JP7387764B2 - 結合層の保護が改善された基板支持キャリア - Google Patents

Description

［０００１］本開示の実施形態は、一般に、基板プロセスチャンバで使用するための保護された結合層を有する基板支持ペデスタルに関する。

［０００２］基板支持ペデスタルは、基板処理中に半導体処理システム内で基板を支持するために広く使用されている。基板支持ペデスタルは、一般に、結合層で冷却ベースに結合された静電チャックを含む。静電チャックは、一般に、処理中に静電チャックに対して基板を保持するための電位に駆動される１つ以上の埋め込まれた電極を含む。冷却ベースは、通常、１つ以上の冷却チャネルを含み、処理中の基板の温度を制御するのを支援する。さらに、静電チャックは、処理中に基板の温度を制御するのを支援するために、ガスが静電チャックと基板の間を流れることを可能にする１つ以上のガス流路を含み得る。ガスは、静電チャックと基板の間の領域を満たし、基板と基板支持体の間の熱伝達率を高める。しかしながら、基板が存在しない場合、ガス流路はまた、プロセスガスが、結合層が配置されている、静電チャックと冷却ベースとの間の領域に流入するための経路を提供する。その結果、結合層は、プロセスガスによって侵食される。

［０００３］結合層の侵食（エロージョン）は、少なくとも２つの理由で問題がある。第一に、結合層から侵食された材料は、欠陥を生成し、製品の歩留まりを低下させるプロセス汚染物質である。第二に、結合層が侵食されると、静電チャックと冷却ベースの間の局所的な熱伝達率が変化し、それによって基板上の望ましくない温度の不均一性とプロセスドリフトが発生する。

［０００４］したがって、改良された基板支持ペデスタルが必要である。

［０００５］一例では、静電チャックは、上面を含む本体、空洞、ガス流路、および多孔質プラグを有する。ガス流路は、上面と空洞の間に形成されている。多孔質プラグは、空洞内に配置されている。シール部材が、多孔質プラグに隣接して配置され、多孔質プラグと空洞との間の径方向シール、および多孔質プラグと静電チャックに結合された冷却ベースとの間の軸線方向シールのうちの１つ以上を形成するように構成されている。

［０００６］一例では、静電チャック、冷却ベース、ガス流路、多孔質プラグ、およびシール部材を含む基板支持ペデスタルが提供される。静電チャックは、空洞を含む本体を有する。冷却ベースは、結合層を介して静電チャックに連結されている。ガス流路は、静電チャックの上面と冷却ベースの底面との間に形成されている。ガス流路は、さらに空洞を含む。多孔質プラグは、空洞内に配置されている。シール部材は、多孔質プラグに隣接して配置され、多孔質プラグと空洞との間の径方向シール、および多孔質プラグと冷却ベースとの間の軸線方向シールのうちの１つ以上を形成するように構成されている。

［０００７］一例では、プロセスチャンバは、チャンバ本体、静電チャック、冷却ベース、ガス流路、多孔質プラグ、およびシール部材を含む。チャンバ本体は、処理空間を有する。静電チャックは、処理空間内に配置され、処理中に基板を支持するように構成された上面を有する。静電チャックは、底面と空洞をさらに含む。冷却ベースは、結合層を介して静電チャックに連結されている。ガス流路は、静電チャックの上面と冷却ベースの底面との間に形成されている。さらに、ガス流路は、空洞を通過している。多孔質プラグは、空洞内に配置されている。シール部材は、多孔質プラグに隣接して配置され、多孔質プラグと空洞との間の径方向シール、および多孔質プラグと冷却ベースとの間の軸線方向シールのうちの１つ以上を形成するように構成されている。

［０００８］本開示の上記の特徴が達成され、詳細に理解され得るように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明が、添付の図面に示されたその実施形態を参照することによって得られる。しかしながら、添付の図面は、本開示の実施形態のみを示し、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。

１つ以上の実施形態による、基板支持ペデスタルを有するプロセスチャンバの概略図を示している。 １つ以上の実施形態による、基板支持ペデスタルの部分断面図を示している。 １つ以上の実施形態による、基板支持ペデスタルの部分断面図である。 １つ以上の実施形態による、基板支持ペデスタルの部分断面図である。 １つ以上の実施形態による、基板支持ペデスタルの部分断面図である。 １つ以上の実施形態による、基板支持ペデスタルの部分断面図である。 １つ以上の実施形態による、基板支持ペデスタルの部分断面図である。 １つ以上の実施形態による、基板支持ペデスタルの部分断面図である。 １つ以上の実施形態による、基板支持ペデスタルの部分断面図である。

［００１２］理解を容易にするために、可能な限り、図に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が使用されている。

［００１３］本明細書で論じられるシステムおよび方法は、結合層を介して結合された冷却ベースと静電チャックを有する基板支持ペデスタルを使用する。多孔質プラグが、冷却ベースと静電チャック内に形成されたガス流路内に配置されている。多孔質プラグの絞り機構により、基板処理中に利用されるプロセスガスから結合層が保護される。有利には、以下の実施形態は、ガス流路内に多孔質プラグを固定して、多孔質プラグの周りをガスが流れるのを実質的に防止する径方向シールを利用することによって結合層の劣化を防止するための改善された技術を論じる。

