JPH09326431A - 高温の静電チャックから下側の低温体に伝熱するための装置及び方法 - Google Patents
高温の静電チャックから下側の低温体に伝熱するための装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温静電チャックから下側の低温プレートに
伝熱するための装置と方法を提供すること。 【解決手段】 本発明の伝熱装置が組み合わされた静電
チャック３０１は、静電チャックの加工物処理面を含む
高温の真空処理チャンバを本発明の低温の大気圧の伝熱
装置から熱的且つ圧力的に隔離することができる。伝熱
装置は、好ましくは、高電圧ＤＣと高周波の電気入力の
ための電極３０４及び静電チャックを加熱するための要
素３１０が埋設された静電チャック本体と；静電チャッ
ク本体の熱的に接する第１の面と、少なくとも１つの伝
熱用熱井筒と接する第２の面とを有する伝熱プレート３
１４を含んでいる制御された伝熱装置と；少なくとも１
つの伝熱用熱井筒と熱的に接する低温体３３３と；熱井
筒と低温体との間のサーマルグリース３２２とを備え
る。
伝熱するための装置と方法を提供すること。 【解決手段】 本発明の伝熱装置が組み合わされた静電
チャック３０１は、静電チャックの加工物処理面を含む
高温の真空処理チャンバを本発明の低温の大気圧の伝熱
装置から熱的且つ圧力的に隔離することができる。伝熱
装置は、好ましくは、高電圧ＤＣと高周波の電気入力の
ための電極３０４及び静電チャックを加熱するための要
素３１０が埋設された静電チャック本体と；静電チャッ
ク本体の熱的に接する第１の面と、少なくとも１つの伝
熱用熱井筒と接する第２の面とを有する伝熱プレート３
１４を含んでいる制御された伝熱装置と；少なくとも１
つの伝熱用熱井筒と熱的に接する低温体３３３と；熱井
筒と低温体との間のサーマルグリース３２２とを備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電チャックの高
温のペディスタルから下側の低温のプレートに熱を伝達
するための装置及び方法に関する。より詳細には、本発
明の静電チャックの全体的な構造は、電気接続子及び幾
つかの伝熱要素を含む装置の低温で大気圧の部分から、
高温の真空処理チャンバを熱的に隔離することができ
る。
温のペディスタルから下側の低温のプレートに熱を伝達
するための装置及び方法に関する。より詳細には、本発
明の静電チャックの全体的な構造は、電気接続子及び幾
つかの伝熱要素を含む装置の低温で大気圧の部分から、
高温の真空処理チャンバを熱的に隔離することができ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハのような物品のプラズマ処
理において、一般的な問題は、エネルギが物体に伝えら
れるようにする物理的蒸着メカニズムにより発生される
熱である。高電子密度プラズマ（ＨＤＰ）において、Ｒ
Ｆエネルギがプラズマチャンバの「ソース」領域に電磁
的に結合され、高電子密度のプラズマを発生させ維持す
る。更に、ＲＦ「バイアス」エネルギは、一般的に、物
体が処理されている間に、プラズマ内で容量結合され、
イオンフィールドを物体（典型的には半導体基板）の方
向に導く。
理において、一般的な問題は、エネルギが物体に伝えら
れるようにする物理的蒸着メカニズムにより発生される
熱である。高電子密度プラズマ（ＨＤＰ）において、Ｒ
Ｆエネルギがプラズマチャンバの「ソース」領域に電磁
的に結合され、高電子密度のプラズマを発生させ維持す
る。更に、ＲＦ「バイアス」エネルギは、一般的に、物
体が処理されている間に、プラズマ内で容量結合され、
イオンフィールドを物体（典型的には半導体基板）の方
向に導く。
【０００３】今日、半導体処理で用いられる好適な処理
方法は、「ＨＤＰ／ＣＶＤ」プロセスであり、このプロ
セスにおいては、高密度プラズマがＲＦバイアスとの組
合せで用いられ、同時にスパッタリングと、化学的蒸着
誘電体層を堆積する。この処理方法は、空孔（ボイド）
を形成することなく、メタルライン全体にわたり、誘電
体膜の堆積を可能とする。バイアスエネルギは、電磁チ
ャック上に支持された半導体基板を通して、２．５ＫＷ
以上であるのが典型的である。このような高密度プラズ
マにおいて生ずる物体へのエネルギの伝導の結果とし
て、半導体基板の典型的な処理温度は、例えば、約３５
０℃である。半導体基板（典型的にはシリコンウェハ）
から離れる方向への伝熱は、深刻な問題となる。更に、
半導体基板とその下側の静電チャックとの間の温度差
は、数１００℃に達するおそれがある。半導体基板がシ
リコンウェハである場合、ウェハと下側の静電チャック
との間の温度差は、ウェハの中心からその外縁部に向っ
て径方向に大きくなる。熱がウェハからその下側の静電
チャックに伝導されるので、径方向の温度差は、ウェハ
自体の表面に生ずる。ウェハ表面上のこの温度差は、ウ
ェハ表面上で実行されるプロセスにおいて不均一性を生
じさせるものである。
方法は、「ＨＤＰ／ＣＶＤ」プロセスであり、このプロ
セスにおいては、高密度プラズマがＲＦバイアスとの組
合せで用いられ、同時にスパッタリングと、化学的蒸着
誘電体層を堆積する。この処理方法は、空孔（ボイド）
を形成することなく、メタルライン全体にわたり、誘電
体膜の堆積を可能とする。バイアスエネルギは、電磁チ
ャック上に支持された半導体基板を通して、２．５ＫＷ
以上であるのが典型的である。このような高密度プラズ
マにおいて生ずる物体へのエネルギの伝導の結果とし
て、半導体基板の典型的な処理温度は、例えば、約３５
０℃である。半導体基板（典型的にはシリコンウェハ）
から離れる方向への伝熱は、深刻な問題となる。更に、
半導体基板とその下側の静電チャックとの間の温度差
は、数１００℃に達するおそれがある。半導体基板がシ
リコンウェハである場合、ウェハと下側の静電チャック
との間の温度差は、ウェハの中心からその外縁部に向っ
て径方向に大きくなる。熱がウェハからその下側の静電
チャックに伝導されるので、径方向の温度差は、ウェハ
自体の表面に生ずる。ウェハ表面上のこの温度差は、ウ
ェハ表面上で実行されるプロセスにおいて不均一性を生
じさせるものである。
【０００４】１９９４年９月２７日にコリンズ等に対し
て発行された米国特許第５，３５０，４９７号明細書及
び１９９４年６月１４日に公開されたコリンズ等の欧州
特許出願第９３３０９６０８．３号公報には、プラズマ
反応チャンバ内で処理されるべき物体を保持するための
静電チャックについて開示されている。この静電チャッ
クは、誘電体材料の層で被覆された金属製のペディスタ
ルを備えており、この層は、冷却ガスを流通させ、静電
チャックの上面とその上面に支持された物体との間に分
配するための冷却ガス分配システムを含んでいる。典型
的には、誘電体材料は、アルミナであり、これは、最終
的な所望厚さを越える厚さ、例えば１５〜２０mils（３
８０〜５０８ミクロン）を有する層を形成するよう、熱
スプレープロセスにより付着される。誘電体材料が付着
された後、最終の所望厚さ、例えば７mils（１８０ミク
ロン）の層に研削される。次いで、誘電体層の上面が、
層の表面全体にわたり、冷却ガス分配溝のパターンと、
下側のアルミニウムペディスタルにおける冷却ガス分配
キャビティと接続する誘電体層を貫通する小孔とを形成
するよう、処理される。
て発行された米国特許第５，３５０，４９７号明細書及
び１９９４年６月１４日に公開されたコリンズ等の欧州
特許出願第９３３０９６０８．３号公報には、プラズマ
反応チャンバ内で処理されるべき物体を保持するための
静電チャックについて開示されている。この静電チャッ
クは、誘電体材料の層で被覆された金属製のペディスタ
ルを備えており、この層は、冷却ガスを流通させ、静電
チャックの上面とその上面に支持された物体との間に分
配するための冷却ガス分配システムを含んでいる。典型
的には、誘電体材料は、アルミナであり、これは、最終
的な所望厚さを越える厚さ、例えば１５〜２０mils（３
８０〜５０８ミクロン）を有する層を形成するよう、熱
スプレープロセスにより付着される。誘電体材料が付着
された後、最終の所望厚さ、例えば７mils（１８０ミク
ロン）の層に研削される。次いで、誘電体層の上面が、
層の表面全体にわたり、冷却ガス分配溝のパターンと、
下側のアルミニウムペディスタルにおける冷却ガス分配
キャビティと接続する誘電体層を貫通する小孔とを形成
するよう、処理される。
【０００５】上述の米国特許第５，３５０，４９７号明
細書及び欧州特許出願第９３３０９６０８．３号公開公
報に開示されている種類の静電チャックは、処理される
半導体基板からその下側の静電チャックへの熱伝導を可
能とする。その場合、静電チャックの温度制御が問題と
なる。静電チャックには、チャックプラトンの温度を上
昇させる目的で、加熱要素が埋設されている。また、静
電チャックペディスタルは、静電チャックペディスタル
の温度を下げるために、冷却流体チャネルを含んでい
る。このような加熱手段と冷却手段を熱電対と共に用い
ることにより、静電チャックペディスタルの制御が可能
となる。半導体基板が約３５０℃であり、その下側のペ
ディスタルが約２５０℃である場合、この高温で機能す
る冷却流体を見いだす必要がある。水は好適な冷却流体
であるが、水は、大気圧下では１００℃で沸騰してしま
う。
細書及び欧州特許出願第９３３０９６０８．３号公開公
報に開示されている種類の静電チャックは、処理される
半導体基板からその下側の静電チャックへの熱伝導を可
能とする。その場合、静電チャックの温度制御が問題と
なる。静電チャックには、チャックプラトンの温度を上
昇させる目的で、加熱要素が埋設されている。また、静
電チャックペディスタルは、静電チャックペディスタル
の温度を下げるために、冷却流体チャネルを含んでい
る。このような加熱手段と冷却手段を熱電対と共に用い
ることにより、静電チャックペディスタルの制御が可能
