知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(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】2024-09-02
(45)【発行日】2024-09-10
(54)【発明の名称】高周波環境のための冷却基板支持アセンブリ
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20240903BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20240903BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 R
H01L21/302 101G
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2022566350
(86)(22)【出願日】2020-12-17
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-12
(86)【国際出願番号】 US2020065708
(87)【国際公開番号】W WO2021221728
(87)【国際公開日】2021-11-04
【審査請求日】2022-12-27
(31)【優先権主張番号】16/863,719
(32)【優先日】2020-04-30
(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】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】パーケ， ヴィジェイ ディー．
(72)【発明者】
【氏名】シュミット， アンドレアス
(72)【発明者】
【氏名】ヌージャイム， アンドリュー アントワン
(72)【発明者】
【氏名】プローティ， スティーヴン ドナルド
(72)【発明者】
【氏名】ガルシア デ ゴロルド， アルヴァロ
(72)【発明者】
【氏名】ペレス－グスマン， マルティン
【審査官】鈴木 孝章
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１８７０５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１８１１８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国登録特許第１０－１１３２６３２（ＫＲ，Ｂ１）
【文献】特開２０１２－１４２４１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５２１２１３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／６８３
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板支持アセンブリであって、本体であって、
極低温冷凍装置に流体結合するように構成されたチャネルを有する静電チャックベースアセンブリと、
前記静電チャックベースアセンブリの下に配置された設備プレートと、を備える本体と、
前記設備プレートの底面に結合された接地プレートと、
その中に配置された流体コンジットを有する管状部材であって、前記管状部材は、前記設備プレートおよび前記接地プレートを通して配置され、前記静電チャックベースアセンブリに流体結合され、前記管状部材は、前記接地プレートの底面を越えて延びる第１の端部に配置された第１のエンドガイドおよびばねシールを有し、前記第１のエンドガイドは、前記管状部材の周りに配置され、前記管状部材の前記第１の端部を越えて延びる、管状部材と、
前記接地プレートの底面に物理的に結合されたコネクタであって、前記コネクタは、前記管状部材の一部を収納し、前記第１のエンドガイドおよび前記ばねシールは、前記接地プレートの前記底面の下方で前記コネクタ内に配置され、前記第１のエンドガイドは、前記ばねシールの軸方向の圧縮を制限する方法で前記管状部材および前記コネクタに接触し、前記ばねシールは、前記ばねシールと前記コネクタとの間に軸方向のシールを提供し、前記コネクタは、前記接地プレートに形成されたポケットの中に配置されたバイアスアセンブリおよびファスナを備えるコネクタと、
を備える基板支持アセンブリ。
【請求項2】
前記バイアスアセンブリが、前記ファスナと前記ポケットの間に結合された複数のスプリングフォームを備える、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項3】
前記コネクタが、前記コネクタの本体を取り囲んでいるスライドシールを含む、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項4】
前記コネクタが、前記コネクタ内に形成された１つまたは複数の真空チャネルを含む、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項5】
前記静電チャックベースアセンブリに配置された静電チャックおよびベースアセンブリをさらに備え、
前記静電チャックは、ＲＦ電極を有する、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項6】
前記静電チャックの底面と前記静電チャックベースアセンブリの頂面の間のインターフェースに結合層をさらに備える、請求項５に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項7】
前記コネクタがサーマルガスケットによって前記接地プレートの下部表面に結合されている、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項8】
前記流体コンジットの第２の端部に配置された第２のエンドガイドであって、前記第２のエンドガイドは、前記静電チャックベースアセンブリと接触し、その上に配置された摩擦低減コーティングを含む、第２のエンドガイドをさらに備える、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項9】
前記第１のエンドガイドが、前記第１のエンドガイド上に配置された摩擦低減コーティングを含む、請求項８に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項10】
基板支持アセンブリであって、静電チャックを支持するためのベースアセンブリと、
