JP2019525468A - マイクロメカニカル及び半導体処理におけるワークピースキャリアの積層された上部プレート - Google Patents

Abstract

ワークピースキャリアの積層された上部プレートは、マイクロメカニカル及び半導体処理に特に適切であると説明される。一実施例では、ワークピースキャリア上部プレートを製造する方法は、複数のセラミックシートのうちの少なくとも１つの上に導電性ペーストを供給することと、複数のセラミックシート間にペーストを埋め込むことと、ペーストと共にセラミックシートを圧縮することと、ペーストを焼結することとを含む。【選択図】図８

Description

関連出願の相互参照
［０００１］本出願は、２０１６年７月２０日出願のＫａｄｔｈａｌａ Ｒ． Ｎａｒｅｎｄｒｎａｔｈによる「ＬＡＭＩＮＡＴＥＤ ＴＯＰ ＰＬＡＴＥ ＯＦ Ａ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥ ＣＡＲＲＩＥＲ ＩＮ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＡＮＤ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」と題する米国仮特許出願第６２／３６４，５９０号からの優先権を主張するものである。

［０００２］本記載は、マイクロメカニカル及び半導体処理において使用するためのワークピースキャリアに関し、具体的には、埋め込み型導電性ペーストを備えた、積層されたセラミックシートの上部プレートに関する。

［０００３］半導体チップの製造では、シリコンウエハ又はその他の基板等のワークピースは、種々の処理チャンバ内で多種多様な処理に曝される。このようなチャンバによってウエハが幾つかの異なる化学的及び物理的処理に曝される場合があり、それにより、基板上に微細集積回路及びマイクロメカニカル構造が形成される。集積回路をなす材料の層は、化学気相堆積、物理的気相堆積、エピタキシャル成長等を含む処理によって生成される。材料の幾つかの層には、フォトレジストマスク及び湿式又は乾式エッチング技法を用いて、パターン形成されるものもある。基板は、ケイ素、ガリウムヒ素、リン化インジウム、ガラス、又はその他の適切な材料であってもよい。

［０００４］これらの処理で使用される処理チャンバには、典型的に、処理中に基板を支持するための基板支持体、ペデスタル、又はチャックが含まれる。幾つかの処理では、ペデスタルには、埋め込み型ヒータが含まれ得る。埋め込み型ヒータは、基板の温度を制御し、場合によっては、処理で用いられ得る昇温をもたらす。静電チャック（ＥＳＣ）は、１つ又は複数の埋め込み型導電性電極を有することにより、静電気を利用してウエハをチャックに保持する電場を生成する。

［０００５］ＥＳＣは、パック（平円盤）と呼ばれる上部プレート、ペデスタルと呼ばれる底部プレート又はベース、及びこの２つを共に保持する界面又はボンドを有する。パックの上面は、例えば、ポリマー、セラミック、又はその組み合わせなどの様々な材料で作られ得るワークピースを保持する接触面を有し、選択された位置等の全面又は上にコーティングを有し得る。パックには、ウエハを保持又はチャックするための電機部品、及びウエハを加熱するための熱構成要素を含む様々な構成要素が埋め込まれる。

［０００６］ワークピース上に形成される回路及び構造体は非常に小さいので、ワークピース支持体がもたらす熱的及び電気的環境は非常に正確でなければならない。ワークピースにわたって温度が均一且つ一定でない場合、回路及び構造体は変種を有するようになる。ある支持体が別の支持体と異なる場合、回路及び構造体は異なる支持体によって変わり得る。極端な場合、処理には、異なる支持体との使用のために調節が必要である場合がある。これは、ワークピース上で製造される回路及び構造体の品質及び収量に直接影響を与える。結果的に、埋め込み型の、熱的、且つ電気的構成要素を備えたパックは、特定のＥＳＣの表面にわたってだけでなく、一方のＥＳＣから他方にＥＳＣにかけて、安定した性能を確実に発揮するため、面内及び垂直方向の両方において厳格な寸法要件を有する。

［０００７］ワークピースキャリアの積層された上部プレートは、マイクロメカニカル及び半導体処理に特に適切であると説明される。一実施例では、ワークピースキャリア上部プレートを製造する方法は、複数のセラミックシートのうちの少なくとも１つの上に導電性ペーストを供給することと、複数のセラミックシート間にペーストを埋め込むことと、ペーストと共にセラミックシートを圧縮することと、ペーストを焼結することとを含む。