となる。半導体基板が約３５０℃であり、その下側のペ
ディスタルが約２５０℃である場合、この高温で機能す
る冷却流体を見いだす必要がある。水は好適な冷却流体
であるが、水は、大気圧下では１００℃で沸騰してしま
う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ここで、課題は、特別
な冷却流体や高圧流体システムを用いる必要なく、２５
０℃以上の温度で表面から熱を抽出する方法を見いだす
ことである。
な冷却流体や高圧流体システムを用いる必要なく、２５
０℃以上の温度で表面から熱を抽出する方法を見いだす
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明
は、高温の静電チャックから下側の低温プレートに熱を
伝達するための装置及び方法を述べている。更に、本発
明による静電チャックの全体的構造は、静電チャックの
上面上の高温の真空プロセス用の部分を、その下側にあ
る静電チャックの下面上の低温の大気圧伝熱プロセス用
の部分から熱的に且つ圧力的に隔離することができる。
は、高温の静電チャックから下側の低温プレートに熱を
伝達するための装置及び方法を述べている。更に、本発
明による静電チャックの全体的構造は、静電チャックの
上面上の高温の真空プロセス用の部分を、その下側にあ
る静電チャックの下面上の低温の大気圧伝熱プロセス用
の部分から熱的に且つ圧力的に隔離することができる。
【０００８】本発明による伝熱装置は、（ａ）静電チャ
ックの本体の表面と熱的に接する第１の面と、低温体と
熱的に接する第２の面とを有する少なくとも１つの伝熱
用熱溜め（heat transfer thermal well）、及び、
（ｂ）前記熱溜めの第２の面と前記低温体との間の潤滑
剤、を備えている。
ックの本体の表面と熱的に接する第１の面と、低温体と
熱的に接する第２の面とを有する少なくとも１つの伝熱
用熱溜め（heat transfer thermal well）、及び、
（ｂ）前記熱溜めの第２の面と前記低温体との間の潤滑
剤、を備えている。
【０００９】代表的な熱井筒は、一端が開放され他端が
閉鎖された薄肉の円筒体である。この円筒体はその開放
端部で静電チャックの本体の表面と接している。また、
円筒体の閉鎖端部は、下側の低温プレートに熱を伝達す
るよう設計された平坦な面となっているのが典型とな
る。
閉鎖された薄肉の円筒体である。この円筒体はその開放
端部で静電チャックの本体の表面と接している。また、
円筒体の閉鎖端部は、下側の低温プレートに熱を伝達す
るよう設計された平坦な面となっているのが典型とな
る。
【００１０】伝熱装置のより好適な実施態様において、
少なくとも１つの熱井筒は、静電チャック本体及び当該
熱井筒と熱的に接する伝熱プレートを介して、静電チャ
ック本体と熱的に接している。この伝熱プレートは、伝
熱流体導管又は導通路を有しており、静電チャックの上
面の方向に伝熱流体を導くためのマニホールドとして機
能するものである。
少なくとも１つの熱井筒は、静電チャック本体及び当該
熱井筒と熱的に接する伝熱プレートを介して、静電チャ
ック本体と熱的に接している。この伝熱プレートは、伝
熱流体導管又は導通路を有しており、静電チャックの上
面の方向に伝熱流体を導くためのマニホールドとして機
能するものである。
【００１１】熱井筒と静電チャック本体との間の接触
が、熱井筒の開放端部を静電チャック表面又は伝熱プレ
ートに溶着又はろう付けすることにより得られた場合、
大気圧が熱井筒内で確実に維持され得るよう熱井筒の閉
鎖端部に開口が形成されるのが望ましい。
が、熱井筒の開放端部を静電チャック表面又は伝熱プレ
ートに溶着又はろう付けすることにより得られた場合、
大気圧が熱井筒内で確実に維持され得るよう熱井筒の閉
鎖端部に開口が形成されるのが望ましい。
【００１２】大気圧の伝熱プロセスにおいて用いられる
好適な潤滑剤は、サーマルグリースである。好適なサー
マルグリースは、熱伝導性材料、一般的には窒化ホウ素
粒子又はアルミニウム粒子のような粒状体を含んでい
る。
好適な潤滑剤は、サーマルグリースである。好適なサー
マルグリースは、熱伝導性材料、一般的には窒化ホウ素
粒子又はアルミニウム粒子のような粒状体を含んでい
る。
【００１３】また、本発明は、（ａ）高電圧直流電流と
高周波の電気入力のための電極が埋設された静電チャッ
クの本体であって、当該静電チャックを加熱するために
用いられることができる加熱要素が埋設された静電チャ
ックの本体と、（ｂ）静電チャックの本体と熱的に接す
る第１の面と、少なくとも１つの伝熱用熱井筒と接する
第２の面とを有する伝熱プレートを含んでいる制御され
た伝熱装置と、（ｃ）前記少なくとも１つの伝熱用熱井
筒と接する低温体と、を備える、半導体処理に用いられ
る装置を含んでいる。
高周波の電気入力のための電極が埋設された静電チャッ
クの本体であって、当該静電チャックを加熱するために
用いられることができる加熱要素が埋設された静電チャ
ックの本体と、（ｂ）静電チャックの本体と熱的に接す
る第１の面と、少なくとも１つの伝熱用熱井筒と接する
第２の面とを有する伝熱プレートを含んでいる制御され
た伝熱装置と、（ｃ）前記少なくとも１つの伝熱用熱井
筒と接する低温体と、を備える、半導体処理に用いられ
る装置を含んでいる。
【００１４】伝熱用熱井筒の好適な実施態様は、熱伝導
性材料から成る薄肉の円筒体であり、この円筒体は、静
電チャックから熱を伝えるよう用いられる伝熱プレート
の表面に一端が熱的に接し、好ましくは取着されてい
る。薄肉円筒体の他端は、ベースの伝熱面に取着される
のが主となる。熱井筒のベースの伝熱面にはサーマルグ
リースが付着され、このサーマルグリースにより、伝熱
面は、それが接する低温体上を摺動できる。静電チャッ
クは加熱されると膨張し、熱井筒を径方向外方に移動さ
せる。低温体（例えば低温のプレート）は室温（約２０
〜２５℃）に維持されるのが好ましい。熱井筒のベース
の伝熱面が低温プレートの表面上を自由に摺動すること
ができない場合、過度の熱応力が発生し、静電チャック
はクラックを生ずる。低温体は、熱井筒のベースの伝熱
面と極めて密に接するよう平坦な面であることが好まし
く、ベースの伝熱面も平坦であることが好ましい。熱井
筒のベースの伝熱面と低温体との間のより良好な伝熱
は、両者間のサーマルグリースが熱伝導性を改善する添
加剤、例えば金属微粒子を含む場合に達成される。
性材料から成る薄肉の円筒体であり、この円筒体は、静
電チャックから熱を伝えるよう用いられる伝熱プレート
の表面に一端が熱的に接し、好ましくは取着されてい
る。薄肉円筒体の他端は、ベースの伝熱面に取着される
のが主となる。熱井筒のベースの伝熱面にはサーマルグ
リースが付着され、このサーマルグリースにより、伝熱
面は、それが接する低温体上を摺動できる。静電チャッ
クは加熱されると膨張し、熱井筒を径方向外方に移動さ
せる。低温体（例えば低温のプレート）は室温（約２０
〜２５℃）に維持されるのが好ましい。熱井筒のベース
の伝熱面が低温プレートの表面上を自由に摺動すること
ができない場合、過度の熱応力が発生し、静電チャック
はクラックを生ずる。低温体は、熱井筒のベースの伝熱
面と極めて密に接するよう平坦な面であることが好まし
く、ベースの伝熱面も平坦であることが好ましい。熱井
筒のベースの伝熱面と低温体との間のより良好な伝熱
は、両者間のサーマルグリースが熱伝導性を改善する添
加剤、例えば金属微粒子を含む場合に達成される。
【００１５】任意の伝熱プレート、熱井筒及び低温体か
ら静電チャック本体（プラズマ・真空環境にさらされる
半導体処理チャンバの部分内に配置されている静電チャ
ック本体）を熱的に且つ圧力的に隔離することは、プラ
ズマ・真空環境にさらされる静電チャックの部分に対し
てシール（封着）される包囲体内に、伝熱プレート、熱
井筒及び低温体等の要素を収容することによって、可能
とされる。なお、伝熱プレートは、それが伝熱流体マニ
ホールドとしては必要がない場合、任意的なものであ
る。
ら静電チャック本体（プラズマ・真空環境にさらされる
半導体処理チャンバの部分内に配置されている静電チャ
ック本体）を熱的に且つ圧力的に隔離することは、プラ
ズマ・真空環境にさらされる静電チャックの部分に対し
てシール（封着）される包囲体内に、伝熱プレート、熱
井筒及び低温体等の要素を収容することによって、可能
とされる。なお、伝熱プレートは、それが伝熱流体マニ
ホールドとしては必要がない場合、任意的なものであ
る。
【００１６】本発明の隔離という特徴の好適な実施態様
において、包囲体は薄肉円筒体を用いて形成されてお
り、この薄肉円筒体の第１の端部は、加工物処理面では
ない静電チャックの表面に対してシールされ、薄肉円筒
体の第２の端部は、静電チャックが動作される半導体処
理チャンバの壁面に対してシールされる。薄肉円筒体の
材料の線膨張係数は静電チャックの本体を構成する材料
に極めて一致させるべきである。薄肉の円筒体内で囲ま
れる部分は、静電チャックがプラズマ・真空環境で動作
されている場合、周囲の大気圧状態で維持されることが
できる。伝熱プレートを囲んでいる包囲体内の大気圧環
境の使用は、多数の利点を与えるものである。例えば、
サーマルグリースが真空システム内で使用できない（蒸
発してシステム内の面を汚染する）ので、それは伝熱装
置の使用を可能とする。一般的に述べるならば、高電圧
は真空内で放電破壊を引き起こし、従って、真空ギャッ
プがリード線を囲むことのない状態でソリッドな誘電体
を使用すること、或は、大気圧のフィードスルーを形成
することを必要とする。加熱要素に対する電源として用
いられるＡＣ電線についても同様である。更に、大気圧
環境の使用は、配線のような構成要素の腐食の可能性を
減じる。更にまた、装置内で処理される後の半導体基板
若しくは加工物を汚染し得るＮｉ、Ｆｅ、その他の処理
材料による露出物のスパッタ汚染の可能性がない。包囲
体を形成する半導体処理チャンバの形状に応じて、本発
