特許 7191204 熱管理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-08

(45)【発行日】2022-12-16

(54)【発明の名称】熱管理システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20221209BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021510124

(86)(22)【出願日】2019-08-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-12-27

(86)【国際出願番号】 US2019048995

(87)【国際公開番号】W WO2020047375

(87)【国際公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-04-20

(31)【優先権主張番号】62/726,177

(32)【優先日】2018-08-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/555,764

(32)【優先日】2019-08-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】Ｍ／Ｓ １２６９，３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ウラヴィ， テジャス

(72)【発明者】

【氏名】カシャプ， ドリティマン スバ

(72)【発明者】

【氏名】バルジャ， サンジーヴ

【審査官】湯川 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－００２８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５４２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０７６１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７８２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５２９９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５２７５２３７（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０２３１３８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００７４１２６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の端部および第２の端部を有する流体チャネルを含む熱管理システムであって、前記第１の端部が、第１の熱質量部内の第１のレベルに沿って延びる複数の平行な第１の流路と流体連絡しており、前記複数の平行な第１の流路が、第２の熱質量部内の第２のレベルに沿って延びる複数の平行な第２の流路と少なくとも１つの導管を介して流体連絡しており、前記第１のレベルと前記第２のレベルとが、異なるＸＹ平面上にある、熱管理システム。

【請求項2】

前記第１の端部および前記第２の端部が、熱交換器に流体的に接続されている、請求項１に記載の熱管理システム。

【請求項3】

前記第１の熱質量部が、支持アセンブリを含み、前記第１の流路のそれぞれが、ヒーターベースを囲む、請求項１に記載の熱管理システム。

【請求項4】

前記第２の熱質量部が、上部プレートを含み、前記第２の流路のそれぞれが、基板処理領域を囲む、請求項１に記載の熱管理システム。

【請求項5】

前記第１の流路および前記第２の流路のそれぞれが、向流構成で配置されている、請求項１に記載の熱管理システム。

【請求項6】

グリコールを含む冷却剤を前記流体チャネル内にさらに含む、請求項１に記載の熱管理システム。

【請求項7】

前記第１の端部および前記第２の端部が、熱交換器に流体的に接続され、前記第２の熱質量部が、上部プレートを含み、前記第２の流路のそれぞれが、基板処理領域を囲み、前記熱管理システムが、前記流体チャネル内に冷却剤をさらに含む、請求項１に記載の熱管理システム。

【請求項8】

前記流体チャネルを通る前記冷却剤の流れを制御するように構成され、前記熱交換器を制御して前記冷却剤の所定の温度を維持するように構成されたコントローラを、さらに含む、請求項７に記載の熱管理システム。

【請求項9】

基板温度を制御する方法であって、
第１の端部および第２の端部を有する流体チャネルを通して冷却剤を流すことを含み、前記第１の端部が、第１の熱質量部内の第１のレベルに沿って延びる複数の平行な第１の流路と流体連絡しており、前記複数の平行な第１の流路が、第２の熱質量部内の第２のレベルに沿って延びる複数の平行な第２の流路と少なくとも１つの導管を介して流体連絡しており、各第２の流路が基板を囲んでおり、前記第１のレベルと前記第２のレベルとが、異なるＸＹ平面上にある、方法。

【請求項10】

前記基板温度が、０．１５℃以下の範囲内で前記基板全体にわたって均一である、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記第１の端部および前記第２の端部が、熱交換器に流体的に接続されている、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

コントローラを介して前記冷却剤の所定の温度を維持するように、前記流体チャネルおよび前記熱交換器を通して前記冷却剤を流すことを制御することを、さらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の熱質量部が、十字形状の部材またはスピナーを含み、前記第１の流路のそれぞれが、ヒーターベースを囲み、前記第２の熱質量部が、上部プレートを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項14】

前記第１の流路および前記第２の流路のそれぞれが、向流構成で配置されている、請求項９に記載の方法。

【請求項15】

流体マニホールドであって、
熱交換器を、第１のレベルに沿って延びる複数の平行な第１の流路と接続するように構成された入口と、
前記複数の平行な第１の流路を、第２のレベルに沿って延びる複数の平行な第２の流路と接続するように構成された少なくとも１つの導管と、
前記複数の平行な第２の流路を、前記熱交換器と接続するように構成された出口と、
を備え、前記第１のレベルと前記第２のレベルとが、異なるＸＹ平面上にある、流体マニホールド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示の実施形態は、一般に、基板処理チャンバの熱管理システムに関する。本開示のいくつかの実施形態は、単一の処理チャンバ内の複数の基板処理領域の厳密な温度制御を提供する熱管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］基板処理方法は、多くの場合、基板が高温に維持されることを必要とする。多くの処理スキームで使用される反応は、温度に依存する場合があり、デバイスのスケールが縮小するにつれて、堆積またはエッチング速度のばらつきに対する感度が高まる。例えば、ＳｉＮのＡＬＤ堆積プロセスは、４５０°Ｃに維持された基板の表面全体での温度ばらつきが０．５°Ｃ未満であることを必要とし得る。

