JPH1041378A - 温度フィードバックと接触面積が小さくされた圧力ゾーンを有する基板支持体 - Google Patents

温度フィードバックと接触面積が小さくされた圧力ゾーンを有する基板支持体

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JPH1041378A
JPH1041378A JP10960297A JP10960297A JPH1041378A JP H1041378 A JPH1041378 A JP H1041378A JP 10960297 A JP10960297 A JP 10960297A JP 10960297 A JP10960297 A JP 10960297A JP H1041378 A JPH1041378 A JP H1041378A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 改良された基板支持体、及び、前記基板支持
体の表面に設けた多数の圧力ゾーンを制御する方法を提
供すること。 【解決手段】 ２つのゾーン（６８，７０）を異なるガ
ス圧力にできるように、異なるゾーン（６８，７０）間
にシール領域（７２）が備えられている。高い熱伝達が
必要とされる基板（Ｗ）の領域に対応するゾーンに、高
いガス圧力が提供される。基板支持体（６４）とガス圧
との間の間隙は、所望の熱伝達量を提供するように、選
択される。他の態様では、熱伝達ガスフローを最大にす
るよう、突出部（６６）を用いて基板接触を制限する。
閉ループ制御システムは、温度センサ（９６）に従い、
熱伝達ガス圧力を変化させる。静電チャックに関して、
基板の周縁部分に高い静電気力を与えるよう、誘電体
（８６）の厚さに変化をもたせてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板支持体に関
し、詳細には基板の温度分布を均一化するための手段に
関する。
【０００２】
【従来の技術】基板用処理チャンバは、基板をチャンバ
内で位置決めするために、ペデスタルのような基板支持
体を含むのが普通である。基板は、半導体ウェーハ、液
晶ディスプレイ、ガラス板、鏡等である。基板支持体
は、基板の加熱や、冷却に用いることができる。チャン
バ内で行われる処理は、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）や
プラズマ促進式ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）のような、所望す
る任意の処理とすることができる。ＰＥＣＶＤ処理にお
いては、基板支持体とチャンバ上部の電極との間に高周
波電界（ＲＦ ＦＩＥＬＤ）が印加される。プラズマ処
理での基板支持体電極を保護するため、又は静電チャッ
クの一部として、セラミック材料を支持体の上部に付加
して誘電体を提供することができる。
【０００３】静電チャックは、処理中のウェーハをその
ままの位置に保持する装置の一つである。他の方法の場
合、ウェーハの下側に真空を加えたり、又はウェーハを
下へ押圧するクランプを含んでいる。クランプは力を一
様には与えず、しかもウェーハの端部を覆ってしまう。
他方、チャンバ間が真空状態である時、ウェーハの下側
に真空を加えても効果的に保持することができる。
【０００４】静電チャックは、高密度プラズマ反応のよ
うな製造工程中に半導体ウェーハをクランプする装置と
して、半導体産業では幅広く用いられてきた。静電チャ
ックは、ウェーハをチャックに固定するために、正負に
それぞれ帯電された表面間の静電気力を用いる。ある種
の静電チャックを製作する場合、アルミニウムのような
プロセスに適した金属を適切な支持ペデスタルに機械加
工し、ペデスタルの上面をグリットブラスト加工（grit
blasting）する。次に、セラミックのような誘電体材
料層が、ペデスタル上面にプラズマ溶射され、ウェーハ
を支持する滑らかな平坦面になるまで研削する。代替と
して、数多くの著名なサプライヤから入手できる Kapto
n（商標）のようなポリマーフィルムを、誘電体として
用いてもよい。基板の化学処理中、誘電体層の一側に正
電荷を、他側に負電荷を生じさせることによって、チャ
ンバ壁と金属ペデスタル間に、直流高電圧を印加して、
チャックが機能する。この電荷が、誘電体層の両側間に
実質的に均一な吸引クーロン力を発生し、誘電体層にウ
ェーハを固定する。代替として、複数の電極をペデスタ
ルに形成してもよい。
【０００５】基板処理チャンバの重要な工程パラメータ
の一つは、ウェーハの温度である。処理中、熱は、基板
とその下地である基板支持体との間の表面伝導及び／又
は対流を介して、若しくは介在するバックサイドガスを
介して、基板へ、あるいは基板から伝達する。基板支持
体の温度は通常、基板支持体内のチャネルを介して、水
やガス等の、熱交換流体を循環させることによって調節
される。他に、基板支持体を加熱するために抵抗コイル
を用いることができる。基板支持体はこのように、基板
を加熱したり、冷却するのに用いることができる。しか
し、極微レベルで、実際に２表面のほんのわずかな領域
だけが互いに接触しているので、基板の裏側が基板支持
体の上面と実際に接触する範囲によって、この方法によ
る効率は一般的に制限される。基板と基板支持体との間
の熱伝達を促進するには、接触点間の領域を、ヘリウ
ム、アルゴン、酸素、ＣＦ4のようなガス分子で満たす
ことにより、基板と基板支持体との間の熱交換を高め
る。
【０００６】静電チャックへのウェーハ保持にともなう
機械的問題の一つは、平らではなく、幾分反っていた
り、曲がっていたりするウェーハがあることである。米
国特許第4,692,836号では、反り返って、ウェーハの中
心とチャックとの間に間隙のあるウェーハを保持するの
に効果的なチャックを示している。この特許では、静電
チャックの中間付近で誘電体コーティングの厚みを薄く
することにより、より大きな電荷を中間部に発生させ、
より強い力をウェーハの反った中央部に付与することを
示している。
【０００７】ヨーロッパ出願公開第0,452,222号では、
環状の外部電極付き静電チャック用に設計した２電極を
示している。この出願では、外部環状電極の幅が狭めら
れているので、その表面積は小さく、面積当たりの電荷
が大きくなる。従ってチャック周辺により強い力が提供
される。このことにより、静電チャック周辺での熱交換
が改善される。
【０００８】一枚のウェーハの異なる領域への、又は異
なる領域からの熱伝達を変化させる別の方法が使用され
ている。米国特許第4,502,094号では、サセプタの誘電
体層を超えて、前記サセプタから突出する熱伝導部を設
けることによって、熱伝導率を高めている。特に、銅ピ
ラーを設けて、ウェーハに直接接触させ、熱をより速く
取り出す。また、熱伝導突出部は導電体でもある。この
設計の別の利点は、チャック上にあるどんな破片の微粒
子も、銅ピラー間の間隙の誘電体に吸引される傾向があ
ることである。そのようなチャックは、非プラズマリア
クタでは明らかに有効である。プラズマ反応において、