明の装置の少なくとも一部分を大気に開放したままとす
ることができ、伝熱用の接続部の保守を容易化すること
ができる。 そして、電線が環境に対して開放された装
置部分内に配置されている場合、アーク発生の危険性は
大幅に減じられ、そのような電気的接続部の保守も容易
化される。
において、包囲体は薄肉円筒体を用いて形成されてお
り、この薄肉円筒体の第１の端部は、加工物処理面では
ない静電チャックの表面に対してシールされ、薄肉円筒
体の第２の端部は、静電チャックが動作される半導体処
理チャンバの壁面に対してシールされる。薄肉円筒体の
材料の線膨張係数は静電チャックの本体を構成する材料
に極めて一致させるべきである。薄肉の円筒体内で囲ま
れる部分は、静電チャックがプラズマ・真空環境で動作
されている場合、周囲の大気圧状態で維持されることが
できる。伝熱プレートを囲んでいる包囲体内の大気圧環
境の使用は、多数の利点を与えるものである。例えば、
サーマルグリースが真空システム内で使用できない（蒸
発してシステム内の面を汚染する）ので、それは伝熱装
置の使用を可能とする。一般的に述べるならば、高電圧
は真空内で放電破壊を引き起こし、従って、真空ギャッ
プがリード線を囲むことのない状態でソリッドな誘電体
を使用すること、或は、大気圧のフィードスルーを形成
することを必要とする。加熱要素に対する電源として用
いられるＡＣ電線についても同様である。更に、大気圧
環境の使用は、配線のような構成要素の腐食の可能性を
減じる。更にまた、装置内で処理される後の半導体基板
若しくは加工物を汚染し得るＮｉ、Ｆｅ、その他の処理
材料による露出物のスパッタ汚染の可能性がない。包囲
体を形成する半導体処理チャンバの形状に応じて、本発
明の装置の少なくとも一部分を大気に開放したままとす
ることができ、伝熱用の接続部の保守を容易化すること
ができる。 そして、電線が環境に対して開放された装
置部分内に配置されている場合、アーク発生の危険性は
大幅に減じられ、そのような電気的接続部の保守も容易
化される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、高温の静電チャックからそ
の下側の低温のプレートに熱を伝えるための本発明によ
る装置と方法について説明する。より詳細には、本発明
の伝熱装置が組み合わされた静電チャックの全体的な構
造は、高温の真空プロセスチャンバを、当該伝熱装置を
含む装置の低温の大気圧部分から断熱（熱的に隔離）す
ることができるようになっている。
の下側の低温のプレートに熱を伝えるための本発明によ
る装置と方法について説明する。より詳細には、本発明
の伝熱装置が組み合わされた静電チャックの全体的な構
造は、高温の真空プロセスチャンバを、当該伝熱装置を
含む装置の低温の大気圧部分から断熱（熱的に隔離）す
ることができるようになっている。
【００１８】図１を参照すると、従来におけるプラズマ
処理チャンバ１００が示されており、このチャンバ１０
０は、処理中においてチャンバ１００の内部の適所に加
工物１０４（一般的には半導体ウェハ）を静電的にクラ
ンプする静電チャック１０２を備えている。静電チャッ
ク１０２は、リフトフィンガ１０７を収容するリフトフ
ィンガ開口１０６を備えており、リフトフィンガ１０７
は、電力が切られクランプ力がなくなった後、静電チャ
ック１０２の上面から半導体ウェハを持ち上げることが
できる。
処理チャンバ１００が示されており、このチャンバ１０
０は、処理中においてチャンバ１００の内部の適所に加
工物１０４（一般的には半導体ウェハ）を静電的にクラ
ンプする静電チャック１０２を備えている。静電チャッ
ク１０２は、リフトフィンガ１０７を収容するリフトフ
ィンガ開口１０６を備えており、リフトフィンガ１０７
は、電力が切られクランプ力がなくなった後、静電チャ
ック１０２の上面から半導体ウェハを持ち上げることが
できる。
【００１９】図２の（Ａ）は静電チャック１０２の平面
図であり、静電チャック１０２は、その周縁部の近傍に
配置された環状の金属製インサート１１０を有してい
る。インサート１１０は、静電チャック１０２のペディ
スタル１１８の表面２０１に機械加工された溝ないしは
チャネル１１６内に着座している。インサート１１０
は、ペディスタル１１８（図２の（Ｂ）参照）のチャネ
ル１１６と共働し、静電チャック１０２の全周にわたっ
て伝熱流体（典型的には冷却ガス）用流路チャネル１１
２を提供する。静電チャックペディスタル１１８の上面
２０１は、誘電体層１１４で被覆されている。図２の
（Ｃ）は、金属製インサート１１０の部分切欠き拡大斜
視図である。流路チャネル１１２から誘電体層１１４を
貫通しての伝熱流体の流通を可能とするために、開口１
１５が、流路チャネル１１２を覆う薄い金属層１１３を
貫通して形成されている。更に、図２のＢに示すよう
に、開口２０２が、金属製インサート１１０を貫通する
開口１１５、及び、金属製インサート１１０内の流路チ
ャネル１１２と接続するように、誘電体層１１４を貫通
して形成されている。
図であり、静電チャック１０２は、その周縁部の近傍に
配置された環状の金属製インサート１１０を有してい
る。インサート１１０は、静電チャック１０２のペディ
スタル１１８の表面２０１に機械加工された溝ないしは
チャネル１１６内に着座している。インサート１１０
は、ペディスタル１１８（図２の（Ｂ）参照）のチャネ
ル１１６と共働し、静電チャック１０２の全周にわたっ
て伝熱流体（典型的には冷却ガス）用流路チャネル１１
２を提供する。静電チャックペディスタル１１８の上面
２０１は、誘電体層１１４で被覆されている。図２の
（Ｃ）は、金属製インサート１１０の部分切欠き拡大斜
視図である。流路チャネル１１２から誘電体層１１４を
貫通しての伝熱流体の流通を可能とするために、開口１
１５が、流路チャネル１１２を覆う薄い金属層１１３を
貫通して形成されている。更に、図２のＢに示すよう
に、開口２０２が、金属製インサート１１０を貫通する
開口１１５、及び、金属製インサート１１０内の流路チ
ャネル１１２と接続するように、誘電体層１１４を貫通
して形成されている。
【００２０】図１及び図２の（Ａ）〜（Ｃ）に示される
種類の静電チャックは、約１００℃よりも低い温度で用
いられるのが代表的である。上述した流路チャネルを通
って循環する冷却ガスのような伝熱流体は、加工物１０
４から静電チャック１０２への伝熱を助け、静電チャッ
ク１０２からはこの熱が除去される必要がある。更に、
静電チャック１０２に対するバイアスＲＦ（高周波）と
チャック用ＨＶＤＣ（高電圧直流電流）との印加によ
り、静電チャック１０２の温度は上昇する。この熱は、
冷却水を用いて除去され、静電チャック１０２の温度は
約６５℃（処理チャンバ壁と同じ温度）で動作するよう
に制御される。静電チャック１０２が動作し得る最高温
度は、冷却水の使用に基づいて約１００℃であり、約３
５０℃の加工物と約６５℃〜１００℃の範囲にわたって
動作される静電チャックとの間の温度差は、本質的に同
じ（約２７０℃）である。この大きな温度差は、ウェハ
からその下側の静電チャックへ熱を移動させる相当な駆
動力となる。ウェハから更に熱を取り去るのは、静電チ
ャックの外縁部及びウェハの外縁部からの熱損失であ
る。このような状況下で、ウェハの中心から約７５℃の
縁部の方向（径方向）への温度差を見出すことは稀なこ
とではない。高密度プラズマ化学的蒸着プロセスにおい
て、加工物表面全体における温度の７５℃の変差は、加
工物１０４上に形成されるデバイスの処理及び質の制御
に大きな影響をもたらす。例えば、ウェハ表面上に堆積
される被膜ないしはコーティングの厚さは被堆積面の温
度に依存し、コーティングの厚さはデバイスの性能特性
に影響を及ぼす。
種類の静電チャックは、約１００℃よりも低い温度で用
いられるのが代表的である。上述した流路チャネルを通
って循環する冷却ガスのような伝熱流体は、加工物１０
４から静電チャック１０２への伝熱を助け、静電チャッ
ク１０２からはこの熱が除去される必要がある。更に、
静電チャック１０２に対するバイアスＲＦ（高周波）と
チャック用ＨＶＤＣ（高電圧直流電流）との印加によ
り、静電チャック１０２の温度は上昇する。この熱は、
冷却水を用いて除去され、静電チャック１０２の温度は
約６５℃（処理チャンバ壁と同じ温度）で動作するよう
に制御される。静電チャック１０２が動作し得る最高温
度は、冷却水の使用に基づいて約１００℃であり、約３
５０℃の加工物と約６５℃〜１００℃の範囲にわたって
動作される静電チャックとの間の温度差は、本質的に同
じ（約２７０℃）である。この大きな温度差は、ウェハ
からその下側の静電チャックへ熱を移動させる相当な駆
動力となる。ウェハから更に熱を取り去るのは、静電チ
ャックの外縁部及びウェハの外縁部からの熱損失であ
る。このような状況下で、ウェハの中心から約７５℃の
縁部の方向（径方向）への温度差を見出すことは稀なこ
とではない。高密度プラズマ化学的蒸着プロセスにおい
て、加工物表面全体における温度の７５℃の変差は、加
工物１０４上に形成されるデバイスの処理及び質の制御
に大きな影響をもたらす。例えば、ウェハ表面上に堆積
される被膜ないしはコーティングの厚さは被堆積面の温
度に依存し、コーティングの厚さはデバイスの性能特性
に影響を及ぼす。
【００２１】加工物表面の温度の均一性をより向上させ
るために、加工物の温度に近い温度で静電チャックを動
作させることが望ましいことが、明らかとなった。例え
ば、高密度プラズマ化学的蒸着中において、加工物の約
１００℃（又は１００℃未満）以内の温度で静電チャッ
クを動作させることは均一な膜厚の形成を可能とするこ
とが、実験データからわかっている。しかしながら、静
電チャックの温度の制御を可能とするためには、静電チ
ャック温度の変動を減じるために、熱除去速度全体にわ
たる細かい制御を維持しつつ、必要な際に迅速に熱を確
実に除去できる手段が見出されなければならない。
るために、加工物の温度に近い温度で静電チャックを動
