(57)【要約】【課題】  ウェハヒータアセンブリを提供することである。【解決手段】  ウェハ加熱アセンブリは、単一のウェハ処理システムために、独特なヒータ部材を有して説明されている。加熱ユニットは、石英外筒で包まれるカーボンワイヤ素子を包含する。加熱ユニットは、ウェハに直接接触を可能にする石英としてコンタミネーションフリーである。カーボン「ワイヤ」または「編まれた」構造の機械的なフレキシビリティは、コイル構成を可能にし、そして、それは、ウェハ全体に独立したヒータゾーン制御を可能にする。ウェハ全体の複数の独立したヒータゾーンは、膜成長／堆積均一性を調整する温度勾配と、従来の単一ウェハシステムより優れている膜均一性およびウェハゆがみを最小とする高速熱調整とを可能にすることができる。【選択図】
2007537582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ加熱アセンブリであって、
複数の凹部を有し、ウェハを支持するように構成されたウェハ支持部を有する保持デバイスと、
複数の加熱ユニットと、
保持デバイスに組み合わせられ、処理チャンバにウェハ加熱アセンブリをマウントするように構成された装着アセンブリとを具備し、
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、
カーボンファイバーバンドルを含み、管内に密封されたカーボンワイヤヒータを有する管であって、各々の前記管が保持デバイスの凹部にマウントされている前記管と、
前記カーボンワイヤヒータの反対側の端部に組み合わせられた接続端子とを有しているウェハ加熱アセンブリ。
【請求項２】
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、前記保持デバイスの実質的にまっすぐな凹部にマウントされた実質的にまっすぐな管を備えている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項３】
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、前記保持デバイスの曲がった凹部にマウントされた湾曲管を備えている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項４】
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、前記保持デバイスの円形凹部にマウントされた円管を備えている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項５】
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、前記保持デバイスの四角凹部にマウントされた四角管を備えている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項６】
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、前記保持デバイスの矩形凹部にマウントされた矩形管を備えている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項７】
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、前記保持デバイスの楕円凹部にマウントされた楕円管を備えている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項８】
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、前記保持デバイスの凹部にマウントされたＵ型管を備えている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項９】
前記凹部は、Ｕ型形状を備えている請求項８に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項１０】
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、複数のセグメントを有し、
各々の前記セグメントは、密封されたカーボンファイバーバンドルを含むカーボンワイヤヒータを有する実質的にまっすぐな管と、各々の前記カーボンワイヤヒータの各々の端部に組み合わせられた前記接続端子とを有し、
各々の前記実質的にまっすぐな管は、前記保持デバイスの実質的にまっすぐな凹部にマウントされている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、複数のセグメントを有し、
各々の前記セグメントは、密封されたカーボンファイバーバンドルを含むカーボンワイヤヒータを有する実質的にまっすぐな管と、各々の前記カーボンワイヤヒータの各々の端部に組み合わせられた前記接続端子とを有し、
複数の前記セグメントは、保持デバイスの四角凹部にマウントされている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項１２】
