JP7796025B2 - 選択的予洗浄のための高速応答二重ゾーンペダルアセンブリ - Google Patents

Description

本明細書に記載される実施形態は、概して、予洗浄チャンバで使用するための基板支持ペデスタルに関し、より詳細には、基板支持ペデスタル上に配置された基板の急速な加熱及び冷却、並びに基板支持ペデスタルの内側ゾーンおよび外側ゾーンの独立した温度制御を可能にする、基板支持ペデスタルに関する。

集積回路は、基板表面に複雑にパターン化された材料層を生成するプロセスによって製造される。例えば結晶シリコン層及びエピタキシャルシリコン層など、基板の表面は、酸化されるか、及び／又は製造プロセス中に存在する炭素又は酸素などの異物の影響を受けやすい可能性があり、これらは最終製品に直接影響を与える可能性がある。したがって、基板表面は、製造プロセスの前に日常的に予洗浄される。

従来、予洗浄プロセスは、基板が配置される基板支持ペデスタルを有する真空処理チャンバ内で実施される。温度変動は、基板表面全体にわたって発生しうる。例えば、基板支持ペデスタルのエッジは、真空処理チャンバの加熱されたチャンバ壁のせいで、基板支持ペデスタルの中心よりも高い温度を有する可能性があり、基板のエッジのロールオフを引き起こしうる。これらの温度変動は、基板上で又は基板に対して実施される製造プロセスに影響を与える可能性があり、基板に沿った堆積膜又はエッチング構造の均一性をしばしば低下させる可能性がある。基板の表面に沿った変動の程度に応じて、アプリケーションによって生成される不整合に起因して、デバイスに故障が発生する可能性がある。

加えて、金属汚染を防止するためにセラミック材料で作られた従来の基板支持ペデスタルは熱伝導が悪いことから、基板支持ペデスタルの温度制御は非効率的かつ時間がかかる。

したがって、予洗浄チャンバで使用するための改善された基板支持ペデスタルが当技術分野で必要とされている。

一実施形態では、シャフトに接続可能な基板支持ペデスタルは、熱伝導性の本体、該熱伝導性本体の外側ゾーン内に配置された第１の流体チャネル、及び該熱伝導性本体の内側ゾーン内に配置された第２の流体チャネルを含む。第１の流体チャネル及び第２の流体チャネルは、互いに流体連結しておらず、基板支持ペデスタル内の熱バリアによって互いに熱的に隔離されている。

別の実施形態では、基板支持ペデスタルアセンブリは、第１の冷却管対と第２の冷却管対とを含むシャフトであって、第１の冷却管対が第１の加熱流体源に流体連結するように構成されており、第２の冷却管対が第２の加熱流体源に流体連結するように構成されている、シャフト、並びに該シャフトに結合した基板支持ペデスタルであって、第１の冷却管対と流体連結している第１の流体チャネルと、第２の冷却管対と流体連結している第２の流体チャネルとを含む、基板支持ペデスタルを含む。第１の流体チャネルは、基板支持ペデスタルの外側ゾーンにおいて第１の熱交換流体を第１の温度で循環させるように構成されており、第２の流体チャネルは、外側ゾーン内に配置された基板支持ペデスタルの内側ゾーンにおいて第２の熱交換流体を第１の温度とは異なる第２の温度で循環させるように構成されている。

さらに別の実施形態では、処理チャンバは、チャンバ本体、該チャンバ本体内に配置されたシャフトであって、第１の冷却管対と第２の冷却管対とを含み、第１の冷却管対は第１の加熱流体源に流体連結するように構成されており、第２の冷却管対は第２の加熱流体源に流体連結するように構成されている、シャフト、チャンバ本体内に配置され、かつシャフトに結合された基板支持ペデスタルであって、該基板支持ペデスタルの外側ゾーン内に配置され、かつ第１の冷却管対と流体連結している第１の流体チャネルと、基板支持ペデスタルの内側ゾーン内に配置され、かつ第２の冷却管対と流体連結している第２の流体チャネルとを含み、第１の流体チャネルが、基板支持ペデスタルの外側ゾーンにおいて第１の熱交換流体を第１の温度で循環させるように構成されており、第２の流体チャネルが、外側ゾーン内に配置された基板支持ペデスタルの内側ゾーンにおいて第２の熱交換流体を第１の温度とは異なる第２の温度で循環させるように構成されている、基板支持ペデスタル、並びに、コントローラであって、基板支持ペデスタルの外側ゾーン及び内側ゾーンの温度を決定し、基板支持ペデスタルの外側ゾーン及び内側ゾーンの決定された温度に基づいて第１の温度及び第２の温度を調整するように構成されたコントローラを含む。

