特許 7438840 マルチゾーンアジマスヒータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-16

(45)【発行日】2024-02-27

(54)【発明の名称】マルチゾーンアジマスヒータ

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/74 20060101AFI20240219BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20240219BHJP

【ＦＩ】

H05B3/74

H05B3/00 310D

H05B3/00 370

【請求項の数】 17

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020078159

(22)【出願日】2020-04-27

(65)【公開番号】P2020181817

(43)【公開日】2020-11-05

【審査請求日】2023-04-27

(31)【優先権主張番号】62/838,535

(32)【優先日】2019-04-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】501162454

【氏名又は名称】ワットロー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】スミス、ケビン

(72)【発明者】

【氏名】ヴァラチョヴィック、ポール

【審査官】河内 誠

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３１６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０２９８７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－１１４３５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ３／００～３／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

台座の形態である基板と、
前記基板の周囲に沿って配置された複数の加熱ゾーンを具備する少なくとも１つの抵抗ヒータと、
前記複数の加熱ゾーンと通信する電気リード線と、
前記台座の下面に取り付けられ、かつ、前記下面から延びる軸と、を具備するヒータアセンブリであり、
前記複数の加熱ゾーンは、前記ヒータアセンブリの方位温度制御を提供するために独立して制御可能であり、前記少なくとも１つの抵抗ヒータは、共通接地電気リード線を有し、前記共通接地電気リード線が共通の接地と通信する複数の抵抗ヒータ素子を具備し、
前記軸は内部室を有し、
前記電気リード線及び前記共通接地電気リード線は前記軸の前記内部室を通って延び、及び、前記複数の抵抗ヒータ素子の個々の制御を提供するために、前記電気リード線を直接的に介して前記複数の抵抗ヒータ素子の各々に電流が印加される、
ヒータアセンブリ。

【請求項2】

前記複数の抵抗ヒータ素子が、ｎ個の抵抗ヒータ素子を具備し、前記電気リード線と前記共通の接地との総数はｎ＋１であり、前記ｎ個の抵抗ヒータ素子は２以上の抵抗ヒータ素子である請求項１に記載のヒータアセンブリ。

【請求項3】

前記少なくとも１つの抵抗ヒータは、前記基板の周囲に沿って物理的な直列接続で延びる第１抵抗ヒータ素子及び第２抵抗ヒータ素子を具備し、前記電気リード線は、前記第１抵抗ヒータ素子の正の端部と通信する第１の正の電気リード線と、前記第２抵抗ヒータ素子の正の端部と通信する第２の正の電気リード線とを含み、前記共通の接地は、前記第１抵抗ヒータ素子の負の端部及び前記第２抵抗ヒータ素子の負の端部と通信する、請求項１に記載のヒータアセンブリ。

【請求項4】

前記複数の抵抗ヒータ素子のそれぞれは、互いに絶縁されている請求項１に記載のヒータアセンブリ。

【請求項5】

前記少なくとも１つの抵抗ヒータは、ケーブルヒータである請求項１に記載のヒータアセンブリ。

【請求項6】

前記少なくとも１つの抵抗ヒータは、管状ヒータ、層状ヒータ、及び箔状ヒータからなるグループから選択される、請求項１に記載のヒータアセンブリ。

【請求項7】

前記少なくとも１つの抵抗ヒータは、前記基板内に埋め込まれている請求項１に記載のヒータアセンブリ。

【請求項8】

前記基板は、１枚である請求項１に記載のヒータアセンブリ。

【請求項9】

前記少なくとも１つの抵抗ヒータは、前記基板の外面に取り付けられている請求項１に記載のヒータアセンブリ。

【請求項10】

前記基板は、金属材料である請求項１に記載のヒータアセンブリ。

【請求項11】

前記複数の加熱ゾーンを独立して制御するために操作可能な２線式コントローラをさらに具備し、前記抵抗ヒータは、前記抵抗ヒータがヒータ素子として及び温度センサとして機能するに足りる高い抵抗温度係数（ＴＣＲ）を有する材料でできている請求項１に記載のヒータアセンブリ。

【請求項12】

前記複数の抵抗ヒータ素子は、前記基板の一次加熱を提供する請求項１に記載のヒータアセンブリ。

【請求項13】

前記基板の加熱は、前記複数の抵抗ヒータ素子によってのみ提供される請求項１２に記載のヒータアセンブリ。

【請求項14】

コントローラと、
台座の形態である基板と、
共通接地電気リード線を有し、前記共通接地電気リード線が共通の接地と通信し、基板の周囲に沿って配置された複数の加熱ゾーンを定義する複数の抵抗ヒータ素子と、
前記複数の加熱ゾーンと通信する電気リード線と、
前記台座の下面に取り付けられ、かつ、前記下面から延びる軸と、
を具備し、
前記複数の加熱ゾーンは、前記基板の方位温度制御を提供するために、前記コントローラにより独立に制御され、
前記軸は内部室を有し、
前記電気リード線は前記軸の前記内部室を通って延び、かつ、前記複数の加熱ゾーンの個々の制御を提供するために、前記電気リード線を直接的に介して前記複数の加熱ゾーンの各々に電流が印加される、
熱システム。

