KR102084808B1 - 반도체 프로세싱을 위한 ac 또는 dc 구동을 사용하는 멀티플렉싱된 가열기 어레이 - Google Patents

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Abstract

반도체 프로세싱 장치 내의 기판 지지 어셈블리를 위한 가열 플레이트는 스케일가능한 멀티플렉싱 레이아웃으로 배열된 다수의 독립적으로 제어가능한 평면형 가열기 존들 및 이 가열기 존들을 독립적으로 제어하고 전력을 공급하는 전자장치를 포함한다. 가열 플레이트가 포함된 기판 지지 어셈블리는 정전 클램핑 전극 및 온도 제어형 베이스 플레이트를 포함한다. 가열 플레이트를 제조하는 방법은 평면형 가열기 존들, 분기 전송 라인들, 공통 전송 라인들 및 비아들을 갖는 세라믹 또는 폴리머 시트들을 함께 본딩하는 것을 포함한다. 가열 플레이트는 AC 전류 또는 전류 위상 교류 전력에 의해서 구동될 수 있으며, 이는 기판 지지 어셈블리 위의 DC 자계 효과를 최소화하여서 DC 자계에 의해서 유발된 플라즈마 불균일성을 감소시키는 이점을 갖는다.

Description

반도체 프로세싱을 위한 AC 또는 DC 구동을 사용하는 멀티플렉싱된 가열기 어레이{Multiplexed Heater Array Using AC or DC Drive for Semiconductor Processing}
연속하는 반도체 기술 세대 각각에서, 기판 직경들은 커지고 트랜지스터 크기들은 작아지는 경향이 있으며, 이로써 기판 프로세싱 시에 매우 높은 수준의 정확도 및 재현성이 필요하게 되었다. 실리콘 기판들과 같은 반도체 기판 재료들은 진공 챔버들의 사용을 포함하는 기법들에 의해서 프로세싱된다. 이 기법들은 전자 빔 디포지션 (deposition) 과 같은 비-플라즈마 애플리케이션들 및 스퍼터 디포지션, 플라즈마 강화 화학 기상 디포지션 (PECVD), 레지스트 스트리핑, 플라즈마 에칭과 같은 플라즈마 애플리케이션들을 포함한다.
오늘날 이용가능한 플라즈마 프로세싱 시스템들은 이러한 반도체 제조 툴들 중에서도 개선된 정확도 및 재현성에 대한 증가된 필요를 받고 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템들의 일 계측사항은 증가된 균일도이며, 이는 각 반도체 기판 표면 상에서의 프로세스 결과들의 균일도 및 공칭적으로 (nominally) 동일한 입력 파라미터들로 프로세싱된 일련의 기판들의 프로세스 결과들의 균일도를 포함한다. 기판-상 균일도는 계속 개선될 필요가 있다. 다른 것들 중에서도, 이는 개선된 균일도, 일정성 및 자가 진단을 갖는 플라즈마 챔버를 요구한다.
반도체 프로세싱 장치에서 반도체 기판을 지지하는데 사용되는 기판 지지 어셈블리를 위한 가열 플레이트가 본 명세서에서 기술되며, 이 가열 플레이트는 제 1 전기적으로 절연성 층; 적어도 제 1 평면형 가열기 존 (zone), 제 2 평면형 가열기 존, 제 3 평면형 가열기 존, 및 제 4 평면형 가열기 존을 포함하는 평면형 가열기 존들로서, 상기 평면형 가열기 존들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층에 걸쳐서 측방향으로 분포하며 기판 상의 공간적 온도 프로파일을 튜닝 (tuning) 하도록 동작가능한, 상기 평면형 가열기 존들; 적어도 제 1 평면형 가열기 존 (zone) 및 제 2 평면형 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 1 전기적으로 도전성 전력 라인 및 제 3 평면형 가열기 존 및 제 4 평면형 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 2 전기적으로 도전성 전력 라인을 포함하는 제 1 전력 라인들; 및 적어도 제 1 평면형 가열기 존 및 제 3 평면형 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 3 전기적으로 도전성 전력 라인 및 제 2 평면형 가열기 존 및 제 4 평면형 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 4 전기적으로 도전성 전력 라인을 포함하는 제 2 전력 라인들을 포함하며, 전력 라인들 중 적어도 하나, 전력 라인 또는 다이오드는 가열 플레이트 위의 전자계를 최소화하도록 구성된다.
도 1은 평면형 가열기 존들 (planar heater zones) 의 어레이가 포함된 기판 지지 어셈블리의 개략적 단면도이며, 이 기판 지지 어셈블리는 또한 정적 척 (ESC) 을 포함한다.
도 2는 순방향 분기 전송 라인들, 역방향 분기 전송 라인들 및 공통 전송 라인들과, 기판 지지 어셈블리 내에 포함될 수 있는 가열기 플레이트의 일 실시예에서 평면형 가열기 존들의 어레이 간의 토폴러지컬 접속 (topological connection) 을 예시한다.
도 3 내지 도 8은 가열기 플레이트 내의 여러 플레인들 (planes) 내에 다양하게 배열된, 평면형 가열기 존들, 순방향 분기 전송 라인들, 역방향 분기 전송 라인들 및 공통 전송 라인들, 및 다이오들을 갖는 예시적인 가열기 플레이트들을 도시한다.
도 9는 가열기 플레이트 내의 선택적인 주 가열기들을 도시한다.
도 10은 평면형 가열기 존들 중 하나의 순방향 분기 전송 라인, 역방향 분기 전송 라인, 공통 전송 라인 및 다이오드로의 전기적 접속들을 도시한다.
도 11은 순방향 분기 전송 라인들, 역방향 분기 전송 라인들, 공통 전송 라인들 및 다이오드들과 평면형 가열기 존들의 어레이 간의 접속을 예시하는 기판 지지 어셈블리의 개략도이다.
기판 상에서 목표된 임계 치수 (CD) 균일도를 달성하기 위한, 반도체 프로세싱 장치에서의 방사상 및 방위각 기판 온도 제어가 보다 요구되고 있다. 온도의 작은 편차도 특히 반도체 제조 프로세스에서 CD가 서브-100 nm로 접근함에 따라서, CD를 허용불가능한 정도로 영향을 줄 수도 있다.
기판 지지 어셈블리는 기판을 지지하는 것, 기판 온도를 튜닝하는 것, 및 무선 주파수 전력을 공급하는 것과 같은, 프로세싱 동안의 다양한 함수를 위해서 구성될 수도 있다. 기판 지지 어셈블리는 프로세싱 동안에 기판 지지 어셈블리 상으로 기판을 정전방식으로 클램핑하기 위해서 사용되는 정전 척 (ESC) 을 포함할 수 있다. ESC는 튜닝가능한 ESC (T-ESC) 일 수도 있다. T-ESC는 본 명세서에서 참조로서 인용된, 공동으로 양도된 미국 특허 번호 6,847,014 및 6,921,724에서 기술된다. 기판 지지 어셈블리는 ESC, 유체-냉각형 히트 싱크와 같은 세라믹 기판 플레이트 (이하에서는 냉각 플레이트로서 지칭됨) 및 단계별 및 공간적 온도 제어를 실현하는 복수의 평면형 가열기 존들을 포함할 수도 있다. 통상적으로, 냉각 플레이트는 0 내지 30 ℃ 에서 또는 이 범위 바깥일 수도 있는 일정한 온도로 유지된다. 가열기들은 냉각 플레이트로부터 이들 간의 열적 절연체 층에 의해서 분리된다. 가열기는 기판이 플라즈마 프로세싱 동안에 열적 플럭스에 의해서 가열되는지의 여부와 상관없이 냉각 플레이트 온도보다 약 0 내지 80 ℃ 높은 온도로 기판 지지 어셈블리의 지지 표면을 유지한다. 복수의 평면형 가열기 존들 내의 가열기 전력을 변화시킴으로써, 기판 지지 온도 프로파일이 변화될 수 있다. 또한, 평균 기판 지지 온도는 냉각 플레이트 온도보다 약 0 내지 80 ℃ 또는 그 이상 높은 동작 온도 내에서 단계별로 변화될 수 있다. 반도체 기술의 진보에 따라서 CD가 감소함에 따라서, 작은 방위각 온도 편차도 갈수록 더 커지는 문제점들을 야기한다.
온도 제어는 몇몇 이유에서 용이한 작업은 아니다. 먼저, 수많은 요인들이 열 전달에 영향을 주는데, 예를 들어서 히트 소스 및 히트 싱크의 위치들, 열 전달 매체의 움직임, 재료 및 형상들이 그 요인들이다. 둘째로, 열 전달은 동적 프로세스이다. 해당 시스템이 열적 평형에 있지 않으면, 열 전달이 발생할 것이며, 온도 프로파일 및 열 전달이 시간에 따라서 변할 것이다. 세째로, 물론 플라즈마 프로세싱 동안에 존재하는 플라즈마와 같은 비평형 현상은 임의의 실제 플라즈마 프로세싱 장치의 열 전달 거동의 이론적 예측을, 불가능하지 않는 것이 아니면, 매우 어렵게 한다.
