JP2020506508A - 高周波隔離ヒータを有する静電チャック - Google Patents

高周波隔離ヒータを有する静電チャック Download PDF

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Abstract

基板支持アセンブリ向けのヒータアセンブリが、可撓性本体を含む。ヒータアセンブリは、可撓性本体内に配置された１つまたは複数の抵抗加熱素子をさらに含む。ヒータアセンブリは、可撓性本体の頂面に配置され、可撓性本体の外側壁上へ少なくとも部分的に延びる第１の金属層をさらに含む。ヒータアセンブリは、可撓性本体の底面に配置され、可撓性本体の外側壁上へ少なくとも部分的に延びる第２の金属層をさらに含み、第２の金属層は、可撓性本体の外側壁で第１の金属層に結合され、それによって第１の金属層および第２の金属層は、可撓性本体の外側壁を取り囲み、可撓性本体の外側壁の周りに連続導電路を形成する。

Description

本明細書に記載する実装は、一般に半導体製造に関し、より詳細には温度制御された基板支持アセンブリおよびその使用方法に関する。
集積回路に対するデバイスパターンの特徴サイズがより小さくなるにつれて、これらの特徴の限界寸法（ＣＤ）の仕様は、安定した繰返し可能なデバイス性能にとってますます重要な基準になっている。チャンバおよび基板温度、フローコンダクタンス、ならびに高周波（ＲＦ）電界などのチャンバの非対称性のため、処理チャンバ内で処理される基板において許容可能なＣＤの変動を実現することは難しい。
静電チャックを利用するプロセスでは、ＲＦ干渉のため、基板の表面における温度制御はさらに困難である。たとえば、静電チャックは、ＲＦジェネレータからのＲＦ信号に露出される抵抗ヒータアセンブリを含む。抵抗ヒータアセンブリは、ＲＦ信号の経路になり、静電チャックの表面に対するＲＦ信号の均一な分散を妨げ、抵抗ヒータアセンブリの性能に影響を及ぼす。ヒータアセンブリはまた、エッチングプロセス中に化学物質に露出されることがあり、それによりヒータアセンブリが劣化する。
本明細書に記載する実装は、ＲＦ信号から保護されたヒータアセンブリを有する基板支持アセンブリを提供する。
１つの実装では、基板支持アセンブリ向けのヒータアセンブリが、可撓性本体と、可撓性本体内に配置された１つまたは複数の主抵抗加熱素子とを含む。ヒータアセンブリは、可撓性本体内に配置された複数の追加の抵抗加熱素子をさらに含む。ヒータアセンブリは、可撓性本体の頂面に配置され、可撓性本体の外側壁上へ少なくとも部分的に延びる第１の金属層をさらに含む。ヒータアセンブリは、可撓性本体の底面に配置され、可撓性本体の外側壁上へ少なくとも部分的に延びる第２の金属層をさらに含み、第２の金属層は、可撓性本体の外側壁で第１の金属層に結合され、それによって第１の金属層および第２の金属層は、可撓性本体の外側壁を取り囲み、可撓性本体の外側壁の周りに連続導電路を形成する。
１つの実装では、基板支持アセンブリは、金属冷却板と、金属冷却板に結合されたヒータアセンブリと、ヒータアセンブリ上に配置された静電チャックとを含む。ヒータアセンブリは、上面、下面、および外側壁を含む本体を含み、本体の下面は、金属冷却板上に配置される。本体は、本体内に配置された１つまたは複数の抵抗加熱素子をさらに含む。本体は、本体の上面に配置された金属層をさらに含み、金属層は、本体の外側壁に沿って金属冷却板へ延び、金属冷却板に結合され、金属層および金属冷却板は、ヒータアセンブリをともに取り囲み、ヒータアセンブリの外側壁の周りに連続導電路を形成する。静電チャックは、セラミック体、およびセラミック体内に配置された電極を含む。
１つの実装では、方法は、上面、下面、および外側壁を有する本体を含むヒータアセンブリを提供することを含み、ヒータアセンブリは、可撓性本体内に配置された複数の加熱素子をさらに含む。この方法は、ヒータアセンブリの上面に第１の金属層を配置することをさらに含み、第１の金属層は、本体の外側壁上へ少なくとも部分的に延びる。この方法は、ヒータアセンブリの下面に第２の金属層を配置することをさらに含み、第２の金属層は、本体の外側壁上へ少なくとも部分的に延びる。この方法は、第１の金属層および第２の金属層を結合することをさらに含み、それによって第１の金属層および第２の金属層は、本体の外側壁を取り囲み、本体の外側壁の周りに連続導電路を形成する。
本発明の実装の上述した特徴を詳細に理解することができるように、これらの実装を参照することによって、上記で簡単に要約した内容のより具体的な説明を得ることができる。これらの実装のいくつかを添付の図面に示す。しかし、添付の図面は本発明のいくつかの実施形態のみを説明しており、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。
基板支持アセンブリの一実施形態を有する処理チャンバの概略側断面図である。 基板支持アセンブリの部分について詳述する部分的な概略側断面図である。 基板支持アセンブリ内の空間的に調整可能なヒータおよび主抵抗ヒータに対する様々な場所を示す部分的な概略側面図である。 図２の断面線３Ａ−３Ａに沿って切り取った横断面図である。 空間的に調整可能なヒータおよび主抵抗ヒータの配線図である。 空間的に調整可能なヒータおよび主抵抗ヒータに対する代替配線図である。 いくつかの実施形態による本体へ金属層を配置する図である。 一実施形態によるヒータアセンブリの図である。 別の実施形態によるヒータアセンブリの図である。 さらなる実施形態によるヒータアセンブリの図である。 一実施形態による金属層の図である。 一実施形態によるヒータアセンブリの図である。 ヒータアセンブリを処理する方法の一実施形態の流れ図である。 ヒータアセンブリを処理する方法の別の実施形態の流れ図である。
理解を容易にするために、複数の図に共通の同一の要素に言及するときは、可能な限り同一の参照番号を使用した。特段の記載がない限り、１つの実装に開示する要素は、他の実装でも有益に使用することができることが企図される。
本明細書に記載する実装は、金属内に取り囲まれたヒータアセンブリを含む基板支持アセンブリを提供する。金属は、ヒータアセンブリを取り囲み、ヒータアセンブリの周りに連続導電路を提供する。いくつかの実施形態では、ヒータアセンブリを金属内に取り囲むことによって、ヒータアセンブリがあらゆるＲＦ信号から遮蔽される。ＲＦ信号は通常、ヒータアセンブリ内の抵抗ヒータの動作に対してある程度の量のＲＦの影響をもたらすはずである。抵抗ヒータに対するＲＦ信号による影響の量は、ヒータアセンブリの中心付近よりヒータアセンブリの周辺部付近で大きくなる可能性がある。そのような干渉により、抵抗ヒータはターゲット温度より大きい温度および／または低い温度を出力することがあり、したがって製造プロセスに不確実性をもたらす可能性がある。ヒータアセンブリを金属層またはフィルムに入れることによって、ＲＦ信号によるそのようなＲＦの影響を低減または解消することができる。ヒータアセンブリの周りの金属層またはフィルムは、ファラデー箱として作用することができ、ヒータアセンブリの周りに連続導電路を提供することができる。したがって、ＲＦ信号がヒータアセンブリに到達すると、そのＲＦ信号は、ヒータアセンブリのいずれかの部分を通過するのではなく、ヒータアセンブリの周りに流れる。ＲＦ信号がヒータアセンブリの周りに流れることで、ヒータアセンブリによって出力される温度の精度を改善することができる。加えて、ＲＦ信号がヒータアセンブリの周りに流れることで、より均一な分布のＲＦ電力を、基板支持アセンブリによって支持された基板へ送達することもできる。
さらに、ヒータアセンブリは、腐食性の環境によって引き起こされる浸食および／または腐食の影響を受けやすいポリイミドなどの可撓性材料から構成されることがある。ヒータアセンブリを金属内に取り囲むことによって、ヒータアセンブリを腐食性の環境（たとえば、処理チャンバ内の化学的性質およびエッチングの化学的性質）から保護することができる。ヒータアセンブリを取り囲み、ヒータアセンブリの周りに連続導電路を提供する方法もまた、本明細書に記載する。
いくつかの実施形態では、基板支持アセンブリは、複数の加熱ゾーンを含む。各加熱ゾーンは、その加熱ゾーン内に位置する加熱素子によって加熱することができる。基板支持アセンブリは、２つの加熱ゾーンから数百の加熱ゾーン（たとえば、いくつかの実施形態では１５０の加熱ゾーンまたは２００の加熱ゾーン）までのいずれかを含むことができる。
エッチング処理チャンバ内の基板支持アセンブリについて以下に説明するが、基板支持アセンブリは、ヒータアセンブリを取り囲んでヒータアセンブリの周りに連続導電路を提供することが望ましい物理気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、イオン注入チャンバ、および他の処理チャンバなどの他のタイプの処理チャンバ内で利用することもできる。取り囲まれたヒータアセンブリはまた、半導体処理に使用されないものも含めて他の表面の温度を制御するために利用することができることも企図される。
１つまたは複数の実施形態では、基板支持アセンブリは、基板温度を調整することに基づいて、エッチング、堆積、注入などのプロセス中に支持されている基板のエッジにおける限界寸法（ＣＤ）の変動の補正により、温度、フローコンダクタンス、電界（たとえば、ＲＦ電界）、プラズマの化学的性質などのチャンバの不均一性を補償することを可能にする。加えて、いくつかの実施形態では、基板における温度の均一性を摂氏約±０．３度未満に制御することが可能な基板支持アセンブリを提供する。
図１は、基板支持アセンブリ１２６を有する例示的なエッチング処理チャンバ１００の概略断面図である。上記で論じたように、基板支持アセンブリ１２６は、プラズマ処理チャンバ、アニーリングチャンバ、物理気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、イオン注入チャンバなどの他の処理チャンバで利用することもできる。加えて、基板支持アセンブリ１２６は、表面または基板などの加工物の温度プロファイルを制御する能力が望ましい他のシステムに使用することもできる。表面における多くの個別の領域にわたって温度を独立して局所的に制御することで、温度プロファイルの方位角方向の調整、温度プロファイルの中心からエッジへの調整、ならびに高温および低温の箇所などの局所的な温度のばらつきの低減が可能になることが有益である。
一実施形態では、処理チャンバ１００は、接地されたチャンバ本体１０２を含む。チャンバ本体１０２は、内部体積１２４を取り囲む壁１０４、底部１０６、および蓋１０８を含む。基板支持アセンブリ１２６は、内部体積１２４内に配置され、処理中に基板１３４を支持する。
処理チャンバ１００の壁１０４は、開口（図示せず）を含むことができ、基板１３４は、この開口を通って内部体積１２４の内外へロボットにより移送することができる。チャンバ本体１０２の壁１０４または底部１０６のうちの一方に、ポンピングポート１１０が形成され、ポンピングシステム（図示せず）に流体的に連通される。ポンピングシステムは、処理チャンバ１００の内部体積１２４内で真空環境を維持することができ、処理チャンバから処理副生成物を除去することができる。
チャンバ本体１０２の蓋１０８および／または壁１０４に形成された１つまたは複数の入口ポート１１４を通って、ガスパネル１１２が、プロセスガスおよび／または他のガスを処理チャンバ１００の内部体積１２４へ提供することができる。ガスパネル１１２によって提供されるプロセスガスを内部体積１２４内で付勢して、プラズマ１２２を形成することができ、プラズマ１２２は、基板支持アセンブリ１２６上に配置された基板１３４を処理するために利用される。プロセスガスは、チャンバ本体１０２の外側に位置決めされたプラズマアプリケータ１２０からのプロセスガスにＲＦ電力が誘導結合されることによって付勢することができる。図１に示す実施形態では、プラズマアプリケータ１２０は、整合回路１１８を通ってＲＦ電源１１６に結合された１対の同軸コイルである。