前記ベースアセンブリに結合された設備プレートと、
前記設備プレートに結合された誘電体プレートと、
前記設備プレートに結合された接地プレートと、
その中に配置された流体コンジットを有する管状部材であって、前記管状部材は、前記設備プレートおよび前記接地プレートを通して配置され、前記管状部材は、前記接地プレートの底面を越えて延びる第１の端部に配置された第１のエンドガイドおよびばねシールを有し、前記第１のエンドガイドは、前記管状部材の周りに配置され、前記管状部材の前記第１の端部を越えて延びる、管状部材と、
前記接地プレートの底面に結合されたコネクタであって、前記コネクタは、前記管状部材の一部を収納し、前記第１のエンドガイドおよび前記ばねシールは、前記接地プレートの前記底面の下方で前記コネクタ内に配置され、前記第１のエンドガイドは、前記ばねシールの軸方向の圧縮を制限する方法で前記管状部材および前記コネクタに接触し、前記ばねシールは、前記ばねシールと前記コネクタとの間に軸方向のシールを提供し、前記コネクタは、前記接地プレートに形成されたポケットの中に配置されたバイアスアセンブリおよびファスナと、前記コネクタの本体を取り囲むスライドシールとを備えるコネクタと
を備える基板支持アセンブリ。
【請求項11】
前記ベースアセンブリの頂面に配置された結合層をさらに備える、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項12】
前記コネクタが、サーマルガスケットによって前記接地プレートの下部表面に結合されている、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項13】
前記流体コンジットの第２の端部に配置された第２のエンドガイドであって、前記第２のエンドガイドは、前記静電チャックベースアセンブリと流体結合し、その上に配置された摩擦低減コーティングを含む、第２のエンドガイドをさらに備える、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項14】
前記第１のエンドガイドが、前記第１のエンドガイド上に配置された摩擦低減コーティングを含む、請求項１３に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項15】
前記流体コンジットの周りに設けられたスリーブをさらに備える、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項16】
前記スリーブが、前記スリーブの外部表面と、前記ベースアセンブリ、前記誘電体プレート、および前記接地プレートとの間に形成された間隙を含む、請求項１５に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項17】
基板支持アセンブリであって、静電チャックと、
前記静電チャックに結合されたベースアセンブリであって、前記静電チャックを冷却するための極低温冷凍流体を流すように構成されたベースチャネルを有するベースアセンブリと、
前記ベースアセンブリに結合された設備プレートであって、温度制御流体を流すように構成されたチャネルを有する設備プレートと、
前記設備プレートに結合された誘電体プレートと、
前記設備プレートに結合された接地プレートと、
その中に配置された流体コンジットを有する管状部材であって、前記管状部材は、前記設備プレートおよび前記接地プレートを通して配置され、前記管状部材は、前記接地プレートの底面を越えて延びる第１の端部に配置された第１のエンドガイドおよびばねシールを有する、管状部材と、
前記接地プレートの底面に結合されたコネクタであって、前記コネクタは、前記管状部材の一部を収納し、前記第１のエンドガイドおよび前記ばねシールは、前記接地プレートの前記底面の下方で前記コネクタ内に配置され、前記第１のエンドガイドは、前記ばねシールの軸方向の圧縮を制限する方法で前記管状部材および前記コネクタに接触し、前記ばねシールは、前記ばねシールと前記コネクタとの間に軸方向のシールを提供し、前記コネクタは、前記接地プレートに形成されたポケットの中に配置されたバイアスアセンブリおよびファスナと、前記コネクタの本体を取り囲むスライドシールとを備えるコネクタと
を備える基板支持アセンブリ。
【請求項18】
前記ベースアセンブリの頂面に配置された結合層をさらに備える、請求項１７に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項19】
前記コネクタがサーマルガスケットによって前記接地プレートの下部表面に結合されている、請求項１７に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項20】
ベース流路と流体結合する前記流体コンジットの第２の端部に配置された第２のエンドガイドをさらに備え、前記第２のエンドガイドが、前記第２のエンドガイド上に配置された摩擦低減コーティングを含む、請求項１７に記載の基板支持アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、一般に半導体チャンバ部品に関し、より詳細には高周波電界中で使用するための冷却基板支持アセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
ナノメートルおよびそれより小さい特徴を高い信頼性で生産することは、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）に関する主要な技術的課題の１つである。しかしながら回路技術の限界が迫っているため、ＶＬＳＩおよびＵＬＳＩ相互接続技術の寸法縮小は、処理能力に対して追加的な要求を課している。基板の上にゲート構造を高い信頼性で形成することは、ＶＬＳＩおよびＵＬＳＩが成功するために重要であり、また、回路密度を高くし、かつ、個々の基板およびダイの品質を高くするための努力を継続するために重要である。
【0003】
製造コストを低減するために、集積チップ（ＩＣ）製造者は、処理されたすべてのシリコン基板に対して、より高いスループットおよびより良好なデバイス歩留りならびに性能を要求している。現在の開発の下で次世代デバイスのために探求されているいくつかの製造技法には、極低温温度での処理が必要である。極低温温度で一様に維持された基板にドライ反応性イオンエッチングを施すことにより、自然エッチングが減少した状態で、基板の上に配置された材料の上向きの表面にイオンを浴びせることができ、それにより滑らかな垂直側壁を有するトレンチが形成される。さらに、極低温温度では、他の材料に対する１つの材料のエッチングの選択性を改善することができる。例えばケイ素（Ｓｉ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の間の選択性は温度の低下につれて指数的に高くなる。