上記で簡潔に要約し、以下により詳細に述べる本開示の実装形態は、添付の図面に示される本開示の例示的な実装形態を参照することによって、理解することができる。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実装形態も許容しうるため、添付の図面は、単に本開示の典型的な実装形態を示しているだけであり、したがって、本発明の範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。

本開示の幾つかの実施形態による予洗浄処理チャンバの断面図 本開示の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタル内の二重ゾーンヒータの断面上面図 本開示の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタルの概略的な側面図 本開示の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタルを含む基板支持アセンブリの側面図 本開示の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタル内のチラープレートの上面図 本開示の一実装形態による二重ゾーン高速応答基板支持ペデスタルの基板支持面の温度を制御する方法の一実施形態のフロー図

理解を容易にするため、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が用いられる。図は縮尺どおりには描かれておらず、分かり易くするために簡略化されることがある。一実装形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも、他の実装形態に有益に組み込まれうることが想定されている。

本明細書に記載される実施形態は、概して、予洗浄チャンバで使用するための基板支持ペデスタルに関し、より詳細には、基板支持ペデスタル上に配置された基板の急速な加熱及び冷却並びに基板支持ペデスタルの内側ゾーンおよび外側ゾーンの独立した温度制御を可能にする基板支持ペデスタルに関する。

本明細書に記載される基板支持ペデスタルは、金属プレートと、最上部の金属プレート上のセラミックコーティングとで作られている。したがって、基板支持ペデスタルの加熱及び冷却が効率的であると同時に、基板支持ペデスタル上に配置された基板の汚染がセラミックコーティングによって防止される。本明細書に記載される基板支持ペデスタルは、該基板支持ペデスタルの内側ゾーン及び外側ゾーンについて独立して温度制御される、ヒータ及び冷却流体チャネルをさらに含み、したがって、基板支持ペデスタル上にある基板を、表面全体にわたってより均一な又は所望のオフセット温度プロファイルで維持することができる。

図１は、基板の表面から酸化物などの汚染物質を除去するように適合された予洗浄処理チャンバ１００の断面図である。低減処理を実施するように適合させることができる例示的な処理チャンバには、米国カリフォルニア州サンタクララ所在のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．社から入手可能なＳｉｃｏｎｉ（商標）処理チャンバが含まれる。他の製造業者からのチャンバもまた、本明細書に開示される本発明から利益を得るように適合させることができる。

処理チャンバ１００は、熱又はプラズマベースの洗浄処理及び／又はプラズマ支援型ドライエッチング処理を実施するのに特に有用でありうる。処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２、リッドアセンブリ１０４、及び基板支持アセンブリ１０６を含む。リッドアセンブリ１０４は、チャンバ本体１０２の上端に配置され、基板支持アセンブリ１０６はチャンバ本体１０２内に少なくとも部分的に配置される。真空ポンプ１０８及び真空ポート１１０を含む真空システムを使用して、処理チャンバ１００からガスを除去することができる。真空ポート１１０はチャンバ本体１０２内に配置され、真空ポンプ１０８は真空ポート１１０に結合される。処理チャンバ１００はまた、該処理チャンバ１００内の処理を制御するためのコントローラ１１２も含む。コントローラ１１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、及びサポート回路（又はＩ／Ｏ）を含みうる。ＣＰＵは、さまざまな処理及びハードウェア（例えば、パターン生成装置、モータ、及び他のハードウェア）を制御するために産業環境で用いられ、処理（例えば、処理時間及び基板の位置又は場所）を監視する、任意の形態のコンピュータプロセッサのうちの１つでありうる。ＣＰＵには、ソリッドステート・リレー（ＳＳＲ）ドライブを制御して、内側及び外側の流体チャネルのインラインヒータに電力を供給し、基板支持アセンブリ１０６の内側ゾーン及び外側ゾーンの温度を常に監視し、維持する、リアルタイムの比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラが含まれうる。メモリは、ＣＰＵに接続されており、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、若しくは他の任意の形態のローカル又は遠隔のデジタルストレージなど、１つ以上の容易に利用可能なメモリでありうる。ソフトウェアの命令、アルゴリズム、及びデータは、ＣＰＵに命令するためにコード化され、メモリ内に保存されうる。サポート回路（図示せず）もまた、従来の方法でプロセッサを支援するようにＣＰＵに接続される。サポート回路は、従来のキャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、サブシステムなどを含みうる。コントローラによって読み取り可能なプログラム（又はコンピュータ命令）が、どのタスクが基板上で実施可能であるかを決定する。このプログラムは、コントローラによって読み取り可能なソフトウェアであってよく、例えば処理時間及び基板の位置又は場所を監視し、制御するためのコードを含みうる。このプログラムは、ＰＩＤコントローラ及びＳＳＲドライブの通信及び制御を行うためのソフトウェアを含む。