処理チャンバ１００にコントローラ１４８が結合されて、処理チャンバ１００の動作および基板１３４の処理を制御する。コントローラ１４８は、様々なサブプロセッサおよびサブコントローラを制御するために工業的な環境で使用することができる汎用のデータ処理システムとすることができる。概して、コントローラ１４８は、他の一般的な構成要素の中でも、メモリ１７４および入出力（Ｉ／Ｏ）回路１７６と通信している中央処理ユニット（ＣＰＵ）１７２を含む。コントローラ１４８のＣＰＵによって実行されるソフトウェアコマンドにより、処理チャンバは、たとえばエッチング混合ガス（すなわち、処理ガス）を内部体積１２４内へ導入し、プラズマアプリケータ１２０からのＲＦ電力の印加により処理ガスからプラズマ１２２を形成し、基板１３４上の材料の層をエッチングすることができる。
基板支持アセンブリ１２６は概して、少なくとも基板支持体１３２を含む。基板支持体１３２は、真空チャック、静電チャック、サセプタ、または他の加工物支持面とすることができる。図１の実施形態では、基板支持体１３２は静電チャックであり、以下、静電チャック１３２として説明する。基板支持アセンブリ１２６は、加えて、ヒータアセンブリ１７０を含むことができ、ヒータアセンブリ１７０は、主抵抗加熱素子１５４（主抵抗ヒータとも呼ばれる）と、本明細書で空間的に調整可能な加熱素子１４０と呼ぶ複数の追加の抵抗加熱素子（空間的に調整可能なヒータとも呼ばれる）とを含む。実施形態では、ヒータアセンブリ１７０は、金属層内に取り囲まれ、金属層は、アルミニウム、銅、チタン、タングステン、ステンレス鋼、これらの金属の１つもしくは複数の組合せもしくは合金、または別の金属から構成することができる。ヒータアセンブリ１７０を取り囲む金属層により、ＲＦ電界がヒータアセンブリ１７０の周りを流れることができ、加えてヒータアセンブリ１７０の本体を腐食および浸食から保護することができる。
基板支持アセンブリ１２６はまた、冷却ベース１３０を含むことができる。冷却ベース１３０は、基板支持アセンブリ１２６とは交互に別個とすることができる。基板支持アセンブリ１２６は、支持ペデスタル１２５に取外し可能に結合することができる。支持ペデスタル１２５は、ペデスタルベース１２８および設備プレート１８０を含むことができ、チャンバ本体１０２に取り付けられる。基板支持アセンブリ１２６は、基板支持アセンブリ１２６の１つまたは複数の構成要素の改装を可能にするために、支持ペデスタル１２５から周期的に取り出すことができる。
設備プレート１８０は、複数のリフトピンを上昇および下降させるように構成された１つまたは複数の駆動機構を収容するように構成される。加えて、設備プレート１８０は、静電チャック１３２および冷却ベース１３０からの流体的連通を収容するように構成される。設備プレート１８０はまた、静電チャック１３２およびヒータアセンブリ１７０からの電気的接続を収容するように構成される。無数の接続が基板支持アセンブリ１２６の内外から延びることができ、設備プレート１８０は、それぞれの終端への接続のためのインターフェースを提供することができる。
静電チャック１３２は、取付け面１３１と、取付け面１３１の反対側の加工物面１３３とを有する。静電チャック１３２は概して、誘電体１５０に埋め込まれたチャック電極１３６を含む。チャック電極１３６は、単極もしくは双極の電極、または他の好適な配置として構成することができる。チャック電極１３６は、高周波（ＲＦ）フィルタ１８２を通ってチャック電源１３８に結合することができ、チャック電源１３８は、ＲＦまたは直流（ＤＣ）電力を提供して、基板１３４を誘電体１５０の上面に静電的に固定する。ＲＦフィルタ１８２は、処理チャンバ１００内にプラズマ１２２を形成するために利用されるＲＦ電力が、電気的機器を損傷すること、またはチャンバの外側に電気的な事故をもたらすことを防止する。誘電体１５０は、ＡｌＮまたはＡｌ2Ｏ3などのセラミック材料から製作することができる。交互に、誘電体１５０は、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトンなどのポリマーから製作することができる。
静電チャック１３２の加工物面１３３は、基板１３４と静電チャック１３２の加工物面１３３との間に画定された隙間空間へ裏側熱伝達ガスを提供するためのガス通路（図示せず）を含むことができる。静電チャック１３２はまた、処理チャンバ１００の内外へのロボットによる移送を容易にするために、静電チャック１３２の加工物面１３３より上へ基板１３４を上昇させるリフトピンを収容するためのリフトピン孔（どちらも図示せず）を含むことができる。
温度制御された冷却ベース１３０は、熱伝達流体源１４４に結合される。熱伝達流体源１４４は、液体、気体、またはこれらの組合せなどの熱伝達流体を提供し、熱伝達流体は、冷却ベース１３０内に配置された１つまたは複数の導管１６０を通って循環する。隣接する導管１６０を通って流れる流体を隔離することで、静電チャック１３２と冷却ベース１３０の異なる領域との間の熱伝達の局所的な制御を可能にすることができ、それにより基板１３４の横方向の温度プロファイルの制御を助ける。
熱伝達流体源１４４の出口と温度制御された冷却ベース１３０との間には、流体分配器（図示せず）を流体的に結合することができる。流体分配器は、導管１６０へ提供される熱伝達流体の量を制御するように動作する。流体分配器は、処理チャンバ１００の外側、基板支持アセンブリ１２６内、ペデスタルベース１２８内、または別の好適な場所に配置することができる。
ヒータアセンブリ１７０は、本体１５２に埋め込まれた１つまたは複数の主抵抗ヒータ１５４および／または複数の空間的に調整可能なヒータ１４０を含むことができる。本体１５２は、加えて、複数の温度センサを含むことができる。複数の温度センサの各々は、ヒータアセンブリの領域および／またはヒータアセンブリの領域に関連する静電チャックの領域で温度を測定するために使用することができる。一実施形態では、本体１５２は、可撓性ポリイミドまたは他の可撓性ポリマーである。別の実施形態では、本体は、ＡｌＮまたはＡｌ2Ｏ3などのセラミックである。一実施形態では、本体は円板形を有する。
主抵抗ヒータ１５４は、チャンバプロセスを行うための温度まで基板支持アセンブリ１２６の温度を上昇させるために提供することができる。空間的に調整可能なヒータ１４０は、主抵抗ヒータ１５４に対して相補的であり、主抵抗ヒータ１５４によって画定される複数の横方向に分離された加熱ゾーンのうちの１つまたは複数における複数の個別の場所で、静電チャック１３２の局所的な温度を調整するように構成される。空間的に調整可能なヒータ１４０は、基板支持アセンブリ１２６上に配置された基板１３４の温度プロファイルに対する局所的な調整を提供する。主抵抗ヒータ１５４は、広域の大きい規模で動作し、空間的に調整可能なヒータ１４０は、局所的な小さい規模で動作する。
主抵抗ヒータ１５４は、ＲＦフィルタ１８４を通って主ヒータ電源１５６に結合することができる。主ヒータ電源１５６は、９００ワット以上の電力を主抵抗ヒータ１５４へ提供することができる。コントローラ１４８は、主ヒータ電源１５６の動作を制御することができ、主ヒータ電源１５６は、概して、基板１３４を事前定義された温度近くまで加熱するように設定される。一実施形態では、主抵抗ヒータ１５４は、横方向に分離された加熱ゾーンを含み、コントローラ１４８は、主抵抗ヒータ１５４の１つのゾーンを、１つまたは複数の他のゾーンに位置する主抵抗ヒータ１５４に対して優先的に加熱することを可能にする。たとえば、主抵抗ヒータ１５４は、複数の分離された加熱ゾーン内で同心円状に配置することができる。
空間的に調整可能なヒータ１４０は、ＲＦフィルタ１８６を通って調整ヒータ電源１４２に結合することができる。調整ヒータ電源１４２は、１０ワット以下の電力を空間的に調整可能なヒータ１４０へ提供することができる。一実施形態では、調整ヒータ電源１４２によって供給される電力は、主抵抗ヒータの電源１５６によって供給される電力より１桁小さい。空間的に調整可能なヒータ１４０は、加えて、調整ヒータコントローラ２０２に結合することができる。調整ヒータコントローラ２０２は、基板支持アセンブリ１２６の中または外に位置することができる。調整ヒータコントローラ２０２は、基板支持アセンブリ１２６にわたって横方向に分布させた各々の空間的に調整可能なヒータ１４０で局所的に生成される熱を制御するように、調整ヒータ電源１４２から個々の調整可能なヒータ１４０または空間的に調整可能なヒータ１４０のグループへ提供される電力を管理することができる。調整ヒータコントローラ２０２は、空間的に調整可能なヒータ１４０のうちの１つの出力を、空間的に調整可能なヒータ１４０のうちのもう１つに対して独立して制御するように構成される。調整ヒータコントローラ２０２およびコントローラ１４８に光変換器１７８を結合して、コントローラ１４８を処理チャンバ１００内のＲＦエネルギーの影響から切り離すことができる。
静電チャック１３２および／またはヒータアセンブリ１７０は、温度フィードバック情報を提供するために、複数の温度センサ（図示せず）を含むことができる。温度フィードバック情報は、主抵抗ヒータ１５４の操作性の判定、主ヒータ電源１５６によって主抵抗ヒータ１５４に印加される電力の制御、冷却ベース１３０の動作の制御、および／または調整ヒータ電源１４２によって空間的に調整可能なヒータ１４０に印加される電力の制御のために、コントローラ１４８へ送ることができる。別法または追加として、温度フィードバック情報は、空間的に調整可能なヒータ１４０の操作性の判定、および／または空間的に調整可能なヒータ１４０に印加される電力の制御のために、ヒータコントローラ２０２へ提供することができる。各温度センサは、空間的に調整可能なヒータのうちの１つの近傍に位置することができ、付近の空間的に調整可能なヒータの操作性を判定するために使用することができる。一実施形態では、各温度センサは、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）である。本明細書では、近傍という用語は、２ｍｍ未満だけ分離されることを意味することができる。空間的に調整可能なヒータ１４０を温度センサから分離する材料は、ポリイミド、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、または別の誘電体材料とすることができる。
処理チャンバ１００内の基板１３４に対する表面の温度は、ポンプによるプロセスガスの排気、スリットバルブドア、プラズマ１２２、ＲＦ信号もしくはＲＦ電界、および／または他の要因による影響を受けることがある。冷却ベース１３０、１つまたは複数の主抵抗ヒータ１５４、および空間的に調整可能なヒータ１４０はすべて、基板１３４の表面温度を制御するのに役立つ。
主抵抗ヒータ１５４の２ゾーン構成では、主抵抗ヒータ１５４は、１つのゾーンから別のゾーンに対して摂氏約±１０度の変動で、基板１３４を処理に好適な温度まで加熱するために使用することができる。主抵抗ヒータ１５４に対する４ゾーン構成では、主抵抗ヒータ１５４は、特定のゾーン内で摂氏約±１．５度の変動で、基板１３４を処理に好適な温度まで加熱するために使用することができる。各ゾーンは、プロセス条件およびパラメータに応じて、隣接するゾーンから摂氏約０度〜摂氏約２０度変動することができる。しかし、基板にわたって限界寸法の変動を最小にするという利点により、基板面の表面の判定されるプロセス温度の許容できる変動が低減される。基板１３４に対する表面温度が０．５度変動すると、基板１３４内の構造の形成において１ナノメートルと同じ程度の差が生じることがある。空間的に調整可能なヒータ１４０は、温度プロファイルの変動を摂氏約±０．３度まで低減させることによって、主抵抗ヒータ１５４によって生じる基板１３４の表面の温度プロファイルを改善する。温度プロファイルは、空間的に調整可能なヒータ１４０の使用によって、基板１３４の領域にわたって均一にすることができ、または所定の形で精密に変動することができる。