［００１４］図１は、１つ以上の実施形態による、プロセスチャンバ１００の概略図を示している。プロセスチャンバ１００は、少なくとも誘導コイルアンテナセグメント１１２Ａおよび導電コイルアンテナセグメント１１２Ｂを含み、これらは両方とも誘電体の天井１２０の外部に配置されている。誘導コイルアンテナセグメント１１２Ａおよび導電コイルアンテナセグメント１１２Ｂはそれぞれ、ＲＦ信号を生成する無線周波数（ＲＦ）源１１８に連結されている。ＲＦ源１１８は、整合ネットワーク１１９を介して、誘導コイルアンテナセグメント１１２Ａおよび導電コイルアンテナセグメント１１２Ｂに連結されている。プロセスチャンバ１００はまた、ＲＦ信号を生成するＲＦ源１２２に連結された基板支持ペデスタル１１６を含む。ＲＦ源１２２は、整合ネットワーク１２４を介して基板支持ペデスタル１１６に連結されている。プロセスチャンバ１００はまた、導電性であり電気的接地１３４に接続されているチャンバ壁１３０を含む。

［００１５］コントローラ１４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１４４、メモリ１４２、およびサポート回路１４６を含む。コントローラ１４０は、基板処理プロセスの制御を容易にするために、プロセスチャンバ１００の様々な構成要素に連結されている。

［００１６］動作中、半導体基板１１４が、基板支持ペデスタル１１６上に配置され、ガス成分が、ガスパネル１３８から入口ポート１２６を通ってプロセスチャンバ１００に供給され、プロセスチャンバ１００の処理空間１５０内にガス混合物を形成する。ＲＦ源１１８、１２２からのＲＦ電力をそれぞれ誘導コイルアンテナセグメント１１２Ａ、導電コイルアンテナセグメント１１２Ｂに、および基板支持ペデスタル１１６に印加することによって、処理空間１５０内のガス混合物が点火されて、プロセスチャンバ１００内でプラズマになる。さらに、化学反応性イオンが、プラズマから放出され、基板に衝突し、これにより、基板の表面から露出した材料を取り除く。

［００１７］プロセスチャンバ１００の内部の圧力は、プロセスチャンバ１００と真空ポンプ１３６との間に配置されたスロットルバルブ１２７を使用して制御される。チャンバ壁１３０の表面の温度は、プロセスチャンバ１００のチャンバ壁１３０内に配置された液体含有導管（図示せず）を使用して制御される。

［００１８］基板支持ペデスタル１１６は、冷却ベース１０４上に配置された静電チャック１０２を含む。基板支持ペデスタル１１６は、一般に、冷却ベース１０４に連結されたシャフト１０７によって、プロセスチャンバ１００の底部の上方に支持される。基板支持ペデスタル１１６は、基板支持ペデスタル１１６がシャフト１０７から取り外され、修理調整され、そしてシャフト１０７に再固定され得るように、シャフト１０７に固定されている。シャフト１０７は、冷却ベース１０４に対してシールされて、その中に配置された様々な導管および電気リード線を、プロセスチャンバ１００内のプロセス環境から隔離する。代替的に、静電チャック１０２および冷却ベース１０４は、接地プレートまたはシャーシに取り付けられた絶縁プレート上に配置されてもよい。さらに、接地プレートは、１つ以上のチャンバ壁１３０に取り付けられてもよい。

［００１９］半導体基板１１４の温度は、静電チャック１０２の温度を安定させることによって制御される。例えば、裏面ガス（例えば、ヘリウムまたは他のガス）が、ガス源１４８によって、半導体基板１１４と静電チャック１０２の支持面１０６との間に画定されたプレナムに提供され得る。裏面ガスは、処理中の基板１１４の温度を制御するために、半導体基板１１４と基板支持ペデスタル１１６との間の熱伝達を容易にするために使用される。静電チャック１０２は、１つ以上のヒーターを含むことができる。例えば、ヒーターは、電気ヒーターなどであり得る。

［００２０］図２は、１つ以上の実施形態による、図１に示された基板支持ペデスタル１１６の一部分の垂直断面図を示す。上で論じたように、基板支持ペデスタル１１６は、静電チャック１０２に固定された冷却ベース１０４を有する。図２に示される例では、冷却ベース１０４は、結合層２０４によって静電チャック１０２に固定されている。

［００２１］結合層２０４は、アクリル系もしくはシリコーン系の接着剤、エポキシ、ネオプレン系の接着剤、透明なアクリル接着剤などの光学的に透明な接着剤、または他の適切な接着性材料などの１つ以上の材料を含む。

［００２２］冷却ベース１０４は、一般に、他の適切な材料の中でも、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属材料から製造される。さらに、冷却ベース１０４は、基板支持ペデスタル１１６および基板１１４の熱制御を維持するために熱伝達流体を循環させる、その中に配置された１つ以上の冷却チャネル２１２を含む。

