特表 2024-546885 エッチングチャンバ内の部品間の熱的界面および電気的界面の改善

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-26

(54)【発明の名称】エッチングチャンバ内の部品間の熱的界面および電気的界面の改善

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20241219BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALN20241219BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/302 101G

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024535623

(86)(22)【出願日】2022-12-08

(85)【翻訳文提出日】2024-08-09

(86)【国際出願番号】 US2022052263

(87)【国際公開番号】W WO2023114082

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】63/290,007

(32)【優先日】2021-12-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】デ ラ リエラ・アンソニー

(72)【発明者】

【氏名】マンキディ・プラティク

(72)【発明者】

【氏名】ホーランド・ジョン

【テーマコード（参考）】

5F004

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F004AA01

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB26

5F004BB29

5F004CA04

5F131AA02

5F131BA01

5F131BA04

5F131BA19

5F131BA37

5F131CA01

5F131CA17

5F131CA33

5F131CA42

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB82

5F131EB87

(57)【要約】

【解決手段】基板処理システムの処理チャンバ用のアセンブリは、第１のコンポーネントと、第２のコンポーネントと、第１のコンポーネントと第２のコンポーネントとの間に配置された熱界面材料と、を含む。第１のコンポーネントおよび第２のコンポーネントの少なくとも一方は、処理チャンバ内でプラズマに曝露されるように構成される。熱界面材料は、第１のコンポーネントに面しかつ直接接触する第１の面と、第２のコンポーネントに面しかつ直接接触する第２の面とを有する。熱界面材料は、整列した炭素繊維およびカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の少なくとも一方を有するシリコンポリマーからなり、炭素繊維およびＣＮＴの少なくとも一方は、第１の面および第２の面に直交する方向に整列している。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理システムの処理チャンバ用のアセンブリであって、
第１のコンポーネントと、
第２のコンポーネントであって、前記第１のコンポーネントおよび前記第２のコンポーネントの少なくとも一方が、前記処理チャンバ内でプラズマに曝露されるように構成される、第２のコンポーネントと、
前記第１のコンポーネントと前記第２のコンポーネントとの間に配置された熱界面材料と、を含み、
前記熱界面材料は、前記第１のコンポーネントに面しかつ直接接触する第１の面と、前記第２のコンポーネントに面しかつ直接接触する第２の面とを有し、
前記熱界面材料は、整列した炭素繊維およびカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の少なくとも一方を有するシリコンポリマーで構成され、
前記炭素繊維および前記ＣＮＴの少なくとも一方は、前記第１の面および前記第２の面に直交する方向に整列している、
アセンブリ。

【請求項2】

請求項１に記載のアセンブリであって、
前記アセンブリは上部電極である、
アセンブリ。

【請求項3】

請求項２に記載のアセンブリであって、
前記第１のコンポーネントは前記上部電極のバックプレートであり、前記第２のコンポーネントは前記上部電極のフェースプレートである、
アセンブリ。

【請求項4】

請求項３に記載のアセンブリであって、
前記熱界面材料は、前記バックプレートと前記フェースプレートとの間に配置される熱界面ガスケットとして構成される、
アセンブリ。

【請求項5】

請求項４に記載のアセンブリであって、
前記熱界面ガスケットは、複数のセグメントを含む、
アセンブリ。

【請求項6】

請求項５に記載のアセンブリであって、
前記熱界面ガスケットは、前記バックプレートおよび前記フェースプレートの少なくとも一方に画定された対応する開口部と整合する複数の開口部を含み、前記複数のセグメント間の境界線は、前記複数の開口部のいずれとも交差しない、
アセンブリ。

【請求項7】

請求項５に記載のアセンブリであって、
前記複数のセグメントは、複数の外側セグメントに囲まれた中央セグメントを含む、
アセンブリ。

【請求項8】

請求項５に記載のアセンブリであって、
前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つは、前記複数のセグメントのうちの他のセグメントとは異なる熱伝導率を有する、
アセンブリ。

【請求項9】

請求項４に記載のアセンブリであって、
前記熱界面ガスケットは、前記バックプレートおよび前記フェースプレートの少なくとも一方から延びる複数の位置合わせピンのそれぞれを受けるように構成された複数の位置合わせ穴を含む、
アセンブリ。

【請求項10】

請求項１に記載のアセンブリであって、
前記アセンブリは基板支持台である、
アセンブリ。

【請求項11】

請求項１０に記載のアセンブリであって、
前記第１のコンポーネントは前記基板支持台のベースプレートであり、前記第２のコンポーネントはエッジリングである、
アセンブリ。

