JP2018509764A - ワークピースの温度均一性を改善する装置 - Google Patents

Abstract

処理中のワークピースの温度均一性を改善するための装置が開示される。装置は、プラテンの外縁を独立に加熱することができる分離制御型の縁部ヒーターを有するプラテンを含む。これにより、追加の熱をプラテンの外縁近傍に供給することができ、プラテン全体にわたって一定温度を維持するのを助成する。縁部ヒーターは、プラテンの外面上に配置することができ、又は、特定の実施態様において、プラテンに埋め込むことができる。特定の実施態様において、縁部ヒーター及び主ヒーターは２つの異なる平面に配置され、縁部ヒーターは主ヒーターよりも頂面により近く配置される。

Description

優先権主張

本願は２０１５年３月１３日に出願された米国特許出願第１４／６５７，１９３号の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照により全体が本明細書に組み込まれる。

本開示の実施形態は、処理中のワークピースの温度均一性を改善する装置に関し、特に、加熱したワークピースの温度均一性を改善する装置に関する。

半導体装置の製造は複数の離散的で複雑なプロセスを含む。これらのプロセスを実施するために、ワークピースは典型的にプラテン上に配置される。プラテンは、プラテン内の電極により生成される静電力の印加によりワークピースを保持するように設計される静電チャックで構成される場合がある。

典型的には，プラテンは、プラテンが支持するワークピースよりもわずかに小径に設計される。これにより、プラテンが入射イオンビームに曝されないことを保証する。イオンビームとの接触は、汚染物質の生成を引き起こすことができ、又は、プラテンに損傷を与え得る。さらに、側壁が入射イオンビームにさらされる可能性を最小にするために、いくつかのプラテンは、傾斜した側壁又は先細りの側壁を有する。

プラテンは、ワークピースを定位置に保持することに加えて、ワークピースを加熱又は冷却するためにも役立つことができる。具体的に言うと、プラテンは典型的には大質量の材料からなり、いくつかの実施形態においてはワークピースから熱を奪い、また、他の実施形態においてはワークピースに熱を加えることができる構成とされている。特定の実施形態において、プラテンは、プラテンの上面とワークピースの裏面との間の空間へ裏面ガスを供給する導管を、プラテンの上面に有する。

プラテンはワークピースより若干小さいため、ワークピースの外縁は、プラテンにより効率的に加熱又は冷却することができない。実際に、いくつかの実施形態において、外縁近傍の温度は、ワークピースのその他の部分よりも４−１０％低くなり得る。さらに、プラテンの外縁は、プラテンのその他の部分より多くの熱を環境へ放射し、これにより、プラテンの外縁における温度を低下させることになる。したがって、プラテンがワークピースに熱を供給する実施形態において、ワークピースの外縁は、ワークピースのその他の部分よりも冷たくなり得る。逆に、プラテンがワークピースから熱を除去する実施形態において、ワークピースの外縁は、ワークピースのその他の部分よりも熱くなり得る。

この温度差は、ワークピースの製造量に影響を与え得る。さらに、プラテンの外縁に沿うこれらの温度勾配は、プラテンに熱応力を及ぼすことができ、これにより、プラテンの故障を引き起こし得る。したがって、特に、ワークピースがプラテンにより加熱される実施形態において、ワークピースの全域で、より良い温度均一性を達成する装置があれば、有益であろう。

処理中のワークピースの温度均一性を改善する装置が開示される。装置は、プラテンの外縁を独立に加熱することができる分離して制御される縁部ヒーターを有するプラテンを含む。このように、追加の熱をプラテンの外縁の近くに供給することができ、プラテンの全体にわたって一定温度を維持するのに役立つ。この縁部ヒーターは、プラテンの外面の上に配置することができ、又は、特定の実施態様において、プラテンの中に埋め込むことができる。特定の実施態様において、縁部ヒーター及び主ヒーターは２つの異なる平面に配置され、縁部ヒーターは、主ヒーターよりも頂面により近く配置される。

第１の実施態様により、ワークピースを保持して加熱するための装置が開示される。このワークピース保持・加熱装置は、頂面、底面、並びに該頂面及び底面の間を延びる側壁を備えるプラテンと、第１の平面に配置される主ヒーターと、第２の平面に配置される縁部ヒーターと、を備え、前記第２の平面は、前記第１の平面よりも前記頂面により近い。特定の実施態様において、縁部ヒーターはプラテンの中に埋め込むことができる。他の実施態様において、縁部ヒーターはプラテンの外面に取り付けられる。