【請求項15】

前記コントローラは、２線式コントローラである請求項１４の熱システム。

【請求項16】

前記複数の抵抗ヒータ素子は、ｎ個の抵抗ヒータ素子を具備し、前記電気リード線と前記共通の接地との総数はｎ＋１であり、前記ｎ個の抵抗ヒータ素子は２以上の抵抗ヒータ素子を含む請求項１４に記載の熱システム。

【請求項17】

前記複数の抵抗ヒータ素子は、前記基板の前記周囲に沿って物理的な直列接続で延びる第１抵抗ヒータ素子と第２抵抗ヒータ素子を具備し、前記電気リード線は、前記第１抵抗ヒータ素子の正の端部と通信する第１の正の電気リード線と、前記第２抵抗ヒータ素子の正の端部と通信する第２の正の電気リード線とを含み、前記共通の接地は、前記第１抵抗ヒータ素子の負の端部と前記第２抵抗ヒータ素子の負の端部と通信する、請求項１４に記載の熱システム。

【発明の詳細な説明】

【関連出願との相互参照】

【0001】

本出願は、２０１９年４月２５日に出願された米国仮出願第６２/８３８，５３５号に対する優先権及びその利益を主張する。上記出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本開示は、ヒータセンブリに係わり、より具体的には、加熱ターゲットに沿った方向熱制御及び分配を提供する抵抗ヒータを有するヒータセンブリに関する。

【背景技術】

【0003】

本項の記載は、本開示に関連する背景情報を単に提供するものであり、先行技術を構成するものではない。

【0004】

半導体プロセスにおいて、そこに配置されたウェハを支持し、加熱するためのペデスタルが知られている。ペデスタルは、一般に、ウェハを支持するための基板と、板状部材の下面に取り付けられた軸部材とを含む。ヒータは、ウェハに必要な加熱を提供するため、基板に埋め込まれていてもよいし、或いは基板に取り付けられていてもよい。シャワーヘッドのような他の装置もまた、半導体プロセスにおいて使用され、プロセスガス（例えば、反応物）をプロセス中にウェハ全体に散布する。

【0005】

プラズマ強化成膜、又はエッチングなどの様々なウェハ処理ステップの間、ウェハ内の処理変動を低減させるため、基板を均一に加熱又は冷却する必要がある。しかしながら、基板の周囲の均一な方位加熱（azimuthal heating）を維持することは、周囲に沿った不均一な熱損失のために困難な場合がある。

【0006】

本開示は、様々なアプリケーションにおいて、基板の加熱に関連する他の課題のうち、基板の均一な方位加熱に関連する課題に対処する。

【発明の概要】

【0007】

本明細書は、本開示の一般的な概要を提供するものであり、その完全な範囲又は特徴の全てを包括的に開示するものではない。

【0008】

本開示の一形態において、基板と少なくとも１つの抵抗ヒータとを具備するヒータセンブリが提供される。少なくとも１つの抵抗ヒータは、基板の周囲に沿って配置された複数の加熱ゾーンを具備し、複数の加熱ゾーンは、ヒータセンブリの方位温度制御を提供するため独立して制御可能である。本開示の幾つかの変形例において、少なくとも１つの抵抗ヒータは、共通の接地を有する複数の抵抗ヒータ素子を具備する。このような変形例において、少なくとも１つの抵抗ヒータは、ｎ個の抵抗ヒータ素子と、ｎ＋１個の電気リード線とを具備する。例えば、少なくとも１つの抵抗ヒータは、基板の外周に沿って直列に延びる第１抵抗ヒータ素子と第２抵抗ヒータ素子とを含む。第１の正の電気リード線は、第１抵抗ヒータ素子の正の端部と通信し、第２の正の電気リード線は、第２抵抗ヒータ素子の正の端部と通信し、共通の電気リード線は、第１抵抗ヒータ素子の負の端部及び第２抵抗ヒータ素子の負の端部と通信する。本開示の他の変形において、少なくとも１つの抵抗ヒータは、それぞれが接地電気リード線を有する複数の抵抗ヒータ素子を具備する。このような変形において、複数の別個の抵抗ヒータ素子は、互いに絶縁されている。