【請求項12】

請求項１１に記載のアセンブリであって、
前記熱界面材料は、前記ベースプレートと前記エッジリングとの間に配置される熱界面リングとして構成される、
アセンブリ。

【請求項13】

請求項１２に記載のアセンブリであって、
前記熱界面リングは、複数のセグメントを含む、
アセンブリ。

【請求項14】

請求項１３に記載のアセンブリであって、
前記複数のセグメントは、前記熱界面リングの複数の円弧を含む、
アセンブリ。

【請求項15】

請求項１３に記載のアセンブリであって、
前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つは、前記複数のセグメントのうちの他のセグメントとは異なる熱伝導率を有する、
アセンブリ。

【請求項16】

請求項１２に記載のアセンブリであって、
前記熱界面リングは、前記ベースプレートおよび前記エッジリングの少なくとも一方から延びる複数の位置合わせピンのそれぞれを受けるように構成された複数の位置合わせ穴を含む、
アセンブリ。

【請求項17】

請求項１２に記載のアセンブリであって、
前記熱界面リングの半径方向外側に配置された第２の熱界面リングをさらに含む、
アセンブリ。

【請求項18】

請求項１７に記載のアセンブリであって、
前記熱界面リングと前記第２の熱界面リングの熱伝導率は異なる、
アセンブリ。

【請求項19】

請求項１に記載のアセンブリであって、
前記熱界面材料と、前記第１のコンポーネントおよび前記第２のコンポーネントの少なくとも一方との間に接着剤をさらに含む、
アセンブリ。

【請求項20】

請求項１９に記載のアセンブリであって、
前記接着剤は熱伝導性エポキシを含む、
アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２１年１２月１５日出願の米国仮特許出願第６３／２９０，００７号の利益を主張する。上記の出願は、その全開示が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、基板処理システムにおけるコンポーネント間の熱伝導性および電気伝導性を制御することに関する。

【背景技術】

【0003】

ここに提供される背景技術の記載は、本開示の背景を概略的に提示することを目的としている。この背景技術に記載されている範囲内での本発明者らの研究、およびその他の点で出願時に先行技術と認められない可能性がある記載の態様は、明示的にも暗示的にも、本開示に対する先行技術とは認められない。

【0004】

基板処理システムを用いて、半導体ウエハなどの基板を処理する場合がある。基板に対して実行可能な処理としては、特に限定されないが、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、導体エッチング、誘電体エッチング、および／もしくはその他のエッチング、堆積、または洗浄プロセスなどが挙げられる。基板処理システムの処理チャンバ内に設けられた基板支持台（台座や静電チャック（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｃｈｕｃｋ）など）の上に、基板が配置されてもよい。エッチング中、１種類以上のガスを含む混合エッチングガスが処理チャンバ内に導入されてもよく、プラズマを用いて化学反応が開始されてもよい。

【0005】

基板支持台は、基板を支持するように配置されたセラミック層を含んでもよい。例えば、基板は、処理中にセラミック層に固定されてもよい。基板支持台は、セラミック層および基板の外周を囲むように配置されたエッジリングを含んでもよい。

【0006】

処理チャンバは、上部電極および下部電極を含んでもよい。基板支持台（例えば、基板支持台のベースプレート）は、下部電極として機能するように構成されてもよい。いくつかの例では、混合ガスは、シャワーヘッドなどのガス分配装置を用いて処理チャンバ内に導入される。ガス分配装置は、上部電極として機能するように構成されてもよい。

【発明の概要】

【0007】

基板処理システムの処理チャンバ用のアセンブリは、第１のコンポーネントと、第２のコンポーネントと、前記第１のコンポーネントと前記第２のコンポーネントとの間に配置された熱界面材料と、を含む。前記第１のコンポーネントおよび前記第２のコンポーネントの少なくとも一方は、前記処理チャンバ内でプラズマに曝露されるように構成される。前記熱界面材料は、前記第１のコンポーネントに面しかつ直接接触する第１の面と、前記第２のコンポーネントに面しかつ直接接触する第２の面とを有する。前記熱界面材料は、整列した炭素繊維およびカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の少なくとも一方を有するシリコンポリマーで構成され、前記炭素繊維および前記ＣＮＴの少なくとも一方は、前記第１の面および前記第２の面に直交する方向に整列している。

【0008】

他の特徴において、前記アセンブリは上部電極である。前記第１のコンポーネントは前記上部電極のバックプレートであり、前記第２のコンポーネントは前記上部電極のフェースプレートである。前記熱界面材料は、前記バックプレートと前記フェースプレートとの間に配置される熱界面ガスケットとして構成される。前記熱界面ガスケットは、複数のセグメントを含む。前記熱界面ガスケットは、前記バックプレートおよび前記フェースプレートの少なくとも一方に画定された対応する開口部と整合する複数の開口部を含み、前記複数のセグメント間の境界線は、前記複数の開口部のいずれとも交差しない。前記複数のセグメントは、複数の外側セグメントに囲まれた中央セグメントを含む。前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つは、前記複数のセグメントのうちの他のセグメントとは異なる熱伝導率を有する。前記熱界面ガスケットは、前記バックプレートおよび前記フェースプレートの少なくとも一方から延びる複数の位置合わせピンのそれぞれを受けるように構成された複数の位置合わせ穴を含む。