【0003】

［０００３］また、処理スループットは、一連の電子デバイスの製造コストの重要な要素である。製造業者は、高密度に集積されたデバイスを信頼性高くかつ迅速に製造できるプロセスと機器を求めている。スループットを向上させたイノベーションの１つは、クラスタ化された処理チャンバである。クラスタ化されたチャンバは、真空を破壊することなく基板上で複数のプロセスを実行する独特な機能を提供する。残念ながら、あるチャンバから次のチャンバに基板を移すのに必要な時間は、スループットを遅くする。それに答えて、全て同じチャンバ内で、複数の処理環境で複数の基板を処理することができる処理チャンバが、現在、開発されている。複数の処理環境の処理システムには、熱損失と熱均一性に関連する様々な問題がある。

【0004】

［０００４］したがって、処理中に複数の基板の厳密な温度制御を提供する熱管理システムが必要である。

【発明の概要】

【0005】

［０００５］本開示の１つ以上の実施形態は、第１の端部および第２の端部を有する冷却チャネルを備える熱管理システムに関する。第１の端部は、第１の熱質量部内の第１のレベルに沿って延びる複数の平行な第１の流路と流体連絡している。複数の第１の流路は、第２の熱質量部内の第２のレベルに沿って延びる複数の平行な第２の流路と流体連絡している。

【0006】

［０００６］本開示の追加の実施形態は、基板温度を制御する方法に関する。この方法は、第１の端部および第２の端部を有する冷却チャネルを通して冷却剤を流すことを含む。第１の端部は、第１の熱質量部内の第１のレベルに沿って延びる複数の平行な第１の流路と流体連絡している。複数の第１の流路は、第２の熱質量部内の第２のレベルに沿って延びる複数の平行な第２の流路と流体連絡している。第２の流路は、それぞれ基板を囲んでいる。

【0007】

［０００７］本開示のさらなる実施形態は、冷却マニホールドに関する。冷却マニホールドは、入口、少なくとも１つの導管、および出口を含む。入口は、熱交換器を、第１のレベルに沿って延びる複数の平行な第１の流路に接続するように構成される。少なくとも１つの導管は、複数の平行な第１の流路を、第２のレベルに沿って延びる複数の平行な第２の流路に接続するように構成される。出口は、複数の平行な第２の流路を熱交換器に接続するように構成される。

【0008】

［０００８］本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られ、そのいくつかは、添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを例示し、したがって、その範囲を限定すると見なされるべきではなく、本開示は、他の同等に有効な実施形態を認めることができることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】本開示の１つ以上の実施形態による支持アセンブリの図を示す。

【図1B】図１Ａの支持アセンブリの断面図を示す。

【図2】本開示の１つ以上の実施形態による、ヒーターのない支持アセンブリを示す。

【図3】本開示のいくつかの実施形態による冷却チャネルを示す。

【図4】本開示のいくつかの実施形態による、基板支持アセンブリの第１の熱質量部の概略上面図を示す。

【図5】本開示のいくつかの実施形態による、基板支持アセンブリの第２の熱質量部の概略上面図を示す。

【図6】図３の領域ＶＩの拡大図を示す。

【図7】本開示のいくつかの実施形態による、向流ループを使用した熱質量部の部分的な概略上面図を示す。

【図8】本開示のいくつかの実施形態による、内部構造を示す流体分配マニホールドの等角図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［００１８］本開示のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は、以下の説明に記載される構造またはプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または実行することができる。

【0011】

［００１９］本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、「基板」という用語は、プロセスが作用する表面または表面の一部を指す。文脈が明らかに他のことを示さない限り、基板への言及はまた、基板の一部のみを指すことができることも、当業者によって理解されるであろう。さらに、基板上に堆積させることへの言及は、ベア基板と、１つ以上の膜またはフィーチャがその上に堆積または形成された基板の両方を意味し得る。