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、複数のセグメントを有し、
各々の前記セグメントは、密封されたカーボンファイバーバンドルを含むカーボンワイヤヒータを有する実質的にまっすぐな管と、各々の前記カーボンワイヤヒータの各々の端部に組み合わせられた前記接続端子とを有し、
複数の前記セグメントは、保持デバイスの矩形凹部にマウントされている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、複数のセグメントを有し、
各々の前記セグメントは、密封されるカーボンファイバーバンドルを含むカーボンワイヤヒータを有する湾曲管と、各々の前記カーボンワイヤヒータの各々の端部に組み合わせられた接続端子はとを有し、
複数の前記セグメントは、保持デバイスの曲がった凹部にマウントされている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項１４】
前記曲がった凹部は、円形形状を有している請求項１３に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項１５】
前記曲がった凹部は、楕円形状を有している請求項１３に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項１６】
前記保持デバイスに組み合わせられた熱障壁と、
前記熱障壁に組み合わせられたクーリングユニットとを更に具備する請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項１７】
前記保持デバイスに組み合わせられた温度センサを更に具備する請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項１８】
前記加熱ユニットは、管のそれぞれの端部に組み合わせられた移行素子と、
前記移行素子に組み合わせられたシーリング端子部とを更に有し、
各々の前記接続端子が少なくとも１つの前記シーリング端子部に組み合わせられている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項１９】
前記管および前記移行素子は、単一材料から形成されている請求項１８に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項２０】
前記単一材料は、石英ガラス管を備えている請求項１９に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項２１】
前記管は、第１の材料から形成され、
前記移行素子は、第２の材料から形成されている請求項１８に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項２２】
前記第１の材料もしくは前記第２の材料のうちの少なくとも一方、または前記第１の材料および前記第２の材料の両方は、石英ガラス管を備えている請求項２１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項２３】
前記シーリング端子部は、移行素子の先導部分を密封するための手段を備えている請求項１８に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項２４】
前記シーリング端子部は、前記管の先導部分を密封するための手段を備えている請求項１８に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項２５】
前記加熱ユニットは、前記カーボンワイヤヒータの反対側の端部に組み合わせられる終点素子を更に有し、
前記終点素子は、圧縮ワイヤカーボン部材を含み、
前記カーボンワイヤヒータは、前記圧縮ワイヤカーボン部材に埋設されている請求項１８に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項２６】
前記カーボンワイヤヒータは、カーボンワイヤを有し、
前記カーボンワイヤは、炭素繊維の少なくとも１つの束を含み、
各々の前記束は、５〜１５マイクロメートルの直径を各々有する少なくとも３００本の炭素繊維を含んでいる請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項２７】
前記カーボンワイヤは、表面毛羽立ちをさらに備えている請求項２６に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項２８】
前記炭素繊維の灰分は、１０ｐｐｍ未満である請求項２６に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項２９】
前記保持デバイスに組み合わせられるカバーを更に具備する請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項３０】
前記ウェハ支持部は、前記カバーに複数の持ち上げ部を備えている請求項２９に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項３１】