図２は、基板支持アセンブリ１２６の部分を示す部分的な概略断面図である。図２には、静電チャック１３２、冷却ベース１３０、ヒータアセンブリ１７０、および設備プレート１８０の部分が含まれる。
ヒータアセンブリ１７０の本体１５２は、ポリイミドなどのポリマーから製作することができる。したがって、いくつかの実施形態では、本体１５２は可撓性本体とすることができる。本体１５２は、概して円筒形とすることができるが、他の幾何形状で形成することもできる。本体１５２は、上面２７０および下面２７２を有する。上面２７０は静電チャック１３２に面し、下面２７２は冷却ベース１３０に面する。一実施形態では、冷却ベース１３０の上面は凹状部分を含むことができ、冷却ベース１３０の凹状部分内に本体１５２を配置することができる。
ヒータアセンブリ１７０の本体１５２は、２つ以上の誘電体層（図２に４つの誘電体層２６０、２６１、２６２、２６４として示す）から形成することができ、層２６０、２６１、２６２、２６４を圧力下で加熱して単一の本体１５２を形成する。たとえば、本体１５２は、ポリイミド層２６０、２６１、２６２、２６４から形成することができ、ポリイミド層２６０、２６１、２６２、２６４は、主抵抗ヒータ１５４および空間的に調整可能なヒータ１４０を分離する。ポリイミド層２６０、２６１、２６２、２６４を圧力下で加熱して、ヒータアセンブリ１７０の単一の本体１５２を形成することができる。空間的に調整可能なヒータ１４０は、本体１５２を形成する前に、第１の層２６０、第２の層２６１、第３の層２６２、および／または第４の層２６４の中、上、またはこれらの間に配置することができる。加えて、主抵抗ヒータ１５４は、組立て前に、第１の層２６０、第２の層２６１、第３の層２６２、および／または第４の層２６４の中、上、またはこれらの間に配置することができ、層２６０、２６１、２６２、２６４のうちの少なくとも１つが、主抵抗ヒータ１５４および空間的に調整可能なヒータ１４０を分離して電気的に絶縁する。このようにして、空間的に調整可能なヒータ１４０および主抵抗ヒータ１５４は、ヒータアセンブリ１７０の一体部品になる。一実施形態では、ヒータアセンブリ１７０は、温度センサを含むことができる。別法として、ヒータアセンブリ１７０は、いかなる温度センサも含まなくてよい。
本体１５２の底面には、金属層１４１を配置することができる。金属層１４１は、本体１５２の側壁２８０を越えて、かつ／または側壁２８０上へ延びることができる。加えて、本体１５２の頂面に金属層１４３を配置することができ、金属層１４３は、本体１５２の側壁２８０を越えて、および／または側壁２８０上へ延びることができる。金属層１４１および１４３を結合して、本体１５２を取り囲むことができる。一実施形態では、金属層１４１および１４３は、金属層１４１を金属層１４３に溶接することによって（たとえば、図１０に示すように、金属層１４１の外径付近または金属層１４１の外径の区域を、金属層１４３の外径付近または金属層１４３の外径の区域に溶接することによって）、結合することができる。溶接は、金属層１４１および１４３間に間隙のない連続溶接とすることができる。連続溶接は、本体１５２を取り囲むように、金属層１４１および１４３の直径の周りに位置することができる。連続溶接は、本体１５２の側壁２８０に沿ってＲＦ信号に対する連続導電路を提供することができる。溶接動作は、金属層１４１および１４３の直径の周りに連続溶接を形成することが可能な任意の動作を使用して実行することができる。一実施形態では、溶接は、電子ビーム溶接（本明細書では「ＥＢ溶接」とも呼ぶ）とすることができ、金属層１４１および１４３を接触させながら、高速電子のビームが金属層１４１および１４３に印加される。別の実施形態では、溶接は、非消耗性のタングステン電極を使用して溶接をもたらすタングステン不活性ガス溶接（本明細書では「ＴＩＧ溶接」とも呼ぶ）とすることができる。金属層１４１および１４３は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン、ステンレス鋼、これらの金属のいずれかの合金もしくは組合せ、または別の好適な材料から形成することができる。金属層１４１および１４３は、０．００１”〜０．１２５”の厚さを有することができる。一実施形態では、これらの金属層は、０．００２”〜０．０３０”の厚さを有することができる。
一実施形態では、金属層１４１は、図１１および図１２に示すように、金属リング（図示せず）によって金属層１４３に結合することができる。
一実施形態では、ヒータアセンブリ１７０は、本体１５２の頂面に金属層１４３を含むことができるが、本体１５２の底面に金属層１４１を含まなくてもよい。金属層１４１のない実施形態では、本体１５２を取り囲むように、金属層１４３を冷却ベース１３０に結合することができる。金属層１４３は、連続溶接によって冷却板１３０に結合することができる。溶接動作は、ＥＢ溶接、ＴＩＧ溶接、または別の好適なプロセスなどの連続溶接を形成することが可能な任意のプロセスを使用して実行することができる。
主抵抗ヒータ１５４および空間的に調整可能なヒータ１４０の位置に対する代替構成では、主抵抗ヒータ１５４および／または空間的に調整可能なヒータ１４０のうちの１つまたは複数を、静電チャック１３２の中または下に配置することができる。図３Ａ〜３Ｄは、空間的に調整可能なヒータ１４０および主抵抗ヒータ１５４に対する様々な位置について詳述する基板支持アセンブリ１２６の部分的な概略図である。
図３Ａに示す実施形態では、基板支持アセンブリ１２６に対するヒータアセンブリ１７０は、空間的に調整可能なヒータ１４０ならびに金属層１４１および１４３を含み、主抵抗ヒータ１５４は、静電チャック１３２内、たとえばチャック電極１３６の下に配置される。別法として、空間的に調整可能なヒータ１４０を静電チャック１３２内に配置することができ、主抵抗ヒータ１５４がヒータアセンブリ１７０内に配置される。
図３Ｂに示す実施形態では、基板支持アセンブリ１２６に対するヒータアセンブリ１７０は、金属層１４１および１４３を含み、主抵抗ヒータ１５４は金属層１４１および１４３内に配置される。空間的に調整可能なヒータ１４０は、静電チャック１３２内、たとえばチャック電極１３６の下に配置される。
図３Ｃに示す実施形態では、基板支持アセンブリ１２６に対するヒータアセンブリ１７０は、空間的に調整可能なヒータ１４０および金属層１４３を含み、主抵抗ヒータ１５４は、静電チャック１３２内、たとえばチャック電極１３６の下に配置される。金属層１４３は、冷却ベース１３０に結合することができる。別法として、空間的に調整可能なヒータ１４０を静電チャック１３２内に配置することができ、主抵抗ヒータ１５４がヒータアセンブリ１７０内に配置される。別法として、ヒータアセンブリ１７０は、主抵抗ヒータ１５４および静電チャックを含むことができるが、いかなるヒータも含まなくてよく、またはヒータアセンブリ１７０は、空間的に調整可能なヒータ１５４を含むことができ、静電チャックは、いかなるヒータも含まなくてよい。
図３Ｄに示す実施形態では、基板支持アセンブリ１２６に対するヒータアセンブリ１７０は、金属層１４３を含み、主抵抗ヒータ１５４は金属層１４３内に配置される。金属層１４３は、冷却ベース１３０に結合することができる。空間的に調整可能なヒータ１４０は、静電チャック１３２内、たとえばチャック電極１３６の下に配置される。
空間的に調整可能なヒータ１４０、主抵抗ヒータ１５４は、他の配向で配置することもできることが企図される。たとえば、基板支持アセンブリ１２６は、基板１３４を加熱するための複数の空間的に調整可能なヒータ１４０を有することができるが、主抵抗ヒータ１５４がなくてもよい。別法として、基板支持アセンブリ１２６は、主抵抗ヒータ１５４を有することができるが、空間的に調整可能なヒータ１４０がなくてもよい。一実施形態では、空間的に調整可能なヒータ１４０および主抵抗ヒータ１５４は、基板支持アセンブリ１２６内で互いに直接上下に配置される。空間的に調整可能なヒータ１４０は、基板支持アセンブリ１２６によって支持される基板１３４の温度プロファイルに対する微調整制御を提供することができる。
図３Ａ〜３Ｄに示す例の各々において、複数の空間的に調整可能なヒータ１４０に対する共通の接地として使用するために、１つまたは複数の導電面を静電チャック１３２および／またはヒータアセンブリ１７０内に形成することができる。一実施形態では、第１の導電面が、空間的に調整可能なヒータに対する共通の接地として使用され、ビアによって空間的に調整可能なヒータに接続される。一実施形態では、第２の導電面が、温度センサに対する共通の接地として使用され、ビアによって温度センサに接続される。導電面は各々、静電チャック内に配置された金属層、またはヒータアセンブリ１７０内に配置された導電面とすることができる。
図２を再び参照すると、空間的に調整可能なヒータ１４０は、ヒータアセンブリ１７０の本体１５２内に形成または配置することができる。別法として、空間的に調整可能なヒータ１４０は、静電チャック１３２内に形成または配置することができる。空間的に調整可能なヒータ１４０は、めっき、インクジェット印刷、スクリーン印刷、物理気相堆積、スタンピング、ワイアメッシュ、パターンポリイミドフレックス回路、または他の好適な方法によって形成することができる。ビアは、空間的に調整可能なヒータ１４０からヒータアセンブリ１７０または静電チャック１３２の外面への接続を提供するように、ヒータアセンブリ１７０または静電チャック１３２内に形成することができる。別法または追加として、ヒータアセンブリ１７０または静電チャック１３２内に金属層（図示せず）を形成することができる。ビアは、空間的に調整可能なヒータ１４０から金属層への接続を提供するように、ヒータアセンブリ１７０または静電チャック１３２内に形成することができる。金属層をヒータアセンブリ１７０または静電チャック１３２の外面へ接続する追加のビアを形成することもできる。
一例では、静電チャック１３２の本体１５０内で、空間的に調整可能なヒータ１４０と本体１５０の取付け面１３１との間に、ビアを形成することができる。別の例では、ヒータアセンブリ１７０の本体１５２内で、空間的に調整可能なヒータ１４０と冷却ベース１３０に隣接する本体１５２の表面との間に、ビアを形成することができる。別の例では、静電チャック１３２の本体１５０は、空間的に調整可能なヒータ１４０と金属層との間、および金属層と本体１４０の取付け面１３１との間に、ビアを形成することができる。このようにして、基板支持アセンブリ１２６の製造が簡略化される。
一実施形態では、空間的に調整可能なヒータ１４０は、ヒータアセンブリ１７０を形成する間に、ヒータアセンブリ１７０内に配置される。別の実施形態では、空間的に調整可能なヒータ１４０は、静電チャック１３２の取付け面１３１上に直接配置される。たとえば、空間的に調整可能なヒータ１４０は、静電チャック１３２の取付け面１３１に付着させることができるシート形とすることができ、または空間的に調整可能なヒータ１４０は、他の技法によって堆積させることができる。たとえば、空間的に調整可能なヒータ１４０は、物理気相堆積、化学気相堆積、スクリーン印刷、または他の好適な方法によって、取付け面１３１上に堆積させることができる。主抵抗ヒータ１５４は、上記で示したように、静電チャック１３２またはヒータアセンブリ１７０内に位置することができる。
