JP2022510260A - 強化された熱均一性のための多層ヒータを備えたセラミック台座 - Google Patents

強化された熱均一性のための多層ヒータを備えたセラミック台座 Download PDF

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Abstract

【解決手段】基板上に堆積プロセスを実施するように構成された基板処理システム用の基板支持体は、基板を支持するように構成された上面を有する台座と、上面の下の台座内に垂直に積み重ねられているＮ個の加熱層とを含む。Ｎ個の加熱層の各々は、それぞれの抵抗性加熱要素を含む。Ｎ個の加熱層の少なくとも１つにおける抵抗性加熱要素のワット密度は、基板支持体の他の放射状ゾーンと比較して、基板支持体の少なくとも１つの放射状ゾーンで変化する。【選択図】 図１Ｄ

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１８年１１月３０日に出願された米国仮出願第６２／７７３，６０１号の利益を主張する。上記で参照された出願の全体の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、ＡＬＤ基板処理チャンバ用の温度調節可能な台座に関する。
ここで提供される背景の説明は、本開示の内容を概ね提示することを目的とする。この背景技術のセクションで説明されている範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、ならびに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示または暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。
基板処理システムは、半導体ウエハなどの基板を処理するために使用される場合がある。基板処理の例には、エッチング、堆積、フォトレジスト除去などが挙げられる。処理中、基板は、静電チャックなどの基板支持体上に配置され、１つまたは複数の処理ガスが処理チャンバに導入される場合がある。
１つまたは複数の処理ガスは、ガス送給システムによって処理チャンバに送給される場合がある。いくつかのシステムでは、ガス送給システムは、処理チャンバ内に位置するシャワーヘッドに１つまたは複数の導管によって接続されたマニホールドを含む。いくつかの例では、プロセスは、原子層堆積（ＡＬＤ）を使用して基板上に薄膜を堆積する。
基板上に堆積プロセスを実施するように構成された基板処理システム用の基板支持体は、基板を支持するように構成された上面を有する台座と、上面の下の台座内に垂直に積み重ねられたＮ個の加熱層とを含む。Ｎ個の加熱層の各々は、それぞれの抵抗性加熱要素を含む。Ｎ個の加熱層の少なくとも１つにおける抵抗性加熱要素のワット密度は、基板支持体の他の放射状ゾーンに対して、基板支持体の少なくとも１つの放射状ゾーンにおいて異なる。
他の特徴において、抵抗性加熱要素の各々は、抵抗性コイルを含む。抵抗性コイルの少なくとも１つは、他の抵抗性コイルとは異なるピッチを有する。抵抗性コイルの各々は、同じピッチを有する。Ｎ個の加熱層の少なくとも２つにおける抵抗性加熱要素は、垂直方向に整列している。ワット密度は、基板支持体の外側ゾーンで異なる。ワット密度は、基板支持体の内側ゾーンで異なる。
他の特徴において、抵抗性加熱要素の各々は、合計でＮ個の加熱層のすべてに提供される全体の電力の１／Ｎを受け取るように構成される。それぞれの抵抗性加熱要素の各々の直径は、基板支持体の上面の直径の９０～９９％である。システムは、基板支持体を含み、Ｎ個の加熱層のそれぞれの間の所望の電力比に基づいて、Ｎ個の加熱層に提供される電力を制御するように構成されたコントローラをさらに含む。
システムは、堆積プロセス中に基板を支持するように構成された基板支持体を含む。基板支持体は、基板を支持するように構成された上面を有する台座と、上面の下の台座内に垂直に積み重ねられたＮ個の加熱層とを含む。Ｎ個の加熱層の各々は、それぞれの抵抗性加熱要素を含む。コントローラは、Ｎ個の加熱層のそれぞれの間の所望の電力比に基づいて、Ｎ個の加熱層に提供される電力を制御するように構成される。
他の特徴において、抵抗性加熱要素の各々は、抵抗性コイルを含む。抵抗性コイルの少なくとも１つは、他の抵抗性コイルとは異なるピッチを有する。抵抗性コイルの各々は、同じピッチを有する。Ｎ個の加熱層の少なくとも２つにおける抵抗性加熱要素は、垂直方向に整列している。Ｎ個の加熱層の少なくとも１つにおける抵抗性加熱要素のワット密度は、基板支持体の他の放射状ゾーンに対して、基板支持体の少なくとも１つの放射状ゾーンにおいて異なる。ワット密度は、基板支持体の外側ゾーンで異なる。ワット密度は、基板支持体の内側ゾーンで異なる。