作させることが望ましいことが、明らかとなった。例え
ば、高密度プラズマ化学的蒸着中において、加工物の約
１００℃（又は１００℃未満）以内の温度で静電チャッ
クを動作させることは均一な膜厚の形成を可能とするこ
とが、実験データからわかっている。しかしながら、静
電チャックの温度の制御を可能とするためには、静電チ
ャック温度の変動を減じるために、熱除去速度全体にわ
たる細かい制御を維持しつつ、必要な際に迅速に熱を確
実に除去できる手段が見出されなければならない。
【００２２】図３の（Ａ）は、好適な実施形態の装置３
００の断面を示しており、この装置３００は、上部領域
３０２と下部領域３０８とを備える静電チャック３０１
を含んでいる。或はまた、静電チャック３０１は一定の
直径のものとすることもできる。また、装置３００に
は、静電チャック３０１に伝熱ガスを供給するためのマ
ニホールドとして機能する伝熱・マニホールドプレート
３１４と、この伝熱・マニホールドプレート３１４に取
り付けられた伝熱用熱井筒（heat transfer thermal we
lls）３１８と、冷却チャネル３３４を含む下部部材３
３２にろう付けそれた上部部材３３０を有する冷却プレ
ート３３３とが含まれている。伝熱・マニホールドプレ
ート３１４、伝熱用熱井筒３１８及び冷却プレート３３
３は、静電チャックの下部領域３０８にろう付け３４０
で取り付けられた薄肉の熱チョーク円筒体（heat choke
cylinder）３３６内に収容されている。薄肉の熱チョ
ーク円筒体３３６からはフランジ３３８が延びている
（又は円筒体３３６に取り付けられている）。このフラ
ンジ３３８は、内部で静電チャック３０１が動作される
プロセスチャンバ（図示せず）内の面に対してシールさ
れる。薄肉の熱チョーク円筒体３３６の内側で、静電チ
ャック下部領域３０８の下部ろう付け面３０９と、チョ
ーク円筒体３３６がフランジ３３８により取り付けられ
る面との間に形成される第１部分は大気圧で動作され得
る。この第１部分の外側の第２部分は真空下で動作され
る。図３の（Ｂ）は、伝熱・マニホールドプレート３１
４の下側に配置される大気圧キャビティ３３９を示して
いる。伝熱・マニホールドプレート３１４を必要としな
かった用途において、第１部分の大気圧キャビティは、
静電チャック３０１の下面３１１と、フランジ３３８が
取り付けられる面とから延びている。
００の断面を示しており、この装置３００は、上部領域
３０２と下部領域３０８とを備える静電チャック３０１
を含んでいる。或はまた、静電チャック３０１は一定の
直径のものとすることもできる。また、装置３００に
は、静電チャック３０１に伝熱ガスを供給するためのマ
ニホールドとして機能する伝熱・マニホールドプレート
３１４と、この伝熱・マニホールドプレート３１４に取
り付けられた伝熱用熱井筒（heat transfer thermal we
lls）３１８と、冷却チャネル３３４を含む下部部材３
３２にろう付けそれた上部部材３３０を有する冷却プレ
ート３３３とが含まれている。伝熱・マニホールドプレ
ート３１４、伝熱用熱井筒３１８及び冷却プレート３３
３は、静電チャックの下部領域３０８にろう付け３４０
で取り付けられた薄肉の熱チョーク円筒体（heat choke
cylinder）３３６内に収容されている。薄肉の熱チョ
ーク円筒体３３６からはフランジ３３８が延びている
（又は円筒体３３６に取り付けられている）。このフラ
ンジ３３８は、内部で静電チャック３０１が動作される
プロセスチャンバ（図示せず）内の面に対してシールさ
れる。薄肉の熱チョーク円筒体３３６の内側で、静電チ
ャック下部領域３０８の下部ろう付け面３０９と、チョ
ーク円筒体３３６がフランジ３３８により取り付けられ
る面との間に形成される第１部分は大気圧で動作され得
る。この第１部分の外側の第２部分は真空下で動作され
る。図３の（Ｂ）は、伝熱・マニホールドプレート３１
４の下側に配置される大気圧キャビティ３３９を示して
いる。伝熱・マニホールドプレート３１４を必要としな
かった用途において、第１部分の大気圧キャビティは、
静電チャック３０１の下面３１１と、フランジ３３８が
取り付けられる面とから延びている。
【００２３】好適な実施形態の静電チャック３０１は、
シリコンウェハの処理中において、一般的な約２５０℃
〜約２７５℃の高温で使用された。伝熱・マニホールド
プレート３１４と熱井筒３１８はこの温度から、低温プ
レート３３３の一般的な温度である約６５℃〜約７０℃
に変化した。熱チョーク円筒体３３６は、頂部で高温
（約２５０℃〜約２７５℃）であり、底部で低温（約６
５℃〜約７０℃）であった。
シリコンウェハの処理中において、一般的な約２５０℃
〜約２７５℃の高温で使用された。伝熱・マニホールド
プレート３１４と熱井筒３１８はこの温度から、低温プ
レート３３３の一般的な温度である約６５℃〜約７０℃
に変化した。熱チョーク円筒体３３６は、頂部で高温
（約２５０℃〜約２７５℃）であり、底部で低温（約６
５℃〜約７０℃）であった。
【００２４】大気圧での伝熱要素の動作は、伝熱・マニ
ホールドプレート３１４から熱井筒３１８を介して冷却
プレート３３３の方向への熱伝達率を増加させることに
より特定の効果を与えた。更に、静電チャック３０１の
表面近傍におけるＲＦ／ＨＶＤＣ電気グリッド３０４及
び加熱コイル３１０に対する電気供給接続子（図示せ
ず）が、伝熱・マニホールドプレート３１４及び静電チ
ャック３０１を適当に貫通して延びるよう作られ、その
電気供給接続子が第１部分内に配置され、前述したよう
に、保守の目的で容易に接近可能とすると共にアーク発
生の可能性を減じるようにされた。また、伝熱流体導通
路３１６，３１２に対する接続子も大気圧キャビティ３
３９内でアクセスでき、この接続子に対する保守も容易
とされた。
ホールドプレート３１４から熱井筒３１８を介して冷却
プレート３３３の方向への熱伝達率を増加させることに
より特定の効果を与えた。更に、静電チャック３０１の
表面近傍におけるＲＦ／ＨＶＤＣ電気グリッド３０４及
び加熱コイル３１０に対する電気供給接続子（図示せ
ず）が、伝熱・マニホールドプレート３１４及び静電チ
ャック３０１を適当に貫通して延びるよう作られ、その
電気供給接続子が第１部分内に配置され、前述したよう
に、保守の目的で容易に接近可能とすると共にアーク発
生の可能性を減じるようにされた。また、伝熱流体導通
路３１６，３１２に対する接続子も大気圧キャビティ３
３９内でアクセスでき、この接続子に対する保守も容易
とされた。
【００２５】伝熱ガス、一般的はヘリウムが、公称圧
力、すなわち約４〜８Ｔｏｒｒで伝熱流体導通路３１
６，３１２に供給された。シリコンウェハ（図示せず）
から導通路３１２内へのアーク発生の可能性を減じるべ
く、伝熱流体導通路３１２の内部にセラミックピン３０
６が取り付けられた。このようなアーク発生は、伝熱ガ
ス、特にヘリウムの分解を引き起こすおそれがある。シ
リコンウェハの下面と静電チャック３０１の上面３０３
との間の伝熱流体は比較的に安定であった。ヘリウムの
流量は約０．５〜１．０ｓｃｃｍの範囲であった。この
範囲は、シリコンウェハの周縁部に沿ってのシリコンウ
ェハ下側からのヘリウムの漏れ流量を示すものである。
力、すなわち約４〜８Ｔｏｒｒで伝熱流体導通路３１
６，３１２に供給された。シリコンウェハ（図示せず）
から導通路３１２内へのアーク発生の可能性を減じるべ
く、伝熱流体導通路３１２の内部にセラミックピン３０
６が取り付けられた。このようなアーク発生は、伝熱ガ
ス、特にヘリウムの分解を引き起こすおそれがある。シ
リコンウェハの下面と静電チャック３０１の上面３０３
との間の伝熱流体は比較的に安定であった。ヘリウムの
流量は約０．５〜１．０ｓｃｃｍの範囲であった。この
範囲は、シリコンウェハの周縁部に沿ってのシリコンウ
ェハ下側からのヘリウムの漏れ流量を示すものである。
【００２６】図３の（Ａ）及び（Ｂ）において、セラミ
ックピン３０６は伝熱流体導通路３１６の真上で伝熱・
マニホールドプレート３１４の上面に着座しているよう
示されている。これは伝熱ガスがヘリウムの場合に用い
られる構造であり、かかるヘリウムは、ヘリウム分子の
寸法の故に、セラミックピン３０６の底部と伝熱・マニ
ホールドプレート３１４の上面との間で容易に流通され
た。或はまた、セラミックピン３０６は、このセラミッ
クピン３０６の底部と伝熱・マニホールドプレート３１
４の上面との間に空間を残すように設計されてもよい
が、これは、静電チャック３０１の上面３０３に伝熱ガ
スが流れるようにするために必要とされる場合である。
図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるような伝熱流体導通
路３１２とセラミックピン３０６の形状は、セラミック
ピン３０６が捕獲され且つ静電チャック３０１の上面３
０３から導通路３１２の内部キャビテイへの真っ直ぐな
流路を避けるよう、設計されている。これは、高密度プ
ラズマのキャビティ３１２内へのアーク発生を防止し、
伝熱ガス（この例ではヘリウム）の同時分解を防止する
のを助けるものである。
ックピン３０６は伝熱流体導通路３１６の真上で伝熱・
マニホールドプレート３１４の上面に着座しているよう
示されている。これは伝熱ガスがヘリウムの場合に用い
られる構造であり、かかるヘリウムは、ヘリウム分子の
寸法の故に、セラミックピン３０６の底部と伝熱・マニ
ホールドプレート３１４の上面との間で容易に流通され
た。或はまた、セラミックピン３０６は、このセラミッ
クピン３０６の底部と伝熱・マニホールドプレート３１
４の上面との間に空間を残すように設計されてもよい
が、これは、静電チャック３０１の上面３０３に伝熱ガ
スが流れるようにするために必要とされる場合である。
図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるような伝熱流体導通
路３１２とセラミックピン３０６の形状は、セラミック