［００２３］静電チャック１０２は、一般に円形であるが、代わりに、非円形の基板を収容するために他の形状を備えることもできる。例えば、静電チャック１０２は、フラットパネルディスプレイ用のガラスなどのディスプレイガラスの処理に使用される場合、正方形または長方形の基板を備え得る。静電チャック１０２は、一般に、１つ以上の電極２０８を含む本体２０６を含む。電極２０８は、銅、グラファイト、タングステン、モリブデンなどの導電性材料からなる。電極構造の様々な実施形態には、一対の同一平面上のＤ字形電極、同一平面上のインターデジタル電極、複数の同軸環状電極、単一の円形電極または他の構造が含まれるが、これらに限定されない。電極２０８は、基板支持ペデスタル１１６内に配置されたフィードスルー２０９によって電源１２５に連結されている。電源１２５は、正または負の電圧で電極２０８を駆動することができる。例えば、電源１２５は、約－１０００ボルトの電圧または約２５００ボルトの電圧で電極２０８を駆動することができる。あるいは、他の負の電圧または他の正の電圧が、利用されてもよい。

［００２４］静電チャック１０２の本体２０６は、セラミック材料から製造することができる。例えば、静電チャック１０２の本体２０６は、低抵抗率のセラミック材料（すなわち、約１ｘＥ^９から約１ｘＥ^１１オームセンチメートルの間の抵抗率を有する材料）から製造され得る。低抵抗率材料の例には、酸化チタンまたは酸化クロムをドープされたアルミナ、ドープされた酸化アルミニウム、ドープされた窒化ホウ素などのドープされたセラミックが含まれる。同程度の抵抗率の他の材料、例えば窒化アルミニウムも使用することができる。比較的低い抵抗率を有するそのようなセラミック材料は、一般に、電力が電極２０８に印加されるときに、基板と静電チャック１０２との間のジョンセン－ラーベック引力を促進する。あるいは、１ｘＥ^１１オームセンチメートル以上の抵抗率を有するセラミック材料を含む本体２０６を使用することもできる。さらに、静電チャック１０２の本体２０６は、酸化アルミニウムから製造することができる。

［００２５］本体２０６の支持面１０６は、支持面１０６上に形成されたシールリング（図示せず）の内側に配置された複数のメサ２１６を含む。シールリングは、本体２０６を構成する同じ材料で構成されているが、代わりに、他の誘電体材料で構成されていてもよい。メサ２１６は、一般に、約５から約１０の範囲の誘電率を有する電気絶縁材料の１つ以上の層から形成される。このような絶縁材料の例には、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、五酸化タンタル、ポリイミドなどが含まれるが、これらに限定されない。あるいは、メサ２１６は、本体２０６と同じ材料から形成され、次いで、高抵抗率の誘電体膜でコーティングされてもよい。

［００２６］動作中、電極２０８を駆動することによって生成された電界が、クランプ力で支持面１０６上に基板１１４を保持する。クランプ力は、各メサ２１６で最大である。さらに、メサ２１６は、基板の裏面全体に均一な電荷分布を達成するように配置され、および／または達成するような大きさにすることができる。

［００２７］裏面ガス（例えば、ヘリウム、窒素またはアルゴン）が、ガス源１４８によってプレナム２８０に導入され、基板１１４が静電チャック１０２によって保持されるときに基板１１４全体の温度の制御を支援する。プレナム２８０は、静電チャック１０２の支持面１０６と基板１１４との間に画定されている。さらに、プレナム２８０内の裏面ガスは、静電チャック１０２と基板１１４との間に熱伝達媒体を提供する。裏面ガスは、一般に、本体２０６および冷却ベース１０４を通って形成された１つ以上のガス流路２７０を通ってプレナム２８０に提供される。さらに、各ガス流路２７０は、本体２０６の支持面１０６を通って形成された対応する開口部２１０で終端になる。

［００２８］ガス流路２７０は、本体２０６の支持面１０６から冷却ベース１０４の底面２８４まで延びている。ガス流路２７０は、静電チャック１０２の開口部２１０、冷却ベース１０４の開口部２０９、および静電チャック１０２の本体２０６に形成された空洞２１１を含む。空洞２１１は、開口部２１０および開口部２０９のうちの少なくとも１つの断面積よりも大きい断面積（直径など）を有し得る。開口部２０９は、開口部２１０の直径よりも大きい、よりも小さい、または等しい直径を有し得る。さらに、単一のガス流路２７０が図２に示されているが、基板支持ペデスタル１１６は、複数のガス流路を含むことができる。

［００２９］ガス流路２７０は、ガス源１４８に連結されている。さらに、ガス流路２７０のそれぞれが、単一のポート２７２を通ってガス源１４８に連結され得る。あるいは、各ガス流路２７０は、別個のポート２７２を通ってガス源１４８に個別に連結されてもよい。

［００３０］多孔質プラグ２４４が、一般に、ガス流路２７０内（空洞２１１内）に配置され、ガス流路２７０の一部を形成する。多孔質プラグ２４４は、異なる電位の２つの表面の間を加圧ガスが流れるための経路を提供する。例えば、多孔質プラグ２４４は、加圧ガスが静電チャック１０２の第１の表面と第２の表面との間、および静電チャック１０２の第１の表面と冷却ベース１０４の第１の表面との間を流れるための経路を提供する。さらに、多孔質プラグ２４４は、多孔質プラグ２４４を含まない設計と比較して、静電チャック１０２と冷却ベース１０４との間の間隙２０４Ａでプラズマが点火する可能性を低下させる、複数の小さな通路を備える。多孔質プラグ２４４は、一般に、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムなどのセラミック材料から構成される。あるいは、多孔質プラグ２４４は、他の多孔質材料から構成されてもよい。さらに、多孔質プラグ２４４は、約３０から約８０パーセントの多孔度を有し得る。あるいは、多孔質プラグは、３０パーセント未満または８０パーセントを超える多孔度を有してもよい。さらに、多孔質プラグ２４４は、空洞２１１の上部を画定するステップ２５０に隣接している。