誘電体は、プラズマ電極と、静電チャック内の電極との
間の短絡を防ぐ必要があるので、静電チャック電極を誘
電体で覆う必要がある。また、米国特許第5,160,152号
にも、静電チャックの表面の上方に延在する突出部を使
用するという解決手段が検討されている。この、米国特
許第5,160,152号は、ウェーハの下にガスを提供すると
いう以下に検討する構造とは異なる旨を記載している。
むしろ、突出部は静電チャックの上部に備えられてい
る。この特許は、チャックの側面を介する熱伝達、及び
チャック側面の冷却ジャケットを原因として、中間がよ
り熱くなるウェーハを扱っている。ウェーハ中心部によ
り多く熱伝達を行うために、突出部の面積はウェーハの
中央部分で広くなっている。狭い面積の突出部はウェー
ハ周辺部で用いられる。この特許は、これらの突出部自
身を介した直接熱伝達に依存している。
【０００９】静電チャックや他の基板支持体における熱
伝達に対する別の手段では、ウェーハの下の基板支持体
面に与えられるヘリウムなどのガスを用いている。静電
チャック上部の静電気力に必要なセラミック誘電体は、
セラミック材自体の熱伝達特性に限界があり、しかも充
分滑らかに磨くことが不可能である、という両方の理由
から、極微的レベルでは、均一な接触を妨げる間隙が残
ってしまい、熱伝達に対して特に効率のよいものではな
い。しかし、それらの間隙は利点でもあり得る。ヘリウ
ムガスを基板支持体の細孔を通して付与した場合、ヘリ
ウムガスは基板とウェーハとの間の空間を満たし、熱伝
達機構として作用する。ヘリウムガスをそのように使用
する場合の問題の一つは、基板支持体周辺からチャンバ
内へのヘリウムガス漏れ防止という点である。
【００１０】解決法の一つが米国特許第5,096,536号に
あり、そこでは第１のＯ−リングによって画成される領
域内にあって、ウェーハの中心にあるガス源が述べられ
ている。真空ポンプは、第１のＯ−リングと第２のＯ−
リングとの間の領域が画成する第２リング領域に備えら
れている。これによって、第１のＯ−リングシールを通
して漏れるガスはほとんど全部排除される。
【００１１】特開昭63-78975号では、一対の同心溝が設
けてあり、溝内の孔を介してウェーハの後方にヘリウム
を供給する。ここで、中央のバキューム（真空引き）装
置は、ヘリウムを抜くために使用されので、中央部は真
空に近い低ガス圧となり、周辺部は高ガス圧になり、冷
却効率が変わってしまう。既に検討を加えたヨーロッパ
公開特許第0,452,222号もまた、ウェーハの下側にヘリ
ウムを与える溝グリッドを備えている。
【００１２】ＰＥＣＶＤプロセスのようないくつかのプ
ロセスにおいて、基板支持体の側部を化学反応から保護
するため、又は支持体上への材料堆積を防ぐために、基
板端がわずかに基板支持体の側部を超えて延在するよう
に、基板支持体が設計されている。基板端をオーバーハ
ングさせる欠点は、基板端は基板支持体と接触せず、熱
伝達に影響を与えるので、基板端がより熱くなるという
点である。加えて、反応による熱は、オーバーハング部
の基板の上下面側に加えられる。このことは、ウェーハ
上での化学反応の均一性に問題をもたらす。ウェーハの
場所によって温度が異なる場合、ウェーハ上で同一とな
るよう意図されたウェーハ構造は、場所によって異なる
速さで形成され、構造が一貫性を欠くことになる。よっ
て、プラズマ環境で作動可能な機構により、熱伝達に変
化をもたらして、ウェーハ全域にわたって均一温度にす
ることが望ましい。
【００１３】
【発明の概要】本発明は、改良された基板支持体と、多
数の圧力ゾーンを基板支持体表面に提供する操作方法と
を提供する。異なるゾーン内が異なるガス圧となるよう
に、異なるゾーン間にシール領域が設けられる。より多
くの熱伝達が望ましい基板領域に対応するゾーンには、
より高いガス圧が加えられる。基板支持体とウェーハと
の間の間隙、及びガス圧はそれぞれ、所望の熱伝達量が
得られるように選択される。
【００１４】一実施態様において、ゾーン毎に圧力を制
御するために、フィードバック制御ループを使用して、
基板温度を制御する。少なくとも一個の温度センサを使
用して温度信号を提供し、その信号にコントローラが応
答して、ガス圧を制御することにより、それに応じた加
熱又は冷却を行う。
【００１５】一実施態様において、幾つかの突出部が、
熱伝達ガスの流れを基板の下側で促進する空間を提供す
るために、基板支持体の上部から多数の突出部が延在す
る。従って、熱伝達は、基板及び基板支持体の表面粗さ
とは実質的に無関係になる。突出部は、静電チャックの
上部面全体にわたって均等な間隔を空け、突出部間の間
隙の非接触面積は、前記突出部の接触面積よりも大きい
ことが望ましい。
【００１６】突出部の高さ、即ち、基板と基板支持体の
上部との間隙は、最適化されている。先ず、自由分子熱
伝達を確保して、電界によるガス分解を防ぐために、十
分小さい間隙を選択する。加えて、基板上の突出部の接
触点での異常形成を防ぐために、間隙の大きさは、誘電
体の厚さ全体と比較して小さくしなければならない。こ
れらの接触点の誘電値は、間隙と比べると、実質的に異
なる誘電値を有し、接触点毎に電界を異ならせる。第２
に、ガスの圧力分布が素早く安定状態に到達するよう、
間隙は十分大きくなければならず、それによって、工程
立上げ時間が影響を受けることはない。その高さは伝達
ガスの平均的自由行程よりも低いことが望ましい。突出
部の大きさは、ガス用空間を最大化する一方で、基板を
過度に反らさないで支持するのに十分な大きさである。
【００１７】静電チャックの他の実施態様では、誘電体
の厚さに変化をもたせる。特に、誘電体は、ウェーハの
周縁部周りに強い静電気力を持つように、支持体の中間
を厚くしてある。このことは、端部の熱の差が原因であ
る反りを防ぐことによって、そして、一実施態様におい
て、ウェーハ周縁部で高圧の熱伝達ガスを逃がすことの
ないようにすることを可能にすることによって、ウェー
ハ周縁部の熱伝達を改良する。
【００１８】本発明の特徴と利点を更に理解するため
に、添付図面に関連した以下の説明を参照すること。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の原理による静電
チャック１４を含む代表的なウェーハ処理装置２を示
す。静電チャックは一例として用いられており、静電チ
ャック１４以外の基板支持体を用いることもできる。静
電チャック１４は、装置２の高密度プラズマ反応チャン
バ８内の半導体ウェーハＷを支持して電気的に保持す
る。
【００２０】図１において、ウェーハ処理装置２は、チ
ャンバのためにガスとウェーハを電気的にハンドリング
したり、他の支持する機能を提供するメインフレームユ
ニット（図示せず）に取り付けられる。装置２は通常、
例えばボルトで、メインフレームユニットへ脱着可能に
取り付けられており、メンテナンスや修理のために、プ
ラズマ反応チャンバ８を取り外すことができたり、他の
チャンバと交換可能となっている。ウェーハ処理装置２
の図示実施形態と互換性のあるメインフレームユニット
は、現在、サンタクララ市のアプライドマテリアルイン