【0004】
極低温温度処理を可能にするための基板支持アセンブリの動作は、しばしば、基板支持アセンブリを通って循環する冷却材の使用に頼っている。冷却材を経路化するために使用されるコンジットは、接地され、かつ、電力が供給される基板支持アセンブリの部分に及ぶため、冷却材およびコンジットは、短絡を防止するために電気的に十分に絶縁性でなければならない。しかしながら、絶縁性コンジット内における冷却材の流れは、常に、配管上に電荷を帯電させる原因になり、これは、コンジットと基板支持アセンブリの接地部分との間にアークが発生する十分な原因になり得る。さらに、基板支持アセンブリの冷却および加熱は、膨張および収縮の原因になり、これは、コンジットにおける漏れの原因になり得る。アークの発生および／または冷却材の漏れは、多くの問題をもたらし、あるいは多くの問題の一因になり得る。
【0005】
したがって改良された基板支持アセンブリが必要である。
【発明の概要】
【0006】
本明細書においては、極低温温度の流体を運ぶための１つまたは複数の流体コンジットを含む基板支持アセンブリが説明される。流体コンジットはアークの発生を少なくするように構成される。
【0007】
一実施形態では、本明細書において、基板支持アセンブリであって、設備プレートと、該設備プレートに結合された接地プレートと、設備プレートおよび接地プレートを通して配置された、基板支持アセンブリ内に配置された流体コンジットと、該流体コンジットの一部を収納している接地プレートに結合されたコネクタとを含む基板支持アセンブリが説明される。コネクタは、接地プレートに形成されたポケットの中に配置されたバイアスアセンブリおよびファスナを備える。
【0008】
別の実施形態では、基板支持アセンブリであって、静電チャックを支持するためのベースアセンブリと、該ベースアセンブリに結合された設備プレートと、該設備プレートに結合された誘電体プレートと、設備プレートに結合された接地プレートと、設備プレートおよび接地プレートを通して配置された、基板支持アセンブリ内に配置された流体コンジットと、該流体コンジットの一部を収納している接地プレートに結合されたコネクタとを含む基板支持アセンブリが説明される。コネクタは、接地プレートに形成されたポケットの中に配置されたバイアスアセンブリおよびファスナを備える。スライドシールがコネクタの本体を取り囲む。
【0009】
別の実施形態では、本明細書において、基板支持アセンブリであって、静電チャックと、該静電チャックに結合されたベースアセンブリと、該ベースアセンブリに結合された設備プレートと、該設備プレートに結合された誘電体プレートと、設備プレートに結合された接地プレートと、設備プレートおよび接地プレートを通して配置された、基板支持アセンブリ内に配置された流体コンジットと、該流体コンジットの一部を収納している接地プレートに結合されたコネクタとを含む基板支持アセンブリが説明される。コネクタは、接地プレートに形成されたポケットの中に配置されたバイアスアセンブリおよびファスナを備える。スライドシールがコネクタの本体を取り囲む。
【0010】
以下、上で簡単に要約した本開示について、添付の図面にそのうちのいくつかが示されている実施形態を参照して、上で言及した本開示の特徴を詳細に理解することができる方法でより詳細に説明する。しかしながら、添付の図面は例示的実施形態を示したものにすぎず、したがって本開示の範囲を制限するものと見なしてはならず、他の同様に有効な実施形態を許容し得ることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施形態による例示的プラズマ処理チャンバの略横断面図である。
【図2】実施形態による例示的基板支持アセンブリの略断面図である。
【図4】本明細書において開示されるコネクタの等角図である。
【図5】本明細書において説明される基板支持アセンブリを通る真空経路の一実施形態を示す略断面図である。
【図6A】図３および図５で説明されている管状部材を有するエンドガイドとして使用することができる上部エンドガイドの断面図（図６Ａ）、および図３および図５で説明されている管状部材を有するエンドガイドとして使用することができる下部エンドガイドの断面図（図６Ｂ）である。
【図6B】図３および図５で説明されている管状部材を有するエンドガイドとして使用することができる上部エンドガイドの断面図（図６Ａ）、および図３および図５で説明されている管状部材を有するエンドガイドとして使用することができる下部エンドガイドの断面図（図６Ｂ）である。
【図7】ばねシールの一実施形態の部分等角図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
理解を容易にするために、可能である場合、図面で共通の全く同じ要素を示すために全く同じ参照数表示が使用されている。１つの実施形態の要素および特徴は、さらに言及されることなく、他の実施形態に有利に組み込むことができることが企図されている。
【0013】
本明細書において説明される実施形態は、静電チャック（ＥＳＣ）の極低温温度動作を可能にする基板支持アセンブリを提供し、したがって処理チャンバの他の表面が異なる温度に維持されている間、静電チャック（ＥＳＣ）の上に配置された基板が処理のために適した極低温処理温度に維持される。極低温処理温度（すなわち基板の温度）は、基板支持体における温度が摂氏－１０度未満であることを表すことが意図されている。
【0014】
以下では、エッチ処理チャンバにおける基板支持アセンブリが説明されるが、基板支持アセンブリは、とりわけ物理的気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、イオン注入チャンバなどの他のタイプのプラズマ処理チャンバ、および極低温処理温度に維持された基板の処理が望ましい他のシステムに利用することも可能である。しかしながら、本明細書において説明されている基板支持アセンブリおよびチャンバ部品は、他の処理温度で利用することができることに留意されたい。
【0015】