リッドアセンブリ１０４は、互いに結合、溶接、融着、又は他の方法で連結され、前駆体ガス及び／又はプラズマを処理チャンバ１００内の処理領域１１４に提供するように構成された、複数のスタックされた構成要素を含む。リッドアセンブリ１０４は、遠隔プラズマ源１１６に接続されて、その後リッドアセンブリ１０４の残りの部分を通過するプラズマ副産物を生成しうる。遠隔プラズマ源１１６は、ガス源１１８に結合される（若しくは、ガス源１１８は、遠隔プラズマ源１１６の不存在下で、リッドアセンブリ１０４に直接結合される）。ガス源１１８は、リッドアセンブリ１０４に提供されるプラズマにエネルギーを付与するヘリウム、アルゴン、又は他の不活性ガスを含みうる。幾つかの実施形態では、ガス源１１８は、処理チャンバ１００内の基板との反応のために活性化される処理ガスを含んでいてもよい。

基板支持アセンブリ１０６は、二重ゾーン高速応答基板支持ペデスタル（以下、「二重ゾーン高速応答ペデスタル」又は単に「ペデスタル」とも呼ばれる）１２０と、該二重ゾーン高速応答ペデスタル１２０に結合されたシャフト１２２とを含む。処理中、基板１２４が、基板支持アセンブリ１０６のペデスタル１２０の上面１２６に配置されうる。幾つかの実施形態では、ペデスタル１２０の上面１２６は、基板１２４の金属汚染を防ぐためにセラミックコーティング１２８で覆われる。適切なセラミックコーティングには、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、シリカ、ケイ素、イットリア、ＹＡＧ、又は他の非金属コーティング材料が含まれる。コーティング１２８は、５０ミクロンから１０００ミクロンの範囲の厚さを有する。基板１２４は、処理中、上面１２６に配置されたセラミックコーティング１２８に対して真空チャックされるように構成される。

ペデスタル１２０は、チャンバ本体１０２の底部に形成された中央に位置した開口部を通って延びるシャフト１２２によってアクチュエータ１３０に結合される。アクチュエータ１３０は、シャフト１２２の周りの真空漏れを防ぐベローズ（図示せず）によってチャンバ本体１０２に可撓的に密封することができる。アクチュエータ１３０は、ペデスタル１２０がチャンバ本体１０２内において１つ以上の処理位置と解放位置又は移送位置との間で垂直に移動可能にする。移送位置は、チャンバ本体１０２の側壁に形成されるスリットバルブの開口部よりもわずかに下にあり、基板１２４を処理チャンバ１００の内外へとロボットによって移送可能にする。

幾つかの処理動作では、基板１２４は、リフトピンによって上面１２６から間隔を空けて配置されて、アニーリングステップの実施などの追加の熱処理動作を実施することができる。基板１２４の冷却を促進するためにペデスタル１２０と直接接触して配置されるように、基板１２４を下げることができる。

図２Ａは、本発明の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタル１２０内の二重ゾーンヒータ２００の断面上面図を示している。図２Ｂは、本発明の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタル１２０の概略的な側面図を示している。幾つかの実施形態では、二重ゾーンヒータ２００は、図２Ａに示されるように、ペデスタル１２０内の少なくとも第１のゾーン２０２及び第２のゾーン２０４に配置されたヒータ素子を有する。幾つかの実施形態では、第１のゾーン２０２にあるヒータ素子２０６及び第２のゾーン２０４にあるヒータ素子２０８は、図２Ｂに示されるように、電源２１０に接続される。幾つかの実施形態では、図２Ａ及び２Ｂに示されるように、第１のゾーン２０２は外側ゾーンであり、第２のゾーン２０４は外側ゾーン内に配置された内側ゾーンである。内側ゾーンと外側ゾーンは、ペデスタル１２０上に支持される基板の内側部分と外側部分とに実質的に対応しうる。幾つかの実施形態では、電源２１０は約１９０から約２４０ＶＡＣ、又は約２０８ＶＡＣ電源である。用途と装置の設計に応じて、他のサイズの電源を使用することもできる。幾つかの実施形態では、電源２１０は６０Ｈｚのサイクルで動作する。幾つかの実施形態では、図２Ｂに示されるように、電源２１０は、第１の給電２１２を介して第１のゾーン２０２に電力を供給し、第２の給電２１４を介して第２のゾーン２０４に電力を供給する。

ペデスタル１２０は、第２のゾーン２０４に埋め込まれた熱電対２１６を含む。熱電対２１６は、コントローラ１１２に接続され、さらに電源２１０に接続される。コントローラ１１２は、熱電対２１６を使用して、ペデスタル１２０の第２のゾーン２０４の温度を決定する。