第２の実施態様により、ワークピースを保持して加熱するための装置が開示される。このワークピース保持・加熱装置は、頂面、底面、並びに該頂面及び底面の間を延びる側壁を備えるプラテンであって、該側壁は、前記頂面に平行な水平環状リング部分を備える、プラテンと、主ヒーターと、前記水平環状リング部分に配置される縁部ヒーターと、を備える。

第３の実施態様により、ワークピースを保持して加熱するための装置が開示される。このワークピース保持・加熱装置は、頂面、底面、並びに該頂面及び底面の間を延びる側壁を備えるプラテンと、主ヒーターと、前記先細の側壁に平行に配置される縁部ヒーターと、を備える。特定の実施態様において、縁部ヒーターはプラテンの先細の側壁に取り付けられる。他の実施態様において、縁部ヒーターはプラテンの中に埋め込まれる。

本開示のよりよい理解のために、参照により本明細書に組み込まれる添付図面を参照されたい。

一実施形態による縁部ヒーターを備えるプラテンを有するシステムのブロック図である。 一実施形態による先細りの側壁に取り付けられた縁部ヒーターを備えるプラテンの側面図である。 図２Ａのプラテンの側面図である。 別の実施形態による縁部ヒーターを備えるプラテンの側面図である。 図３Ａのプラテンの側面図である。 別の実施形態による埋め込まれた縁部ヒーターを備えるプラテンの側面図である。 図４Ａのプラテンの側面図である。 別の実施形態による多数の縁部ヒーターを有するプラテンの側面図である。 別の実施形態による多数の埋め込まれた縁部ヒーターを有するプラテンの側面図である。 先細の側面に沿って配置され、埋め込まれた縁部ヒーターを有するプラテンの側面図である。 縁部ヒーターを備えるプラテンと、縁部ヒーターを備えない従来のプラテンについて温度プロファイルを比較したグラフである。

上述したように、従来のプラテン上に配置されるワークピースの縁部は、プラテンから突出する場合があり、そのような縁部はワークピースのその他の部分と異なる温度を維持する。さらに、プラテンの外縁は、環境にさらされるため、より多くの熱を環境へ放射しやすく、プラテンの外縁に沿う温度を実質的に低くする。言い換えれば、プラテンの内部で生成する熱は、プラテン内にとどまりやすく、一方、外縁の近くで生成する熱は、環境へ消散しやすい。

このような問題に対処する１つのアプローチは、プラテンの外縁近傍に、別個に制御される縁部ヒーターを提供することである。この縁部ヒーターは、プラテンの外縁近傍で失われる熱を補うために用いることができる。特定の実施形態において、縁部ヒーターは、プラテンの主ヒーターよりもワークピースにより近く配置される。

図１は、システム１０のコンポーネントを示す代表的例示を示す。プラテン１００は静電チャック（ＥＳＣ）又は任意の他の種類のプラテンであり得る。いくつかの実施形態において、プラテン１００は、プラテン１００の上面とワークピース３０の底面との間の体積へ裏面ガスを供給する、プラテン１００の上面で終端する複数の導管を備える。プラテン１００は、また、その外縁の近くに外部シールリング（図示せず）を有することができ、それにより、裏面ガスをこの体積内に閉じ込め、裏面ガスの漏れを最小にするのに役立つ。外部シールリングは、プラテン１００の上面から上方へ伸び、ワークピース３０に接触し、裏面ガスを含む壁を形成する。外部シールリングは、ワークピース３０に接触するため、この外部シールリングは効果的であり得る。さらに、プラテン１００は、その下に複数の電極を配置する上部誘電層を含むことができる。交流電圧波形がこれらの電極に印加され、電極は、ワークピース３０を適切な位置で支える静電力を創生する。この上部誘電層は、イオンビームの直撃に耐えることができない。したがって、外部シールリング及び上部誘電層のために、イオンビームがプラテン１００を直撃することができないことを確実にするように、プラテン１００は、その上に配置されるワークピース３０より典型的により小さくする。いくつかの実施形態において、他の寸法も可能であり、本発明の範囲内であるけれども、ワークピース３０は、プラテン１００を２〜３ｍｍだけ突き出ることができる。