【0009】

本開示の幾つかの変形において、少なくとも１つの抵抗ヒータは、ケーブルヒータである。本開示の他の変形において、少なくとも１つの抵抗ヒータは、管状ヒータ、層状ヒータ、又は箔状ヒータである。

【0010】

本開示の幾つかの変形において、基板は１枚である。本開示の他の変形において、基板は、少なくとも２枚である。また、本開示の幾つかの変形において、少なくとも１つの抵抗ヒータは、基板内に埋め込まれている。代替的に、又はそれに加えて、少なくとも１つの抵抗ヒータは、基板の外面に取り付けられる。基板は、金属材料、セラミック材料などから形成されてもよく、シャワーヘッド又は台座であってもよい。基板が台座の形態である本開示の変形において、電気リード線は、台座の軸を通って延びる。

【0011】

本開示の幾つかの変形において、ヒータセンブリは、複数の加熱ゾーンを独立して制御することが可能な２線式コントローラを含む。このようなバリエーションにおいて、少なくとも１つの抵抗ヒータは、ヒータ素子として機能する材料及び温度センサとして機能する材料を定義する。

【0012】

本開示の少なくとも１つの変形において、複数の抵抗ヒータ素子は、基板の一次加熱を提供するように構成された複数の一次抵抗ヒータ素子である。このような変形において、複数の一次抵抗ヒータ素子は、基板の加熱のみを提供することができる。

【0013】

本開示の別の形態において、コントローラ、基板、及び少なくとも１つの抵抗ヒータを具備する熱システムが提供される。少なくとも１つの抵抗ヒータは、基板の周囲に沿って配置された複数の加熱ゾーンを含み、複数の加熱ゾーンは、基板の方位温度制御を提供するため、コントローラにより独立して制御される。本開示の幾つかの変形において、コントローラは２線式コントローラであり、少なくとも１つの抵抗ヒータは、共通の接地線を有する複数の抵抗ヒータ素子、それぞれが接地線を有する複数の抵抗ヒータ素子、又はそれらの組み合わせである。

【0014】

本開示のさらに別の形態において、基板を方位加熱する方法は、基板の方位温度制御が提供されるように、基板の周囲に沿って延びる複数の加熱ゾーンを独立して制御することを含む。本開示の幾つかの変形において、複数の加熱ゾーンは、共通の接地線を有する複数の抵抗ヒータ素子、複数の抵抗ヒータ素子のそれぞれが接地線を有する複数の抵抗ヒータ素子、及びそれらの組み合わせから選択された抵抗ヒータ素子を含む。

【0015】

適用可能なさらなる領域は、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。本明細書及び特定の実施例は、例示のみを目的としたものであり、本開示の範囲を限定することを意図しないことが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0016】

本開示が十分に理解されるように、ここでは、例によって与えられた様々な形態を、添付の図面を参照して説明する。

【0017】

図1は、本開示の教示に従ったヒータアセンブリの斜視図である。

【0018】

図２Ａは、本開示の教示に従ったヒータアセンブリの断面図である。

【0019】

図２Ｂは、図２Ａのセクション２Ｂ―２Ｂの断面図である。

【0020】

図３Ａは、本開示の教示に従ったヒータアセンブリの斜視図である。

【0021】

図３Ｂは、図３Ａのセクション３Ｂ-３Ｂの断面図である。

【0022】

ここに記載された図面は、例示のためだけのものであり、本開示の範囲を何ら制限することを意図するものではない。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下の説明は、単に例示的なものであり、本開示、適用、又は用途を限定することを意図するものではない。図面全体を通して、対応する参照数字は、類似又は対応する部分及び特徴を示すことが理解されるべきである。例示及び変形は、当業者に本開示の範囲を十分に伝えるために提供される。本開示の変形例の完全な理解を提供するために、特定の構成要素、装置、及び方法の種類など、多数の具体的な詳細が記載されている。特定の詳細を採用する必要はなく、本明細書で提供される例示及びバリエーションは、代替的な形態を含むことができ、本開示の範囲を限定することを意図していないことは、当業者には明らかであろう。幾つかの例において、周知のプロセス、周知のデバイス構造、及び周知の技術は、詳細には記載されていない。

