特許 7213592 多重加熱領域構造の静電チャック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-19

(45)【発行日】2023-01-27

(54)【発明の名称】多重加熱領域構造の静電チャック

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20230120BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20230120BHJP

   H05B 3/74 20060101ALI20230120BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20230120BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H02N13/00 D

H05B3/74

H05B3/00 310D

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021133912

(22)【出願日】2021-08-19

【審査請求日】2021-08-19

(73)【特許権者】

【識別番号】519433126

【氏名又は名称】アダプティブ プラズマ テクノロジー コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100130111

【弁理士】

【氏名又は名称】新保 斉

(72)【発明者】

【氏名】チェ、ウ ヒョン

(72)【発明者】

【氏名】イ、サン ウ

【審査官】宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１４１１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５７８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２１９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５２５８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１１２６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１０９８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１５５８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０２Ｎ １３／００

Ｈ０５Ｂ ３／７４

Ｈ０５Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれが加熱素子によって個別的に加熱制御が可能な多数個のマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎと、
多数個のマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎのそれぞれに連結された個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎを含むスイッチモジュール１３と、
スイッチモジュール１３の作動を制御するスイッチ制御モジュール１５と、を含み、
それぞれのマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎによって静電チャックに固定されたウェーハの互いに異なる部分が独立して加熱され、
マイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎの上側に形成されたセラミック層に配されるＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌをさらに含み、
マイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎは、マイクロマルチゾーンボード４３に配され、
マイクロマルチゾーンボード４３は、金属素材の作動胴体４１に形成された加熱調節領域（ＲＡ）の内部に配され、
マイクロマルチゾーンボード４３にそれぞれのヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎについての制御情報を伝達する光通信回路モジュール４４；駆動モジュール４５；及び電源回路モジュール４６が配され、
作動胴体４１は、アルミニウム素材からなり、
作動胴体４１に形成される冷却ライン（ＣＬ）をさらに含む
ことを特徴とする多重加熱領域構造の静電チャック。

【請求項2】

ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌは、２～５０個になり、それぞれの半導体スイッチ２２＿１ないし２２＿Ｌによって作動が制御される
請求項１に記載の多重加熱領域構造の静電チャック。

【請求項3】

それぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌの温度を探知する温度センサーをさらに含む
請求項１に記載の多重加熱領域構造の静電チャック。

【請求項4】

マイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎは、５０～５００個である
請求項１に記載の多重加熱領域構造の静電チャック。

【請求項5】

加熱調節領域（ＲＡ）の内部は、熱ペーストで満たされる
請求項１に記載の多重加熱領域構造の静電チャック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多重加熱領域構造の静電チャックに係り、具体的に、互いに区分される多数個の加熱領域が形成されて、それぞれの領域が個別的に加熱制御が可能な多重加熱領域構造の静電チャックに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程の１つに該当するエッチング工程過程に使われる静電チャック（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｃｈｕｃｋ）は、ウェーハを固定させる機能（ｗａｆｅｒ ｃｈｕｃｋｉｎｇ）と温度制御機能（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ）とを有しうる。エッチング工程過程でウェーハの温度が均一に保持される必要があり、これにより、工程の均一性が確保されて工程収率が向上する。このような静電チャックの温度の均一性を確保するために、静電チャック（ＥＳＣ）の温度が制御される必要があり、これと関連して、特許文献１は、半導体プロセッシングのための平坦なヒーターゾーンを有した加熱板について開示する。また、特許文献２は、プロセッサチャンバ内で温度が制御される静電チャックについて開示する。ウェーハの均一温度特性の保持のために、ウェーハが固定される静電チャックの温度が制御される必要があり、静電チャックの上側部分に形成された絶縁層に加熱手段が配されて温度が制御される。
しかし、このような加熱手段によって静電チャック全体またはウェーハ全体の温度が均一に調節されにくい。このような加熱手段による加熱によって、ウェーハの互いに異なる部分の間に温度偏差が発生してしまい、このような部分的な温度偏差を補償する必要がある。そのために、ウェーハと接触される静電チャックは、多数個の領域に区分され、それぞれの領域の温度を個別的に制御する必要がある。また、これと共に温度制御のための手段が工程に影響を及ぼさないようにする方法が作られる必要がある。しかし、先行技術は、このような技術について開示しない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開番号ＷＯ ２０１１／０４９６２０（ラムリサーチコーポレーション、２０１１．０４．２８．公開）「半導体プロセッシングのための平坦なヒーターゾーンを有した加熱板」