プラテン１００は、プラテン１００を支持するために用いる基部２０の上に配置することができる。基部２０は、プラテン１００と異なる材料から作ることができる。さらに、環境にさらされる外部表面、及び、特に、プラテン１００の側壁は、熱を環境へ放射しやすく、これらの外部表面での温度を低下させるので、プラテン１００の温度は、平坦でなく又は不均一であり得る。

プラテン１００は、円盤形状のワークピースを支持するように、円筒形状を有することができる。プラテン１００の外縁は、プラテン１００の外径に最も近いプラテン１００の部分と考えることができる。例えば、プラテン１００の円周である外径を有する数ミリメートルの環状リングは、外縁であると考えることができる。この外縁は、プラテン１００のその他の部分と異なる温度を有することができる。

図１に示すように、プラテン１００は、プラテン１００を加熱するために用いる主ヒーター１１０を有することができる。この主ヒーター１１０は、図１に示すように、プラテン１００の中に配置することができ、又は、プラテン１００の底面などのプラテン１００の外面の上に配置することができる。この主ヒーター１１０は、電気抵抗材料を備えるフィルムとすることができ、したがって、主ヒーター１１０を通る電流の流れは、電気抵抗材料を通る熱の生成を引き起こす。プラテン１００の温度は、主ヒーター１１０を通る電流の量を調整することにより制御することができる。特定の実施形態において、主ヒーター１１０を通る電流の流れを制御することにより、プラテン１００の温度を調整するために、コントローラ４０を用いることができる。

プラテン１００は、また、プラテン１００の温度をモニターするために用いる第１の温度センサ１１５を含むことができる。コントローラ４０は、第１の温度センサ１１５を用いて、プラテン１００の温度をモニターし、モニターした温度に基づいて主ヒーター１１０を通る電流を調整することにより、プラテン１００の温度を調整することができる。したがって、第１の温度センサ１１５、主ヒーター１１０及びコントローラ４０は、プラテン１００の温度をモニターし制御するための第１の制御ループを形成する。

システム１０は、また、プラテン１００の外縁の近くに配置される縁部ヒーター１２０を備える。図１は、縁部ヒーター１２０がプラテン１００から離れているとして示しているが、特定の実施形態において、プラテン１００の表面上に配置することができることは理解される。他の実施形態において、縁部ヒーター１２０は、プラテン１００内に配置することができる。縁部ヒーター１２０は、電気抵抗材料を有する薄いフィルム材料とすることができる。薄いフィルムの使用により、また、以下に、もっと詳細に説明するように、縁部ヒーター１２０をもっと直ちに様々な表面に適用することができる。特定の実施形態において、他の厚さも可能であるけれども、薄いフィルムは、約０．０１ｍｍの厚さとすることができる。次いで、熱を発生するために、電気抵抗材料に電流を通過させる。温度均一性に影響するように、フィルム内に発生する熱の量を制御するために、薄いフィルム材料の厚さ又は／及び幅を変化させることができる。

外縁における温度を測定するように、第２の温度センサ１２５をプラテン１００の外縁の近くに配置することができる。上記で説明したように、熱の環境への放射により、プラテン１００の外縁は、プラテン１００のその他の部分より、より冷たくなり得る。第２の温度センサ１２５は、縁部ヒーター１２０の上に取り付けることが示されているが、他の実施形態が可能である。特定の実施形態において、第２の温度センサ１２５は、縁部ヒーター１２０から離れて、その外縁に近いプラテン１００上に配置される。この第２の温度センサ１２５、縁部ヒーター１２０及びコントローラ４０は、プラテン１００の外縁での温度をモニターし制御するための第２の制御ループを形成することができる。この第２の制御ループは、第１の制御ループとは独立に動作することができる。

コントローラ４０は、第１の温度センサ１１５又は第２の温度センサ１２５などの１つ以上の源からの入力を受けることができる、任意の適切な装置とすることができる。コントローラ４０は、また、主ヒーター１１０及び縁部ヒーター１２０への電流制御などの出力を供給することもできる。

システム１０の一般的構造を規定して、様々な実施形態が説明される。なお、これらの実施形態は例示的に過ぎず、本発明は示されるそれらの実施形態に限定されない。

図２Ａは、縁部ヒーター２２０を有するプラテン２００の第１の実施形態を示す。図２Ａは、傾斜した又は先細りであり得る側壁を有することができるプラテン２００の側面図を示す。言い換えれば、プラテン２００の側壁２０１は、プラテン２００の頂面に対して、４５°などの鋭角を形成することができる。側壁２０１が頂面に対して形成する角度は、実施の決定であり、本開示により限定されない。先細りの側壁の使用により、側壁２０１を直撃するイオンビームにより引き起こされるスパッタリングの量を低減することができる。