ペデスタル１２０の第１のゾーン２０２の温度は、二重ゾーンヒータ２００の第１のゾーン２０２によって引き出される電流及び電圧を最初に測定することによって決定することができる。第１のゾーン２０２によって引き出される電流及び電圧は、電流と電圧を同時に測定可能な抵抗測定器２１８を使用して測定することができる。本明細書で用いられる場合、同時にとは、互いに最大約１１０ミリ秒までの範囲内で行われた測定を含む。幾つかの実施形態では、抵抗測定器２１８は、第１のゾーン２０２に供給される瞬間電流並びに印加電圧を捕捉するための高周波ホール効果電流センサ（例えば、約２００ｋＨｚ以上のサンプリング速度を有する）でありうる。

例えば、幾つかの実施形態では、抵抗測定器２１８は、第１の給電２１２に結合されて、第１のゾーン２０２によって引き出される電流及び電圧を測定する。抵抗測定器２１８はまた、コントローラ１１２に結合させることができる。幾つかの実施形態では、抵抗測定器２１８とコントローラ１１２は一体化されていてもよい（例えば、同じ筐体又はデバイス内に提供されてもよい）。

第１のゾーン２０２の測定された電流及び電圧に基づいて、コントローラ１１２は、オームの法則を使用して第１のゾーン２０２の抵抗を決定する（これは、電圧を電流で割った値に等しい（Ｒ＝Ｖ／Ｉ））。コントローラ１１２はさらに、抵抗と第１のゾーン２０２の温度との間の所定の関係に基づき、第１のゾーン２０２の温度を決定する。計算された抵抗値の精度を確保するためには、電流及び電圧の同時測定が必要である。ヒータの抵抗はその温度に線形の関係で直接関係することから、抵抗計算の精度は温度決定の精度に直接関係する。幾つかの実施形態では、第１のゾーン２０２の抵抗を使用して、第１のゾーン２０２の温度を相関させることができる。コントローラ１１２はさらに、ある範囲の温度にわたって抵抗測定値を記録する。

幾つかの実施形態では、コントローラ１１２は、ペデスタル１２０の第１のゾーン２０２に埋め込まれた追加の熱電対（図示せず）を使用して、第１のゾーン２０２の温度を決定することができる。

図３Ａは、本発明の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタル１２０を含む基板支持アセンブリ１０６の側面図を示している。図３Ｂは、本発明の幾つかの実施形態による二重ゾーン高速応答ペデスタル１２０内のチラープレート３０２の上面図を示している。幾つかの実施形態では、二重ゾーン高速応答ペデスタル１２０は、チラープレート３０２内に埋め込まれた、第１のゾーン２０２の第１の流体チャネル３０４と第２のゾーン２０４の第２の流体チャネル３０６とを有している。第１の流体チャネル３０４及び第２の流体チャネル３０６は、互いに流体連結していない。二重ゾーン高速応答ペデスタル１２０は、熱伝導を確保するためにともにろう付けされた、又は、例えばロストフォーム鋳造又は３Ｄ印刷によって単一の構成要素として製造された、チラープレート３０２を含めた複数のプレートでありうる熱伝導本体を含む。二重ゾーン高速ペデスタル１２０の複数のプレートの各々は、金属、例えばアルミニウムなどの熱伝導性の材料から製造される。第１の流体チャネル３０４は、入り口３１２（図３Ｂに示される）と出口（図示せず）との間に上部３０８及び下部３１０を含む。第１の流体チャネル３０４の下部３１０は、第１の流体チャネル３０４の上部３０８の真下又は真上に配置されうる。あるいは、第１の流体チャネル３０４の下部３１０は、第１の流体チャネル３０４の上部３０８から水平に位置ずれしていてもよい。図３Ａ及び図３Ｂは、第１の流体チャネル３０４の単一のループを示しているが、チャネルの向き及び寸法、並びにペデスタルの寸法に基づいて、任意の数のループを設けることができる。第２の流体チャネル３０６は、入り口３１８と出口３２０との間に上部３１４及び下部３１６を含む。第２の流体チャネル３０６の下部３１６は、第２の流体チャネル３０６の上部３１４の真下又は真上に配置されうる。あるいは、第２の流体チャネル３０６の下部３１６は、第２の流体チャネル３０６の上部３１４から水平に位置ずれしていてもよい。第１の流体チャネル３０４と同様に、第２の流体チャネル３０６は、第２のゾーン２０４の周りに任意の数の接続されたループ又はらせん状のループを含みうる。幾つかの実施形態では、第２の流体チャネル３０６は図３Ｂに示されるようにコイルパターンで配置されているが、代替として、流体の循環のためにらせんパターン又は他の幾何学パターンで配置されてもよい。