【文献】国際公開番号ＷＯ ２０１３／０５７９４９（アプライドマテリアルズ、インコポーレイティッド、２０１３．０４．０４．公開）「温度制御される静電チャック」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、先行技術の問題点を解決するためのものであって、以下のような目的を有する。
本発明の目的は、多数個に区分されたそれぞれの領域が個別的に温度制御されて静電チャックの全体温度分布の制御が可能な多重加熱領域構造の静電チャックを提供するところにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の適切な実施形態によれば、多重加熱構造の静電チャックは、それぞれが加熱素子によって個別的に加熱制御が可能な多数個のマイクロマルチヒーターゾーン；多数個のマイクロマルチヒーターゾーンのそれぞれに連結された個別スイッチ手段を含むスイッチモジュール；及びスイッチモジュールの作動を制御するスイッチ制御モジュール；を含み、それぞれのマイクロマルチヒーターゾーンによって静電チャックに固定されたウェーハの互いに異なる部分が独立して加熱される。

【0006】

本発明の他の適切な実施形態によれば、マイクロマルチヒーターゾーンの上側に形成されたセラミック層に配されるＡＣヒーターゾーンをさらに含み、ＡＣヒーターゾーンは、２～５０個になり、それぞれの半導体スイッチによって作動が制御される。

【0007】

本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、マイクロマルチヒーターゾーンは、マイクロマルチゾーンボードに配される。

【0008】

本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、マイクロマルチゾーンボードは、金属素材の作動胴体に形成された加熱調節領域の内部に配される。

【0009】

本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、それぞれのＡＣヒーターゾーンの温度を探知する温度センサーをさらに含む。

【0010】

本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、マイクロマルチヒーターゾーンボードにそれぞれのヒーターゾーンについての制御情報を伝達する光通信回路モジュール；駆動モジュール；及び電源回路モジュールが配される。

【0011】

本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、マイクロマルチヒーターゾーンは、５０～５００個である。

【0012】

本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、作動胴体は、アルミニウム素材からなる。

【0013】

本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、作動胴体に形成される冷却ラインをさらに含む。

【0014】

本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、加熱調節領域（ＲＡ）の内部は、熱ペースト（ｔｈｅｒｍａｌ Ｐａｓｔｅ）で満たされる。

【発明の効果】

【0015】

本発明による多重加熱構造の静電チャックは、ウェーハの加熱過程で発生しうる温度偏差を補償してウェーハの全体表面の温度均一性を確保させて、工程均一性を確保させ、これにより、工程収率を向上させる。本発明による静電チャックは、微細化及び高度化されている半導体工程過程において、先行工程結果に基づいて後行工程過程における先行工程結果の補完を可能にする。例えば、３００ｍｍウェーハの部分的な領域で先行工程結果が高いか、低い場合、後行工程で結果が補償されるようにする。これにより、工程結果の均一性が確保され、収率が高くなりながら、生産性が向上する。公知のエッチング装備の場合、静電チャックが有する３００ｍｍの円形断面積による空間上の制約によってヒーター領域の個数が制限的に設定されなければならない。これは、それぞれのヒーターに電力端子及び加熱素子が設置せねばならず、これにより、部分加熱領域が制限的に設定される構造に起因する。
本発明による静電チャックは、このような空間的な制限を解決し、必要に応じて、多様な個数または形状の部分加熱領域を設定可能にする。本発明による静電チャックは、半導体工程に適用される多様な形態の静電チャックを含み、これにより、本発明は制限されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明による多重加熱領域構造の静電チャックに適用されるマイクロマルチヒーターゾーンの実施形態を示した図面である。