플라즈마 프로세싱 장치 내의 기판 온도 프로파일은 플라즈마 밀도 프로파일, RF 전력 프로파일, 및 척 내의 다양한 가열 요소들 및 냉각 요소들의 세부 구조들과 같은 다양한 요인들에 의해서 영향을 받으며, 따라서 기판 온도 프로파일은 때로 균일하지 않으며 작은 개수의 가열 또는 냉각 요소들를 사용하여 제어하는 것이 어렵다. 이러한 문제점은 전체 기판에 걸친 프로세싱 레이트의 불균일도 및 기판 상의 디바이스 다이들의 임계 치수들에서의 불균일도로 이어진다. 다음으로 한정되지 않지만 들어오는 기판들의 불균일도, 실행될 프로세스의 균일도, 및 후속 단계들에서 예상되는 균일도를 포함하는 다른 효과들을 보상하기 위해서 의도적인 불균일한 온도 프로파일을 도입하는 것이 요구될 수도 있다.
온도 제어의 복잡한 특성의 조명하에서, 장치가 목표된 공간적 그리고 시간적 온도 프로파일을 능동적으로 생성 및 유지하고 CD 균일도에 영향을 주는 다른 악영향들을 보상하게 하도록 기판 지지 어셈블리 내에 다수의 독립적으로 제어가능한 평면형 가열기 존들을 도입하는 것이 유리할 것이다.
다수의 독립적으로 제어가능한 평면형 가열기 존들을 갖는 반도체 프로세싱 장치 내에서의 기판 지지 어셈블리용 가열기 플레이트는 그 개시 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용되는, 공동으로 소유된 미국 특허 공개 번호 2011/0092072에 기술된다. 이러한 가열기 플레이트는 평면형 가열기 존들의 스케일가능한 멀티플렉싱 레이아웃 구성 및 평면형 가열기 존들에 전력을 제공하기 위한 도전체 라인들을 포함한다. 평면형 가열기 존들의 전력을 튜닝함으로써, 프로세싱 동안의 온도 프로파일이 방사상으로 그리고 방위각적으로 성형될 수 있다.
가열 플레이트에 걸친 평면형 가열기 존들이 AC 전류에 의해서 개별적으로 전력이 공급되는, 다수의 독립적으로 제어가능한 평면형 가열기 존들을 갖는 가열 플레이트가 본 명세서에서 개시된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "AC 전류"는 적합한 스위칭 장치를 통해서 DC 전력 소스에 의해서 제공된 전류 또는 AC 전력 소스에 의해서 제공된 전류를 말한다.
이 가열 플레이트 내의 평면형 가열기 존들은 바람직하게는 예를 들어서, 직사각형 그리드, 육각형 그리드, 기둥형 그리드 (polar array), 동심 링들, 또는 임의의 목표된 패턴과 같은 규정된 패턴으로 배열된다. 평면형 가열기 존 각각은 임의의 적합한 크기를 가질 수도 있으며, 하나 이상의 가열기 요소들을 가질 수도 있다. 평면형 가열기 존 내의 모든 가열기 요소들은 함께 턴 온 또는 오프된다. AC 전류로 평면형 가열기 존들에 전력을 공급하는 것을 가능하게 하면서 전기적 접속부들의 개수를 최소화하기 위해서, 순방향 분기 전송 라인들, 역방향 분기 전송 라인들, 및 공통 전송 라인들과 같은 전력 라인들이, 순방향 분기 전송 라인들 각각이 평면형 가열기 존들의 상이한 그룹에 접속되고, 순방향 분기 전송 라인이 접속되는 것과 동일한 그룹의 평면형 가열기 존들에 접속된 대응하는 역방향 분기 전송 라인을 가지며, 공통 전송 라인들 각각은 평면형 가열기 존들의 상이한 그룹에 접속되고, 평면형 가열기 존 각각은 특정 순방향 분기 전송 라인에 접속된 그룹들 중 하나 및 특정 공통 전송 라인에 접속된 그룹들 중 하나 내에 있도록, 구성된다. 어떠한 2 개의 평면형 가열기 존들도 순방향 분기 전송 라인과 공통 전송 라인의 동일한 쌍에 접속되지 않는다. 이로써, 평면형 가열기 존은 AC 전류를 순방향 분기 전송 라인 또는 그의 대응하는 역방향 분기 전송 라인 및 이 특정 평면형 가열기 존이 접속된 공통 전송 라인을 통해서 향하게 함으로써 활성화될 수 있다. 가열기 요소들의 전력은 바람직하게는 20 W보다 작으며, 보다 바람직하게는 5 내지 10 W이다. 가열기 요소들은 폴리이미드 가열기들, 실리콘 러버 가열기들, 운모 가열기들, 금속 가열기들 (예를 들어서, W, Ni/Cr 합금, Mo 또는 Ta), 세라믹 가열기들 (예를 들어서, WC), 반도체 가열기들 또는 탄소 가열기들과 같은 박막 저항성 가열기들일 수도 있다. 가열기 요소들은 스크린 인쇄되거나, 와이어 감겨지거나 에칭된 포일 가열기일 수도 있다. 일 실시예에서, 평면형 가열기 존 각각은 반도체 기판 상에서 제조되는 4 개의 디바이스 다이들보다 크지 않거나, 반도체 기판 상에서 제조되는 2 개의 디바이스 다이들보다 크지 않거나, 반도체 기판 상에서 제조되는 1 개의 디바이스 다이들보다 크지 않거나, 반도체 기판 상에서 제조되는 디바이스 다이들에 대응하게 16 내지 100 cm2의 면적 또는 1 내지 15 cm2 의 면적, 또는 2 내지 3 cm2 의 면적을 가질 수 있다. 가열기 요소들의 두께는 2 마이크로미터 내지 1 밀리미터에 이르고, 바람직하게는 5 내지 80 마이크로미터이다. 평면형 가열기 존들 및/또는 순방향 분기 전송 라인들, 역방향 분기 전송 라인들, 및 공통 전송 라인들 간의 이격을 가능하게 하도록, 평면형 가열기 존들의 총 면적은 기판 지지 어셈블리의 상부 표면의 면적의 90 퍼센트에 달하며, 예를 들어서 이 면적의 50 내지 90 퍼센트일수 있다. 순방향 분기 전송 라인들, 역방향 분기 전송 라인들, 또는 공통 전송 라인들 (일괄하여서, 전력 라인들) 은 평면형 가열기 존들 간의 1 내지 10 mm에 이르는 갭들 내에서 배열되거나, 전기적으로 절연성인 층들에 의해서 평면형 가열기 존들 플레인으로부터 분리된 개별 플레인들 내에 배열될 수 있다. 분기 전송 라인들 및 공통 전송 라인들은 바람직하게는, 큰 전류를 반송하고 줄 열을 줄이기 위해서 공간이 허용하는 한 폭이 큰 것이 바람직하다. 전력 라인들이 평면형 가열기 존들과 동일한 플레인에 있는, 일 실시예에서, 전력 라인들의 폭은 바람직하게는 0.3 mm 내지 2 mm이다. 다른 실시예에서, 전력 라인들의 폭은 평면형 가열기 존들만큼 클 수 있으며, 예를 들어서, 300 mm 척에 대해서, 폭은 1 내지 2 인치일 수 있다. 전력 라인들의 재료는 가열기 요소들의 재료와 동일하거나 상이할 수도 있다. 바람직하게는, 전력 라인들의 재료는 Cu, Al, W, Inconel® 또는 Mo와 같은 저저항을 갖는 재료이다. 바람직하게는, 전력 라인들의 레이아웃은 외란 (disturbance) 을 목표된 온도 프로파일로 최소화하고 자계 불균일성에 대한 국부적 효과를 최소화한다.
도 1 및 도 2는 2 개의 전기적으로 절연성인 층들 (104A 및 104B) 간에 포함된 평면형 가열기 존들 (101) 의 어레이를 갖는 가열 플레이트의 일 실시예를 포함하는 기판 지지 어셈블리를 도시한다. 전기적으로 절연성인 층들 (104A 및 104B) 은 폴리머 재료, 무기 재료, 실리콘 옥사이드, 알루미나, 이트리아, 알루미늄 질화물 또는 다른 적합한 재료와 같은 세라믹 재료일 수 있다. 기판 지지 어셈블리는 (a) DC 전압을 사용하여서 세라믹 층의 표면에 기판을 정전 방식으로 클램핑하도록 전극이 내장된 세라믹 층 (정전 클램핑 층) 을 갖는 ESC, (b) 열적 장벽 층 (107) 및 (c) 냉각제 유동을 위한 채널들을 수용하는 냉각 플레이트 (105) 를 더 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 평면형 가열기 존들 (101) 각각은 순방향 분기 전송 라인들 (201F), 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 에 대응하는 역방향 분기 전송 라인들 (201R), 및 공통 전송 라인 (202) 에 접속된다. 어떠한 2 개의 평면형 가열기 존들 (101) 도 순방향 분기 전송 라인 (201F) 과 공통 전송 라인 (202) 의 동일한 쌍 또는 역방향 분기 전송 라인 (201R) 과 공통 전송 라인 (202) 의 동일한 쌍을 공유하지 않는다. 적합한 전기적 스위칭 장치에 의해서, 순방향 분기 전송 라인 (201F) 과 공통 전송 라인 (202) 의 쌍 또는 역방향 분기 전송 라인 (201R) 과 공통 전송 라인 (202) 의 쌍을 전력 공급부 (미도시) 에 접속시킬 수 있으며, 이로써 이 쌍의 라인들에 접속된 평면형 가열기 존만이 턴 온된다. 평면형 가열기 존 각각의 시간-평균된 가열 전력은 시간-영역 멀티플렉싱에 의해서 개별적으로 튜닝될 수 있다. 다이오드 (250F) 는 평면형 가열기 존 각각 (101) 과 여기에 접속된 순방향 분기 전송 라인 (201F) 간에 직렬로 접속되며 (도 2에 도시된 바와 같이) 이로써 다이오드 (250F) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로부터의 전류가 순방향 분기 전송 라인 (201F) 으로 흐르는 것을 방지한다. 다이오드 (250R) 는 평면형 가열기 존 각각 (101) 과 여기에 접속된 역방향 분기 전송 라인 (201R) 간에 직렬로 접속되며 (도 2에 도시된 바와 같이) 이로써 다이오드 (250R) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로 역방향 분기 전송 라인 (201R) 으로부터의 전류가 흐르는 것을 방지한다. 다이오드들 (250F 및 250R) 은 가열 플레이트 또는 임의의 적합한 위치에 물리적으로 위치할 수 있다.
