JP6329941B2 - マルチゾーン加熱を有する基板支持体のための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は一般に、半導体デバイスを形成する方法および装置に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、半導体基板を処理する方法に関する。

集積回路製造およびフラットパネルディスプレイ製造の分野では、さまざまなデバイス設計構造体を形成するために、基板処理システムの１つまたは複数の処理チャンバ内の基板上で複数の堆積プロセスおよびエッチングプロセスが次々に実行される。エッチング、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、チャンバ洗浄、基板研磨、状態調節などのプロセスは当業界においてよく知られており、それぞれのプロセスはしばしば、処理チャンバ内に配置された基板（例えばシリコン基板）を加熱する適当な方法を必要とする。
一般に、処理チャンバの内側の基板支持アセンブリ（例えばサセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ））の基板支持面上にシリコン基板（例えばウエハまたはガラス基板）が移送される。図１Ａは、処理チャンバ内の基板支持アセンブリ１２０の基板支持面の上面図を示す。基板支持アセンブリ１２０は、電源１１４の入力端および出力端に接続された単一の加熱要素１１２が埋め込まれた加熱ペデスタル（ｐｅｄｅｓｔａｌ）を含むことができる。

図１Ａの小枠は、単一の加熱要素１１２を使用すると、基板支持アセンブリ１２０の基板支持面に単一の加熱ゾーン「Ａ」ができることを示している。しかしながら、基板支持アセンブリ１２０上に配置されているときには基板の異なる部分が異なる熱損失を有することがあるため、単一の加熱ゾーン「Ａ」を使用して、上に配置された基板の表面を加熱するとしばしば、基板表面の中心部と外縁部の間で温度分布が一様にならない。言い換えると、基板支持アセンブリ１２０の表面に基板が配置され、電源１１４をオンにすることによって基板が加熱された後、結果として生じる基板表面の温度プロファイルはしばしば均一にならない。基板表面の縁部は中心部よりも容易に熱を失い、より低温になることが分かった。このウエハ内の温度不均一は摂氏６〜８度になることがある。
図１Ｂは、先行技術の別の基板支持アセンブリ１４０の表面の上面図を示す。上で論じたウエハ内の温度不均一を改善するため、基板支持アセンブリ１４０は、基板支持アセンブリ１４０に埋め込まれ、２つの電源１１４Ａ、１１４Ｂの入力端および出力端にそれぞれ接続された２つの加熱要素１１２Ａ、１１２Ｂを含むことができる。図１Ｂの小枠は、２つの加熱要素１１２Ａ、１１２Ｂが使用されたときのこのような先行技術の基板支持アセンブリ１４０の表面の２つの加熱ゾーン「Ａ」および「Ｂ」を示す。このような先行技術の基板支持アセンブリ１４０の基板支持面に基板が配置されたときの基板の表面の外縁部の熱損失を補償するため、加熱ゾーン「Ｂ」は一般に、電源１１４Ｂからのより高い電力入力を使用する。

しかしながら、このような先行技術の基板支持アセンブリ１４０内に複数の温度加熱ゾーン（マルチゾーン）を生み出すために、複数の加熱要素（図１Ｂには、２つの加熱ゾーン「Ａ」および「Ｂ」を生み出すための少なくとも２つの加熱要素が示されている）が使用されるときには、これらの加熱要素に複数の電力コントローラ、複数のケーブルおよび複数の電源（図１Ｂには少なくとも２つの電源１１４Ａ、１１４Ｂが示されている）が結合されなければならない。それぞれの加熱要素に対して、専用の少なくとも１つの電力コントローラおよび専用の少なくとも１つの電源を割り当てる必要がある。したがって、このようなマルチゾーン基板支持アセンブリ１４０の設計は、ソフトウェア制御およびハードウェア設計に対する望ましくない大きな負荷を表す。

さらに、これらの加熱要素の加熱温度出力を機械的に調整するために複数の電源が使用される場合には、各電源につき、少なくとも２倍（２×）の数の電気ケーブルおよび機械的補助ハードウェアが必要となる（例えばそれぞれの電源用の少なくとも１つの入力線／入力端および少なくとも１つの別の出力線／出力端がそれぞれの加熱要素に接続される）。これらの電力入力線／入力端および出力線／出力端は全て、基板支持アセンブリの支持ペデスタル（例えばシャフト）の内部に収容されなければならず、このことは、ペデスタル設計をあまりに嵩高にし、機械設計負荷を増大させる。したがって、機械部品数が少なく、機械設計が単純な基板支持アセンブリが求められている。
さらに、このようなマルチゾーン基板支持アセンブリ１４０の異なる温度ゾーン間の出力温度は、電源（それぞれの電源はそれぞれのゾーンのそれぞれの加熱要素に接続される）の固定された電気入力によって制御され、それらの出力温度が、基板処理が始まった後に全ての出力温度を調整することはしばしば困難である。したがって、基板処理中に、加熱出力を、幅広い温度範囲および複数の加熱ゾーンで調整する能力を有する基板支持アセンブリが求められている。

したがって、単純な加熱要素設計および改良された基板加熱効率を有する改良された基板支持アセンブリであって、基板処理システムの基板支持アセンブリ内の調整可能な複数の加熱ゾーンの間で基板支持アセンブリの表面温度を調整する能力をさらに有する基板支持アセンブリが求められている。

処理チャンバの基板支持アセンブリの基板支持面に配置された基板の表面の温度を制御する方法およびシステムが提供される。一態様では、最少加熱要素設計（例えば、基板支持アセンブリの表面温度を調整して温度調整が可能な複数の加熱ゾーンを生み出すことができる、１つの電源に接続された単一の加熱要素）を有する基板支持アセンブリが提供される。１つの単一の加熱要素を使用して、その１つの単一の加熱要素を、基板支持アセンブリの内側に、望ましいパターンで埋め込み、分布させて、改良された基板加熱効率および基板支持面全体にわたる所望の出力温度分布プロファイルを得ることができる。