【図2】本発明による静電チャックのセラミック層に形成された多重ＡＣヒーターゾーンの実施形態を示した図面である。

【図3】本発明による静電チャックを上側及び下側から眺めた実施形態を示した図面である。

【図4】本発明による多重加熱領域構造の静電チャックの実施形態を示した図面である。

【図5】本発明による静電チャックの断面構造の実施形態を示した図面である。

【図6】本発明による静電チャックでマイクロマルチゾーンの作動方法の実施形態を示した図面である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明は、添付図面に提示された実施形態を参照して詳細に説明されるが、実施形態は、本発明の明確な理解のためのものであって、本発明は、これに制限されるものではない。下記の説明で、互いに異なる図面で同じ図面符号を有する構成要素は、類似した機能を有するので、発明の理解のために、不要であれば、反復説明はせず、公知の構成要素は、簡略に説明されるか、省略されるが、本発明の実施形態から除外されるものと理解されてはならない。

【0018】

図１は、本発明による多重加熱領域構造の静電チャックに適用されるマイクロマルチヒーターゾーンの実施形態を図示したものである。
図１を参照すれば、多重加熱領域構造の静電チャックは、それぞれが加熱素子によって個別的に加熱制御が可能な多数個のマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎ；多数個のマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎのそれぞれに連結された個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎを含むスイッチモジュール１３；及びスイッチモジュール１３の作動を制御するスイッチ制御モジュール１５；を含み、それぞれのマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎによって静電チャックに固定されたウェーハの互いに異なる部分が独立して加熱される。

【0019】

マイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎは、ウェーハの加熱のためにウェーハに対応する部分に形成され、例えば、静電チャックの上側部分に形成されたセラミック層の内部に形成されうるが、望ましくは、セラミック層の下側に独立して形成される加熱手段に形成されうる。セラミック層の下側に形成される場合、セラミック層に形成されたヒーターによる加熱によって発生する部分的な温度偏差を補償する機能を有しうる。マイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎによってウェーハの所定の部分が部分的に加熱され、マイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎは、ウェーハの形状を基準に形成されうる。ウェーハの全体領域が多数個の加熱領域に分割され、マイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎは、分割されたそれぞれの加熱領域を加熱することができる適切な位置に形成されうる。このように形成されたそれぞれのマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎは、例えば、線形加熱特性を有することができ、例えば、０～１５０℃の温度範囲で印加される電力に比例して線形的に温度が変わる線形加熱特性を有しうる。それぞれのヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎは、ＬＥＤ素子、ダイオード、熱電素子、電気パターン抵抗のような加熱手段を含み、加熱手段は、ＡＣ電力によって加熱されるが、望ましくは、０～２４ＤＣＶの電力印加が可能な電源によって加熱される。それぞれのヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎは、個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎに連結され、個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎの開閉によって加熱されるか、加熱中断になる。それぞれのヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎは、熱の発生及び伝達が可能な素材からなる加熱胴体１１１及び加熱胴体１１１に形成されて、加熱胴体１１１に電力を印加して熱を発生させる一対の電極１１２ａ、１１２ｂからなりうる。一対の電極１１２ａ、１１２ｂは、電気的に個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎに連結される。そして、個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎの開閉によって、それぞれの加熱胴体１１１に電力が印加されて熱が発生しうる。個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎは、スイッチモジュール１３に設けられ、スイッチモジュール１３は、多数個の個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎに対する状態を保存することができ、それぞれの個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎの状態を保持するか、オン／オフ状態を転換させることができる。それぞれの個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎは、スイッチ制御モジュール１５の作動信号によって作動する。具体的に、スイッチ制御モジュール１５から個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎのオンまたはオフ信号がスイッチモジュール１３に伝送され、伝送された信号によってスイッチモジュール１３は、それぞれの個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎの状態を保持するか、オン／オフ状態を転換させることができる。ヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎの個数は、静電チャックまたはウェーハの構造によって多様に設定され、例えば、１０～５００個であるが、これに制限されるものではない。

【0020】

図１の左側に示された実施形態を参照すれば、それぞれのヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎの１つの電極１１２ａは、それぞれの接続配線１２ａないし１２ｎによって、それぞれの個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎに連結される。そして、それぞれのヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎの他の電極１１２ｂは、接地線（ＧＷ）によって接地電極１６に連結される。図１の右側に示された実施形態を参照すれば、それぞれのヒーター領域１７＿１ないし１７＿Ｍは、第１接続配線グループのそれぞれの列配線（ＣＬ＿１ないしＣＬ＿Ｌ）によって第１スイッチグループのそれぞれの列スイッチ１８＿１ないし１８＿Ｌに連結される。第２接続配線グループのそれぞれの行配線（ＲＬ＿１ないしＲＬ＿Ｋ）によって、それぞれの行スイッチ１９＿１ないし１９＿Ｋに連結される。そして、列スイッチ１８＿１ないし１８＿Ｌと行スイッチ１９＿１ないし１９＿Ｋは、互いに連動して作動しながら、それぞれのヒーター領域１７＿１ないし１７＿Ｍを個別的に加熱させることができる。ヒーター領域１７＿１ないし１７＿Ｍは、ヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎと同一または類似した機能を行える。それぞれのマイクロヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎの個別制御は、多様な方法からなり、提示された実施形態に制限されるものではない。