コーポレイテッドから Precision 5000（商標）、Centu
ra 5200（商標）、Endura 5500（商標）システムとして
販売されている。しかし、本発明は、マルチチャンバ処
理システムでのプラズマ反応チャンバの一部として図示
説明しているが、この方法に限定されるものではないこ
とを理解すべきである。即ち、本発明は、様々な処理チ
ャンバに用いることができる。
【００２１】ウェーハ処理装置２は、前記プラズマ反応
チャンバ８及び静電チャック１４を格納するエンクロー
ジャアセンブリ１２を包含する。エンクロージャアセン
ブリ１２は、好ましくは４本のロッド（図示せず）によ
って静電チャック１４の上方で支持されたカバーリング
２０ないしはホットプロセス（熱間プロセス）キットを
包含する。カバーリング２０は誘電体材料から成り、こ
の誘電体材料は、ウェーハＷ上方のチャンバ８内のプラ
ズマが静電チャック１４の一部に接触することによって
腐蝕するのを阻止するか最小限に抑制する。
【００２２】静電チャック１４を採用するこのシステム
は、プラズマ反応チャンバ８用に、従来の電気回路要素
を包含する。電気回路要素には、直流電源２４及びＲＦ
電源２７が含まれる。直流電源２４は、例えば+700ボル
トや-1200ボルトの適切なクランプ電圧を、静電チャッ
ク１４と（接地された）チャンバ壁との間に供給する。
電源２４は、直流電源２４をＲＦ電源２７から絶縁する
低域フィルタ２６を介して、静電チャック１４に接続さ
れる。
【００２３】ＲＦ電源は、プラズマ反応電力を提供す
る。ＲＦソース電源及びバイアス電源はそれぞれ、イン
ピーダンス整合回路網２８を介してチャンバと接続さ
れ、ソース電源は誘導アンテナ３０に接続され、バイア
ス電源は静電チャック１４に接続される。ソースＲＦ発
生器は、所望の化学反応に必要な、プラズマ状態のイオ
ンを生じる。バイアスＲＦはそれらのイオンをウェーハ
基板へ向けて駆動する。バイアス電源及び直流電圧両方
の接地基準は、接地された上部電極３２である。直流電
源２４は、ウェーハＷを静電保持する電界を生成させる
ために、クランプ電圧をペデスタルに供給する。ウェー
ハＷを解放したい時（つまり「チャックから外」したい
時）に、ウェーハの解放を早めたい場合は、電源２４を
ゼロ出力電圧か、又は逆極性電圧に切り替えてもよい。
【００２４】プラズマ反応チャンバは、高密度で低エネ
ルギーのプラズマを発生して、それを維持するために、
誘導結合ＲＦ電源を採用している。ＲＦバイアス電源
は、ウェーハＷ及び静電チャック１４を介してプラズマ
に容量結合され、プラズマソース領域に配置した反対の
接地電極３２がバイアス電流用の戻り路を提供する。図
示したプラズマ反応チャンバ８のより詳細な説明と、ウ
ェーハＷの処理における操作方法は、米国特許第5,350,
479号で見出すことができる。
【００２５】静電チャック１４は、吸水管３４及び排水
管３８を包含し、両管は熱交換器３３に連結されてい
る。ヘリウムガスの入口４７及び５２は、ウェーハの下
の静電チャック面にヘリウムを供給するため、ヘリウム
供給装置５３に接続されている。オプションの真空ライ
ン３５が、ヘリウムガスを静電チャック面から排気する
ため、真空ポンプ３７に接続されている。配水管に加え
て、静電チャックを抵抗加熱して、ウェーハを加熱する
ヒータ４３に接続した加熱ライン４１をオプションとし
て設けてもよい。
【００２６】熱交換器３３、真空ポンプ３７、ヘリウム
供給装置５３及びヒータ４３は全て、記憶装置４５に保
存されたプログラムで作動するコントローラ３９によっ
て制御される。コントローラ３９は、直流電源２４及び
ＲＦ電源２７も、図１に示されていない他のウェーハ処
理システムと同じように制御する。ウェーハの温度にフ
ィードバックを与えるため、コントローラ３９に接続し
た温度センサ９６も示す。
【００２７】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、ウェーハの不
均一加熱を示す。図２の（Ａ）は、周縁部６０が基板支
持体６１からオーバーハングした状態のウェーハＷを示
す。通常、このような、フッ素、スパッタリング、ある
いはその他のウェーハ処理によって、基板支持体の側面
及び上面のアルミナコーティングが、エッチングによっ
て除去されてしまわないようにこれらのオーバーハング
を設ける。矢印６３は、プラズマや化学反応からウェー
ハに伝達される熱を示している。図示のように、ウェー
ハの中央部６２は、上部からのみ熱を受けるが、周縁部
６０は上部、側部、下部から熱を受ける。加えて、ペデ
スタルは、中央部６２の直下にあり、熱を奪うことがで
きるが、周縁部からの熱を容易に直接的に奪うことはで
きない。
【００２８】ウェーハＷの通常の温度分布を図２に示
す。図示のように、ウェーハ周縁部が最も熱くなってい
る。図２の（Ｃ）は、本発明が達成に努める、基板の理
想的な熱伝達プロフィルを表す。図示のように、周縁部
付近の狭い領域では非常に大きな熱伝達量が必要であ
る。熱除去の位置は、熱投入位置にほとんど一致させて
横断方向の熱伝達を避けるのが理想的である。
【００２９】図３は、本発明による静電チャック６４の
一実施形態の平面図である。滑らかな上面に代わって、
多数の溝を表面に設けてあり、多数の突出部６６が形成
されている。これら突出部の中央ゾーン６８は、シール
７２によって、周縁ゾーン７０と隔てられている。シー
ル７２は、突出部を設けるべく溝を形成するようにはし
ない単なる領域であり、ウェーハと本質的に均一に接触
する固体表面を形成する。外側のシール７４は、ヘリウ
ムガスのチャンバ内への漏洩を最小化するためのバリア
を提供している。
【００３０】ヘリウムガスは、リング７６を介して周縁
ゾーン７０内に入れられる。このリングは内部に、一連
の孔を有する溝であり、図１の高圧ヘリウムライン４７
から高圧ヘリウムをこのゾーン内に受け入れる。内側リ
ング７８は、低圧ヘリウムライン４７から低圧ガスを中
央ゾーン６８へ入れる。操作時には、中央ゾーン６８で
ヘリウムの初期低圧が達成されてから後、ヘリウムリン
グ７８は、シール領域７２を通して漏れるヘリウムガス
を排除して、ヘリウムを所望する低圧力に維持する。オ
プションとしての別の実施形態において、リフトピンホ
ールであってもよい真空ホール８０を用いて、図１の真
空ライン３５を利用して中央ゾーン内のガスをポンプ抜
きして、中央ゾーンの圧力を更に低くすることが可能で
ある。任意に、真空ホールを追加してもよい。
【００３１】ヘリウム溝７８は、シール領域７２近傍に
配置するのが望ましい。できるだけ近傍へ配置すること
により、図２の（Ｃ）の所望の熱伝達のステップ状機能
に近付けることができる。従って、高圧ガスは、周縁部
による狭い領域に収容される。高圧ガスが、ウェーハの
中心へ向かって余りにも遠くへ行き渡ってしまうと、冷
たい中心はいっそう冷え、高圧ガスによって与えられた
温度差の減少を部分的に相殺してしまう。
【００３２】操作時に、ウェーハを加熱するために、低
圧ヘリウム（１〜１５Torr）が中央ゾーン６８に供給さ
れ、高圧ヘリウム（１〜２０Torr）が周縁ゾーン７０に