シャフト１２２は、１つ以上の冷却管対３２２、３２４を含む。第１の冷却管対３２２は、それぞれ、第１の流体チャネル３０４を通じてペデスタル１２０の第１のゾーン２０２に第１の熱交換流体を供給し、受け取る。第２の冷却管対３２４は、それぞれ、ペデスタル１２０の第２のゾーン２０４に第２の熱交換流体を供給し、受け取る。幾つかの実施形態では、第１の冷却管対３２２の１つは、入り口３１２を通じて、第１の流体チャネル３０４の上部３０８に第１の熱交換流体を供給し、第１の流体チャネル３０４の上部３０８内に循環させる。第１の熱交換流体は、次に、第１の流体チャネル３０４の下部３１０に移送され、そこで、第１の流体チャネル３０４の上部３０８とは逆のパターンで循環し、出口（図示せず）を介して第１の冷却管対３２２の他方へと出る。幾つかの実施形態では、第２の冷却管対３２４の１つは、入り口３１８を通じて、チラープレート３０２の中央にある第２の流体チャネル３０６の上部３１４に第２の熱交換流体を供給し、これが、第２の流体チャネル３０６の上部３１４の遠位位置の方へと外側に供給される。第２の熱交換流体は、次に、第２の流体チャネル３０６の下部３１６に移送され、そこで、第２の流体チャネル３０６の上部３１４とは逆のパターンでチラープレート３０２へと戻るように循環し、出口３２０を介して第２の冷却管対３２４の他方へと出る。

第１の熱交換流体と第２の熱交換流体とは、同じ流体であっても異なる流体であってもよく、第１及び第２のゾーン２０２、２０４を同様の温度又は異なる温度に維持するために、同じ温度又は異なる温度で提供することができる。第１の冷却管対３２２及び第２の冷却管対３２４は、それぞれ、インラインヒータ３２６に接続された第１の流体源（図示せず）とインラインヒータ３２８に接続された第２の流体源（図示せず）とに流体連結される。コントローラ１１２は、インラインヒータ３２６、３２８を調整して、第１の熱交換流体及び第２の熱交換流体の温度を独立して制御する。例えば、第１の熱交換流体は、第２の熱交換流体よりも高い温度又は低い温度で供給することができ、これにより、第１のゾーン２０２を第２のゾーン２０４よりもそれぞれ高い温度又は低い温度にすることを可能にする。熱交換流体の循環により、基板温度を比較的低い温度、例えば、約－２０℃から約８０℃で、並びにはるかに高い温度で維持することが可能になる。あるいは、温度は、約０℃から１００℃の間に維持することもできる。例示的な熱交換流体は、エチレングリコールと水を含むが、他の流体を利用することもできる。

あるいは、第１のゾーン２０２の温度を、第２のゾーン２０４の温度よりも高くなるように上昇させてもよい。幾つかの実施形態では、第１のゾーン２０２の温度は、第１のゾーン２０２と第２のゾーン２０４との間の温度差を維持するように調整することができる。例えば、幾つかの実施形態では、第２のゾーン２０４は、第１のゾーン２０２よりも高い温度、例えば最大で約４０度高い温度で維持することができる。幾つかの実施形態では、第２のゾーン２０４は、第１のゾーン２０２よりも低い温度、例えば最大で約１５度低い温度で維持することができる。幾つかの実施形態では、第１のゾーン２０２を第１の温度、例えば約９０℃に加熱することができ、ひとたび第１の温度に達したら、第２のゾーン２０４を所望の第２の温度に加熱することができる。幾つかの実施形態では、ひとたび第２のゾーン２０４を所望の第２の温度まで加熱したら、第１及び第２のゾーン２０２、２０４をともに所望の第３の温度及び／又は第４の温度へと上昇させることができる。

ペデスタル１２０は、チラープレート３０２の下に配置され、かつチラープレート３０２とろう付けされてパージフローチャネルを提供するプレートである、パージプレート３３０内の１つ以上のパージチャネルをさらに含む。例えば、第１のパージチャネル３３２は、パージプレート３３０の一部によって画成されうる。第１のパージチャネル３３２は、ペデスタル１２０内の複数のパージ出口３３４を通して排出されるパージ流体をペデスタル１２０全体に循環させることができる。図３Ａは２つのパージ出口３３４を示しているが、任意の数のパージ出口をさまざまな構成に含めることができる。