【0021】

図２は、本発明による静電チャックのセラミック層に形成された多重ＡＣヒーターゾーンの実施形態を図示したものである。
図２を参照すれば、セラミック層（ＣＳ）の内部に多数個のＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８が形成され、ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８は、前述したマイクロヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎに対応しうる。ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８は、例えば、３００ｍｍウェーハに適用可能であり、ＡＣ電力によって作動する。それぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８に加熱素子、電力端子及びサーモカップルのような温度センサーが配置される。それぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８に連結ポートが形成されて個別スイッチ手段に該当する、例えば、サイリスターのような半導体個別スイッチ２２＿１ないし２２＿１８によってＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８の作動が調節される。半導体個別スイッチ２２ａないし２２＿１８は、連結配線２３ａ、２２ｂによってＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２２＿１８に連結され、それぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２２＿１８は、半導体個別スイッチ２２＿１ないし２２＿１８と共に独立した加熱回路を形成しながら、ＡＣヒーター電源に連結される。ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８は、互いに連結されて区分された１８個の区分領域からなりうるが、ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８は、多様な個数で形成され、例えば、２～５０個であるが、これに制限されるものではない。提示された実施形態において、１８個のヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８に対して１８個の半導体個別スイッチ２２＿１ないし２２＿１８が連結される。個別スイッチ２２＿１ないし２２＿１８は、独立して作動し、これにより、ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８が独立して加熱される。

【0022】

ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８の下側に図１で説明されたマイクロマルチヒーターゾーンが配され、マイクロマルチヒーターゾーンは、ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８と独立して作動する。マイクロマルチヒーターゾーンは、例えば、ウェーハの形状または静電チャックの構造によって５０～５００個の個数になるが、これに制限されるものではない。マイクロマルチヒーターゾーンは、セラミック層の下側に配され、ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８と同一または類似した作動構造を有しうる。また、マイクロマルチヒーターゾーンは、ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８によって加熱される静電チャックまたはウェーハから発生する温度偏差を補償する機能を有しうる。一次的に静電チャックまたはウェーハが、ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８によって、または他の加熱手段によって加熱され、二次的にマイクロマルチヒーターゾーンの作動によって加熱補償になる。以下、このような過程について説明される。