この特定の実施形態において、主ヒーター２１０は、プラテン２００の底の上に配置することができる。そのようなものとして、主ヒーター２１０は、プラテン２００の頂面から約８〜１０ｍｍ離すことができる。側壁２０１が先細りのため、主ヒーター２１０は、頂面の最外部分へ延びない。したがって、熱が発生する位置及び側壁で被る損失により、プラテン２００の外縁は、プラテン２００のその他の部分より、より低い温度であり得る。

図２Ｂは、図２Ａの変形を示し、主ヒーター２１１は、プラテン２５０内に又は埋め込まれる。これは、プラテン２５０を２つの部分として作ることにより、達成することができる。例えば、プラテン２５０は、セラミック材料を備えることができる。主ヒーター２１１は、次いで、２つの水平なセラミックの部分の間に置くことができる。主ヒーター２１１に接続するために用いる電線は、プラテン２５０の外面を通って延びることができる。２つのセラミックの部分の間に置かれた主ヒーター２１１を備える２つのセラミックの部分を含むアセンブリは、次いで、焼成されて、主ヒーター２１１をプラテン２５０内に封入する。さらに別の実施形態において、プラテン２５０内に配置される多数の主ヒーター２１１があり得る。本実施形態において、主ヒーター２１１は、プラテン２５０の頂面から約１〜５ｍｍに配置することができる。

図２Ａのプラテン２００のように、プラテン２５０は先細りである側壁２０１を有することができる。再び、側壁２０１の先細りのため、主ヒーター２１０は、プラテン２５０の頂面の外径へ延びない。

特定の実施形態において、プラテンの底面の上に配置される主ヒーター２１０があり、プラテンに埋め込まれる少なくとも１つの主ヒーター２１１があるように、図２Ａ及び図２Ｂの実施形態を組み合わせることができる。言い換えれば、主ヒーター２１０の配置及び数は、本開示により限定されない。

これらの実施形態の各々において、縁部ヒーター２２０は側壁２０１上に配置される。縁部ヒーター２２０は、上記のように、側壁２０１に取り付けられる薄いフィルムとすることができる。側壁２０１が先細であるため、側壁２０１の形状に一致させるために、縁部ヒーター２２０は、形状において、円錐台であり得る。特定の実施形態において、縁部ヒーター２２０は、接着剤の使用によるなどで、側壁２０１に取り付けることができる。縁部ヒーター２２０がイオンビームにさらされる可能性を低減するために、保護コーティングを縁部ヒーター２２０の上に配置することができる。例えば、縁部ヒーター２２０を形成する薄いフィルムを覆うために、ガラス層を用いることができる。もちろん、縁部ヒーター２２０を覆うために、他の材料を用いることができる。

側壁２０１に沿う縁部ヒーター２２０の配置は、いくつかの目的に役立つ。上記のように、プラテン内の熱は、環境にさらされるそれらの表面から放射する。その結果として、側壁２０１は、熱損失の源である。縁部ヒーター２２０を側壁２０１の上に配置することにより、側壁２０１に起因する損失を防ぐために、縁部ヒーター２２０を用いることができる。これにより、プラテンの全体にわたって、温度がもっと均一であることを確実にすることに役立つことができる。

図３Ａ及び図３Ｂは、平坦であり得る縁部ヒーター３２０を用いる別の実施形態を示す。図３Ａの実施形態において、プラテン３００の側壁３０１は、図２Ａ及び図２Ｂに示すものと類似の先細の部分３０２を有する。以前のように、先細の部分３０２は、プラテン３００の頂面に対して、約４５°などの鋭角を形成することができる。しかしながら、本実施形態において、側壁３０１は、また、ノッチ３０３を有する。このノッチ３０３は、プラテン３００の頂面に平行な、側壁３０１の水平部分を創生する。この水平部分は、プラテン３００の全体の回りに延び、したがって、水平環状リング部分３０４を形成する。垂直部分３０５もノッチ３０３により創生される。特定の実施形態において、垂直部分３０５は、完全に垂直ではあり得ない。むしろ、垂直部分３０５は、単に、水平環状リング部分３０４をプラテン３００の底面に結び合わせる表面である。