他の特徴において、抵抗性加熱要素の各々は、合計でＮ個の加熱層のすべてに提供される全体の電力の１／Ｎを受け取るように構成される。それぞれの抵抗性加熱要素の各々の直径は、基板支持体の上面の直径の９０～９９％である。
本開示を適用可能なさらなる分野は、詳細な説明、特許請求の範囲および図面から明らかになるであろう。詳細な説明および特定の例は、例示のみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
本開示は、詳細な説明および添付の図面からより完全に理解されるであろう。
図１Ａは、本開示による基板処理システムの一例の機能ブロック図である。
図１Ｂは、本開示による例示的な基板支持体である。
図１Ｃは、図１Ｂの基板支持体の別の例である。
図１Ｄは、本開示による基板支持体の抵抗性加熱要素の一例である。
図２は、基板支持体の上面の例示的なヒートマップである。
図３は、本開示の原理による例示的な温度コントローラである。
図４は、本開示の原理による基板支持体の温度を制御するための例示的な方法を説明している。
これらの図面において、参照番号は、類似の要素および／または同一の要素を指すために再度利用されることがある。
原子層堆積（ＡＬＤ）（または、いくつかの例では、化学気相堆積（ＣＶＤ））などの膜堆積プロセスでは、堆積された膜の様々な性質が空間（すなわち、水平面のｘ－ｙ座標）分布全体で一様ではない。例えば、基板処理ツールは、膜厚の不均一性（ＮＵ）についてそれぞれの仕様を有してもよく、これは、半導体基板の表面上の所定の場所で取られた測定セットのフルレンジ、ハーフレンジ、および／または標準偏差として測定されてもよい。いくつかの例では、ＮＵは、例えば、ＮＵの直接的な原因に対処すること、および／または既存のＮＵを補償および打ち消すために対抗するＮＵを導入することのいずれかによって低減され得る。他の例では、材料は、プロセスにおいて他の（例えば、前または後の）ステップでの既知の不均一性を補償するために、意図的に不均一に堆積および／または除去され得る。これらの例では、所定の不均一な堆積／除去プロファイルを計算して使用してもよい。
堆積された膜の様々な性質は、堆積中の基板の温度によって影響を受ける可能性がある。例えば、堆積プロセス（例えば、酸化膜の堆積）の間、基板は、ＡＬＤ台座などの基板支持体上に配置される。台座の温度は、堆積プロセス中に調整され、基板の温度を制御し、ＮＵの補償を試みてもよい。例えば、台座は、基板の温度を制御するように制御される抵抗性加熱要素を含んでもよい。
台座の構造的および制御上の制約により、処理中にすべての熱ＮＵ（例えば、製作の様々な反復不可能な影響から生じる熱ＮＵ）を補償する能力が制限される。例えば、ＡＬＤ台座は、単一のゾーン（すなわち、単一の調整可能な温度領域）のみを含んでもよい。他の例では、ＡＬＤ台座は、２つのゾーン（例えば、中央ゾーン、および中央ゾーンを囲む環状の外側ゾーン）を含んでもよい。しかしながら、台座および／または基板全体の温度を調整しても、基板の表面全体の温度ＮＵを補償しない場合がある。
他の例では、製造および／または設計の制限により、台座の構造にＮＵが生じる可能性がある。例えば、非常に高温で実施される堆積プロセス用に構成された台座（例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミック台座）では、抵抗性加熱要素は、４００～８００℃以上で動作するように構成される。放射損失によって引き起こされる熱流束、ＡｌＮの熱伝導率（例えば、５０～６０ワット／ｍ－Ｋ）など、これらの高温での動作に関連する制約のために、抵抗性加熱要素の動作特性のより高い精度（例えば、ワット密度、発熱の均一性など）が必要である。加熱要素の物理的特性および様々なタイプの欠陥が、発熱の均一性に影響を及ぼす可能性がある。
典型的には、加熱要素は、単一ゾーンまたはマルチゾーン台座内の単層に提供される。本開示の原理による台座（例えば、ＡｌＮ台座）では、加熱要素は、垂直に積み重ねられており、それぞれの加熱層（例えば、Ｎ個の加熱層）に複数のゾーンを形成する。したがって、台座の所与のエリアに対する発熱は、複数の加熱要素全体に分散される。このようにして、所与のエリア内の加熱要素のいずれか１つに関連する不均一性が低減される。
例えば、複数の加熱要素を互いの上部に垂直に積み重ねることによって、基板の個別のエリアへの熱流束は、複数の加熱要素によって提供される。Ｎ個（例えば、３つ）の加熱要素を使用すると、加熱要素の各々に提供される電力は、加熱要素の単層のみを備えた台座の加熱要素に提供される電力の１／Ｎに減少する。それぞれの層の各々における加熱要素が従来の単層台座の加熱要素と同じ熱ＮＵを有し、個々の加熱要素の熱ＮＵが垂直方向に整列していない場合（すなわち、熱ＮＵが互いの上部に直接積み重ねられていない場合）、基板での正味の熱ＮＵは、１／Ｎに減少することになる。例えば、垂直に積み重ねられた構成における３つの加熱要素では、６℃の熱ＮＵが２℃に減少することになる。