［０００８］本発明の実施形態は、下記の添付図面において、限定ではなく例示のために図示されている。

本発明の実施形態に係る、エンボス加工のために位置付けされた型及びセラミックグリーンシートの側部断面図である。 本発明の実施形態に係る、ヒータチャネル及びその他の特徴をエンボス加工するためにセラミックグリーンシート内に押し込められた型の側部断面図である。 本発明の実施形態に係る、セラミックグリーンシート内のエンボス加工されたヒータチャネルの側部断面図である。 本発明の実施形態に係る、ヒータチャネル内に供給された導電性ペーストを有する、エンボス加工されたセラミックグリーンシートの側部断面図である。 本発明の実施形態に係る、エンボス加工されたセラミックグリーンシートの上に当てられたステンシルと、ステンシルを通して供給されたペーストの側部断面図である。 本発明の実施形態に係る、供給されたペーストが平坦化且つ乾燥された後の、エンボス加工されたセラミックグリーンシートの側部断面図である。 本発明の実施形態に係る、エンボス加工のために位置付けされた、ピンを備えた代替的な型及びセラミックグリーンシートの側部断面図である。 本発明の実施形態に係る、ヒータチャネル及びその他の特徴をエンボス加工するためにセラミックグリーンシート内に押し込められた、ピンを備えた代替的な型の側部断面図である。 本発明の実施形態に係る、セラミックグリーンシート内のエンボス加工された孔及びヒータチャネルの側部断面図である。 一実施形態に係る、セラミックグリーンシート上のステンシルの側部断面図である。 一実施形態に係る、ステンシルを通してペーストがグリーンシートの上に供給された状態の、セラミックグリーンシート上のステンシルの側部断面図である。 一実施形態に係る、ステンシルが取り除かれた後の、ペーストを有するセラミックグリーンシートの側部断面図である。 本発明の実施形態に係る、ワークピースキャリアの等角図である。 本発明の実施形態に係る、ワークピースキャリアを含むプラズマエッチングシステムの図である。

［００２３］本明細書に記載されているように、上部プレートは、キャリア内のワークピースを支持するチャック、ペデスタル、又はキャリアのために作られ得る。上部プレートは、電気的構成要素が埋め込まれたセラミックから形成されてもよく、埋め込まれた構成要素の形状及びサイズにおいて非常に高い正確性をもたらす。これにより、ワークピースの処理パラメータに対してより優れた制御がもたらされる。構成要素は、さらにある上部プレートから別の上部プレートにかけてより一貫性もつようになる。これにより、上部プレートが摩耗し、交換される際に、より一貫性のある生産結果がもたらされる。結果的に、より小さな且つより正確な特徴が、より高い品質及び均一性でワークピース上に生成され得、それにより、コストが減少し、生産量が増大し、生産パラメータ調節のダウンタイムが減少する。

［００２４］記載されているように、上部プレートは、エンボス加工又はステンシル（型板又は型紙）によって形成された電気的構成要素を有し得る。これらの処理により、正確性及び一貫性を向上させてパターン線寸法を生成することが可能であり、あるＥＳＣにおいて、並びに一方のＥＳＣから他方のＥＳＣにかけて、種々の位置間の変動が減る。

［００２５］図１から図４は、エンボス加工処理を用いた、静電チャック（ＥＳＣ）、キャリア、又はペデスタルの上部プレートの一部の製造の側部断面図である。図１では、セラミックグリーンシート２２０は、エンボス加工のために位置付けされている。セラミックグリーンシートは、様々な異なる方法のうちの任意の方法で形成され得る。幾つかの実施形態では、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３又はＡｌＮ及びガラスの９０〜９６％セラミック粉末は、高圧力でバインダ（例えば、可塑剤）を用いて圧縮され、次いで、少しの間焼結されて、室温で扱うことができる柔軟な材料が形成され、その後、焼結によって硬化される。グリーンシートは、０．０５ｍｍから０．５ｍｍの厚さであってよく、取り扱い目的にステンレス鋼フレーム内で運ばれる。

［００２６］代替的に、グリーン体又は任意の他の柔軟なセラミック材料が使用されてもよい。幾つかの実施例では、グリーン体は、他のフィラーが伴うセラミック粉末とバインダのモノリシック圧縮ブロックである。以下で説明するように、形成後、炉内で熱と圧力の下で焼結され得る。このような処理は、以下で述べるように、グリーンシートにも適用され得る。

［００２７］耐摩耗性で、平面性が高く、且つ円滑であるエンボス型（押型）２３０が調製され、その面のうちの１つに線パターンが正確に製作されている。セラミックグリーンシート、グリーン体、又はその他の材料２２０が軟質であるので、エンボス型は、所望の線パターンをもつために容易に機械加工され得る金属、合金、又はセラミックなどの任意の適切な硬質材料から製作され得る。この線パターンは、セラミックグリーンシートの最終パターンのネガである。型面は、さらに平行度が高いのが好ましい。型は、通気孔２３１などの特徴を有し得、エンボス処理の間、任意の及びすべての捕獲された空気を放出する。それにより、セラミックグリーンシート上のエンボス加工されたパターンは、最終パターンの寸法要件を満たす。

［００２８］最終パターンのすべての窪みは、型に対して非常に忠実な同一寸法の隆起領域として表れる。例示された線パターンは、後付けのヒータ素子又はその他の電気構成要素のためのリッジ２３２を含む。リッジは、別の構成要素への電気接続のための電気的特徴又は細長い特徴に対応し得る。特定の設計に応じて、他の目的のための他の特徴が存在し得る。ここではわずかの特徴しか示されていないが、より数多くあってもよく、これらの特徴は、どちらかというと、接続、冷却空気送達、及びその他の目的のための、数多くのその他の電気部品用の特徴に対応し得る。

［００２９］特徴２３２はすべて、図示のように、各特徴のベースがセラミックの中に押し込められる表面より広くなるように、任意選択的に、テーパされた側面又は側壁を有し得る。
これにより、エンボス加工の後に型を取り除くことがより簡単になる。さらに、これにより、上部より底部でより狭いテーパ側面を有するチャネル２３６が生じる結果となる。テーパされたチャネルは、底部にエアポケットを残すことなく、より容易に供給器で充填される。