［００３１］多孔質プラグ２４４は、Ｔ字形を有する。Ｔ字形の多孔質プラグは、他の形状の多孔質プラグと比較して増加したガス流を提供し、他の形状の多孔質プラグよりも空洞２１１への設置が容易である。多孔質プラグ２４４は、ヘッド２５１およびシャフト２５２を含み得る。ヘッド２５１は直径２５３を有し、シャフト２５２は直径２５４を有する。さらに、直径２５３は、直径２５４よりも大きい。さらに、ヘッドは、シャフト２５２に接する底面２５５を含む。ヘッド２５１は、空洞２１１の側壁２０５に面する表面２５６をさらに含む。さらに、シャフト２５２は、空洞２１１の側壁２０５に面する表面２５７を含む。様々な実施形態において、多孔質プラグ２４４は、圧入、すべりばめ、すきまばめ、ピン止め、および接着などの様々な技術を使用して、空洞２１１内に配置され得る。例えば、多孔質プラグ２４４は、ヘッド２５１の表面２５６が側壁２０５と接触するように、またはヘッド２５１の表面２５６と側壁２０５との間に間隙が存在するように、空洞内に配置され得る。

［００３２］シール部材２４５が、多孔質プラグ２４４に隣接して配置されている。シール部材２４５は、多孔質プラグ２４４の表面２５７と空洞２１１の側壁２０５との間にシールを形成する。シール部材２４５は、多孔質プラグ２４４と空洞２１１との間の径方向シール、および多孔質プラグ２４４と冷却ベース１０４との間の軸線方向シールのうちの少なくとも１つを形成することができる。さらに、シール部材２４５は、空洞２１１内に多孔質プラグ２４４を固定することができる。例えば、シール部材２４５は、圧入、ピン止め、および接着などの様々な技術を使用して、多孔質プラグ２４４および空洞２１１の側壁２０５のうちの少なくとも１つに連結され得る。シール部材２４５は、多孔質プラグ２４４を空洞２１１の側壁２０５に機械的に固定することができる。

［００３３］シール部材２４５は、エラストマーなどの弾力性のあるポリマー材料から構成され得る。さらに、シール部材２４５は、フルオロエラストマー材料（例えば、ＦＫＭ）、パーフルオロエラストマー材料（例えば、ＦＦＫＭ）、および高純度セラミックのうちの１つ以上から構成され得る。高純度セラミックは、９９％を超える純度であり得、セラミックペーストまたは液体に懸濁した固体であり得る。さらに、シール部材２４５は、プロセスガスに対して耐侵食性である材料から構成され得る。例えば、耐侵食性材料は、プロセスガスの存在下で侵食しない。さらに、または代わりに、シール部材２４５の材料は、材料が多孔質プラグ２４４に入り込まないように選択される。シール部材２４５は、Ｏリング、円筒形ガスケット、または他のリング形状のシールであり得る。あるいは、シール部材２４５は、液体、ペースト、および／またはゲルのうちの１つで塗布されて、状態を実質的に固体またはゲルの形態に変化させる材料から形成され得る。さらに、シール部材２４５は、実質的に非接着性の材料から構成され得る。

［００３４］結合層２０４は、本体２０６を冷却ベース１０４に固定する。さらに、間隙２０４Ａが、結合層２０４内に形成されており、ガス流路２７０の一部になる。結合層２０４を通常構成する１つまたは複数の材料は、基板処理中に使用されるプロセスガスの存在下で侵食を受けやすいので、プロセスガスから結合層２０４を保護するための様々な方法が検討されてきた。有利には、プロセスガスに対して非常に耐侵食性であるシール部材（例えば、シール部材２４５）を使用することによって、多孔質プラグ２４４を通過するプロセスガスを防止することができる。したがって、結合層２０４の寿命が延びる。さらに、基板支持ペデスタル１１６の耐用年数が増加する。

［００３５］図３は、１つ以上の実施形態による、基板支持ペデスタル１１６の部分２０１の概略断面図である。上記のように、多孔質プラグ２４４は、ヘッド２５１およびシャフト２５２を有し、多孔質プラグ２４４のＴ字形を形成する。Ｔ字形の多孔質プラグは、他の形状の多孔質プラグよりも良好なガス流を提供することができ、他の形状の多孔質プラグよりも空洞２１１への設置が容易であり得る。さらに、多孔質プラグ２４４は、裏面ガスが静電チャック１０２と冷却ベース１０４との間の間隙に流れ込み、結合層２０４に悪影響を与える（例えば、侵食する）のを防ぐ。