第１のパージチャネル３３２は、ペデスタル１２０内に任意の数のパターンで形成されうる。例えば、第１のパージチャネル３３２は、ペデスタル１２０とシャフト１２２との間の熱的分離を提供するために、ペデスタル１２０全体にわたってコイルパターンで形成することができ、シャフト１２２は、該シャフト１２２を特定の温度で維持するために抵抗加熱素子などの加熱素子（図示せず）で加熱することができる。あるいは、パージ流体をパージ出口３３４に直接方向付ける複数の直線チャネルをペデスタル１２０内に形成してもよい。パージ流体は、シャフト１２２内の流体チューブ３３６から、第１のパージチャネル３３２を通り、パージ出口３３４を通じて外へと供給されうる。パージ流体は、ペデスタル１２０の孔又はチャネル内でのプロセス副生成物の形成を制限又は防止するために利用される、不活性ガスを含めた、ガスでありうる。堆積及び／又はエッチングプロセスが実施されると、プロセスの副生成物は、基板支持アセンブリ１０６上を含めた基板処理チャンバ内の領域上で日常的に凝縮する。これらの副生成物がペデスタル１２０上及びペデスタル１２０内に蓄積すると、表面上に配置された後続の基板が傾く可能性があり、その結果、不均一な堆積又はエッチングが生じる可能性がある。ペデスタル１２０を通じて供給されるパージガスは、ペデスタル１２０から反応物質を追い出し、除去することを可能にしうる。

第１のパージチャネル３３２は、該第１のパージチャネル３３２の遠位部分に、パージプレート３３０及びチラープレート３０２を通って垂直に延びる、第１の分離キャビティ３３８をさらに含みうる。第１の分離キャビティ３３８は、第１のゾーン２０２の周囲に配置することができ、かつ、第１のパージチャネル３３２を通るパージガス流の一部を受け取るように構成することができ、ここで、パージガスの一部は、第１の分離キャビティ３３８内に維持されて、第１のゾーン２０２と第２のゾーン２０４との間の熱的分離を提供する。幾つかの実施形態では、ガスを第１の分離キャビティ３３８及びパージ出口３３４に別々に供給するために、複数のパージチャネルが含まれる。第１の分離キャビティ３３８に結合された一又は複数のチャネルは、該チャネルを流体で加圧することができるように、外向きに閉じられてもよい。加圧ガス又は加圧流体は、第１の分離キャビティ３３８に供給されるか、又は第１の分離キャビティ３３８内で加圧されて、第１の分離キャビティ３３８のその位置にバリア又は温度バリアを提供することができる。第１の分離キャビティ３３８は、ペデスタル１２０全体の周りで第１のゾーン２０２と第２のゾーン２０４とを分離することができるチャネルとして配置されうる。パージガス又は流体は、ペデスタル１２０内を循環する熱交換流体の温度制御に影響を与えないように、加熱又は冷却されて、第１の分離キャビティ３３８に供給されうる。あるいは、パージガスは、ペデスタル１２０全体にわたる温度プロファイルを調整するように選択された温度で供給することができる。

第１の分離キャビティ３３８はチラープレート３０２及びパージプレート３３０を通って延在することから、第１の分離キャビティ３３８は、第１の流体チャネル３０４と第２の流体チャネル３０６との間、並びにペデスタル１２０の第１のゾーン２０２と第２のゾーン２０４との間に熱バリアを生成することができる。

ペデスタル１２０はまた、シャフト１２２とペデスタル１２０との間のインターフェースに沿って画成されうる第２のパージチャネル３４０も含みうる。第２のパージチャネル３４０は、シャフト１２２とペデスタル１２０との間に追加の熱バリアを生成することができる、パージガスのための第２のパージ流路を提供するように構成することができる。したがって、プロセス副生成物の堆積の量を制限するためにシャフト１２２に加えられる熱は、ペデスタル１２０を通して加えられる温度制御スキームに影響を与えないようにすることができる。第２のパージチャネル３４０は、第２の分離キャビティ３４２及びパージ出口３４４を追加的に含みうる。第２の分離キャビティ３４２及びパージ出口３４４は、第２のパージチャネル３４０を通じて供給されるパージガスの一部を受け取るように構成することができ、ペデスタル１２０の縁部とペデスタル１２０の第２のゾーン２０４との間に追加の熱的分離を提供することができる。したがって、ペデスタル１２０とシャフト１２２とのインターフェースは、均一な温度プロファイルを第２のゾーン２０４のペデスタル１２０上により容易に提供することができるようにペデスタル１２０にバリアを提供する一方で、装置への副生成物の堆積量を低減させるためにシャフト１２２と同様の方法で加熱することができる。

第２の分離キャビティ３４２は、第１の分離キャビティ３３８と同様に機能し、配置することができる。パージガス又は流体は、パージガスを第１のパージチャネル３３２に供給する流体チューブと同じ、シャフト１２２の流体チューブ３３６から、第２のパージチャネル３４０を通じて供給されてよく、あるいはシャフト１２２の異なる流体チューブを通じて供給されてもよい。第１及び第２のパージチャネル３３２、３４０から供給されるパージガスは同じであっても異なっていてもよい。パージガスは、第２のパージチャネル３４０を通じて第２の分離キャビティ３４２へと供給することができ、その後、第２の分離キャビティ３４２の上部にあるパージ出口３４４を通って排出されうる。第２の分離キャビティ３４２の上部にあるパージ出口３４４は、第１のパージガスが供給されるパージ出口３３４と同様でありうる。あるいは、パージガスの流れのために、第２の分離キャビティ３４２の上部全体の周りに、空間が作られてもよい。あるいは、第２の分離キャビティ３４２は、該第２の分離キャビティ３４２内で流体の蓄積又は加圧が行われてペデスタルの外縁に強化された熱バリアを提供することができるように、外向きに閉じられてもよい。