【0024】

ここで図１を参照すると、本開示の教示に従ったヒータアセンブリ１０が概略的に描かれている。ヒータアセンブリ１０は、基板１００と、複数のヒータ素子１２２及び対応する加熱ゾーン１２４を具備する少なくとも１つの抵抗ヒータ１２０とを含む。基板１００は、上面１０２（＋ｙ方向）と、下面１０４（-ｙ方向）と、側壁１０６と、側壁１０６に隣接及び／又は近接した周囲１０８とを有する。基板１００は、厚さ（ｙ方向）を有し、側壁１０６は、上面１０２と下面１０４との間に延びている。本明細書で使用されるように、「周囲」という用語は、基板の外側の側壁に隣接又は近接して延びる領域又は領域を指す。例えば、図１に概略的に描かれた複数のヒータ素子１２２は、基板１００の周囲１０８に沿って配置されている。また、複数のヒータ素子１２２は、基板１００の上面１０２に取り付けられている。図１に概略的に描かれているように、基板１００は、円形の形状（すなわち、Ｘ-Ｚ平面内の円形断面）を有する。しかしながら、異なる形状（例えば、長方形、三角形、楕円形など）を有する基板が、本開示の教示の範囲内に含まれることが理解されるべきである。

【0025】

本開示の幾つかの変形において、複数のヒータ素子１２２、それによる複数の加熱ゾーン１２４は独立して制御可能である。このような変形において、ヒータアセンブリ１０の方位温度制御が提供される。本明細書で使用されるように、「方位温度制御」という語句は、基板の半径方向に沿った温度制御とは対照的に、基板の円周方向に沿った（例えば、基板の周囲に沿った）基板の温度制御を指す。本明細書で使用されるように、「半径方向」という語句は、図１の矢印２によって概略的に描かれているように、基板の中心（例えば、基板１００の中心「Ｃ」）から基板の周囲（例えば、周囲１０８）への方向を指す。

【0026】

引き続き図１を参照すると、本開示の幾つかの変形において、コントローラ１５０は、例えば２線式コントローラが含まれ、複数のヒータ素子１２２の独立した制御、これにより複数の加熱ゾーン１２４の独立した制御が提供されるように、ヒータアセンブリ１０と通信している。このような変形において、複数のヒータ素子１２２の各々は、ヒータ素子として、及び温度センサとして機能する材料を定義する。二線式コントローラ及びその材料の非限定的な例は、本願と共通して譲渡され、その全体が参照により組み込まれる米国特許第７，１９６，２９５号に開示されている。例えば、本開示の幾つかの変形において、電源１５５が提供され、複数のヒータ素子１２２に電力を供給するように構成され、２線式コントローラの形態のコントローラ１５０は、複数のヒータ素子１２２の計算された抵抗に基づき複数のヒータ素子１２２の温度（複数可）を決定する。また、コントローラ１５０は、複数のヒータ素子１２２の温度（複数可）を制御するために、電源１５５に信号を送信する。本開示の少なくとも１つの変形において、コントローラ１５０は、複数のヒータ素子１２２の各々への電力及び温度を独立して制御する。

【0027】

動作において、電流は、複数のヒータ素子１２２の各々を独立して流れ、コントローラ１５０は、複数の加熱ゾーン１２４の各々の温度又は平均温度を監視し、所与の加熱ゾーン１２４の温度（又は平均温度）に基づいて、所与の加熱ゾーン１２４の温度がそれぞれ増加又は減少するように、対応するヒータ素子１２２を通る電流を増加又は減少させる。

【0028】

本明細書に開示される抵抗ヒータ１２０及び他の抵抗ヒータの非限定的な例は、層状ヒータ、ケーブルヒータ、管状ヒータ、及び箔状ヒータを含む。層状ヒータは、基板に供給された材料の層を具備し、各層は、本明細書で「ヒータ素子」とも呼ばれ、レーザーエッチング、熱溶射、又は射出成形を介して形成されてもよい。

【0029】

本開示の幾つかの変形において、複数のヒータ素子１２２は、複数の主ヒータ素子、すなわち、複数のヒータ素子１２２は、基板１００の主加熱又は一次加熱を提供する。少なくとも１つの変形において、複数のヒータ素子１２２は、基板１００の加熱に使用される唯一のヒータ素子である。少なくとも１つの他の変形において、複数のヒータ素子１２２は、基板１００の主加熱又は一次加熱を提供し、二次ヒータ素子（図示せず）は、複数のヒータ素子１２２から内向きに間隔を空けて（すなわち、周囲１０８から軸１２６に向かう方向に）基板１００の一部に二次加熱を提供する。

【0030】

ここで、図２Ａ及び２Ｂを参照すると、本開示の教示に従ったヒータアセンブリ１２の断面が概略的に描かれている。図１のヒータアセンブリ１０と同様に、ヒータアセンブリ１２は、基板１００と、少なくとも１つの抵抗ヒータ１２０とを含む。図２Ａ及び２Ｂに概略的に描かれた少なくとも１つの抵抗ヒータ１２０は、複数のヒータ素子１２２Ａ－１２２Ｃ（本明細書では「第１ヒータ素子１２２Ａ」、「第２ヒータ素子１２２Ｂ」、及び「第３ヒータ素子１２２Ｃ」とも呼ばれる）と、対応する加熱ゾーン１２４Ａ－１２４Ｃとを含む。さらに、基板１００は、電気リード線１２８Ａ－１２８Ｃ、１３０（本明細書では「第１電気リード線１２８Ａ」、「第２電気リード線１２８Ｂ」、「第３の電気リード線１２８Ｃ」、及び「接地電気リード線１３０」とも称される）を包囲する基板１００の下面１０４から延びる軸１２６を有する台座の形態である。