【0009】

他の特徴において、前記アセンブリは基板支持台である。前記第１のコンポーネントは前記基板支持台のベースプレートであり、前記第２のコンポーネントはエッジリングである。前記熱界面材料は、前記ベースプレートと前記エッジリングとの間に配置される熱界面リングとして構成される。前記熱界面リングは、複数のセグメントを含む。前記複数のセグメントは、前記熱界面リングの複数の円弧を含む。前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つは、前記複数のセグメントのうちの他のセグメントとは異なる熱伝導率を有する。前記熱界面リングは、前記ベースプレートおよび前記エッジリングの少なくとも一方から延びる複数の位置合わせピンのそれぞれを受けるように構成された複数の位置合わせ穴を含む。前記アセンブリは、前記熱界面リングの半径方向外側に配置された第２の熱界面リングをさらに含む。前記熱界面リングと前記第２の熱界面リングの熱伝導率は異なる。前記アセンブリは、前記熱界面材料と、前記第１のコンポーネントおよび前記第２のコンポーネントの少なくとも一方との間に接着剤をさらに含む。前記接着剤は熱伝導性エポキシを含む。

【0010】

本開示のさらなる適用分野は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および図面から明らかとなる。なお、詳細な説明および具体例は、例示を目的とするに過ぎず、本開示の範囲を限定する意図はない。

【図面の簡単な説明】

【0011】

本開示は、以下の詳細な説明および添付の図面から、より十分に理解されることとなる。

【0012】

【図1】図１は、本開示に係る例示的な基板処理システムを示す図である。

【0013】

【図2A】図２Ａは、本開示に係る熱界面ガスケットを含む例示的な上部電極を示す図である。

【0014】

【図2B】図２Ｂは、本開示に係る例示的な熱界面ガスケットの平面図である。

【0015】

【図3A】図３Ａは、本開示に係る熱界面リングを含む例示的な基板支持台を示す図である。

【0016】

【図3B】図３Ｂは、本開示に係る図３Ａの例示的な熱界面リングの平面図である。

【0017】

【図3C】図３Ｃは、本開示に係る熱界面リングを含む別の例示的な基板支持台を示す図である。

【0018】

図面において、類似および／または同一の要素を特定するために同じ参照符号を繰り返し用いる場合がある。

【発明を実施するための形態】

【0019】

基板処理チャンバでは、エッジリングや上部電極などのコンポーネントの温度が、基板の外縁部におけるエッチング速度や均一性などの処理パラメータに影響を与える。例えば、エッジリングや上部電極は処理環境（プラズマを含む）に曝露されて、熱を吸収する。したがって、これらのコンポーネントのそれぞれの温度は処理中に変化する。そして、これらの温度を制御することで、再現可能なプロセス性能（例えば、エッチング速度）および均一性の達成を図ることができる。

【0020】

いくつかの例において、シャワーヘッドなどのガス分配装置は、上部電極として機能するように構成される。例えば、上部電極は、処理チャンバの処理空間内に混合ガスを流すための孔を有する２つ以上のプレート（例えば、フェースプレート、バックプレートなど）を含む。フェースプレートからバックプレートへの熱伝達を促進するために、シリコーン系ゲル、ペースト、パッドなどの熱界面材料が両プレート間に配置されてもよい。例えば、バックプレートは温度制御（例えば、冷却）されてもよく、フェースプレートのヒートシンクとして機能する。

【0021】

逆に、エッジリングは、基板支持台のベースプレートまたは下部リングと熱接触するように配置される。例えば、ベースプレートはエッジリングのヒートシンクとして機能してもよく、熱はエッジリングとベースプレートとの間の界面を介して伝達される。エッジリングからベースプレートへの熱伝達を促進するために、熱界面材料がエッジリングとベースプレートとの間に設けられてもよい。ベースプレートは、冷却剤を流通させてベースプレートの外部へ熱を伝達するように構成された冷却剤流路を含んでもよい。

【0022】

熱界面材料（例えば、シリコーンゲルもしくはペーストまたはシリコンゴムパッド）は設置が難しく、すべてのプロセスチャンバにおいて一貫した特性を有しない場合があり、かつ／または、熱界面材料の特性が時間と共に変化する場合があり、これらによって、コンポーネントの温度ドリフトが生じる場合がある。例えば、熱界面材料はプロセス材料（例えば、プラズマ）に曝露されて、その伝熱特性がさらに低下する場合がある。エッジリングまたは上部電極のコンポーネントを交換および修理するには、（例えば、基板支持台の）全面的な洗浄を行って熱界面材料を除去することが必要となる。