供給される。周縁ゾーンにおける高い圧力のヘリウム
は、図２に記載の加熱効果を相殺するように、ウェーハ
の周縁部でより良好な熱伝達を与える。
【００３３】一つの実施態様において、シール部は、静
電チャック６４の上部の残部と同じくセラミックコーテ
ィングが施されている。そのようなセラミックコーティ
ングには小さい隙間があるので、シール領域は完璧なシ
ールを提供しない。加えて、基板又はウェーハの裏面で
何らかの粗さを持ち、それは基板支持体よりも粗いかも
しれない。従って、シール領域は、一方の領域から他の
領域へのヘリウムの顕著な漏れを防ぐよう、十分な幅を
持たなければならない。シール幅は１／１０インチ、つ
まり１００ｍｉｌが有効であることが実験で確かめられ
た。シール幅は、５０ｍｉｌから３００ｍｉｌの範囲で
あることが好ましい。外側シール７４については、この
シールより上のウェーハの領域が、高圧ヘリウムからの
熱伝導の恩恵を受けないので、幅を最小にするのが望ま
しい。同時に、シール幅は、チャンバ内の反応に悪影響
を及ぼす、チャンバ内への顕著なヘリウム漏れを防ぐ大
きさでなくてはならない。同じように１００ｍｉｌのシ
ール幅が効果的であり、５０ｍｉｌから３００ｍｉｌの
シール幅が最適であることが見出された。基板支持体及
び基板の材料、滑らかさが違えば別の幅が適切な場合が
ある。例えば、多くの著名なサプライヤから入手できる
Kapton（商標）などのポリマーフィルムを用いる場
合、そのコンプライシー（融通性）により、小さい幅と
することができる。
【００３４】熱伝達ガスは、不活性で、比較的値段が安
いことから、ヘリウムが好ましい。代わりに、アルゴ
ン、酸素、ＣＦ4、その他のガスを用いることもでき、
また、混合ガスを用いてもよい。混合ガスを用いて、例
えば、追加の圧力制御を行うこともできるであろう。漏
れガスが、化学反応に与える影響を最小限にするため、
チャンバ内での化学処理と互換性を持つように、特定の
ガスを選択することができる。例えば、フッ素をエッチ
ング核種として用いるエッチング反応において、ＣＦ4
をバックサイド熱伝達ガスとして用いることが望まし
い。
【００３５】熱伝導は、主にヘリウムガスを介して行わ
れるので、突出部の大きさと数、及びシール領域を最小
にすることが望ましい。従って、基板の全面積にわた
り、接触面積は非接触面積よりも小さくなければならな
い。他方、シールはガス漏れを防ぐことが必要であり、
突出部は、ウェーハを機械的に支持することのできる大
きさと間隔でなければならない。加えて、最適化するた
めに他の要因がある。突出部間の、基板と基板支持体と
の間隙を決める突出部の高さは、プロセス立ち上げ時間
に悪影響を及ぼすことなく、ゾーン全体へ迅速にガスが
分布するような高さでなければならない。通常、これ
は、およそ数秒オーダーでなければならず、好ましく
は、１０秒以下で分布させるのが好ましい。
【００３６】熱伝達を最適化するには、熱伝達は主とし
て、分子を基板から基板支持体へと直接飛行させ、自由
分子による熱伝達を行うように間隙を十分小さくしなけ
ればならない。従って、間隙はガスの平均自由行程（又
は、混合ガスを用いる場合の平均自由行程）よりも小さ
くすべきである。平均自由行程は、ガス圧と分子の衝突
断面の関数である。様々な圧力を用いる場合、平均自由
行程も変わる。好ましい実施形態において、与えられる
最大圧の平均自由行程は、間隙寸法の決定に用いられ
る。
【００３７】加えて、誘電体厚さに対する間隙の比は、
基板上での局所不良を避けるために小さくしておかねば
ならない。この比率が大きい場合、等価静電容量が、空
間と突出部との間で著しく変化して、著しく異なる電界
を基板に印加する。この異なる電界は、化学処理に悪影
響を及ぼし、堆積、エッチング、ドーピング、その他の
特性変更を行う処理中、フィルムに不均一性をもたら
す。ある程度の差は必要ではあるが、最小にすることが
望ましい。また、比の大きさも、誘電体材料、特に材料
の誘電定数と、熱伝達ガス（主たるもの）の誘電定数と
の差によって変わる。２つの誘電定数が近い値である
程、間隙を大きくする心配は少なくなる。
【００３８】間隙の大きさを設定する上での別の懸念
は、基板支持体とウェーハの裏面との間の熱伝達ガスに
よりプラズマが発生しないようにすることである。この
懸念は、間隙の大きさが熱伝達ガスの平均自由行程の何
倍かになると生ずるものと考えられている。
【００３９】静電チャックの一つの実施形態では、セラ
ミックコーティングの厚さは、７〜１０ｍｉｌのオーダ
ーである。Kapton（商標）を使用する場合、厚さは１〜
２ｍｉｌがよい。理想的には、チャックを目的とする場
合、製造の一貫性を維持し、誘電破壊を防ぐ範囲内で、
誘電体をできる限り薄くする。前記２つのゾーンの圧力
でのヘリウムの平均自由行程は、約１〜５ｍｉｌであ
る。（きわめて高い圧力では、平均自由行程は１未満で
もよい。）従って、突出部高さを０．７〜１．２ｍｉｌ
に選択して、試験を行い、この高さが有効であることが
判明した。間隙は、適正な圧力で熱伝達ガスの平均自由
行程の２倍未満であることが好ましく、平均自由行程未
満であることがより好ましい。
【００４０】突出部間の間隔は、反りなく基板を支持す
る一方で、できる限り大きくする。一つの実施形態にお
いて基板は平面に保たれるが、他の実施形態では、曲が
った基板を適切に支持するために、突出部の高さを変化
させたり、（等しい高さの突出部を持った）基板支持体
の上面を変化させたりすることができる。別の要因は、
電界に局所的異常を招くおそれのある尖った点を避ける
ことである。間隔を大きく取りすぎると、チャック解放
時、電荷の移動に悪影響を及ぼし、破壊の原因となる。
【００４１】突出部の中心から中心までの最適な間隔
は、１００〜３００ｍｉｌの範囲であり、より好ましく
は約３００ｍｉｌであることが分かった。突出部自身の
大きさは、直径１０ｍｉｌ〜１５０ｍｉｌが好ましい
が、より好適には直径約１３０ｍｉｌである。方形突出
部が図示されているが、これは単に製造が容易であると
いう理由であり、他の形状も同じように用いることもで
きる。例えば、環状のものを用いてもよい。
【００４２】図示の実施形態おいて、ガス除去用の開口
は外側周縁領域には、全く示されていないが、代替の実
施形態では設けてもよい。ヘリウムの圧力制御は、高圧
又は低圧のヘリウムを供給することか、あるいは真空ポ
ンプを介して更に注入するかのどちらかで行うことがで
きる。同様に、中心領域の圧力も、上記方法のいずれ
か、又は両方を組み合わせて制御することができる。端
部近傍にリングとして配置したヘリウム源は、支持体中
間部近傍の真空と連携して、中央領域内の圧力勾配を、
中心に向かって追加的に減少させる。従って、本発明の
代替の実施形態は、中央部のヘリウム入口と真空排出口
との配置を通して行う微調整とともに、２種類の圧力ゾ
ーンを介した、熱伝達の荒調整を提供する。代替実施形
態において、２ヶ所以上のゾーンを、ハードウェアを交
換する必要もなく、微調整のために使用できるであろ
う。
【００４３】図４は、誘電体８６の誘電厚に変化を持た
せた静電チャック６４の一実施形態の側面図である。ウ