【0031】

特に図２Ｂを参照すると、複数のヒータ素子１２２Ａ－１２２Ｃは、第１ヒータ素子１２２Ａの第１端部（-ｘ方向）と通信する第１電気リード線１２８Ａと、第２ヒータ素子１２２Ｂの第１端部（-ｘ方向）と通信する第２電気リード線１２８Ｂと、第３ヒータ素子１２２Ｃの第１端部（-ｘ方向）と通信する第３の電気リード線１２８Ｃと、第１、第２、第３ヒータ素子１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃの第２端部（＋ｘ方向）と通信する共通接地電気リード線１３０と直列に配置される。従って、電流は、電気リード線１２８Ａ、１３０を介して第１のヒータ素子１２２Ａに印加されるか又は流れ、電流は、電気リード線１２８Ｂ、１３０を介して第２ヒータ素子１２２Ｂに印加され、電流は、電気リード線１２８ｃ、１３０を介して第３ヒータ素子１２２Ｃに印加される。このようにヒータ素子１２２Ａ－１２２Ｃに電流を印加することは、ヒータ素子及び対応する加熱ゾーン１２４Ａ－１２４Ｃの独立した制御を提供することと理解すべきである。また、この方法でヒータ素子１２２Ａ－１２２Ｃに電流を印加することは、基板１００の方位温度制御を提供することと理解されるべきである。

【0032】

本開示の幾つかの変形において、コントローラ１５０は、図２Ａに概略的に描かれているように含まれる。コントローラ１５０は、ヒータアセンブリ１２と通信しており、複数のヒータ素子１２２Ａ－１２２Ｃを独立して制御し、これにより複数の加熱ゾーン１２４Ａ－１２４Ｃを独立して制御するように構成されている。特に、コントローラ１５０は、上述したように、電気リード線１２８Ａ－１２８Ｃを介してヒータ素子１２２Ａ－１２２Ｃを通る電流を増加又は減少させることにより、抵抗ヒータ１２０の制御された加熱を提供するように構成されている。本開示の幾つかの変形において、コントローラ１５０は、基板１００の周囲１０８の均一な加熱を提供し、すなわち、加熱ゾーン１２４Ａ－１２４Ｃの温度又は平均温度は、一般的に互いに等しい（例えば、±２℃以内）。本開示の他の変形において、コントローラ１５０は、基板１００の周囲１０８の選択的加熱を提供し、すなわち、加熱ゾーン１２４Ａ－１２４Ｃの温度又は平均温度は、意図的に、互いに一般的に等しくない。

【0033】

ここで、図３Ａ及び３Ｂを参照すると、本開示の教示に従った別のヒータアセンブリ１４が概略的に描かれている。図２Ａ－２Ｂのヒータアセンブリ１２と同様に、ヒータアセンブリ１４は、軸１２６を有する基板１００と、基板１００内に配置された少なくとも１つの抵抗ヒータ１４０とを含む。しかしながら、ヒータアセンブリ１２とは対照的に、少なくとも１つの抵抗ヒータ１４０は、それぞれが接地電気リード線を有する複数のヒータ素子１４２を具備する。特に、図３Ａに概略的に描かれた少なくとも１つの抵抗ヒータ１４０は、対応する加熱ゾーン１４４Ａ－１４４Ｄを有する複数のヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄを含む。また、図３Ｂに最もよく示されているように、ヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄ（図３Ｂに示されているヒータ素子１４２Ａ及び１４２Ｂのみ）の各々は、それぞれ、ヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄの第１端部（＋ｙ方向）に接続された正の電気リード線１４１Ａ－１４１Ｄと、それぞれ、ヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄの第２端部（-ｙ方向）に接続された負の電気リード線１４３Ａ－１４３Ｄとを有している。従って、電気リード線１４１Ａと１４３Ａを介してヒータ素子１４２Ａに電流が印加され、電気リード線１４１Ｂと１４３Ｂを介してヒータ素子１４２Ｂに電流が印加され、電気リード線１４１Ｃと１４３Ｃを介してヒータ素子１４２Ｃに電流が印加され、電気リード線１４１Ｄと１４３Ｄを介してヒータ素子１４２Ｄに電流が印加される。電気リード線１４１Ａ－１４１Ｄ及び１４３Ａ－１４３Ｄを介してヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄに電流を印加することは、ヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄ及び対応する加熱ゾーン１４４Ａ－１４４Ｄの独立した制御を提供することと理解すべきである。このようにヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄに電流を印加することは、基板１００の方位温度制御を提供することとも理解されるべきである。