【0023】

さらに、上部電極、エッジリング、およびその他のコンポーネントの温度は、処理チャンバに供給される無線周波数（ＲＦ）電力、界面および／または界面材料の熱伝導率、接触面積などに応じて変化する。システム性能および製品要件により処理電力が増加すると、チャンバのコンポーネントはより高温に曝露される。現在の熱界面材料の伝熱特性および信頼性は、ＲＦ電力の増加に伴う高温下において十分ではない場合がある。その結果、コンポーネントが過熱し、信頼性および寿命が低下する可能性がある。

【0024】

本開示に係るシステムおよび方法は、シリコーン系ゲルおよびペーストまたはシリコンゴムパッドと比較して、伝熱特性および信頼性、機械的結合、ならびに温度均一性が改善された熱界面材料を実装する。熱界面材料はまた、導電性を向上させるとともに、取り付けおよび交換の容易性を改善する。本開示の熱界面材料は、ポリマー複合炭素繊維シートからなる。より具体的には、熱界面材料は、整列した炭素繊維および／またはナノチューブを有するシリコンポリマーからなる。

【0025】

本明細書では上部電極およびエッジリングについて説明するが、本開示の熱界面材料は、基板処理システムにおけるそれぞれのアセンブリ内の他のコンポーネント間（例えば、基板支持台の隣接する層間、ボトムリング、ミドルリング、トップリングなどの複数のリングで構成されるエッジリングシステムにおける異なるコンポーネント間など）に配置されてもよい。

【0026】

ここで図１に、例示的な基板処理システム１００を示す。あくまでも一例として、基板処理システム１００は、ＲＦプラズマによるエッチングおよび／または他の適切な基板処理を実行するために使用されてもよい。基板処理システム１００は、基板処理システム１００における他のコンポーネントを囲むとともにＲＦプラズマを収容する処理チャンバ１０２を含む。基板処理チャンバ１０２は、上部電極１０４と、ＥＳＣなどの基板支持台１０６とを含む。動作中、基板１０８は基板支持台１０６に配置される。特定の基板処理システム１００および処理チャンバ１０２を一例として示しているが、本開示の原理は、インサイチュでプラズマを生成する基板処理システムや、（例えば、プラズマ管やマイクロ波管を用いた）遠隔プラズマの生成および供給を実施する基板処理システムなど、他の種類の基板処理システムおよび処理チャンバに適用されてもよい。

【0027】

あくまでも一例として、上部電極１０４は、プロセスガスを導入し分配するシャワーヘッドなどのガス分配装置として実装されてもよい。上部電極１０４の基板対向面またはフェースプレート１１０は、プロセスガスまたはパージガスが通過する複数の孔を含む。他の例では、上部電極１０４は導電板を含んでもよく、プロセスガスは別の方法で導入されてもよい。

【0028】

基板支持台１０６は、下部電極として機能する導電性ベースプレート１１２を含む。ベースプレート１１２は、セラミック層１１４を支持する。セラミック層１１４とベースプレート１１２との間に、接合層（例えば、接着剤および／または熱接合層）１１６が配置されてもよい。ベースプレート１１２は、ベースプレート１１２に冷却剤を流通させるための１つ以上の冷却剤流路１１８を含んでもよい。基板支持台１０６は、基板１０８の外周を囲むように配置されたエッジリング１２０を含んでもよい。いくつかの例では、エッジリング１２０は積極的に加熱されてもよい。

【0029】

ＲＦ発生システム１２２は、ＲＦ電圧を発生させ、上部電極１０４および下部電極（例えば、基板支持台１０６のベースプレート１１２）の一方にＲＦ電圧を出力する。上部電極１０４およびベースプレート１１２の他方は、ＤＣ接地されてもよいし、ＡＣ接地されてもよいし、浮動状態であってもよい。本例では、ＲＦ電圧は上部電極に供給される。あくまでも一例として、ＲＦ発生システム１２２は、整合分配ネットワーク１２６によって上部電極１０４またはベースプレート１１２に供給されるＲＦ電圧を発生させるＲＦ電圧発生器１２４を含んでもよい。他の例として、プラズマを誘導的に発生させてもよいし、遠隔的に発生させてもよい。なお、ここではＲＦ発生システム１２２を容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）システムに対応するものとして例示しているが、本開示の原理は、他の好適なシステム（あくまでも一例として、トランス結合プラズマ（ＴＣＰ：Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）システム、ＣＣＰカソードシステム、リモートマイクロ波プラズマ発生供給システムなど）において実装されてもよい。