ェーハ８２はチャック上に取り付けられている。チャッ
クは、誘電体８６で覆われた電極部８４を包含する。誘
電体は静電チャックの上部を横切り、側面９０に沿って
延在する。図から分かるように、誘電体は中央部９２で
厚く、周縁部９４で薄くなっている。この側面図には、
多数の突出部７０を示し、また内側シール７２と外側シ
ール７４も示している。
【００４４】周縁部９４が薄い誘電体は、その部分でよ
り強い静電気力を提供する。これは多くの理由で有益で
ある。第１に、ウェーハをより強く保持して、静電チャ
ック上部との良好な接触を提供することによって、より
良好な熱伝達が確保される。第２に、より強い締付力に
より、周縁付近のシール７２と７４との間の高圧ヘリウ
ム中での保持が助長される。更に、ウェーハの周縁部の
温度が中央部の温度と差がある場合、周縁部は中央部に
対して曲がってしまって、上か下に反り返り、この点
は、周縁部により大きな適切な静電力をもたらすことで
克服できる。
【００４５】代替実施形態において、厚さに変化を持た
せた誘電体は、２種類の圧力ゾーン、又は突出部なしで
用いることができる。誘電コーティングに変化を持たせ
るには、連続して、あるいは段階的に行うことができ
る。段階的に差を持って行う方が、製造は容易であり、
安上がりである。
【００４６】シール領域７４、及びウェーハ端部のより
強い静電気力の別の利点は、静電チャックの上面付近の
露出金属でプラズマアークが発生しないようにする点で
ある。そのような露出金属は普通、アルミニウム電極を
上へ貫通するヘリウム入口ポートにあり、よって、これ
らの孔を介し電極に通路を露出させる。アーク発生は、
もっときついシールを設けて、静電チャックの端部から
十分離してヘリウム入口ポートを配置するか、又はそこ
に溝を付けることによって防ぐ。
【００４７】図４に示すように、温度センサ９６を静電
チャック上面とウェーハとの間の空間に設けることがで
きる。従って、ウェーハ温度をセンサで推測することが
できる。
【００４８】図５は、温度制御を図示するフィードバッ
ク制御システムの信号の流れ図である。図５は、ヘリウ
ム圧力を制御するための閉ループ温度制御システムを表
す図である。代替として、開ループシステムを、温度セ
ンサなしで使用することができる。所望するパラメータ
に関し、ヘリウム圧力の適正値は従来の実験で定められ
ているので、温度センサは代替実施形態においては不要
であろう。図５は、処理装置で実行される機能、及び物
理的効果の両方を含んでいる。
【００４９】図５に示すように、設定温度は、ユーザが
プログラミングした入力として、メモリー４５の制御プ
ログラムから図１のコントローラ３９に提供される。コ
ントローラは定数９８を、設定温度に乗算し、その結果
を加算関数１０２によって示されるように、フィードバ
ック信号１１３に加算する。加算関数は、ヘリウム供給
装置内の流量絞り又はバルブを制御してヘリウム圧力を
制御するよう、コントローラに使用される。これはヘリ
ウムガスの熱伝達範囲を変化させる。好適な実施形態に
おいて、ヘリウム圧力は数式モデルに従って制御される
が、実験上の結果もまた、圧力制御の基準として用いら
れ得る。数式モデルを以下に述べる。ブロック１０２で
示すように、ヘリウム圧力により、静電チャック（ＥＳ
Ｃ）への熱伝達が制御される。（代替として、任意のタ
イプの基板支持体を用いてもよい。）ＥＳＣは、熱交換
器３３によって冷却されるか、又はヒータ４３によって
加熱されるかのいずれかであり、ウェーハへの熱伝達量
はヘリウム圧力で制御される。ＥＳＣへの熱伝達とで
（ブロック１０６で示されるように）結び付く、（ブロ
ック１０４で示されるような）プラズマから転移される
エネルギーにより生じる熱により、この熱伝達は相殺さ
れる。（ブロック１０８で示されるような）ウェーハ熱
質量(thermal mass)に印加される総合的な熱伝達によ
り、ウェーハに温度１１０を生じさせる。半導体ウェー
ハではない、別の基板が用いられるかもしれないことに
注意すること。また、ウェーハの最終温度１１０は、フ
ィードバックライン１１１によって示されるように、静
電チャックへの熱伝達量に大きな影響を与える。ブロッ
ク１０２で示すＥＳＣとウェーハとの間の熱伝達関数
は、ＥＳＣの温度と同じく、ウェーハ温度の関数であ
る。図示したように、ＥＳＣへの熱伝達（１０２）が、
ウェーハから熱を奪う一方、プラズマからの熱（１０
４）がウェーハを加熱する。しかし、静電チャックがウ
ェーハの加熱に用いられている場合、それは逆になり、
よって、プラズマが低温であるという理由で、又は単に
チャンバにプラズマが無いという理由で、熱が奪われる
間、熱入力を提供する。
【００５０】ブロック１１２は、温度センサによる、温
度の電気信号への変換を示している。ブロック１１４
は、温度信号を、フィードバックとしての設定温度と組
み合わせる前に、プロセッサに与えられる変換関数を示
す。そのような変換関数は、その最も簡単な形で、１
（ユニティ：unity）であるかもしれない定数を乗算し
たものか、又は単に、アナログ信号からデジタル信号へ
の変換であるかもしれない。
【００５１】コントローラが実行する機能は、メモリー
４５内のプログラムの制御の下で行われる。このプログ
ラムは、様々な手順を実施するための命令、例えば、温
度センサからの温度指示を読む命令、その温度を所望の
設定入力温度と比較する命令、及び、圧力バルブ（又は
流量絞り弁）を制御して特定の圧力ゾーン内へガス圧力
を変化させる命令を含んでいる。その他の命令は、異常
発生時のガス遮断命令などである。
【００５２】単一圧力静電チャックを用いているところ
では、圧力を増加したり、減らしたりすることによっ
て、ヘリウム圧力を制御することができる。代替とし
て、本発明の好ましい実施形態のように、２つの圧力ゾ
ーンを使用するところでは、外側及び内側のヘリウム圧
を別々に制御することができる。各範囲の温度は、例え
ば、２つのゾーンの境界近傍に配置した、一個の温度セ
ンサだけで推測できる。代替として、２個の温度センサ
を使用してもよい。他の代替実施形態において、温度セ
ンサは静電チャックの上面に取り付けることができ、ま
た、代わりにウェーハ自身に直接接触するよう設置して
もよい。温度センサを、圧力変化の原因となるゾーン間
の漏れがあるようなところで、圧力を推測するのに用い
てもよい。圧力レギュレータは、ウェーハから何らかの
距離がある、その出力部の圧力だけを検出するのが普通
であろう。温度センサは、ウェーハの下の実際の圧力を
推測するのに用いることができるであろう。ウェーハの
表面粗さに依存して、漏れが変化し、供給される圧力を
変える必要があるかもしれない。
【００５３】制御システムは特定の制約を受けるのが普
通である。例えば、ウェーハが静電チャックから上へ離
れてしまわないよう、ヘリウム圧力は制限されている。
さもないと、更に大きな圧力差がもたらされて、熱応力
によりウェーハを損傷させる熱勾配が生ずる。そのよう
な制約を超えてしまったり、その他の明らかな故障が発
生した場合、ガスフローは停止する。
【００５４】上記のように、本発明によるシステムの好