【0034】

本開示の幾つかの変形において、図３Ａに概略的に描かれているように、コントローラ１６０及び電源１６５が含まれる。コントローラ１６０は、ヒータアセンブリ１４と通信可能であり、複数のヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄを独立して制御し、これにより複数の加熱ゾーン１４４Ａ－１４４Ｄを独立して制御するように構成されている。特に、コントローラ１６０は、上述したように、電気リード線１４１Ａ－１４１Ｄ及び１４３Ａ－１４３Ｄをそれぞれ介してヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄを通る電流を増加又は減少させることにより、（電源１６５を介して）抵抗ヒータ１４０の制御された加熱を提供するように構成されている。本開示の幾つかの変形において、コントローラ１６０は、基板１００の周囲１０８の均一な加熱を提供し、すなわち、加熱ゾーン１４４Ａ－１４４Ｄの温度又は平均温度は、一般的に互いに等しい（例えば、±２℃以内）。本開示の他の変形において、コントローラ１６０は、基板１００の周囲１０８の選択的加熱を提供し、すなわち、加熱ゾーン１４４Ａ－１４４Ｄの温度又は平均温度は、意図的に互いに一般的に等しくない。

【0035】

コントローラ１６０は、上記のように、２線式コントローラであり、複数の加熱ゾーン１４４Ａ－１４４Ｄの独立した制御、及びこれにより複数のヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄの独立した制御をするようにヒータアセンブリ１２と通信することが提供されると理解されるべきである。このような変形において、複数のヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄの各々は、ヒータ素子として及び温度センサとして機能する材料を定義する。

【0036】

ヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄは、互いに絶縁されていることも理解されるべきである。本開示の幾つかの変形において、ヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄは、基板１００の絶縁領域１１０によってそれぞれから絶縁されている。すなわち、絶縁領域１１０は、ヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄの各々の間に配置される。４つのヒータ素子１４２が図３Ａに示されているが、４つ未満のヒータ素子１４２又は４つ以上のヒータ素子１４２が本開示の範囲内にあることが理解されるべきである。

【0037】

本開示の幾つかの変形において、複数のヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄは、複数の主ヒータ素子、すなわち、複数のヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄは、基板１００の主加熱又は一次加熱を提供する。少なくとも１つの変形において、複数のヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄは、基板１００の加熱に使用される唯一のヒータ素子である。少なくとも１つの他の変形において、複数のヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄは、基板１００の主加熱又は一次加熱を提供し、二次ヒータ素子（図示せず）は、複数のヒータ素子１４２Ａ－１４２Ｄから内側に間隔を空けて（すなわち、周囲１０８から軸１２６に向かう方向に）基板１００の一部分に二次加熱を提供する。このような二次ヒータ素子は、例示的に、本願と共通に所有され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国公開第２０１９／０１５９２９１号に図示及び記載されているものを含むことができる。

【0038】

基板の方位加熱のためのヒータアセンブリが提供されることは、本開示の教示から理解されるべきである。ヒータアセンブリは、基板の周囲に沿って配置された複数のヒータ素子からなる少なくとも１つの抵抗ヒータを具備する。また、複数のヒータ素子は、基板の外面に取り付けられているか、基板内に配置されているか、又はそれらの組み合わせである。複数のヒータ素子のそれぞれに電流を流すことで、ヒータ素子の複数のゾーンチューニングが可能となり、基板の方位方向に沿った熱伝達が可能となる。方位方向に沿った熱伝達は、少なくとも１つの抵抗ヒータの中心から少なくとも１つの抵抗ヒータの周辺端に向かうか、又は周辺端又は少なくとも１つの抵抗ヒータから少なくとも１つの抵抗ヒータの中心に向かうかのいずれかであってもよい。基板の周囲から間隔をあけて配置された基板の中心部は、周囲の温度よりも高い温度を有していてもよいし、低い温度を有していてもよい。

【0039】

抵抗ヒータは、各種の抵抗ヒータであってもよく、層状ヒータ素子、ケーブル状ヒータ素子、管状ヒータ素子、箔状ヒータ素子などの抵抗ヒータに限定されるものではない。また、基板は、セラミック材料や金属材料を含んでいてもよく、これに限定されるものではなく、１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。