いくつかの例では、Ｎ個の層は、台座の内側領域と外側領域との間の電力比の制御を容易にするために、異なる半径方向領域にワット密度バイアスを有するように構成されてもよい。例えば、３つの層では、最上層は、外側領域においてより大きなワット密度（例えば、３０％大きい）を有するようにバイアスされてもよく、中間層は、予測される熱境界条件に対応するワット密度を有してもよく、最下層は、内側領域においてより大きなワット密度（例えば、３０％大きい）を有してもよい。各ゾーン（すなわち、層）が基本的に台座のフルサイズ（例えば、直径の９０～９９％）であるため、必要な抵抗範囲は、より簡単に達成される。さらに、ゾーン間の１：１：１の電力比は、公称動作条件で達成されてもよい。したがって、熱均一性が向上し、正確かつ効率的なゾーン比制御が容易になる。
ここで図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄを参照すると、本開示による基板支持体（例えば、ＡｌＮ ＡＬＤ台座）１０４を含む基板処理システム１００の一例が示されている。基板支持体１０４は、処理チャンバ１０８内に配置される。基板１１２は、処理中に基板支持体１０４上に配置される。図１Ｂの基板処理システム１００は、例示の目的のためにのみ示されており、基板支持体０４は、他の基板処理システム構成内に実装されてもよい。
ガス送給システム１２０は、弁１２４－１、１２４－２、…、および１２４－Ｎ（総称して弁１２４）に接続されたガス源１２２－１、１２２－２、…、および１２２－Ｎ（総称してガス源１２２）と、マスフローコントローラ１２６－１、１２６－２、…、および１２６－Ｎ（総称してＭＦＣ１２６）とを含む。ＭＦＣ１２６は、ガス源１２２からガスが混合するマニホールド１２８へのガスの流れを制御する。マニホールド１２８の出力は、任意選択の圧力調節器１３２を介してマニホールド１３６に供給される。マニホールド１３６の出力は、マルチインジェクタシャワーヘッド１４０に入力される。マニホールド１２８および１３６が示されているが、単一のマニホールドを使用することができる。
基板支持体１０４は、複数の垂直に積み重ねられているゾーン（すなわち、多層配置のＮ個のゾーン）を含む。示すように、基板支持体１０４は、基板支持体１０４のそれぞれの垂直層（例えば、Ｎ＝３）において下部ゾーン１４４、中間ゾーン１４８、および上部ゾーン１５２を含む。例えば、各ゾーンは、別々に制御可能な抵抗性加熱要素１５６を含んでもよい。例えば、抵抗性加熱要素１５６の各々は、図１Ｄにより詳細に示されるように、抵抗性加熱コイルに対応し得る。加熱要素１５６の各々は、基板支持体１０４の上面１０６の直径よりもわずかに小さい直径を有する。例えば、加熱要素１５６の直径は、上面１０６の直径の９０～９９％であってもよい。
いくつかの例では、圧力センサ１６８、１７０は、それぞれ、マニホールド１２８またはマニホールド１３６に配置されて、圧力を測定してもよい。弁１７２およびポンプ１７４を使用して、処理チャンバ１０８から反応物を排出し、および／または処理チャンバ１０８内の圧力を制御してもよい。
コントローラ１７６は、マルチインジェクタシャワーヘッド１４０によって提供される投入量を制御してもよい。コントローラ１７６はまた、ガス送給システム１２０からのガス送給も制御する。コントローラ１７６は、弁１７２およびポンプ１７４を使用して、処理チャンバ内の圧力および／または反応物の排出を制御する。コントローラ１７６は、温度フィードバック（例えば、基板支持体、温度計算モデルなどにおける１つまたは複数のセンサ（図示せず）からの）に基づいて、基板支持体１０４および基板１１２の温度を制御するようにさらに構成される。例えば、コントローラ１７６は、以下により詳細に説明するように、それぞれのゾーン１４４、１４８、および１５２に配置された抵抗性加熱要素１５６に電力を別々に提供することによって基板支持体１０４の温度を制御するように構成された温度コントローラ１７８を含んでもよい。コントローラ１７６と統合されて示されているが、他の例では、温度コントローラ１７８は、コントローラ１７６から分離されていてもよい。
ここで図２を参照すると、基板支持体２０８の上面２０４の例示的なヒートマップ２００が示されている。示すように、上面２０４上での発熱は不均一であり、その結果、熱ＮＵが生じる。加熱要素の発熱（すなわち、電力の出力または生成）の均一性は、加熱要素の抵抗均一性の関数である。加熱要素の抵抗がコイル全体で異なると、電力出力（したがって、熱出力）が異なる。一例では、上面２０４全体の温度は、第１の領域２１２の平均５０９℃から第２の領域２１６の平均５１５℃まで幅を有する可能性がある（すなわち、６℃の差）。上面２０４全体の平均温度は、５１２℃であってもよい。他の例では、温度差は、６℃よりも大きくても小さくてもよい。