ピン３０６が捕獲され且つ静電チャック３０１の上面３
０３から導通路３１２の内部キャビテイへの真っ直ぐな
流路を避けるよう、設計されている。これは、高密度プ
ラズマのキャビティ３１２内へのアーク発生を防止し、
伝熱ガス（この例ではヘリウム）の同時分解を防止する
のを助けるものである。
【００２７】熱井筒３１８のベース３２０と冷却プレー
ト３３３の上部部材３３０との間の接触は、潤滑剤・境
界接触材料３２２を用いて行われるのが好適である。潤
滑剤・境界接触材料３２２によって、静電チャック３０
１及び伝熱・マニホールドプレート３１４が伸縮した際
に熱井筒３１８のベース３２０は冷却プレートの上部部
材３３０の上面３２９上を滑動することができ、更に、
潤滑剤・境界接触材料３２２はベース３２０と冷却プレ
ートの上部部材３３０の上面３２９との間の間隙を満た
し、伝熱がこの境界部で容易に生ずるようにしている。
この好適な実施形態においては、キャビティ３３９内の
圧力が大気圧であるので、サーマルグリース（thermal
grease）が潤滑剤・境界接触材料３２２として用いられ
た。キャビティ３３９内の圧力が大気圧よりも低いなら
ば、潤滑剤・境界接触材料３２２は動作圧力で気体放出
を起こさない材料でなければならない。好適な実施形態
において潤滑剤・境界接触材料３２２として用いられた
サーマルグリースは、優れた熱伝導性を与えることが分
っている伝熱媒体であるアルミニウム粒子が充填された
ものであった。
ト３３３の上部部材３３０との間の接触は、潤滑剤・境
界接触材料３２２を用いて行われるのが好適である。潤
滑剤・境界接触材料３２２によって、静電チャック３０
１及び伝熱・マニホールドプレート３１４が伸縮した際
に熱井筒３１８のベース３２０は冷却プレートの上部部
材３３０の上面３２９上を滑動することができ、更に、
潤滑剤・境界接触材料３２２はベース３２０と冷却プレ
ートの上部部材３３０の上面３２９との間の間隙を満た
し、伝熱がこの境界部で容易に生ずるようにしている。
この好適な実施形態においては、キャビティ３３９内の
圧力が大気圧であるので、サーマルグリース（thermal
grease）が潤滑剤・境界接触材料３２２として用いられ
た。キャビティ３３９内の圧力が大気圧よりも低いなら
ば、潤滑剤・境界接触材料３２２は動作圧力で気体放出
を起こさない材料でなければならない。好適な実施形態
において潤滑剤・境界接触材料３２２として用いられた
サーマルグリースは、優れた熱伝導性を与えることが分
っている伝熱媒体であるアルミニウム粒子が充填された
ものであった。
【００２８】前述したように、潤滑剤・境界接触材料
（好ましくはサーマルグリース）３２２により、熱井筒
３１８のベース３２０は冷却プレート３３３の上部部材
３３０の上面３２９上を滑動できる。従って、静電チャ
ック３０１が冷却プレート３３３とは異なった寸法で収
縮した場合、潤滑剤・境界接触材料３２２は、熱井筒３
１８と冷却プレート３３３の上面３２９との間に生ずる
応力を確実に最小のものとすることができる。更に、密
な伝熱接触が熱井筒３１８のベース３２０と冷却プレー
ト３３３の上面３２９との間で維持される。冷却プレー
ト３３３が約６５〜１００℃の間の比較的一定の温度で
維持される一方、プロセス条件が変えられる際に静電チ
ャック３０１の温度が約２５０〜３５０℃の間で変化さ
れる場合、静電チャック３０１と冷却プレート３３３と
の間で相対的な熱収縮の差がしばしば生じた。
（好ましくはサーマルグリース）３２２により、熱井筒
３１８のベース３２０は冷却プレート３３３の上部部材
３３０の上面３２９上を滑動できる。従って、静電チャ
ック３０１が冷却プレート３３３とは異なった寸法で収
縮した場合、潤滑剤・境界接触材料３２２は、熱井筒３
１８と冷却プレート３３３の上面３２９との間に生ずる
応力を確実に最小のものとすることができる。更に、密
な伝熱接触が熱井筒３１８のベース３２０と冷却プレー
ト３３３の上面３２９との間で維持される。冷却プレー
ト３３３が約６５〜１００℃の間の比較的一定の温度で
維持される一方、プロセス条件が変えられる際に静電チ
ャック３０１の温度が約２５０〜３５０℃の間で変化さ
れる場合、静電チャック３０１と冷却プレート３３３と
の間で相対的な熱収縮の差がしばしば生じた。
【００２９】冷却プレート３３３は、冷却流体、一般的
には水（図示せず）を移送する導通路３３４を備えるも
のであった。高密度プラズマ環境における静電チャック
の典型的な動作中、冷却流体は比較的一定の割合で冷却
プレート導通路３３４を流れ、静電チャックのグリッド
３０４に対するＲＦ又は（より一般的には）加熱コイル
３１０の電流は、熱電対３２６−３２７からの入力デー
タを受けるコントローラに応答して増加された。熱電対
３２６−３２７による温度計測は、静電チャック３０１
の上面３０３の約５ｍｍ内であった。コントローラは、
比例・積分・微分（ＰＩＤ）ループを有する購入可能な
標準的なＳＣＲ（シリコン制御整流素子）コントローラ
であった。コントローラは、静電チャック表面の温度が
増減する割合を計算するために、熱電対３２６−３２７
の入力値を用い、この入力値に基づいて加熱コイル３１
０への電力の増減のための信号を発生するももとした。
この例においてコントローラに入力値を与えるために用
いられた計測温度は静電チャック本体３０１の温度であ
るが、他の場合においては、静電チャック本体３０１と
接する半導体基板（図示せず）の温度やプラズマのよう
なプロセス変量の温度等、他の計測された温度が用いら
れてもよい。
には水（図示せず）を移送する導通路３３４を備えるも
のであった。高密度プラズマ環境における静電チャック
の典型的な動作中、冷却流体は比較的一定の割合で冷却
プレート導通路３３４を流れ、静電チャックのグリッド
３０４に対するＲＦ又は（より一般的には）加熱コイル
３１０の電流は、熱電対３２６−３２７からの入力デー
タを受けるコントローラに応答して増加された。熱電対
３２６−３２７による温度計測は、静電チャック３０１
の上面３０３の約５ｍｍ内であった。コントローラは、
比例・積分・微分（ＰＩＤ）ループを有する購入可能な
標準的なＳＣＲ（シリコン制御整流素子）コントローラ
であった。コントローラは、静電チャック表面の温度が
増減する割合を計算するために、熱電対３２６−３２７
の入力値を用い、この入力値に基づいて加熱コイル３１
０への電力の増減のための信号を発生するももとした。
この例においてコントローラに入力値を与えるために用
いられた計測温度は静電チャック本体３０１の温度であ
るが、他の場合においては、静電チャック本体３０１と
接する半導体基板（図示せず）の温度やプラズマのよう
なプロセス変量の温度等、他の計測された温度が用いら
れてもよい。
【００３０】代表的には、静電チャックの温度はプラズ
マ処理温度の近傍となるよう制御され、シリコンウェハ
上の過剰な蓄熱がシリコンウェハと静電チャックとの間
のヘリウム伝熱流体を介して静電チャックに伝えられ
た。従って、静電チャックが昇温を始めると、加熱コイ
ル３１０に対する電力は、静電チャック３０１から伝熱
・マニホールドプレート３１４及び熱井筒３１８を経て
冷却プレート３３３への伝熱により冷却が生ずるよう、
減じられた。ウェハ処理サイクルの最終時にプラズマが
停止され、そして静電チャックが冷却し始めると、加熱
コイル３１０に対する電力は、静電チャックの温度が異
なるウェハの処理と処理の間に必要される時間を減じる
レベルに維持されるよう、増加された（すなわち、処理
済みのウェハが取り出されて新しいウェハが処理のため
に静電チャックに置かれる度に静電チャックが再加熱さ
れる必要がなくなった）。このように、本発明の静電チ
ャック温度制御メカニズムは、高密度プラズマＣＶＤ中
における加工物（シリコンウェハ）の表面上に堆積され
た膜全面の質の制御を向上するばりかでなく、加工物の
処理のためのサイクル時間を減じた。
マ処理温度の近傍となるよう制御され、シリコンウェハ
上の過剰な蓄熱がシリコンウェハと静電チャックとの間
のヘリウム伝熱流体を介して静電チャックに伝えられ
た。従って、静電チャックが昇温を始めると、加熱コイ
ル３１０に対する電力は、静電チャック３０１から伝熱
・マニホールドプレート３１４及び熱井筒３１８を経て
冷却プレート３３３への伝熱により冷却が生ずるよう、
減じられた。ウェハ処理サイクルの最終時にプラズマが
停止され、そして静電チャックが冷却し始めると、加熱
コイル３１０に対する電力は、静電チャックの温度が異
なるウェハの処理と処理の間に必要される時間を減じる
レベルに維持されるよう、増加された（すなわち、処理
済みのウェハが取り出されて新しいウェハが処理のため
に静電チャックに置かれる度に静電チャックが再加熱さ
れる必要がなくなった）。このように、本発明の静電チ
ャック温度制御メカニズムは、高密度プラズマＣＶＤ中
における加工物（シリコンウェハ）の表面上に堆積され
た膜全面の質の制御を向上するばりかでなく、加工物の
処理のためのサイクル時間を減じた。
【００３１】冷却プレート３３３は、伝熱プレート３１
４内に延びる３本のねじ（図示せず）により熱井筒３１
８のベース３２０に接した状態で適所に保持された。３
本のねじは、ベース３２０と低温プレート３３３との間
の間隔を制御するシム（図示せず）に手で締め付けら
れ、それによりそのような間隔におけるサーマルグリー
ス３２２の厚さが制御された。
４内に延びる３本のねじ（図示せず）により熱井筒３１
８のベース３２０に接した状態で適所に保持された。３
本のねじは、ベース３２０と低温プレート３３３との間
の間隔を制御するシム（図示せず）に手で締め付けら
れ、それによりそのような間隔におけるサーマルグリー
ス３２２の厚さが制御された。
【００３２】装置３００の構成の好適な材料は次の通り
である。静電チャック３０１は、誘電体材料、好ましく
は窒化ケイ素又はアルミナのような誘電体セラミックか
ら成る。静電チャック３０１についての厚さは約１７ｍ
ｍであるのが代表的なものである。電気グリッド３０４