図１は例示的プラズマ処理チャンバ１００の略横断面図であり、示されている例示的プラズマ処理チャンバ１００は、基板支持アセンブリ１０１を有するエッチチャンバとして構成されている。上で言及したように、基板支持アセンブリ１０１は他のタイプのプラズマ処理チャンバに利用することができ、例えばとりわけプラズマ処置チャンバ、アニーリングチャンバ、物理的気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバおよびイオン注入チャンバ、ならびに基板１２４などのワークピースの表面を極低温処理温度で一様に維持する能力が望ましい他のシステムに利用することができる。極低温処理温度に維持された基板１２４をドライ反応性イオンエッチングすることにより、自然エッチングが減少した状態で、基板１２４の上に配置された材料の上向きの表面にイオンを浴びせることができ、それにより滑らかな垂直側壁を有するトレンチが形成される。例えば極低温処理温度で一様に維持された基板１２４の上に配置された低ｋ誘電体材料の孔におけるイオンの拡散が減少し、その一方で滑らかな垂直側壁を有するトレンチを形成するための低ｋ誘電体材料の上向きの表面にイオンを浴びせ続ける。さらに、極低温処理温度では、他の材料に対する１つの材料のエッチングの選択性を改善することができる。例えばケイ素（Ｓｉ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の間の選択性は温度の低下につれて指数的に高くなる。
【0016】
プラズマ処理チャンバ１００は、側壁１０４と、底部１０６と、処理領域１１０を密閉する蓋１０８とを有するチャンバ本体１０２を含む。注入装置１１２はチャンバ本体１０２の側壁１０４および／または蓋１０８に結合されている。ガスパネル１１４は注入装置１１２に結合され、それによりプロセスガスを処理領域１１０に提供することができる。注入装置１１２は、１つまたは複数のノズルまたは入口ポートであってもよく、あるいは別法としてシャワーヘッドであってもよい。プロセスガスは、チャンバ本体１０２の側壁１０４または底部１０６に形成されている排気口１１６を介して、処理副産物と共に処理領域１１０から除去される。排気口１１６はポンピングシステム１４０に結合されており、ポンピングシステム１４０は、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。処理副産物も、ポンピングシステム１４０を使用して、排気口１１６を介して除去される。
【0017】
プロセスガスにエネルギーを供給して、処理領域１１０内にプラズマを形成することができる。プロセスガスには、ＲＦ電力をプロセスガスに容量結合または誘導結合することによってエネルギーを供給することができる。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる、図１に描写されている一実施形態では、複数のコイル１１８がプラズマ処理チャンバ１００の蓋１０８の上方に配置され、整合回路１２０を介してＲＦ電源１２２に結合されている。
【0018】
基板支持アセンブリ１０１は、処理領域１１０の中の注入装置１１２の下方に配置されている。基板支持アセンブリ１０１は、静電チャック（ＥＳＣ）１０３およびＥＳＣベースアセンブリ１０５を含む。ＥＳＣベースアセンブリ１０５はＥＳＣ１０３および設備プレート１０７に結合されている。接地プレート１１１によって支持された設備プレート１０７は、基板支持アセンブリ１０１との電気、冷却、加熱およびガス接続を容易にするように構成されている。接地プレート１１１は処理チャンバの底部１０６によって支持されている。誘電体プレート１０９は、設備プレート１０７を接地プレート１１１から電気的に絶縁している。
【0019】
ＥＳＣベースアセンブリ１０５は、極低温冷却装置１１７に流体結合されたベースチャネル１１５を含む。極低温冷却装置１１７は、冷媒などのベース流体をベースチャネル１１５に提供しており、したがってＥＳＣベースアセンブリ１０５、延いては基板１２４を所定の極低温温度に維持することができる。同様に、設備プレート１０７は、冷却装置１１９に流体結合された設備チャネル１１３を含む（図２でさらに詳細に説明される）。冷却装置１１９は、設備プレート１０７が所定の温度に維持されるよう、設備チャネル１１３に設備流体を提供している。一例では、ベース流体はＥＳＣベースアセンブリ１０５を設備プレート１０７の温度未満の温度に維持する。
【0020】
ＥＳＣ１０３は、支持表面１３０および該支持表面１３０の反対側の底面１３２を有している。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、ＥＳＣ１０３は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、または他の適切な材料などのセラミック材料から製造されている。別法としては、ＥＳＣ１０３は、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリルエーテルケトン、等々などの重合体から製造することも可能である。
【0021】
結合層１３３は、ＥＳＣ１０３の底面１３２とＥＳＣベースアセンブリ１０５の頂面１３４の間のインターフェースに設けられている。ＥＳＣ１０３およびＥＳＣベースアセンブリ１０５は、実質的に同様である熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料から選択される。ＥＳＣ１０３はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）でできていてもよい。ＥＳＣベースアセンブリ１０５は、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、セラミックまたはそれらの組合せでできていてもよい。結合層１３３の例示的材料には、インジウム（Ｉｎ）、Ａｌ、シリコーン（Ｓｉを含有している）、ペルフルオロポリマーまたはそれらの組合せ、およびそれらの合金がある。一用途では、酸化アルミニウムＥＳＣのＣＴＥを有するＭｏとＡｌの合金（約５～４０％のアルミニウム）がＥＳＣベースアセンブリ１０５のために使用される。結合層１３３により、動作中、摂氏約９０度ないし摂氏約－２００度の温度によるＥＳＣ１０３とＥＳＣベースアセンブリ１０５のＣＴＥのわずかな差によるひずみを吸収することができる。結合層１３３は、熱伝導率を改善するためにセラミック粉末と混合することができ、これは、ＥＳＣ１０３およびＥＳＣベースアセンブリ１０５からの伝導による改善された伝熱を提供し、ＥＳＣ１０３の動作を強化する。
【0022】