少なくとも１つの前記持ち上げ部は、温度センサを備えている請求項３０に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項３２】
前記ウェハ支持部は、前記保持デバイスに複数の持ち上げ部を備えている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項３３】
少なくとも１つの前記持ち上げ部は、温度センサを備えている請求項３２に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項３４】
前記ウェハ支持部は、少なくとも３つの支持点を有する石英ウェハホルダを備えている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項３５】
付加的な加熱ユニットを更に具備し、
前記付加的な加熱ユニットは、カーボンファイバーバンドルを含み、付加的な管内に溶封されたカーボンワイヤヒータを有する前記付加的な管と、
前記付加的な加熱ユニットのカーボンワイヤヒータの反対側の端部に組み合わせられた接続端子と、
付加的な保持デバイスに組み合わせられ、ウェハ支持部より上に前記付加的な加熱ユニットを配置するように構成された付加的な装着アセンブリとを有している請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項３６】
付加的な加熱ユニットを更に具備し、
前記付加的な加熱ユニットは、カーボンファイバーバンドルを含み、付加的な管内に溶封されたカーボンワイヤヒータを有する前記付加的な管と、
前記付加的な加熱ユニットのカーボンワイヤヒータの反対側の端部に組み合わせられた接続端子と、
付加的な保持デバイスに組み合わせられ、ウェハ支持部の実質的に周囲に前記付加的な加熱ユニットを配置するように構成された付加的な装着アセンブリとを有している請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項３７】
付加的な加熱ユニットを更に具備し、
前記付加的な加熱ユニットは、カーボンファイバーバンドルを含み、付加的な管内に溶封されたカーボンワイヤヒータを有する前記付加的な管と、
前記付加的な加熱ユニットのカーボンワイヤヒータの反対側の端部に組み合わせられた接続端子と、
前記付加的な管に組み合わせられた付加的な保持デバイスと、
付加的な保持デバイスに組み合わせられ、ウェハ支持部より上に前記付加的な加熱ユニットを配置するように構成された付加的な装着アセンブリとを有している請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項３８】
付加的な加熱ユニットを更に具備し、
前記付加的な加熱ユニットは、カーボンファイバーバンドルを含み、付加的な管内に溶封されたカーボンワイヤヒータを有する前記付加的な管と、
前記付加的な加熱ユニットのカーボンワイヤヒータの反対側の端部に組み合わせられた接続端子と、
前記付加的な管に組み合わせられた付加的な保持デバイスと、
付加的な保持デバイスに組み合わせられ、ウェハ支持部の実質的に周囲に前記付加的な加熱ユニットを配置するように構成された付加的な装着アセンブリとを有している請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項３９】
複数の第２の凹部を有し、第２のウェハを支持するように構成された第２のウェハ支持部を有する第２の保持デバイスと、
第２の複数の加熱ユニットと、
第２の保持デバイスに組み合わせられ、処理チャンバに第２の保持デバイスをマウントするように構成された第２の装着アセンブリとを具備し、
少なくとも１つの前記第２の複数の加熱ユニットは、
カーボンファイバーバンドルを含み、管内に密封されたカーボンワイヤヒータを有する管であって、各々の前記管が第２の保持デバイスの凹部にマウントされている前記管と、
前記カーボンワイヤヒータの反対側の端部に組み合わせられた接続端子とを有している請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【請求項４０】
基板を処理する方法であって、
処理チャンバの基板ホルダに基板を配置することと、
基板上で急速な熱処理プロセスを実行することとを具備し、
前記基板ホルダは、複数の加熱ユニットを含み、
少なくとも１つの前記加熱ユニットは、
管と、カーボンファイバーバンドルを含み、前記管内に密封されたカーボンワイヤヒータとを有し、各々の管は、基板ホルダの凹部にマウントされており、
前記カーボンワイヤヒータの反対側の端部に組み合わせられた接続端子とを更に有し、
ＤＣ供給は、各々の前記接続端子に組み合わせられ、ＤＣパワーは、前記カーボンワイヤヒータに急速に印加される方法。
【請求項４１】
ウェハ加熱アセンブリであって、
半導体ウェハを支持するための手段と、
前記半導体ウェハの異なる領域を独立して加熱するための手段と、
処理チャンバにウェハ加熱アセンブリを保持し、マウントするための手段に組み合わせられる手段とを具備したウェハ加熱アセンブリ。
【請求項４２】
基板を処理する方法であって、