上面２０４からの電力損失の大部分は、放射損失、第２の領域２１６から第１の領域２１２への電力束のパーセンテージ差などに起因する可能性がある。比較的低い電力出力差（例えば、５％未満）は、それぞれの領域２１２および２１６における上面２０４の比較的有意な温度差（例えば、５～１５℃）に対応してもよい。
加熱要素の発電量（Ｐ）は、（P＝R×I２）に従って、加熱要素の抵抗Ｒに直接かつ線形に関連しており、Ｉは、加熱要素を通して流れる電流である。したがって、加熱要素の異なる領域の抵抗が異なると、電流、したがって電力出力も異なる領域で異なり、発熱が異なる。加熱要素の抵抗の変動の原因には、限定はしないが、材料の汚染または他の欠陥、ワイヤ径の変動、抵抗率の相違（例えば、酸化、化学変動、ワイヤ密度の変動などによって引き起こされる）、幾何学的形状の変動（例えば、ヒータコイルの位置決め、加熱要素パターンの形状または位置など）、および／または台座の材料の変動（例えば、ＡｌＮセラミックプレートの厚さの変動、ＡｌＮの熱伝導率の変動など）が挙げられる。これらおよび他の変動は、加熱要素の異なる領域間で抵抗の変動を引き起こす可能性がある。さらに、異なる台座間で抵抗に追加の変動が存在する場合がある。
再び図１Ａ～図１Ｄを参照すると、基板支持体１０４の所与のエリアの発熱は、それぞれのゾーン１４４、１４８、および１５２に配置された複数の抵抗性加熱要素１５６全体に分散される。例えば、基板支持体１０４がＮ個の垂直に積み重ねられている加熱要素１５６を含み、総電力Ｐが加熱要素１５６に提供される場合、（例えば、コントローラ１７６からのコマンドに応答して）加熱要素の各々に提供される電力は、１／Ｎ×Ｐである。さらに、加熱要素１５６の１つの所与のエリアにおける熱ＮＵが１０％である場合、その加熱要素１５６に起因する対応する発熱ＮＵは、（１／Ｎ）×Ｐの１０％である。対照的に、基板支持体１０４が加熱要素１５６のうちの１つのみを含む場合、加熱要素１５６は、総電力Ｐを受け取り、その加熱要素に起因する対応する発熱ＮＵは、Ｐの１０％である。したがって、Ｎ個の加熱要素１５６を提供することによって、発熱ＮＵは、著しく減少する（例えば、２／Ｎだけ）。
上述の発熱ＮＵの減少は、所与のエリア内の加熱要素１５６のうちの１つのみが熱ＮＵを有する最良のシナリオを想定してもよい。言い換えれば、２／Ｎの理想的な減少は、加熱要素１５６のうちの１つのみが１０％の熱ＮＵを有し、残りの加熱要素１５６が各々０％の熱ＮＵを有する配置に対応してもよい。他の例では、残りの加熱要素１５６は、０％よりも大きく１０％未満の熱ＮＵを有してもよい。最悪のシナリオでは、Ｎ個の加熱要素の各々は、１０％の熱ＮＵを有する場合がある。しかしながら、最悪のシナリオであっても、全体の熱ＮＵは、Ｐの１０％、または１０％の熱ＮＵを有する加熱要素１５６のうちの１つのみを備えた配置と同じＮＵになるであろう。
このようにして、Ｎ個の加熱要素１５６の各々が所与のエリアに同じ熱ＮＵを有する配置は統計的にありそうにないので、基板支持体１０４にわたる発熱ＮＵの大きさは、大幅に減少する。
いくつかの例では、Ｎ個の層は、基板支持体１０４の異なる半径方向領域（例えば、「放射状ゾーン」）にワット密度バイアスを有し、基板支持体１０４の内側および外側の放射状ゾーン間の電力比の制御を容易にするように構成されてもよい。ワット密度は、加熱要素の電力をアクティブに加熱された表面積で割ったものに対応する。例えば、図１Ａ、図１Ｃ、および図１Ｄに示すように、基板支持体１０４は、総称して放射状ゾーン１８０と呼ばれる、内側ゾーン１８０－１、中間ゾーン１８０－２、および外側ゾーン１８０－３などの複数（例えば、２つまたは３つ）の放射状ゾーンを有してもよい。加熱要素１５６のそれぞれのコイルのパラメータ（例えば、ピッチ）は、放射状ゾーン１８０全体で一様ではなく、異なる放射状ゾーン１８０において異なる発熱を提供してもよい。
一例では、ゾーン１４４、１４８、および１５２の第１の１つにおける（例えば、上部ゾーン１５２）加熱要素１５６は、外側ゾーン１８０－３における加熱要素より大きなワット密度（例えば、２０～４０％大きい）を有してもよい。例えば、外側ゾーン１８０－３における加熱要素１５６のコイルのピッチは、外側ゾーン１８０－３のワット密度バイアスを増加させるために、加熱要素１５６の残りの領域のピッチよりも大きくてもよい。外側ゾーン１８０－３の比較的狭い幅（例えば、基板支持体１０４の全体の直径に対して）は、基板１１２の外縁での温度の微調節を容易にする（例えば、基板支持体１０４の９．０インチ（２２８．６ｍｍ）、９．５インチ（２４１．３ｍｍ）、１０．０インチ（２５４ｍｍ）、１０．５インチ２６６．７ｍｍ）などを超える直径で）。
ゾーン１８０の第２の１つにおける（例えば、中間ゾーン１８０－２）加熱要素１５６は、基板支持体１０４の予測される熱境界条件に対応するワット密度を有してもよい。例えば、中間ゾーン１８０－２における加熱要素１５６のコイルのピッチは、基板支持体１０４の表面における予測される熱変動に従って変化してもよい。