［００３０］エンボス処理は、図２から始まって、図示されているように、幾つかの工程で行われ得る。１番目に、セラミックグリーンシートが平面の上に置かれる。２番目に、所望のパターンがグリーンシートに面するように、高精度型がプレスに取り付けられる。

［００３１］３番目に、セラミックグリーンシートが、型の中に押し込められるか、又は、図２に示すように、型がセラミックグリーンシートの中に押し込められる。型パターンが高い忠実度と精度でセラミックグリーンシート上にエンボス加工されように、圧力が２つの部分に均一にかけられる。２つの部分の間の空気は、通気孔２３１を通して放出される。圧力は、セラミックグリーンシートの中にパターンをエンボス加工するのに十分である。

［００３２］４番目に、エンボス加工の後、型からエンボス加工されたパターンが損なわれないように、セラミックグリーンシートが型から取り除かれる。プレスの構成によっては、セラミックグリーンシートは、型が取り除かれた際に代替的に所定位置に残る場合がある。取り除く作業を簡単にするために、プレス加工の前に表面処理が型に適用され得る。結果は図３に示されている。ここでは、特徴がグリーンシートの中にプレス加工されている。型のヒータ素子リッジ２３２に対応するチャネル２３６を含む、型のそれぞれの特徴が、ここでセラミックグリーンシート上に存在する。

［００３３］５番目に、型を分離した後、図４に示すように、正確な量のペースト２３８がヒータチャネル２３６の中に供給される。これは、チャネルのサイズより精度が高い自動ペーストディスペンサ（供給器）で行うことができる。供給器は、チャネル内にのみペーストを供給するように、特徴又はチャネル２３６のパターンでプログラミングすることができる。異なる種類の電気的構成要素を形成するために、種々のペーストが異なるチャネル内に供給されてよい。ペーストは、埋め込み型の導電性構成要素の形成に用いられる。ペーストは、例えば、タングステン、モリブデン、亜鉛、銀、金のような金属などの適切な導電性材料、又は、粉末状の適切な耐熱性材料を含み、適切な懸濁液及び溶剤の中で運ばれる。

［００３４］６番目に、導電性材料で充填されたエンボス加工パターンを有するグリーンシートは、好ましくは、真空環境内で脱気され、任意の捕獲された空気が取り除かれる。脱気の後、真空チャンバが排気され、導電性化合物又はペースト２３８を十分に平坦化し、エンボス加工パターン内で圧縮することを確認に行うため、空気圧力が加えられる。この処理は、周囲温度又は任意の他の適切な温度で行われてもよい。

［００３５］７番目に、ペーストは、所定位置の留まるように乾燥させられ、次いで、検査される。検査に合格した後、グリーンシート及びペーストは、次の生産処理に回される。幾つかの実施形態では、任意の導電性ペーストを含む複数のグリーンシートが積層される。積層されたグリーンシートは、十分な圧力で共にプレスされ、単一の安定した構造が形成される。ペーストは、過度に変形せずに積層及び圧縮が行われるように、十分に堅くなるよう乾燥させられる。所望の熱的及び電気的構成要素を備えた個々のセラミックグリーンシートの積層体は、次いで、焼結されて、個々のシートが単一固体存在物として固められる。これは、その後、機械加工、研削、研磨、グリットブラスティング、洗浄等の追加の仕上げ処理を用いて、最終的な上部プレート又はパックに変換される。金属又は耐熱性材料は、中間シートに供給され得るので、これらの特徴は、シートが共にプレスされた後に、結果的に生じた構造体内に埋め込まれ得る。

［００３６］図５及び図６は、図４のようにペーストを施した工程の修正の側部断面図である。図５では、グリーンシート又はグリーン体などの基板２２１は、図２の実施例のような形態でエンボス加工されている。ステンシル２３３がグリーンシートの上に当てられている。ステンシルは、形をもつよう切削され、次いで、グリーンシートの上に置かれてもよく、又は、グリーンシートがエンボス加工された後に、固体シートがグリーンシートの上に置かれてもよい。ステンシルは、エンボス加工された特徴２３５の形状に適合するよう、レーザ又はブレードを用いてＸーＹキャリッジ上で切削されてよい。ステンシルは、ポリマー又は金属から製作され得る。適切に丈夫なステンシルが、同一設計の数多くのグリーンシートに対して再利用されてもよい。

［００３７］上述のように、ＸーＹキャリッジを有する高精度供給器を用いて、エンボス加工された特徴にペーストが供給されるか、又は、ペーストは、以下でより詳しく説明されるスキージ技法を用いて供給され得る。幾つかの実施形態では、ペーストは、粘性流体であり、したがって、流動して、表面張力に対して反応する。さらに、ペーストは乾燥すると縮小する。図５に示すように、ペーストがウェル内に供給されると、ウェルの側面の表面張力に起因して、メニスカスカーブ（Ｍｅｎｉｓｃｕｓ ｃｕｒｖｅ）が形成され得る。結果として、ウェルは完全に充填されず、ペーストは平坦面を形成しない。ステンシルを用いると、ペーストは、グリーンシート上部の上方にあるステンシル上部まで延びる。