幾つかの実施形態では、コントローラ１１２は、第１のゾーン２０２及び第２のゾーン２０４の温度を決定し、第１及び第２の熱交換流体の温度を約６０Ｈｚから９０Ｈｚの間の周波数で調整する。応答時間（すなわち、第１のゾーン２０２及び第２のゾーン２０４の温度がそれぞれの目標温度に達するのに必要な時間）は、６０秒未満である。

図４は、二重ゾーン高速応答ペデスタル１２０の基板支持面の温度を制御するための方法４００の一実施形態のフロー図である。方法４００は、ペデスタル１２０の第１のゾーン２０２の温度を決定することによる、ブロック４０２から開始する。

ブロック４０４では、熱電対２１６を使用して、第２のゾーン２０４の温度が測定される。

ブロック４０６では、第１のゾーン２０２の決定された温度及び第２のゾーン２０４の測定された温度に基づいて、コントローラ１１２が、第１のゾーン２０２及び第２のゾーン２０４の目標温度を決定し、第１のゾーン２０２内を循環する第１の熱交換流体及び第２のゾーン２０４内を循環する第２の熱交換流体の温度を調整することによって、第１のゾーン２０２及び第２のゾーン２０４の加熱及び冷却を調整する。

上述の例となる実施形態では、方法及びシステムは、二重ゾーン加熱基板支持体（したがって、その上に配置された基板）の温度プロファイルを均一になるように制御するか、又は制御可能に不均一になるように提供される。例えば、幾つかの実施形態では、均一な熱プロファイルを提供することができる。あるいは、中央低温プロファイル又は中央高温プロファイルが提供されてもよい。

ある特定の実施形態について説明してきたが、これらの実施形態は、例としてのみ提示されているのであって、発明の範囲を限定することは意図されていない。実際、本明細書に記載される新規実施形態は、さまざまな他の形態で具現化することができる。さらには、本発明の趣旨から逸脱することなく、本明細書に記載される実施形態の形態において、さまざまな省略、置換、及び変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物は、本発明の範囲及び趣旨内に入るこのような形態又は修正にも及ぶことが意図されている。

Claims (13)