【0023】

図２の右側を参照すれば、静電チャックの加熱が調節される過程は、ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８が絶縁層またはセラミック層に形成される段階（Ｐ２１）；マイクロマルチヒーターゾーンがセラミック層の下側に形成される段階（Ｐ２２）；ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８及びマイクロマルチヒーターゾーンの駆動のための駆動手段が形成される段階（Ｐ２３）；ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８及びマイクロマルチヒーターゾーンのそれぞれと個別ヒータースイッチ及び半導体個別スイッチを連結する開放回路または独立回路が形成される段階（Ｐ２４）；それぞれのヒーターゾーンの加熱特性データが生成される段階（Ｐ２５）；作動制御のための制御手段とスイッチ制御モジュールまたは状態探知手段との間にデータ通信のための光通信のような通信手段が設定される段階（Ｐ２６）；及びそれぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし１１＿１８またはマイクロマルチヒーターゾーンが個別的に制御される段階（Ｐ２７）；を含む。ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿１８またはマイクロマルチヒーターゾーンは、工程過程にあるウェーハの全体面積を基準に形成され、互いに異なるヒーターゾーンは同一であるか、互いに異なる面積または形状を有しうる。このようにヒーターゾーンが設定されれば（Ｐ２１、Ｐ２２）、それぞれのヒーターゾーンの加熱のための熱源が配され、熱源の作動のための駆動手段が形成されうる（Ｐ２３）。熱源は、例えば、ＬＥＤ素子、ダイオード、熱電素子または電気パターン抵抗のように電力供給によって熱を発生させうる多様な電子素子または部品になり、駆動手段によってスイッチが作動して、それぞれのヒーターゾーンが加熱される。スイッチは、スイッチ制御モジュールによって作動し、スイッチ制御モジュールは、外部に設けられた制御モジュールによって作動する。スイッチは、例えば、図２に示されたように、シリコン制御整流素子（ＳＣＲ）のような半導体スイッチになるが、これに制限されるものではない。それぞれのスイッチは、オープンループ構造または独立回路構造で形成され（Ｐ２４）、スイッチに作動信号が伝送されてスイッチが独立して作動する。ヒーターゾーンは、互いに異なる形状を有することができ、互いに異なる位置に形成されうる。したがって、それぞれのヒーターゾーンの形状または位置による加熱特性データが生成されうる（Ｐ２５）。それぞれのヒーターゾーンの作動のためのスイッチは、工程過程で作動しなければならず、工程過程でバイアスＲＦ電力が静電チャックに印加される。このようなバイアスＲＦ電力の印加によってＲＦ雑音（Ｎｏｉｓｅ）が発生しうるので、ＲＦ雑音が発生しない通信方法が設定される必要があり、例えば、光ファイバー通信のような光通信が設定されうる（Ｐ２６）。光通信を通じて作動信号がスイッチ制御モジュールに伝送されて、それぞれのスイッチの作動が制御される。ヒーターゾーンの作動は、多様な方法からなり、提示された実施形態に制限されるものではない。以下、このような方法で加熱が制御される静電チャックの実施形態について説明される。

【0024】

図３は、本発明による静電チャックを上側及び下側から眺めた実施形態を図示したものである。
図３の左側及び右側は、それぞれ静電チャックの上側及び下側から見た形状を示したものであって、ウェーハが固定される領域に配されるセラミック層の内部は、二次元マトリックス状に区分され、それぞれの区分領域は、ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌに形成される領域になる。ウェーハが固定される全体領域がＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌに対応しうる。ウェーハが固定される領域のフレーム部分３２に沿って多数個の締結ホール３３＿１ないし３３＿Ｋが形成され、ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌは、ウェーハ固定部分３１に形成されうる。図３の右側を参照すれば、静電チャックの胴体３４にリフトピンが配されるピンホールまたは気体通路のような誘導ホール３８＿１ないし３８＿Ｍが形成され、それぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌと電力供給手段または制御手段を電気的に連結させる連結ホール３５＿１ないし３５＿Ｎが形成されうる。連結ホール３５＿１ないし３５Ｎに配される配線を通じて、それぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌに配された加熱素子に電力が供給されるか、それぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌについての情報が獲得される。このような電力供給または情報獲得のためにセラミック層の下側に作動胴体３４が形成され、作動胴体３４にマイクロマルチゾーンボード３７が配置される。そして、マルチゾーンボード３７の内側面にマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎが配置される。マイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿ＮとＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌが、それぞれ実線で表示されているが、いずれも内部に位置すると理解されなければならない。以下、このような構造を有する静電チャックでそれぞれの構成の配置構造が具体的に説明される。

【0025】

図４は、本発明による多重加熱領域構造の静電チャックの実施形態を図示したものである。
図４を参照すれば、マイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎは、マイクロマルチゾーンボード４３に配置される。また、マイクロマルチゾーンボード４３は、金属素材の作動胴体４１に形成された加熱調節領域（ＲＡ）の内部に配される。