複数のゾーンを提供する独立した温度センサを有する独立して複数のカーボンワイヤヒータゾーンを制御することを具備し、
各々の独立したゾーンに対する高速応答性を有する単一ウェハヒータシステム、急速な熱変化からウェハ反りを最小にするように調整可能な前記制御をする方法。
【請求項４３】
基板を処理する方法であって、
熱量を最小にし、および、急速な熱サイクルのインクリメントによって、十分にプロセスコントロールに対して急速な熱変化を可能にするための基板支持部材としてのカーボンワイヤヒータ部材を使用することを具備する方法。
【請求項４４】
基板を処理する方法であって、
前記基板の反対側のカーボンワイヤヒータ部材を使用することを具備し、
前記ヒータ部材は、複数の独立したヒータゾーンと、前記ヒータ部材または１つ以上のヒータゾーンのいずれかからの高速熱レスポンスとを有する方法。
【請求項４５】
前記熱的応答の速度を増加する前記カーボンワイヤヒータ部材に対応する代わりの冷却ループを更に具備し、
前記冷却ループは、冷却または他の、熱的に互換性があるクーラント材料のガスを流すように構成されている請求項１に記載のウェハ加熱アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板ホルダに関し、より詳しくは、低い熱量および速い応答時間を有する基板ホルダの単一ウェハヒータアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造技術発展として、半導体ウェハの直径は、費用を低下させるために歩留の改良を求める、より高い要求に応ずるために、半導体回路のより多くの数を提供するために増大された。より良好な歩留りを提供するために、改良された温度コントロールは、たいてい必要である。
【０００３】
半導体プロセスの間、基板ホルダは、ウェハ／基板温度の制御に使われることができる。枚葉式において、単一部片の抵抗ヒータが使われ、それらは、制御にとって困難である。従来の単一ウェハ加熱器系に関する問題は、コンポーネントからの金属コンタミネーションの可能性；制限された熱的に独立したゾーン（ヒータ／サセプタ熱応力破壊の考慮すべき問題によって制限される）；エッジの熱損失効果からの均一性低下；大量の熱量のための限定された熱応答時間；ウェハ全体の過剰な熱傾斜からのウェハ反りおよびスリップ欠陥形成を含む。ウェハがより大きくなり、デバイス形態がより小さくなるとき、より良好な単一ウェハヒータは、プロセス性能を改良するために必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これら理由に対して、より均一な加熱特性およびより速い応答時間を有するヒータが、必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、処理チャンバの基板ホルダにマウントされるウェハ／基板の温度を制御するための装置および方法に関する。
【０００６】
本発明は、より均一な加熱特性およびより速い応答時間を有する加熱ユニットを含む基板ホルダを提供する。本発明の一態様において、石英で包まれる高純度カーボンワイヤを含む独特なヒータ部材（ｈｅａｔｅｒ  ｅｌｅｍｅｎｔ）は、開発された。ヒータ部材は、従来の金属−ワイヤヒータ部材と同様に電磁輻射を放出するように設計されており、ヒータ部材は、高速の熱伝達のために低い熱量を有する。
【０００７】
改良された単一ウェハヒータの構成および以前のヒータ部材での典型的なコンタミネーションソースの除去は、プロセスアプロケーションのより広い範囲を可能にする。低温域ＳＯＧキュアから、高速、高温スパイクアニールへの新しいアプロケーションの範囲は、広がる。低い熱量および急速な熱的応答は、各層毎の（ｌａｙｅｒ―ｂｙ―ｌａｙｅｒ）成長メカニズムに類似したパルス化している熱分解または反応によるプロセスの手段、薄膜形成の制御を改良する手段を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
材料処理システムにおいて、基板および／またはウェハは、加熱および／または冷却素子を含むチャックのようなホルダ上に配置される。本発明の１つの実施形態では、石英で包まれた高純度カーボンワイヤを含む独特なヒータ部材を包含する改良されたホルダは、提供される。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係る処理システムの典型的なブロックダイヤグラムを示す。例えば、処理システム１００は、プラズマエッチャのようなエッチングシステムを含むことができる。代わりとして、処理システム１００は、フォトレジストコーティングシステム、パターニングシステム、現像システムおよび／またはそれらの組合せを含むことができる。他の実施の形態において、処理システム１００は、高速熱プロセス（ＲＴＰ）システムのような熱処理システム、コーティングシステム、化学気相成長（ＣＶＤ）システム、物理蒸着（ＰＶＤ、ｉＰＶＤ）システム、原子層堆積（ＡＬＤ）システムおよび／またはそれらの組合せを含むことができる。
【００１０】