第３の（例えば、下部ゾーン１４４）層における加熱要素は、内側ゾーン１８０－１における過熱要素より大きなワット密度（例えば、２０～４０％大きい）を有してもよい。例えば、内側ゾーン１８０－１（例えば、直径３インチ、すなわち７６．２ｍｍ未満）における加熱要素１５６のコイルのピッチは、内側ゾーン１８０－１のワット密度バイアスを増加させるために、加熱要素１５６の残りの領域のピッチよりも大きくてもよい。
いくつかの例では、ゾーン１４４、１４８、および１５６の１つまたは複数の加熱要素１５６は、２つ以上の別々に制御可能な放射状ゾーンを含んでもよい。
いくつかの例では、ゾーン１４４、１４８、１５２の各々に提供される電力は、（１／Ｎ）×Ｐ（すなわち、１：１：１の電力比）である。言い換えれば、ゾーンの各々に提供される電力は、等しくなる。他の例では、異なる電力がゾーン１４４、１４８、および１５２の各々に提供されてもよい。例えば、電力比は、１：１：２、２：１：１、１：２：１などであってもよい。
いくつかの例では、それぞれのゾーン１４４、１４８、および１５２における加熱要素１５６のコイルは、垂直方向に整列していなくてもよい。例えば、図１Ａおよび図１Ｃの１８２に示すように、上部ゾーン１５２および下部ゾーン１４４の加熱要素１５６は、垂直方向に整列している。言い換えれば、ゾーン１４４および１５２の加熱要素１５６のそれぞれのコイルは、垂直方向に整列している。逆に、中間ゾーン１４８の加熱要素１５６のコイルは、ゾーン１４４および１５２の加熱要素１５６からオフセットされている（加熱要素１５６と垂直に整列していない）。したがって、加熱要素１５６のいずれかの熱ＮＵの効果は、拡散され得る。
ここで図３を参照すると、本開示の原理による例示的な温度コントローラ３００（例えば、図１Ｂの温度コントローラ１７８に対応する）は、加熱層コントローラ３０４と、温度計算モジュール３０８と、メモリ３１２と、インターフェース３１６とを含む。インターフェース３１６は、例えば、コントローラ１７６からの入力、ユーザ入力、基板処理システム１００の様々なセンサ、温度および電力フィードバックなどを含む入力を受け取るように構成される。例えば、メモリ３１２は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリを含んでもよい。
温度計算モジュール３０８は、例えば、インターフェース３１６を介して受け取られた入力およびメモリ３１２に格納されたデータに基づいて、加熱層／要素のそれぞれの温度、加熱層の各々の異なる領域における温度、基板の異なる領域全体の温度などを含む、温度を計算する。例えば、メモリ３１２は、限定はしないが、ヒートマップ２００を示すデータ、加熱要素の抵抗、温度、および電力の間の関係を示すデータ、基板支持体１０４の熱ＮＵを示すデータ、基板支持体１０４のそれぞれの半径方向領域におけるワット密度バイアスを示すデータ、様々なフィードバック測定に基づいて温度を計算するためのモデルなどを含む、データを格納してもよい。温度計算モジュール３０８は、計算された温度値を加熱層コントローラ３０４に提供する。
加熱層コントローラ３０４は、計算された温度値を受け取り、それに応じて加熱層のそれぞれの加熱要素１５６を選択的かつ独立して制御するように構成される。例えば、加熱層コントローラ３０４は、インターフェース３１６を介してコントローラ１７６から計算された温度値、プロセス設定値温度（例えば、所望の設定値温度、それぞれの期間および／またはプロセスステップについてのそれぞれの設定値温度など）、および／または他のパラメータを受け取り、メモリ３１２からデータを受け取る。プロセス設定値温度は、加熱要素１５６の各々についての単一の設定値温度、および／またはそれぞれの要素１５６の各々についての異なるプロセス設定値温度を含んでもよい。加熱層コントローラ３０４は、加熱要素１５６に提供される電力を制御して所望の温度を維持および／または調整し、所望のゾーン比を維持する。
ここで図４を参照すると、本開示の原理による基板支持体の温度を制御するための例示的な方法４００は、４０４で始まる。４０８において、方法４００（例えば、温度計算モジュール３０８）は、基板支持体に関連する温度を示す１つまたは複数の入力を受け取る。４１２において、方法４００（例えば、温度計算モジュール３０８）は、限定はしないが、それぞれの加熱要素の温度、基板支持体のそれぞれの領域またはゾーンの温度、および基板支持体上で処理されている基板全体の温度を含む、基板支持体に関連する様々な温度を計算する。温度計算モジュール３０８は、直接的な温度フィードバック（例えば、温度を測定するように配置されたセンサ、基板支持体の中央領域にある単一の温度センサなどからの信号）、温度に関連する他のパラメータ（例えば、加熱要素の抵抗、加熱要素に提供される電力および／または電流など）に対応する測定値および／または入力、様々な入力に従って温度を計算するように構成された１つまたは複数のモデル、ならびに／もしくはそれらの組み合わせに基づいて温度を計算するように構成されてもよい。