【0030】

ガス供給システム１３０は、１つ以上のガス源１３２－１、１３２－２・・・１３２－Ｎ（ガス源１３２と総称する）を含む。ここで、Ｎはゼロより大きい整数である。ガス源は、１種類以上のエッチングガスおよびその混合物を供給する。さらに、ガス源はキャリアガスおよび／またはパージガスを供給してもよい。ガス源１３２は、バルブ１３４－１、１３４－２・・・１３４－Ｎ（バルブ１３４と総称する）、およびマスフローコントローラ１３６－１、１３６－２・・・１３６－Ｎ（マスフローコントローラ１３６と総称する）によってマニホールド１４０に接続される。マニホールド１４０の出力は、処理チャンバ１０２に供給される。あくまでも一例として、マニホールド１４０の出力は、シャワーヘッド１１０に供給される。

【0031】

温度コントローラ１４２は、冷却剤アセンブリ１４６と通信して、流路１１８を流れる冷却剤の流れを制御してもよい。例えば、冷却剤アセンブリ１４６は、冷却剤ポンプおよびリザーバを含んでもよい。温度コントローラ１４２は、冷却剤アセンブリ１４６を動作させて冷却剤を選択的に流路１１８に流通させることにより、基板支持台１０６を冷却する。

【0032】

バルブ１５０およびポンプ１５２を用いて、処理チャンバ１０２から反応物を排出してもよい。システムコントローラ１６０を用いて、基板処理システム１００のコンポーネントを制御してもよい。ロボット１７０を用いて、基板を基板支持台１０６に載置したり、基板支持台１０６から取り出したりしてもよい。例えば、ロボット１７０は、基板支持台１０６とロードロック１７２との間で基板を搬送してもよい。なお、温度コントローラ１４２およびシステムコントローラ１６０を別々のコントローラとして図示しているが、温度コントローラ１４２をシステムコントローラ１６０の内部に実装してもよい。

【0033】

本開示の原理に係る熱界面材料は、処理チャンバ１０２における各種の隣接するコンポーネント間に配置される。例えば、熱界面材料で構成される熱界面ガスケット１８０は、上部電極１０４のフェースプレート１１０とバックプレート１８２との間に設けられる。熱界面ガスケット１８０は、上部電極１０４の冷却（すなわち、フェースプレート１１０からバックプレート１８２への熱伝達）を促進する。同様に、熱界面材料で構成される熱界面シートまたはリング１８４は、エッジリング１２０とベースプレート１１２との間に設けられる。熱界面リング１８４は、エッジリング１２０の冷却（すなわち、エッジリング１２０からベースプレート１１２への熱伝達）を促進する。

【0034】

熱界面ガスケット１８０および熱界面リング１８４の熱界面材料は、以下でさらに詳述するように、ポリマー複合炭素繊維シート（例えば、整列した炭素繊維および／またはナノチューブを有するシリコンポリマー）からなる。

【0035】

次に、図２Ａおよび図２Ｂに、２つ以上の隣接するコンポーネントを含む例示的なアセンブリ（例えば、本開示に係る熱界面ガスケット２０４を含む上部電極２００）の断面図、および熱ガスケット２０４の平面図をそれぞれ示す。上部電極２００は、プラズマ対向フェースプレート２０８と、バックプレート２１２とを含む。いくつかの例では、バックプレート２１２は温度制御される。例えば、バックプレート２１２は、冷却ガスまたは冷却液によって積極的に冷却されてもよく、フェースプレート２０８のヒートシンクとして機能する。言い換えれば、プラズマ処理によってフェースプレート２０８の温度が上昇すると、上部電極２００は、フェースプレート２０８からバックプレート２１２に熱を伝達してフェースプレート２０８を冷却するように構成される。

【0036】

熱界面ガスケット２０４は、フェースプレート２０８とバックプレート２１２との間に配置される。例えば、熱界面ガスケット２０４の第１の面（例えば、上面）は、バックプレート２１２に面し、かつ直接接触している。熱界面ガスケット２０４の第２の面（例えば、下面）は、フェースプレート２０８に面し、かつ直接接触している。熱界面ガスケット２０４は、フェースプレート２０８とバックプレート２１２との間の熱伝達および電気伝導を促進するように構成されている。例えば、熱界面ガスケット２０４は、１６～３５ワット／メートル・ケルビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する材料で構成される。熱界面ガスケット２０４は、整列した炭素繊維および／またはナノチューブを有するシリコンポリマーシートなどの、ポリマー複合炭素繊維シートで構成される。いくつかの例では、熱界面ガスケット２０４は０．１ｍｍ～３．０ｍｍの厚さを有する。一例として、熱界面ガスケット２０４の厚さは０．２ｍｍ～０．３ｍｍである。