【0026】

ＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌが、金属素材の作動胴体４１の上側面に形成されたセラミック層４２の内部に配置される。作動胴体４１に上側部分に加熱調節領域（ＲＡ）が形成され、加熱調節領域（ＲＡ）の内部にマイクロマルチゾーンボード４３が配置される。そして、マイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎは、マイクロマルチゾーンボード４３に配置される。作動胴体４１は、全体として円筒状になり、例えば、アルミニウムのような金属素材からなりうる。作動胴体４１の下側に冷却ライン（ＣＬ）が形成され、作動胴体４１の上側部分に加熱調節領域（ＲＡ）が形成されうる。加熱調節領域（ＲＡ）は、例えば、作動胴体４１の上側部分に溝または収容空間を形成する方法で形成されうる。加熱調節領域（ＲＡ）にマイクロマルチゾーンボード４３が配され、マイクロマルチゾーンボード４３は、例えば、印刷回路基板のような電子基板構造を有しうる。加熱ボードに互いに分離されてマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎが配され、それぞれのマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿ＮにＬＥＤ素子、ダイオードまたは熱電素子が配置される。前述した個別スイッチ手段がそれぞれのマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎに連結される。加熱調節領域（ＲＡ）は、分離壁４１１によって作動胴体４１の上側に突出する構造で形成され、作動胴体４１の内部に流入される溝部分を含みうる。マイクロマルチゾーンボード４３は、加熱調節領域（ＲＡ）の底面から分離されて配され、マイクロマルチゾーンボード４３の下面に光通信回路モジュール４４が配され、光通信回路モジュール４４は、例えば、ＰＭＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）コンピュータのような制御モジュール４４１と連結される。加熱調節領域（ＲＡ）の内部から作動胴体４１の外部に向かって延びるビアホール（Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）のような誘導ホールに誘導管（ＣＰ１、ＣＰ２）が挿設されうる。光通信回路モジュール４４と制御モジュール４４１は、誘導管（ＣＰ１、ＣＰ２）を通じて加熱調節領域（ＲＡ）の内部に誘導される光ファイバーケーブルのような連結配線（ＣＡ１、ＣＡ２）によってデータ通信が可能になるように互いに連結される。マイクロマルチゾーンボード４３の下側に駆動モジュール４５が配され、駆動モジュール４５は、光通信回路モジュール４４または電源回路モジュール４６と電気信号通信またはデータ通信が可能になるように互いに連結される。マイクロマルチゾーンボード４３の下側に配される電源回路モジュール４６によって、それぞれのヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎに電力が印加される。電源回路モジュール４６は、外部電力ソースに連結され、駆動モジュール４５から伝送された作動信号によって、それぞれのヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎに、例えば、５～２４ＶＤＣ電力が供給されるように作動する。作動胴体４１に連結管（ＣＰ３、ＣＰ４）が挿設され、連結管（ＣＰ３、ＣＰ４）を通じて供給ケーブルが調節領域（ＲＡ）の内部に延びる。供給ケーブルによって電源回路モジュール４６と外部電力供給手段４６１とが電気的に互いに連結される。外部電力供給手段４６１によって、例えば、５～２４ＶＤＣ電力が供給されうる。調節領域（ＲＡ）の内部は、例えば、熱伝導性を有する絶縁体素材で満たされ、例えば、熱伝導性を有する熱ペーストによって満たされる。マイクロマルチゾーンボード４３、光通信回路モジュール４４、駆動モジュール４５及び電源回路モジュール４６の作動過程から発生する熱が、熱ペースト層を通じて作動胴体４１に伝達され、冷却ライン（ＣＬ）に沿って流動する冷却流体によって冷却される。加熱調節領域（ＲＡ）の上側が蓋によって密閉され、例えば、溶接または半田付けのような永久結合方式で、または密閉された分離可能な固定方式で結合されうる。蓋に外部作動手段と連結のための多数個の連結ホールとが形成されうる。このような構造を有する加熱調節領域（ＲＡ）の上側面にセラミック層４２が結合されうる。セラミック層４２にウェーハの固定のためのＤＣ層４２１が配され、ＤＣ層４２１は、固定電力（ｃｈｕｃｋｉｎｇ ｐｏｗｅｒ）供給源４９と連結され、固定電力供給源４９によって５００～３，０００ＶＤＣ電圧が印加される。ＤＣ層４２１は、単極子（ｍｏｎｏ ｐｏｌａｒ）または双極子（ｂｉ－ｐｏｌａｒ）の構造を有しうる。セラミック層４２に配されるＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌに温度センサーが配され、温度センサーは、例えば、赤外線サーモカップル（ＩＲ ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）のような光学温度探知センサーになる。少なくとも１つの温度センサーがセラミックシート層４２の内部に配され、望ましくは、それぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌに温度センサーが配置される。それぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿ＬにＡＣヒーターコントローラ４７及びＡＣ電力供給源４８が連結され、温度センサーから伝送された情報に基づいてＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿ＬにＡＣ電力が供給され、前述したように、それぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌの加熱が個別的に制御される。コンピュータのような制御モジュール４４１によってセラミック層４２または静電チャックの温度及び均一度（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）が定められ、これに基づいてＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌが加熱される。加熱過程に温度センサーによって工程過程のウェーハまたは静電チャックの温度が探知されて制御モジュール４４１またはＡＣヒーターコントローラ４７に伝送され、これにより、ウェーハまたは静電チャックの温度が探知される。もし、このような過程でウェーハまたは静電チャックの互いに異なる部位に温度偏差が発生すれば、マイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎが加熱される。あらかじめ生成された制御アルゴリズムに基づいて光通信回路モジュール４４によって光通信方式でマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎに印加される電力値が光通信回路モジュール４４に伝送することができる。光通信回路モジュール４４は、制御信号を電気信号に変換して駆動モジュール４５に伝送しうる。駆動モジュール４５は、制御電気信号によって個別スイッチ手段の作動を調節して加熱素子に印加される電力を制御して、それぞれのヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎの温度を調節することができる。静電チャックの全体温度が制御モジュール４４１によって決定されてＡＣヒーターコントローラ４７に伝送され、ＡＣヒーターコントローラ４７は、ＡＣ電力供給源４８の作動を調節してＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌの温度が全体として調節される。このように、本発明による静電チャックで温度制御は、全体としてＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌによって調節され、温度調節によって発生しうる結果に対する補償がマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎによってなされうる。具体的に、制御モジュール４４１によって静電チャックの温度及び均一度が設定され、制御アルゴリズムによって光通信モジュール４４を通じてマイクロマルチゾーンボード４３にそれぞれのマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎに印加される電力値が光通信で伝送することができる。マイクロマルチゾーンボード４３に光通信回路が配されて、制御信号を電気信号に変換して駆動モジュール４５に伝送して電源回路モジュール４６を作動させて、それぞれのマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎを加熱させることができる。静電チャックの全体的な温度は、制御モジュール４４１によって決定されてＡＣヒーターコントローラ４７に伝送され、ＡＣヒーターコントローラ４７は、ＰＩＤ制御アルゴリズムによってＡＣ電力供給源４８に制御信号を伝達して、例えば、４～３８個の領域に区分されたＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌが加熱される。それぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌに光学サーモカップルのようなフィードバック温度センサーが設けられて、それぞれのＡＣヒーターゾーン２１＿１ないし２１＿Ｌの温度がＡＣヒーターコントローラ４７に伝送することができる。このような過程で必要に応じてマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎの加熱によって部分的に温度補償がなされて、ウェーハ全体に対する温度均一性が確保される。エッチング工程のような半導体工程過程で静電チャックにＲＦ電力モジュール（ＲＦ）によってバイアスＲＦ電力が印加される。本発明による静電チャックは、このようなバイアスＲＦ電力による干渉がなしにそれぞれのヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎの加熱制御または温度制御を可能にする。