４１６において、方法４００（例えば、加熱層コントローラ３０４）は、限定はしないが、計算された温度値、設定値温度、および計算された温度値および設定値温度に従ってそれぞれの加熱層の制御を決定するために使用される関連データ（例えば、メモリ３１２から）を含む、入力を受け取る。４２０において、方法４００（例えば、加熱層コントローラ３０４）は、計算された温度値、設定値温度、それぞれの加熱層に提供される電力の所望の関係（例えば、比）、基板支持体の内側ゾーンと電力放射状ゾーンとの間の電力比、および／または加熱層の各々の異なる領域におけるそれぞれのワットバイアス密度に従って、それぞれの加熱層に提供される電力を制御する。
例えば、基板支持体１０４がＮ個の垂直に積み重ねられている加熱要素１５６を含み、総電力Ｐが加熱要素１５６に提供される場合、加熱層コントローラは、１／Ｎ×Ｐに従って電力を加熱要素１５６の各々に提供してもよく、ここでＰが計算された温度値および設定値温度に従って計算される。言い換えれば、Ｐは、設定値温度を達成するために必要とされる総電力に対応可能であり、電力の等しい部分がＮ個の加熱要素１５６の各々に提供される。他の例では、総電力Ｐの異なる部分は、加熱要素１５６の異なる部分に提供されてもよい。いくつかの例では、加熱層コントローラ３０４は、上述のように所望の温度を維持するために加熱層を制御するように構成された制御ループ（例えば、ＰＩＤループ）を実装する。方法４００は、４２４で終了する。
前述の説明は、本質的に単に例示的であり、本開示、その用途、または使用を限定する意図は全くない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実装することができる。したがって、この開示は具体的な例を含むが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を検討すると他の変更態様が明白となるので、本開示の真の範囲は、そのような例に限定されるべきでない。方法内の１つまたは複数のステップは、本開示の原理を変更することなく、異なる順序で（または同時に）実行してもよいことを理解されたい。さらに、各実施形態は特定の特徴を有するものとして上記に説明されているが、本開示のいずれかの実施形態に関して説明したこれらの特徴のいずれか１つまたは複数を、他の実施形態において実装すること、および／または、他の実施形態のいずれかの特徴と組み合わせることが（たとえそのような組み合わせが明示的に説明されていないとしても）可能である。言い換えれば、説明された実施形態は、相互に排他的ではなく、１つまたは複数の実施形態を互いに入れ替えることは本開示の範囲に含まれる。
要素間（例えば、モジュール間、回路要素間、半導体層間など）の空間的および機能的関係は、「接続された」、「係合された」、「結合された」、「隣接した」、「隣に」、「上に」、「上方に」、「下方に」、および「配置された」などの様々な用語を使用して説明される。また、上記開示において第１の要素と第２の要素との間の関係が説明されるとき、「直接」であると明示的に説明されない限り、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係の可能性があるが、第１の要素と第２の要素との間に１つまたは複数の介在要素が（空間的または機能的に）存在する間接的な関係の可能性もある。本明細書で使用されるように、Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つという表現は、非排他的論理ＯＲを使用した論理（ＡまたはＢまたはＣ）の意味で解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、およびＣの少なくとも１つ」の意味で解釈されるべきではない。
いくつかの実施態様では、コントローラは、システムの一部であり、そのシステムは上述した例の一部であってもよい。このようなシステムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、１つまたは複数の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む、半導体処理装置を備えることができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後のシステム動作を制御するための電子機器と一体化されてもよい。この電子機器は、「コントローラ」と呼ばれることがあり、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素または副部品を制御してもよい。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされてもよい。そのようなプロセスとしては、処理ガスの送給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送給設定、位置および動作設定、ツールに対するウエハの搬入と搬出、ならびに、特定のシステムに接続または連動する他の搬送ツールおよび／またはロードロックに対するウエハの搬入と搬出が含まれる。