［００３６］多孔質プラグ２４４は、空洞２１１の第１の端部３０２から空洞２１１の第２の端部３０４まで延びることができる。例えば、多孔質プラグ２４４の表面３０６は、空洞の表面３０９に接触することができ、多孔質プラグ２４４の表面３０８および静電チャック１０２の表面３０７は、表面３０８が静電チャック１０２と冷却ベース１０４との間の間隙３０５内に延びるように、同一平面上にあり得る。あるいは、表面３０８は、静電チャック１０２と冷却ベース１０４との間の間隙３０５内に延びることができる。さらに、表面３０８は、表面３０９と表面３０７との間にあってもよい。

［００３７］図２に関して上で述べたように、多孔質プラグ２４４は、開口部２１０の直径３３２よりも大きい直径２５３を含む。さらに、多孔質プラグ２４４および開口部２１０は、同心である。さらに、または代わりに、多孔質プラグ２４４および開口部２０９は、同心である。

［００３８］空洞２１１は、側壁２０５が静電チャック１０２の底面３０７と交わるところに形成された面取りされた縁部３１０を含む。さらに、多孔質プラグ２４４は、表面３０６が表面２５６と交わるところに、面取りされた縁部を有し得る。空洞２１１の面取りされた縁部３１０および多孔質プラグ２４４の面取りされた縁部３２０は、多孔質プラグ２４４の空洞２１１への挿入に役立つ。さらに、面取りされた縁部３１０は、シール部材２４５が多孔質プラグ２４４の周りの空洞に挿入されるとき、またはシール部材２４５が基板処理中に膨張するときに、シール部材２４５に生じる可能性のある損傷を低減する。

［００３９］シール部材２４５は、多孔質プラグ２４４に隣接している。シール部材２４５は、多孔質プラグ２４４と空洞２１１との間に径方向シールを形成する。例えば、シール部材２４５は、多孔質プラグ２４４の表面２５７および空洞２１１の側壁２０５に接触して、プロセスガスが多孔質プラグ２４４の側面に沿って流れるのを防ぐことができる。さらに、シール部材２４５は、空洞２１１内に多孔質プラグ２４４を固定することができる。例えば、シール部材２４５は、多孔質プラグ２４４が空洞２１１内に保持されるように、空洞２１１の側壁２０５および多孔質プラグ２４４の表面２５７に力を加えることができる。さらに、シール部材２４５は、表面３５６および表面３５７を含む。表面３５６および表面３５７のうちの１つ以上は、実質的に湾曲した形状を有し得る。実質的に湾曲した形状は、凸面または凹面であり得る。さらに、表面３５６および表面３５７のうちの１つ以上が、実質的に平坦な形状を有してもよい。

［００４０］シール部材２４５は、完全に空洞２１１内に存在してもよいし、またはシール部材２４５は、静電チャック１０２と冷却ベース１０４との間の間隙３０５内に少なくとも部分的に延びていてもよい。さらに、シール部材２４５は、シール部材２４５が、多孔質プラグ２４４の表面２５５、シャフト２５２の表面２５７、静電チャック１０２の表面３０７、および空洞２１１の側壁２０５の間に画定された空洞２１１の開口部を超えないような大きさにすることができる。さらに、または代わりに、結合層２０４は、結合層２０４が少なくとも部分的にシール部材２４５に接触するように、間隙３０５内に延びることができる。

［００４１］図４は、異なるシール部材４４５を有する、基板支持ペデスタル１１６の部分２０１の概略断面図である。図３のシール部材２４５と比較して、図４のシール部材４４５は、シャフト２５２の表面２５７と空洞２１１の側壁２０５との間に径方向シールを形成し、多孔質プラグ２４４の表面２５５と冷却ベース１０４の表面４０４との間に軸線方向シールを形成する。例えば、シール部材２４５は、多孔質プラグ２４４の表面２５７および表面２５５、空洞２１１の側壁２０５、ならびに冷却ベース１０４の表面４０４に接触することができる。シール部材４４５は、多孔質プラグ２４４に隣接して配置されている。例えば、シール部材４４５は、多孔質プラグ２４４と空洞２１１の側壁との間に配置されている。さらに、シール部材は、多孔質プラグ２４４と冷却ベース１０４との間に配置されている。さらに、シール部材４４５は、シール部材２４５と同様に形成することができる。例えば、シール部材４４５は、Ｏリング、円筒形ガスケット、または他のリング形状のシールであり得る。さらに、シール部材２４５は、シール部材２４５に関して上記で説明したように、基板処理中に使用されるプロセスガスの存在下で耐侵食性である材料から形成することができる。さらに、シール部材４４５は、表面４５６および表面４５７を含む。表面４５６および表面４５７のうちの１つ以上は、実質的に湾曲した形状を有し得る。実質的に湾曲した形状は、凸面または凹面であり得る。さらに、表面４５６および表面４５７のうちの１つ以上が、実質的に平坦な形状を有してもよい。さらに、結合層２０４が、シール部材４４５に少なくとも部分的に接触することができる。