【0012】

［００２０］本明細書で使用される「基板」は、製造プロセス中に膜処理が実行される、任意の基板、または基板上に形成された材料表面を指す。例えば、処理を行うことができる基板表面には、シリコン、酸化シリコン、歪みシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素ドープ酸化シリコン、アモルファスシリコン、ドープシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイアなどの材料、ならびに用途に応じて、金属、金属窒化物、金属合金、およびその他の導電性材料などの他の材料が含まれる。基板には、半導体ウェハが含まれるが、これに限定されない。基板は、基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール、ＵＶ硬化、電子ビーム硬化、および／またはベークする前処理プロセスに曝されてもよい。基板自体の表面上で直接膜処理することに加えて、本開示では、開示される膜処理ステップのいずれも、より詳細に以下で開示されるように、基板上に形成された下層上で実行されてもよく、「基板表面」という用語は、文脈が示すような下層を含めることを意図している。したがって、例えば、膜／層または部分的な膜／層が、基板表面上に堆積された場合、新しく堆積された膜／層の露出面が、基板表面になる。

【0013】

［００２１］本開示の実施形態は、基板処理領域の熱管理のための装置および方法ならびに／または対称的な伝導性および放射性の境界条件を提供するためのペデスタルヒーター／クーラーに関する。本開示の例示的な実施形態は、基板支持アセンブリ（スピナーとも呼ばれる）の対称的な冷却のための分散冷却ループ設計を提供する。本開示のいくつかの実施形態は、基板処理領域における基板全体での約０．５℃以下の温度ばらつきを、有利に提供する。本開示のいくつかの実施形態は、複数の基板処理領域を制御するための熱管理システムを有利に提供する。いくつかの実施形態は、ヒーターまたはクーラーの周りに均一な伝導性および放射性の熱伝達環境を提供する。いくつかの実施形態は、空間およびエネルギーの効率的な使用を伴う単一熱交換器冷却ループを提供する。いくつかの実施形態は、組み立ておよび保守が比較的容易な熱管理システムを提供する。

【0014】

［００２２］図１Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、支持アセンブリ１００の平行投影図を示している。図１Ｂは、図１Ａの基板支持アセンブリ１００の断面側面図を示している。図２は、ヒーターのない支持アセンブリ１００の平行投影図を示している。

【0015】

［００２３］支持アセンブリ１００は、スピナーとも呼ばれる回転可能なベース１１０を含む。回転可能なベース１１０は、対称または非対称の形状を有することができる。図示の実施形態では、回転可能なベース１１０は、中心ハブ１１５から延びる４つの支持アーム１２０を備えた、ほぼ十字形の形状を有する。

【0016】

［００２４］回転可能なベース１１０は、回転軸１１１の周りに回転１１２して、支持アーム１２０を円形または弧状の経路に沿って移動させる。回転軸１１１は、ｚ軸または垂直方向とも呼ばれる第１の方向に延びる。当業者は、このように使用される「垂直」という用語が、重力の引力に直角の方向に限定されないことを認識するであろう。

【0017】

［００２５］いくつかの実施形態では、支持アセンブリ１００は、中心ハブ１１５に接続され、中心ハブ１１５から延びる複数の支持アーム１２０を含む。支持アーム１２０は、内側端部１２１および外側端部１２２を有する。内側端部１２１は、中心ハブ１１５と接触しているので、中心ハブ１１５が回転軸１１１の周りを回転すると、支持アーム１２０も同様に回転する。支持アーム１２０は、留め具（例えば、ボルト、溶接）によって、または中心ハブ１１５と一体的に形成されることによって、内側端部１２１で中心ハブ１１５に接続することができる。

【0018】

［００２６］支持アセンブリ１００内の支持アーム１２０の数は変えることができる。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの支持アーム１２０が存在する。いくつかの実施形態では、３つの支持アーム１２０が存在する。いくつかの実施形態では、図に示されるように、４つの支持アーム１２０が存在する。いくつかの実施形態では、５つの支持アーム１２０が存在する。いくつかの実施形態では、６つの支持アーム１２０が存在する。

【0019】

［００２７］支持アーム１２０は、中心ハブ１１５の周りに対称的に配置することができる。例えば、４つの支持アーム１２０を備えた支持アセンブリ１００では、支持アーム１２０のそれぞれは、中心ハブ１１５の周りに９０°間隔で配置されている。３つの支持アーム１２０を備えた支持アセンブリ１００では、支持アーム１２０は、中心ハブ１１５の周りに１２０°間隔で配置されている。

【0020】

［００２８］中心ハブ１１５は、支柱１３０に接続されているか、または支柱１３０の一部である。支柱１３０は、任意の適切な留め具（例えば、ボルト、溶接）によって中心ハブ１１５に接続することができ、または中心ハブ１１５と一体的に形成することができる。支柱１３０は、回転軸１１１に沿ってある長さだけ延びている。支柱１３０の長さが、回転可能なベース１１０を上部プレート１４０から隔てる。