순방향 분기 전송 라인 (201F), 역방향 분기 전송 라인 (201R) 및 공통 전송 라인 (202), 다이오드들 (250F 및 250R) 및 평면형 가열기 존 (101) 을 포함하는 전기적 컴포넌트들은 가열 플레이트 내에서 임의의 적합한 순서로 다양한 플레인들에서 배열될 수 있으며, 이 경우에 플레인들은 전기적으로 절연성인 재료에 의해서 서로 분리된다. 플레인들 간의 전기적 접속들은 적합하게 배열된 수직으로 연장하는 비아들에 의해서 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 가열기들은 기판 지지 어셈블리 상부 표면에 가장 근접하게 배열된다.
도 3 내지 도 8은 전기적 컴포넌트들의 상이한 배열들을 갖는 가열 플레이트의 실시예들을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 가열 플레이트를 포함하는 기판 지지 어셈블리를 도시하며, 여기서 평면형 가열기 존들 (101) (오직 하나만 도시됨) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배열되고; 공통 전송 라인들 (202) (오직 하나만 도시됨) 은 제 2 플레인 (502) 내에 배열되고; 순방향 분기 전송 라인들 (201F) (오직 하나만 도시됨) 및 역방향 분기 전송 라인들 (201R) (오직 하나만 도시됨) 은 제 3 플레인 (503) 내에 배열된다. 제 1 플레인 (501), 제 2 플레인 (502) 및 제 3 플레인 (503) 은 전기적으로 절연성인 층들 (504, 304) 에 의해서 서로 분리된다. 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 은 제 3 플레인 (503) 내에 배치된 다이오드 (250F) 및 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 역방향 분기 전송 라인들 (201R) 은 제 3 플레인 (503) 내에 배치된 다이오드 (250R) 및 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 공통 전송 라인 (202) 은 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 다이오드 (250F) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로부터의 전류가 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 로 흐르지 못하게 한다. 다이오드 (250R) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로 역방향 분기 전송 라인들 (201R) 으로부터의 전류가 흐르지 못하게 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 가열 플레이트를 포함하는 기판 지지 어셈블리를 도시하며, 여기서 평면형 가열기 존들 (101) (오직 하나만 도시됨) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배열되고; 공통 전송 라인들 (202) (오직 하나만 도시됨) 은 제 2 플레인 (502) 내에 배열되고; 순방향 분기 전송 라인들 (201F) (오직 하나만 도시됨) 및 역방향 분기 전송 라인들 (201R) (오직 하나만 도시됨) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배열된다. 제 1 플레인 (501) 과 제 2 플레인 (502) 은 전기적으로 절연성인 층들 (304) 에 의해서 서로 분리된다. 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배치된 다이오드 (250F) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 역방향 분기 전송 라인들 (201R) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배치된 다이오드 (250R) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 공통 전송 라인 (202) 은 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 다이오드 (250F) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로부터의 전류가 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 로 흐르지 못하게 한다. 다이오드 (250R) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로 역방향 분기 전송 라인들 (201R) 으로부터의 전류가 흐르지 못하게 한다.
도 5는 일 실시예에 따른 가열 플레이트를 포함하는 기판 지지 어셈블리를 도시하며, 여기서 평면형 가열기 존들 (101) (오직 하나만 도시됨) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배열되고; 공통 전송 라인들 (202) (오직 하나만 도시됨) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배열되고; 순방향 분기 전송 라인들 (201F) (오직 하나만 도시됨) 은 제 3 플레인 (503) 내에 배열되고; 및 역방향 분기 전송 라인들 (201R) (오직 하나만 도시됨) 은 제 2 플레인 (502) 내에 배열된다. 제 1 플레인 (501), 제 2 플레인 (502) 및 제 3 플레인 (503) 은 전기적으로 절연성인 층들 (504, 304) 에 의해서 서로 분리된다. 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 은 제 3 플레인 (503) 내에 배치된 다이오드 (250F) 및 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 역방향 분기 전송 라인들 (201R) 은 제 2 플레인 (502) 내에 배치된 다이오드 (250R) 및 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 공통 전송 라인 (202) 은 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 다이오드 (250F) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로부터의 전류가 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 로 흐르지 못하게 한다. 다이오드 (250R) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로 역방향 분기 전송 라인들 (201R) 으로부터의 전류가 흐르지 못하게 한다.
도 6는 일 실시예에 따른 가열 플레이트를 포함하는 기판 지지 어셈블리를 도시하며, 여기서 평면형 가열기 존들 (101) (오직 하나만 도시됨) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배열되고; 공통 전송 라인들 (202) (오직 하나만 도시됨) 은 제 2 플레인 (502) 내에 배열되고; 순방향 분기 전송 라인들 (201F) (오직 하나만 도시됨) 은 제 3 플레인 (503) 내에 배열되고; 및 역방향 분기 전송 라인들 (201R) (오직 하나만 도시됨) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배열된다. 제 1 플레인 (501), 제 2 플레인 (502) 및 제 3 플레인 (503) 은 전기적으로 절연성인 층들 (504, 304) 에 의해서 서로 분리된다. 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 은 제 3 플레인 (503) 내에 배치된 다이오드 (250F) 및 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 역방향 분기 전송 라인들 (201R) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배치된 다이오드 (250R) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 공통 전송 라인 (202) 은 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 다이오드 (250F) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로부터의 전류가 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 로 흐르지 못하게 한다. 다이오드 (250R) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로 역방향 분기 전송 라인들 (201R) 으로부터의 전류가 흐르지 못하게 한다.
도 7은 일 실시예에 따른 가열 플레이트를 포함하는 기판 지지 어셈블리를 도시하며, 여기서 평면형 가열기 존들 (101) (오직 하나만 도시됨) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배열되고; 공통 전송 라인들 (202) (오직 하나만 도시됨) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배열되고; 순방향 분기 전송 라인들 (201F) (오직 하나만 도시됨) 및 역방향 분기 전송 라인들 (201R) (오직 하나만 도시됨) 은 제 2 플레인 (502) 내에 배열된다. 제 1 플레인 (501) 과 제 2 플레인 (502) 은 전기적으로 절연성인 층들 (304) 에 의해서 서로 분리된다. 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 은 제 2 플레인 (502) 내에 배치된 다이오드 (250F) 및 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 역방향 분기 전송 라인들 (201R) 은 제 2 플레인 (501) 내에 배치된 다이오드 (250R) 및 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 다이오드 (250F) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로부터의 전류가 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 로 흐르지 못하게 한다. 다이오드 (250R) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로 역방향 분기 전송 라인들 (201R) 으로부터의 전류가 흐르지 못하게 한다.
도 8은 일 실시예에 따른 가열 플레이트를 포함하는 기판 지지 어셈블리를 도시하며, 여기서 평면형 가열기 존들 (101) (오직 하나만 도시됨) 은 제 1 플레인 (501) 내에 배열되고; 공통 전송 라인들 (202) (오직 하나만 도시됨) 은 제 2 플레인 (502) 내에 배열되고; 순방향 분기 전송 라인들 (201F) (오직 하나만 도시됨) 은 제 3 플레인 (503) 내에 배열되고; 및 역방향 분기 전송 라인들 (201R) (오직 하나만 도시됨) 은 제 4 플레인 (504) 내에 배열된다. 제 1 플레인 (501), 제 2 플레인 (502), 제 3 플레인 (503) 및 제 4 플레인 (504) 은 전기적으로 절연성인 층들 (504, 304 및 804) 에 의해서 서로 분리된다. 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 은 제 3 플레인 (503) 내에 배치된 다이오드 (250F) 및 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 역방향 분기 전송 라인들 (201R) 은 제 4 플레인 (504) 내에 배치된 다이오드 (250R) 및 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 공통 전송 라인 (202) 은 비아 (301) 를 통해서 평면형 가열기 존 (101) 에 접속된다. 다이오드 (250F) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로부터의 전류가 순방향 분기 전송 라인들 (201F) 로 흐르지 못하게 한다. 다이오드 (250R) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로 역방향 분기 전송 라인들 (201R) 으로부터의 전류가 흐르지 못하게 한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 순방향 분기 전송 라인들 (201F), 역방향 분기 전송 라인들 (201R), 공통 전송 라인 (202), 다이오드 (250F) 및 다이오드 (250R) 가 간략성을 위해서 생략되고, 기판 지지 어셈블리는 하나 이상의 추가 가열기들 (이하에서는 주 가열기 (primary heaters) (601) 로 지칭됨) 이 포함된 추가 전기적으로 절연성 층 (604) 를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 주 가열기들 (601) 은 개별적으로 제어되는 고전력 가열기들이다. 주 가열기들의 총 전력은 100 내지 10,000 W, 바람직하게는 1000 내지 5000 W 이다. 주 가열기들은 직사각형 그리드, 동심 환형 그리드, 방사상 그리드, 또는 환형 존들과 방사상 존들의 조합과 같은 임의의 목표된 패턴으로 배열될 수 있다. 주 가열기들은 평균 온도를 변화시키고 온도 파일의 개략적인 공간적 튜닝을 위해서 사용될 수 있으며, 예를 들어서, 기판 상에서의 방사상 온도 제어 또는 단계별 온도 제어를 제공하는 동심 가열기들과 같은 것들이다. 주 가열기들은 가열 플레이트의 평면형 가열기 존들 아래 또는 위에 위치할 수도 있다.