一実施形態では、基板処理チャンバの基板支持アセンブリが、基板支持面を有する支持部材と、２つ以上の加熱要素セクションを有する加熱要素とを含む。これらの加熱要素セクションは、１つの電気ループとして一体に接続されており、それぞれの加熱要素セクションは、独立して、加熱要素に接続された電源の入力電力に対して異なって応答する。他の実施形態では、この加熱要素が、基板支持面の２つ以上の加熱ゾーンを加熱するために提供され、加熱要素のそれぞれの加熱要素セクションが、支持部材の基板支持面のそれぞれの加熱ゾーンを加熱するように独立して構成される。
他の態様では、基板処理チャンバが、基板処理チャンバの内側に配置された基板支持アセンブリを含み、この基板支持アセンブリが、基板支持面を有する支持部材と、２つ以上の加熱要素セクションを有する加熱要素とを含む。これらの加熱要素セクションは、１つの電気ループとして一体に接続されており、それぞれの加熱要素セクションは、独立して、加熱要素に接続された電源の入力電力に対して異なって応答する。一実施形態では、それぞれの加熱要素セクションが入力電力周波数に応答し、基板支持面の出力温度が、電源の２つ以上の入力電力周波数を調整することによって決定される。
さらに他の態様では、基板支持アセンブリの表面に配置された基板の表面の温度を制御する方法が提供される。この方法は、基板が上に配置された基板支持アセンブリの基板支持面を加熱することによって、処理チャンバ内に配置された基板の表面を加熱することを含む。この基板支持アセンブリは、２つ以上の加熱要素セクションを有する加熱要素を含む。これらの加熱要素セクションは、１つの電気ループとして一体に接続されており、それぞれの加熱要素セクションは、加熱要素に接続された電源の入力電力に対して異なって応答する。この方法はさらに、加熱要素のこれらの２つ以上の加熱要素セクションにおける応答電力入力共振周波数を決定すること、およびその応答電力入力共振周波数を、加熱要素に接続された電源に与えることを含む。一実施形態では、この方法が、基板支持面の温度をさらに制御するために、基板支持アセンブリに埋め込まれた流体チャネルを通って循環する冷却媒質を流すことを含む。

他の実施形態では、基板処理中に、それぞれの加熱要素セクションに対するそれぞれの応答電力入力共振周波数の振幅が調整される。さらに他の実施形態では、加熱要素のそれぞれの加熱要素セクションを独立して加熱することによって、基板支持アセンブリの基板支持面の２つ以上の加熱ゾーン全体にわたる所望の出力温度分布が達成され、それぞれの加熱要素セクションは、基板支持面の２つ以上の加熱ゾーンのそれぞれの加熱ゾーンに対応する。

上に挙げた本開示の諸特徴を詳細に理解することができるように、そのうちのいくつかが添付図面に示された実施形態を参照することによって、上に概要を示した本発明をより具体的に説明する。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態だけを示したものであり、したがって本発明は同様に有効な別の実施形態もその範囲内に含めることができるため、添付図面を本発明の範囲を限定するものと考えるべきではないことに留意されたい。

説明のための従来の単一ゾーン基板支持アセンブリの略上面図である。 ２ゾーン式である説明のための従来の他の基板支持アセンブリの略上面図である。 温度調整が可能なマルチゾーン加熱ペデスタルを備える基板支持アセンブリを有する本発明の一実施形態に基づく説明のための処理チャンバの概要を示す図である。 温度調整が可能なマルチゾーン加熱ペデスタルを備える基板支持アセンブリを示す図２Ａの処理チャンバの断面図の一実施形態を示す図である（基板支持アセンブリの表面に３つの温度ゾーンを生み出すように調整可能な少なくとも４つの例示的な加熱要素が示されている）。 温度調整が可能な例示的な３ゾーン加熱ペデスタルを備える基板支持アセンブリの略上面図の一実施形態を示す図であり、小枠は、調整可能な基板支持アセンブリの表面が、本発明の一実施形態に従って３つの温度ゾーンを生み出すように調整可能であることを示す。 図３Ａの基板支持アセンブリに埋め込まれた、基板支持アセンブリの表面に３つの温度ゾーンを生み出すように調整可能な３つの例示的な加熱要素の断面図の一実施形態を示す図である。 処理チャンバの基板支持アセンブリに埋め込まれた、基板支持アセンブリの表面に３つのゾーンを生み出すように温度調整が可能な３つの例示的な加熱要素の断面図の他の実施形態を示す図である。 ３つの例示的な加熱要素の電力入力の周波数または振幅を調整することによって得られた、結果として生じる３つの異なる加熱出力の一実施形態の略図である。

理解を容易にするため、可能な場合には、上記の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照符号を使用した。特段の言及なしに、１つの実施形態の要素および特徴を別の実施形態に有利に組み込むことが企図される。しかしながら、添付図面は本発明の例示的な実施形態だけを示したものであり、したがって本発明は同様に有効な別の実施形態もその範囲内に含めることができるため、添付図面を本発明の範囲を限定するものと考えるべきではないことに留意されたい。

本発明の実施形態は、基板支持アセンブリの基板支持面に配置された基板の表面の温度を制御する方法およびシステムを提供する。基板支持アセンブリは処理チャンバまたは基板処理システム内に配置され、一般に、１つまたは複数の電源に接続された最小数の加熱要素を含む。加熱要素および電源は、基板支持アセンブリの基板支持面の表面温度を制御および調整して、温度調整が可能な複数の加熱ゾーンを生み出すように構成される。例えば、温度調整が可能な加熱ゾーンを画定および制御するために、単一の加熱要素（例えば一対の電力入力リード線／出力リード線を含む１つの単一の加熱要素ループ）を使用して、基板支持アセンブリの支持部材にこの単一の加熱要素を埋め込むことができる。複数の加熱要素が利用される場合には、温度調整が可能な加熱ゾーンの数が、利用される加熱要素の数を上回り、したがって、等しい数の加熱ゾーンを有する従来の基板支持体に比べて必要な加熱要素の数を低減させる。

１つまたは複数の実施形態では、基板加熱効率を向上させるために、支持部材の基板支持面内の加熱要素が、異なる材料、サイズおよび形状から製造、設計され、かつ／または異なるジオメトリ（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）もしくはパターンで分布する複数の加熱要素セクション（例えば２つ以上の加熱要素セクション）からなり、支持部材に埋め込まれる。これらの加熱要素セクションは１つの単一の電気ループとして一体に接続されており、これらの加熱要素セクションを、選択された電力入力によって独立して加熱（または電力入力を小さくして冷却）して、基板支持アセンブリの基板支持面のさまざまな望ましい温度プロファイルを達成し、それによって、その上に配置された基板の表面を加熱する温度調整が可能な複数の加熱ゾーンを生み出すことができる。後により詳細に説明するが、基板支持アセンブリの加熱要素の複数の加熱要素セクションの出力温度を独立して制御し調整する方法が提供される。

本明細書で使用する用語「基板」は一般に、ウエハまたは他の適当なガラス、ポリマーもしくは金属基板を含む。基板は、基板処理チャンバの内側に配置されているときに、基板処理中に、望ましい温度まで加熱する表面、好ましくは基板の表面全体にわたる所望の温度分布プロファイルを達成する表面を含むことができる。さらに、基板は、特定のサイズまたは形状に限定されない。基板は、２００ｍｍ、３００ｍｍまたは他の直径を有する丸いウエハとすることができる。基板を、フラットパネルディスプレイの製造で使用される多角形ガラス基板などの多角形、正方形、長方形もしくは曲線状の加工物または他の非円形加工物とすることもできる。