【0037】

いくつかの例では、フェースプレート２０８は、プルダウンロッドまたはクランプ２１６などの複数の締結具によってバックプレート２１２に取り付けられる。例えば、各クランプ２１６は、バックプレート２１２から熱界面ガスケット２０４の開口部２２２を通って、フェースプレートの上面におけるそれぞれの開口部２２４内へと延びるねじ付き下端２２０を含んでもよい。同様に、上部電極２００がガス分配装置またはシャワーヘッドとして機能するように構成される例において、プロセスガスが、バックプレート内に画定されたマニホールドまたはプレナム２２８から、熱界面ガスケット２０４の開口部２２２を通過する流路２３２内を通って処理チャンバ１０２に供給される。流路２３２はフェースプレート２０８を通り、プロセスガスを処理チャンバ１０２に流入させる。

【0038】

いくつかの例では、１つ以上の位置合わせ特徴部（例えば、図示するような位置合わせピン２３６）が、熱界面ガスケット２０４内に画定された対応する位置合わせ特徴部（例えば、位置合わせ穴２４０）内に向けて、フェースプレート２０８から上方に、かつ／またはバックプレート２１２から下方に延びる。位置合わせピン２３６は位置合わせ穴２４０に挿入され、熱界面ガスケット２０４をフェースプレート２０８に対して位置決めする（例えば、中央に配置する）。

【0039】

図２Ｂの平面図（すなわち、上方から見た図）に示すように、一例において、熱界面ガスケット２０４は複数の連結セグメント２４４で構成される。例えば、図示するように、熱界面ガスケット２０４は、９つのセグメント２４４（例えば、１つの中央セグメントと、それを囲む８つの外側セグメント）を含む。なお、中央セグメントを略正方形として示しているが、中央セグメントは任意の適切な形状を有してもよい。いくつかの例では、８つの外側セグメントは同じ大きさおよび形状であってもよい。他の例では（図示するように）、外側セグメントは不規則な形状を有する。例えば、セグメント２４４間の境界線２４８は、各開口部２２２がそれぞれのセグメント２４４内に完全に画定されるように構成されてもよい。図示するように、境界線２４８は、開口部２２２の間およびその周囲を縫うように折れ線状に進んでいる。言い換えると、どの開口部２２２も複数のセグメント２４４には重ならず、境界線２４０はどの開口部２２２とも交差しない。同様に、各セグメント２４４は、１つ以上の位置合わせ穴２４０を含んでもよい。他の例では、境界線２４８は曲線状であってもよい。それぞれのセグメント２４４の位置合わせ穴２４０は、同じ大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。

【0040】

他の例では、熱界面ガスケット２０４は、複数のセグメント２４４の代わりに、単一の一体部分で構成される。他の例では、セグメント２４４は、複数の異なる方位角ゾーンまたは半径方向ゾーンとして構成されてもよく、セグメント２４４のうちの１つ以上は、セグメント２４４のうちの他のセグメントと異なる熱界面材料で構成されてもよい。このように、熱界面ガスケット２０４の異なるセグメントによって、上部電極２００の異なる領域に対して異なる伝熱特性を提供してもよい。

【0041】

次に、図３Ａおよび図３Ｂに、２つ以上の隣接するコンポーネントを含む別の例示的なアセンブリ（例えば、本開示に係る熱界面リング３０４を含む基板支持台３００）の断面図、および基板支持台３００に配置された熱界面リング３０４の平面図をそれぞれ示す。基板支持台３００は、ベースプレート（例えば、下部電極として機能する導電性アルミニウムベースプレート３０８）と、エッジリング３１２とを含む。いくつかの例では、エッジリング３１２は温度制御される。例えば、エッジリング３１２は、基板３１４の縁部におけるプロセス性能を調整するために積極的に加熱されてもよい。いくつかの例では、エッジリング３１２は抵抗加熱によって加熱される。ベースプレート３０８の上にセラミック層３１８が配置されてもよい。そして、セラミック層３１８の上に基板３１４が配置される。

【0042】

逆に、ベースプレート３０８は、冷却ガスまたは冷却液によって冷却されてもよく、エッジリング３１２のヒートシンクとして機能する。言い換えると、エッジリング３１２の温度が上昇すると、ベースプレート３０８はエッジリング３１２から熱を伝達してエッジリングを冷却するように構成される。熱界面リング３０４は、ベースプレート３０８とエッジリング３１２との間に配置され、エッジリング３１２とベースプレート３０８との間の熱伝達および電気伝導を促進する。例えば、熱界面リング３０４は、１６～３５ワット／メートル・ケルビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する材料で構成される。熱界面リング３０４の第１の面（例えば、上面）は、エッジリング３１２に面し、かつ直接接触している。熱界面リング３０４の第２の面（例えば、下面）は、ベースプレート２０８に面し、かつ直接接触している。熱界面リング３０４は、整列した炭素繊維および／またはナノチューブを有するシリコンポリマーシートなどの、ポリマー複合炭素繊維シートで構成される。いくつかの例では、熱界面リング３０４は０．１ｍｍ～３．０ｍｍの厚さを有する。一例として、熱界面リング３０４の厚さは０．２ｍｍ～０．３ｍｍである。