主抵抗ヒータ１５４は、ヒータアセンブリ１７０の本体１５２または静電チャック１３２内に形成または配置することができる。主抵抗ヒータ１５４は、めっき、インクジェット印刷、スクリーン印刷、物理気相堆積、スタンピング、ワイアメッシュ、または他の好適な方法によって形成することができる。このようにして、基板支持アセンブリ１２６の製造が簡略化される。一実施形態では、主抵抗ヒータ１５４は、ヒータアセンブリ１７０を形成する間に、ヒータアセンブリ１７０内に配置される。別の実施形態では、主抵抗ヒータ１５４は、静電チャック１３２の取付け面１３１上に直接配置される。たとえば、主抵抗ヒータ１５４は、静電チャック１３２の取付け面１３１に付着させることができるシート形とすることができ、または主抵抗ヒータ１５４は、他の技法によって堆積させることができる。たとえば、主抵抗ヒータ１５４は、物理気相堆積、化学気相堆積、スクリーン印刷、または他の好適な方法によって、取付け面１３１上に堆積させることができる。空間的に調整可能なヒータ１４０は、上記で示したように、静電チャック１３２またはヒータアセンブリ１７０内に位置することができる。
いくつかの実施形態では、主抵抗ヒータ１５４は、空間的に調整可能なヒータ１４０と同様に製作される。主抵抗ヒータ１５４が空間的に調整可能なヒータ１４０と同様に製作される実施形態では、主抵抗ヒータは、任意選択で、追加の空間的に調整可能なヒータ１４０の利益なく利用することができる。言い換えれば、基板支持アセンブリ１２６の主抵抗ヒータ１５４自体を空間的に調整可能とすることができ、すなわち複数の個別の抵抗加熱素子に区分けすることができる。主抵抗ヒータ１５４を小さい抵抗ヒータの形で区分けすることで、基板１３４の表面上で高温および低温の箇所の局所的な制御が可能になる。空間的に調整可能なヒータ１４０の追加の層は、実施すべき温度制御のレベルに応じて任意選択である。
ヒータアセンブリ１７０は、接合剤２４４を利用して、静電チャック１３２の取付け面１３１に結合することができる。接合剤２４４は、アクリルベース接着剤、エポキシ、シリコーンベース接着剤、ネオプレンベース接着剤、または他の好適な接着剤などの接着剤とすることができる。一実施形態では、接合剤２４４はエポキシである。接合剤２４４は、０．０１〜２００Ｗ／ｍＫの範囲内、１つの例示的な実施形態では０．１〜１０Ｗ／ｍＫの範囲内から選択された熱伝導係数を有することができる。接合剤２４４を含む接着材料は、加えて、少なくとも１つの熱伝導性セラミック充填材、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、および二ホウ化チタン（ＴｉＢ2）などを含むことができる。
一実施形態では、ヒータアセンブリ１７０は、接合剤２４２を利用して、冷却ベース１３０に結合される。接合剤２４２は、接合剤２４４に類似のものとすることができ、アクリルベース接着剤、エポキシ、ネオプレンベース接着剤、シリコーン接着剤、または他の好適な接着剤などの接着剤とすることができる。一実施形態では、接合剤２４２はエポキシである。接合剤２４２は、０．０１〜２００Ｗ／ｍＫの範囲内、１つの例示的な実施形態では０．１〜１０Ｗ／ｍＫの範囲内から選択された熱伝導係数を有することができる。接合剤２４２を含む接着材料は、加えて、少なくとも１つの熱伝導性セラミック充填材、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、および二ホウ化チタン（ＴｉＢ2）などを含むことができる。一実施形態では、接合剤は、誘電体とすることができる。一実施形態では、接合剤は、直流で非伝導性とすることができる。
接合剤２４４、２４２は、静電チャック１３２、冷却ベース１３０、およびヒータアセンブリ１７０のうちの１つまたは複数を改装するときに除去することができる。他の実施形態では、ヒータアセンブリ１７０は、ファスナまたはクランプ（図示せず）を利用して、静電チャック１３２および冷却ベース１３０に取外し可能に結合される。
ヒータアセンブリ１７０は、空間的に調整可能なヒータ１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ、１４０Ｄなどとして例示的に示されている複数の空間的に調整可能なヒータ１４０を含むことができる。空間的に調整可能なヒータ１４０は、概して、ヒータアセンブリ１７０内の取り囲まれた体積であり、その中では、複数の抵抗ヒータがヒータアセンブリ１７０と静電チャック１３２との間で熱伝達をもたらす。各々の空間的に調整可能なヒータ１４０は、ヒータアセンブリ１７０にわたって横方向に配置することができ、ヒータアセンブリ１７０内にセル２００を画定して、そのセル２００と位置合わせされたヒータアセンブリ１７０の領域（および主抵抗ヒータ１５４の一部分）へ追加の熱を局所的に提供する。ヒータアセンブリ１７０内に形成された空間的に調整可能なヒータ１４０の数は変動することができ、少なくとも主抵抗ヒータ１５４の数より１桁多い空間的に調整可能なヒータ１４０（およびセル２００）が存在することが企図される。ヒータアセンブリ１７０が４つの主抵抗ヒータ１５４を有する一実施形態では、４０個より多い空間的に調整可能なヒータ１４０が存在することができる。しかし、３００ｍｍの基板との使用向けに構成された基板支持アセンブリ１２６の所与の実施形態では、約２００個、約４００個、またはさらにそれ以上の空間的に調整可能なヒータ１４０が存在することができることが企図される。空間的に調整可能なヒータ１４０の例示的な分布は、図３Ａ〜３Ｄを参照して以下でさらに説明する。
ヒータアセンブリ１７０は、金属層１４１および１４３をさらに含むことができる。金属層１４１および１４３を結合して、ヒータアセンブリ１７０の本体１５２を取り囲むことができる。一実施形態では、金属層１４１および１４３は、図１０に示すように、金属層１４１の外径付近の区域を、金属層１４３の外径付近の区域に溶接することによって、結合することができる。溶接は、本体１５２を取り囲むように、金属層１４１および１４３の直径の周りの連続溶接とすることができる。金属層１４１および１４３は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｚｎ、または別の好適な材料から形成することができる。一実施形態では、金属層１４１、１４３の厚さは、使用されるＲＦ周波数で、少なくとも金属層１４１、１４３に使用される金属の表皮深さである。一実施形態では、金属層１４１、１４３の厚さは、使用されるＲＦ周波数で、金属層１４１、１４３に使用される金属の表皮深さの２〜５０倍（たとえば、３倍、４倍、５倍、１０倍など）である。表皮深さは、材料の導電率および透磁率ならびにＲＦ周波数の関数である。１３．５６ＭＨｚのＲＦ周波数のアルミニウムの場合（いくつかの実施形態で使用することができる）、表皮深さは約０．００１”である。したがって、金属層１４１および１４３は、０．００１”〜０．０４０”の厚さを有することができる。一実施形態では、これらの金属層は、約０．００２〜０．０３”の厚さを有する。別の実施形態では、金属層１４１は、図１１および図１２に示すように、金属リングによって、金属層１４３に結合することができる。
セル２００は、ヒータアセンブリ１７０の本体１５２を含む１つまたは複数の層２６０、２６２、２６４によって形成することができる。一実施形態では、これらのセルは、本体１５２の下面２７２および上面２７０に開いている。これらのセルは、側壁２１４を含むことができる。側壁２１４は、サーマルチョーク２１６として作用する材料（または間隙）から構成することができる。サーマルチョーク２１６は、本体１５２の上面２７０内に形成することができる。サーマルチョーク２１６は、隣接するセル２００間を分離し、伝導を低減させる。各々の空間的に調整可能なヒータ１４０に提供される電力、したがってセル２００を通る熱伝達を個々に独立して制御することによって、温度制御に対するピクセルごとの手法を実現することができ、この手法では、基板１３４の特有の点を加熱または冷却することを可能にしながら、基板１３４の表面の正確にアドレス可能な横方向温度プロファイルの調整および制御が可能になる。
半径方向に最も外側のセル２００と本体１５２の横方向に最も外側の側壁２８０との間に、追加のサーマルチョーク２１６を形成することができる。最も外側のセル２００と本体１５２の横方向に最も外側の側壁２８０との間に位置するこの最も外側のサーマルチョーク２１６により、横方向に最も外側の側壁２８０に隣接するセル２００と処理チャンバ１００の内部体積１２４との間の熱伝達が最小になる。最も外側のセル２００と内部体積１２４との間の熱伝達を最小にすることで、基板支持アセンブリ１２６のエッジのより近くでより精密な温度制御が可能になり、その結果、基板１３４の外径エッジに対するより良好な温度制御が可能になる。
各々の空間的に調整可能なヒータ１４０は、調整ヒータコントローラ２０２に独立して結合することができる。一実施形態では、調整ヒータコントローラ２０２は、基板支持アセンブリ１２６内に配置することができる。調整ヒータコントローラ２０２は、各セル２００で他のセル２００に対して、ヒータアセンブリ１７０内で空間的に調整可能なヒータ１４０の温度を調節することができる。別法として、調整ヒータコントローラ２０２は、１群のセル２００にわたって別の群のセル２００に対して、ヒータアセンブリ１７０内で１群の空間的に調整可能なヒータ１４０の温度を調節する。調整ヒータコントローラ２０２は、個々の空間的に調整可能なヒータ１４０に対して、オン／オフ状態をトグルし、かつ／またはデューティサイクルを制御することができる。交互に、調整ヒータコントローラ２０２は、個々の空間的に調整可能なヒータ１４０へ送達される電力の量を制御することができる。たとえば、調整ヒータコントローラ２０２は、１つまたは複数の空間的に調整可能なヒータ１４０に１０ワットの電力、他の空間的に調整可能なヒータ１４０に９ワットの電力、さらに他の空間的に調整可能なヒータ１４０に１ワットの電力を提供することができる。
一実施形態では、各セル２００は、たとえばサーマルチョーク２１６を使用して、隣接するセル２００から熱的に隔離することができ、それにより、より精密な温度制御が可能になる。別の実施形態では、各セル２００は、隣接するセルに熱的につなぎ合わせることができ、それにより、ヒータアセンブリ１７０の上面２７０に沿って類似（すなわち、平滑または混合）の温度プロファイルが得られる。たとえば、主抵抗ヒータ１５４と空間的に調整可能なヒータ１４０との間で、アルミニウム箔などの金属層を熱スプレッダとして使用することができる。
独立して制御可能な空間的に調整可能なヒータ１４０を使用して、主抵抗ヒータ１５４によって生成される温度プロファイルを平滑化または補正することで、基板にわたって局所的な温度均一性の制御が非常に小さい公差で可能になり、基板１３４を処理するときの精密なプロセスおよびＣＤ制御が可能になる。加えて、主抵抗ヒータ１５４に対して空間的に調整可能なヒータ１４０のサイズが小さく、密度が高いことで、隣接する区域の温度に影響を実質上及ぼすことなく、基板支持アセンブリ１２６上の特有の場所での温度制御が可能になる。これにより、斜行または他の温度非対称性を導入することなく、局所的な高温および低温の箇所を補償することが可能になる。複数の空間的に調整可能なヒータ１４０を有する基板支持アセンブリ１２６は、基板支持アセンブリ１２６上で処理される基板１３４の温度均一性を摂氏約±０．３度未満に制御する能力を有する。
基板支持アセンブリ１２６のいくつかの実施形態の別の利益は、ＲＦ電力が制御回路を通って進むのを防止する能力である。たとえば、調整ヒータコントローラ２０２は、電力回路２１０および光パワーコントローラ２２０を含むことができる。電力回路２１０は、空間的に調整可能なヒータ１４０に結合される。各々の空間的に調整可能なヒータ１４０は、電力回路２１０に接続された１対の電力リード（コネクタ２５０）を有する。５０個の空間的に調整可能なヒータ１４０を有する例示的なヒータアセンブリ１７０では、空間的に調整可能なヒータ１４０を制御するために、６０本の通電リードおよび１本の共通の電力リード（コネクタ２５０）を使用することができる。プラズマを形成するために、処理チャンバ１００へＲＦエネルギーを供給することができ、電力リードに結合することができる。図１に示すＲＦフィルタ１８２、１８４、１８６などのフィルタは、主ヒータ電源１５６などの電気機器をＲＦエネルギーから保護するために使用することができる。電力リード（コネクタ２５０）を電力回路２１０で終端させ、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０への光パワーコントローラ２２０を利用することによって、電力回路２１０と電源１５６との間で、単一のＲＦフィルタ１８４を使用することができる。専用のＲＦフィルタを有する各ヒータの代わりに、空間的に調整可能なヒータは、１つのＲＦフィルタを使用することも可能であり、これにより使用されるＲＦフィルタの数が大幅に低減される。専用のＲＦフィルタに対する空間は非常に制限されており、基板支持アセンブリ内で利用されるヒータの数も制限される。主ヒータゾーンの数は制限されず、空間的に調整可能なヒータを実施することが可能になる。電力回路２１０を光パワーコントローラ２２０とともに使用することで、より多くのヒータ、したがって優れた横方向の温度制御が可能になる。