広義には、コントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義されてもよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、および／または１つまたは複数のマイクロプロセッサ、すなわちプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに通信される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上で、または半導体ウエハ用に、またはシステムに対して実施するための動作パラメータを定義してもよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハダイの製作における１つまたは複数の処理ステップを実現するためプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってもよい。
コントローラは、いくつかの実施態様では、システムと統合または結合されるか、他の方法でシステムにネットワーク接続されるコンピュータの一部であってもよく、またはそのようなコンピュータに結合されてもよく、またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ファブホストコンピュータシステムの全てもしくは一部であってもよい。これにより、ウエハ処理のリモートアクセスが可能となる。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製作動作の現在の進捗状況を監視し、過去の製作動作の履歴を検討し、複数の製作動作から傾向または性能基準を検討し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理ステップを設定するか、または新しいプロセスを開始してもよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワークを通じてプロセスレシピをシステムに提供することができる。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてもよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでもよく、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは、命令をデータの形式で受信する。そのようなデータは、１つまたは複数の動作中に実施される各処理ステップのためのパラメータを特定するものである。パラメータは、実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラが連動または制御するように構成されるツールのタイプに特有のものであってもよいことを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続され共通の目的（本明細書で説明されるプロセスおよび制御など）に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを備えることによって分散されてもよい。このような目的のための分散型コントローラの例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（例えば、プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）遠隔配置されておりチャンバにおけるプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられるであろう。
例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、追跡チャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連するか使用されてもよい任意の他の半導体処理システムを含んでもよいが、これらに限定されない。