処理システム１００は、チャンバ壁温度を制御するための素子を有することができる。示されるように、壁温度コントロール素子１６６は、壁温度コントロールユニット１６０に組み合わせられることができ、壁温度コントロール素子１６６は、処理チャンバ１１０に組み合わせられることができる。温度コントロール素子は、ヒータ部材および／または冷却素子を含むことができる。例えば、ヒータ部材は、抵抗ヒータまたはカーボンヒータ部材を含むことができる。処理チャンバ１１０の温度は、熱電対（例えばＫタイプ熱電対、Ｐｔセンサなど）のような温度−感知デバイスを使用してモニタされることができる。さらにまた、コントローラは、処理チャンバ１１０の温度を制御するために、壁温度コントロールユニット１６０へのフィードバックとして温度測定を利用することができる。
【００１１】
加えて、処理システム１００は、処理チャンバ１１０の圧力を制御するように処理チャンバ１１０に組み合わせられた圧力制御システム１５０を更に含むことができる。圧力制御システム１５０は、チャンバ圧力を制御するための真空ポンプ１５２およびゲートバルブ１５４、並びに圧力センサ（図示せず）を含むことができる。例えば、真空ポンプ１５２は、１秒あたり５０００リットル（およびより高い）までの排気速度が可能なターボ分子真空ポンプ（ＴＭＰ）を含むことができる。ＴＭＰは、セイコーＳＴＰ―Ａ８０３真空ポンプまたは荏原ＥＴ１３０１Ｗ真空ポンプであり得る。ＴＭＰは、低圧プロセス、一般的に５０のｍＴｏｒｒ未満に有効である。高圧（すなわち１００を超えるｍＴｏｒｒ）または低いスループットプロセス（すなわちガス流れでない）に対して、メカニカルブースターポンプおよびドライ荒引きポンプが、用いられることができる。圧力制御システム１５０が処理チャンバ１１０の下部に組み合わせられて示されるが、これは必須ではない。代わりの実施形態において、圧力制御システム１５０は、処理チャンバ１１０の上部および／または側面に組み合わせられることができる。さらにまた、コントローラは、チャンバ圧力を制御するために、圧力制御システム１５０へのフィードバックとして圧力測定を利用することができる。
【００１２】
例えば、処理チャンバ１１０は、基板１４５に隣接する処理空間１１２に処理プラズマの形成を容易にすることができる。代わりとして、処理チャンバ１１０は、基板１４５に隣接する処理空間１１２にプロセスガスの形成を容易にすることができる。処理システム１００は、２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板、またはより大きい基板を処理するように構成されることができる。代わりの実施形態では、処理システム１００は、複数の処理チャンバを有し、そして処理システムは、１つ以上の処理チャンバにプラズマを生成して動作することができる。
【００１３】
処理システム１００は、処理チャンバ１１０に組み合わせられる上部アセンブリ１２０を更に含むことができる。例えば、上部アセンブリ１２０は、処理チャンバ１１０内の処理空間１１２にプロセスガスを導入するためのガス分配システム１７０に組み合わせられるガス分配プレート１７５を含むことができる。ガス分配プレート１７５は、ガス分配システム１７０から処理チャンバ１１０の処理空間１１２まで１つ以上のガスを分配するように構成された複数のオリフィス（図示せず）を更に含むことができる。プロセスガスは、ＮＨ３、ＨＦ、Ｈ２、Ｏ２、一酸化炭素、ＣＯ２、Ａｒ、Ｈｅ、またはＮ２のうちの少なくとも１つを含むことができる。ここで使用しているように、語「Ａ、Ｂ、Ｃ．．．またはｘのうちの少なくとも１つ」は、記載されたエレメントのどれか１つを含んでいるか、または記載されたエレメントの１つより多くのものの何らかの組合せを含んでいることを意味するものである。例えば、ポリおよび／または窒化（ｎｉｔｒｉｄｅ）プロセスの間、プロセスガスは、ＤＣＳ、ＴＣ、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＨＣＤ、またはＮＨ３のうちの少なくとも１つを含むことができる；ＣＶＤ酸化（Ｏｘｉｄｅ）プロセスの間、プロセスガスは、ＴＥＯＳまたはＢＴＢＡＳのうちの少なくとも一方を含むことができる；ＡＬＤプロセスの間、プロセスガスは、Ｈ２Ｏ、ＴＭＡ、ＨＴＢ、ＮＯまたはＮ２Ｏのうちの少なくとも１つを含むことができる；金属ＣＶＤプロセスの間、プロセスガスは、タングステンカルボニル、レニウムカルボニル、またはタイマータ（Ｔａｉｍａｔａ）（登録商標）のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１４】
さらにまた、上部アセンブリ１２０は、次の機能のうちの少なくとも１つを実行するように構成されることができる：容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）ソースを提供する、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）ソースを提供する、変成器結合型プラズマ（ＴＣＰ）ソースを提供する、マイクロ波動力プラズマソースを提供する、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマソースを提供する、ヘリコン波プラズマソースを提供する、または、表面波プラズマソースを提供する。