ＥＳＣ１０３は、その中に配置されたチャック電極１２６を含む。チャック電極１２６は、単極性電極または双極性電極、あるいは他の適切な構造として構成することができる。チャック電極１２６は、ＲＦフィルタおよび設備プレート１０７を介してチャック電源１３５に結合されており、チャック電源１３５は、ＤＣ電力を提供して基板１２４をＥＳＣ１０３の支持表面１３０に静電的に固着する。ＲＦフィルタは、プラズマ処理チャンバ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電力が電気機器を損傷する、またはチャンバの外部に電気的障害をもたらすのを防止する。
【0023】
ＥＳＣ１０３は、中に埋設された１つまたは複数の抵抗加熱器１２８を含む。抵抗加熱器１２８を利用して、基板支持アセンブリ１０１の支持表面１３０に配置された基板１２４を処理するのに適した極低温処理温度を維持することができるよう、ＥＳＣベースアセンブリ１０５によって冷却されるＥＳＣ１０３の温度が制御される。抵抗加熱器１２８は、設備プレート１０７およびＲＦフィルタを介してヒータ電源１３６に結合されている。ＲＦフィルタは、プラズマ処理チャンバ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電力が電気機器を損傷する、またはチャンバの外部に電気的障害をもたらすのを防止する。ヒータ電源１３６は、５００ワット以上の電力を抵抗加熱器１２８に提供することができる。ヒータ電源１３６は、ヒータ電源１３６の動作を制御するために利用されるコントローラ（図示せず）を含み、コントローラは、通常、基板１２４を所定の極低温温度に加熱するように設定される。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、抵抗加熱器１２８は横方向に分離された複数の加熱ゾーンを含み、コントローラは、他のゾーンのうちの１つまたは複数に配置された抵抗加熱器１２８に対して、抵抗加熱器１２８のうちの少なくとも１つのゾーンを優先的に加熱させることができる。例えば抵抗加熱器１２８は、分離された複数の加熱ゾーンに同心で配置することができる。抵抗加熱器１２８は、基板１２４を処理に適した極低温処理温度に維持する。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、極低温処理温度は摂氏約－１０度未満である。例えば極低温処理温度は摂氏約－１０度と摂氏約－１５０度の間であり、摂氏約－２００度までの温度を含む。
【0024】
極低温冷却装置１１７は、ＥＳＣベースアセンブリ１０５が所定の極低温温度に維持されるよう、ベースチャネル１１５の入口２５４（図２）に接続されたベース入口コンジット１２３を介して、また、ベースチャネル１１５の出口２５６（図２）に接続されたベース出口コンジット１２５を介してベースチャネル１１５と流体連結している。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、極低温冷却装置１１７は、ベース流体の温度を制御するためにインターフェースボックスに結合されている。ベース流体は、液体を動作圧力で摂氏－５０度未満の極低温温度に保つ組成物を含む。ベース流体は一般的には誘電体であり、または電気的に絶縁性であり、したがってベース流体が基板支持アセンブリ１０１を通って循環しても、ベース流体を通る電気経路は形成されない。適切なベース流体の非制限の例にはフッ素化された伝熱流体がある。極低温冷却装置１１７は、ＥＳＣベースアセンブリ１０５のベースチャネル１１５を通って循環するベース流体を提供している。ベースチャネル１１５を通って流れるベース流体により、ＥＳＣベースアセンブリ１０５を極低温温度に維持することができ、それによりＥＳＣ１０３の横方向の温度プロファイルの制御を促進することができ、したがってＥＳＣ１０３の上に配置された基板１２４が極低温処理温度に一様に維持される。本明細書において説明されている他の実施形態の中で組み合わせることができる一実施形態では、極低温冷却装置１１７は、摂氏約－５０度未満の極低温温度を維持するように動作することができる単段冷却装置である。本明細書において説明されている他の実施形態の中で組み合わせることができる別の実施形態では、極低温冷却装置１１７は２段冷却装置であり、この２段冷却装置は、ベース流体が摂氏－５０度未満の極低温温度に維持されるよう、２段冷却装置の内部の冷媒を利用している。
【0025】
冷却装置１１９は、設備プレート１０７が所定の周囲温度に維持されるよう、設備チャネル１１３の入口２４０（図２）に接続された設備入口コンジット１２７を介して、また、設備チャネル１１３の出口２４２（図２）に接続された設備出口コンジット１２９を介して、設備チャネル１１３と流体連結している。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、冷却装置１１９は、設備流体の温度を制御するためにインターフェースボックスに結合されている。設備流体は、周囲温度を摂氏約－１０度と摂氏約６０度の間に維持することができる材料を含むことができる。冷却装置１１９は、設備プレート１０７の設備チャネル１１３を通って循環する設備流体を提供する。設備流体は一般的には誘電体であり、または電気的に絶縁性であり、したがって設備流体が基板支持アセンブリ１０１を通って循環しても、設備流体を通る電気経路は形成されない。適切な設備流体の非制限の例にはフッ素化された伝熱流体がある。設備チャネル１１３を通って流れる設備流体により、設備プレート１０７を所定の周囲温度に維持することができ、それにより誘電体プレート１０９を所定の周囲温度に維持するのを助けることができる。
【0026】
図２は、実施形態による例示的基板支持アセンブリ１０１の略断面図である。基板支持アセンブリ１０１は、ＥＳＣ１０３の極低温温度動作を可能にするように構成されており、したがってＥＳＣ１０３の上に配置された基板１２４が極低温処理温度に維持される。ＥＳＣ１０３はＥＳＣベースアセンブリ１０５に結合されている。チャック電極１２６は、設備プレート１０７の下部絶縁体２１２およびＥＳＣベースアセンブリ１０５の上部絶縁体２１４中の第１の穴２０８を通して配置された第１の絶縁ワイヤ２０４を介してチャック電源１３５に結合されている。１つまたは複数の抵抗加熱器１２８は、設備プレート１０７の下部絶縁体２１２およびＥＳＣベースアセンブリ１０５の上部絶縁体２１４中の第２の穴２１０を通して配置された第２の絶縁ワイヤ２０６を介してヒータ電源１３６に結合されている。いくつかの実施形態では、ＥＳＣベースアセンブリ１０５は、上部プレート２１５および下部プレート２１７を含む。断熱層２２７は上部プレート２１５と下部プレート２１７の間に設けられている。上部プレート２１５はＭｏからできていてもよく、一方、下部プレート２１７はＡｌである。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、断熱層２２７はポリアミド－イミド（ＰＡＩ）またはポリイミド（ＰＩ）を含有した材料を含む。