図３Ａに示すように、水平環状リング部分３０４は、プラテン３００の頂面からの距離が「ｔ」である。この距離「ｔ」は、主ヒーター２１０からプラテン３００の頂面までの距離「ｔ２」より小さくすることができる。いくつかの実施形態において、他の距離も可能であるけれども、距離「ｔ」は２〜３ｍｍとすることができる。対照的に、距離「ｔ２」は８〜１０ｍｍとすることができる。

距離「ｄ２」は、水平環状リング部分３０４の内径を表す。特定の実施形態において、水平環状リング部分３０４の内径は、約２８０ｍｍであり得て、一方、プラテン３００の直径は約２９４ｍｍであり得る。水平環状リング部分３０４の外径は、約２８４〜２９０ｍｍであり得る。したがって、水平環状リング部分３０４は、約３〜４ｍｍの幅を有することができる。

プラテン３００の回りの水平環状リング部分３０４の創生により、図２Ａ及び図２Ｂの円錐台の形状に対し、縁部ヒーター３２０を平坦リングとすることができる。この平坦リングは、製造、コスト及び組み立ての観点から、有利であり得る。さらに、水平環状リング部分３０４の使用により、また、プラテン３００の頂面に平行な表面を創生し、その上に、縁部ヒーター３２０を配置することができる。

上述のように、縁部ヒーター３２０は、薄いフィルムを備える平坦リングとすることができる。上記のように、縁部ヒーター３２０は、縁部ヒーター３２０をイオンビームから保護するために、ガラス層などの保護コーティングで覆うことができる。縁部ヒーター３２０は、接着剤を用いて、水平環状リング部分３０４に取り付けることができる。他の実施形態において、縁部ヒーター３２０は、熱又は他の手段により、水平環状リング部分３０４に接着させることができる。

縁部ヒーター３２０は、主ヒーター２１０より、プラテン３００の頂面により近いため、縁部ヒーター３２０は、プラテン３００の外縁及びワークピース３０にもっと集束した熱を供給することができる。さらに、縁部ヒーター３２０により発生する熱は、主ヒーター２１０により発生する熱から独立である。したがって、プラテン３００の頂面にわたって、もっと均一な温度プロファイルを達成することができる。

図３Ｂは、水平環状リング部分３０４を有するプラテン３５０の別の実施形態を示す。図３Ａのように、この実施形態は、先細の部分３０２を有する側壁３０１、水平環状リング部分３０４及び垂直部分３０５を備え、縁部ヒーター３２０は、水平環状リング部分３０４の上に配置される。本実施形態は、主ヒーター２１１をプラテン３５０内に埋め込むという点において、図３Ａとは異なる。主ヒーター２１１は、図２Ｂに対して説明された技術を用いて埋め込むことができる。本実施形態において、主ヒーター２１１からプラテン３００の頂面までの「ｔ２」のラベルの距離は２〜８ｍｍとすることができ、一方、縁部ヒーター３２０からプラテン３００の頂面までの「ｔ」のラベルの距離は１〜７ｍｍとすることができる。特定の実施形態において、主ヒーター２１１は、底面の上に１ｍｍとすることができ、一方、縁部ヒーター３２０は、頂面により近い位置に配置される。

図３Ａ及び図３Ｂの実施形態は、プラテンの下側に水平環状リング部分３０４を創生するために、プラテンの形状を修正する。この水平環状リング部分３０４は、頂面に平行にすることができる。両方の実施形態において、プラテンの側壁３０１は、頂面から水平環状リング部分３０４へ延びる先細の部分３０２、水平環状リング部分３０４、及び、水平環状リング部分３０４からプラテンの底面へ延びる垂直部分３０５を含むことができる。前述のように、垂直部分３０５は、垂直ではあり得なく、むしろ、単に、水平環状リング部分３０４とプラテンの底面との間に延びる表面である。

図４Ａ及び図４Ｂは別の実施形態を示す。本実施形態において、以前の実施形態とは違って、縁部ヒーター４２０は、プラテン４００に取付けられるよりはむしろ、プラテン４００内に埋め込まれる。図４Ａにおいて、図２Ａ及び図３Ａの実施形態のように、主ヒーター２１０は、プラテン４００の底面の上に配置することができる。プラテン４００は、約８ｍｍであり得る厚さ「ｔ２」を有することができる。上記のように、プラテン４００は、先細である側壁４０１を有することができる。