【００１５】
例えば、上部アセンブリ１２０は、ＲＦコンポーネント（図示せず）および／またはマグネットシステムコンポーネント（図示せず）を含むことができる。加えて、上部アセンブリ１２０は、供給ライン、注入デバイス、および／または他のガス供給システムコンポーネント（図示せず）を含むことができる。さらにまた、上部アセンブリ１２０は、ハウジング、カバー、シーリングデバイス、および／または他の機械的なコンポーネント（図示せず）を含むことができる。
【００１６】
代わりの実施形態では、処理チャンバ１１０は、例えば、処理チャンバ１１０を処理空間１１２の処理プラズマから保護するためのチャンバライナ（図示せず）またはプロセスチューブ（図示せず）を更に含むことができる。加えて、処理チャンバ１１０は、モニタリングポート（図示せず）を有することができる。例えば、モニタリングポートは、処理空間１１２の光学的モニタリングを可能にすることができる。
【００１７】
例えば、基板１４５は、ゲートバルブアセンブリ１９０によって制御される開口１９４を通って処理チャンバ１１０との間で移送されることができる。加えて、基板１４５は、ロボット基板移送システム（図示せず）を使用して基板ホルダ上に、および、基板ホルダから移送されることができる。加えて、基板１４５は、基板ホルダ１４０内に収容されている基板リフトピン（図示せず）によって受けられることができ、および、そこに収容されているデバイスによって、機械的に移動される。一旦基板１４５が基板移送システムから受け取られると、それは、基板ホルダ１４０の上面まで降ろされることができる。
【００１８】
基板１４５は、静電クランピングシステムを介して基板ホルダ１４０に固定されることができるが、しかし、受動的なウェハの拘束で一般的には十分である。さらにまた、基板ホルダ１４０は、基板ホルダ１４０から熱を受け、熱を熱交換器システム（図示せず）へ伝達し、若しくは加熱するときには熱交換器システムから熱を伝達する再循環クーラント流れを含む冷却システムをも含むことができる。さらに、ガスは、基板１４５と、基板ホルダ１４０との間のガスギャップ熱伝導を改良するために、裏面ガスシステムを介して基板１４５の裏面に供給されることができる。基板の温度コントロールが上昇するか低下する温度で必要なときに、このようなシステムは、利用されることができる。他の実施の形態において、加熱部材（例えば抵抗加熱部材）、または熱電式ヒータ／冷却器は、含まれることができる。
【００１９】
代わりの実施形態において、基板ホルダ１４０は、例えば、基板ホルダ１４０および処理チャンバ１１０に組み合わせられ、かつ処理チャンバ１１０の減圧雰囲気から縦型移動デバイス（図示せず）をシールするように構成されたベローズ（図示せず）によって囲まれる縦型移動デバイスを更に含むことができる。加えて、ベローズシールド（図示せず）は、基板ホルダ１４０に組み合わせられることができ、ベローズを保護するように構成されることができる。基板ホルダ１４０は、例えば、フォーカスリング（図示せず）、シールドリング（図示せず）、およびバッフル板（図示せず）を更に提供することができる。
【００２０】
図１に示される例示の実施形態において、基板ホルダ１４０は、ＲＦ電力が通って処理空間１１２のプロセスガスに結合させられることができる電極１４４を含むことができる。例えば、基板ホルダ１４０は、ＲＦシステム１８５からＲＦ電力の伝達を介して、ＲＦ電圧で電気的にバイアスをかけられることができる。場合によっては、ＲＦバイアスは、プラズマを形成し、維持するために電子を加熱するのに使用されることができる。ＲＦバイアスのための典型的な周波数は、１ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの範囲である。例えば、プラズマ処理のための１３．５６ＭＨｚを使用する半導体処理システムは、当業者にとって周知である。
【００２１】
図１に示すように、基板ホルダ１４０は、基板１４５を加熱するための加熱ユニット１４２を含むことができる。電源１８０は、加熱ユニット１４４にＤＣパワーを提供することができ、加熱ユニットは、基板１４５に輻射エネルギーを提供することができる。
【００２２】
加えて、他の実施例では、基板ホルダ１４０は、基板ホルダ１４０の１つ以上の露出表面上に形成された保護バリア（図示せず）を含むことができる。代わりの実施形態において、保護バリア（図示せず）は、上部アセンブリ１２０の１つ以上の内部面上に形成されることができる。保護バリアは、窒化物化合物、例えば窒化アルミニウム、および／またはポリイミド化合物を含むことができる。
【００２３】