【0021】

［００２９］上部プレート１４０は、上部プレート１４０の厚さを規定する上面１４１および底面１４２を有する。上部プレート１４０は、別個の構成要素上または上部プレート１４０の上面１４１に形成された凹部（図示せず）上に基板が支持されるための領域を提供することができる複数の開口部１４４を有することができる。

【0022】

［００３０］いくつかの実施形態では、上部プレート１４０は、任意の適切な留め具（例えば、ボルト、溶接）によって支柱１３０に取り付けられている。上部プレート１４０は、上部プレート１４０が支持アセンブリ１００と共に（ｚ軸に沿って）垂直に移動し、回転軸１１１の周りを回転するように、支柱１３０に固定することができる。

【0023】

［００３１］いくつかの実施形態では、ヒーター１５０が、支持アーム１２０の外側端部１２２に配置される。いくつかの実施形態では、各支持アーム１２０が、ヒーター１５０を有する。ヒーター１５０は、処理のために基板を支持することができる支持面１５１を有する。

【0024】

［００３２］図２に示されるように、ヒーター１５０は、支持アーム１２０の外側端部１２２に配置されたヒーターベース１２３上に配置することができる。ヒーターベース１２３は、ヒーター１５０に電力を供給するための接続部、温度を測定するための適切な配線、または他の構成要素を含むことができる。ヒーターベース１２３の中心は、回転軸１１１から距離を置いて配置され、その結果、中心ハブ１１５の回転１１２時に、ヒーターベース１２３は、円形の経路で移動する。ヒーター１５０がヒーターベース１２３上に配置されているとき、ヒーター１５０は、支持アセンブリ１００の回転１１２と共に移動する。

【0025】

［００３３］ヒーター１５０は、当業者に知られている任意の適切なタイプのヒーターであり得る。いくつかの実施形態では、ヒーターは、ヒーター本体内に１つ以上の発熱体を備えた抵抗ヒーターである。

【0026】

［００３４］基板は、重力、静電チャッキング、または他の適切な技術によって支持面１５１上に保持することができる。いくつかの実施形態のヒーターは、追加の構成要素を含む。例えば、ヒーターは、静電チャックを含み得る。静電チャックは、ヒーターが移動している間、ヒーター支持面上に配置されたウェハが所定の位置に保持されることができるように、様々な配線および電極を含むことができる。これにより、ウェハは、プロセスの開始時にヒーター上にチャッキングされ、異なるプロセス領域に移動する間、同じヒーター上の同じ位置に留まることができる。

【0027】

［００３５］図１Ａに示されるように、上部プレート１４０は、ヒーター１５０の周りに配置されて、上部プレート１４０より下の領域に流れるガスを最小限に抑えるためのシールまたはバリアを提供するのに役立つことができる１つ以上の開口部１４４を含むことができる。いくつかの実施形態では、上部プレート１４０は、支持面１５１より下に配置され、その結果、上部プレート１４０の上面１４１は、ヒーター１５０の支持面１５１より下になる。いくつかの実施形態では、上部プレート１４０は、ヒーター１５０の支持面１５１へのアクセスを可能にするための複数の開口部１４４で全てのヒーターを取り囲む。開口部１４４は、ヒーター１５０または支持面１５１が上部プレート１４０を通過することを可能にすることができる。

【0028】

［００３６］いくつかの実施形態では、上部プレート１４０は、ヒーター１５０の支持面１５１によって形成される主平面と実質的に平行な主平面を形成する上面１４１を有する。いくつかの実施形態では、上部プレート１４０は、ヒーター１５０の支持面１５１の主平面から、処理されるウェハの厚さに実質的に等しい距離だけ上にある主平面を形成する上面１４１を有し、ウェハ表面は、上部プレート１４０の上面１４１と実質的に同一平面上にある。このように使用される場合、「実質的に同一平面上」という用語は、個々の支持面によって形成される平面が、他の支持面によって形成される平面の±５°、±４°、±３°、±２°、または±１°以内にあることを意味する。

【0029】

［００３７］図１Ｂを参照すると、支持アセンブリ１００は、異なる熱質量に分解することができる。一体的に形成されたシステムにおいてさえ、熱質量部は、支持アセンブリ１００の構成要素の体積および熱容量のために、別個であると見なすことができる。第１の熱質量部１１９は、回転可能なベース１１０のレベルに配置され、第２の熱質量部１４９は、上部プレート１４０のレベルに配置されている。