【0027】

図５は、本発明による静電チャックの断面構造の実施形態を図示したものである。
図５を参照すれば、作動胴体４１の下側に単一領域構造（ｏｎｅ ｚｏｎｅ）または二重領域構造（ｄｕａｌ ｚｏｎｅ）になる多数個の冷却ライン（ＣＬ）が形成された冷却領域５６が形成され、加熱調節領域（ＣＡ）の上側にウェーハの温度調節のための加熱領域５１が形成されうる。マイクロマルチゾーンボード５３が調節領域（ＲＡ）の内部に配置される。全体としてシリンダー状になる作動胴体４１のフレーム領域５５に締結ホール５２＿１ないし５２＿Ｋが形成され、作動胴体４１に調節領域（ＲＡ）の内部と外部とを連結する多数個の誘導管５７が形成されうる。また、作動胴体４１の中心にバイアスＲＦ電力の印加のためのＲＦ電極５８が形成されうる。ＡＣヒーターゾーンの加熱制御またはマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｍによってウェーハ（Ｗ）に設定された多数個の加熱領域（ＨＡ＿１ないしＨＡ＿Ｋ）が部分的に加熱されるか、全体として加熱されて温度均一性が確保される。ウェーハ（Ｗ）の加熱領域（ＨＡ＿１ないしＨＡ＿Ｋ）は、図５の下側に示されたように、２次元マトリックス構造で形成されうる。または、ウェーハ（Ｗ）の加熱領域（ＨＡ＿１ないしＨＡ＿Ｍ）は、円形を基準に半径の長さによって互いに円柱状の加熱帯（ＳＡ＿１ないしＳＡ＿Ｌ）を形成し、それぞれの加熱帯（ＳＡ＿１ないしＳＡ＿Ｌ）を少なくとも１つの区分領域に分割する方法で形成されうる。このようなウェーハの加熱構造によってＡＣヒーターゾーンまたはマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｍの幾何学的形状が適切に形成されうる。図５の下に示されたように、マイクロマルチゾーンボード４３に光通信回路モジュール４４、駆動モジュール４５または電源回路モジュール４６が適切に配され、さらにヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎの加熱制御または情報探知のための多様な手段が配され、これにより、本発明は制限されるものではない。