電力回路２１０は、複数のコネクタ２５０への電力を切り換えまたは循環させることができる。電力回路２１０は、コネクタ２５０の各々への電力を提供して、１つまたは複数の空間的に調整可能なヒータ１４０を起動する。電源は最終的に、複数の空間的に調整可能なヒータ１４０への電力を供給するが、電力回路２１０は、単一の電源、すなわち調整ヒータ電源１４２を有し、単一のフィルタ１８４を使用する。有利には、追加のフィルタに対する空間および費用が軽減され、多くのヒータおよびヒータゾーンの使用が可能になる。
光パワーコントローラ２２０は、コネクタ２５０および空間的に調整可能なヒータ１４０へ供給される電力を制御するように、光ファイバケーブルなどの光ファイバインターフェース２２６によって、電力コントローラ２１０に結合することができる。光パワーコントローラ２２０は、光導波路２２８を通って光変換器１７８に結合することができる。光変換器１７８は、空間的に調整可能なヒータ１４０の機能を制御する信号を提供するように、コントローラ１４８に結合される。光ファイバインターフェース２２６および光導波路２２８は、電磁干渉または高周波（ＲＦ）エネルギーを受けない。調整ヒータコントローラ２０２からのＲＦエネルギー伝送からコントローラ１４８を保護するためのＲＦフィルタは不要であり、それにより他の有用なものを経路指定するために基板支持アセンブリ１２６内のより多くの空間をあけておくことが可能になる。
光コントローラ２２０は、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０または空間的に調整可能なヒータ１４０のグループ／領域を調節するためのコマンドまたは命令を電力回路２１０へ送ることができる。各々の空間的に調整可能なヒータ１４０は、電力回路２１０に取り付けられた正リードおよび負リードの組合せ、すなわちコネクタ２５０を使用して起動することができる。電力は、電力回路２１０から正リードを介して空間的に調整可能なヒータ１４０へ流れ、負リードを介して再び電力回路２１０へ戻ることができる。一実施形態では、負リードは、空間的に調整可能なヒータ１４０間で共用される。空間的に調整可能なヒータ１４０は各々、共通の負リードを共用しながら、個々の専用の正リードを有することができる。この配置では、電力回路２１０から複数の空間的に調整可能なヒータ１４０へのコネクタ２５０の数は、空間的に調整可能なヒータ１４０の数より１つ大きい。たとえば、基板支持アセンブリ１２６が百（１００）個の空間的に調整可能なヒータ１４０を有する場合、空間的に調整可能なヒータ１４０と電力回路２１０との間には１００本の正リードおよび１本の負リード、合計１０１本のコネクタ２５０が存在するはずである。別の実施形態では、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０は、空間的に調整可能なヒータ１４０を電力回路２１０に接続する別個の負リードを有する。この配置では、電力回路２１０から空間的に調整可能なヒータ１４０へのコネクタ２５０の数は、空間的に調整可能なヒータ１４０の数の２倍である。たとえば、基板支持アセンブリ１２６が百（１００）個の空間的に調整可能なヒータ１４０を有する場合、空間的に調整可能なヒータ１４０と電力回路２１０との間には、１００本の正リードおよび１００本の負リード、合計２００本のコネクタ２５０が存在するはずである。
光パワーコントローラ２２０は、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０で温度を測定することによって、プログラムおよび較正することができる。光コントローラ２２０は、個々の空間的に調整可能なヒータ１４０に対する電力パラメータを調整することによって、温度を制御することができる。一実施形態では、この温度は、空間的に調整可能なヒータ１４０への電力が漸増的に増大するように調節することができる。たとえば、温度上昇は、空間的に調整可能なヒータ１４０へ供給される電力の百分比の増大、たとえば９％の増大で得ることができる。別の実施形態では、温度は、空間的に調整可能なヒータ１４０をオンおよびオフで循環させることによって調節することができる。さらに別の実施形態では、温度は、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０への電力の循環および漸増的な調整の組合せによって調節することができる。この方法を使用して、温度マップを得ることができる。温度マップは、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０に対して、ＣＤまたは温度を電力分布曲線に相関させることができる。個々の空間的に調整可能なヒータ１４０に対する電力設定を調節するプログラムに基づいて、空間的に調整可能なヒータ１４０を使用して、基板上に温度プロファイルを生成することができる。この論理は、光コントローラ２２０、またはコントローラ１４８などの外部接続されたコントローラ内に直接配置することができる。
空間的に調整可能なヒータ１４０の配置について、図４を参照して次に論じる。図４は、一実施形態による断面線Ａ−Ａに沿って切り取った図２の横断面図である。
図４を次に参照すると、複数の空間的に調整可能なヒータ１４０は、ヒータアセンブリ１７０の本体１５２を通って横断面線Ａ−Ａの平面に沿って配置される。サーマルチョーク２１６は、各々の隣接するセル２００間に配置され、各セル２００は、空間的に調整可能なヒータ１４０のうちの少なくとも１つに関連付けられる。加えて、サーマルチョーク２１６は、基板支持アセンブリ１２６の外面４２６に沿って配置される。外面４２６の周りには、金属層１４１および１４３を含む金属層４４２が位置する。金属層４４２は、ヒータアセンブリ１７０を取り囲むように、金属層１４１および１４３間の連続溶接を含む。図示のセル２００の数は例示のみを目的とし、任意の数の実施形態が、実質上より多い（またはより少ない）セル２００を有することができる。空間的に調整可能なヒータ１４０の数は、主抵抗ヒータ１５４の数より少なくとも１桁大きくすることができる。いくつかの実施形態では、基板支持アセンブリ１２６にわたって位置する空間的に調整可能なヒータ１４０の数は、数百を超えることができる。
各々の空間的に調整可能なヒータ１４０は、端子４０６、４０８内で終了する抵抗器４０４を有する。電流が４０６で示す端子などの１つの端子に入り、４０８で示す端子などの他の端子から出ると、電流は抵抗器４０４のワイアにわたって進み、熱を生成する。空間的に調整可能なヒータ１４０は、基板支持アセンブリ１２６の外面４２６に沿って適当な温度上昇を提供するための設計電力密度を有することができる。抵抗器４０４によって解放される熱の量は、抵抗器４０４を通過する電流の２乗に比例する。電力設計密度は、１０ワット／セルなど、約１ワット／セル〜約１００ワット／セルとすることができる。
抵抗器４０４は、ニクロム、レニウム、タングステン、白金、タンタル、または他の好適な材料のフィルムから形成することができる。抵抗器４０４は、電気抵抗（ρ）を有することができる。低いρは、抵抗器４０４を横切る電荷の動きを容易に可能にする材料を示す。抵抗（Ｒ）は、ρにワイアの長さ（ｌ）を掛けて横断面積（Ａ）で割った値、または単にＲ＝ρ・ｌ／Ａに依存する。白金のρは、２０℃で約１．０６×１０-7（Ω・ｍ）である。タングステンのρは、２０℃で約６．６０×１０-8（Ω・ｍ）である。ニクロムのρは、２０℃で約１．１×１０-8〜約１．５×１０-8（Ω・ｍ）である。３つの前述の材料のうち、ニクロムから構成される抵抗器４０４は、電荷がより容易に動いてより多くの熱を生成することを可能にする。しかし、タングステンに対する電気特性は、特定の温度範囲内の抵抗ヒータとして、この材料を差別化することができる。
抵抗器４０４は、電流が抵抗器４０４に沿って進むときに熱を効率的に提供するように構成されたフィルム厚さ（図示せず）およびワイア厚さ４７２を有することができる。抵抗器４０４に対するワイア厚さ４７２の増大の結果、抵抗器４０４の抵抗Ｒの減少をもたらすことができる。ワイア厚さ４７２は、タングステンワイアに対して約０．０５ｍｍ〜約０．５ｍｍ、ニクロムワイアに対して約０．５ｍｍ〜約１ｍｍの範囲とすることができる。
式Ｒ＝ρ・ｌ／Ａを想起すると、材料、ワイアの長さ、およびワイア厚さは、コスト、電力消費、および各々の空間的に調整可能なヒータ１４０によって生成される熱を抵抗器４０４によって制御するように選択することができることを見ることができる。一実施形態では、抵抗器４０４は、約０．０８ｍｍのワイア厚さ４７２および１０ワットの電力で約９０オームの抵抗を有するタングステンから構成される。
空間的に調整可能なヒータ１４０は、基板支持アセンブリ１２６の表面に沿って熱プロファイルを効率的に生成するように、パターン４９０で構成することができる。パターン４９０は、ほぼ中間点で対称形とすることができ、リフトピンまたは他の機械的連結、流体的連通、もしくは電気的接続のための孔４２２の中およびそれらの周りに隙間を提供することができる。各々の空間的に調整可能なヒータ１４０は、調整ヒータコントローラ２０２によって制御することができる。調整ヒータコントローラ２０２は、１つのヒータ４４０を画定する単一の空間的に調整可能なヒータ１４０、または内側のくさび形４６２、周囲グループ４６４、パイ形区域４６０、もしくは不連続構成を含む他の幾何構成を画定するようにグループ化された複数の空間的に調整可能なヒータ１４０をオンにすることができる。このようにして、基板支持アセンブリ１２６の表面に沿って独立した場所で、温度を精密に制御することができ、そのような独立した場所は、当技術分野では知られているような同心円状のリングに限定されるものではない。図示のパターンは、より小さい単位から構成されているが、このパターンは、別法として、エッジまで延びるより大きいおよび／もしくはより小さい単位を有することができ、または他の形を有することができる。
代替実施形態では、空間的に調整可能なヒータ１４０は、格子の形で配置され、やはり格子パターンで配置された温度制御セル２００の配列を画定する。空間的に調整可能なヒータ１４０の格子パターンは、行および列から構成されたＸ／Ｙ格子とすることができる。別法として、空間的に調整可能なヒータ１４０の格子パターンは、６角形の密集体など、何らかの他の均一に詰め込まれた形を有することができる。上記で論じたように、空間的に調整可能なヒータ１４０は、グループでまたは単独で起動することができることを理解されたい。
別の実施形態では、複数の空間的に調整可能なヒータ１４０は、本体１５２内に極性配列で配置することができる。任意選択で、サーマルチョーク２１６のうちの１つまたは複数を、空間的に調整可能なヒータ１４０間に配置することができる。極性配列パターンの空間的に調整可能なヒータ１４０は、やはり極性配列で配置された隣接するセル２００を画定する。任意選択で、サーマルチョーク２１６を利用して、隣接するセル２００を隣接するセル２００から隔離することができる。