【0043】

いくつかの例では、１つ以上の位置合わせ特徴部（例えば、図示するような位置合わせピン３３６）が、熱界面リング３０４内に画定された対応する位置合わせ特徴部（例えば、位置合わせ穴３４０）内に向けて、ベースプレート３０８から上方に延びる。位置合わせピン３３６は位置合わせ穴３４０に挿入され、熱界面リング３０４をベースプレート３０８に対して位置決めする（例えば、中央に配置する）。

【0044】

図３Ｂの平面図（すなわち、上方から見た図）に示すように、一例において、熱界面リング３０４は複数のセグメント３４４で構成される。例えば、図示するように、熱界面リング３０４は、６つのセグメント３４４（例えば、環状の熱界面リング３０４の６つの円弧、すなわち円弧状セグメント）を含む。いくつかの例では、セグメント３４４は同じ大きさおよび形状であってもよい。他の例では（図示するように）、セグメント３４４の大きさは同じではない。各セグメント３４４は、１つ以上の位置合わせ穴３４０を含んでもよい。それぞれのセグメント３４４の位置合わせ穴３４０は、同じ大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。

【0045】

他の例では、熱界面リング３０４は、複数のセグメント３４４の代わりに、単一の一体部分で構成される。他の例では、セグメント３４４は、複数の異なる方位角ゾーンまたは半径方向ゾーンとして構成されてもよく、セグメント３４４のうちの１つ以上は、セグメント３４４のうちの他のセグメントと異なる熱界面材料で構成されてもよい。このように、熱界面リング３０４の異なるセグメントによって、エッジリング３１２の異なる領域に対して異なる伝熱特性を提供してもよい。

【0046】

図３Ｃに示す別の例では、エッジリング３１２の外周と基板支持台３００との間に、第２の熱界面リング３４８が設けられている。例えば、基板支持台３００はベースプレート３０８の周囲にボトムリング（例えば、絶縁体リング）３５２を含み、エッジリング３１２の外周はボトムリング３５２に支持される。第２の熱界面リング３４８は、熱界面リング３０４と同じ材料で構成されてもよいし、異なる材料で構成されてもよい。例えば、第２の熱界面リング３４８は、シリコーン系ゲル、ペースト、パッドなどで構成されてもよい。このようにして、熱界面リング３０４および第２の熱界面リング３４８は、同じ伝熱特性を有してもよいし、異なる伝熱特性を有してもよい。

【0047】

熱界面ガスケット２０４および熱界面リング３０４の熱界面材料は、ポリマー（例えば、シリコンポリマー）と、整列した炭素繊維および／またはカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）との複合体からなる。例えば、ＣＮＴはポリマーマトリックス内で整列される。ＣＮＴの整列配置により、熱界面材料を通る熱伝導経路および電気伝導経路が形成される。例えば、ＣＮＴは熱界面材料の表面に直交する方向に整列され、熱界面材料の表面に垂直な方向に熱伝導性および電気伝導性を提供する。

【0048】

上記のいずれの例においても、熱界面材料の表面（例えば、熱界面リング３０４の表面）と、エッジリング３１２、ベースプレート３０８、および／またはボトムリング３５２の隣接する表面との間に接着剤が設けられてもよい。接着剤は、熱界面リング３０４の上面、下面、または上面と下面の両方に設けられてもよい。接着剤は、熱伝導性エポキシなどの熱接着剤で構成されてもよい。接着剤は、層として塗布されてもよいし、ドットまたは別の不連続パターンなどとして塗布されてもよい。接着剤は、位置合わせ穴３４０の代わりに設けられてもよいし、位置合わせ穴３４０に加えて設けられてもよい。このように、接着剤によって、熱界面リング３０４の所望の位置に保持することが容易になる。

【0049】

上述の記載は本質的に例示に過ぎず、本開示、その用途、または使用を限定することを何ら意図していない。本開示の広範な教示内容は、種々の形態で実施可能である。したがって、本開示には特定の例が含まれているが、図面、明細書、および下記の特許請求の範囲を詳しく調べることにより、他の変更形態も明らかになるため、本開示の真の範囲はそれらに限定されるべきではない。また、方法における１つ以上の工程は、本開示の原理を変更することなく、異なる順序で（または同時に）実行されてもよいことを理解されたい。さらに、各実施形態について特定の特徴を有するものとして説明したが、本開示のいずれかの実施形態に関連して説明したこれらの特徴のいずれか１つ以上を、他の実施形態のいずれかの特徴に含めて、かつ／または（明示されてなくとも）組み合わせて実施してもよい。すなわち、上述した実施形態は相互に排他的ではなく、１つ以上の実施形態を互いに置き換えることも本開示の範囲内である。