ましい実施形態において、熱伝達関数の数式モデルを用
いて、ヘリウム圧力を制御する。このモデルを、図６に
関連して説明する。図６に示すように、一枚のウェーハ
が静電チャック上に位置決めされている。モデルを図示
するために、チャックとウェーハとの間に拡大した空間
を示す。
【００５５】図６に示すシステムにおいて、 ｑP ：プラズマからの熱フラックス ｑOUT：基板（チャック）への熱フラックス ｑRAD：熱放射による熱フラックス ｑGAS：自由分子熱伝導による熱フラックス ＴWAF：ウェーハ温度（センサ温度） ＴC ：静電チャックの温度 αW ：ウェーハの適応係数 εW ：ウェーハの放射率 αC ：チャックの適応係数 εC ：チャックの放射率 σ ：ステファン・ボルツマン定数 ｐ ：ガス圧力 γ ：局所境界条件、例えばセンサ位置、ウェーハ位
置等、による補正係数 ρ ：ウェーハ密度 ＣP ：ウェーハの比熱 ｔ ：ウェーハの厚さ Λ ：ガスの熱伝導率 である。
【００５６】ウェーハには、エネルギーの保存を用い
る。
【００５７】
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【数５】 ここで、
【数６】 また、適応係数
【数７】 定常状態では、
【数８】
【数９】 簡単にすると、
【数１０】 である。
【００５８】２つの圧力ゾーンのための、圧力制御シス
テムの一つの実施形態形態を、図７に示す。基板支持体
１２０は、別々のゾーンに接続された高圧ガスライン１
２２と低圧ガスライン１２４を有する。高圧ヘリウムコ
ントローラ１２６は、加圧ヘリウムタンク１２８から、
高圧ライン１２２に供給する。コントローラ１２６は、
その出力圧をモニターし、ヘリウムの流量を調整して所
望圧力に維持する。バルブ１３０は、高圧ライン１２２
と低圧ライン１２４との間に圧力低下を与える。この方
法の場合、単一の圧力コントローラを用いて、両方の圧
力を制御することができる。また、真空ポンプ１３２も
低圧ライン１２４に接続され、バルブ１３１を介しても
う一つの制御レベルを提供する。代わりに、２個の別の
制御装置を用いてもよく、真空ポンプを別のラインに接
続することも可能であろう。また、流量絞り弁をバルブ
の代わりに用いることもできるだろう。他の実施形態に
おいて、別々の圧力コントローラと流量絞り弁とを、別
々の圧力ゾーンに用いることもできるだろう。
【００５９】当業者には理解できるように、本発明は、
その精神又は本質的な特徴を逸脱することなく、他の具
体的な形で実施することができる。例えば、圧力ゾーン
を２つの代わりに３つ使うこともできるだろう。代替と
して、本発明に記載の様々な特徴の異なる組み合わせを
用いることができる。例えば、圧力ゾーンを用いずに、
突出部を、変化をもたせた誘電体と組み合わせることが
できる。同様に、他の組み合わせも可能である。従っ
て、前記実施形態は、特許請求の範囲に明記した本発明
の範囲の例証となるものを意味するものであり、これに
限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いた、半導体処理装置の一実施形態
を示す説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、不均一加熱による、ウェー
ハの温度勾配を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態による、圧力ゾーン及び最
小接触突出部の平面図である。
【図４】本発明の一実施形態による、厚さに変化をもた
せた誘電体の側面図である。
【図５】本発明の別の実施形態による、ウェーハ温度制
御用の電子制御ループのブロック図である。
【図６】ガス圧力制御システム用の数学的モデルを示す
図である。
【図７】本発明によるガス圧力制御システムの一実施形
態を示す説明図である。
【符号の説明】
２…ウェーハ処理装置、８…チャンバ、１４，６４…静
電チャック、２０…カバーリング、２４…直流電源、２
７…ＲＦ電源、２８…整合器、３２…電極、３３…熱交
換器、３４…吸水管、３５…真空ライン、３７…真空ポ
ンプ、３８…排水管、３９…コントローラ、４３…ヒー
タ、４５…メモリー、６０…周縁部、６１…基板支持
体、６２…中央部、６６…突出部、６８…中央ゾーン、
７０…周縁ゾーン、７２，７４…シール領域、７６…リ
ング、７８…内側リング、８２…ウェーハ、 ８６…誘
電体、９６…温度センサ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年５月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 哲也 アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， ブラッサム ドライヴ 873 (72)発明者 レデカー フレッド シー. アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， スー ドライヴ 1801 (72)発明者 ワン マナス アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， タイペイ ドライヴ 1570 (72)発明者 リ シーチャン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ドニントン ドライヴ 1202

Claims (51)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板を保持するための基板支持体であっ
    て、 少なくとも第１のゾーン及び第２のゾーンを有する前記
    基板支持体の上面と、 シール領域と、 少なくとも一つの通路とを備え、 前記第１及び第２のゾーンのそれぞれが、前記上面と前
    記基板との間でガスが流れるのを可能とする間隙を有
    し、 前記シール領域が、前記第１のゾーンと前記第２のゾー
    ンとの間の圧力差を維持するように前記第１のゾーンと
    前記第２のゾーンとの間に形成されており、 より多くの熱伝達が必要とされる前記基板の部分に対応
    するゾーンに、より高いガス圧力が供給されるよう、前
    記少なくとも一つの通路が前記第１及び第２のゾーンの
    少なくとも一方に前記ガスを導入するようになってい
    る、基板支持体。
  2. 【請求項２】 前記第１のゾーンが中央ゾーンであり、
    前記第２のゾーンが周縁ゾーンである、請求項１に記載
    の基板支持体。
  3. 【請求項３】 前記より高い圧力が前記周縁ゾーンに与
    えられる、請求項２に記載の基板支持体。
  4. 【請求項４】 前記中央ゾーン内の前記シール領域に隣
    接した低圧力通路を更に備える、請求項３に記載の基板
    支持体。
  5. 【請求項５】 前記シール領域が前記上面の連続部分で
    ある、請求項１に記載の基板支持体。
  6. 【請求項６】 前記シール領域の幅が３００ｍｉｌ未満
    である、請求項５に記載の基板支持体。