それぞれの基板表面は、後続の処理操作のベースの役目を果たす１つまたは複数の材料層を含むことができる。例えば、基板は、アルミニウム、銅、タングステンまたはこれらの組合せなどの導電性金属の１つまたは複数の層を含むことができる。基板は、シリコン、酸化シリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイヤなどの非導電性材料の１つまたは複数の層を含むこともできる。基板は、二酸化シリコン、有機ケイ酸塩、炭素がドープされた酸化シリコンなどの誘電体材料の層を含むこともできる。さらに、基板は、用途に応じて金属窒化物、金属合金などの他の材料を含むこともできる。１つまたは複数の実施形態では、基板が、続いてその上に形成されるプラグ、ビア、コンタクト、線、ワイヤなどの相互接続フィーチャとの接続を容易にするように、ゲート誘電体層およびゲート電極層を含むゲート構造体を形成することができる。
図２Ａは、基板の表面を加熱するのに適した、後にさらに説明する温度調整が可能なマルチゾーン加熱要素を備える基板支持アセンブリを有する本発明の一実施形態に基づく処理チャンバの一例２００の概観を示す。処理チャンバ２００は一般に、チャンバ本体２０２、リッドアセンブリ（ｌｉｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ）２０４および基板支持アセンブリ２４０（図２Ｂに示されている）を含む。

チャンバ本体２０２は一般に、処理チャンバ２００の側壁に形成されたスリット弁開口２１１を含む。スリット弁開口２１１は、ウエハハンドリングロボット（図示せず）によるチャンバ本体２０２の内部へのアクセスを提供するために選択的に開閉される。チャンバ本体２０２は、基板支持アセンブリ２４０を取り囲むチャンバライナ（ｃｈａｍｂｅｒ ｌｉｎｅｒ）を含むことができる。サービス作業および洗浄のためチャンバライナは取外し可能とすることができる。チャンバライナは、アルミニウムなどの金属、セラミック材料またはプロセスに適合する他の材料から製作することができ、チャンバライナをビードブラスト処理にかけて、表面粗さおよび／または表面積を増大させることができ、この表面粗さおよび／または表面積の増大は、チャンバライナに堆積した材料の接着力を増大させ、それによって結果的に処理チャンバ２００の汚染物となる材料の剥離を防ぐ。加えて、チャンバライナ内にポンピングチャネルを形成することもできる。

チャンバ本体２０２が、熱伝達流体がその中を通って流れるようにチャンバ本体内に形成されたチャネルを含んでもよい。この熱伝達流体は加熱流体または冷却材とすることができ、基板処理中および基板移送中にチャンバ本体２０２の温度を制御するために使用される。チャンバ本体２０２の温度は、チャンバ壁でのガスまたは副生物の不必要な凝縮を防ぐために重要である。例示的な熱伝達流体は水、エチレングリコールまたはこれらの混合物を含む。例示的な熱伝達流体は窒素ガスを含むこともできる。
リッドアセンブリ２０４は、チャンバ本体２０２の上端に配置および接続され、基板支持アセンブリ２４０は、少なくとも部分的に、処理チャンバ２００のチャンバ本体２０２の内側に配置される。いくつかの場合には、リッドアセンブリ２０４内に配置された２つの電極にプラズマ源２０８が結合され、これらの２つの電極は、処理チャンバ２００内のこれらの２つの電極間にプラズマ容積またはプラズマ空洞を形成するように構成される。これらの２つの電極間に静電容量を形成するために、１つの電極が接地され、もう１つの電極がＲＦ電力供給装置などの電源に接続される。これらの２つの電極を電気的に分離するために、リッドアセンブリ１４０がアイソレータリング（ｉｓｏｌａｔｏｒ ｒｉｎｇ）を含んでもよい。

図２Ｂは、リッドアセンブリ２０４と、チャンバ本体２０２の内側に配置された基板支持アセンブリ２４０とを有する処理チャンバ２００の断面図を示す。処理チャンバ２００は、基板処理システムの処理チャンバ内に配置された基板（例えばシリコン基板）の表面を加熱することが含まれる、エッチングチャンバ、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ、洗浄チャンバなどを含む任意のタイプの処理チャンバとすることができる。処理チャンバ２００は、米カリフォルニア州Ｓａｎｔａ ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能な任意の基板処理チャンバとすることができる。他の製造業から入手可能な他の処理チャンバを利用して本発明を実施することもできることに留意されたい。本明細書に記載された加熱要素を他の物品で利用することも企図されており、その場合、単一の加熱要素はシングルを使用して加熱する温度調整が可能な複数の加熱ゾーンを有する。

図２Ｂをさらに参照すると、リッドアセンブリ２０４は一般に、１つまたは複数のガス入口と、シャワーヘッドアセンブリ（例えば図２Ｂにはシャワーヘッド２３２が示されている）とを含むことができ、シャワーヘッドアセンブリは、基板支持アセンブリ２４０上に配置された基板１１０の表面付近にシャワーヘッド２３２のガス入口を通して１種または数種のガスを流すためにガス入口に接続されている。このプロセスガスは、一般にチャンバ本体２０２の外側に配置された１つもしくは複数のガス源および／またはガスミキサなどの他のガス送出構成要素と流体連通したこの１つまたは複数のガス入口を通して、リッドアセンブリ２０４内に入ることができる。リッドアセンブリ２０４はさらに、１つまたは複数のガス出口２３４を含むことができる。

制御され一様に分配されたガス流をシャワーヘッド２３２を通して処理チャンバ２００内の基板１１０の表面に供給するため、リッドアセンブリ２０４は、分配プレートおよびブロッカプレート（ｂｌｏｃｋｅｒ ｐｌａｔｅ）を含んでもよい。分配プレートは、リッドアセンブリ２０４の温度制御を提供するために、ヒータまたは流体加熱を収容する１つまたは複数の埋め込まれたチャネルまたは通路を含むことができる。このチャネル内に抵抗加熱要素（図示せず）を挿入して分配プレートを加熱することができる。分配プレートに熱電対を接続して分配プレートの温度を調節することができる。この熱電対をフィードバックループで使用して、分配プレートの加熱要素に流す電流を制御することができる。
あるいは、分配プレートのチャネルに熱伝達媒質または必要ならば冷却媒質を通して、リッドアセンブリ２０４内の分配プレートの温度を、処理チャンバ２００内のプロセス要件に応じてより適切に制御することもできる。例えば窒素、水、エチレングリコールまたはこれらの混合物などの任意の熱伝達媒質を使用することができる。加えて、１つまたは複数の加熱ランプ（図示せず）を使用してリッドアセンブリ２０４を加熱することもできる。典型的には、分配プレートを含むリッドアセンブリ２０４の構成要素を放射によって加熱するために、分配プレートの上面の周りに加熱ランプが配置される。

ガス源から、リッドアセンブリ２０４内に配置されたガス入口およびシャワーヘッド２３２を通って基板１１０の表面の処理領域に流れる、処理チャンバ２００の内側のガスの流れを調節するため、処理チャンバ２００は、真空ポンプおよび絞り弁を含むことができる。この真空ポンプは、チャンバ本体２０２上に配置された真空ポートに結合されているが、チャンバライナのポンピングチャネルに接続しても、またはチャンバライナのポンピングチャネルと流体連通させてもよい。このように、この真空ポンプをさまざまな機械チャンバ部品に結合して、余分な前駆体ガスまたは処理チャンバ２００内で発生した不必要な生成物ガスもしくは汚染物のはけ口を提供することができる。用語「ガス（ｇａｓ）」と「ガス（ｇａｓｅｓ）」は特段の言及がない限り相互に交換可能に使用され、１種または数種の前駆体、反応物、触媒、キャリア、パージ、洗浄、これらの組合せ、およびチャンバ本体２０２に導入される他の流体を指す。