【0050】

要素間（例えば、モジュール間、回路要素間、半導体層間など）の空間的および機能的関係は、「接続された」、「係合された」、「結合された」、「隣接する」、「次の」、「の上に」、「の上方に」、「の下方に」、「配置された」などを含む種々の用語を用いて説明される。「直接」と明示されていない限り、上記の開示において第１の要素と第２の要素との関係が説明されている場合、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係とすることもできるし、第１の要素と第２の要素との間に１つ以上の介在要素が（空間的または機能的に）存在する間接的な関係とすることもできる。本明細書において使用される場合、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つ」という表現は、非排他的論理和を用いて論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａのうち少なくとも１つ、Ｂのうち少なくとも１つ、およびＣのうち少なくとも１つ」を意味すると解釈すべきでない。

【0051】

いくつかの実装形態において、コントローラはシステムの一部であり、システムは上述した例の一部であってもよい。このようなシステムは、１つ以上の処理ツール、１つ以上のチャンバ、１つ以上の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理用コンポーネント（ウエハ台座やガス流量システムなど）を含む半導体処理装置を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、処理後におけるシステムの動作を制御するための電子機器と一体化されてもよい。電子機器は「コントローラ」と呼ぶこともでき、１つ以上のシステムの様々なコンポーネントまたはサブ部品を制御してもよい。コントローラは、処理要件および／またはシステムの種類に応じて、本明細書に開示したいずれのプロセスも制御するようにプログラムされてもよい。これらのプロセスには、プロセスガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）発生器の設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ツールに対するウエハの搬入出、ならびに、特定のシステムと接続または連携されたその他の移送ツールおよび／またはロードロックに対するウエハの搬入出が含まれる。

【0052】

広義には、コントローラは、様々な集積回路、論理、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義されてもよく、命令の受信、命令の送出、動作の制御、洗浄動作の有効化、エンドポイント測定の有効化などを行う。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアとしてのチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または１つ以上のマイクロプロセッサ、もしくはプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、様々な個別の設定（またはプログラムファイル）としてコントローラに通信される命令であってもよく、半導体ウエハ上でもしくは半導体ウエハ用に、またはシステムに対して、特定のプロセスを実施するための動作パラメータを定義する。いくつかの実施形態において、動作パラメータは、１つ以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／またはウエハダイの製造において１つ以上の処理工程を達成するためにプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってもよい。

【0053】

いくつかの実装形態において、コントローラは、コンピュータの一部であってもよいし、コンピュータに結合されていてもよい。ここで、コンピュータは、システムと一体化しているか、システムに結合されているか、その他の形でシステムとネットワーク接続されているか、これらを組み合わせた形態をとる。例えば、コントローラは、「クラウド」上に存在してもよいし、工場ホストコンピュータシステムのすべてまたは一部に存在してもよい。これにより、ウエハ処理のリモートアクセスが可能になる。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを有効化して、製造工程の進捗状況の監視、過去の製造工程履歴の調査、または複数の製造工程から傾向もしくは性能指標の調査を行うことができ、現在の処理のパラメータを変更したり、現在の処理に続く処理工程を設定したり、新たなプロセスを開始したりできる。いくつかの例において、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）からシステムに対して、ネットワークを介してプロセスレシピを提供できる。ここで、ネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでもよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力やプログラミングを可能にするユーザインタフェースを含んでもよい。これらのパラメータおよび／または設定はその後、リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例において、コントローラは、データとして命令を受信する。このデータは、１つ以上の動作において実行される各処理工程のパラメータを指定する。なお、これらのパラメータは、実行するプロセスの種類、およびコントローラが連携または制御するように構成されているツールの種類に対して固有のパラメータであってもよいことを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、１つ以上の個別のコントローラを備えることなどによって分散されてもよい。これらの個別のコントローラはネットワーク化され、本明細書に記載のプロセスおよび制御といった共通の目的に向けて動作する。このような目的のための分散コントローラの一例として、（例えばプラットフォームレベルで、または遠隔コンピュータの一部として）遠隔設置された１つ以上の集積回路と通信するチャンバに搭載された１つ以上の集積回路が挙げられる。これらの集積回路は協働して、チャンバにおけるプロセスを制御する。

【0054】

システムの非限定的な例として、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）チャンバまたはモジュール、ＣＶＤチャンバまたはモジュール、ＡＬＤチャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｔｃｈ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製造および／または生産に関連するかもしくは使用可能なその他のあらゆる半導体処理システムが挙げられる。

【0055】

上述した通り、ツールによって実行される１つ以上のプロセス工程に応じて、コントローラは、他のツール回路またはツールモジュール、他のツールコンポーネント、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接するツール、付近のツール、工場内の各所に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツール位置および／もしくはロードポートに対してウエハコンテナの受け渡しを行う材料輸送で使用されるツールのうち、１つ以上と通信してもよい。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【国際調査報告】