일 실시예에서, 가열 플레이트 내의 절연성 층들 중 적어도 하나는 폴리머 재료의 시트이다. 다른 실시예에서, 가열 플레이트 내의 절연성 층들 중 적어도 하나는 세라믹 또는 실리콘 산화물과 같은 무기 재료의 시트이다. 절연성 층들은 또한 폴리머 재료와 세라믹 재료의 조합일 수도 있다. 세라믹 척들의 제조 시에 사용되는 적합한 절연성 재료 및 도전성 재료의 실례들은 그 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용되는 공동으로 양도된 미국 특허 번호 6,483,690 호에 개시되어 있다.
기판 지지 어셈블리는, 기판 온도, 및 이로써 플라즈마 에칭 프로세스가 기판으로부터의 디바이스들의 수율을 최대화시키도록 각 디바이스 다이 위치에 대해서 제어될 수 있도록, 가열기 플레이트의 평면형 가열기 존 각각이 기판 상의 단일 디바이스 다이 또는 단일 디바이스 다이 그룹과 유사한 크기를 갖거나 그보다 작은 크기를 갖는, 가열 플레이트의 실시예를 포함할 수 있다. 가열 플레이트의 스케일가능한 아키텍처는 최소의 개수의 분기 전송 라인들, 공통 전송 라인들, 및 냉각 플레이트 내의 관통공급부들 (feedthrough) 을 사용하여서 다이별 기판 온도 제어를 위해서 요구되는 평면형 가열기 존들의 개수 (통상적으로 300 mm 직경의 기판 상의 100 개의 다이들보다 많음) 을 용이하게 수용하여서, 기판 온도에 대한 외란, 제조 비용 및 기판 지지 어셈블리의 전력 라인들로의 접속부들을 추가하는 것의 복잡도를 감소시킬 수 있다. 도시되지 않았지만, 기판 전극 어셈블리는 기판을 들어올리기 위한 리프트 핀들, 헬륨 후면 냉각부, 온도 피드백 신호들을 제공하기 위한 온도 센서들, 가열 전력 피드백 신호들을 제공하기 위한 전압 및 전류 센서들, 가열기들 및/또는 클램프 전극을 위한 전력 피드 및/또는 RF 필터들과 같은 특징부들을 포함할 수 있다.
절연성 층들이 세라믹인 가열 플레이트를 제조하기 위한 방법의 일 실시예에서, 절연성 층들은 플라즈마 분사, 화학 기상 증착 또는 스퍼터링과 같은 기법들을 사용하여서 적합한 기판 상에 세라믹을 증착함으로써 형성될 수도 있다. 이 층은 가열 플레이트의 절연성 층들 중 하나 또는 초기 시작 층일 수 있다.
절연성 층들이 세라믹인 가열 플레이트를 제조하기 위한 방법의 일 실시예에서, 절연성 층들은 세라믹 파우더, 바인더 및 액체의 혼합물을 시트들로 프레스하고 이 시트들 ("그린 시트들"로서 지칭됨) 을 건조함으로써 형성될 수 있다. 그린 시트들은 약 0.3 mm의 두께와 같은 임의의 목표된 두께일 수 있다. 비아들은 그린 시트들 내에 홀들을 펀칭함으로써 그린 시트들 내에 형성될 수도 있다. 홀들은 도전성 파우더의 슬러리로 충진된다. 가열기 요소들, 분기 전송 라인들 및 공통 전송 라인들은 도전성 파우더 (예를 들어서, W, WC, 도핑된 SiC 또는 MoSi2) 의 슬러리를 스크린 인쇄하거나, 프리컷 (precut) 금속 포일을 프레스하거나, 도전성 파우더의 슬러리를 분사하거나, 임의의 적합한 다른 기법에 의해서 형성될 수 있다. 다이오드들을 수용하기 위한 리세스들은 그린 시트들의 형성 프로세스 동안에 프레스되거나, 이 형성 프로세스 후에 그린 시트들 내로 절삭될 수 있다. 다이오드들은 이러한 리세스들 내에 장착될 수 있다. 다양한 컴포넌트들 (전송 라인들, 비아들, 다이오드들 및 가열기 요소들) 을 갖는 다수의 그린 시트들이 이어서 정렬되고, 프레스되고 소결되어서 전체 가열 플레이트를 형성한다.
절연성 층들이 세라믹인 가열 플레이트를 제조하기 위한 방법의 다른 실시예에서, 절연성 층들은 세라믹 파우더, 바인더 및 액체의 혼합물을 그린 시트들로 프레스하고 이 그린 시트들을 건조함으로써 형성될 수 있다. 그린 시트들은 약 0.3 mm의 두께와 같은 임의의 목표된 두께일 수 있다. 비아들을 수용하기 위해서 그린 시트들 내에 홀들이 펀칭된다. 다이오드들을 수용하기 위한 리세스들은 그린 시트들의 형성 프로세스 동안에 프레스되거나, 이 형성 프로세스 후에 그린 시트들 내로 절삭될 수 있다. 이어서, 개별 그린 시트들이 소결된다. 비아들을 수용하기 위한 소결된 시트들 내의 홀들이 도전성 파우더 슬러리로 충진된다. 가열기 요소들, 분기 전송 라인들 및 공통 전송 라인들이 도전성 파우더 (예를 들어서, W, WC, 도핑된 SiC 또는 MoSi2) 의 슬러리를 사용하여서 소결된 시트들 상에 스크린 인쇄되거나 임의의 적합한 다른 기법에 의해서 형성될 수 있다. 다양한 컴포넌트들 (전송 라인들, 비아들, 다이오드들 및 가열기 요소들) 을 갖는 다수의 소결된 시트들이 이어서 정렬되고 접착제로 본딩되어서 전체 가열 플레이트를 형성한다.
절연성 층들이 실리콘 산화물 시트들인 일 실시예에서, 절연성 층들은 기화, 스퍼터링, PVD, CVD, PECVD와 같은 기법들을 사용하여서 적합한 기판 상에 박막 실리콘 산화물을 증착함으로써 형성될 수도 있다.
가열 플레이트를 제조하는 방법의 일 바람직한 실시예에서, Al, Inconel®, 또는 Cu 포일과 같은 얇은 금속 시트 (컴포넌트 층) 가 폴리이미드와 같은 제 1 폴리머 막에 본딩된다 (예를 들어서, 히트 프레스되거나 접착제로 접착된다). 패터닝된 레지스트 막이 컴포넌트 층의 표면에 대지고 패턴들은 가열기 요소들, 분기 전송 라인들, 또는 공통 전송 라인들과 같은 전기적 컴포넌트들의 형상 및 위치를 규정한다. 노출된 금속이 화학적으로 에칭되고, 레지스트 패턴이 나머지 금속 시트 내에서 유지된다. 이어서, 레지스트가 적합한 용매에서 용해되거나 스트리핑에 의해서 제거된다. 비아들을 수용하기 위한 홀들을 갖는 제 2 폴리머 막 (비아 층) 이 제 1 폴리머 막에 정렬되고 본딩된다. 홀들의 측벽들이 그 내에 금속을 도금함으로써 코팅될 수도 있다. 임의의 적합한 개수의 컴포넌트 층들 및 비아 층들이 직렬로 포함될 수도 있다. 마지막으로, 노출된 금속 컴포넌트들이 전기적 절연을 위해서 연속하는 폴리머 막으로 피복된다.
다른 실시예에서, 가열기 요소들, 분기 전송 라인들 및 공통 전송 라인들은 절연성 층 또는 기판 (예를 들어서, 그린 시트) 상에 증착된 (예를 들어서, 플라즈마 분사된, 전기도금된, 화학 기상 증착된, 또는 스퍼터링된) 금속 막들로 이루어진다.
다른 실시예에서, 가열기 요소들, 분기 전송 라인들 및 공통 전송 라인들은 절연성 층 또는 기판 (예를 들어서, 그린 시트) 상에 증착된 (예를 들어서, 전기도금된, 화학 기상 증착된, 또는 스퍼터링된) 인듐 주석 산화물과 같은 비정질 도전성 무기 막의 박층으로 이루어진다.