【0040】

複数のヒータ素子は、全てのヒータ素子が共通の接地電気リード線を有し、ｎ個のヒータ素子がｎ個のヒータ素子とｎ＋１個の電気リード線を流れる電流で独立して制御されるように、直列に電気的に接続されていてもよい。代替的には、複数のヒータ素子は、正の電気リード線及び負の電気リード線を有してもよく、ｎ個のヒータ素子は、ｎ個のヒータ素子及び２ｎ個の電気リード線を流れる電流で独立して制御される。

【0041】

コントローラを含んでもよく、複数の加熱ゾーンを独立して制御するために操作されてもよい。コントローラは、電源、電圧及び電流測定コンポーネント、電力調整コンポーネント、及び少なくとも１つの抵抗ヒータと通信するプロセッサを具備してもよい。プロセッサは、通信コンポーネントとも通信しており、ここで、ヒータアセンブリからの特定の出力（例えば、温度測定値）が送達され、また、入力（例えば、更新されたＴＣＲ値、較正データ、温度設定点、抵抗設定点）がヒータシステムに提供されてもよい。コントローラの一例は、抵抗ヒータが、ヒータ素子として及び温度センサとして機能する材料を定義する二線式コントローラであってもよい。

【0042】

図面には示されていないが、半導体処理に使用されるペデスタル、シャワーヘッド等に含まれる他の構成要素が、本明細書に開示されるヒータアセンブリの一部として含まれ得ることが理解されるべきである。このような構成要素の非限定的な例としては、ルーティング層、冷却チャネル、導電性ビアなどが挙げられる。

【0043】

第１、第２、第３などの用語は、様々な要素、構成要素、領域、層及び／又はセクションを説明するために使用されてもよいが、これらの要素、構成要素、領域、層及び／又はセクションは、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、層及び／又はセクションを、別の要素、構成要素、領域、層及び／又はセクションと区別するためにのみ使用されてもよい。本明細書で使用される場合、「第１」、「第２」、及び他の数値用語のような用語は、文脈によって明確に示されない限り、順番又は順序を暗示するものではない。したがって、第１要素、構成要素、領域、層又はセクションは、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２要素、構成要素、領域、層又はセクションと呼ばれ得る。さらに、要素、構成要素、領域、層又はセクションは、「第２」要素、構成要素、領域、層又はセクションと称される要素、構成要素、領域、層又はセクションを必要とせずに、「第１」要素、構成要素、領域、層又はセクションと称してもよい。

【0044】

「内側」、「外側」、「下」、「下方」、「より下」、「上」、「上方」などのような空間的に相対的な用語は、図示されているように、１つの要素又は特徴と他の要素又は特徴との関係を説明するために、説明を容易にするために、本明細書で使用されてもよい。空間的に相対的な用語は、図に描かれている向きに加えて、使用中又は操作中の装置の異なる向きを包含することを意図してもよい。例えば、図中の装置がひっくり返された場合、他の要素又は特徴の「下方」又は「下」と記載された要素は、その時、他の要素又は特徴の「上」を向いているであろう。したがって、例示的な用語「下」は、「上」又は「下」の配向の両方を包含することができる。本明細書で使用される空間的相対記述子は、装置が他の方向に配向されていてもよく（９０度回転されていてもよく、又は他の方向に配向されていてもよく）、本明細書で使用される空間的相対記述子は、それに応じて解釈される。

【0045】

本明細書で使用されるように、「Ａ、Ｂ、及びＣのうち少なくとも１つ」という語句は、非排他的論理和を用いた論理（Ａ又はＢ又はＣ）を意味するものと解釈されるべきであり、「Ａのうち少なくとも１つ、Ｂのうち少なくとも１つ、及びＣのうち少なくとも１つ」を意味するものと解釈されるべきではない。

【0046】

本明細書で使用される用語は、特定の例示的な形態のみを記述する目的のためのものであり、限定的であることを意図していない。単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明確にそうでないことを示さない限り、複数形も含むことが意図され得る。用語「含む」及び「有する」は包括的であり、したがって、記載された特徴、整数、ステップ、操作、要素、及び／又は構成要素の存在を規定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、構成要素、及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。本明細書に記載された方法のステップ、プロセス、及び操作は、特に特定されない限り、議論された又は図示された特定の順序でのそれらの性能を必ずしも必要とするものと解釈されるべきではない。また、追加のステップ又は代替のステップが採用され得ることも理解されるべきである。