図２Ｂに示されているとおり、処理チャンバ２００の基板支持アセンブリ２４０は、シャフト２２２および支持部材２２０を一般に含む加熱ペデスタルまたはサセプタを含むことができる。シャフト２２２は、チャンバ本体２０２の底面に形成された中心に位置する開口を通って延び、一般に、チャンバ本体の底部内に垂直に配置されて支持部材２２０を支持する。支持部材２２０は、処理チャンバ２００のチャンバ本体２０２内に、その上で処理する基板１１０を支持する基板支持面を有する。例えば、支持部材２２０は、実質的に円形または正方形の基板をその上で支持する、平らなまたは実質的に平らな円形または正方形の表面を有することができる。支持部材２２０は一般にアルミニウム材料で構築することができる。基板の裏側の汚染物を低減させるため、支持部材２２０は、例えばシリコン、セラミック材料などのある種の別の材料でできた取外し可能な上面プレートを含んでもよい。

シャフト２２２は、チャンバ本体の外側に配置されたリフト機構（図示せず）に接続される。このリフト機構は、シャフト２２２によって支持された支持部材２２０を、チャンバ本体２０２内の基板処理位置とそれよりも下位の基板移送位置の間で垂直に（例えば上方および下方に）移動させることを可能にする。支持部材２２０の基板移送位置は、チャンバ本体２０２の側壁に形成されたスリット弁の開口２１１よりもわずかに下に位置する。リフト機構は、シャフト２２２の周囲からの真空漏れを防ぐベローズによって、チャンバ本体２０２に対して柔軟に密封することができる。したがって、処理チャンバ２００の基板支持アセンブリ２４０は、真空を中断することなしに基板表面の加熱および冷却の両方またはそれらのいずれか一方を提供する。

１つまたは複数の実施形態では、真空チャックを使用して基板１１０が支持部材２２２に固定されてもよい。他の実施形態では、静電チャックを使用して基板（図示せず）が支持部材２２０に固定されてもよい。静電チャックは通常、電極（図示せず）を取り囲む少なくとも１種の誘電体材料を含み、この電極は、支持部材２２０の上面に配置し、または支持部材２２０と一体の部分として形成することができる。静電チャックの誘電体部分は、チャック電極を、基板１１０および基板支持アセンブリ２４０の残りの部分から電気的に絶縁する。

支持部材２２０は、１本または数本のリフトピンを収容するために支持部材２２０を貫通して形成された１つまたは複数の穴を含むことができる。それぞれのリフトピンは、セラミックまたはセラミックを含む材料から構築され、基板のハンドリングおよび輸送のために使用される。このリフトピンは、チャンバ本体２０２内に配置された環状リフトリングと係合することによって、その対応するそれぞれの穴の中を移動可能である。リフトリングは、リフトリングが上位の基板処理位置にあるときに、リフトピンの上面を、支持部材２２０の基板支持面よりも高い位置に配置することができるような態様で移動可能である。反対に、リフトリングが下位の基板移送位置にあるとき、リフトピンの上面は、支持部材２２０の基板支持面よりも低い位置に位置する。したがって、リフトリングが下位の移送位置から上位の処理位置へ移動すると、それぞれのリフトピンの部分が、支持部材２２０内のその対応するそれぞれの穴を通り抜ける。

支持アセンブリ２２０はさらに、支持部材２２０の周囲に配置されたエッジリング（図示せず）を含むことができる。このエッジリングは、支持部材２２０の外周を覆い、支持部材２２０への堆積を防ぐように適合された環状部材である。このエッジリングを支持部材２２０上にまたは支持部材２２０に隣接して配置して、支持部材２２０の外径とエッジリングの内径の間に環状パージガスチャネルを形成することができる。この環状パージガスチャネルを、支持部材２２０およびシャフト２２２を貫いて形成されたパージガス導管と流体連通させることができる。環状パージガスチャネルにパージガスを供給するため、パージガス導管はパージガス供給装置（図示せず）と流体連通する。窒素、アルゴン、ヘリウムなどの適当なパージガスを単独でまたは組み合わせて使用することができる。動作時、パージガスは、パージガス導管を通って環状パージガスチャネルに流入し、支持部材２２０上に配置された基板の縁の周囲に流れる。したがって、エッジリングと協力して機能するこのパージガスは、基板の縁および／または裏側での堆積を防ぐ。

支持部材２２０の本体に埋め込まれた流体チャネルを通して流体を循環させることによって、基板支持アセンブリ２４０の基板支持面の温度を制御することもできる。１つまたは複数の実施形態では、この流体チャネルが、基板支持アセンブリ２４０のシャフト２２２を貫いて配置された熱伝達導管と流体連通する。支持部材２２０の基板受取り面に所望の熱伝達を提供するため、この流体チャネルは、支持部材２２０の内側および周囲に配置される。この流体チャネルおよび熱伝達導管は、支持部材２２０を加熱または冷却するための熱伝達流体を流すことができる。水、窒素、エチレングリコールまたはこれらの混合物など、適当な任意の熱伝達流体を使用することができる。
支持部材２２０とリッドアセンブリ２０４の間の距離を制御することができるように、チャンバ本体２０２内で支持部材２２０を垂直に移動させることができる。処理チャンバ２００内の支持部材２２０の位置に関する情報をセンサ（図示せず）が提供することができる。動作時、処理中の基板の温度を制御するために、リッドアセンブリ２０４のすぐ近くまで支持部材２２０を上昇させることができる。そのようにして、リッドアセンブリ２０４の分配プレートからから発せられる輻射加熱または基板支持アセンブリ２４０の支持部材２２０に埋め込まれた加熱要素２１２から発せられる輻射加熱によって、基板を加熱することができる。あるいは、リフトリングによって起動され移動するリフトピンを使用して、基板を、支持部材２２０の基板支持面から、加熱されたリッドアセンブリ２０４のすぐ近くまで持ち上げることもできる。

本発明の１つまたは複数の実施形態は、基板支持アセンブリ内にあって、複数の加熱要素セクション（例えば２つ以上の加熱要素セクション）が１つの電気ループとして一体に接続された加熱要素の使用を提供する。有利には、それらの加熱要素セクションは、異なるジオメトリ、パターン、形状、サイズおよび材料を有するように構成され、支持部材の基板支持面の複数のゾーンの温度を制御し、したがって基板の表面の中心または外側のさまざまな部分の間の所望の温度プロファイルを提供するために独立して加熱される。これらの加熱要素セクションは一般に、例えば加熱要素を螺旋形に構成することによって、または加熱要素を折り曲げて２重にする（すなわち加熱要素が延びる方向を例えば１８０度の折返しを利用して変化させる）ことによって、基板支持アセンブリの中心線から異なる半径方向距離のところに配置される。単一の加熱要素を構成する、基板支持アセンブリ内の異なる半径方向距離のところに配置された複数の加熱要素セクションを有することは、この単一の加熱要素が、電力入力源によって制御され、さらに、加熱要素の複数の加熱要素セクション間の出力温度および加熱効率の独立制御を提供し、それによって半径方向に間隔を置いて配置された調整可能な複数の温度制御ゾーンを生み出すことを可能にする。