또 다른 실시예에서, 가열기 요소들, 순방향 분기 전송 라인들, 역방향 분기 전송 라인들 및 공통 전송 라인들은 절연성 층 또는 기판 (예를 들어서, 그린 시트) 상에 증착된 (예를 들어서, 화학 기상 증착된, 또는 스퍼터링된) 도전성 세라믹 막의 박층으로 이루어진다.
일 실시예에서, 가열 플레이트 내의 순방향 분기 전송 라인들, 역방향 분기 전송 라인들 및 공통 전송 라인들은 냉각 플레이트 내에 내장되지만 이로부터 전기적으로 절연된 스프링 티핑된 관통부들 (spring tipped passthrough) 과 같은 단자 커넥터들에 의해서 외부 회로에 접속될 수 있다.
다른 실시예에서, 가열 플레이트 내의 순방향 분기 전송 라인들, 역방향 분기 전송 라인들 및 공통 전송 라인들은 리드 와이어들을 분기 전송 라인들 및 공통 전송 라인들에 부착하고 (땜납하거나, 도전성 접착제로 본딩하거나, 또는 스폿 용접하고) 이 리드 와이어들을 냉각 플레이트 내의 홀들 또는 콘듀잇들을 통해서 쓰레드 (thread) 함으로써 외부 회로에 접속될 수 있다.
도 10은 평면형 가열기 존들 (101) 중 하나를 순방향 분기 전송 라인 (201F), 역방향 분기 전송 라인 (201R), 공통 전송 라인 (202), 다이오드 (250F) 및 다이오드 (250R) 에 접속하는 전기적 접속을 도시한다. 제어기 (1000) 는 이러한 전기적 컴포넌트들을 통한 전류 흐름을 제어한다. 제어기 (1000) 는 DC 전력 공급부, AC 전력 공급부, 및 적어도 하나의 전력 공급부를 제어하는 로직 (하드웨어 또는 소프트웨어) 와 같은 요소들을 포함할 수 있다. 제어기 (1000) 는 다른 기법들 중에서도, 다양한 전력 공급부들을 상이한 전송 라인들로 라우팅하고, 전력 공급부들을 온 및 오프로 스위칭하고, 전압 또는 전류에 기초하여서 전력량을 설정하고, AC 주파수들을 설정하는 로직을 포함할 수 있다.
도 11은 평면형 가열기 존들 (101) 의 어레이를 갖는 가열 플레이트의 일 실시예를 포함하는 기판 지지 어셈블리의 개략도이다. 평면형 가열기 존 각각 (101) 은 순방향 분기 전송 라인 (201F), 순방향 분기 전송 라인 (201F) 에 대응하는 역방향 분기 전송 라인 (201R), 및 공통 전송 라인 (202) 에 접속된다. 다이오드 (250F) 는 평면형 가열기 존 각각 (101) 과 여기에 접속된 순방향 분기 전송 라인 (201F) 간에 직렬로 접속되며 (도 11에 도시된 바와 같이) 이로써 다이오드 (250F) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로부터의 전류가 순방향 분기 전송 라인 (201F) 으로 흐르는 것을 방지한다. 다이오드 (250R) 는 평면형 가열기 존 각각 (101) 과 여기에 접속된 역방향 분기 전송 라인 (201R) 간에 직렬로 접속되며 (도 11에 도시된 바와 같이) 이로써 다이오드 (250R) 는 평면형 가열기 존 (101) 으로 역방향 분기 전송 라인 (201R) 으로부터의 전류가 흐르는 것을 방지한다. 다이오드 (250F) 및 다이오드 (250R) 는 가열 플레이트 또는 임의의 적합한 위치에서 물리적으로 위치할 수 있다.
DC 전력 방식에서, 제어기 (1000) 는 분기 전송 라인과 공통 전송 라인의 쌍으로 가열기 존 (101) 을 선택적으로 접속시키는데, 예를 들어서 순방향 분기 전송 라인 (201F) 을 전기적으로 격리시키거나 전력을 공급하고, 역방향 분기 전송 라인 (201F) 을 전기적으로 격리시키거나 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속시키고 공통 전송 라인 (202) 을 전기적 공통부에 접속시키거나 전력을 공급한다.
제어기 (1000) 는 다음의 예시적인 방식들에서 AC 전류를 사용하여서 평면형 가열기 존 (101) 을 구동할 수 있다. AC 전류를 사용하여서 평면형 가열기 존 (101) 을 구동하는 것은 기판 지지 어셈블리 위의 DC 전자계 효과를 최소화하는 이점을 가지며, 상기 DC 전자계 효과는 플라즈마 균일도에 악영향을 주는 것이다. AC 전류의 주파수는 바람직하게는 적어도 10 Hz, 보다 바람직하게는 적어도 100 Hz, 가장 바람직하게는 적어도 1000 Hz, 또는 그 이상이지만, 플라즈마에 RF 영향을 직접적으로 유도할 정도로 너무 높지 않는다.
제 1 예시적인 방식에서, 일정한 양의 전압을 출력하는 단일 DC 전력 공급부가 사용된다. 평면형 가열기 존 (101) 이 턴 온되면, 제어기 (1000) 는 표 1에 도시된 바와 같이 상태 1 및 상태 2 간을 고속으로 사이클링함으로서 구형파 AC 전류를 평면형 가열기 존 (101) 에 공급한다.
상태 1 상태 2
201F DC 전력 공급부에 접속됨 전기적으로 격리됨
201R 전기적으로 격리됨 전기적 공통부에 접속됨
202 전기적 공통부에 접속됨 DC 전력 공급부에 접속됨
제 2 예시적인 방식에서, 교번하는 양의 전압과 음의 전압을 출력하는 AC 전력 공급부가 사용된다. 평면형 가열기 존 (101) 이 턴 온되면, 제어기 (1000) 는 순방향 분기 전송 라인 (201F) 및 역방향 분기 전송 라인 (201R) 모두를 AC 전력 공급부에 접속시키고 전기적 공통부를 공통 전송 라인 (202) 에 접속시킨다. 바람직하게는, AC 전력 공급부로부터의 출력은 DC 성분을 가지지 않는데, 즉 AC 전력 공급부로부터의 전류 출력의 시간 평균은 본질적으로 제로와 동일하다.
이와 달리, 단일 DC 전력 공급부가 듀얼 출력 DC 공급부, 단일 스위치를 갖는 바이폴라 DC 공급부, 또는 다른 적합한 장치로 대체될 수도 있다.
바람직하게는, 순방향 분기 전송 라인 (201F) 및 그의 대응하는 역방향 분기 전송 라인 (201R) 은 서로 가깝게 물리적으로 라우팅된다. 즉, 순방향 분기 전송 라인 (201F) 으로부터 평면형 가열기 존 (101) 및 공통 전송 라인 (202) 을 통해서 흐르는 전류에 의해서 둘러싸이는 구역은 본질적으로 공통 전송 라인 (202) 으로부터 평면형 가열기 존 (101) 및 역방향 분기 전송 라인 (201R) 을 통해서 흐르는 전류에 의해서 둘러싸이는 구역과 중첩한다. 예를 들어서, 분기 전송 라인 (201F) 및 그의 대응하는 역방향 분기 전송 라인 (201R) 이 상이한 플레인 상에 배치되면, 서로 본질적으로 중첩하도록 이들은 라우팅될 수 있다.
수행되는 프로세스에 따라서, 가열 플레이트는 목표된 프로세서 요구사항들을 달성하는데 적합한 수의 가열기의 존들을 가질 수 있다. 예를 들어서, 가열 플레이트는 적어도 10 개, 적어도 100 개 및 400 개의 가열기 존들에 이르는 개수, 예를 들어서 100 내지 1000 개의 가열기 존들을 가질 수 있다. 예를 들어서, 가열기 어레이는 적어도 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100, 121, 144, 149, 196, 225, 256, 289, 324 가열기 존들 또는 그 이상을 포함할 수도 있다.
위의 크기들의 가열기 구성들은 대략 1 KW 이상이 ESC에 걸쳐서 분포되는 것을 요구할 수 있다. 이로써 이는 목표된 사용 지점으로 전력을 전송하기 위해서 ESC 세라믹 내에 위치한, 개별적인 도전성 전류 반송 트레이스들 (traces) 및 결합된 고 전류 반송 버스들이 존재함을 의미한다. 관련 스위칭/제어 회로들이 전류들이 어떻게 어디로 분배되는지를 제어하고, 이는 아날로그 제어 또는 디지털 데어 또는 이들의 조합을 사용하여서 달성될 수 있다. 디지털 스위칭의 장점은 제어가 시분할 멀티플렉싱 및 펄스 폭 변조 (PWM) 기법들에 의해서 실행되지만, 보다 간단하고 보다 효율적인 것을 포함한다. 온 및 오프로 스위칭되고 ESC의 표면 아래 및 이로써 웨이퍼 아래의 다양한 라우팅들 상에서 흐르는 이러한 전류들은 상당한 전자계를 생성하며, 이로써 프로세싱 동안에 플라즈마에 대한 (바람직하지 않은) 수정 및 이로써 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱에 대한 수정을 낳을 수 있다. 가열기 존마다 3A까지의 또는 그 이상의, 특히 집합적 버스들 상에서는 그룹당 35A까지의 또는 그 이상의 수반된 전류들은 1 가우스에 달하고 이를 초과하는 웨이퍼 위의 플라즈마 영역에서의 전자계를 생성할 수 있다. 웨이퍼 위의 쳄버 볼륨 내에서 전역으로 인가되는 이러한 크기의 전자계들은 차수 (order) 1 nm의 웨이퍼 상의 CD 변화를 초래하며, 이는 소비자 명세사항들을 만족시키는데 허용될 수 없다.