【0028】

図６は、本発明による静電チャックでマイクロマルチゾーンの作動方法の実施形態を図示したものである。
図６を参照すれば、マイクロマルチゾーンの作動方法は、ウェーハのサイズに対応する多数個のマルチマイクロヒーターゾーンが形成される段階（Ｐ６１）；多数個のマルチマイクロヒーターゾーンの加熱のための熱源及びそれぞれのヒーターゾーンの作動のための駆動回路が配される段階（Ｐ６２）；それぞれのヒーターゾーンの作動及び状態探知のための光通信回路が設定され、それぞれのヒーターゾーンに配された加熱素子の作動のための個別制御回路が形成される段階（Ｐ６３）；それぞれのヒーターゾーンの温度特性データが生成される段階；及び制御モジュールによって、それぞれのヒーターゾーンの加熱状態が調節される段階（Ｐ６５）；を含む。

【0029】

マルチマイクロヒーターゾーンは、例えば、アルミニウム素材からなる作動胴体に形成された調節領域に形成されうる（Ｐ６１）。熱源及び駆動回路は、調節領域に配されるマイクロマルチゾーンボードに配され（Ｐ６２）、通信設定のための光通信回路がまたマイクロマルチゾーンボードに配置される（Ｐ６３）。それぞれのヒーターゾーンがＬＥＤ、ダイオード、熱電素子または抵抗線パターンによって加熱され、電力供給によるヒーターゾーンの温度特性データが生成されうる（Ｐ６４）。例えば、ヒーターゾーンは、電力供給によって線形的に温度が変わるが、これに制限されるものではない。それぞれのヒーターゾーンは、例えば、個別スイッチ手段の開閉調節によって制御されるが（Ｐ６５）、これに制限されるものではない。

【0030】

以上、本発明は、提示された実施形態を参照して詳細に説明されたが、当業者は、提示された実施形態を参照して、本発明の技術的思想を外れない範囲で多様な変形及び修正を作ることができる。本発明は、このような変形及び修正によって制限されず、特許請求の範囲によって制限される。

【符号の説明】

【0031】

１１＿１ないし１１＿Ｎ：マイクロマルチヒーターゾーン
１３：スイッチモジュール
１４＿１ないし１４＿Ｎ：個別スイッチ手段
１５：スイッチ制御モジュール
２１＿１ないし２１＿Ｌ：ＡＣヒーターゾーン
２２＿１ないし２２＿Ｌ：半導体スイッチ
３１：ウェーハ固定部分
３２：フレーム部分
４１：作動胴体
４３：マイクロマルチゾーンボード
４４：光通信回路モジュール
４５：駆動モジュール
４６：電源回路モジュール
４７：ＡＣヒーターコントローラ
４８：ＡＣ電力供給源
５１：加熱領域

【要約】

【課題】多重加熱領域構造の静電チャックを提供すること。
【解決手段】多重加熱構造の静電チャックは、それぞれが加熱素子によって個別的に加熱制御が可能な多数個のマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎ；多数個のマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎのそれぞれに連結された個別スイッチ手段１４＿１ないし１４＿Ｎを含むスイッチモジュール１３；及びスイッチモジュール１３の作動を制御するスイッチ制御モジュール１５；を含み、それぞれのマイクロマルチヒーターゾーン１１＿１ないし１１＿Ｎによって静電チャックに固定されたウェーハの互いに異なる部分が独立して加熱される。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】