［００３８］図６は、ペーストが少なくとも部分的に乾燥した後、ペーストが縮小して、ステンシル２３３を取り除くことができることを示す。ステンシルで表面張力が奪われたセルフレベリングペーストは、平坦化されて、縮小し、ペーストが最終的に乾燥、硬化、焼結、又はさもなければ処理された後、平坦な上面２３９が形成される。

［００３９］図７から図９は、グリーンシートのエンボス加工の側部断面図であり、型２４２上の追加的な特徴を示す。この実施例では、型は、１つ又は複数のグリーンシートを穿孔して、孔を形成するピン２４６を含む。さらに、型の幾つかのリッジは、異なるサイズを有し得る。図面には、他より長い単一のリッジ２４４が存在する。異なるサイズのウェルを設けるために、リッジの幅及び深さが適合され得る。

［００４０］図８では、型２４２がグリーンシート２４０内にプレスされる。図９では、型が取り除かれ、１つ又は複数の貫通孔２４７及びより深いウェル２４５を有するグリーンシート２４０が残る。貫通孔は、バックサイドガス、リフトピン、電気端子、又は任意の他の所望の目的のために使用されてもよい。

［００４１］最終的な乾燥済金属ペーストが、種々のサイズのヒータ素子として形成されるように、ウェルは種々のサイズで製作され得る。概して、より深いウェルから形成されたより大きなヒータ素子は、より小さなヒータ素子より多くの熱を生成する。種々のサイズのリッジを用いることにより、最終的な上部プレートは、一部の領域でより多くの熱を発し、他の領域でより少ない熱を発するように調節され得る。リッジの深さは、連続的に又は不連続なステップで変動し得る。

［００４２］例えば、グリーンシート又はグリーン体の中に又はこれらを通して、所望の距離を穿孔するようピン２４６を適切な長さにすることにより、必要な任意の方法で、型の様々な寸法をグリーン体に適合させることができる。グリーン体が使用され得るのと同じように、複数のグリーンシートが、共に積層されて、基板２２０、２４０、２２１が形成される。複数のシートをエンボス加工することにより、より深さのあるウェル２３６、２４５、２４６が形成され得る。さらに、複数のグリーンシートを通して孔２４７が同時に穿孔され得る。

［００４３］図１０から図１２は、ステンシル処理を用いた、上部プレートの一部の製造の側部断面図である。図１０では、所望の電気パターンを有する精密厚さ高分子ステンシル（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｓｔｅｎｃｉｌ）２５２が、セラミックグリーン体２５０上で精密に整列し且つ積層され、捕獲された空気が確実にないようにしてある。代替的に、ステンシルは、円滑な表面をもたらし且つペーストの乾燥に必要とされる温度に耐え得る金属、セラミック、又は任意の他の材料であってよい。ステンシルは、線パターンの開口２５４を画定し、この開口を通してセラミックグリーンシート２５０が曝露される。これらの開口により、ペーストがグリーンシート上に供給されることが可能になる。

［００４４］幾つかの実施形態では、ステンシルは、高精度でレーザカットされて使用毎に交換される、軟質の厚いポリマー材料で製作される。幾つかの実施形態では、ステンシルは、レーザカットされた又は正確に型打ちされた鋼又はアルミニウムなどの耐久性のある材料で形成され、複数のセラミックシートを製作するために再利用される。幾つかの実施形態では、ステンシルは、まずセラミックグリーンシート上に積層され、次いで、所望の電気パターンで切削された簡素なステンシルシートとしてセラミックシート上に置かれる。切削部は、ステンシルを貫通して、セラミックグリーンシートの表面で止まる。幾つかの実施形態では、ステンシルは、セラミックグリーンシート上で切削され、切削部は、セラミックグリーンシートの中へと正確に測定された深さまで延びる。

［００４５］図１１では、所望の特性を有する導電性ペーストが、正確な量で、自動供給器を用いてステンシルパターン内に供給される。これは、図５と同じ態様で行われ得る。供給器は、ステンシルのパターンに対して自動化され得、高精度で供給する能力を有する。ステンシル２５２は、ペーストを施している間に動かないよう、セラミックグリーンシート２５０の上面に取り付けられる。

［００４６］ステンシルは、接着剤で取り付けられてもよい。接着剤は、ＰＳＡ（アクリル、シリコーン等の感圧接着剤）などの接着バッキング（ａｄｈｅｓｉｖｅ ｂａｃｋｉｎｇ）であってよい。接着剤は、代替的に、エンボス加工されたパターンが影響を受けないように選択的に供給される、スプレー、刷毛塗り、又は同様に供給される接着剤であってもよい。

［００４７］代替的に、ペースト供給器を用いる代わりに、ペーストがステンシルのパターンを充填するように、ペーストがステンシル上に均一に広げられてもよい。すべての開口２５４をペーストで充填するのに十分な力を用いて、正確な量の所定のペーストが、ステンシルの前面にわたって供給され得る。ペーストを開口内に押し込み、任意の過剰物を取り除くために、スキージ（ゴム雑巾）が用いられ得る。