따라서, ESC로부터 나오는 전자계들을 감소시키는 것이 유리할 수 있다. 상?나 기법들이 상이한 장점들 및 단점들을 가지며, 개별적으로 또는 조합하여서 사용될 수도 있다. 일 개념은 파괴적으로 간섭하는 자계들을 생성하는 것이다. 간단하게는, 전자계를 대향하는 전자계 근처에 배치함으로써, 이 두 전자계들이 서로 소거하여서 ESC 상의 순 자계가 감소된다. 다른 개념은 보다 작은 최대 전류들이 반송되고/되거나 인덕턴스를 최소화하여서 생성된 전자계를 제한하도록 ESC를 레이아웃하는 것이다.
전력 라인들은 서로 소거하여서 ESC 위의 순 전자계를 감소시켜서 플라즈마 불균일성을 감소시키도록 서로 대향하는 전자계들을 생성하는 방식으로 공간적으로 배열될 수 있다. 예를 들어서, 전력 라인들은 수평 플레인 내에서 서로 인접하게 배치될 수 있다. 이와 달리, 수직 플레인에서 하나가 다른 것의 위에 있게 배치될 수 있다. 전력 라인들의 사선 구성 (diagonal configuration) 이 사용될 수도 있다. 또한, 서로 실질적으로 평행하게 전력 라인들을 배열하는 것도 ESC 위의 자계를 최소화할 수 있다.
다른 개념은 전력 라인들 자체들의 특성들을 변화시키는 것이다. 폭이 크지만 높이가 낮은 전력 라인들은 폭이 작지만 높이가 높은 전력 라인들과는 상이한 잔계를 낳을 것이다. 또한, 동축 배열 사용은 플라즈마 불균일성을 감소시키는데 보다 유리할 수 있다.
이상적인 공간적 배열은 위의 기법들의 임의의 조합을 사용할 수 있다. 예를 들어서, 전력 라인들이 넓고 짧을 때에, 이들을 수직 플레인에 배열하는 것은 순 전자계를 줄이는 가장 효과적인 방식일 수 있다. 그러나, 전력 라인들이 높이가 높지만 두껍지 않으면, 수평 또는 사선 배열이 보다 유리할 수 있다. 2 개의 이러한 공간적으로 배열된 전력 라인들 상에서 서로 반대 방향으로 전류가 흐르게 하는 것과 같은 기법들은 순 자계를 감소시키는 것을 낳을 수 있다. 공간적 배열 및 전력 라인 특성들의 가장 적합한 구성은 애플리케이션마다 상이할 수 있음은 본 기술 분야의 당업자게 명백할 것이다.
가열 플레이트, 가열 플레이트를 제조하는 방법들, 가열 플레이트를 포함하는 기판 지지 어셈블리, 및 가열 플레이트에 전력을 공급하기 위한 제어기가 이들의 특정 실시예들을 참조하여서 상세하게 기술되었지만, 첨부된 청구항들의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경들 및 수정들이 이루어지고 이의 균등사항들이 채용될 수 있음은 본 기술 분야의 당업자게 명백할 것이다. 예를 들어서, 기판 지지 어셈블리는 기판 온도를 모니터링하기 위한 온도 센서들, 목표된 클램핑 전압으로 ESC에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 장치, 기판을 들어올리고 내리기 위한 리프팅 핀 장치, 헬륨과 같은 가스를 기판의 하측면에 공급하기 위한 열 전달 가스 공급 장치, 냉각 플레이트에 열 전달 액체를 공급하기 위한 온도 제어형 액체 공급 장치, 평면형 가열기 존들 위 또는 아래의 주 가열기들에 개별적으로 전력을 공급하기 위한 전력 공급 장치, 기판 지지 어셈블리 내에 포함된 하부 전극으로 하나 이상의 주파수의 RF 전력을 공급하기 위한 전력 공급 장치 등을 포함할 수도 있다.

Claims (22)

  1. 반도체 프로세싱 장치에서 반도체 기판을 지지하는데 사용되는 기판 지지 어셈블리를 위한 가열 플레이트로서,
    제 1 전기적으로 절연성 층;
    제 1 가열기 존 (zone), 제 2 가열기 존, 제 3 가열기 존, 및 제 4 가열기 존을 적어도 포함하는 복수의 가열기 존들로서, 상기 가열기 존들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층에 걸쳐서 분포하며 상기 기판 상의 공간적 온도 프로파일을 튜닝 (tuning) 하도록 동작가능한, 상기 복수의 가열기 존들;
    제 1 다이오드, 제 2 다이오드, 제 3 다이오드, 제 4 다이오드, 제 5 다이오드, 제 6 다이오드, 제 7 다이오드, 및 제 8 다이오드를 적어도 포함하는 복수의 다이오드들;
    상기 제 1 다이오드를 통해 상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 3 다이오드를 통해 상기 제 2 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 상기 제 2 다이오드를 통해 상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 4 다이오드를 통해 상기 제 2 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 상기 제 5 다이오드를 통해 상기 제 3 가열기 존 및 상기 제 7 다이오드를 통해 상기 제 4 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 6 다이오드를 통해 상기 제 3 가열기 존 및 상기 제 8 다이오드를 통해 상기 제 4 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인을 포함하는 복수의 제 1 전력 라인들; 및
    상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 3 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 상기 제 2 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인을 적어도 포함하는 복수의 제 2 전력 라인들을 포함하며,
    상기 제 1 전력 라인들 및/또는 상기 제 2 전력 라인들은 상기 가열 플레이트 위의 전자계를 최소화하고 상기 전자계에 의해서 유발된 플라즈마 불균일성을 감소시키도록 공간적으로 배열되고, 그리고
    가열기 존 각각은 적어도 하나의 저항 가열 엘리먼트를 포함하는, 가열 플레이트.
  2. 반도체 프로세싱 장치에서 반도체 기판을 지지하는데 사용되는 기판 지지 어셈블리를 위한 가열 플레이트로서,
    가열 플레이트에 걸쳐 측방향으로 분포된 제 1 가열기 존, 제2 가열기 존, 제 3 가열기 존, 및 제 4 가열기 존을 적어도 포함하는 복수의 가열기 존들;
    상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 2 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 1 전기적으로 도전성 전력 라인 및 상기 제 3 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 2 전기적으로 도전성 전력 라인을 적어도 포함하는 제 1 그룹의 전력 라인들;
    상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 3 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 3 전기적으로 도전성 전력 라인 및 상기 제 2 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에 전기적으로 접속된 제 4 전기적으로 도전성 전력 라인을 적어도 포함하는 제 2 그룹의 전력 라인들; 및
    제 1 다이오드, 제 2 다이오드, 제 3 다이오드, 제 4 다이오드, 제 5 다이오드, 제 6 다이오드, 제 7 다이오드, 및 제 8 다이오드를 적어도 포함하는 복수의 다이오드들을 포함하며,
    상기 제 1 그룹의 전력 라인들 및 상기 제 2 그룹의 전력 라인들은 상기 가열 플레이트 위의 전자계를 최소화하고 상기 전자계에 의해서 유발된 플라즈마 불균일성을 감소시키도록 공간적으로 배열되고,
    상기 제 1 그룹의 전력 라인들은 제 1전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 및 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인을 포함하는 분기 전송 라인들이고,
    상기 제 2 그룹의 전력 라인들은 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인을 포함하는 공통 전송 라인들이고,
    (i) 상기 가열기 존들은 제 1 플레인의 제 1 전기적으로 절연성 층에 있고, (ii) 상기 공통 전송 라인들은 상기 제 1 플레인과 상이하고 상기 제 1 플레인에 평행한 제 2 플레인의 제 2 전기적으로 절연성 층에 있고, (iii) 상기 복수의 다이오드들 및 상기 분기 전송 라인들은 상기 제 1 플레인과 상이하고 상기 제 1 플레인에 평행한 제 3 플레인의 제 3 전기적으로 절연성 층에 있고, (iv) 상기 제 2 플레인은 상기 제 1 플레인과 상기 제 3 플레인 사이에 위치되고, (v) 상기 제 1 플레인, 상기 제 2 플레인, 및 상기 제 3 플레인은 상기 제 2 전기적으로 절연성 층 및 상기 제3 전기적으로 절연성 층에 의해 서로 분리되고, (v) 상기 공통 전송 라인들은 상기 제 2 전기적으로 절연성 층에서 수직으로 연장하는 비아들에 의해 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되고, 그리고 (vi) 상기 분기 전송 라인들은 상기 제 2 전기적으로 절연성 층 및 상기 제3 전기적으로 절연성 층에서 수직으로 연장하는 비아들에 의해 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되고, 그리고
    상기 분기 전송 라인들은 (i) 상기 제 3 전기적으로 절연성 층 내이고 (ii) 상기 복수의 가열기 존들 중 하나의 동일한 가열기 존에 연결된 순방향분기 전송 라인들 및 각각의 역방향 분기 전송 라인들을 포함하는, 가열 플레이트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 다이오드의 애노드 (anode) 는 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속되며, 상기 제 1 다이오드의 캐소드 (cathode) 는 상기 제 1 가열기 존에 접속되며,
    상기 제 2 다이오드의 애노드는 상기 제 1 가열기 존에 접속되며, 상기 제 2 다이오드의 캐소드는 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속되며,
    상기 제 3 다이오드의 애노드는 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속되며, 상기 제 3 다이오드의 캐소드는 상기 제 2 가열기 존에 접속되며,
    상기 제 4 다이오드의 애노드는 상기 제 2 가열기 존에 접속되며, 상기 제 4 다이오드의 캐소드는 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속되며,
    상기 제 5 다이오드의 애노드는 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속되며, 상기 제 5 다이오드의 캐소드는 상기 제 3 가열기 존에 접속되며,
    상기 제 6 다이오드의 애노드는 상기 제 3 가열기 존에 접속되며, 상기 제 6 다이오드의 캐소드는 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속되며,