【0027】
設備プレート１０７はプレート部分２２９および壁部分２３０を含む。設備プレート１０７のプレート部分２２９は、１つまたは複数の第１のねじアセンブリ２２０を使用してＥＳＣベースアセンブリ１０５に結合されており、したがってＥＳＣベースアセンブリ１０５と設備プレート１０７の間に真空領域２２２が存在している。１つまたは複数の第１のねじアセンブリ２２０の各々は、バイアス要素２２６を介して設備プレート１０７と接触し、かつ、ＥＳＣベースアセンブリ１０５のねじ付き孔２２８に挿入されているボルト２２４を含む。
【0028】
バイアス要素２２６は、圧縮されたときに力を生成するために利用される。適切なバイアス要素２２６は、コイルばね、スプリングフォーム、およびエラストマを含む。一例では、バイアス要素２２６は複数のＢｅｌｌｅｖｉｌｌｅワッシャーである。バイアス要素２２６はボルト２２４を締めることによって圧縮され、それにより設備プレート１０７がＥＳＣベースアセンブリ１０５に押し付けられる（すなわち予荷重がかけられる）。
【0029】
動作中、ＥＳＣベースアセンブリ１０５は概ねＲＦホット状態に維持される。設備プレート１０７は壁部分２３０を含み、また、シール２３２によってＥＳＣ１０３に結合されている。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、設備プレート１０７の下部絶縁体２１２は、シール２３２を介して真空領域２２２を維持している。シール２３２によってＥＳＣ１０３に結合された壁部分２３０は、プロセスガスとの接触による潜在的腐食および／または浸食からＥＳＣベースアセンブリ１０５の材料を保護している。
【0030】
真空領域２２２は、ＥＳＣ１０３、ＥＳＣベースアセンブリ１０５、設備プレート１０７およびシール２３２によって画定されている。真空領域２２２は、冷却されたＥＳＣ１０３の裏側の凝縮を防止し、処理領域１１０（図１に示されている）の圧力とは無関係の圧力を有することによって基板支持アセンブリ１０１へのプロセスガスの流入を防止し、また、ＥＳＣベースアセンブリ１０５と設備プレート１０７の間の熱分離を提供している。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、設備プレート１０７はアルミニウムを含有した材料を含む。
【0031】
設備プレート１０７の設備チャネル１１３は設備プレート中に機械加工され、カバー２３８で密閉されている。一例では、カバー２３８は、設備チャネル１１３を密閉するために設備プレート１０７に溶接されている。設備チャネル１１３の入口２４０は、誘電体プレート１０９および接地プレート１１１を介して配置された入口コンジット２４４と流体連結している。設備チャネル１１３の出口２４２は、誘電体プレート１０９および接地プレート１１１を介して配置された出口コンジット２４６と流体連結している。入口コンジット２４４および出口コンジット２４６は、設備入口コンジット１２７に接続された接続入口２５０、および設備出口コンジット１２９に接続された接続出口２５２を有している。動作中、設備プレート１０７は概ねＲＦホット状態に維持される。
【0032】
ＥＳＣベースアセンブリ１０５のベースチャネル１１５は、設備プレート１０７、誘電体プレート１０９および接地プレート１１１を介して配置された入口コンジット２５８と流体連結している入口２５４を含む。ベースチャネル１１５の出口２５６は、設備プレート１０７、誘電体プレート１０９および接地プレート１１１を介して配置された出口コンジット２６０と流体連結している。入口コンジット２５８および出口コンジット２６０は、基板支持アセンブリ１０１の真空領域２２２内に配置されている。入口コンジット２５８および出口コンジット２６０は、それぞれのインターフェースブロック２７０に接続されている。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、インターフェースブロック２７０はステンレス鋼から製造されている。入口コンジット２５８は流体入口コンジット２６６および真空チャネル２６２を含む。ジャケット出口コンジット２６０は流体出口コンジット２６８および真空チャネル２６４を含む。インターフェースブロック２７０については、図３でより詳細に説明される。
【0033】
入口コンジット２５８および出口コンジット２６０は、ベース入口２７２、真空チャネル２７６、ベース出口２７４、および真空チャネル２７８を含む。ベース入口２７２は流体入口コンジット２６６をベース入口コンジット１２３に接続している。ベース出口２７４は流体出口コンジット２６８をベース出口コンジット１２５に接続している。真空チャネル２７６は、真空源２８４と流体連結している真空コンジット２８０に接続され、真空チャネル２７８は、真空源２８４と流体連結している真空コンジット２８２に接続されている。真空チャネル２７６および真空チャネル２７８は、いずれも真空領域２２２と流体連結している。真空源２８４を真空領域２２２に結合することにより、処理領域１１０の圧力とは無関係の圧力を真空領域２２２に維持することができる。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、流体入口コンジット２６６および流体出口コンジット２６８は、真空領域２２２の圧力を維持するために、シール２３２によってＥＳＣベースアセンブリ１０５に結合されている。
【0034】
基板支持アセンブリ１０１はまた、基板１２４をＥＳＣ１０３の支持表面１３０の上方に持ち上げて、プラズマ処理チャンバ１００の中へのロボット移送、およびプラズマ処理チャンバ１００からのロボット移送を容易にするためのリフトピン（図示せず）を収容するための１つまたは複数のリフトピンアセンブリ２８６も含む。１つまたは複数のリフトピンアセンブリ２８６の各々は、ＥＳＣ１０３、ＥＳＣベースアセンブリ１０５、設備プレート１０７、誘電体プレート１０９および接地プレート１１１を通して配置されたリフトピンガイド２８８を含む。リフトピンガイド２８８のうちのＥＳＣベースアセンブリ１０５を通して配置された部分２９０は、リフトピンガイド２８８を所定の位置に保持するねじ付きブッシング２９２によって取り囲まれている。リフトピンガイド２８８は、チャンバの真空および絶縁を維持するためにシール２３２によってＥＳＣ１０３に結合されている。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、ＥＳＣ１０３は、基板１２４の裏側およびＥＳＣ１０３の支持表面１３０にヘリウムなどの裏側伝熱ガスを提供するための１つまたは複数のガス通路（図示せず）を含む。