代わりの実施形態において、処理システム１００のコンポーネントを保護するために用いるときに、保護バリアは多くの異なる方法で作製されることができる。ある場合において、１つの場合において、保護バリアは、金属を陽極酸化すること、および陽極酸化された表面にテフロン（登録商標）を含浸させることによって作製されることができる。例えば、保護バリアは、硬質陽極酸化アルミニウム、または硬質陽極酸化アルミニウム合金によって形成されることができ、およびＴＦＥで硬質陽極酸化された表面を含浸させることができる。他の場合においては、保護バリアは、Ａｌ２Ｏ３、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、ＳＣ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３またはＤｙＯ３のうちの少なくとも１つを使用して作製されることができる。加えて、保護バリアは、ＩＩＩ族元素（周期表のコラムＩＩＩ）、および、ランタニド素子のうちの少なくとも１つを含むことができる。第ＩＩＩ族元素は、イットリウム、スカンジウム、またはランタンのうちの少なくとも１つを有し、ランタニド系元素は、セリウム、ジスプロシウム、またはユウロピウムのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２４】
加えて、保護バリアは、所望のプロセス膜より前に、ＳｉＮまたはＳｉ堆積のような前処理コーティングの一部として、処理チャンバ内に形成されることができる。
【００２５】
処理システム１００は、また、コントローラ１３０を含むことができる。コントローラ１３０は、チャンバ１１０、上部アセンブリ１２０、基板ホルダ１４０、圧力制御システム１５０、排気システム１６０、およびＳＩＡ１８０に組み合わせられることができる。コントローラは、システムコンポーネントにコントロールデータを提供し、およびシステムコンポーネントからプロセスおよび／または状態データを受けるように構成されることができる。例えば、コントローラ１３０は、マイクロプロセッサと、メモリ（例えば、揮発性のまたは不揮発性メモリ）と、処理システム１００と通信し、処理システム１００への入力をアクティブにし、同じく処理システム１００からの出力をモニタするために十分な制御電圧を生成することが可能なデジタルＩ／Ｏポートとを含むことができる。さらに、コントローラ１３０は、チャンバ１１０と、上部アセンブリ１２０と、基板ホルダ１４０と、圧力制御システム１５０と、壁温度コントロールユニット１６０と、ガス供給システム１７０と、基板ホルダ温度コントロールユニット（ＴＣＵ）１８０と、ゲートバルブアセンブリ１９０と情報を交換することができる。加えて、メモリに格納されたプログラムは、プロセスレシピによって処理システム１００の前述のコンポーネントの制御に利用されることができる。加えて、コントローラ１３０は、プロセスおよび／または状態データを分析するように、プロセスおよび／または状態データを目標プロセスおよび／または状態データと比較するように、および、プロセスを変更し、および／またはシステムコンポーネントを制御するために比較を使用するように構成されることができる。加えて、コントローラは、プロセスおよび／または状態データを分析し、プロセスおよび／または状態データを履歴プロセスおよび／または状態データと比較し、不良を予測し、防ぎ、および／または、表すために、前記比較を使用するように構成されることができる。
【００２６】
加えて、処理チャンバ１１０は、３０℃から１５０℃までの温度範囲に加熱され、または冷却されることができ、例えば、一般的には４０℃であり得る。加えて、ガス分配システムは、４０℃から１５０℃までの温度範囲に加熱されることができ、および、例えば、温度は、一般的に５０℃であり得る。基板は、２５０℃から１０００℃までの温度範囲で維持されることができ、例えば、基板温度は、一般的に５００℃であり得る。
【００２７】
図２Ａは、本発明の実施形態に係る基板ホルダの簡略化された断面図を示す。図２Ａにて図示したように、基板ホルダ２００は、処理チャンバから実質的に熱的に絶縁されるように構成されることができる。センタリングリング２１５は、基板ホルダに組み合わせられることができる。例えば、センタリングリング２１５は、テフロン（登録商標）を含むことができる。
【００２８】
代わりの実施形態では、基板ホルダ２００は、基板ホルダの上面に形成された保護バリア（図示せず）を含むことができ、保護バリアは、テフロン（登録商標）を含む化合物を含むことができる。
【００２９】
図２Ａに示すように、基板ホルダ２００は、加熱ユニット２１０を含む加熱アセンブリ２２０と、熱障壁２３０と、クーリングユニット２４０と、カップリングユニット２５０とを含む。
【００３０】
冷却システム２４０は、基板ホルダから熱を受け、および、熱を熱交換器システム（図示せず）に移送する再循環クーラント（図示せず）を含むことができる。
【００３１】
さらに、熱伝達ガスは、基板１４５と、基板ホルダ１４０との間のガスギャップ熱伝導を改良するために、裏面ガスシステムを介して基板１４５の裏面に供給されることができる。例えば、基板１４５の裏面に供給される熱伝達ガスは、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトンのような不活性ガスと、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６などのようなプロセスガスと、または酸素、窒素、Ｎ２Ｏ、ＮＯまたは水素のような他のガスとを含むことができる。基板の温度コントロールが上昇するか低下する温度で必要なときに、このようなシステムは利用されることができる。例えば、裏面ガスシステムは、２−ゾーン（センター−エッジ）システムのようなマルチゾーンガス分配システムを含むことができ、そこにおいて、裏面ガスギャップ圧力は、基板１４５のセンターおよびエッジの間で独立して変化されることができる。他の実施の形態において、処理チャンバ１１０のチャンバ壁と同様に、加熱／冷却素子、例えば抵抗加熱部材または熱電式ヒータ／冷却器は、基板ホルダ２４０内に含まれることができる。