    상기 제 7 다이오드의 애노드는 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속되며, 상기 제 7 다이오드의 캐소드는 상기 제 4 가열기 존에 접속되며, 그리고
    상기 제 8 다이오드의 애노드는 상기 제 4 가열기 존에 접속되며, 상기 제 8 다이오드의 캐소드는 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속되는, 가열 플레이트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    (a) 상기 가열기 존들은 제 1 플레인에 있으며; 상기 공통 전송 라인들은 상기 제 1 플레인에 평행한 제 2 플레인에 있으며; 상기 분기 전송 라인들은 상기 제 1 플레인에 평행한 제 3 플레인에 있으며; 상기 제 1 플레인, 상기 제 2 플레인 및 상기 제 3 플레인은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층 및 상기 제 2 전기적으로 절연성 층에 의해서 서로 분리되며; 상기 공통 전송 라인들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층 내에서 수직으로 연장된 비아들에 의해서 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되며; 상기 분기 전송 라인들의 상기 각각의 다이오드들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층 및 상기 제 2 전기적으로 절연성 층 내에서 수직으로 연장된 비아들에 의해서 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되며;
    (b) 상기 가열기 존들 및 상기 분기 전송 라인들은 상기 제 1 플레인에 있으며; 상기 공통 전송 라인들은 상기 제 1 플레인에 평행한 상기 제 2 플레인에 있으며; 상기 제 1 플레인 및 상기 제 2 플레인은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층에 의해서 서로 분리되며; 상기 공통 전송 라인들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층 내에서 수직으로 연장된 비아들에 의해서 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되며;
    (c) 상기 가열기 존들 및 상기 공통 전송 라인들은 상기 제 1 플레인에 있으며; 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인은 상기 제 1 플레인에 평행한 상기 제 3 플레인에 있으며; 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인은 상기 제 1 플레인에 평행한 상기 제 2 플레인에 있으며; 상기 제 1 플레인 및 상기 제 2 플레인은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층에 의해서 서로 분리되며; 상기 제 2 플레인 및 상기 제 3 플레인은 상기 제 2 전기적으로 절연성 층에 의해서 서로 분리되며; 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인의 상기 각각의 다이오드들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층 및 상기 제 2 전기적으로 절연성 층 내에서 수직으로 연장된 비아들에 의해서 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되며; 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인의 상기 각각의 다이오드들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층 내에서 수직으로 연장된 비아들에 의해서 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되며;
    (d) 상기 가열기 존들 및 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인은 상기 제 1 플레인에 있으며; 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인은 상기 제 1 플레인에 평행한 상기 제 3 플레인에 있으며; 상기 공통 전송 라인들은 상기 제 1 플레인에 평행한 상기 제 2 플레인에 있으며; 상기 제 1 플레인 및 상기 제 2 플레인은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층에 의해서 서로 분리되며; 상기 제 2 플레인 및 상기 제 3 플레인은 상기 제 2 전기적으로 절연성 층에 의해서 서로 분리되며; 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인의 상기 각각의 다이오드들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층 및 상기 제 2 전기적으로 절연성 층을 통해서 연장된 비아들에 의해서 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되며; 상기 공통 전송 라인들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층을 통해서 연장된 비아들에 의해서 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되며;
    (e) 상기 가열기 존들 및 상기 공통 전송 라인들은 상기 제 1 플레인에 있으며; 상기 분기 전송 라인들은 상기 제 1 플레인에 평행한 상기 제 2 플레인에 있으며; 상기 제 1 플레인 및 상기 제 2 플레인은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층에 의해서 서로 분리되며; 상기 분기 전송 라인들의 상기 각각의 다이오드들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층에서 수직으로 연장된 비아들에 의해서 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되며; 또는
    (f) 상기 가열기 존들은 상기 제 1 플레인에 있으며; 상기 공통 전송 라인들은 상기 제 1 플레인에 평행한 상기 제 2 플레인에 있으며; 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인은 상기 제 1 플레인에 평행한 상기 제 3 플레인에 있으며; 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인은 상기 제 1 플레인에 평행한 제 4 플레인에 있으며; 상기 제 1 플레인 및 상기 제 2 플레인은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층에 의해서 서로 분리되며; 상기 제 2 플레인 및 상기 제 3 플레인은 상기 제 2 전기적으로 절연성 층에 의해서 서로 분리되며; 상기 제 3 플레인 및 상기 제 4 플레인은 제 3 전기적으로 절연성 층에 의해서 서로 분리되며; 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인의 상기 각각의 다이오드들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층 및 상기 제 2 전기적으로 절연성 층을 통해서 연장된 비아들에 의해서 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되며; 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인의 상기 각각의 다이오드들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층, 상기 제 2 전기적으로 절연성 층 및 상기 제 3 전기적으로 절연성 층을 통해서 연장된 비아들에 의해서 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되며; 상기 공통 전송 라인들은 상기 제 1 전기적으로 절연성 층을 통해서 연장된 비아들에 의해서 상기 가열기 존들에 전기적으로 접속되는, 가열 플레이트.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 가열기 존들은,
    (a) 평면형 가열기 존 각각이 상기 반도체 기판 상에서 제조되는 4 개의 디바이스 다이들보다 크지 않거나,
    (b) 평면형 가열기 존 각각이 상기 반도체 기판 상에서 제조되는 2 개의 디바이스 다이들보다 크지 않거나,
    (c) 평면형 가열기 존 각각이 상기 반도체 기판 상에서 제조되는 1 개의 디바이스 다이들보다 크지 않거나,
    (d) 평면형 가열기 존 각각의 면적이 2 내지 3 cm2 이거나,
    (e) 상기 가열 플레이트가 100개 내지 1000개의 평면형 가열기 존들을 포함하거나,
    (f) 평면형 가열기 존 각각이 1 내지 15 cm2 이거나,
    (g) 평면형 가열기 존 각각이 16 내지 100 cm2 이거나,
    (h) 평면형 가열기 존 각각이 상기 반도체 기판 상의 디바이스 다이들의 크기들 및 상기 반도체 기판의 전체 크기로 스케일링되도록, 크기를 갖는, 가열 플레이트.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    (a) 상기 제 2 전기적으로 절연성 층은 폴리머 재료, 세라믹 재료, 또는 이들의 조합을 포함하며;
    (b) 상기 가열기 존들의 총 면적은 상기 가열 플레이트의 상부 표면의 50 내지 90 퍼센트 또는 90 퍼센트보다 크고; 또는
    (c) 상기 가열기 존들은 직사각형 그리드, 육각형 그리드, 또는 기둥형 어레이들 (polar array) 로 배열되며; 그리고 상기 가열기 존들은 폭에 있어서 최소 1 내지 최대 10 밀리미터만큼 갭들에 의해서 서로 이격된, 가열 플레이트.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 플레이트가 AC 전류에 의해서 구동될 수 있도록 상기 가열 플레이트는 전력 신호를 정류시키도록 구성된, 가열 플레이트.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전력 라인들 상의 전류는 상기 복수의 제 2 전력 라인들 상에서 전용되는 (committed) 전류의 반대 방향으로 전용되는, 가열 플레이트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    (a) 하나의 전력 라인의 세그먼트가 수직 플레인 내에서 다른 전력 라인의 세그먼트 위에 있거나;
    (b) 하나의 전력 라인의 세그먼트가 다른 전력 라인의 세그먼트에 평행하게 인접하여 있거나;
    (c) 각 가열기 존이 3 개의 전력 라인들에 전기적으로 커플링되거나 (copuled);
    (d) 상기 가열 플레이트가 적어도 10 개의 가열기들을 포함하거나;
    (e) 상기 제 1 전력 라인 및 상기 제 2 전력 라인 각각이 적어도 1 KW의 전력을 상기 가열기 존들로 전달하도록 구성되거나;
    (f) 적어도 하나의 전력 라인이 고 전류 반송 버스가 되도록 구성되는, 가열 플레이트.