図４Ａの実施形態において、縁部ヒーター４２０は、プラテン４００内に埋め込まれる。これは、プラテン４００を２つの水平部分から作ることにより、達成することができる。例えば、プラテン４００は、セラミック材料を備えることができる。縁部ヒーター４２０は、次いで、２つの水平なセラミックの部分の間に置くことができる。アセンブリは、次いで、焼成することができ、縁部ヒーター４２０をプラテン４００内に封入する。縁部ヒーター４２０は、図３Ａに示すものと類似の平坦リングであり得る。縁部ヒーター４２０への電気接続は、プラテン４００を通って環境へ行き、コントローラ４０へ接続される。図３Ａの実施形態のように、縁部ヒーター４２０は、プラテン４００の頂面の下に距離「ｔ」で配置することができ、その距離「ｔ」は約１〜７ｍｍであり得る。さらに、距離「ｄ」は縁部ヒーター４２０の内径であり得て、約２８０ｍｍであり得て、一方、プラテン４００の直径は約２９４ｍｍであり得る。縁部ヒーター４２０は約１〜４ｍｍの幅を有することができる。

図４Ｂは図４Ａの実施形態の変形を示し、主ヒーター２１１もプラテン４５０の中に埋め込まれる。主ヒーター２１１からプラテン４５０の頂面までの「ｔ２」のラベルの距離は２〜８ｍｍとすることができ、一方、縁部ヒーター４２０からプラテン４５０の頂面までの「ｔ」のラベルの距離は１〜７ｍｍとすることができる。

図４Ｂのプラテン４５０の製造は、以前の実施形態より、もっと複雑であり得る。プラテンは、頂部分、中間部分及び底部分の３つの水平部分から作り出すことができる。縁部ヒーター４２０は頂部分と中間部分との間に配置され、一方、主ヒーター２１１は中間部分と底部分との間に配置される。３つのセラミックの部分の間に置かれた主ヒーター２１１及び縁部ヒーター４２０を備える３つのセラミックの部分を含む全体のアセンブリは、次いで、主ヒーター２１１及び縁部ヒーター４２０をプラテン４５０内に封入することができる。

図３Ａ、図３Ｂ及び図４Ａ、図４Ｂは、主ヒーター２１０とは異なる水平面にある縁部ヒーターの使用を示す。具体的に言うと、主ヒーター、縁部ヒーター及びプラテンの頂面は、全て、平行な平面を形成することができる。縁部ヒーターが配置される平面と頂面との間の距離は、主ヒーターが配置される平面と頂面との間の距離より小さくすることができる。言い換えれば、これらの実施形態の縁部ヒーターは、主ヒーターよりもプラテンの頂面により近く配置することができる。縁部ヒーターを頂面により近く配置することにより、縁部ヒーターは、プラテンの外縁に沿う温度をより良く調整することができる。主ヒーター及び縁部ヒーターが異なる平面に配置される、本記載の構成は、いくつかの方法で達成することができる。例えば、主ヒーター２１０は、プラテンの底面に配置することができ（図３Ａ及び図４Ａを参照）、又は、主ヒーター２１１は、プラテン内に配置することができる（図３Ｂ及び図４Ｂを参照）。縁部ヒーター３２０は、水平環状リング部分３０４の上などのプラテンの外面に配置することができ（図３Ａ及び図３Ｂを参照）、又は、プラテン内に配置することができる（図４Ａ及び図４Ｂを参照）。

図３Ａ、図３Ｂ及び図４Ａ、図４Ｂは、リング形状の単一の縁部ヒーターを示すが、他の実施形態は可能である。例えば、複数の縁部ヒーターを利用することができる。特定の実施形態において、プラテンの外周に最も近い縁部ヒーターを頂面に最も近くすることができ、次に続く各縁部ヒーターは、その頂面から、さらに先に配置される。