【0035】
図３は、図２の基板支持アセンブリ１０１の一部の断面図である。インターフェースブロック２７０は、基板支持アセンブリ１０１への流体出口コンジット２６８の結合を容易にするコネクタ３００を含む。詳細には、コネクタ３００は、流体出口コンジット２６８の管状部材３０５を接地プレート１１１に結合している。図示されておらず、また詳細には説明されていないが、流体入口コンジット２６６は、図３で説明されているように、専用インターフェース接続（すなわちインターフェースブロック２７０）、コネクタ（すなわちコネクタ３００）、および管状部材（すなわち管状部材３０５）を含む。
【0036】
コネクタ３００は、ねじまたはボルトなどの少なくとも１つのファスナ３１０によって接地プレート１１１に結合されている本体３０２を含む。図３の断面図には１つのファスナしか示されていないが、コネクタ３００は約３つまでのファスナを利用して接地プレート１１１に結合される。接地プレート１１１の一部は、そこに形成されたポケット３１５を含む。図３の断面図には１つのポケットしか示されていないが、ポケットの数は、コネクタ３００と共に利用されるファスナの数に等しい。ファスナ３１０に結合されているバイアスアセンブリ３２０はポケット３１５の中に位置する。バイアスアセンブリ３２０は、互いに対して、ならびにファスナ３１０およびポケット３１５に対してバイアスされる複数のスプリングフォーム３２５を含む。複数のスプリングフォーム３２５の各々は、基板支持アセンブリ１０１の温度に基づいて圧縮および展開する。例えば冷媒が基板支持アセンブリ１０１に提供されると（例えば基板支持アセンブリ１０１が冷やされると）、スプリングフォーム３２５は展開する。基板支持アセンブリ１０１が冷却されない場合、スプリングフォーム３２５は圧縮する。したがってバイアスアセンブリ３２０（コネクタ３００、スプリングフォーム３２５およびポケット３１５のうちの１つまたはこれらの組合せ）は、使用中、接地プレート１１１に対するコネクタ３００の少なくとも垂直（Ｚ方向）運動を許容する。複数のスプリングフォーム３２５の各々は、Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅワッシャーなどの皿ばねワッシャーであってもよい。
【0037】
コネクタ３００はまた、動的すなわちスライドシール３３５の一部を画定している環状ポケット３３０も含む。スライドシール３３５は、Ｏリングなどのエラストマシール３４０も含む。スライドシール３３５は、使用中、接地プレート１１１に対するコネクタ３００の垂直運動を許容し、周囲の圧力または大気圧から真空または負圧を維持する。例えば管状部材３０５の外部表面と、コネクタ３００、誘電体プレート１０９および接地プレート１１１の部分との間に管状部材３０５の長さに沿って形成された間隙３４５は、基板支持アセンブリ１０１を使用している間、真空圧力に維持される。一方、コネクタ３００の外部表面３５０は、周囲または大気状態と流体連結している。したがって、スライドシール３３５は、コネクタ３００内およびコネクタ３００外の圧力を維持する気密シールを構成する。さらに、使用中、スライドシール３３５の近くの基板支持アセンブリ１０１の温度は室温であるかまたはほぼ室温であり、これはエラストマシール３４０の劣化を防止する。
【0038】
コネクタ３００は、サーマルガスケット３６０によって接地プレート１１１の下部表面３５５にも結合されている。サーマルガスケット３６０は、パッドの形態の熱伝導性ゲル材料である。サーマルガスケット３６０はシリコーン材料を備えている。コネクタ３００はまた、１つまたは複数の第１のチャネル、すなわち下部チャネル３６５、および１つまたは複数の第２のチャネル、すなわち上部チャネル３７０も含む。図３の断面図には、複数の下部チャネル３６５のうちの１つ、および複数の上部チャネル３７０のうちの１つしか示されていないが、コネクタ３００は、それぞれ３つ、４つ、またはそれ以上の下部チャネル３６５および上部チャネル３７０を有することができる。以下でより詳細に説明されるように、下部チャネル３６５および上部チャネル３７０により、管状部材３０５の周りに真空をポンプ供給することができる。例えば下部チャネル３６５および上部チャネル３７０を介したポンプ供給により、間隙３４５を通して容易に負圧を提供することができる。
【0039】
管状部材３０５は、管状部材３０５の長さに沿って形成された、極低温冷却装置１１７に冷媒を流すためのチャネル３７５を含む。管状部材３０５はまた、エンドガイド３８０ならびにばねシール３８５も含む。以下で、図５で説明されるように、管状部材３０５は、管状部材３０５の両方の端部にエンドガイド３８０およびばねシール３８５を含む。図６でより詳細に説明されるように、エンドガイド３８０は、ばねシール３８５を所定の位置に保持し、および／またはばねシール３８５の圧縮を制限する。エンドガイド３８０の端部はまた、基板支持アセンブリ１０１の半径方向の膨張および収縮による管状部材３０５の傾斜を防止する。例えばエンドガイド３８０により、管状部材３０５はＸ／Ｙ平面を横方向に移動することができる（基板支持アセンブリ１０１を使用している間（例えば半径方向に膨張し、収縮している間））。エンドガイド３８０により、真空のポンプ供給も可能となり、その一方でコネクタ３００およびＥＳＣ１０３との管状部材３０５のインターフェースにおけるアークの発生を最小化することができる。
【0040】
図４は、本明細書において開示されているコネクタ３００の等角図である。コネクタ３００は、管状部材３０５（図３に示されている）を受け取るようにサイズ化された中央開口４００を含む。さらに、コネクタ３００はフランジ４０５も含む。フランジ４０５は複数の貫通孔４１０を含み、個々の貫通孔４１０はファスナ３１０（図３に示されている）を受け取るように適合されている。コネクタ３００はまた、第１のショルダー、すなわち上部ショルダー４１５、および第２のショルダー、すなわち下部ショルダー４２０を含む。環状ポケット３３０（図３に示されている）は上部ショルダー４１５と下部ショルダー４２０の間に画定されている。
【0041】