上述のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、コントローラは、１つまたは複数の他のツール回路またはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、もしくは半導体製造工場内のツール場所および／またはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信してもよい。

Claims (20)

  1. 基板上に堆積プロセスを実施するように構成された基板処理システム用の基板支持体であって、
    基板を支持するように構成された上面を有する台座と、
    Ｎ個の加熱層であって、前記Ｎ個の加熱層は、前記上面の下の前記台座内に垂直に積み重ねられており、前記Ｎ個の加熱層の各々は、それぞれの抵抗性加熱要素を含むＮ個の加熱層と
    を備え、
    前記Ｎ個の加熱層の少なくとも１つにおける前記抵抗性加熱要素のワット密度は、前記基板支持体の他の放射状ゾーンに対して、前記基板支持体の少なくとも１つの放射状ゾーンにおいて異なる、
    基板支持体。
  2. 請求項１に記載の基板支持体であって、
    前記抵抗性加熱要素の各々は、抵抗性コイルを含む、基板支持体。
  3. 請求項２に記載の基板支持体であって、
    前記抵抗性コイルの少なくとも１つは、他の前記抵抗性コイルとは異なるピッチを有する、基板支持体。
  4. 請求項２に記載の基板支持体であって、
    前記抵抗性コイルの各々は、同じピッチを有する、基板支持体。
  5. 請求項１に記載の基板支持体であって、
    前記Ｎ個の加熱層の少なくとも２つにおける前記抵抗性加熱要素は、垂直方向に整列している、基板支持体。
  6. 請求項１に記載の基板支持体であって、
    前記ワット密度は、前記基板支持体の外側ゾーンで変化する、基板支持体。
  7. 請求項１に記載の基板支持体であって、
    前記ワット密度は、前記基板支持体の内側ゾーンで変化する、基板支持体。
  8. 請求項１に記載の基板支持体であって、
    前記抵抗性加熱要素の各々は、合計で前記Ｎ個の加熱層のすべてに提供される全体の電力の１／Ｎを受け取るように構成される、基板支持体。
  9. 請求項１に記載の基板支持体であって、
    前記それぞれの抵抗性加熱要素の各々の直径は、前記基板支持体の前記上面の直径の９０～９９％である、基板支持体。
  10. 請求項１に記載の基板支持体を備え、前記Ｎ個の加熱層のそれぞれの間の所望の電力比に基づいて、前記Ｎ個の加熱層に提供される電力を制御するように構成されたコントローラをさらに備える、システム。
  11. システムであって、
    堆積プロセス中に基板を支持するように構成された基板支持体であって、
    基板を支持するように構成された上面を有する台座、および
    Ｎ個の加熱層であって、前記Ｎ個の加熱層は、前記上面の下の前記台座内に垂直に積み重ねられており、前記Ｎ個の加熱層の各々は、それぞれの抵抗性加熱要素を含むＮ個の加熱層 を備える基板支持体と、
    前記Ｎ個の加熱層のそれぞれの間の所望の電力比に基づいて、前記Ｎ個の加熱層に提供される電力を制御するように構成されたコントローラと
    を備える、システム。
  12. 請求項１１に記載のシステムであって、
    前記抵抗性加熱要素の各々は、抵抗性コイルを含む、システム。
  13. 請求項１２に記載のシステムであって、
    前記抵抗性コイルの少なくとも１つは、他の前記抵抗性コイルとは異なるピッチを有する、システム。
  14. 請求項１２に記載のシステムであって、
    前記抵抗性コイルの各々は、同じピッチを有する、システム。
  15. 請求項１１に記載のシステムであって、
    前記Ｎ個の加熱層の少なくとも２つにおける前記抵抗性加熱要素は、垂直方向に整列している、システム。
  16. 請求項１１に記載のシステムであって、
    前記Ｎ個の加熱層の少なくとも１つにおける前記抵抗性加熱要素のワット密度は、前記基板支持体の他の放射状ゾーンに対して、前記基板支持体の少なくとも１つの放射状ゾーンにおいて異なる、システム。
  17. 請求項１６に記載のシステムであって、
    前記ワット密度は、前記基板支持体の外側ゾーンで変化する、システム。
  18. 請求項１６に記載のシステムであって、
    前記ワット密度は、前記基板支持体の内側ゾーンで変化する、システム。
  19. 請求項１１に記載のシステムであって、
    前記抵抗性加熱要素の各々は、合計で前記Ｎ個の加熱層のすべてに提供される全体の電力の１／Ｎを受け取るように構成される、システム。
  20. 請求項１１に記載のシステムであって、
    前記それぞれの抵抗性加熱要素の各々の直径は、前記基板支持体の前記上面の直径の９０～９９％である、システム。
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