本発明の一実施形態によれば、基板１１０の表面を加熱するために、最少の１つの加熱要素が基板支持アセンブリ２４０内に提供されてもよく（例えば、図２Ｂの加熱要素２１２は、基板支持アセンブリ２４０の支持部材２２０に埋め込まれて示されている）、この最少の１つの加熱要素は、複数のそれぞれの加熱ゾーンにおける出力温度を調整可能に制御し達成することができる温度調整が可能な複数の加熱ゾーンを生み出すように構成される（これについては後に詳細に論じる）。追加の加熱要素を提供することができるが、必要ないこともある。

一実施形態では、加熱要素２１２が、抵抗材料からなる、例えばある厚さの充填材料によって取り囲まれた内部抵抗ワイヤからなる抵抗加熱要素である。支持アセンブリ２２０はさらに、支持部材２２０の基板支持面の温度を監視するために支持アセンブリ２２０に埋め込まれた熱電対（図示せず）を含むことができる。例えば、熱電対からの信号をフィードバックループで使用して、加熱要素２１２に加える電流、電力入力レベルおよび周波数を制御し、かつ／または支持部材２２０に埋め込まれた流体チャネルを通して循環させる熱伝達流体または冷却材もしくは冷却媒質の流量を制御し、それによって支持部材２２０の基板支持面の出力温度を調整することができる。

一例では、基板支持アセンブリ２４０の支持部材２２０の基板表面に配置された基板１１０を加熱するために、加熱要素２１２が、電源２１４の電力入力線２２６Ａおよび電力アウトライン線２２６Ｂに接続され得る。電力入力線２２６Ａおよび電力アウトライン線２２６Ｂは一般にシャフト２２２内に配置される。有利には、１つの単一の加熱要素が使用されるときには１つの単一の電源だけが必要であり、したがって複数の電源を制御するソフトウェア制御およびハードウェア負荷が低減する。加えて、１つの単一の加熱要素に対して最少の２本の電力線がシャフト２２２内に収容され、複数の加熱要素を使用する先行技術の基板支持体に見られるようにたくさんの電力線をシャフトの内部に収容する必要がない。
加熱要素２１２は一般に、ジュール加熱工程によって電気を熱に変換する。加熱要素２１２を通過する電流に抵抗が加わり、その結果、加熱要素２１２が加熱され得る。加熱要素２１２は、ワイヤ、リボンまたはストリップの中心部を含むことができ、この中心部は、限定はされないが、とりわけ、ニッケル、クロム、鉄、アルミニウム、銅、モリブデン、白金、炭化シリコン、これらの金属合金、これらの窒化物材料、これらのケイ化物材料およびこれらの組合せを含む抵抗材料を含むことができる。この抵抗材料を異なる金属材料の合金とすることができ、この抵抗材料を、金属ドーパントまたは他のドーパント材料でドープすることができる。この抵抗加熱ワイヤ、リボンまたはストリップは、まっすぐな形状またはコイル状に巻かれた形状を有することができる。充填材料は、絶縁を提供し漏電を防ぐ任意のセラミック材料または酸化物材料とすることができる。

例えば、抵抗加熱ワイヤまたはリボンは、Ｎｉｃｈｒｏｍｅ ８０／２０（ニッケル８０％、クロム２０％）材料から製作することができる。Ｎｉｃｈｒｏｍｅ ８０／２０は、比較的に高い抵抗を有し、最初に加熱されたときに酸化クロムの接着層を形成するため、理想的な材料である。この酸化クロムの層の下の材料は酸化せず、断線または焼切れからワイヤを守る。

加えて、Ｋａｎｔｈａｌ（ＦｅＣｒＡｌ）およびＣｕｐｒｏｎｉｃｋｅｌ（ＣｕＮｉ）ならびにそれらの合金も、低温加熱用の優れた材料である。二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂、ケイ化モリブデンまたはＭＯＳＩ₂）金属間化合物はモリブデンのケイ化物であり、加熱要素中で使用することができる耐火性セラミックである。二ケイ化モリブデンは、中程度の密度、摂氏２０３０度の融点を有し、導電性である。二ケイ化モリブデンは、高温で、二酸化シリコンのパッシベーション層を形成し、このパッシベーション層は、二ケイ化モリブデンがさらに酸化することを防ぐ。

別の例として、二ケイ化モリブデンにアルミニウム（Ａｌ）をドープして、やはり加熱要素中で使用することができる耐火性セラミックであるアルミニウムがドープされた二ケイ化モリブデンまたはＭｏ（ＳｉＡｌ）₂を形成することができる。アルミニウムがドープされた二ケイ化モリブデンは、高温で、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）のパッシベーション層を形成し、このパッシベーション層は、アルミニウムがドープされた二ケイ化モリブデンが腐食したりまたはさらに酸化したりすることを防ぐ。還元雰囲気中において、アルミニウムがドープされた二ケイ化モリブデンの融解温度は、二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂）の融解温度よりも摂氏３００度高い。

加熱要素２１２として使用するのに適した他の材料には、スクリーン印刷された金属（セラミック材料で絶縁することができる）、エッチングされた金属箔（サブトラクティブフォトエッチングプロセス（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ ｐｈｏｔｏ−ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）によって金属箔の連続シートに複雑な抵抗パターンを形成することによって生成される）、および加熱するエリアにまたがるまっすぐなまたは湾曲した棒としてステンレス鋼または真鍮から製作された管の内側に封入されたセラミック絶縁結合材（ＭｇＯまたはアルミナ粉末）内の管状コイルニッケルクロムワイヤ（しばしば商標「Ｃａｌｒｏｄ」によって知られている）が含まれる。加えて、正の抵抗の熱係数（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を有するポジティブサーマル（ＰＴＣ）セラミック材料を使用することもできる（それに比べて大部分のセラミックは負の熱係数を有する）。この種類のセラミック材料（例えばチタン酸バリウムおよびチタン酸鉛複合材料）は高度に非線形の熱応答を有し、組成に依存するしきい温度よりも高い温度では抵抗が極めて大きく、このことによってこの材料は、電流に接続しているとき（オンのとき）、材料の温度が低い（冷えている）ときには電流が流れ、材料が高温のときには電流が流れないようなそれ自体のサーモスタットとして機能する。加えて、これらのＰＴＣセラミック材料は薄膜および／またはさまざまな形状にすることができる。
１つまたは複数の実施形態では、加熱要素２１２が、複数の部分を有するように構成され（例えば図２Ｂには少なくとも４つの加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃ、２１２Ｄが示されている）、したがって、１つの単一の加熱要素は、基板支持アセンブリ２４０の支持部材２２０の基板支持面に複数の温度ゾーンを提供する能力を有する。一例では、加熱要素２１２の加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃ、２１２Ｄが、支持部材２２０の基板支持面全体にまたがる少なくとも４つの加熱ゾーン「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」および「Ｄ」を提供するように構成される。支持部材２２０の基板支持面のそれぞれの加熱ゾーンにおいて加熱を提供するように、それぞれの加熱要素セクションを構成することができる。一実施形態では、これらの４つの加熱ゾーン「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」および「Ｄ」が基板支持体の中心線から異なる半径方向距離のところに画定されるように、加熱要素２１２の加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃ、２１２Ｄが異なる半径方向距離のところに配置される。一実施形態では、４つの加熱ゾーン「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」および「Ｄ」が同心になるように、加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃ、２１２Ｄが同心となるように構成される。