［００４２］図５は、異なるシール部材５４５および多孔質プラグ５４４を有する、基板支持ペデスタル１１６の部分２０１の概略断面図である。多孔質プラグ５４４は、図２および図３の多孔質プラグ２４４と同様に構成されているが、Ｔ字形を備える代わりに、多孔質プラグ５４４は、円筒形を備える。シール部材５４５は、多孔質プラグ５４４に隣接して配置されている。例えば、シール部材５４５は、多孔質プラグ５４４と空洞２１１の側壁との間に配置されている。さらに、シール部材は、空洞２１１の表面３０９と冷却ベース１０４との間に配置され得る。多孔質プラグ５４４は、直径５３０、上面５０６、底面５０８および表面５５０を有する。上面５０６は、空洞２１１の表面３０９に接触している。さらに、表面５０８は、空洞２１１内に引っ込んでいてもよいし、静電チャック１０２の表面３０７と同一平面上にあってもよいし、または静電チャックの表面３０７と冷却ベース１０４の表面４０４との間に形成される間隙３０５内に延びていてもよい。多孔質プラグ５４４の直径５３０は、開口部２１０の直径５３２よりも大きい。

［００４３］シール部材５４５は、シール部材２４５と同様に形成することができる。例えば、シール部材５４５は、Ｏリング、円筒形ガスケット、または他のリング形状のシールであり得る。さらに、シール部材５４５は、シール部材２４５に関して上記で説明したように、基板処理中に使用されるプロセスガスの存在下で耐侵食性である材料から形成することができる。シール部材５４５は、多孔質プラグ５４４の表面５５０と空洞２１１の側壁２０５との間に径方向シールを形成する。例えば、シール部材５４５は、図４に示されるシール部材４４５のように、多孔質プラグ５４４の表面５５０および空洞２１１の側壁２０５に接触する。さらに、シール部材５４５は、空洞２１１の表面３０９と冷却ベース１０４の表面４０４との間に軸線方向シールを形成することができる。例えば、シール部材５４５は、空洞２１１の表面３０９に接触し、かつ冷却ベース１０４の表面４０４に接触することができる。シール部材５４５は、表面５５６および表面５５７を含む。表面５５６および表面５５７のうちの１つ以上は、実質的に湾曲した形状を有し得る。実質的に湾曲した形状は、凸面または凹面であり得る。表面５５６および表面５５７のうちの１つ以上が、実質的に平坦な形状を有してもよい。さらに、結合層２０４は、結合層２０４が少なくとも部分的にシール部材５４５に接触するように、間隙３０５内に突き出ることができる。

［００４４］図６は、１つ以上の実施形態による、異なるシール部材６４５を有する基板支持ペデスタル１１６の部分２０１の概略断面図である。図３のシール部材２４５と比較して、図６のシール部材６４５は、液体、ペースト、またはゲルの形態で塗布されて、状態を実質的に固体またはゲルの形態に変化させる材料から形成される。例えば、シール部材６４５は、フルオロエラストマー材料、パーフルオロエラストマー材料、および高純度セラミックポッティング材料などのうちの１つから形成され、これらは、液体もしくは粘性状態で多孔質プラグ２４４の周りの空洞２１１内に流され、または他の方法で配置されて、状態をより固体でかつ実質的に不動の形態に変化させることができる。シール部材６４５は、材料が多孔質プラグ２４４の表面２５７および表面２５５と空洞２１１の側壁２０５との間に配置されるように、多孔質プラグ２４４に隣接して配置されている。さらに、材料は、所定の圧力、温度、および／またはエネルギー源に曝されて、材料を実質的に不動の形態に変化させ、シール部材６４５を生成することができる。材料を実質的に不動の形態に変化させるために使用される温度は、摂氏約３００度未満であり得る。あるいは、他の温度を利用することもできる。さらに、シール部材６４５は、多孔質プラグ２４４を空洞２１１内に固定し、多孔質プラグ２４４の表面２５７と空洞２１１の側壁２０５との間に径方向シールを形成する。さらに、結合層２０４は、結合層２０４が少なくとも部分的にシール部材６４５に接触するように、間隙３０５内に突き出ることができる。

［００４５］図７は、１つ以上の実施形態による、異なるシール部材７４５を有する基板支持ペデスタル１１６の部分２０１の概略断面図である。図５のシール部材５４５と比較して、図７のシール部材７４５は、液体、ペースト、またはゲルの形態で塗布されて、状態を実質的に固体またはゲルの形態に変化させる材料から形成される。例えば、シール部材７４５は、フルオロエラストマー材料、パーフルオロエラストマー材料、および高純度セラミックポッティング材料などのうちの１つから形成され、これらは、液体もしくは粘性状態で多孔質プラグ５４４の周りの空洞２１１内に流され、または他の方法で配置されて、状態をより固体でかつ実質的に不動の形態に変化させることができる。材料は、多孔質プラグ５４４の表面５５０と空洞２１１の側壁２０５および表面３０９との間に配置することができる。さらに、材料は、所定の圧力、温度、および／またはエネルギー源に曝されて、材料を実質的に不動の形態に変化させ、シール部材７４５を生成する。さらに、シール部材７４５は、多孔質プラグ５４４の表面５５０と、空洞２１１の表面３０９および側壁２０５に接触し、多孔質プラグ５４４を空洞２１１内に固定する。さらに、シール部材７４５は、多孔質プラグ５４４の表面５５０と空洞２１１の側壁２０５との間に径方向シールを形成する。さらに、結合層２０４は、結合層２０４が少なくとも部分的にシール部材７４５に接触するように、間隙３０５内に突き出ることができる。