図５は、基板支持アセンブリ１０１を通る真空経路５００の一実施形態を示す略断面図である。真空経路５００は図５に矢印で示されている。真空経路５００は、管状部材３０５の第１の端部５０５から管状部材３０５の第２の端部５１０までのコンダクタンス経路である。コンダクタンス経路は、エンドガイド３８０の中または周りの隙間空間５１５を通る、間隙３４５までの流れを含む。いくつかの実施形態では、管状部材３０５の外部表面の一部はスリーブ５２０を含む。スリーブ５２０は、スリーブ５２０の外部表面と、ＥＳＣベースアセンブリ１０５、誘電体プレート１０９および接地プレート１１１との間に形成された間隙５２５を含む。いくつかの実施形態では、間隙３４５は第１のチャネル、すなわち内部チャネル５３０であり、また、間隙５２５は第２のチャネル、すなわち外部チャネル５３５である。Ｏリングなどのシール５４０およびスライドシール３３５は、管状部材３０５が通って延びている様々な層を通るコンダクタンス経路を密閉している。
【0042】
いくつかの実施形態では、内部チャネル５３０は、管状部材３０５の外部表面およびスリーブ５２０の内部表面に形成された部分を含む、ヘリカルすなわち螺旋チャネル５４５を備えている。
【0043】
コンダクタンス経路はまた、スリーブ５２０に形成された、内部チャネル５３０および／または外部チャネル５３５と流体連結しているポート５５５を通って流れている。コンダクタンス経路はまた、コネクタ３００の下部チャネル３６５と流体連結している複数の縦方向のチャネル５６０を介してコネクタ３００の中まで延びている。
【0044】
図５に示されているように、第１の端部５０５および第２の端部５１０は、いずれもばねシール３８５を含む。ばねシール３８５は、軟らかいプラスチックの中に包み込まれたステンレス鋼などの金属材料でできたコイルばねを備えている。ばねシール３８５の例は図７に示されている。同じく図５に示されているように、管状部材３０５の第１の端部５０５および第２の端部５１０は、いずれもエンドガイド３８０を含む。
【0045】
図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ上部エンドガイド６００Ａおよび下部エンドガイド６００Ｂの断面図である。上部エンドガイド６００Ａおよび下部エンドガイド６００Ｂは、図３および図５で説明した管状部材３０５を有するエンドガイド３８０として使用することができる。
【0046】
上部エンドガイド６００Ａおよび下部エンドガイド６００Ｂは、ステンレス鋼などの金属材料でできた管状本体６０２を含む。管状本体６０２は、第１の端部６０５および該第１の端部６０５の反対側の第２の端部６１０を含む。管状本体６０２は、管状部材３０５の第１の端部５０５または管状部材３０５の第２の端部５１０（図５に示されている）を受け取るようにサイズ化された内径６１５を含む。管状本体６００は内部壁６２０および外部壁６２５を含む。テーパ６３０は、第２の端部６１０と内部壁６２０の間のインターフェースに示されている。
【0047】
上部エンドガイド６００Ａの管状本体６０２は、管状本体６０２の第１の端部６０５にフランジ６３５を含む。フランジ６３５は、外部壁６２５から半径方向外側に延びている。フランジ６３５は、第１の表面６４５、側面６５０、および第２の表面６５５を含む。第１の表面６４５は、内部壁６２０または外部壁６２５の平面に対して概ね直角である。側面６５０は、内部壁６２０または外部壁６２５の平面に対して概ね平行である。第２の表面６５５は、第１の表面６４５に対して概ね平行である。インターフェース６６０は、第２の表面６５５を外部壁６２５に移行させている。
【0048】
上部エンドガイド６００Ａの第１の表面６４５は、ＥＳＣベースアセンブリ１０５と接触し（管状部材３０５の一方の端部上で）、また、コネクタ３００と接触する（管状部材３０５のもう一方の端部で）ように適合される接触表面６４０を含む。上部エンドガイド６００Ａと同様、下部エンドガイド６００Ｂも第１の表面６４５を含む。接触表面６４０はコーティング６６５を含む。コーティング６６５は、それには限定されないがペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）系材料を含むフルオロポリマーなどの重合材料である。
【0049】
図７は、ばねシール３８５の一実施形態の略部分等角図である。ばねシール３８５はシールアセンブリ７００を含む。シールアセンブリ７００は、ばね７１０がシールアセンブリ７００のチャネル７１５の中に配置された重合体本体７０５を含む。図７は、面シールとしてシールアセンブリ７００を示しているが、本明細書において説明されている実施形態は、重合体本体７０５または金属シールとしてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を有するピストン（すなわち半径方向）シールを含むことも可能である。本明細書において説明されているシールは、摂氏約－２６０度と摂氏約２９０度の間の温度での真空領域２２２の密閉を提供する。本明細書において説明されている他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、ばね７１０は、ステンレス鋼、ニッケル合金、ニッケル－クロム合金、およびコバルト－クロム－ニッケル－モリブデン合金を含有した材料を含む。シールアセンブリ７００により、ＥＳＣ１０３を極低温温度で密閉することができる。シールアセンブリ７００は、摂氏約－２６０度と摂氏約２９０度の間の温度で動作することができる。
【0050】
本明細書において説明されているエンドガイド３８０は、図５で説明した真空経路５００のための流れを提供する。エンドガイド３８０はばねシール３８５の過剰圧縮（管状部材３０５の縦（長さ）方向の）を防止するが、管状部材３０５の限られた横方向の移動は許容する。しかしながら、使用中の温度変化による基板支持アセンブリ１０１の半径方向の膨張および収縮によって管状部材３０５が傾斜する、または動かなくなることがある。傾斜する、または動かなくなると、冷媒流体が漏れることになり得る。しかしながらコーティング６６５を利用して、ＥＳＣベースアセンブリ１０５と、エンドガイド３８０が上に位置する管状部材３０５の対合表面同士の間の摩擦が低減される。したがってコーティング６６５により、管状部材３０５は、使用中、基板支持アセンブリ１０１が膨張または収縮すると、これらの対合表面に対してスライドすることができる。さらに、コーティング６６５は誘電体であり、真空経路５００中の、または真空経路５００に沿ったアークの発生を最小化する、あるいは解消する。
【0051】
以上の説明は、本開示の例を対象としたものであるが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の例およびさらなる例を工夫することができ、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】