１つまたは複数の実施形態では、いくつかの変量、とりわけ、例えば、加熱要素２１２のそれぞれの加熱要素セクションの抵抗加熱材料または充填材料のサイズ、形状およびパターン（もしくは分布密度）、支持部材２２０の基板支持面に分布するそれぞれの加熱ゾーンのサイズ、形状、パターンおよびジオメトリ（または密度）、電源２１４の入力電力周波数、ならびにそれぞれの電力周波数の振幅によって、それぞれの加熱ゾーンの出力温度を制御し、決定することができる。その結果、支持部材２２０の基板支持面の複数のゾーン「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」、．．．などにおける出力温度を、（例えば単一の加熱要素２１２の複数のそれぞれの加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃ、２１２Ｄ、．．．などの内部で）これらの変量を調整することによって独立して制御し、決定して、支持部材２２０の基板支持面の所望の温度分布、したがって基板の表面の結果として生じる望ましい表面温度分布プロファイルを達成することができる。

図３Ａは、温度調整が可能な３ゾーン加熱ペデスタルを備える基板支持アセンブリ２４０の支持部材２２０の一例を示し、小枠は、支持部材２２０の基板支持面が、３つの同心の温度加熱ゾーン「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」を生み出すように調整可能であることを示す。加熱ゾーン「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の形状は同心円または他の適当な形状とすることができる。

図３Ａでは、支持部材２２０に埋め込まれた加熱要素２１２が、例えば加熱要素２１２を折り曲げて２重にすることによって、加熱要素２１２を螺旋形に配向することによって、または他の構成によって基板支持部材２２０の中心線から異なる半径方向距離のところに配置された少なくとも３つの加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂおよび２１２Ｃを含む。一実施形態では、加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂおよび２１２Ｃが同じ抵抗加熱材料からなり、異なるジオメトリまたはパターンを有するように構成される。例えば、支持部材２２０の縁部の熱損失を補償するために、加熱要素セクション２１２Ｃまたは支持部材２２０の外縁部の近くに配置された加熱要素セクションを、加熱要素セクション２１２Ａよりも幾何学的により高密度のパターンとして構成することができる。他の実施形態では、加熱ゾーン「Ｃ」における加熱効率を他の加熱ゾーンにおける加熱効率よりも高くし、支持部材２２０の縁部の熱損失を補償するために、加熱要素セクション２１２Ｃまたは支持部材２２０の外縁部の近くに配置された加熱要素セクションが、コイル状に巻かれた形状もしくはゆるく巻かれたコイルではない他の形状、管状ワイヤまたはリボン形に構成されてもよい。

一例では、異なる加熱出力効率および支持部材２２０の基板支持面の所望の温度分布を生み出すために、それぞれの加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃが、加熱された（例えば加熱するために電源に接続された）ときにそれ自体の応答電力入力共振周波数または位相を有するようにそれぞれの加熱要素セクションをチューニングおよび制御することができるような異なる太さを有する、（特に）抵抗ワイヤ、コイル、リボンを形成する同じ抵抗材料から構成されてもよい。

他の例では、異なる加熱出力効率および支持部材２２０の基板支持面の所望の温度分布を生み出すために、それぞれの加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃが、加熱された（例えば加熱するために電源に接続された）ときにそれぞれの加熱要素セクションがそれ自体の共振周波数または位相を有するような異なる充填材料または濃度を有する同じ抵抗材料から構成されてもよい。
他の実施形態では、異なる加熱出力効率および支持部材２２０の基板支持面の所望の温度分布を生み出すために、それぞれの加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃが、加熱された（例えば加熱するために電源に接続された）ときにそれぞれの加熱要素セクションがそれ自体の応答共振周波数または位相を有するような異なる抵抗材料または異なる充填材料から構成されてもよい。
したがって、基板支持アセンブリの基板支持面を加熱する方法は、加熱要素の２つ以上の加熱要素セクションにおける応答電力入力共振周波数を決定すること、およびその応答電力入力共振周波数を、加熱要素に接続された電源に与えることを含む。

図３Ｂは、図２Ｂの基板支持アセンブリ２４０に埋め込まれた、加熱要素２１２を形成する３つの加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃの一例を示す。１つまたは複数の実施形態では、加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃがそれぞれ、外側部分２１６と中心部２１８Ａ、２１８Ｂ、２１８Ｃとを含むことができ、中心部２１８Ａ、２１８Ｂ、２１８Ｃが、加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃを制御、調整またはチューニングして、基板支持アセンブリ２４０の表面に３つの温度加熱ゾーン「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」を生み出すことができるような態様で、異なる抵抗材料から形成されまたは異なる太さに形成される。外側部分２１６は、同じまたは異なる充填材料からなることができる。中心部２１８Ａ、２１８Ｂ、２１８Ｂはとりわけ抵抗ワイヤ、コイル、リボンとすることができる。

図３Ｃは、処理チャンバ内の支持部材２２０の基板支持面に埋め込まれた加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃの別の例を示す。この実施形態では、加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃがそれぞれ、中心部２１８と外側部分２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃとを含むことができ、外側部分２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃが、加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃを制御、調整またはチューニングして、基板支持アセンブリ２４０の表面に３つの温度加熱ゾーン「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」を生み出すことができるような態様で、異なる充填材料から形成されまたは異なる太さに形成される。中心部２１８は、同じまたは異なる抵抗ワイヤ、コイルまたはリボン材料からなることができる。外側部分２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃは、支持部材２２０の基板支持面の温度加熱ゾーン「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」に３つの加熱効率を生み出すように独立して制御、チューニングまたは調整することができる。

図２Ｂを再び参照すると、２つ以上の複数の加熱要素セクションを含む加熱要素２１２を電源２１４に接続することができ、電源２１４は、複数のそれぞれの加熱要素セクションに与える電源２１４の電力入力をチューニングおよび調整するために、組込みソフトウェアを含むコントローラに接続される。電源２１４は、システムコントローラ２０６またはシステムコントローラ２０６に接続された別個のコントローラによって直接にまたは間接的に制御することができ、システムコントローラ２０６は一般に処理チャンバ２００の動作を調節する目的に使用される。したがって、基板支持アセンブリの支持面の加熱を達成するように、システムコントローラ２０６を基板加熱中に構成することができる。加熱要素の２つ以上の加熱要素セクションにおける応答電力入力共振周波数を決定し、その応答電力入力共振周波数を、加熱要素に接続された電源に与えるように、システムコントローラ２０６を構成することができる。