［００４８］導電性材料で充填されたパターンを有するグリーンシートは、好ましくは、真空環境内で脱気され、任意の捕獲された空気が取り除かれる。脱気の後、真空チャンバの排気及び空気圧力の確保により、導電性ペースト化合物がパターン内で確実且つ十分に平坦化且つ圧縮され、高密度の電気的又は熱的素子が実現する。この処理は、周囲温度又は他の適切な温度のシーケンスで行われてもよい。

［００４９］図１２では、セラミック２５０上のペースト２５６のパターンが維持されるようにペーストを適切に乾燥した後、ステンシルが慎重に取り除かれる。図４のパターン化されたペースト及びセラミックと同じように、パターン化されたシートは、次に生産プロセスの次のステップに回されてもよい。これには、複数の層の圧縮、焼結、及び機械加工による仕上げ、研磨等が含まれ得る。

［００５０］図示されているように、図４の構造体及び図１２の構造体は、両方とも、セラミックシートの上にパターン化された導電性ペーストを有する。上面は異なるが、生産により大きな柔軟性がもたらされ、種々の目的に合わせるために種々の構造が用いられ得る。本明細書の実施例では、最終的な上部プレートについて平坦な上面を示すが、グリーン体又はグリーンシートは、非平坦なワークピースに適合するために、又は、処理中の弓ぞりに対処するために、非平坦な表面として形成されてもよい。

［００５１］幾つかの実施形態では、ペーストは、乾燥して、固体金属ではなく粉末の連続的な線を形成する。結果として、粉末の線は、セラミックの熱膨張に適合し得る。粉末の線は、焼結されたセラミックにストレスを与える熱膨張係数を有するのではなく、セラミックが拡張且つ収縮するにつれてセラミックと共に動く。

［００５２］記載された処理及び構造は、スクリーン印刷処理の精密性及び反復性の限界を克服する。記載された処理及び構造は、高い忠実度と精度で必要とされるパターンを安定的に生成する。これにより、ＥＳＣの歩留まりの向上、供給サイクルタイムの改善、バックログの減少、及び全体的なコストの減少がもたらされる結果となる。

［００５３］図１３は、組み立てられた静電チャック（ＥＳＣ）の等角図である。支持シャフト２１２は、アイソレータ２１６を介してベースプレート２１０を支持する。中間アイソレータプレート２０８、及び上部冷却プレート２０６は、ベースプレートによって担持される。上部冷却プレート２０６は、ヒータプレートの上面に誘電性パック２０５を担持する。パックは、ワークピース２０４を支持する上部円形プラットフォーム、及びヒータプレートに取り付けられた下部同心円状ベース２０７を有する。上部プラットフォームは、ワークピースを静電気で付着させるための内部電極を有する。内部電極は、パックのグリーンシート間の導電性ペーストを使用して、本明細書に記載されたように形成され得る。

［００５４］ワークピースは、代替的に、挟持、真空処理、又は別の方法で取り付けされてもよい。パック２１５と上部冷却プレート２０６との間に接着ボンド２１８があり、上部プレートのセラミックが冷却プレートの金属に対して保持される。以下で説明するように、中間ヒータプレートの代わりに、上部プレート内にヒータが形成され得る。このような実施形態では、中間プレートは、他の機能を発揮するが、もはやヒータが存在する位置ではなくなる。

［００５５］ＥＳＣは、パック内の抵抗ヒータ、冷却プレート内の冷却流体、又はその両方を使用して、ワークピースの温度を制御することが可能である。抵抗ヒータは、以上で説明するように、パックのセラミックシート間の導電性ペーストを使用して形成され得る。電力、冷却剤、ガス等は、支持シャフトを介して、冷却プレート２０６及びパック２０５へ供給される。さらに、ＥＳＣは、支持シャフトを用いて、操作されて、適所に保持され得る。

［００５６］図１４は、本明細書に記載された実施形態に係る、ペデスタル又はワークピースキャリア１２８を有するプラズマシステム１００の部分断面図である。ペデスタル１２８は、能動的冷却システムを有する。この冷却システムは、ペデスタル上に位置する基板が種々の処理及びチャンバ条件に曝されている間、基板の温度を広い温度範囲で能動的に制御することを可能にする。プラズマシステム１００は、処理領域１２０を画定する側壁１１２及び底壁１１６を有する処理チャンバ本体１０２を含む。

［００５７］ペデスタル、キャリア、チャック、又はＥＳＣ１２８は、システム１００の底壁１１６に形成された通路１２２を通り、処理領域１２０内に配置される。ペデスタル１２８は、上面で基板（図示せず）を支持するように適合される。基板は、様々な異なる材料のうちの任意の材料で製作されたチャンバ１００によって実施される処理のための、様々な異なるワークピースのうちの任意のワークピースであってよい。任意選択的に、ペデスタル１２８は、所望の処理温度で基板温度を加熱且つ制御するための加熱要素（図示せず）、例えば抵抗要素を含み得る。代替的に、ペデスタル１２８は、ランプアセンブリなどの遠隔加熱要素によって加熱され得る。