は導電体、例えばモリブデン、タングステン、タングス
テン・モリブデン合金、その他、静電チャック３０１を
作るのに使用された誘電体の熱膨張率と同じ膨張利を有
する材料から作られている。加熱コイル３１０は主とし
てモリブデンのワイヤから成る。電気グリッド３０４又
は加熱コイル３１０に接続する電気接触子（図示せず）
はモリブデンのような導体から作られるのが好適であ
る。伝熱プレート・マニホールド３１４は、静電チャッ
ク３０１と同じ誘電体材料から形成されるのが好ましい
が、同様な線熱膨張係数を有し且つ十分な熱伝達率のキ
ャパビリティを呈するあらゆる材料から作ることができ
る。熱井筒３１８は、良好な熱伝達率を与えると共に伝
熱プレート３１４の線熱膨張係数に近い線熱膨張係数を
提供する材料から構成される。例えば、静電チャック３
０１が窒化ケイ素から成る場合、熱井筒３１８はモリブ
デンから構成されるのが一般的である。熱井筒３１８
は、銀／銅／チタンのようなろう付け材料を用いて、伝
熱プレート３１４にろう付け３２４により取り付けられ
る。静電チャック３０１が窒化ケイ素であり、熱井筒３
１８がモリブデンである場合、前記ろう付け材料が特に
効果的である。必要とされていることは知られていない
が、熱井筒３１８を伝熱プレート３１４にろう付けして
いる際に熱井筒３１８に真空内部空間を形成するのを防
止するために、熱井筒３１８はそのベース３２０に沿っ
て開口３２８を備えている。これは、熱井筒３１８のた
めの平坦なベース３２０を維持する助けとなる。
である。静電チャック３０１は、誘電体材料、好ましく
は窒化ケイ素又はアルミナのような誘電体セラミックか
ら成る。静電チャック３０１についての厚さは約１７ｍ
ｍであるのが代表的なものである。電気グリッド３０４
は導電体、例えばモリブデン、タングステン、タングス
テン・モリブデン合金、その他、静電チャック３０１を
作るのに使用された誘電体の熱膨張率と同じ膨張利を有
する材料から作られている。加熱コイル３１０は主とし
てモリブデンのワイヤから成る。電気グリッド３０４又
は加熱コイル３１０に接続する電気接触子（図示せず）
はモリブデンのような導体から作られるのが好適であ
る。伝熱プレート・マニホールド３１４は、静電チャッ
ク３０１と同じ誘電体材料から形成されるのが好ましい
が、同様な線熱膨張係数を有し且つ十分な熱伝達率のキ
ャパビリティを呈するあらゆる材料から作ることができ
る。熱井筒３１８は、良好な熱伝達率を与えると共に伝
熱プレート３１４の線熱膨張係数に近い線熱膨張係数を
提供する材料から構成される。例えば、静電チャック３
０１が窒化ケイ素から成る場合、熱井筒３１８はモリブ
デンから構成されるのが一般的である。熱井筒３１８
は、銀／銅／チタンのようなろう付け材料を用いて、伝
熱プレート３１４にろう付け３２４により取り付けられ
る。静電チャック３０１が窒化ケイ素であり、熱井筒３
１８がモリブデンである場合、前記ろう付け材料が特に
効果的である。必要とされていることは知られていない
が、熱井筒３１８を伝熱プレート３１４にろう付けして
いる際に熱井筒３１８に真空内部空間を形成するのを防
止するために、熱井筒３１８はそのベース３２０に沿っ
て開口３２８を備えている。これは、熱井筒３１８のた
めの平坦なベース３２０を維持する助けとなる。
【００３３】サーマルグリース３２２は、主として、例
えば窒化ホウ素やアルミニウムの粒子が添充されたシリ
コーンのような材料から成るが、これに限られるもので
はない。
えば窒化ホウ素やアルミニウムの粒子が添充されたシリ
コーンのような材料から成るが、これに限られるもので
はない。
【００３４】冷却プレート３３３は、例えば銅やアルミ
ニウムのような優れた熱伝導体である材料から成る。薄
肉（代表的には約０．０２０ｉｎ．（０．５１ｍｍ）
厚）の熱チョーク円筒体３３６は、静電チャック３０１
の線熱膨張係数と同等の線熱膨張係数を有する材料、例
えば、静電チャック３０１が窒化ケイ素である場合には
モリブデンから作られる。フランジ３３８は、薄肉の熱
チョーク円筒体３３６からの延長体とすることができる
が、薄肉円筒体３３６にろう付けされたより厚肉ま壁体
（例えば約０．２５ｉｎ．（７．３ｍｍ）厚）であるこ
とが好ましい。また、フランジ３３８は、薄肉の熱チョ
ーク円筒体３３６と同じ材料から作られるのが代表的で
あるが、ステンレス鋼のような、より延性を有する材料
から作られてもよい。
ニウムのような優れた熱伝導体である材料から成る。薄
肉（代表的には約０．０２０ｉｎ．（０．５１ｍｍ）
厚）の熱チョーク円筒体３３６は、静電チャック３０１
の線熱膨張係数と同等の線熱膨張係数を有する材料、例
えば、静電チャック３０１が窒化ケイ素である場合には
モリブデンから作られる。フランジ３３８は、薄肉の熱
チョーク円筒体３３６からの延長体とすることができる
が、薄肉円筒体３３６にろう付けされたより厚肉ま壁体
（例えば約０．２５ｉｎ．（７．３ｍｍ）厚）であるこ
とが好ましい。また、フランジ３３８は、薄肉の熱チョ
ーク円筒体３３６と同じ材料から作られるのが代表的で
あるが、ステンレス鋼のような、より延性を有する材料
から作られてもよい。
【００３５】図４の（Ａ）は静電チャック３０１の平面
図を示し、図４の（Ｂ）は、静電チャック３０１の上部
領域３０２及び下部領域３０８並びに電気接触子４１０
をより明瞭に示した断面図である。図４の（Ａ）を参照
すると、静電チャック３０１は、処理中の取扱いを容易
化するために、静電チャック３０１に対して加工物（図
示せず）を上下動させることができるリフトフィンガポ
ケット４０２を備えている。伝熱流体用開口４０６は静
電チャック３０１の上部領域３０２の上面４０３まで延
びている。伝熱流体用開口４０６はセラミックピン３０
６を囲んでおり、静電チャック３０１の上部領域３０２
の上面４０３に設けられた伝熱流体導通路４０４，４０
６に隣接している。伝熱流体導通路４０４，４０６は、
静電チャック３０１の上面３０４全面にわたり伝熱流体
（加熱又は冷却のために用いられるガス等）を分配す
る。前述したように、伝熱ガスは静電チャック３０１の
上面４０３とシリコンウェハの下面との間で比較的に安
定している。ヘリウムのような伝熱ガスの流量は約０．
５〜１．０ｓｃｃｍであるが代表的であり、これは、約
４〜８Ｔｏｒｒの公称圧力において８ｉｎ．（２００ｍ
ｍ）径の加工物（図示せず）の縁部から漏れるガスを表
している。
図を示し、図４の（Ｂ）は、静電チャック３０１の上部
領域３０２及び下部領域３０８並びに電気接触子４１０
をより明瞭に示した断面図である。図４の（Ａ）を参照
すると、静電チャック３０１は、処理中の取扱いを容易
化するために、静電チャック３０１に対して加工物（図
示せず）を上下動させることができるリフトフィンガポ
ケット４０２を備えている。伝熱流体用開口４０６は静
電チャック３０１の上部領域３０２の上面４０３まで延
びている。伝熱流体用開口４０６はセラミックピン３０
６を囲んでおり、静電チャック３０１の上部領域３０２
の上面４０３に設けられた伝熱流体導通路４０４，４０
６に隣接している。伝熱流体導通路４０４，４０６は、
静電チャック３０１の上面３０４全面にわたり伝熱流体
（加熱又は冷却のために用いられるガス等）を分配す
る。前述したように、伝熱ガスは静電チャック３０１の
上面４０３とシリコンウェハの下面との間で比較的に安
定している。ヘリウムのような伝熱ガスの流量は約０．
５〜１．０ｓｃｃｍであるが代表的であり、これは、約
４〜８Ｔｏｒｒの公称圧力において８ｉｎ．（２００ｍ
ｍ）径の加工物（図示せず）の縁部から漏れるガスを表
している。
【００３６】電気グリッド３０４は、上面４０３と、こ
の上面４０３にフライス削りされた伝熱流体導通路４０
４，４０６との下側にある。電気グリッド３０４の上側
の誘電体層の厚さは、グリッド３０４と静電チャック３
０１の上面３０４に置かれた加工物（図示せず）との間
での電気アークの発生を防止し、少なくとも２ＫＶの放
電破壊電圧を与えるのに十分なものである。
の上面４０３にフライス削りされた伝熱流体導通路４０
４，４０６との下側にある。電気グリッド３０４の上側
の誘電体層の厚さは、グリッド３０４と静電チャック３
０１の上面３０４に置かれた加工物（図示せず）との間
での電気アークの発生を防止し、少なくとも２ＫＶの放
電破壊電圧を与えるのに十分なものである。
【００３７】図５は、静電チャック３０１の下部領域３
０８の上面５０３を示している。この上面５０３の下側
には加熱コイル３１０が埋設されている。加熱コイル３
１０と接続する電気接触子５０８が静電チャック３０１
の誘電体セラミック材料内のブシュとろう付けされてい
る。加熱コイル３１０は誘電体セラミック内に埋設され
るのが代表的であり、埋設後、加熱コイル３１０の端部
を配置するためにＸ線が用いられる。この後、誘電体セ
ラミックは、加熱コイル３１０の端部を露出するために
フライス削りされ、その端部は電気接触子５０８を構成
するブシュにろう付けされる。電気グリッド３０４（図
示せず）に対する電気接続子５０６も同様な方法で設け
られる。前述したように、熱電対３２７により、静電チ
ャック３０１の上面の約５ｍｍ内における静電チャック
３０１の温度をモニタすることができる。熱電対３２７
は、図５に示すように、静電チャック３０１の下部領域
３０８を貫通している。静電チャック３０１の下部領域
３０８を貫通する伝熱流体用立上り管５０４により、静
電チャック３０１の上面（図示せず）に伝熱流体を流通
させることができる。
０８の上面５０３を示している。この上面５０３の下側
には加熱コイル３１０が埋設されている。加熱コイル３
１０と接続する電気接触子５０８が静電チャック３０１
の誘電体セラミック材料内のブシュとろう付けされてい
る。加熱コイル３１０は誘電体セラミック内に埋設され
るのが代表的であり、埋設後、加熱コイル３１０の端部
を配置するためにＸ線が用いられる。この後、誘電体セ
ラミックは、加熱コイル３１０の端部を露出するために