システムコントローラ２０６を、処理チャンバ２００のさまざまな構成要素に結合して、処理チャンバ２００の基板処理動作を制御することができる。処理チャンバ２００に結合されているように概略的に示されているが、システムコントローラ２０６は、処理チャンバ２００内で実行されるプロセスを制御するために、電力供給装置２１４、基板支持アセンブリ２４０、処理チャンバ２００内の各種センサおよび熱電対、シャワーヘッド２３２の近くのガス入口に結合されたガス供給装置（図示せず）、１つまたは複数のガス出口２３４、真空ポンプおよび／または絞り弁（図示せず）などの任意の構成要素に動作可能に接続することができる。システムコントローラ２０６は、さまざまな処理チャンバおよびチャンバ部品を制御する工業環境において使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサおよびサブプロセッサのうちの１つのコンピュータプロセッサまたはサブプロセッサとすることができる。システムコントローラ２０６は、処理チャンバ２００を直接に制御することができ、または特定の支援システム構成要素に関連した他のコンピュータもしくはコントローラは（図示せず）を介して制御することができる。

図２Ｂに示されているように、システムコントローラ２０６は一般に、中央処理ユニット（ＣＰＵ）３０８、記憶装置３１２、およびＣＰＵ３０８の支援回路３１０を備える。ＣＰＵ３０８の記憶装置３１２（例えばコンピュータ可読媒体）は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、フラッシュまたは他の任意の形態の局部もしくは遠隔ディジタルストレージなどの容易に入手可能な記憶装置のうちの１つまたは複数の記憶装置とすることができる。ＣＰＵ３０８には、従来の方式でＣＰＵ３０８を支援する支援回路３１０が結合される。これらの支援回路３１０には、キャッシュ、電力供給装置、クロック回路、入力／出力回路およびサブシステムなどが含まれる。

本明細書に記載された本発明の方法を、ソフトウェアルーチン３１４として記憶装置３１２に記憶することができ、ソフトウェアルーチン３１４を実行しまたは呼び出して、システムコントローラ２０６を、処理チャンバ２００の動作を制御し、電力供給装置２１４の電力入力（周波数、振幅、電力レベルなど）を調整し、基板支持アセンブリ２４０の基板支持面の加熱効率および温度分布を制御し、それによって、改良された加熱効率、および処理チャンバ２００内に配置された基板の表面全体にわたる所望の温度分布を、本明細書に記載された方式に従って達成する特定目的コントローラに変えることができる。ＣＰＵ３０８によって制御されるハードウェアから離れた位置に位置する第２のＣＰＵ（図示せず）によって、このソフトウェアルーチンを記憶しかつ／または実行することもできる。

記憶装置３１２は、本明細書に記載されたチューニング／温度調整プロセスを処理チャンバ２００上で実行することを可能にする命令を含むことができる。このコンピュータプログラムは例えば、加熱および冷却の順序付けおよびタイミング、ウエハの冷却、さまざまなガスおよびガス混合物の流入量および流出量、チャンバの圧力、ＲＦ電力レベル、基板支持アセンブリのシャフトおよび支持部材の位置決め、リフトピンの位置決め、スリット弁の開閉、ならびに他の変数およびパラメータを指令することができる。
図４は、基板支持アセンブリの基板支持面の加熱ゾーン「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」などの間の所望の温度分布を提供するための、加熱要素（例えば加熱要素２１２）の２つ以上の加熱要素セクションまたは他の任意の数の複数の加熱要素セクションの加熱出力（例えば加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃ）のチューニングの一例を示す。一例では、電源およびシステムコントローラ２０６に接続された変調器を使用して、加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃに与える電力入力の周波数を調整するなど、電源２１４を調整することができ、結果として生じる３つの異なる加熱出力レベルが得られる。

他の例では、それぞれの加熱要素セクション２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃが応答することができるそれぞれの特定周波数ｆ（Ａ）、ｆ（Ｂ）、ｆ（Ｃ）の振幅を調整することによって、結果として生じる３つの異なる加熱出力レベルが得られる（例えば加熱要素セクション２１２Ａは周波数ｆ（Ａ）の電力入力に応答し、加熱要素セクション２１２Ｂは周波数ｆ（Ｂ）の電力入力に応答し、加熱要素セクション２１２Ｃは周波数ｆ（Ｃ）の電力入力に応答する）。それぞれの周波数の振幅を調整することによって、それぞれの加熱ゾーン「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」（図２Ｂに示されている）の温度を独立して調整することができる。それぞれの周波数のピーク振幅を調整する追加の方法、したがって対応する加熱ゾーンの温度を変化させる追加の方法を使用して、望ましい温度分布プロファイルを達成することができる。
したがって、基板支持アセンブリの基板支持面のそれぞれの加熱ゾーンの温度を独立して調整することによって、基板支持アセンブリ上に配置された基板の表面の温度分布プロファイルを最適化し、そのような温度分布プロファイルを得ることができる。上で論じたとおり、加熱要素または加熱要素セクションによって生成された余分な熱を除去し、（加熱要素に接続された電源が０．０１％超の電力入力でオンにされているときであっても）加熱要素の制御を維持し、同時に（それぞれの加熱ゾーンに対応する）それぞれの加熱要素セクションの温度を操作して基板の表面の所望の温度分布を達成するために、基板支持アセンブリのこの加熱機構に冷却チャネルまたは冷却流体を組み入れてもよい。

したがって、本発明は、処理チャンバの内側に配置された基板の温度を効率的に独立して制御する単純でクリーンな方法であって、複数の電力線、ケーブルおよび電力リード線などの不必要で嵩張る部品を排除する方法を提供する。複数の（Ｎ個の）加熱ゾーンにおける基板加熱を提供するために基板支持アセンブリ内に組み込まれた少なくとも１つの加熱要素を含む加熱システムでは、約Ｎ−１セットのケーブルおよび加熱要素リード線、Ｎ−１セットの電力供給ユニットを設計し取り付けるコストが節減されると見積もられる。加えて、より少ないチャンバ部品が使用されるときには、ケーブル、リード線および電力供給ユニットのこれらの複数のセットの動作不良に起因する潜在的なチャンバダウンタイムおよびデフォルトが大幅に低減される。

処理チャンバ２００を、複数の処理チャンバ内でさまざまなプロセスを実行するように適合させることができるマルチチャンバ基板処理システム（例えばクラスタ基板処理ツール）に結合することができる。基板処理システム内のそれぞれの処理チャンバは、化学気相堆積（ＣＶＤ）、サイクリカルレイヤデポジション（ｃｙｃｌｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、脱ガス、ドライエッチング、前洗浄、配向および他の基板プロセスなど、少なくとも１つの基板処理動作を実行するように構成される。この基板処理システムは、基板処理システム内へ基板を移送し、基板処理システムから外部へ基板を移送するための１つまたは複数のロードロックチャンバをさらに含むことができる。

