記第２の端部に対して真空圧にある、請求項１４に記載の極低温処理チャンバ。
  19. 前記冷却プレートの下に配設されるヒータをさらに備える、請求項１４に記載の極低温処理チャンバ。
  20. 前記フランジと前記設備プレートとの間に形成されるシールをさらに備える、請求項１３に記載の極低温処理チャンバ。
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