［００５８］ペデスタル１２８は、シャフト１２６によって電力出力部又は電力ボックス１０３に連結されている。電力出力部又は電力ボックス１０３は、処理領域１２０内でペデスタル１２８の上昇及び運動を制御する駆動システムを含み得る。さらに、シャフト１２６は、ペデスタル１２８に電力を供給するための電力インターフェースを含む。電力ボックス１０３は、電力及び温度インジケータ用のインターフェース（熱電対インターフェース等）をさらに含む。シャフト１２６は、電力ボックス１０３に着脱可能に連結するように適合されたベースアセンブリ１２９をさらに含む。電力ボックス１０３の上方に周方向リング１３５が示されている。一実施形態では、周方向リング１３５は、肩部であり、ベースアセンブリ１２９と電力ボックス１０３の上面との間に機械的インターフェースを設けるように構成された機械的止め部又はランドとして適合されている。

［００５９］底壁１１６に形成された通路１２４を通して、ロッド１３０が配置されており、ロッド１３０は、ペデスタル１２８を通して配置された基板リフトピン１６１を起動するように使用される。基板リフトピン１６１は、通常、ロボット（図示せず）を用いて、基板搬送ポート１６０を介して、ワークピースをペデスタルの上面から離なすように持ち上げ、ワークピースを取り外して、チャンバの内外に移動させることを可能にする。

［００６０］チャンバ本体１０２の上部にチャンバリッド１０４が連結されている。リッド１０４は、リッド１０４に連結された１つ又は複数のガス供給システム１０８を収容する。ガス供給システム１０８は、ガス注入通路１４０を含む。ガス注入通路１４０は、シャワーヘッドアセンブリ１４２を通して、処理領域１２０Ｂ内に反応ガス及び洗浄ガスを供給する。シャワーヘッドアセンブリ１４２は、フェースプレート１４６との中間に配置されたブロッカプレート１４４を有する環状のベースプレート１４８を含む。

［００６１］高周波（ＲＦ）源１６５が、シャワーヘッドアセンブリ１４２に連結されている。ＲＦ源１６５は、シャワーヘッドアセンブリ１４２に電力を供給して、シャワーヘッドアセンブリ１４２のフェースプレート１４６と加熱されたペデスタル１２８との間でプラズマの発生を促す。一実施形態では、ＲＦ源１６５は、１３．５６ＭＨｚのＲＦ発生器などの高周波無線周波（ＨＦＲＦ）電源であり得る。別の実施形態では、ＲＦ源１６５は、ＨＦＲＦ電源、及び３００ｋＨｚのＲＦ発生器などの低周波無線周波（ＬＦＲＦ）電源を含み得る。代替的に、ＲＦ源は、ペデスタル１２８など処理チャンバ本体１０２の他の部分に連結されてもよく、それにより、プラズマの発生を促す。誘電体アイソレータ１５８が、リッド１０４とシャワーヘッドアセンブリ１４２との間に配置され、ＲＦ電力がリッド１０４に伝導されることを防止する。シャドウリング１０６が、ペデスタル１２８の外縁に配置されてもよく、ペデスタル１２８の所望の高さで基板に係合する。

［００６２］任意選択的に、ガス供給システム１０８の環状のベースプレート１４８に冷却チャネル１４７が形成され、動作中に環状のベースプレート１４８が冷却される。冷却チャネル１４７を通して、水、エチレングリコール、ガス、又は同等物などの熱伝導流体が循環され得、ベースプレート１４８が所定の温度で維持される。

［００６３］チャンバライナアセンブリ１２７は、チャンバ本体１０２の側壁１０１、１１２に接近するように処理領域１２０内に配置され得、側壁１０１、１１２が処理領域１２０内で処理環境に晒されるのを防ぐ。ライナアセンブリ１２７は、ポンピングシステム１６４に連結された周方向のポンピングキャビティ１２５を含む。ポンピングシステム１６４は、処理領域１２０からガス及び副生成物を排気し、処理領域１２０内の圧力を制御するように構成されている。複数の排気口１３１が、チャンバライナアセンブリ１２７に形成され得る。排気口１３１は、システム１００内での処理を促進するように、処理領域１２０から周方向のポンピングキャビティ１２５までガスが流れることを可能にするよう構成される。

［００６４］システムコントローラ１７０は、チャンバ内の製造プロセスを制御するために様々な異なるシステムに連結される。コントローラ１７０は、温度制御アルゴリズム（例えば、温度フィードバック制御）を実行するために温度コントローラ１７５を含み得、ソフトウェア又はハードウェア、或いはソフトウェアとハードウェアの両方の組み合わせであってよい。システムコントローラ１７０は、中央処理装置１７２、メモリ１７３、及び入出力インターフェース１７４をさらに含む。温度コントローラは、ペデスタル上のセンサ（図示せず）から温度の読取り値１４３を受け取る。温度センサは、冷却チャネルの近位、ウエハの近位にあってよく、又はペデスタルの誘電材料内に配置されてもよい。温度コントローラ１７５は、感知した温度を用いて、制御信号を出力する。この制御信号は、ペデスタルアセンブリ１４２と、プラズマチャンバ１０５の外部の熱源及び／又はヒートシンク（熱交換器１７７など）との間の熱伝導率に影響を与える。