別の実施形態では、複数の空間的に調整可能なヒータ１４０は、同心円状のチャネルで本体１５２内に配置される。同心円状チャネルパターンの空間的に調整可能なヒータ１４０は、任意選択で、サーマルチョーク２１６によって分離することができる。空間的に調整可能なヒータ１４０およびセル２００は、他の配向で配置することもできることが企図される。
空間的に調整可能なヒータ１４０の数および密度は、基板１３４を処理するときの精密なプロセスおよびＣＤ制御を可能にする温度均一性を、非常に小さい公差で基板にわたって制御する能力に寄与する。加えて、１つの空間的に調整可能なヒータ１４０の別の空間的に調整可能なヒータ１４０に対する個別制御により、隣接する区域の温度に影響を実質上及ぼすことなく、基板支持アセンブリ１２６内の特有の場所での温度制御が可能になり、それにより斜行または他の温度非対称性を導入することなく、局所的な高温および低温の箇所を補償することが可能になる。空間的に調整可能なヒータ１４０は、摂氏約０．０度〜摂氏約１０．０度の個々の温度範囲を有することができ、摂氏約０．１度の増分で温度上昇を制御する能力を有する。一実施形態では、基板支持アセンブリ１２６内の複数の空間的に調整可能なヒータ１４０は、主抵抗ヒータ１５４と組み合わせて、基板支持アセンブリ１２６上で処理される基板１３４の温度均一性を摂氏約±０．３度未満に制御する能力を有する。空間的に調整可能なヒータ１４０により、基板支持アセンブリ１２６上で処理される基板１３４の横方向温度プロファイルの横方向および方位角方向の両方の調整が可能になる。
図５を参照すると、主抵抗ヒータ１５４および空間的に調整可能なヒータ１４０の配線図が提供される。この配線図は、空間的に調整可能なヒータ１４０に対して、多重制御ではなく個別制御を提供する。個別制御は、いずれか１つの空間的に調整可能なヒータ１４０または１群の空間的に調整可能なヒータ１４０を、いずれか他の空間的に調整可能なヒータ１４０または１群の空間的に調整可能なヒータ１４０と同時に活動状態にすることを可能にする。配線図は、複数の空間的に調整可能なヒータのうちの１つへの出力を、複数の空間的に調整可能なヒータのうちのもう１つに対して独立して制御することを可能にする。空間的に調整可能なヒータ１４０では、他の空間的に調整可能なヒータ１４０または１群の空間的に調整可能なヒータ１４０へ電力を送ることを可能にするために、オン状態とオフ状態との間で電力を循環させない。この配置により、有利には、適応された温度プロファイルを実現するために、空間的に調整可能なヒータ１４０で迅速な応答時間が可能になる。
主抵抗ヒータ１５４および空間的に調整可能なヒータ１４０は、制御基板５０２に取り付けることができる。制御基板５０２は、単一のＲＦフィルタ５１０を通って電源５７８に取り付けることができる。各ヒータ１５４、１４０は、単一のＲＦフィルタ５１０を共用し、独自のＲＦフィルタを有していないため、基板支持アセンブリ１２６内の空間が節約され、加えて有利には、追加のフィルタに伴うコストが軽減される。制御基板５０２は、図１および図２に示すコントローラ２０２に類似しており、類似した形態の電気コントローラ２１０および光コントローラ２２０を有する。制御基板５０２は、基板支持アセンブリ１２６の中または外に位置することができる。一実施形態では、制御基板５０２は、設備プレート１８０と冷却ベース１３０との間に形成される。
空間的に調整可能なヒータ１４０(1-n)は比喩的に示されており、空間的に調整可能なヒータ１４０1は、共通のゾーン内の空間的に調整可能なヒータの大きいグループ、または別法として、基板支持アセンブリ１２６にわたって配置されたすべての空間的に調整可能なヒータ１４０を表すことができることを理解されたい。１つの実装では、主ヒータ１５４より１桁多い空間的に調整可能なヒータ１４０、ならびに電気コントローラ２１０および光コントローラ２２０への１桁多い接続が存在する。
電気コントローラ２１０は、冷却ベース１３０を通って形成された１つまたは複数の孔またはスロット５２０を通って、空間的に調整可能なヒータ１４０から複数のコネクタ５１２を受け入れる。コネクタ５１２は、空間的に調整可能なヒータ１４０と電気コントローラ２１０との間の通信に好適な複数の接続を含むことができる。コネクタ５１２は、ケーブル、個々のワイア、リボンなどのフラット可撓ケーブル、嵌合コネクタ、または空間的に調整可能なヒータ１４０と電気コントローラ２１０との間で信号を伝送する他の好適な技法とすることができる。一実施形態では、コネクタ５１２はリボンケーブルである。コネクタ５１２について、電力リボン５１２という用語を使用して論じる。
電力リボン５１２は、一方の端部でＥＳＣ１３２内の空間的に調整可能なヒータ１４０に接続することができ、他方の端部で電気コントローラ２１０に接続することができる。電力リボン５１２は、直接配線、ソケット、または好適なレセプタクルを介して電気コントローラに接続することができる。一実施形態では、電気コントローラ２１０は、高密度の接続向けに構成されたソケットを有する。電力リボン５１２は、高密度コネクタを使用して、空間的に調整可能なヒータ１４０から電気コントローラ２１０へ、５０個以上の接続など、多数の接続を提供することができる。電気コントローラ２１０は、従来のプリント基板より大きい単位面積当たりの配線密度で、高密度相互接続（ＨＤＩ）を有することができる。ＨＤＩは、電力リボン５１２の高密度コネクタとインターフェース接続することができる。このコネクタにより、有利には、高密度の接続ならびに基板支持アセンブリ１２６の容易な組立ておよび分解が可能になる。たとえば、ＥＳＣ１３２は、保守、表面再仕上げ、または交換を受けることができ、コネクタは、保守のためにＥＳＣ１３２を取り外し、逆にＥＳＣ１３２を基板支持アセンブリ１２６へ迅速に再接続するための迅速かつ容易な方法を提供する。
電気コントローラ２１０は、加えて、冷却ベース１３０を通って形成されたスロット５２０を通って、主抵抗ヒータ１５４から複数の電力リボン５２２を受け入れることができる。電力リボン５１２、５２２は、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０および主抵抗ヒータ１５４に対する複数の電力リードを図示する。たとえば、電力リボン５１２は、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０に対して複数の別個の正および負の電力リードを含む。同様に、電力リボン５２２は、各主抵抗ヒータ１５４に対して別個の正および負の電力リードを含む。一実施形態では、各電力リードは、光コントローラ２２０によって管理されるスイッチ５６０を有する。スイッチ５６０は、電気コントローラ２１０内、制御基板５０２上、または他の好適な場所に位置することができる。単一のリボンまたはさらに３つ以上の等しく隔置されたリボンを利用して、空間的に調整可能なヒータ１４０および主抵抗ヒータ１５４に対して電力リードを経路指定することができることが企図される。等しく隔置されたリボンにより、電界の均一性および処理結果の均一性が強化される。
光コントローラ２２０は、外部コントローラ（図１の１４８）に接続されており、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０に電力供給するための命令を電気コントローラへ提供するように構成される。光コントローラ２２０は、空間的に調整可能なヒータ１４０を管理するための複数の制御リボン５４０を受け入れる。一実施形態では、制御リボン５４０は、制御基板５０２に埋め込まれており、光コントローラ２２０を電気コントローラ２１０へ接続する。たとえば、制御リボン５４０は、２つのコントローラ２１０、２２０を接続する回路とすることができる。別の実施形態では、制御リボンは、制御基板５０２の外のケーブルまたは他の好適な接続を介して、光コントローラ２２０を電気コントローラ２１０に取り付けることができる。さらに別の実施形態では、制御リボン５４０は、冷却ベースを通って形成されたスロット５２０を通過し、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０を個々に管理することができる。
光コントローラ２２０は、任意選択で、主抵抗ヒータ１５４を管理するための複数の制御リボン５５０を受け入れることができる。別法として、主抵抗ヒータは、第２の光コントローラまたは外部コントローラによって管理することができる。制御リボン５４０と同様に、制御リボン５５０も制御基板５０２に埋め込むことができ、または主抵抗ヒータ１５４に取り付けることができる。交互に、主抵抗ヒータは、制御リボン５５０を有していなくてもよく、電力の循環および強度は、電源１３８で外部から管理することができる。
リボン５４０、５５０は、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０および主抵抗ヒータ１５４に対する複数の制御リードを図示する。たとえば、制御リボン５４０は、複数の空間的に調整可能なヒータ１４０に対して別個の正および負の制御リードを備える。光コントローラ２２０は、プログラム、温度測定デバイス、外部コントローラ、ユーザ、または別の他のソースからの入力を受け取ることができる。光パワーコントローラ２２０は、どの空間的に調整可能なヒータ１４０および／または主抵抗ヒータ１５４を管理するかを判定することができる。光コントローラ２２０は光学系を使用して、電気コントローラ２１０などのＲＦ環境の外部にある他のデバイスと通信するため、光パワーコントローラ２２０は、ＲＦ干渉を受けず、ＲＦ信号を処理チャンバの外側の領域へ伝播しない。単一のリボンまたはさらには３つ以上のリボンを利用して、制御リードを経路指定することができることが企図される。
制御リボン５４０は、スイッチ５６０の状態を制御するために光コントローラ２２０によって生成された信号を提供する。スイッチ５６０は、電界効果トランジスタまたは他の好適な電子スイッチとすることができる。交互に、スイッチ５６０は、電気コントローラ２１０内の光制御式の回路基板に埋め込むことができる。スイッチ５６０は、付勢（活動）状態と切断（非活動）状態との間のヒータ１５４、１４０に対する簡単な循環を提供することができる。
コントローラ２０２は、１つまたは複数の選択された空間的に調整可能なヒータ１４０に印加される電力のデューティサイクル、電圧、電流、または持続時間のうちの少なくとも１つまたは複数を互いに対して同時に制御することができる。一実施形態では、コントローラ２０２は、９０％の電力が通過することを可能にするようにスイッチ５６０1に指示するための信号を、制御リボン５４０1に沿って提供する。電気コントローラ２１０は、電力リボン５１２1に沿って約１０ワットの電力を提供する。スイッチ５６０1は、９０％の供給電力が空間的に調整可能なヒータ１４０1へ進むことを可能にし、約９ワットの電力で加熱する。
別の実施形態では、コントローラ２０２は、１００パーセントの電力が通ることを可能にするようにスイッチ５６０2に指示するための信号を、制御リボン５５０2に沿って提供する。電気コントローラ２１０は、電力リボン５２２2に沿って約１００ワットの電力を提供する。スイッチ５６０2は、１００パーセントの供給電力が主抵抗ヒータ１５４2へ進むことを可能にし、約１００ワットの電力で加熱する。同様に、主抵抗ヒータ１５４(1-N)はすべて、コントローラ２０２から動作させることができる。
さらに別の実施形態では、調整ヒータコントローラ２０２は、電力が通過することを可能にする活動状態または電力が通過することを防止する非活動状態になるようにスイッチ５６０に指示するための信号を、制御リボン５４０に沿って提供する。電気コントローラ２１０は、活動状態で、電力リボン５１２に沿って、スイッチ５６０に結合された各々の個々の空間的に調整可能なヒータ１４０に約１０ワットの電力を提供する。調整ヒータコントローラ２０２は、スイッチ５６０が活動状態のままである持続時間および各スイッチ５６０の他のスイッチ５６０に対するデューティサイクルのうちの少なくとも１つを独立して制御し、最終的に、基板支持アセンブリ１２６および基板支持アセンブリ１２６上に位置決めされた基板の温度均一性を制御する。主抵抗ヒータ１５４への電力を制御するスイッチ５６０も、同様に制御することができる。