フライス削りされ、その端部は電気接触子５０８を構成
するブシュにろう付けされる。電気グリッド３０４（図
示せず）に対する電気接続子５０６も同様な方法で設け
られる。前述したように、熱電対３２７により、静電チ
ャック３０１の上面の約５ｍｍ内における静電チャック
３０１の温度をモニタすることができる。熱電対３２７
は、図５に示すように、静電チャック３０１の下部領域
３０８を貫通している。静電チャック３０１の下部領域
３０８を貫通する伝熱流体用立上り管５０４により、静
電チャック３０１の上面（図示せず）に伝熱流体を流通
させることができる。
【００３８】図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、静電チャック
３０１に関しての伝熱装置の熱井筒３１８及び伝熱プレ
ート・マニホールド３１４を示している。図６の（Ａ）
は伝熱プレート・マニホールド３１４の底面図であり、
静電チャックの下部領域３０８から下方に延びている。
伝熱井筒３１８のベース３２０は、当該ベース３２０の
中心に開口３２８を含んでいる状態で、より明瞭に示さ
れている。また、熱電対３２６−３２７のベース３２６
とＨＶＤＣ／ＲＦ接続子５０６が示されている。図６の
（Ｂ）は図６の（Ａ）の概略断面図であり、上部領域３
０２と下部領域３０８とを含む静電チャック３０１、伝
熱プレート・マニホールド３１４、及び、ベース３２０
とその中心開口３２８とを有する熱井筒３１８も示して
いる。また、熱電対３２６−３２７、グリッド３０４に
対する電気接続子５０６、薄肉の熱チョーク円筒体３３
６及び取付用フランジ３３８も示されている。
３０１に関しての伝熱装置の熱井筒３１８及び伝熱プレ
ート・マニホールド３１４を示している。図６の（Ａ）
は伝熱プレート・マニホールド３１４の底面図であり、
静電チャックの下部領域３０８から下方に延びている。
伝熱井筒３１８のベース３２０は、当該ベース３２０の
中心に開口３２８を含んでいる状態で、より明瞭に示さ
れている。また、熱電対３２６−３２７のベース３２６
とＨＶＤＣ／ＲＦ接続子５０６が示されている。図６の
（Ｂ）は図６の（Ａ）の概略断面図であり、上部領域３
０２と下部領域３０８とを含む静電チャック３０１、伝
熱プレート・マニホールド３１４、及び、ベース３２０
とその中心開口３２８とを有する熱井筒３１８も示して
いる。また、熱電対３２６−３２７、グリッド３０４に
対する電気接続子５０６、薄肉の熱チョーク円筒体３３
６及び取付用フランジ３３８も示されている。
【００３９】上述した装置３００は、窒化ケイ素の静電
チャック上部部材３０２及び下部部材３０８と伝熱プレ
ート３１４とを備えるのが好ましいが、これらの部材
は、約２００℃、約１００ａｔｍ以上の圧力下で、グリ
ーンシート（green sheet）材料から互いに焼結され得
る。しかしながら、構造物内に配置された他の要素の構
成やその脆さ等に応じて、より穏やかな条件下で形成さ
れた各部材が互いにろう付けされてもよい。また、当業
者ならば、電気グリッド、加熱コイル、電気接続子、伝
熱プレート、伝熱流体導通路、その他の要素を含む単一
の窒化ケイ素製部材の形成は創案できるものであり、単
一の窒化ケイ素製部材の形成の後に伝熱プレートに熱井
筒をろう付けすることも創案することができる。単一部
材内における種々の層及び要素は、単一部材の用意のた
めのモールド又は焼結プロセスの間において機械的に適
所に位置合せされ保持される。セラミックの「グリーン
シート」及びセラミックの粉体材料から前述の層構造を
用意する方法は、周知の技術である。
チャック上部部材３０２及び下部部材３０８と伝熱プレ
ート３１４とを備えるのが好ましいが、これらの部材
は、約２００℃、約１００ａｔｍ以上の圧力下で、グリ
ーンシート（green sheet）材料から互いに焼結され得
る。しかしながら、構造物内に配置された他の要素の構
成やその脆さ等に応じて、より穏やかな条件下で形成さ
れた各部材が互いにろう付けされてもよい。また、当業
者ならば、電気グリッド、加熱コイル、電気接続子、伝
熱プレート、伝熱流体導通路、その他の要素を含む単一
の窒化ケイ素製部材の形成は創案できるものであり、単
一の窒化ケイ素製部材の形成の後に伝熱プレートに熱井
筒をろう付けすることも創案することができる。単一部
材内における種々の層及び要素は、単一部材の用意のた
めのモールド又は焼結プロセスの間において機械的に適
所に位置合せされ保持される。セラミックの「グリーン
シート」及びセラミックの粉体材料から前述の層構造を
用意する方法は、周知の技術である。
【００４０】上述した好適な実施形態は、当業者が本明
細書における発明の詳細な説明の欄の記載内容から、特
許請求の範囲の本発明の主題に適合するよう上記実施形
態を拡張変更できるので、本発明の範囲を制限するもの
ではない。
細書における発明の詳細な説明の欄の記載内容から、特
許請求の範囲の本発明の主題に適合するよう上記実施形
態を拡張変更できるので、本発明の範囲を制限するもの
ではない。
【図１】典型的なプラズマ処理チャンバ内を示し、当該
チャンバの適所に配置された、６５℃レンジの温度で動
作される従来一般の静電チャックを示す図である。
チャンバの適所に配置された、６５℃レンジの温度で動
作される従来一般の静電チャックを示す図である。
【図２】（Ａ）は、図１に示される種類の静電チャック
の概略平面図であり、静電チャックの周縁部に沿って配
置された伝熱流体分配内又は分配孔を示す図である。
（Ｂ）は（Ａ）の静電チャックの概略断面図である。
（Ｃ）は（Ａ）に示されるガス分配インサートの一部切
欠き概略斜視図である。
の概略平面図であり、静電チャックの周縁部に沿って配
置された伝熱流体分配内又は分配孔を示す図である。
（Ｂ）は（Ａ）の静電チャックの概略断面図である。
（Ｃ）は（Ａ）に示されるガス分配インサートの一部切
欠き概略斜視図である。
【図３】（Ａ）は、静電チャックと、この静電チャック
から熱を除去するために用いられる本発明の伝熱装置の
好適な実施形態と、静電チャックの表面を真空且つ高温
で使用させることができると共に、本発明の伝熱装置及
び電気接続子を大気圧且つ低温で使用させることができ
る本発明の真空隔離構造とを含んでいる装置の概略断面
図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示される装置の他の概略
図であり、大気圧で動作される装置の部分を示す図であ
る。
から熱を除去するために用いられる本発明の伝熱装置の
好適な実施形態と、静電チャックの表面を真空且つ高温
で使用させることができると共に、本発明の伝熱装置及
び電気接続子を大気圧且つ低温で使用させることができ
る本発明の真空隔離構造とを含んでいる装置の概略断面
図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示される装置の他の概略
図であり、大気圧で動作される装置の部分を示す図であ
る。
【図４】（Ａ）は、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示される
静電チャックの上部誘電体面を見た場合の平面図であ
り、伝熱流体開口及び流路チャネル、誘電体面の下側の
ＲＦ／ＨＶＤＣ電気グリッドをも示す図である。（Ｂ）
は、（Ａ）の静電チャックの概略断面図であり、静電チ
ャックの上面近傍のＲＦ／ＨＶＤＣ電気グリッドと、必
要に応じて静電チャックを加熱するために用いられる電
気的加熱コイルとを示す図である。
静電チャックの上部誘電体面を見た場合の平面図であ
り、伝熱流体開口及び流路チャネル、誘電体面の下側の
ＲＦ／ＨＶＤＣ電気グリッドをも示す図である。（Ｂ）
は、（Ａ）の静電チャックの概略断面図であり、静電チ
ャックの上面近傍のＲＦ／ＨＶＤＣ電気グリッドと、必
要に応じて静電チャックを加熱するために用いられる電
気的加熱コイルとを示す図である。
【図５】図４の（Ｂ）に示される静電チャックの下部領
域３０８の平面図であり、加熱コイル、伝熱流体の流通
用開口、ＲＦ／ＨＶＤＣ電気グリッドにＲＦ及び高圧直
流電流を印加するための電極、及び、温度制御のための
フィードバックに用いられる熱電対を示す図である。
域３０８の平面図であり、加熱コイル、伝熱流体の流通
用開口、ＲＦ／ＨＶＤＣ電気グリッドにＲＦ及び高圧直
流電流を印加するための電極、及び、温度制御のための
フィードバックに用いられる熱電対を示す図である。
【図６】（Ａ）は、本発明による好適な実施形態の伝熱
装置の一部を示す底面図であり、図４の（Ｂ）に示され
る静電チャックの下部部分に取り付けられた伝熱プレー
ト・マニホールドを示すと共に、伝熱プレート・マニホ
ールドの底部に取り付けられた熱井筒であって、これと
接する低温プレートに伝熱プレート・マニホールドから
熱を伝えるものを示す図である。（Ｂ）は、（Ａ）の伝
熱プレート・マニホールドと共に単一の構造体に組み立
てられた図４の（Ａ）及び図５の（Ａ）に示される静電
チャックの層を示す概略断面図であり、本発明による伝
熱装置から静電チャックの基板処理面を隔離するために
用いられる熱・真空隔離包囲体を示す図である。
装置の一部を示す底面図であり、図４の（Ｂ）に示され
る静電チャックの下部部分に取り付けられた伝熱プレー
ト・マニホールドを示すと共に、伝熱プレート・マニホ
ールドの底部に取り付けられた熱井筒であって、これと
接する低温プレートに伝熱プレート・マニホールドから
熱を伝えるものを示す図である。（Ｂ）は、（Ａ）の伝
熱プレート・マニホールドと共に単一の構造体に組み立
てられた図４の（Ａ）及び図５の（Ａ）に示される静電
チャックの層を示す概略断面図であり、本発明による伝
熱装置から静電チャックの基板処理面を隔離するために
用いられる熱・真空隔離包囲体を示す図である。
３０１…静電チャック、３０４…電気グリッド、３１０
…加熱コイル、３１４…伝熱・マニホールドプレート、
３１２，３１６…伝熱流体導通路、３１８…熱井筒、３