［００６５］システムは、制御された熱伝導流体ループ１４１をさらに含み得、フローは、温度フィードバックループに基づいて制御される。例示的な実施形態では、温度コントローラ１７５は、熱交換器（ＨＴＸ）／冷却機１７７に連結される。熱伝導流体は、熱伝導流体ループ１４１を通って、バルブによって制御された流量でバルブ（図示せず）を通流する。バルブは、熱交換器に、或いは、熱交換器の内部又は外部のポンプに組み込まれ、熱流体の流量を制御し得る。熱伝導流体は、ペデスタルアセンブリ１４２内の導管を通流して、ＨＴＸ１７７に戻る。熱伝導流体の温度は、ＨＴＸによって上昇又は低下し、次いで、流体がループを通ってペデスタルアセンブリに戻る。

［００６６］ＨＴＸは、熱伝導流体を加熱するヒータ１８６を含み、これにより基板を加熱する。ヒータは、熱交換器内のパイプの周囲の抵抗コイルを用いて形成されてもよく、又は、加熱された流体が交換器を通って熱流体を含む導管まで熱を伝導する熱交換器で形成されてもよい。ＨＴＸは、熱流体から熱を奪うクーラ１８８も含む。これは、ラジエータを用いて行うことができ、熱が、周囲空気又は冷却流体中に、又は様々な他の方法のうちの任意の方法で、放出される。ヒータとクーラが組み合わされ得ることにより、温度制御された流体がまず加熱又は冷却されて、次いで、制御流体の熱が、熱伝導流体ループ中の熱流体の熱と交換される。

［００６７］ＨＴＸ１７７とペデスタルアセンブリ１４２内の流体導管との間のバルブ（又はその他のフロー制御デバイス）は、流体ループへの熱伝導流体の流量を制御するために温度コントローラ１７５によって制御され得る。温度コントローラ１７５、温度センサ、及びバルブは、構成及び工程を単純化するために組み合せてもよい。諸実施形態では、熱交換器は、流体導管から戻った後の熱伝導流体の温度を感知し、流体の温度、及びチャンバ１０２の動作状態の所望の温度に基づいて、熱伝導流体の加熱又は冷却のいずれかを行う。

［００６８］ＥＳＣでは、ワークピースアセンブリに熱を加えるために電気ヒータ（図示せず）も用いられてよい。典型的に抵抗素子の形態である電気ヒータは、温度制御システム１７５によって制御される電源１７９に連結され、ヒータ要素に給電して、所望の温度が得られる。

［００６９］熱伝導流体は、例えば、脱イオン水／エチレングリコール、３Ｍ社のＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（登録商標）又はＳｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ社のＧａｌｄｅｎ（登録商標）などのフッ素系冷却剤、或いは、例えば、過フッ素化不活性ポリエーテル（ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｉｎｅｒｔ ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｒｓ）を含有する任意の他の適切な誘電流体などの液体であってもよいが、これらに限定されるものではない。本記載は、ＰＥＣＶＤ処理チャンバの文脈でペデスタルについて説明しているが、本明細書に記載されたペデスタルは、様々な異なるチャンバで使用されてもよく、様々な異なるプロセスのために使用されてもよい。

［００７０］加圧ガス供給部又はポンプなどの裏側ガス源１７８、及びガスリザーバは、質量流量計１８５又は他の種類のバルブを介して、チャックアセンブリ１４２に連結される。裏側ガスは、ヘリウム、アルゴン、又はチャンバの処理に影響を与えずにウエハとパックとの間に熱対流をもたらす任意のガスであってよい。ガス源は、下記で詳述するペデスタルアセンブリのガス出口を通して、システムが接続されているシステムコントローラ１７０の制御下で、ウエハの裏側にガスを送り込む。

［００７１］図４に具体的に示していないが、処理システム１００は、プラズマ源、真空ポンプシステム、点検口、マイクロマシニング、レーザシステム、及び自動ハンドリングシステムなどのその他のシステムも含み得る。図示のチャンバは一例として提供されており、ワークピースの性質や所望のプロセスに応じて、他の様々なチャンバのうち任意のものが本発明と共に用いられてよい。記載されたペデスタル及び熱流体制御システムは、種々の物理的なチャンバ及びプロセスでの使用に適合され得る。

［００７２］ワークピースキャリア上部プレートの種々の実施形態の実施例には、セラミックシート上に供給され、共に圧縮され、焼結された、埋め込み型の焼結済導電性ペーストを有する上部プレートが含まれる。

［００７３］諸実施形態は、ワークピースキャリアのための上部プレートを形成する方法を含み、該方法は、パターンをセラミックシート内にエンボス加工することと、セラミックシート内にエンボス加工されたチャネル内に導電性ペーストを供給することと、ペーストを乾燥することとを含む。

［００７４］諸実施形態は、エンボス加工が、セラミックシート内に型押しすること、又は、逆に、セラミックシートを型の中に押し込めることを含む、上記の方法を含む。

［００７５］諸実施形態は、型がエンボス加工時に型とセラミックシートとの間から空気が逃れることを可能にする通気孔を有する、上記方法を含む。

［００７６］諸実施形態は、エンボス加工が、周囲空気又は真空環境で行われる、上記方法を含む。

［００７７］諸実施形態は、型が、エンボス加工の前に剥離剤の薄膜で前処理される、上記方法を含む。

［００７８］諸実施形態は、導電性ペーストが自動ペースト供給器を使用して、エンボス加工されたチャネルに対応するパターンで供給される、上記方法を含む。

［００７９］諸実施形態は、ワークピースキャリアのための上部プレートを形成する方法を含み、該方法は、パターン化されたステンシルをセラミックシートの上に当てることと、ステンシルパターン内の開口の中に導電性ペーストを供給することと、ペーストを乾燥することと、ステンシルを取り除くこととを含む。