別の実施形態では、別個のゾーンを表す各主抵抗ヒータ１５４(1-N)は、別個のコントローラ２０２を有することができる。この実施形態では、１つの主抵抗ヒータ１５４(1-N)を有するゾーンに共通の空間的に調整可能なヒータ(1-N)は、共通の主抵抗ヒータ１５４(1-N)とコントローラ２０２を共用することができる。たとえば、４つのゾーンが存在する場合、４つの主抵抗ヒータ１５４(1-4)および４つの等しく隔置されたコントローラ２０２が存在するはずである。
他の実施形態では、別個のコントローラ２０２を利用して、単一のコントローラによって扱われる空間的に調整可能なヒータ１４０の数を分割することができる。たとえば、各制御リボン５４０は、空間的に調整可能なヒータ１４０の設定された数を個々に管理するために、別個の光コントローラ２２０を有することができる。空間的に調整可能なヒータ１４０の制御を分割することで、より小さいコントローラおよびより少ない空間で、冷却ベースを通って形成されたスロット５２０を通ってリボンを経路指定することが可能になる。
図６を参照すると、主抵抗ヒータ１５４および空間的に調整可能なヒータ１４０の別の配線図が提供される。図６に示す配線図は、空間的に調整可能なヒータ１４０の個別制御を提供する。空間的に調整可能なヒータ１４０は、調整ヒータコントローラ２０２に取り付けられる。制御基板５０２上の電気コントローラ２１０は、ＲＦフィルタ１８４を通って電源１５６に取り付けられる。光コントローラ２２０は、外部コントローラ（図１の１４８）に接続されており、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０に電力供給するための命令を電気コントローラへ提供するように構成される。光コントローラ２２０は、空間的に調整可能なヒータ１４０を管理するように、光ファイバインターフェース２２６を通って電気コントローラ２１０と通信する。図５の配線図と同様に、図６の配線図は、複数の空間的に調整可能なヒータのうちの１つの出力を、他の空間的に調整可能なヒータに対して独立して制御することを提供する。
主抵抗ヒータ１５４は、任意選択で、調整ヒータコントローラ２０２’、調整ヒータコントローラ２０２、または基板支持アセンブリ１２６の外部にある他のコントローラに取り付けることができる。調整ヒータコントローラ２０２’は、調整ヒータコントローラ２０２に実質上類似のものとすることができる。主抵抗ヒータ１５４の制御は、空間的に調整可能なヒータ１４０に関して記載したものに類似のものとすることができることを理解されたい。交互に、主抵抗ヒータ１５４は、図１に示すように外部から管理することができる。
空間的に調整可能なヒータ１４０(1-n)は比喩的に示されており、空間的に調整可能なヒータ１４０1は、共通のゾーン内の空間的に調整可能なヒータの大きいグループ、または別法として、基板支持アセンブリ１２６にわたって配置されたすべての空間的に調整可能なヒータ１４０を表すことができることを理解されたい。各々の空間的に調整可能なヒータ１４０は、電気コントローラ２１０から空間的に調整可能なヒータ１４０へ電力を伝送するためのコネクタ２５０を有する。
電気コントローラ２１０は、冷却ベース１３０を通って形成された１つまたは複数の孔またはスロット５２０を通って、空間的に調整可能なヒータ１４０から複数の電力リボン６１２を受け入れる。リボン６１２は、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０に対する複数の電力リードを図示する。電力リボン６１２は、空間的に調整可能なヒータ１４０への電力のための電気経路を提供する。一実施形態では、電力リボン６１２は、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０に対する別個の正の電力リードを備える。電力リボン６１２は、任意選択で、電力リボン６１２に取り付けられたすべての空間的に調整可能なヒータ１４０に共通の単一の負の電力リードを有することができる。交互に、電力リボン６１２は、負の電力帰還経路を有していなくてもよく、電流のための帰還経路は、別個のケーブル、共通のバス、または他の好適なコネクタを通って提供することができる。別の実施形態では、電力リボン６１２は、各々の空間的に調整可能なヒータ１４０に対する別個の負の電力リードを備える。電力リボン６１２は、任意選択で、電力リボン６１２に取り付けられたすべての空間的に調整可能なヒータ１４０に共通の単一の正の電力リードを有することができる。交互に、電力リボン６１２は、正の電力供給経路を有していなくてもよく、電流のための電力供給経路は、別個のケーブル、共通のバス、または他の好適なコネクタを通って提供することができる。
電気コントローラ２１０内には、複数のスイッチ６６０を形成することができる。各スイッチ６６０は、個々の空間的に調整可能なヒータ１４０を制御するための電力リボン６１２のうちの１つからの正の電力リードを受け入れることができる。光コントローラ２２０は、光ファイバインターフェース２２６を介して電気コントローラ２１０へのスイッチ６６０を管理する。回路６４０は、スイッチ６６０への提供された命令に対する光信号を電気信号に変換するために、電気コントローラ２１０または調整ヒータコントローラ２０２に埋め込むことができる。
スイッチ６６０は、電界効果トランジスタまたは他の好適な電子スイッチとすることができる。スイッチ６６０は、付勢（活動）状態と切断（非活動）状態との間のヒータ１５４、１４０の簡単な循環を提供することができる。交互に、スイッチ６６０は、空間的に調整可能なヒータ１４０へ供給される電力の量を制御することができる別の好適なデバイスとすることができる。
スイッチ６６０は、静電チャック１３２、冷却ベース１３０、ヒータアセンブリ１７０、および設備プレート１８０内など、基板支持アセンブリ１２６の内部に形成することができる。交互に、スイッチ６６０は、コントローラ１４８内など、基板支持アセンブリ１２６またはさらには処理チャンバ１００の外部に形成することができる。
図７〜１０および図１２は、金属層に入れられたヒータアセンブリの様々な構成を示す。図７は、ヒータアセンブリの本体７０４へ金属層７０２および７０６を配置するプロセスを示す図７００である。金属層７０２および７０６は、それぞれ図２の金属層１４３および１４１に対応することができる。本体７０４は、図２の本体１５２に対応することができる。本体７０４の側壁を垂直であるものとして示すことができるが、いくつかの実施形態では、図１４に示すように、本体７０４の側壁を湾曲させることができ、または他の形状を有することができる。金属層７０２および７０６は、本体７０４より大きい直径を有することができ、その結果、金属層７０２および７０６の部分が本体７０４の側壁を越えて延びる。金属層７０２は、本体７０４の頂面に配置することができる。加えて、金属層７０６は、本体７０４の底面に配置することができる。一実施形態では、金属層７０２および７０６は、積層プロセスによって本体７０４に配置することができる。積層プロセスは、金属層７０２および７０６ならびに本体７０４を熱および圧力にかけることと、本体７０４の表面と金属層７０２および７０６の表面との間の接合を形成することとを含む。別の実施形態では、金属層７０２および７０６は、金属層７０２および７０６を本体７０４に付着させる接合剤を使用して、本体７０４に配置することができる。金属層７０２および７０６が本体７０４に配置された後、図７に示すように、金属層７０２および７０６のうち本体７０４の側壁を越えて延びる部分を折り畳み、ともに圧着することができる（たとえば、折り畳みまたは圧縮）。
図８は、一実施形態によるヒータアセンブリ８００の図である。ヒータアセンブリ８００は、本体８０４、金属層８０２、および金属層８０６を含む。ヒータアセンブリ８００、金属層８０２および８０６、ならびに本体８０４は、それぞれ図２のヒータアセンブリ１７０、金属層１４３および１４１、ならびに本体１５２に対応することができる。金属層８０２および８０６は、図７で前述したプロセスを使用して、本体８０４の頂面（上面）および底面（下面）に配置し、ともに圧着することができる。次いで、溶接プロセスを実行して金属層をともに接合することができる。連続溶接８０８により、本体８０４を取り囲むように、金属層８０２および８０６を結合することができる。溶接は、ＥＢ溶接、ＴＩＧ溶接、または別の好適なプロセスなどの連続溶接をもたらすことが可能な任意のプロセスを使用して実行することができる。この結果、ヒータアセンブリ８００の本体は、ＲＦ信号およびエッチングの化学的性質から遮蔽される。
図９は、別の実施形態によるヒータアセンブリ９００の図である。ヒータアセンブリ９００は、本体９０４、金属層９０２、金属層９０６、および金属リング９０８を含む。ヒータアセンブリ９００、金属層９０２および９０６、ならびに本体９０４は、それぞれ図２のヒータアセンブリ１７０、金属層１４３および１４１、ならびに本体１５２に対応することができる。金属層９０２および９０６は、図７で前述したプロセスを使用して、本体９０４の表面に配置することができ、厚さ９１２を有することができる。一実施形態では、厚さ９１２は、０．００１”〜０．１２５”とすることができる。本実施形態では、金属層９０２および９０６は、本体９０４の側壁を越えて延びる部分を有していなくてもよく、または本体９０４の側壁を最小にのみ越えて延びる部分を有していてもよい。たとえば、金属層９０２、９０６の直径は、本体９０４の直径にほぼ等しくすることができる。金属リング９０８は、本体９０４の側壁に位置することができる。金属リング９０８は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｚｎ、ステンレス鋼、これらの金属のいずれかの合金、または別の好適な材料から形成することができる。金属リング９０８は、０．００１”〜０．２５”の厚さ９１４を有することができる。一実施形態では、金属リング９０８は、約０．１２５〜０．２５”の厚さを有する。金属リング９０８は、本体９０４を取り囲むように、金属層９０２の頂面および金属層９０６の底面で連続溶接９１０によって、金属層９０２および９０６に結合することができる。溶接は、ＥＢ溶接、ＴＩＧ溶接、または別の好適なプロセスなどの連続溶接をもたらすことが可能な任意のプロセスを使用して実行することができる。
図１０は、さらなる実施形態によるヒータアセンブリ１０００の図である。ヒータアセンブリ１０００は、本体１００４、金属層１００２、金属層１００６、および金属リング１００８を含む。ヒータアセンブリ１０００、金属層１００２および１００６、ならびに本体１００４は、それぞれ図２のヒータアセンブリ１７０、金属層１４３および１４１、ならびに本体１５２に対応することができる。金属層１００２および１００６は、図７で前述したプロセスを使用して、本体１００４の表面に配置することができる。本実施形態では、金属層１００２および１００６は、本体１００４の側壁を越えて延びる部分を有する。金属リング１００８は、本体１００４の側壁に位置することができる。金属リング１００８は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｚｎ、ステンレス鋼、これらの金属のいずれかの合金、または別の好適な材料から形成することができる。金属リング１００８は、０．００１”〜０．２５”の厚さ１０１２を有することができる。金属リング１００８は、本体１００４を取り囲むように、金属層１００２および１００６側の連続溶接１０１０によって、金属層１００２および１００６に結合することができる。溶接は、ＥＢ溶接、ＴＩＧ溶接、または別の好適なプロセスなどの連続溶接をもたらすことが可能な任意のプロセスを使用して実行することができる。