［００４６］図８は、図２の実施形態と比較して、異なる多孔質プラグ８４４および異なるシール部材８４５を有する、基板支持ペデスタル１１６の部分２０１の概略断面図である。例えば、図２の多孔質プラグ２４４と比較して、多孔質プラグ８４４は、円筒形を備える。さらに、図５の多孔質プラグ５４４と比較して、多孔質プラグ８４４の直径８３０は、多孔質プラグ５４４の直径５３０よりも大きく、その結果、多孔質プラグ８４４は、多孔質プラグ５４４よりも空洞２１１のより多くを満たす。多孔質プラグ８４４の直径は、開口部２１０の直径８３２よりも大きい。上面８０６は、空洞２１１の表面３０９に接触している。表面８０８は、静電チャック１０２の表面３０７と同一平面上にあり得る。多孔質プラグ８４４は、図３の多孔質プラグ２４４と同様に、表面８０６に沿って面取りされた縁部を有し得る。

［００４７］シール部材８４５は、シール部材２４５と同様に形成することができる。例えば、シール部材８４５は、Ｏリング、円筒形ガスケット、または他のリング形状のシールであり得る。さらに、シール部材８４５は、シール部材２４５に関して上記で説明したように、基板処理中に使用されるプロセスガスの存在下で耐侵食性である材料から形成することができる。シール部材８４５は、多孔質プラグ８４４の表面８０８、静電チャック１０２の表面３０７、および冷却ベース１０４の表面８０９の間に軸線方向シールを形成する。例えば、シール部材８４５は、多孔質プラグ８４４の表面８０９および静電チャック１０２の表面３０７と接触している。さらに、シール部材８４５は、冷却ベース１０４の表面８０９に接触している。

［００４８］シール部材８４５は、多孔質プラグ８４４に隣接して配置されている。例えば、シール部材８４５は、多孔質プラグ８４４と冷却ベース１０４との間に配置されている。

［００４９］冷却ベース１０４は、溝８１０を含み得る。冷却ベース１０４の表面８０９は、溝８１０の底部を形成する。シール部材８４５は、溝８１０内で、冷却ベース１０４と静電チャック１０２との間に配置されている。溝８１０は、空洞２１１の一部および静電チャック１０２の一部と少なくとも部分的に重なっており、したがって、溝８１０が、多孔質プラグ８４４と静電チャック１０２との間に画定された間隙を横切ってシール部材８４５を効果的に配置して、間隙をシールすることを可能にする。溝８１０を含まない実施形態と比較して、溝８１０は、結合層の厚さを増加させることなく、より大きな断面のシールを可能にする。さらに、溝８１０は、製造公差の影響を低減し、より広い範囲の温度にわたってシールすることを可能にする。１つ以上の実施形態では、冷却ベース１０４は、溝８１０を含まず、シール部材８４５は、静電チャック１０２の一部および空洞２１１と重なる領域で表面８０９と接触している。

［００５０］シール部材８４５は、空洞２１１内に多孔質プラグ８４４を固定することができる。例えば、シール部材８４５は、多孔質プラグ８４４の表面８０８および冷却ベース１０４の表面８０９に力を加えて、多孔質プラグ８４４が空洞２１１内に保持されるようにすることができる。

［００５１］シール部材８４５は、表面８５６および表面８５７を含む。表面８５６および表面８５７のうちの１つ以上は、実質的に湾曲した形状を有し得る。実質的に湾曲した形状は、凸面または凹面であり得る。さらに、表面８５６および表面８５７のうちの１つ以上が、実質的に平坦な形状を有してもよい。さらに、結合層２０４が、シール部材８４５に少なくとも部分的に接触することができる。

［００５２］図９は、１つ以上の実施形態による、多孔質プラグ９４４およびシール部材８４５を有する、基板支持ペデスタル１１６の部分２０１の概略断面図である。シール部材８４５は、図８に関してより詳細に説明されている。図８に関して説明されているように、冷却ベース１０４は、溝８１０を含み、シール部材８４５の少なくとも一部が、溝８１０と共に配置されている。

［００５３］図８の実施形態の多孔質プラグ８４４と比較して、多孔質プラグ９４４は、静電チャック１０２と冷却ベース１０４との間の間隙３０５内に延びる表面９０８を含む。間隙３０５内に延びる多孔質プラグ９４４の部分の直径９３１は、空洞２１１内に配置されている多孔質プラグ９４４の部分の直径９３０よりも小さい。直径９３０は、開口部２１０の直径８３２よりも大きい。あるいは、直径９３０は、直径８３２以下である。さらに、多孔質プラグ９４４の上面９０６は、空洞２１１の表面３０９に接触する。多孔質プラグ９４４は、図３の多孔質プラグ２４４と同様に、表面９０６に沿って面取りされた縁部を有し得る。

［００５４］シール部材８４５は、多孔質プラグ９４４に隣接して配置されている。例えば、シール部材８４５は、多孔質プラグ９４４と冷却ベース１０４との間に配置されている。シール部材８４５は、静電チャック１０２の表面３０７、多孔質プラグ９４４の表面９０７、および冷却ベース１０４の表面８０９に接触し、静電チャック１０２と冷却ベース１０４との間に軸線方向シールを形成する。シール部材８４５は、空洞２１１内に多孔質プラグ９４４を固定することができる。例えば、シール部材８４５は、多孔質プラグ９４４の表面９０７および冷却ベース１０４の表面８０９に力を加えて、多孔質プラグ９４４が空洞２１１内に保持されるようにすることができる。さらに、シール部材８４５は、多孔質プラグ９４４の表面９０９に接触することができる。