【0030】

［００３８］図３は、熱管理システムと共に使用するための流体チャネル２００を示している。図示の流体チャネル２００は、様々な流路が支持アーム１２０、支柱１３０、および上部プレート１４０を通って流れるように構成されるように、支持アセンブリ１００内に形成することができる。本明細書で論じられるように、いくつかの実施形態の熱管理システムは、図３に示されていない追加の要素または構成要素も含み得る。流体チャネル２００は、冷却チャネルまたは加熱チャネルとも呼ばれ得る。当業者は、冷却チャネルの説明が加熱チャネル、またはより一般的に流体チャネルを指すこともできることを認識するであろう。

【0031】

［００３９］いくつかの実施形態では、流体チャネル２００は、第１の端部２０２および第２の端部２０４を有する。流体チャネル２００は、単一の一体的に形成もしくは溶接された構成要素であってもよいし、または適切な液密シールで接続されたいくつかの異なる構成要素であってもよい。図３に示される実施形態は、３つの領域：回転可能なベース部（第１のレベル２１０）、支柱部２３０および上部プレート部（第２のレベル２４０）を備えた単一の一体的に形成された構成要素である。回転可能なベース部（第１のレベル２１０）は、主に回転可能なベース１１０内に配置されている。支柱部２３０は、主に支柱１３０内に配置されている。上部プレート部（第２のレベル２４０）は、主に上部プレート１４０内に配置されている。上部プレート１４０のない実施形態では、上部プレート部（第２のレベル２４０）は、省略され得るか、またはヒーター１５０に関連する表面内にあり得る。

【0032】

［００４０］いくつかの実施形態では、第１の端部２０２は、複数の第１の流路２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄと流体連絡している。本明細書で使用される場合、個々の文字付き参照番号（例えば、２２０ａ、２２０ｂ）を有する同様の構成要素の用語は、文字が付加されていない参照番号を使用して、一般に参照され得る。例えば、第１の流路２２０は、流路２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄの全てを指す。図３には４つの第１の流路２２０が示されているが、当業者は、任意の数の第１の流路が存在し得ることを理解するであろう。

【0033】

［００４１］いくつかの実施形態では、第１の流路２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、並列に配置されている。この点で使用される場合、「並列」とは、流路が単一のポイントから分岐するか、または単一のポイントに再接続することを意味する。「並列」流路は、直列流路とは異なるものとして理解する必要がある。言い換えると、以下でさらに説明するように、流体は、第１の流路２２０の各流路を同時に通って流れ、第２の流路２５０の各流路を同時に通って流れ、第１の流路２２０と第２の流路２５０との間を順次に流れる。したがって、「並列」は、幾何学（例えば、平行線）ではなく、電子工学（例えば、並列抵抗器）の文脈で理解されるべきである。

【0034】

［００４２］いくつかの実施形態では、各第１の流路２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、同様のコンダクタンスを有する。この点で使用される場合、「コンダクタンス」は、個々の流路が扱うことができる体積流量または流量を指す。コンダクタンスは、流路を通る流れの効率の尺度と見なすことができる。

【0035】

［００４３］いくつかの実施形態では、複数の第１の流路２２０ａ～２２０ｄは、第１の熱質量部１１９内の第１のレベルに沿って延びる。第１の熱質量部１１９は、図３には示されていない。図４は、例示的な第１の熱質量部１１９の上面図を示している。図４を参照すると、流体チャネル２００の第１の端部２０２は、少なくとも１つの入口分岐部２１７と流体連絡している。図示の実施形態は、２つの入口分岐部２１７ａ、２１７ｂを有する。当業者は、支持アーム１２０の数および第１の流路２２０の形状に応じて、任意の適切な数の入口分岐部２１７が存在できることを認識するであろう。入口分岐部２１７ａ、２１７ｂは、第１の熱質量部１１９内の第１のレベルに沿って延びる複数の第１の流路２２０ａ～２２０ｄと流体連絡している。

【0036】

［００４４］図示の実施形態では、第１の流路２２０のそれぞれが、入口分岐部２１７から、支持アーム１２０を通って、ヒーターベース１２３を周って、出口分岐部２１８まで延びる。示されている実施形態は、各第１の流路２２０が入口分岐部２１７から１つの支持アーム１２０を通って出口分岐部まで延びるように配置された２つの出口分岐部２１８ａ、２１８ｂを有する。示されている構成では、入口分岐部２１７のそれぞれおよび出口分岐部２１８のそれぞれに接続された２つの第１の流路２２０が存在する。