  10. 제 8 항에 있어서,
    (a) 상기 가열기 존들은 직사각형 그리드, 육각형 그리드, 기둥형 어레이 및 동심 링들로 구성된 그룹으로부터 선택된 패턴으로 배열되거나;
    (b) 각 가열기 존은 전력 소스에 의해서 개별적으로 어드레스가능하거나 (addressable);
    (c) 상기 가열 플레이트의 제 1 절반 (half) 상의 가열기 존에 전기적으로 접속된 전력 라인은 상기 가열 플레이트의 상기 제 1 절반 상에 있지 않는 임의의 가열기 존들에 전기적으로 커플링되지 않거나;
    (d) 상기 가열기 존들은 상기 가열기 존들의 개수의 제곱근의 2배보다 많은 전력 라인들에 커플링되는, 가열 플레이트.
  11. 기판 지지 어셈블리로서,
    상기 기판 지지 어셈블리 상의 반도체 기판을 정전방식으로 클램핑하도록 구성된 적어도 하나의 클램핑 전극을 갖는 정전 클램핑 층을 포함하는 정전 척 (ESC);
    상기 정전 클램핑 층 아래에 배열된 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 가열 플레이트; 및
    열적 장벽 층에 의해서 상기 가열 플레이트의 하부 측면에 부착된 냉각 플레이트를 포함하는, 기판 지지 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전력 라인들은 분기 전송 라인들이고 그리고 상기 복수의 제 2 전력 라인들은 공통 전송 라인들이고,
    (a) 상기 분기 전송 라인들은 서로 전기적으로 절연되며 상기 냉각 플레이트 내의 적어도 하나의 분기 전송 콘듀잇 (conduit) 을 통해서 연장된 리드들에 접속되며, 상기 공통 전송 라인들은 서로 전기적으로 절연되며 상기 냉각 플레이트 내의 적어도 하나의 공통 전송 콘듀잇 (conduit) 을 통해서 연장된 리드들에 접속되거나;
    (b) 상기 분기 전송 라인들 및 상기 공통 전송 라인들은 상기 냉각 플레이트 내에 내장된 단자 커넥터들에 접속되는, 기판 지지 어셈블리.
  13. 제 11 항에 있어서,
    AC 전류를 상기 가열기 존들 중 하나 이상에 선택적으로 공급하도록 동작가능한 제어기를 더 포함하는, 기판 지지 어셈블리.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전력 라인들은 상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 2 가열기 존에 접속된 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 상기 제 3 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에 접속된 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 2 가열기 존에 접속된 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 3 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에 접속된 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인을 포함하는 전기적으로 도전성 분기 전송 라인들이고, 상기 복수의 제 2 전력 라인들은 상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 3 가열기 존에 접속된 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 상기 제 2 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에 접속된 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인을 포함하는 공통 전송 라인들이고,
    상기 제어기는, AC 전류를,
    (a) AC 전력 공급부를 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속시키고 전기적 공통부 (electrical common) 를 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인에 접속시킴으로써 오직 상기 제 1 가열기 존에만;
    (b) 상기 AC 전력 공급부를 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속시키고 전기적 공통부 (electrical common) 를 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인에 접속시킴으로써 오직 상기 제 2 가열기 존에만;
    (c) 상기 AC 전력 공급부를 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속시키고 전기적 공통부 (electrical common) 를 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인에 접속시킴으로써 오직 상기 제 3 가열기 존에만;
    (d) 상기 AC 전력 공급부를 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속시키고 전기적 공통부 (electrical common) 를 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인에 접속시킴으로써 오직 상기 제 4 가열기 존에만;
    (e) 상기 AC 전력 공급부를 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속시키고 전기적 공통부 (electrical common) 를 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인에 접속시킴으로써 오직 상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 2 가열기 존에만;
    (f) 상기 AC 전력 공급부를 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속시키고 전기적 공통부 (electrical common) 를 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인에 접속시킴으로써 오직 상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 3 가열기 존에만;
    (g) 상기 AC 전력 공급부를 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속시키고 전기적 공통부 (electrical common) 를 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인에 접속시킴으로써 오직 상기 제 2 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에만;
    (h) 상기 AC 전력 공급부를 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속시키고 전기적 공통부 (electrical common) 를 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인에 접속시킴으로써 오직 상기 제 3 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에만; 그리고
    (i) 상기 AC 전력 공급부를 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인에 접속시키고 전기적 공통부 (electrical common) 를 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인에 접속시킴으로써 상기 가열기 존들 모두에, 선택적으로 공급하도록 동작가능한, 기판 지지 어셈블리.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 AC 전력 공급부로부터의 AC 전류는 DC 성분을 가지지 않는, 기판 지지 어셈블리.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전력 라인들은 상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 2 가열기 존에 접속된 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 상기 제 3 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에 접속된 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인, 상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 2 가열기 존에 접속된 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 3 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에 접속된 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인을 포함하는 전기적으로 도전성 분기 전송 라인들이고, 상기 복수의 제 2 전력 라인들은 상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 3 가열기 존에 접속된 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 상기 제 2 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에 접속된 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인을 포함하는 공통 전송 라인들이고,
    상기 제어기는, AC 전류를,
    (a) 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 DC 전력 공급부에 접속되고 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속된 상태와, 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속되고 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 상기 DC 전력 공급부에 접속된 상태 간을 사이클링 (cycling) 함으로써 오직 상기 제 1 가열기 존에만;
    (b) 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 상기 DC 전력 공급부에 접속되고 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속된 상태와, 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속되고 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 상기 DC 전력 공급부에 접속된 상태 간을 사이클링 (cycling) 함으로써 오직 상기 제 2 가열기 존에만;
    (c) 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 상기 DC 전력 공급부에 접속되고 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속된 상태와, 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속되고 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 상기 DC 전력 공급부에 접속된 상태 간을 사이클링 (cycling) 함으로써 오직 상기 제 3 가열기 존에만;
    (d) 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 상기 DC 전력 공급부에 접속되고 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속된 상태와, 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속되고 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 상기 DC 전력 공급부에 접속된 상태 간을 사이클링 (cycling) 함으로써 오직 상기 제 4 가열기 존에만;
    (e) 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 상기 DC 전력 공급부에 접속되고 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속된 상태와, 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속되고 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 상기 DC 전력 공급부에 접속된 상태 간을 사이클링 (cycling) 함으로써 오직 상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 2 가열기 존에만;
    (f) 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 상기 DC 전력 공급부에 접속되고 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인이 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속된 상태와, 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속되고 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 상기 DC 전력 공급부에 접속된 상태 간을 사이클링 (cycling) 함으로써 오직 상기 제 1 가열기 존 및 상기 제 3 가열기 존에만;
    (g) 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 상기 DC 전력 공급부에 접속되고 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인이 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속된 상태와, 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속되고 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 상기 DC 전력 공급부에 접속된 상태 간을 사이클링 (cycling) 함으로써 오직 상기 제 2 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에만;
    (h) 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 상기 DC 전력 공급부에 접속되고 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속된 상태와, 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속되고 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 상기 DC 전력 공급부에 접속된 상태 간을 사이클링 (cycling) 함으로써 오직 상기 제 3 가열기 존 및 상기 제 4 가열기 존에만; 그리고
    (i) 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 상기 DC 전력 공급부에 접속되고 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속된 상태와, 상기 제 1 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적으로 격리되고 상기 제 3 전기적으로 도전성 분기 전송 라인 및 상기 제 4 전기적으로 도전성 분기 전송 라인이 전기적 공통부 (electrical common) 에 접속되고 상기 제 1 전기적으로 도전성 공통 전송 라인 및 상기 제 2 전기적으로 도전성 공통 전송 라인은 상기 DC 전력 공급부에 접속된 상태 간을 사이클링 (cycling) 함으로써 상기 가열기 존들 모두에 선택적으로 공급하도록 동작가능한, 기판 지지 어셈블리.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 AC 전류는 적어도 10 Hz의 주파수를 갖는, 기판 지지 어셈블리.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 가열 플레이트의 위 또는 아래에 배열된 적어도 하나의 주 가열기 층을 더 포함하며,
    상기 주 가열기 층은 상기 가열 플레이트의 상기 가열기 존들, 상기 복수의 제 1 전력 라인들, 및 상기 공통 전송 라인들로부터 전기적으로 절연되며,
    상기 주 가열기 층은 상기 반도체 기판의 평균 온도 제어를 제공하는 적어도 하나의 가열기를 포함하며, 그리고
    상기 가열기 존들은 상기 반도체 기판의 방사상 및 방위각 온도 프로파일 제어를 제공하는, 기판 지지 어셈블리.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 주 가열기 층은 2 개 이상의 가열기들을 포함하는, 기판 지지 어셈블리.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 가열기 존으로 공급되는 디지털 전력을 생성할 수 있는 전력 제어기를 더 포함하는, 기판 지지 어셈블리.
  21. 제 11 항에 있어서,
    상기 가열기 존들에 공급되는 시분할 멀티플렉싱된 전력, 펄스-폭 변조된 전력, 교류 전력, 또는 직류 위상 교류 전력 중 적어도 하나를 생성할 수 있는 전력 제어기를 더 포함하는, 기판 지지 어셈블리.
  22. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가열기 존들은
    (a) 가열기 존 각각의 면적이 2 내지 3 cm2 이거나,
    (b) 상기 가열 플레이트가 100개 내지 1000개의 가열기 존들을 포함하거나,
    (c) 가열기 존 각각의 면적이 1 내지 15 cm2 이거나,
    (d) 가열기 존 각각의 면적이 16 내지 100 cm2 이도록 크기가 정해지는, 가열 플레이트.
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