図１１は、一実施形態による金属層１１００の図である。金属層１１００は、図２の金属層１４１および１４３に対応することができる。金属層１１００は、外径１１０２付近の部分および中心１１０４付近の部分を含む。前述した溶接プロセスを実行するために、より多くの材料を外径に提供するように、外径１１０２付近の部分は、中心１１０４付近の部分より大きい厚さを有することができる。一実施形態では、外径付近の部分は、外径からヒータアセンブリの本体のほぼ直径まで延びることができる。一実施形態では、中心付近の部分は、ヒータアセンブリの本体のほぼ直径から金属層１１００の中心まで延びることができる。外径１１０２付近の部分は、０．００１”〜０．１２５”の厚さを有することができる。中心１１０４付近の部分は、０．００１”〜０．１２５”の厚さを有することができる。したがって、金属層１１００は、金属層１１００の残り部分より厚いリングを外周の周りに有することができる。
図１２は、別の実施形態によるヒータアセンブリ１２００の図である。ヒータアセンブリ１２００は、本体１２０４、金属層１２０２、および金属層１２０６を含む。ヒータアセンブリ１２００、金属層１２０２および１２０６、ならびに本体１２０４は、それぞれ図２のヒータアセンブリ１７０、金属層１４３および１４１、ならびに本体１５２に対応することができる。本実施形態では、本体１２０４の側壁を湾曲させることができる。金属層１２０２および１２０６は、図７で前述したプロセスを使用して配置し、ともに圧着することができる。本体１２０４の側壁が湾曲しているため、金属層１２０２および１２０６の圧着の結果、本体１２０４の周囲に湾曲した形状または円錐形の形状を得ることができる。連続溶接１２０８は、本体１２０４を取り囲むように、金属層１２０２および１２０６を結合することができる。溶接は、ＥＢ溶接、ＴＩＧ溶接、または別の好適なプロセスなどの連続溶接をもたらすことが可能な任意のプロセスを使用して実行することができる。この結果、ヒータアセンブリ１２００の本体は、処理チャンバ内のＲＦ信号ならびにエッチングの化学的性質から遮蔽される。
図１３は、ヒータアセンブリを処理する方法の一実施形態の流れ図１３００である。ブロック１３０２で、ヒータアセンブリのための本体を提供することができる。ブロック１３０２の本体は、図２の本体１５２に対応することができる。一実施形態では、本体は、ポリイミドから形成された可撓性本体とすることができる。本体は、空間的に調整可能なヒータ、主抵抗ヒータ、および温度センサを含むことができる。一実施形態では、本体の厚さは、０．００３”〜０．０２０”とすることができる。ブロック１３０４で、本体の上面に第１の金属層を配置することができる。第１の金属層は、図２の金属層１４３に対応することができる。一実施形態では、積層プロセスによって、第１の金属層を本体の上面に配置することができる。別の実施形態では、接合剤を使用して金属層を本体の上面に付着させることによって、第１の金属層を本体の上面に配置することができる。ブロック１３０６で、本体の下面に第２の金属層を配置することができる。第２の金属層は、図２の金属層１４１に対応することができる。第２の金属層は、ブロック１３０４で開示したものに類似のプロセスを使用して、本体の下面に配置することができる。一実施形態では、第１の金属層および第２の金属層は、単一のプロセスで本体に接合される。たとえば、第１の金属層は、上面に配置することができ、第２の金属層は、下面に配置することができ、次いで積層プロセスを実行することができる。一実施形態では、積層プロセスにより、本体の外側壁の周りに２つの金属層を圧着して接触させる。
ブロック１３０８で、第１の金属層および第２の金属層を結合して本体を取り囲み、本体の周りに連続導電路を形成することができる。一実施形態では、図７および図８で説明したＥＢ溶接、ＴＩＧ溶接、または別の好適なプロセスなどの溶接プロセスによって、第１の金属層を第２の金属層に結合することができる。別の実施形態では、図９および図１０で説明するように、第１の金属層および第２の金属層を金属リングに溶接することによって、第１の金属層および第２の金属層を結合することができる。
図１４は、ヒータアセンブリを処理する方法の別の実施形態の流れ図１４００である。ブロック１４０２で、ヒータアセンブリのための本体を提供することができる。ブロック１４０２の本体は、図２の本体１５２に対応することができる。一実施形態では、本体は、ポリイミドから形成された可撓性本体とすることができる。本体は、空間的に調整可能なヒータ、主抵抗ヒータ、および温度センサを含むことができる。ブロック１４０４で、本体の上面に金属層を配置することができる。金属層は、図２の金属層１４３に対応することができる。一実施形態では、積層プロセスによって、第１の金属層を本体の上面に配置することができる。別の実施形態では、接合剤を使用して金属層を本体の上面に付着させることによって、第１の金属層を本体の上面に配置することができる。ブロック１４０６で、金属層を冷却ベースに結合して本体を取り囲み、本体の周りに連続導電路を形成することができる。金属層は、本体より大きい直径を有することができ、本体の外側壁に沿って金属冷却板（冷却ベースとも呼ばれる）まで延びることができる。ブロック１４０６の冷却ベースは、図２の冷却ベース１３０に対応することができる。一実施形態では、図７および図８で説明したように、ＥＢ溶接、ＴＩＧ溶接、または別の好適なプロセスなどの溶接プロセスによって、金属層を冷却ベースに結合することができる。別の実施形態では、図９および図１０で説明したものに類似のプロセスを使用して、金属層および冷却ベースを金属リングに溶接することによって、金属層および冷却ベースを結合することができる。金属層および金属冷却板は、ヒータアセンブリをともに取り囲み、ヒータアセンブリの外側壁の周りに連続導電路を形成する。別の実施形態では、冷却ベースに本体を配置することができ、次いで本体に金属層を配置して、冷却ベースに結合することができる。
上記は本発明の実装を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、他のさらなる実装を考案することもでき、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

  1. 基板支持アセンブリ向けのヒータアセンブリであって、
    可撓性本体と、
    前記可撓性本体内に配置された１つまたは複数の抵抗加熱素子と、
    前記可撓性本体の頂面に配置され、前記可撓性本体の外側壁上へ少なくとも部分的に延びる第１の金属層と、
    前記可撓性本体の底面に配置され、前記可撓性本体の前記外側壁上へ少なくとも部分的に延びる第２の金属層とを備え、前記第２の金属層は、前記可撓性本体の前記外側壁で前記第１の金属層に結合され、それによって前記第１の金属層および前記第２の金属層は、前記可撓性本体の前記外側壁を取り囲み、前記可撓性本体の前記外側壁の周りに連続導電路を形成する、ヒータアセンブリ。
  2. 前記可撓性本体は、ポリイミドを含む、請求項１に記載のヒータアセンブリ。
  3. 前記第１の金属層および前記第２の金属層は、アルミニウムを含む、請求項１に記載のヒータアセンブリ。
  4. 前記第１の金属層は、溶接によって前記第２の金属層に結合される、請求項１に記載のヒータアセンブリ。
  5. 前記可撓性本体を取り囲む金属リングをさらに備え、前記第１の金属層および前記第２の金属層は、それぞれの溶接を介して前記金属リングに結合される、
    請求項１に記載のヒータアセンブリ。
  6. 前記第１の金属層の直径および前記第２の金属層の直径は、前記可撓性本体の直径より大きい、請求項１に記載のヒータアセンブリ。
  7. 前記第１の金属層の第１の部分および前記第２の金属層の第１の部分は、前記第１の金属層および前記第２の金属層の中心付近に第１の厚さを有し、前記第１の金属層の第２の部分および前記第２の金属層の第２の部分は、前記第１の金属層および前記第２の金属層の外周付近に前記第１の厚さより大きい第２の厚さを有する、請求項１に記載のヒータアセンブリ。
  8. 前記ヒータアセンブリは、基板支持アセンブリの構成要素であり、前記基板支持アセンブリは、前記ヒータアセンブリと、前記ヒータアセンブリの底面に結合された金属冷却板と、前記ヒータアセンブリの上面に結合された静電チャックとを備える、請求項１に記載のヒータアセンブリ。
  9. 金属冷却板と、
    前記金属冷却板に結合されたヒータアセンブリであって、
    上面、下面、および外側壁を含み、前記下面が前記金属冷却板上に配置される、本体、
    前記本体内に配置された１つまたは複数の抵抗加熱素子、ならびに
    前記本体の前記上面に配置された金属層を備え、前記金属層が、前記本体の前記外側壁に沿って前記金属冷却板へ延び、前記金属冷却板に結合され、前記金属層および金属冷却板が、前記ヒータアセンブリをともに取り囲み、前記ヒータアセンブリの前記外側壁の周りに連続導電路を形成する、ヒータアセンブリと、
    前記ヒータアセンブリ上に配置され、セラミック体、および前記セラミック体内に配置された電極を備える静電チャックと
    を備える基板支持アセンブリ。
  10. 前記金属層は、前記本体の前記上面に配置された第１の部分と、前記外側壁に沿って延びる第２の部分とを含み、前記金属層の前記第２の部分は、前記ヒータアセンブリを取り囲む金属リングを備え、前記金属層の前記第１の部分および前記金属冷却板は各々、前記金属リングに溶接される、請求項９に記載の基板支持アセンブリ。
  11. 前記冷却板の上面は、凹状部分を含み、前記ヒータアセンブリは、前記冷却板の前記凹状部分内に配置される、請求項９に記載の基板支持アセンブリ。
  12. 前記冷却板に結合された高周波（ＲＦ）信号ジェネレータをさらに備え、前記ＲＦ信号ジェネレータによって生成すべきＲＦ信号は、前記ヒータアセンブリに入らず前記連続導電路に沿って進む、請求項９に記載の基板支持アセンブリ。
  13. 上面、下面、および外側壁を有する本体を含むヒータアセンブリを提供することであって、前記ヒータアセンブリが、前記可撓性本体内に配置された複数の加熱素子をさらに備える、提供することと、
    前記ヒータアセンブリの前記上面に第１の金属層を配置することであって、前記第１の金属層が、前記本体の外側壁上へ少なくとも部分的に延びる、第１の金属層を配置することと、
    前記ヒータアセンブリの前記下面に第２の金属層を配置することであって、前記第２の金属層が、前記本体の前記外側壁上へ少なくとも部分的に延びる、第２の金属層を配置することと、
    前記第１の金属層および前記第２の金属層を結合することであって、それによって前記第１の金属層および第２の金属層が、前記本体の前記外側壁を取り囲み、前記本体の前記外側壁の周りに連続導電路を形成する、結合することと
    を含む方法。
  14. 前記本体の前記上面に前記第１の金属層を配置することは、前記本体の前記上面に前記第１の金属層を積層することを含み、前記本体の前記下面に前記第２の金属層を配置することは、前記本体の前記底面に前記第２の金属層を積層することを含み、前記第１の金属層および前記第２の金属層を積層することは、熱および圧力を印加することによって実行される、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記第１の金属層および前記第２の金属層を結合することは、
    前記本体の周りに金属リングを配置することであって、前記金属リングが前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に配置される、配置することと、
    前記金属リングを前記第１の金属層および前記第２の金属層に溶接することとを含む、請求項１３に記載の方法。
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