ロードロックチャンバおよび／または１つもしくは複数の処理チャンバの第１のセット間ならびに他のチャンバ間で、移送ロボットが基板を移送することができる。この移送ロボットは、１つまたは複数の移送チャンバへ／から基板を移送することもできる。移送チャンバを使用して超高真空状態を維持することができ、同時に、基板処理システム内で基板を移送することを可能にすることができる。別の移送ロボットが、移送チャンバおよび／または１つもしくは複数の処理チャンバの第２のセット間で基板を移送することができる。

以上の説明は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく本発明の他の追加の実施形態を考案することができる。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 (20)

1. 基板処理チャンバ内にあって、
   基板支持面を備える支持部材と、
   ２つ以上の加熱要素セクションを含む加熱要素であり、前記加熱要素セクションが、一対の電力入力リート線及び電力出力リード線を備えた１つの電気ループとして一体に接続されており、それぞれの加熱要素セクションが、独立して、前記加熱要素に接続された電源の入力電力に対して異なって応答する加熱要素と
   を備える基板支持アセンブリ。
2. 前記加熱要素が、前記基板支持面の２つ以上の加熱ゾーンを加熱するために提供され、それぞれの加熱要素セクションが、前記支持部材の前記基板支持面のそれぞれの加熱ゾーンを加熱するように独立して構成された、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
3. それぞれの加熱要素セクションが入力電力周波数に応答し、前記基板支持面の温度が、前記電源の２つ以上の入力電力周波数を調整することによって決定される、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
4. それぞれの加熱要素セクションの温度が、前記電源の入力電力周波数の振幅によって決定され、前記基板支持面の温度が、前記電力周波数の前記振幅を調整することによって制御される、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
5. それぞれの加熱要素セクションが、ニッケル、クロム、鉄、アルミニウム、銅、モリブデン、白金、炭化シリコン、これらの金属合金、これらの窒化物材料、これらのケイ化物材料およびこれらの組合せからなるグループから選択された抵抗加熱材料を含む、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
6. それぞれの加熱要素セクションが、ワイヤ、箔またはリボンからなるグループから選択された形状を有する抵抗加熱材料を含む、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
7. それぞれの加熱要素セクションが、サイズおよび形状が異なる充填材料を含む、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
8. 前記２つ以上の加熱要素セクションが、それぞれの加熱要素セクションの変量に従って異なって形成され、それによって、前記加熱要素に接続された前記電源がオンのときに、前記２つ以上の加熱要素セクションにおいて異なる温度を達成し、前記変量は、抵抗加熱材料のサイズ、形状、パターン、分布密度、充填材料のサイズ、形状、パターン、分布密度からなるグループから選択される、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
9. 基板処理チャンバであって、
   前記基板処理チャンバの内側に配置された基板支持アセンブリを備え、前記基板支持アセンブリが、
   基板支持面を備える支持部材と、
   ２つ以上の加熱要素セクションを含む加熱要素であり、前記加熱要素セクションが、一対の電力入力リート線及び電力出力リード線を備えた１つの電気ループとして一体に接続されており、それぞれの加熱要素セクションが、独立して、前記加熱要素に接続された電源の入力電力に対して異なって応答する加熱要素と
   を備える基板処理チャンバ。
10. 前記加熱要素が、前記基板支持面の２つ以上の加熱ゾーンを加熱するために提供され、前記加熱要素のそれぞれの加熱要素セクションが、前記支持部材の前記基板支持面のそれぞれの加熱ゾーンを加熱するように独立して構成された、請求項９に記載の基板処理チャンバ。
11. エッチングチャンバ、洗浄チャンバ、ＣＶＤチャンバ、ＰＶＤチャンバ、ＡＬＤチャンバおよびこれらの組合せからなるグループから選択された、請求項９に記載の基板処理チャンバ。
12. それぞれの加熱要素セクションが入力電力周波数に応答し、前記基板支持面の温度が、前記電源の２つ以上の入力電力周波数を調整することによって決定される、請求項９に記載の基板処理チャンバ。
13. それぞれの加熱要素セクションの温度が、前記電源の入力電力周波数の振幅によって決定され、前記基板支持面の温度が、前記電力周波数の前記振幅を調整することによって制御される、請求項９に記載の基板処理チャンバ。
14. それぞれの加熱要素セクションが、充填材料と、ニッケル、クロム、鉄、アルミニウム、銅、モリブデン、白金、炭化シリコン、これらの金属合金、これらの窒化物材料、これらのケイ化物材料およびこれらの組合せからなるグループから選択された抵抗加熱材料とを含む、請求項９に記載の基板処理チャンバ。
15. それぞれの加熱要素セクションが、ワイヤ、箔またはリボンからなるグループから選択された形状を有する抵抗加熱材料を含む、請求項９に記載の基板処理チャンバ。
16. 前記２つ以上の加熱要素セクションが、それぞれの加熱要素セクションの変量に従って異なって形成され、それによって、前記加熱要素に接続された前記電源がオンのときに、前記２つ以上の加熱要素セクションにおいて異なる温度を達成し、前記変量は、抵抗加熱材料のサイズ、形状、パターン、分布密度、充填材料のサイズ、形状、パターン、分布密度からなるグループから選択される、請求項９に記載の基板処理チャンバ。
17. 処理チャンバ内の基板の表面を加熱する方法であって、
    前記基板が上に配置された基板支持アセンブリの基板支持面を加熱すること
    を含み、前記基板支持アセンブリが、２つ以上の加熱要素セクションを含む加熱要素を備え、前記加熱要素セクションが、一対の電力入力リート線及び電力出力リード線を備えた１つの電気ループとして一体に接続され、それぞれの加熱要素セクションが、前記加熱要素に接続された電源の入力電力に対して異なって応答し、前記方法がさらに、
    前記加熱要素の前記２つ以上の加熱要素セクションにおける応答電力入力共振周波数を決定すること、および
    前記応答電力入力共振周波数を、前記加熱要素に接続された前記電源に与えること
    を含む方法。
18. それぞれの加熱要素セクションに対するそれぞれの応答電力入力共振周波数の振幅を調整すること
    をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記加熱要素のそれぞれの加熱要素セクションを独立して加熱すること
    をさらに含み、それぞれの加熱要素セクションが、前記基板支持面の２つ以上の加熱ゾーンのそれぞれの加熱ゾーンに対応し、前記方法が、
    前記基板支持アセンブリの前記基板支持面の前記２つ以上の加熱ゾーン全体にわたる所望の温度分布を提供すること
    をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記基板支持アセンブリに埋め込まれた流体チャネルを通って循環する冷却媒質を流すこと、および
    前記基板支持アセンブリの前記基板支持面の温度を調整すること
    をさらに含む、請求項１７に記載の方法。

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