図５は、プラテン５００内に配置される主ヒーター２１１を含む図３の実施形態の変形を示す。本実施形態において、プラテン５００は、各々が水平環状リング部分を創生する複数のノッチを有する。プラテン５００の側壁５０１は、先細部分５０２を有することができる。側壁５０１は、第１のノッチ５０３を有することができ、第１のノッチは、第１の水平環状リング部分５０４及び第１の垂直な壁５０５を創生する。さらに、側壁５０１は、第２のノッチ５０６を有することができ、第２のノッチは、第２の水平環状リング部分５０７及び第２の垂直な壁５０８を創生する。第２の垂直な壁５０８は、第２の水平環状リング部分５０７とプラテン５００の底面との間に延びる。もちろん、追加の水平環状リング部分を創生する追加のノッチも含めることができる。第１の水平環状リング部分５０４の上には、第１の縁部ヒーター５２０を配置することができる。第２の水平環状リング部分５０７の上には、第２の縁部ヒーター５２５を配置することができる。上述のように、プラテン５００の外縁により近い第１の水平環状リング部分５０４は、プラテン５００の外縁から更に先に配置される第２の水平環状リング部分５０７７よりも、頂面により近く配置される。追加の水平環状リング部分がある場合、各々は、その隣接部分よりも、頂面から少し先であろう。例えば、第１の水平環状リング部分５０４は、頂面より下に１〜２ｍｍに配置することができ、一方、第２の水平環状リング部分５０７は、プラテン５００の頂面より下に３〜４ｍｍに配置することができる。各縁部ヒーター５２０、５２５は、３〜１０ｍｍの幅とすることができる。

さらに、図示していなけれども、プラテン５００の底面に配置される多数のノッチ及び主ヒーター２１０を有する図３Ａの類似の変形も採用することができる。上記のように、本実施形態は２つ以上の水平環状リング部分を有することができ、縁部ヒーターはこれらの水平環状リング部分の各々の上に配置される。

図６は、多数の埋め込まれた縁部ヒーターを有する図４Ｂの変形を示す。本実施形態において、縁部ヒーター６２０、６２１、６２２は、全て、プラテン６００に埋め込まれている。上記のように、プラテン６００の外縁に最も近く配置される縁部ヒーター６２０を、プラテンの頂面に最も近く配置することができる。縁部ヒーターが外縁から先になるにつれて、図６に示すように、その縁部ヒーターと頂面との間の距離は増大し、縁部ヒーター６２０は、プラテン６００の頂面に最も近く配置され、外縁から最も先の縁部ヒーター６２２は、プラテン６００の頂面から最も先に配置される。例えば、縁部ヒーター６２０は頂面から１〜２ｍｍ離すことができ、一方、縁部ヒーター６２２はプラテン６００の頂面から５〜６ｍｍ離すことができる。さらに、主ヒーター２１１もプラテン６００の中に配置することができる。このプラテン６００は、図４Ｂの実施形態で説明した方法で製造することができ、プラテン６００は、より多くの数の水平部分を有する。３つの縁部ヒーター６２０、６２１、６２２が示されているけれども、任意の数の縁部ヒーターをプラテン６００の中に埋め込むことができる。

さらに、多数の埋め込まれる縁部ヒーターを有し、主ヒーター２１０がプラテンの底面の上に配置される、図４Ａの変形も同様に用いることができる。

図７は、図２Ｂに示すものと類似の別の実施形態を示す。本実施形態において、縁部ヒーター７２０は、先細の側壁７０１に平行にすることができる角度に配置される。したがって、図２Ａ及び図２Ｂに示す実施形態のように、縁部ヒーター７２０は円錐台の形状にすることができる。しかしながら、図２Ｂの実施形態とは違って、縁部ヒーター７２０はプラテン７００の中に埋め込まれる。本実施形態において、主ヒーター２１１はプラテン７００の中に配置される。しかしながら、別の実施形態において、図２Ａに示すように、主ヒーターは、プラテン７００の底面に取り付けることができる。この構成を製造するために、セラミックの３つ以上の部品を用いることができる。ヒーター材料は、それらのセラミックの部品の間に入れられる。同時焼成プロセスが、次いで、続き、埋め込まれた熱要素を有する単一のプラテンとなる。

さらに、特定の実施形態において、プラテンの中の熱応力を低減するように、縁部ヒーターと主ヒーター２１０との間の橋渡しをするために、追加の熱要素を用いることができる。

図８は、本システムを用いて達成することができる温度均一性の改善を示す。具体的に言うと、本図は、図３Ａに示すシステムと比較した従来のプラテンの温度プロファイルを示す。図に示すように、外縁での温度降下は、図３Ａのシステムにより、大きく低減される。例えば、従来のプラテンの温度傾斜は８％と同じくらいであり得る。図３Ａのシステムは２％より小さい温度傾斜を示した。