２０…ベース、３２２…潤滑剤、３２６，３２７…熱電
対、３３３…冷却プレート、３３６…熱チョーク円筒
体、３３８…フランジ、３３９…大気圧キャビティ。
…加熱コイル、３１４…伝熱・マニホールドプレート、
３１２，３１６…伝熱流体導通路、３１８…熱井筒、３
２０…ベース、３２２…潤滑剤、３２６，３２７…熱電
対、３３３…冷却プレート、３３６…熱チョーク円筒
体、３３８…フランジ、３３９…大気圧キャビティ。
フロントページの続き (72)発明者 ジェイムス タオカ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ツェッペリン コート 4950 (72)発明者 グレゴリー シュムニス アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン カルロス， ダートマウス アヴェ ニュー 649
Claims (33)
- 【請求項１】 半導体処理に用いられる伝熱装置であっ
て、 （ａ）静電チャックの本体の表面と熱的に接する第１の
面と、低温体と熱的に接する第２の面とを有する少なく
とも１つの伝熱用熱井筒と、 （ｂ）前記熱井筒の第２の面と前記低温体との間の潤滑
剤と、を備える伝熱装置。 - 【請求項２】 前記潤滑剤がサーマルグリースである、
請求項１に記載の伝熱装置。 - 【請求項３】 前記サーマルグリースが熱伝導性材料を
含んでいる、請求項２に記載の伝熱装置。 - 【請求項４】 前記熱伝導性材料は、窒化ホウ素の粒子
及びアルミニウムの粒子から成る群より選ばれたもので
ある、請求項３に記載の伝熱装置。 - 【請求項５】 前記少なくとも１つの熱井筒は、前記静
電チャックの本体と熱的に接する第１の面と前記少なく
とも１つの熱井筒と接する第２の面とを有する伝熱プレ
ートを介して、前記静電チャックの本体と熱的に接す
る、請求項１に記載の伝熱装置。 - 【請求項６】 （ａ）高電圧直流電流と高周波の電気入
力のための電極が埋設された静電チャックの本体であっ
て、当該静電チャックの本体を加熱することができる加
熱要素が埋設された静電チャックの本体と、 （ｂ）前記静電チャックの本体の表面と熱的に接する第
１の面と、少なくとも１つの伝熱用熱井筒と接する第２
の面とを有する伝熱プレートを含んでいる伝熱装置と、 （ｃ）前記少なくとも１つの伝熱用熱井筒と接する低温
体と、を備える、半導体処理に用いられる装置。 - 【請求項７】 前記少なくとも１つの伝熱用熱井筒と、
前記熱井筒と熱的に接する前記低温体との間に付加的な
要素として潤滑剤を含んでいる、請求項６に記載の装
置。 - 【請求項８】 前記潤滑剤がサーマルグリースである、
請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 前記サーマルグリースが熱伝導性材料を
含んでいる、請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記熱伝導性材料は、窒化ホウ素の粒
子及びアルミニウムの粒子から成る群より選ばれたもの
である、請求項９に記載の装置。 - 【請求項１１】 埋設された前記電極は、前記静電チャ
ックの上面の近傍における電気グリッドの形態をとる、
請求項７に記載の装置。 - 【請求項１２】 前記静電チャックが窒化ケイ素から成
る、請求項６に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記伝熱体は円板状又はプレート状で
あり、前記伝熱体は前記静電チャックの下面にろう付け
されている、請求項６に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記伝熱体は窒化ケイ素から成る、請
求項１３に記載の装置。 - 【請求項１５】 前記少なくとも１つの伝熱用熱井筒は
前記伝熱体に第１の端部でろう付けされている、請求項
６に記載の装置。 - 【請求項１６】 前記伝熱用熱井筒は、平坦な伝熱面を
有する第２の端部を含んでいる、請求項１５に記載の装
置。 - 【請求項１７】 前記低温体は平坦な伝熱面を有してい
る、請求項１６に記載の装置。 - 【請求項１８】 前記少なくとも１つの伝熱用熱井筒の
前記平坦な伝熱面と、前記低温体の前記平坦な伝熱面と
の間に付加的な要素として潤滑剤を含んでいる、請求項
１７に記載の装置。 - 【請求項１９】 前記潤滑剤がサーマルグリースであ
る、請求項１８に記載の装置。 - 【請求項２０】 前記サーマルグリースが熱伝導性材料
を含んでいる、請求項１９に記載の装置。 - 【請求項２１】 前記熱伝導性材料は、窒化ホウ素の粒
子及びアルミニウムの粒子から成る群より選ばれたもの
である、請求項２０に記載の装置。 - 【請求項２２】 （ａ）加熱要素が埋設された静電チャ
ックの本体であって、前記加熱要素に対する電力が、前
記静電チャックの本体の温度計測値、前記静電チャック
の本体と熱的に接する半導体基板の温度計測値又はプロ
セス変量の温度計測値に応じて制御されるようになって
いる、前記静電チャックの本体と、 （ｂ）前記静電チャックの本体の表面と熱的に接する第
１の面と、低温体と熱的に接する第２の面とを有する少
なくとも１つの伝熱用熱井筒を含んでいる伝熱装置と、
を備える、半導体処理に用いられる装置。 - 【請求項２３】 前記加熱要素に対する電力が、前記静
電チャックの本体の前記温度計測値に応じて制御され
る、請求項２２に記載の装置。 - 【請求項２４】 （ａ）高密度プラズマ化学的蒸着処理
チャンバと、 （ｂ）加熱要素が埋設された静電チャックの本体であっ
て、前記加熱要素に対する電力が、前記静電チャックの
本体の温度計測値、前記静電チャックの本体と熱的に接
する半導体基板の温度計測値又はプロセス変量の温度計
測値に応じて制御されるようになっている、前記静電チ
ャックの本体と、 （ｃ）前記静電チャックの本体の表面と熱的に接する第
１の面と、低温体と熱的に接する第２の面とを有する少
なくとも１つの伝熱用熱井筒を含んでいる伝熱装置と、
を備える、半導体処理に用いられる装置。 - 【請求項２５】 静電チャックから熱を伝える伝熱方法
であって、 （ａ）熱が取り出されるべき前記静電チャックの表面を
用意し、 （ｂ）前記静電チャックの前記表面と熱的に接する少な
くとも１つの伝熱用熱井筒の第１の面を配置し、 （ｃ）低温体と熱的に接する前記少なくとも１つの伝熱
用熱井筒の第２の面を配置する、ことを備える伝熱方
法。 - 【請求項２６】 前記少なくとも１つの伝熱用熱井筒の
前記第２の面と前記低温体との間に潤滑剤を配置する工
程を更に含む、請求項２５に記載の伝熱方法。 - 【請求項２７】 前記潤滑剤がサーマルグリースであ
る、請求項２６に記載の伝熱方法。 - 【請求項２８】 半導体処理チャンバ内に配置された静
電チャックから熱を伝える伝熱方法であって、 （ａ）加熱要素が埋設された静電チャックの本体を用意
し、 （ｂ）前記静電チャックの本体の温度計測値、前記静電
チャックの本体と熱的に接する半導体基板の温度計測値
又は前記処理チャンバ内のプロセス変量の温度計測値に
応じて前記加熱要素に対する電力を制御し、 （ｃ）前記静電チャックの本体の表面と熱的に接する少
なくとも１つの伝熱用熱井筒の第１の面を配置し、 （ｄ）低温体と熱的に接する前記少なくとも１つの伝熱
用熱井筒の第２の面を配置する、ことを備える伝熱方
法。 - 【請求項２９】 静電チャックから熱を除去するための
伝熱装置から前記静電チャックの加工物処理面を熱的に
且つ圧力的に隔離するための半導体処理用の装置であっ
て、 前記伝熱装置を囲む包囲体であって、前記加工物処理面
を含まない前記静電チャックの一部に対してシールされ
る第１の開口と、前記静電チャックが動作される処理チ
ャンバ内の表面に対してシールされ得る第２の開口とを
有している前記包囲体を備える、熱的に且つ圧力的に隔
離するための装置。 - 【請求項３０】 前記包囲体は薄肉円筒体を用いて形成
されており、前記薄肉円筒体の第１の端部が、前記加工
物処理面ではない前記静電チャックの表面に対してシー
ルされ、前記薄肉円筒体の第２の端部が、前記静電チャ
ックが動作される半導体処理チャンバの壁に対してシー
ルされる、請求項２９に記載の装置。 - 【請求項３１】 前記薄肉円筒体の材料の線膨張係数が
前記静電チャックの本体を構成する材料に適合してい
る、請求項３０に記載の装置。 - 【請求項３２】 静電チャックから熱を除去するための
伝熱装置から前記静電チャックの加工物処理面を熱的に
且つ圧力的に隔離するための半導体処理用の方法であっ
て、 （ａ）前記加工物処理面以外の前記静電チャックの表面
と熱的にシール接触するよう前記伝熱装置の第１の面を
配置し、 （ｂ）前記静電チャックの前記加工物処理面から前記伝
熱装置を隔離するようシールされ得る包囲体内に、前記
静電チャックの前記表面とシール接触しないように前記
伝熱装置を配置する、ことを備える方法。 - 【請求項３３】 前記包囲体が薄肉円筒体を備え、該薄
肉円筒体が、前記伝熱装置と熱的にシール接触する前記
静電チャックの前記表面に隣接する前記静電チャックの
表面に対して、前記伝熱装置を囲む態様でシールされる
第１の端部と、当該薄肉円筒体を半導体処理チャンバの
壁に対してシールすることができる第２の端部とを有し
ている、請求項３２に記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/605823 | 1996-02-23 | ||
| US08/605,823 US5730803A (en) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | Apparatus and method for transferring heat from a hot electrostatic chuck to an underlying cold body |
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