1. 基板支持ペデスタルアセンブリであって、
   第１の冷却管対と第２の冷却管対とを含むシャフトであって、前記第１の冷却管対が第１の流体源に流体連結するように構成されており、前記第２の冷却管対が第２の流体源に流体連結するように構成されている、シャフト；
   前記シャフトに結合した基板支持ペデスタルであって、
   前記第１の冷却管対と流体連結している第１の流体チャネルであって、前記基板支持ペデスタルの外側ゾーンにおいて第１の熱交換流体を第１の温度で循環させるように構成されている第１の流体チャネル；
   前記第２の冷却管対と流体連結している第２の流体チャネルであって、前記外側ゾーン内に配置された前記基板支持ペデスタルの内側ゾーンにおいて第２の熱交換流体を前記第１の温度とは異なる第２の温度で循環させるように構成されている第２の流体チャネル；
   電源から前記外側ゾーンの第１のヒータ素子に電力を供給するように構成された第１の給電；
   前記電源から前記内側ゾーンの第２のヒータ素子に電力を供給するように構成された第２の給電；
   前記内側ゾーンに埋め込まれた熱電対；及び
   前記第１の給電に結合された抵抗測定器
   を含む、基板支持ペデスタル；
   前記シャフト及び前記基板支持ペデスタルの外部で前記第１の流体源に接続された第１のインラインヒータ；
   前記シャフト及び前記基板支持ペデスタルの外部で前記第２の流体源に接続された第２のインラインヒータ；並びに
   コントローラであって、
   前記抵抗測定器を用いて前記基板支持ペデスタルの前記外側ゾーンの温度、及び前記熱電対を用いて前記基板支持ペデスタルの前記内側ゾーンの温度を決定し、
   前記第１のインラインヒータ及び前記第２のインラインヒータを調整して、前記第１の熱交換流体の前記第１の温度及び前記第２の熱交換流体の前記第２の温度を独立して制御し、かつ
   前記基板支持ペデスタルの前記外側ゾーンの前記決定された温度及び、前記基板支持ペデスタルの前記内側ゾーンの前記決定された温度に基づいて前記第１の熱交換流体の前記第１の温度及び前記第２の熱交換流体の前記第２の温度を調整する
   ように構成された、コントローラ
   を含む、
   基板支持ペデスタルアセンブリ。
2. 前記基板支持ペデスタルが熱伝導性の本体を含む、請求項１に記載の基板支持ペデスタルアセンブリ。
3. 前記熱伝導性の本体がアルミニウムを含む、請求項２に記載の基板支持ペデスタルアセンブリ。
4. 前記基板支持ペデスタルの上面のセラミックコーティング
   をさらに含み、
   前記基板支持ペデスタルが、該基板支持ペデスタルの前記上面上で処理される基板を支持するように構成されている、
   請求項１に記載の基板支持ペデスタルアセンブリ。
5. 前記セラミックコーティングが酸化アルミニウムを含む、請求項４に記載の基板支持ペデスタルアセンブリ。
6. 前記セラミックコーティングが、５０ミクロンから１０００ミクロンの厚さを有する、請求項４又は５に記載の基板支持ペデスタルアセンブリ。
7. 前記基板支持ペデスタルが、
   前記基板支持ペデスタル全体にパージ流体を循環させる複数のパージチャネル
   をさらに含み、ここで、
   前記複数のパージチャネルがそれぞれ、前記シャフト内に配置された流体チューブ及び前記基板支持ペデスタル内に形成された出口と流体連結している、
   請求項１に記載の基板支持ペデスタルアセンブリ。
8. 処理チャンバであって、
   チャンバ本体；
   前記チャンバ本体内に配置されたシャフトであって、該シャフトが第１の冷却管対と第２の冷却管対とを含み、前記第１の冷却管対が第１の流体源に流体連結するように構成され、前記第２の冷却管対が第２の流体源に流体連結するように構成されている、シャフト；
   前記チャンバ本体内に配置され、前記シャフトに結合された基板支持ペデスタルであって、
   該基板支持ペデスタルの外側ゾーン内に配置され前記第１の冷却管対と流体連結している第１の流体チャネルであって、前記基板支持ペデスタルの前記外側ゾーンにおいて第１の熱交換流体を第１の温度で循環させるように構成されている第１の流体チャネル；
   前記基板支持ペデスタルの内側ゾーン内に配置され前記第２の冷却管対と流体連結している第２の流体チャネルであって、前記外側ゾーン内に配置された前記基板支持ペデスタルの内側ゾーンにおいて第２の熱交換流体を前記第１の温度とは異なる第２の温度で循環させるように構成されている第２の流体チャネル；
   電源から前記外側ゾーンの第１のヒータ素子に電力を供給するように構成された第１の給電；
   前記電源から前記内側ゾーンの第２のヒータ素子に電力を供給するように構成された第２の給電；
   前記内側ゾーンに埋め込まれた熱電対；及び
   前記第１の給電に結合された抵抗測定器
   を含む、
   基板支持ペデスタル；
   前記シャフト及び前記基板支持ペデスタルの外部で前記第１の流体源に接続された第１のインラインヒータ；
   前記シャフト及び前記基板支持ペデスタルの外部で前記第２の流体源に接続された第２のインラインヒータ；並びに
   コントローラであって、
   前記抵抗測定器を用いて前記基板支持ペデスタルの前記外側ゾーンの温度、及び前記熱電対を用いて前記基板支持ペデスタルの前記内側ゾーンの温度を決定し、
   前記第１のインラインヒータ及び前記第２のインラインヒータを調整して、前記第１の熱交換流体の前記第１の温度及び前記第２の熱交換流体の前記第２の温度を独立して制御し、かつ
   前記基板支持ペデスタルの前記外側ゾーンの前記決定された温度及び前記基板支持ペデスタルの前記内側ゾーンの前記決定された温度に基づいて前記第１の熱交換流体の前記第１の温度及び前記第２の熱交換流体の前記第２の温度を調整する
   ように構成された、コントローラ
   を含む、処理チャンバ。
9. 前記基板支持ペデスタルが、ともにろう付けされた複数の熱伝導性のプレートを含む、請求項８に記載の処理チャンバ。
10. 前記複数の熱伝導性のプレートがアルミニウムを含む、請求項９に記載の処理チャンバ。
11. 前記基板支持ペデスタルの上面のセラミックコーティング
    をさらに含み、
    前記基板支持ペデスタルが、該基板支持ペデスタルの前記上面上で処理される基板を支持するように構成されている、
    請求項８に記載の処理チャンバ。
12. 前記セラミックコーティングが酸化アルミニウムを含む、請求項１１に記載の処理チャンバ。
13. 前記基板支持ペデスタルが、
    前記基板支持ペデスタル全体にパージ流体を循環させる複数のパージチャネル
    をさらに含み、
    前記複数のパージチャネルがそれぞれ、前記シャフト内に配置された流体チューブ及び前記基板支持ペデスタル内に形成された出口と流体連結している、
    請求項８に記載の処理チャンバ。