本出願の上記の実施形態は、多くの優位性を有することができる。例えば、縁部ヒーターを導入することにより、プラテンの全体の至る所で、温度均一性を改善することができる。この改善された温度均一性は、プラテン内の熱応力を低減することができ、その寿命を延ばし故障を低減する。さらに、改善された温度均一性は、ワークピース３０をもっと一貫して加熱することができるので、半導体装置製造量に良い影響を与えることができる。さらに、分離した縁部ヒーターの使用により、プラテンの外縁の独立電流制御を可能にする。したがって、プラテンの主要部分を加熱するために用いる電流の量は、外縁を加熱するために用いることができる電流の量に影響を与えない。これにより、また、ワークピース３０のもっと均一な加熱が可能となる。

本開示は、本明細書に記載された特定の実施形態によって範囲を限定されるものではない。実際に、本明細書に記載された実施形態に加えて、本開示の他の様々な実施形態および変更は、前述の記載および添付図面から当業者には明らかであろう。したがって、このような他の実施形態および変更は、本開示の範囲内に含まれるものと意図している。さらに、本開示は、特定の環境における特定の目的のための特定の実装の文脈にて本明細書中で説明したが、当業者は、その有用性はそれらに限定されるものでなく、本開示は任意の数の環境における任意の数の目的のために有益に実装し得ることを認識するであろう。従って、以下に記載する特許請求の範囲は本明細書に記載された本開示の全範囲及び精神に鑑みて解釈されるべきである。

Claims (15)

1. 頂面、底面、並びに該頂面及び底面の間を延びる側壁を備えるプラテンと、
   第１の平面に配置される主ヒーターと、
   前記第１の平面よりも前記頂面により近い第２の平面に配置される縁部ヒーターと、
   を備える、ワークピース保持・加熱装置。
2. 前記第１の平面、前記第２の平面及び前記頂面は、互いに平行である、請求項１記載のワークピース保持・加熱装置。
3. 前記主ヒーターは、前記プラテンの前記底面に取り付けられる、請求項１記載のワークピース保持・加熱装置。
4. 前記主ヒーターは、前記プラテンに埋設される、請求項１記載のワークピース保持・加熱装置。
5. 前記縁部ヒーターは、前記プラテンに埋め込まれる、請求項１記載のワークピース保持・加熱装置。
6. 前記縁部ヒーターは、前記プラテンの外面に取り付けられる、請求項１記載のワークピース保持・加熱装置。
7. 前記第１の平面及び前記第２の平面と異なる第３の平面に配置される第２の縁部ヒーターを更に備え、
   前記頂面、前記第１の平面、前記第２の平面及び前記第３の平面は、全て平行である、請求項１記載のワークピース保持・加熱装置。
8. 前記主ヒーター及び前記縁部ヒーターは、独立に制御される、請求項１記載のワークピース保持・加熱装置。
9. 頂面、底面、並びに該頂面及び底面の間を延びる側壁を備えるプラテンであって、該側壁は、前記頂面に平行な水平環状リング部分を備える、プラテンと、
   主ヒーターと、
   前記水平環状リング部分に配置される縁部ヒーターと、
   を備える、ワークピース保持・加熱装置。
10. 前記縁部ヒーターはリング形状である、請求項９記載のワークピース保持・加熱装置。
11. 前記側壁は、前記頂面に平行な第２の水平環状リング部分を備え、
    前記ワークピース保持・加熱装置は、前記第２の水平環状リング部分に配置される第２の縁部ヒーターを更に備える、
    請求項９記載のワークピース保持・加熱装置。
12. 前記側壁は、
    前記頂面と前記水平環状リング部分との間を延びる先細の部分と、
    前記水平環状リング部分と前記底面との間を延びる垂直部分と、
    を更に備える、請求項９記載のワークピース保持・加熱装置。
13. 頂面、底面、並びに該頂面及び底面の間を延びる先細の側壁を備えるプラテンと、
    主ヒーターと、
    前記先細の側壁に平行に配置される縁部ヒーターと、
    を備える、ワークピース保持・加熱装置。
14. 前記縁部ヒーターは、前記先細の側壁に配置される、請求項１３記載のワークピース保持・加熱装置。
15. 前記縁部ヒーターは、前記プラテンに埋め込まれる、請求項１３記載のワークピース保持・加熱装置。

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