【0037】

［００４５］再び図３を参照すると、いくつかの実施形態では、第１の流路２２０は、導管２６０を通って複数の第２の流路２５０と流体連絡している。導管２６０は、支柱１３０の長さに沿って延び、第１の熱質量部１１９と第２の熱質量部１４９との間の流れを可能にする。いくつかの実施形態では、図３～図５に示されるように、複数の第１の流路２２０および複数の第２の流路２５０は、それぞれ４つの流路を含む。いくつかの実施形態では、第２の熱質量部１４９は、上部プレート１４０を含む。

【0038】

［００４６］図３および図５を参照すると、複数の第２の流路２５０ａ～２５０ｄは、第２の熱質量部１４９の第２のレベル２４０に沿って延びる。第２の熱質量部１４９は、図１Ｂに、および図５の上面図として示されている。導管２６０ａ、２６０ｂは、入口分岐部２５７ａ、２５７ｂおよび第２のレベル２４０に沿って延びる複数の第２の流路２５０ａ～２５０ｄと流体連絡している。図示の実施形態は、２つの入口分岐部２５７ａ、２５７ｂを有する。当業者は、第２の流路２５０および第２の熱質量部１４９の形状に応じて、任意の適切な数の入口分岐部２５７が存在できることを認識するであろう。入口分岐部２５７ａ、２５７ｂは、第２の熱質量部１４９内の第２のレベル２４０に沿って延びる複数の第２の流路２５０ａ～２５０ｄと流体連絡している。

【0039】

［００４７］図示の実施形態では、第２の流路２５０のそれぞれが、入口分岐部２５７から、開口部１４４を周って、出口分岐部２５８まで延びる。示されている実施形態は、各第２の流路２５０が入口分岐部２５７から上部プレート１４０の１つの開口部１４４を周って出口分岐部２５８まで延びるように配置された２つの出口分岐部２５８ａ、２５８ｂを有する。示されている構成では、入口分岐部２５７のそれぞれおよび出口分岐部２５８のそれぞれに接続された２つの第２の流路２５０が存在する。

【0040】

［００４８］流体チャネル２００を通る流れは、図３から図６を参照して説明されている。（図６は、図３の領域ＶＩの拡大図を示す。）流体は、第１の端部２０２に流れ込み、分岐部２７１で２つの流路２７２ａ、２７２ｂに分割される。流路２７２ａを通って流れる流体は、入口分岐部２１７ａで第１のレベル２１０に入り、第１の流路２２０ａおよび第１の流路２２０ｂに分割される。流路２７２ｂを通って流れる流体は、入口分岐部２１７ｂで第１のレベル２１０に入り、第１の流路２２０ｃおよび第１の流路２２０ｄに分割される。

【0041】

［００４９］第１の流路２２０ａ～２２０ｄのそれぞれが、第１のレベル２１０を通って出口分岐部２１８ａ、２１８ｂに流れる。第１の流路２２０ａを通る流れは、出口分岐部２１８ｂと流体連絡している。第１の流路２２０ｂを通る流れは、出口分岐部２１８ａと流体連絡している。第１の流路２２０ｃを通る流れは、出口分岐部２１８ａと流体連絡している。第１の流路２２０ｄを通る流れは、出口分岐部２１８ｂと流体連絡している。したがって、分岐部２７１ａおよび２７１ｂでの流れの分割は、出口分岐部２１８ａおよび２１８ｂで合流する際に混合される。

【0042】

［００５０］流体は、出口分岐部２１８ａから導管２６０ａを通って第２のレベル２４０の分岐部２５７ａに流れる。出口分岐部２１８ｂから流れる流体は、導管２６０ｂを通って第２のレベル２４０の分岐部２５７ｂに流れる。導管２６０ａ内の流体は、入口分岐部２５７ａで第２の流路２５０ｂおよび２５０ｃに分割される。導管２６０ｂ内の流体は、入口分岐部２５７ｂで第２の流路２５０ｄおよび２５０ａに分割される。

【0043】

［００５１］図５に示されるように、第２の流路２５０は、上部プレート１４０の開口部１４４の周りに延び、出口分岐部２５８ａ、２５８ｂを通って第２のレベル２４０を出ることができる。第２の流路２５０ａおよび第２の流路２５０ｂを通って流れる流体は、出口分岐部２５８ａで合流する。第２の流路２５０ｃおよび第２の流路２５０ｄを通って流れる流体は、出口分岐部２５８ｂで合流する。出口分岐部２５８ａおよび２５８ｂからの流体の流れは、別の分岐部（図示せず）で合流されて、流体チャネル２００の第２の端部２０４から流出することができる。