［００８０］諸実施形態は、ステンシルが、レーザ切削によってパターニングされ、次いで、適切な接着剤を用いて、又は、真空チャックでセラミックシートに取り付けられる、上記方法を含む。

［００８１］諸実施形態は、ステンシルが、セラミックシートに取り付けられた後、パターニングされる、上記方法を含む。

［００８２］諸実施形態は、ステンシルが、ポリマー又は金属から形成される、上記方法を含む。

［００８３］諸実施形態は、ペーストが自動ペースト供給器によって供給される、上記方法を含む。

［００８４］諸実施形態は、ペーストが、ステンシルの上に供給され、次いで、開口の中にプレスされる、上記方法を含む。

［００８５］諸実施形態は、過剰なペーストが、スキージを用いてステンシルから取り除かれる、上記方法を含む。

［００８６］諸実施形態は、異なる種類のペーストが、種々のチャネル内に供給され、異なる種類の電気的構成要素が形成される、上記方法を含み、上記方法では、複数のエンボス加工されたチャネルが含まれる。

［００８７］諸実施形態は、充填されたペーストが脱気されて、周囲空気又は他の適切な温度で、真空及び排気処理によって密なパターンに圧縮される、上記の方法を含む。

［００８８］諸実施形態は、セラミックシートが、他のセラミックシートと共に積層され、焼結されて、上部プレートを形成する、上記方法を含む。

［００８９］諸実施形態は、上部プレートが、焼結の後、機械加工且つ研磨される、上記方法を含む。

［００９０］諸実施形態は、上記の方法のいずれかを実行する手段を含む。

［００９１］諸実施形態は、上記の方法のいずれかによって形成されたワークピースキャリアの上部プレートを含む。

Claims (20)

1. ワークピースキャリア上部プレートを製造する方法であって、
   複数のセラミックシートのうちの少なくとも１つの上に導電性ペーストを供給することと、
   前記複数のセラミックシート間に前記ペーストを埋め込むことと、
   前記ペーストと共にセラミックシートを圧縮することと、
   前記ペーストを焼結することと
   を含む方法。
2. 前記ペーストを焼結することが、前記セラミックシートを焼結することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記導電性ペーストが供給される前に、前記セラミックシートをエンボス加工することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記ペーストを供給することが、前記ペーストを広げて、次いで、スキージで前記ペーストを取り除くことを含む、請求項１に記載の方法。
5. ステンシルをセラミックシートのうちの選択したものの上に当てることをさらに含み、広げることは、前記ステンシルを通して前記ペーストを選択された前記セラミックシート上に広げることを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記ペーストが線として前記選択されたセラミックシートに供給されるように、前記ステンシルが、線パターンの開口を画定する、請求項５に記載の方法。
7. 前記セラミックシートを通して穿孔することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 半導体基板を運ぶためのワークピースキャリア上部プレートであって、
   共に圧縮された複数のセラミックシート、
   前記セラミックシート上に供給され、前記セラミックシート間に埋め込まれた、焼結された導電性ペースト、及び
   前記導電性ペーストに電流を印加するために前記導電性ペーストに連結された電気端子
   を備えている、ワークピースキャリア上部プレート。
9. 前記セラミックシートが焼結される、請求項８に記載のキャリア。
10. 前記導電性ペーストが供給される前に、前記セラミックシートがエンボス加工される、請求項８に記載のキャリア。
11. 前記ペーストが供給されることは、広げられ、次いで、スキージで取り除かれることにより行われる、請求項８に記載のキャリア。
12. 前記セラミックシートが、穿孔された貫通孔を有する、請求項８に記載のキャリア。
13. 前記ペーストが、電極の形態をとり、前記電気端子が、前記電極への帯電を可能にする、請求項８に記載のキャリア。
14. 前記ペーストが、抵抗ヒータの形態をとり、前記電気端子が、電流の印加を可能にして、前記ヒータを加熱する、請求項８に記載のキャリア。
15. ワークピースキャリアのための上部プレートを形成する方法であって、
    一定のパターンのウェルをセラミックシート内にエンボス加工することと、
    前記セラミックシートの前記ウェル内に導電性ペーストを供給することと、
    前記ペーストを乾燥させることと、
    前記セラミックシートを複数の他のセラミックシートと共に圧縮し、前記上部プレートを形成することと
    を含む方法。
16. エンボス加工することが、前記セラミックシート内に型押しすること、又は、逆に、セラミックシートを前記型の中に押し込めることを含む、請求項１５に記載の方法。
17. エンボス加工することが、前記セラミックシートを通してピンを押し込め、孔を形成することを含む、請求項１５に記載の方法。
18. エンボス加工することが、電気部分のための凹部を形成することを含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記ペーストを乾燥した後に、前記ペーストを焼結することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
20. 導電性ペーストを供給することが、前記セラミックシートの上にステンシルを当てて、前記セラミックシートにわたって前記ペーストを供給することを含む、請求項１５に記載の方法。

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