【0047】

本開示の記載は、本質的に例示的なものに過ぎず、したがって、本開示の本質から逸脱しない例示及び変形は、本開示の範囲内であることが意図されている。このような例示及び変形は、開示の精神及び範囲からの逸脱とみなされるべきではない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施することができる。したがって、本開示は、特定の例及び変形例を含むが、他の修正は、図面、明細書、及び以下の特許請求の範囲を検討すると明らかになるので、本開示の真の範囲は、それほど限定されるべきではない。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[付記１]
基板と、
前記基板の周囲に沿って配置された複数の加熱ゾーンを具備する少なくとも１つの抵抗ヒータと、を具備するヒータアセンブリであり、前記複数の加熱ゾーンは、前記ヒータアセンブリの方位温度制御を提供するために独立して制御可能であり、前記少なくとも１つの抵抗ヒータは、共通の接地を有する複数の抵抗ヒータ素子を具備する
ヒータアセンブリ。
[付記２]
複数の抵抗ヒータが、ｎ個の抵抗ヒータ素子とｎ＋１個の電気リード線とを具備する付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記３]
前記少なくとも１つの抵抗ヒータは、前記基板の周囲に沿って直列に延びる第１抵抗ヒータ素子及び第２抵抗ヒータ素子と、前記第１抵抗ヒータ素子の正の端部と通信する第１の正の電気リード線と、第２抵抗ヒータ素子の正の端部と通信する第２の正の電気リード線と、前記第１抵抗ヒータ素子の負の端部及び前記第２抵抗ヒータ素子の負の端部と通信する共通の電気リード線と、を具備する付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記４]
前記複数の抵抗ヒータ素子のそれぞれは、互いに絶縁されている付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記５]
前記少なくとも１つの抵抗ヒータは、ケーブルヒータである付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記６]
前記少なくとも１つの抵抗ヒータは、管状ヒータ、層状ヒータ、及び箔状ヒータからなるグループから選択される、付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記７]
前記少なくとも１つの抵抗ヒータは、前記基板内に埋め込まれている付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記８]
前記基板は、１枚である付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記９]
前記基板は、少なくとも２枚である付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記１０]
前記少なくとも１つの抵抗ヒータは、前記基板の外面に取り付けられている付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記１１]
前記基板は、金属材料である付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記１２]
前記基板は、シャワーヘッドの形態である付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記１３]
前記基板は、台座の形態である付記１のヒータアセンブリ。
[付記１４]
前記複数の加熱ゾーンと通信する電気的リード線と、前記台座から延びる軸と、をさらに具備し、前記電気的リード線は、前記軸を通って延びる付記１３に記載のヒータアセンブリ。
[付記１５]
前記複数の加熱ゾーンを独立して制御するために操作可能な２線式コントローラをさらに具備し、前記抵抗ヒータは、ヒータ素子及び温度センサとして機能する材料を定義する付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記１６]
前記複数の抵抗ヒータ素子は、前記基板の一次加熱を提供する付記１に記載のヒータアセンブリ。
[付記１７]
前記基板の加熱は、前記複数の抵抗ヒータ素子によってのみ提供される付記１６に記載のヒータアセンブリ。
[付記１８]
コントローラと、
基板と、
共通の接地を有し、基板の周囲に沿って配置された複数の加熱ゾーンを定義する複数の抵抗ヒータと、を具備し、前記複数の加熱ゾーンは、前記基板の方位温度制御を提供するため、前記コントローラにより独立して制御される熱システム。
[付記１９]
前記コントローラは、２線式コントローラである付記１８の熱システム。
[付記２０]
前記複数の抵抗ヒータは、ｎ個の抵抗ヒータ素子とｎ＋１個の電気リード線と、を具備する付記１８に記載の熱システム。
[付記２１]
前記複数の抵抗ヒータ素子は、前記基板の前記周囲に沿って直列に延びる第１抵抗ヒータ素子と第２抵抗ヒータ素子と、前記第１抵抗ヒータ素子の正の端部と通信する第１の正の電気リード線と、前記第２抵抗ヒータ素子の正の端部と通信する第２の正の電気リード線と、前記第１抵抗ヒータ素子の負の端部と前記第２抵抗ヒータ素子の負の端部と通信する共通の電気リード線と、を具備する付記１８に記載の熱システム。
[付記２２]
基板の方位温度制御が提供されるように、前記基板の周囲に沿って延びる複数の加熱ゾーンを定義する複数の抵抗ヒータ素子を独立して制御することを具備し、前記複数の抵抗ヒータ素子は、共通の接地線を有する基板の加熱する方法。
[付記２３]
前記複数の抵抗ヒータ素子は、ｎ個の抵抗ヒータ素子とｎ＋１個の電気リード線と、を具備する付記２２に記載の方法。
[付記２４]
前記複数の抵抗ヒータ素子は、前記基板の一次加熱を提供する付記２２に記載の方法。
[付記２５]
前記基板の加熱は、前記複数の抵抗ヒータ素子によってのみ提供される付記２４に記載の方法。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】