  7. 【請求項７】 前記基板支持体の外側端部に第２のシー
    ル領域を更に備える、請求項１に記載の基板支持体。
  8. 【請求項８】 前記第２のシール領域の幅が３００ｍｉ
    ｌ未満である、請求項７に記載の基板支持体。
  9. 【請求項９】 前記第１のゾーンに接続された高圧力ラ
    インと、 前記高圧力ラインに接続された高圧力コントローラと、 前記第２のゾーンに接続された低圧力ラインと、 前記高圧力ラインと前記低圧力ラインとの間に接続され
    た流れ制限装置と、を更に備える、請求項１に記載の基
    板支持体。
  10. 【請求項１０】 前記基板支持体が静電チャックであ
    る、請求項１に記載の基板支持体。
  11. 【請求項１１】 前記ガスがヘリウムである、請求項１
    に記載の基板支持体。
  12. 【請求項１２】 前記基板が半導体ウェーハである、請
    求項１に記載の基板支持体。
  13. 【請求項１３】 前記第１及び第２のゾーンの少なくと
    も一方に、前記上面に接続された少なくとも一つの真空
    通路を更に備える、請求項１に記載の基板支持体。
  14. 【請求項１４】 前記基板により均一な熱分布を提供す
    るように、前記第１のゾーン及び前記第２のゾーン内の
    前記ガスの圧力を変化させる、少なくとも一つのコント
    ローラを更に備える、請求項１に記載の基板支持体。
  15. 【請求項１５】 処理チャンバ内に設けられている請求
    項１４に記載の基板支持体であって、前記処理チャンバ
    に取り付けられ、前記コントローラに結合された少なく
    とも一つの温度センサを更に備える、請求項１４に記載
    の基板支持体。
  16. 【請求項１６】 前記温度センサが、前記基板支持体及
    び前記間隙の一方に取り付けられる、請求項１５に記載
    の基板支持体。
  17. 【請求項１７】 前記温度センサが、前記基板支持体に
    直接接触する、請求項１５に記載の基板支持体。
  18. 【請求項１８】 前記コントローラに接続され、コード
    化された命令を記憶しているメモリーを更に備えてお
    り、前記コード化された命令が、 前記温度センサからの温度指示を読み取るための第１の
    命令と、 前記温度指示を、前記基板の所望温度に対応する所望温
    度と比較するための第２の命令と、 前記基板を前記基板の前記所望温度に近付けるよう、前
    記ガスの熱伝達特性を変化させるために、前記ゾーン内
    での前記ガスの前記圧力を変化させるための第３の命令
    と、を含んでいる、請求項１５に記載の基板支持体。
  19. 【請求項１９】 前記コード化された命令が、更に、異
    常発生時にガスを遮断するための第４の命令を備える、
    請求項１８に記載の基板支持体。
  20. 【請求項２０】 前記ガス通路に結合されたガス源と、 前記ガスの流れを制御するために前記ガス源に接続され
    たガスコントローラと、を更に備え、前記ガスコントロ
    ーラは、前記コントローラに接続された制御入力部を有
    する、請求項１に記載の基板支持体。
  21. 【請求項２１】 前記上面に結合された、少なくとも一
    つの低圧力通路と、 真空ポンプと、 前記真空ポンプと前記低圧力通路との間に接続され、前
    記コントローラに接続された制御入力部を有する流れ制
    限装置と、を更に備え、前記制御弁は、前記第１及び第
    ２のゾーンの少なくとも一方のゾーン内の圧力を少なく
    とも部分的に制御する、請求項１に記載の基板支持体。
  22. 【請求項２２】 前記シール領域とは別の領域で、前記
    上面から延在する複数の突出部を更に備え、前記突出部
    間の空間でガスが流れることを可能とし、前記空間は前
    記突出部より大きい面積を有する、請求項１に記載の基
    板支持体。
  23. 【請求項２３】 前記突出部の高さと間隔は、少なくと
    も一つのガス圧力にに関して、前記基板と前記基板支持
    体との間に自由分子熱伝達を提供するための寸法であ
    る、請求項２２に記載の基板支持体。
  24. 【請求項２４】 前記突出部の高さと間隔は、少なくと
    も一つのガス圧力に関して、前記ガスが１０秒未満で前
    記ゾーンを満たすことができる寸法である、請求項２２
    に記載の基板支持体。
  25. 【請求項２５】 前記基板支持体が静電チャックであ
    り、前記突出部の高さと間隔が、印加された電界による
    ガス分解を防ぐ寸法である、請求項２２に記載の基板支
    持体。
  26. 【請求項２６】 前記上面は誘電体であり、前記基板支
    持体はプラズマ反応内で用いられ、前記突出部が、印加
    された電界による前記基板中の局所異常を防ぐ寸法であ
    る、請求項２２に記載の基板支持体。
  27. 【請求項２７】 前記上面から上の前記突出部の高さ
    が、前記上面に印加される少なくとも一つの圧力に関し
    て、前記ガスの平均自由行程の２００パーセント未満で
    ある、請求項２２に記載の基板支持体。
  28. 【請求項２８】 前記上面から上の前記突出部の高さ
    が、前記上面に印加される少なくとも一つの圧力に関し
    て、前記ガスの平均自由行程よりも小さい、請求項２２
    に記載の基板支持体。
  29. 【請求項２９】 複数の前記突出部の中心間の間隔が２
    ００ｍｉｌ〜４００ｍｉｌである、請求項２２に記載の
    基板支持体。
  30. 【請求項３０】 前記第１のゾーン内の前記突出部の大
    部分は、前記第２のゾーンにおける前記突出部の大部分
    と実質的に同じ面積と間隔を有する、請求項２２に記載
    の基板支持体。
  31. 【請求項３１】 前記基板支持体が静電チャックであ
    り、前記上面が誘電体であり、前記誘電体材料は、前記
    チャックの周縁でより強い静電吸引力を提供するため前
    記チャックの前記周縁近傍の前記基板から、より大きい
    熱伝達を提供するよう、前記チャックの前記周縁部分が
    前記チャックの中央部分よりも薄くされている、請求項
    １に記載の基板支持体。
  32. 【請求項３２】 前記誘電体の下側に設けられた電極
    と、 前記誘電体に電圧を印加する電源と、を更に備え、 前記周縁部分での前記電圧量と前記誘電体の薄さは、前
    記静電チャックに前記ウェーハを保持するのに十分な大
    きさであり、それによって微量の高圧ヘリウムが前記周
    縁部分から前記チャンバ内へ漏れるようにしている、請
    求項２９に記載の基板支持体。
  33. 【請求項３３】 半導体処理チャンバ内にウェーハを保
    持するための静電チャックであって、 前記チャック内に取り付けられた少なくとも一つの電極
    と、 前記ウェーハを支持する、前記電極を覆う誘電体材料
    と、 第１の環状シール領域と、 第２の環状シール領域と、 複数の突出部と、 少なくとも一つの通路と、 コントローラと、 少なくとも一つの温度センサと、を備え、 前記誘電体材料は上面を有し、前記上面は、当該上面と