【0044】

［００５２］いくつかの実施形態では、導管２６０の数は、第１の流路２２０の数よりも少なく、第２の流路２５０の数よりも少ない。これに関して、第１の流路２２０と第２の流路２５０は、直接的な１対１の関係ではない。別の言い方をすれば、いくつかの実施形態では、第１の流路２２０のうちの少なくとも２つが、第２の流路２５０と接続する前に合流する。いくつかの実施形態では、図示のように、複数の第１の流路２２０および複数の第２の流路２５０は、それぞれ４つの流路を含み、導管２６０の数は２つである。いくつかの実施形態では、第１の流路２２０は、１つの導管２６０へ合流して、第１のレベル２１０と第２のレベル２４０との間を流れる。

【0045】

［００５３］いくつかの実施形態の導管２６０は、図示のように、概して真っ直ぐである。いくつかの実施形態では、導管２６０は、第１の流路および／または第２の流路によって形成される平面に実質的に垂直に延びる。このように使用される場合、「実質的に垂直」という用語は、導管の角度が９０°の±３０°、±２０°、±１０°、または±５°以内であることを意味する。いくつかの実施形態では、導管２６０は、第１の流路と第２の流路との間の湾曲した経路をたどる。

【0046】

［００５４］図７は、流路が向流ループ構成で配置されている別の実施形態を示している。この点で使用される場合、向流ループは、より良い熱制御を提供するために、各方向に１回ずつ、２回領域を通過する。図７は、１つ以上の実施形態による、１つの開口部１４４の周りの第２のレベル２４０の流れを有する上部プレート１４０の一部を示す。図示の構成では、流体（例えば、冷却剤）が、第１の方向７１０でループ７００に流れ込み、直径Ｄ１の経路を通って領域Ｒ（この場合は開口部１４４）を取り囲む。領域を一周する（または、ほぼ一周する）と、経路は、領域Ｒの周りを直径Ｄ２で反対方向７２０に戻る。いくつかの実施形態では、直径Ｄ１は、直径Ｄ２よりも大きい。いくつかの実施形態では、直径Ｄ１は、直径Ｄ２よりも小さい。いくつかの実施形態では、２つの経路（時計回りおよび反時計回り）は同心である。

【0047】

［００５５］いくつかの実施形態では、第１の端部２０２および第２の端部２０４は、冷却ループを形成するように流体的に接続されている。いくつかの実施形態では、第１の端部２０２および第２の端部２０４は、熱交換器２９０（図１Ｂに示されている）に流体的に接続されている。熱交換器２９０は、流体チャネル２００内の流体（例えば、冷却剤）の温度を制御するように構成または配置された任意の適切な構成要素であり得る。

【0048】

［００５６］いくつかの実施形態では、流体チャネルは、冷却剤を含む（すなわち、冷却チャネルとして機能する）。冷却剤は、グリコール（例えば、エチレングリコール）、脱イオン水、過フッ素化ポリエーテル（Ｓｏｌｖａｙ Ｓ．Ａ．から入手可能なＧａｌｄｅｎ（登録商標）など）、またはそれらの溶液もしくは組み合わせを含むがこれらに限定されない任意の適切な冷却剤であり得る。

【0049】

［００５７］いくつかの実施形態では、熱管理システムは、少なくとも１つのコントローラ３００をさらに含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのコントローラ３００は、熱交換器２９０、流体チャネルに沿った任意のバルブまたはプレナム、ポンプなどのうちの１つ以上に結合されている。コントローラ３００は、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するために産業環境で使用することができる、任意の形態の汎用コンピュータプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどのうちの１つであり得る。

【0050】

［００５８］少なくとも１つのコントローラ３００は、プロセッサ３０２、プロセッサ３０２に結合されたメモリ３０４、プロセッサ３０２に結合された入力／出力デバイス３０６、および異なる電子部品間の通信のためのサポート回路３０８を有することができる。メモリは、一時的メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ）および非一時的メモリ（例えば、ストレージ）の１つ以上を含むことができる。

【0051】

［００５９］プロセッサのメモリ、またはコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、または任意の他の形態のローカルもしくはリモートのデジタルストレージなどの容易に利用可能なメモリのうちの１つ以上であり得る。メモリは、システムのパラメータおよび構成要素を制御するようにプロセッサによって動作可能な命令セットを保持することができる。サポート回路は、従来の方法でプロセッサをサポートするようにプロセッサに結合されている。回路は、例えば、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどを含み得る。