［００５５］本明細書に記載のシール部材および多孔質プラグは、冷却ベースを静電チャックと結合させる結合層をプロセスガスから保護するための基板支持ペデスタルでの使用に適している。有利なことに、プロセスガスから結合層を保護することは、結合層の侵食を低減し、基板上で実質的に均一な温度を維持する。例えば、プロセスガスに対して耐侵食性であるシール部材を利用して、静電チャックの多孔質プラグ間に径方向シールおよび／または垂直シールを形成することができる。このようなシール部材は、静電チャックと冷却ベースとの間の間隙へのプロセスガスの流入を防ぎ、結合層の侵食を低減する。したがって、冷却ベースと静電チャックとの間の実質的に均一な熱伝達、および基板上の均一な温度が維持される。

［００５６］上記は、本明細書に記載の実施形態に向けられているが、他のさらなる実施形態が、その基本的な範囲から逸脱することなく考案されることができ、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (16)

1. 上面、および
   空洞、
   を含む本体、
   前記上面と前記空洞との間に形成されたガス流路、ならびに
   前記空洞内に配置され、前記空洞の第１の端部から前記空洞の第２の端部まで延びる、ヘッドおよびシャフトを備えるＴ字形の多孔質プラグ、
   を備える静電チャックであって、シール部材が、前記多孔質プラグと前記空洞の側壁との間に配置され、前記多孔質プラグと前記空洞との間の径方向シール、および前記多孔質プラグと前記静電チャックに結合された冷却ベースとの間の軸線方向シールのうちの１つ以上を形成するように構成されている、
   静電チャック。
2. 前記シール部材が、前記多孔質プラグと前記冷却ベースとの間に配置されている、請求項１に記載の静電チャック。
3. 前記シール部材が、前記多孔質プラグを前記空洞内に固定する、請求項１に記載の静電チャック。
4. 前記シール部材が、Ｏリングまたは円筒形ガスケットである、請求項１に記載の静電チャック。
5. 前記シール部材が、フルオロエラストマー材料、パーフルオロエラストマー材料、および高純度セラミックのうちの１つである、請求項１に記載の静電チャック。
6. 前記多孔質プラグが円筒形を有する、請求項１に記載の静電チャック。
7. 空洞を含む本体を有する静電チャック、
   結合層を介して前記静電チャックに連結された冷却ベース、
   前記静電チャックの上面と前記冷却ベースの底面との間に形成されたガス流路であって、前記空洞を含むガス流路、
   前記空洞内に配置され、前記空洞の第１の端部から前記空洞の第２の端部まで延びる、ヘッドおよびシャフトを備えるＴ字形の多孔質プラグ、ならびに
   前記多孔質プラグと前記空洞の側壁との間に配置されたシール部材であって、前記多孔質プラグと前記空洞との間の径方向シール、および前記多孔質プラグと前記冷却ベースとの間の軸線方向シールのうちの１つ以上を形成するように構成されたシール部材、
   を備える基板支持ペデスタル。
8. 前記シール部材が、前記多孔質プラグと前記冷却ベースとの間に配置されている、請求項７に記載の基板支持ペデスタル。
9. 前記シール部材が、前記多孔質プラグを前記空洞内に固定する、請求項７に記載の基板支持ペデスタル。
10. 前記冷却ベースが、溝を含み、前記シール部材が、前記溝内に配置されている、請求項７に記載の基板支持ペデスタル。
11. 処理空間を有するチャンバ本体、
    前記処理空間内に配置された静電チャックであって、処理中に基板を支持するように構成された上面、底面、および空洞を有する静電チャック、
    結合層を介して前記静電チャックに連結された冷却ベース、
    前記静電チャックの前記上面と前記冷却ベースの底面との間に形成されたガス流路であって、前記空洞を通っているガス流路、
    前記空洞内に配置され、前記空洞の第１の端部から前記空洞の第２の端部まで延びる、ヘッドおよびシャフトを備えるＴ字形の多孔質プラグ、ならびに
    前記多孔質プラグと前記空洞の側壁との間に配置されたシール部材であって、前記多孔質プラグと前記空洞との間の径方向シール、および前記多孔質プラグと前記冷却ベースとの間の軸線方向シールのうちの１つ以上を形成するように構成されたシール部材、
    を備えるプロセスチャンバ。
12. 前記シール部材が、前記多孔質プラグと前記冷却ベースとの間に配置されている、請求項１１に記載のプロセスチャンバ。
13. 前記冷却ベースが、溝を含み、前記シール部材が、前記溝内に配置されている、請求項１１に記載のプロセスチャンバ。
14. 前記シール部材が、液体、ペースト、またはゲルの形態で塗布された材料から形成されている、請求項５に記載の静電チャック。
15. 前記シール部材が、フルオロエラストマー材料、パーフルオロエラストマー材料、および高純度セラミックのうちの１つである、請求項７に記載の基板支持ペデスタル。
16. 前記多孔質プラグが、円筒形を有する、請求項７に記載の基板支持ペデスタル。

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