    前記ウェーハとの間にガスが流れるのを可能とするため
    の間隙をそれぞれが有する中央部分と周辺部分とを有し
    ており、 前記第１の環状シール領域は、前記中央部分と前記周縁
    部分との間に前記ガスの圧力差を与えるよう、前記中央
    部分と前記周縁部分との間で構成されており、 前記第２の環状シール領域は、前記誘電体の前記周縁部
    分の外側縁部に設けられており、 前記複数の突出部は、前記シール領域以外の領域で、前
    記誘電体の前記上面から延在しており、前記突出部間の
    空間がガスが流れるのを可能とし、前記空間の面積は前
    記突出部よりも大きくされており、 前記周縁部分が前記中央部分よりも高いガス圧力となる
    ように、前記少なくとも一つの通路が、前記周縁部分及
    び前記中央部分の少なくとも一方に前記ガスを導入する
    ようになっており、 前記コントローラは、前記ウェーハにより均一な熱分布
    を提供するように、前記中央部分及び前記周縁部分の前
    記ガスの圧力を変えるようになっており、 前記少なくとも一つの温度センサは、前記チャンバ内に
    取り付けられ、前記コントローラに接続されている、静
    電チャック。
  34. 【請求項３４】 前記上面から上の前記突出部の高さ
    が、印加される少なくとも一つの圧力において、前記ガ
    スの平均自由行程の１００パーセント未満である、請求
    項３３に記載の静電チャック。
  35. 【請求項３５】 基板処理チャンバと、 基板を保持するよう前記チャンバ内に取り付けられた基
    板支持体と、 ガスコントローラと、 少なくとも一つの温度センサと、 コントローラと、を備える処理装置であって、 前記基板支持体が、前記基板との間にガスが流れるのを
    可能とする間隙を有する上面と、前記ガスを前記上面に
    導入するための少なくとも一つの通路と、を含み、 前記ガスコントローラは、前記上面と前記基板との間の
    前記ガスの圧力を制御し、 前記少なくとも一つの温度センサは、前記基板に近接し
    て取り付けられ、出力部を有しており、 前記コントローラは、前記温度センサ出力部に接続され
    た入力部と、前記温度センサ出力に応答して前記ガスの
    圧力を変化させるために前記ガスコントローラに接続さ
    れた出力部とを有している、処理装置。
  36. 【請求項３６】 前記温度センサが前記基板支持体に取
    り付けられている、請求項３５に記載の処理装置。
  37. 【請求項３７】 前記温度センサが、前記基板支持体と
    前記基板との間の間隙に取り付けられている、請求項３
    ５に記載の処理装置。
  38. 【請求項３８】 前記温度センサが前記基板と直接接触
    している、請求項３５に記載の処理装置。
  39. 【請求項３９】 前記コントローラに接続され、コード
    化された命令を記憶しているメモリーを更に備えてお
    り、前記コード化された命令が、 前記温度センサからの温度指示を読み取るための第１の
    命令と、 前記温度指示を、前記基板の所望温度に対応する所望温
    度と比較するための第２の命令と、 前記基板を前記基板の前記所望温度に近付けるよう、前
    記ガスの熱伝達特性を変化させるために、前記ゾーン内
    での前記ガスの前記圧力を変化させるための第３の命令
    と、を含んでいる、請求項３５に記載の処理装置。
  40. 【請求項４０】 前記コード化された命令が、更に、異
    常発生時にガスを遮断するための第４の命令を備える、
    請求項３９に記載の処理装置。
  41. 【請求項４１】 基板を保持する基板支持体であって、 複数の突出部を有する上面を備えており、前記突出部間
    の空間により前記上面と前記基板との間にガスが流れる
    のが可能とされ、前記空間の面積が前記突出部の面積よ
    りも大きくされており、 前記基板支持体の前記上面に前記ガスを導入する、少な
    くとも一つの通路を備えている、基板支持体。
  42. 【請求項４２】 前記突出部の高さと間隔は、少なくと
    も一つのガス圧力に関して、前記基板と前記基板支持体
    との間に自由分子熱伝達を与える寸法である、請求項４
    １に記載の基板支持体。
  43. 【請求項４３】 前記突出部の高さと間隔は、少なくと
    も一つのガス圧力に関して、前記ガスが１０秒未満で前
    記空間を満たすことができる寸法である、請求項４１に
    記載の基板支持体。
  44. 【請求項４４】 前記基板支持体が静電チャックであ
    り、前記突出部の高さと間隔が、印加された電界による
    ガス分解を防ぐ寸法である、請求項４１に記載の基板支
    持体。
  45. 【請求項４５】 前記基板支持体の前記上面は誘電体で
    あり、前記基板支持体はプラズマ反応の中で用いられ、
    前記突出部が、印加された電界による前記基板中の局所
    異常を防ぐ寸法である、請求項４１に記載の基板支持
    体。
  46. 【請求項４６】 前記上面から上の前記突出部の高さ
    が、前記上面に印加される少なくとも一つの圧力に関し
    て、前記ガスの平均自由行程の２００パーセント未満で
    ある、請求項４１に記載の基板支持体。
  47. 【請求項４７】 前記上面から上の前記突出部の高さ
    が、前記上面に印加される少なくとも一つの圧力に関し
    て、前記ガスの平均自由行程よりも小さい、請求項４１
    に記載の基板支持体。
  48. 【請求項４８】 複数の前記突出部の中心間の間隔が２
    ００ｍｉｌ〜４００ｍｉｌである、請求項４１に記載の
    基板支持体。
  49. 【請求項４９】 前記ガスがヘリウムである、請求項４
    １に記載の基板支持体。
  50. 【請求項５０】 基板を保持する静電チャックであっ
    て、 前記チャック内に取り付けられた少なくとも一つの電極
    と、 前記基板を支持するために前記電極を覆う誘電体材料
    と、を備え、 前記誘電体材料は、前記チャックの周縁でより強い静電
    吸引力を提供するため、前記チャックの前記周縁近傍の
    前記ウェーハから、より大きい熱伝達を提供するよう、
    前記チャックの周縁部分が前記チャックの中央部分より
    も薄くされている、静電チャック。
  51. 【請求項５１】 ヘリウムを、前記チャックの上面の間
    隙に供給する少なくとも一つの通路と、 前記電極に電圧を印加する電源と、を更に備え、 前記電圧の電力量と、前記周縁部分での前記誘電体の薄
    さは、前記静電チャックに前記ウェーハを保持するのに
    十分な大きさであり、それによって微量のヘリウムが前
    記チャックの周縁部分から前記チャンバ内へ漏れるよう
    にしている、請求項５０に記載の静電チャック。
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