【0052】

［００６０］プロセスは、一般に、プロセッサによって実行されると、プロセスチャンバに本開示のプロセスを実行させるソフトウェアルーチンとして、メモリに格納され得る。ソフトウェアルーチンはまた、プロセッサによって制御されているハードウェアから離れて配置された第２のプロセッサによって格納および／または実行され得る。本開示のプロセスおよび方法の一部または全ては、ハードウェアでも実行され得る。したがって、プロセスは、ソフトウェアに実装されて、コンピュータシステムを使用して実行されてもよいし、例えば、特定用途向け集積回路もしくは他のタイプのハードウェア実装としてハードウェアに実装されてもよいし、またはソフトウェアとハードウェアの組み合わせとして実装されてもよい。ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、汎用コンピュータを、プロセスと方法が実行されるように熱管理システムの動作を制御する専用コンピュータ（コントローラ）に変換する。

【0053】

［００６１］いくつかの実施形態では、コントローラ３００は、個々のプロセスまたはサブプロセスを実行するための１つ以上の構成を有する。コントローラ３００は、プロセスおよび方法の機能を実行するための媒介構成要素を動作させるように接続および構成することができる。例えば、コントローラは、バルブ、アクチュエータ、モータ、ポンプなどのうちの１つ以上を制御するように接続および構成することができる。

【0054】

［００６２］いくつかの実施形態のコントローラ３００は、流体（例えば、冷却剤）を流体チャネルを通してポンプ輸送または流すための構成；流体の温度を測定するための構成；基板処理領域の温度ばらつきを測定するための構成；ヒーター表面の温度を測定するための構成；および熱交換器の動作を制御するための構成から選択される１つ以上の構成を有する。

【0055】

［００６３］図８に示されるように、本開示の追加の実施形態は、流体マニホールド８００に向けられている。本開示のいくつかの実施形態は、冷却マニホールド（すなわち、冷却剤が流れる流体マニホールド８００）に関する。いくつかの実施形態では、流体マニホールド８００は、支柱１３０または中心ハブ１１５の一部である。図示の実施形態では、流体マニホールド８００は、入口８１０、少なくとも１つの導管８２０、および出口８３０を備える。いくつかの実施形態では、流体マニホールド８００は、支柱１３０であり得るか、または支柱１３０内に含まれ得る。

【0056】

［００６４］いくつかの実施形態では、入口８１０は、熱交換器２９０を、第１のレベル２１０に沿って延びる複数の平行な第１の流路２２０に接続するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの導管８２０は、複数の平行な第１の流路２２０を、第２のレベル２４０に沿って延びる複数の平行な第２の流路２５０に接続するように構成される。いくつかの実施形態では、出口８３０は、複数の平行な第２の流路２５０を熱交換器２９０に接続するように構成される。

【0057】

［００６５］本開示のいくつかの実施形態は、ヒーター支持面または基板の温度を制御する方法に関する。いくつかの実施形態は、基板全体での温度ばらつきが最小化されるような基板の温度制御を、有利に提供する。いくつかの実施形態では、方法は、約０．５℃以下、約０．４℃以下、約０．３°Ｃ以下、約０．２°Ｃ以下、または約０．１５°Ｃ以下の範囲（最低温度と最高温度との間の差）内で基板（またはヒーター支持面）温度を制御する。

【0058】

［００６６］いくつかの実施形態では、基板またはヒーター支持面の温度ばらつきは、高温で測定される。いくつかの実施形態では、基板の温度ばらつきは、約４００℃以上、約４５０℃以上、約５００℃以上、または約５５０°Ｃ以上の基板（または表面）温度で測定される。いくつかの実施形態では、基板（または支持面）の温度ばらつきは、約４００℃、約４５０℃、約５００℃、約５２５℃、約５５０℃、約５７５℃、または約６００°Ｃの基板温度で測定される。

【0059】

［００６７］いくつかの実施形態では、方法は、第１の熱質量部および第２の熱質量部を、第１の端部の冷却剤の温度に近い温度に維持する。この点で使用される場合、温度は、±２０°Ｃ、±１０°Ｃ、±５°Ｃ、±２°Ｃ、±１°Ｃ、または±０．５°Ｃ以内にある場合、他の温度に近い。

【0060】

［００６８］本明細書全体を通して「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「１つ以上の実施形態」または「実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、材料、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ることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な場所での「１つ以上の実施形態において」、「いくつかの実施形態において」、「一実施形態において」または「実施形態において」などの句の出現は、必ずしも本開示の同じ実施形態を指すとは限らない。さらに、１つ以上の実施形態では、特定の特徴、構造、材料、または特性を任意の適切な方法で組み合わせることができる。

【0061】

［００６９］本明細書の開示は、特定の実施形態を参照して説明されてきたが、当業者は、説明された実施形態が本開示の原理および適用の単なる例示であることを理解するであろう。本開示の精神および範囲から逸脱することなく、本開示の方法および装置に様々な修正および変形を行うことができることが、当業者には明らかであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの同等物の範囲内にある修正および変形を含むことができる。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】