【００３２】
例えば、加熱アセンブリ２２０は、石英のような電気的には非導電性で、熱的に伝導性の材料から製造されることができ、加熱ユニット２１０のヒータは、非常に純度の高いカーボンワイヤのような電気的伝導材料から製造されることができる。
【００３３】
例えば、熱障壁２３０は、石英、アルミナ、テフロン（登録商標）、などのような変熱伝導率を有する熱的に可変材料から製造されることができる。
【００３４】
クーリングユニット２４０は、例えば、電気的に、および、熱的に伝導する材料、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルなどから製造されることができる。
【００３５】
カップリングユニット２５０は、例えば、石英、アルミナ、テフロン（登録商標）などのような相対的に低い熱伝導率を有する耐熱性材料から製造されることができる。代わりとして、カップリングユニット２５０は、電気的に、および、熱的に伝導性を有する材料、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルなどから製造されることができる。
【００３６】
別の実施形態では、コンポーネント２２０、２３０、２４０、および２５０は、それの１つ以上の外面上に形成される保護バリア（図示せず）を含むことができる。例えば、保護バリアは、上記の通りに形成されることができる。
【００３７】
例えば、クーリングユニット２４０は、基板ホルダ１４０の伝導対流冷却（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ−ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ  ｃｏｏｌｉｎｇ）を提供するために水、Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ、Ｇａｌｄｅｎ  ＨＴ−１３５などのようなクーラントの流量を可能とするクーリングユニット２４０内のクーラントチャンネル（図示せず）を含むことができる。代わりとして、温度クーリングユニット２４０は、それぞれの素子を通る電気的な電流の流れの方向によって、基板ホルダを加熱または冷却することが可能である熱電変換素子の配列を含むことができる。典型的な熱電変換素子は、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ社から市販されているモデルＳＴ―１２７―１．４―８．５Ｍ（７２Ｗの最大熱伝達パワーが可能な４０ｍｍ×４０ｍｍ×３．４ｍｍの熱電デバイス）である。
【００３８】
加えて、基板ホルダ１４０は、静電クランプ（ＥＳＣ）（図示せず）を更に含むことができ、それは、そこに埋め込まれたクランピング電極を有する非導電性材料を有している。このようなクランプのデザインおよび製作は、静電クランピングシステムの当業者にとって周知である。
【００３９】
加えて、基板ホルダ１４０は、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトンを含む不活性ガスのような熱伝達ガス、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６などを含むプロセスガス、または酸素、窒素若しくは水素を含む他のガスを、少なくとも１つのガス供給ライン３４２と、複数のオリフィスまたはチャネルのうちの少なくとも一方とを介して基板２４２の裏面に供給するための裏面ガス供給システム（図示せず）を更に含むことができる。裏面ガス供給システム３４０は、マルチゾーン供給システム、例えば２−ゾーン（センター−エッジ）システムであり得る。そこにおいて、裏面圧力は、センターからエッジまで放射状に変化されることができる。
【００４０】
基板ホルダ１４０は、加熱アセンブリ２２０と、下層の冷却コンポーネント２４０との間の付加的な断熱を提供するために、熱障壁２３０を更に含むことができる。１つの実施形態において、熱障壁は、基板ホルダ内に提供される熱シールドを含むことができる。例えば、熱シールドは、円形ディスク、そして上面に提供され得る反射面を含むことができる。熱障壁は、透明な石英ガラス材料、不透明な石英ガラス材料、炭化珪素化合物、または炭化珪素−シリコン化合物のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００４１】
反射面は、シリカ微粉、アルミナ微粉、および、酸化チタン微粉のうちの少なくとも１つを含んでいる絶縁コート膜を含むことができる。反射面は、断熱特性、および、遮光特性を有する。熱シールドは、ヒータ部材から輻射される熱線を反射することによって、加熱ユニットの熱効率を改良することができる。
【００４２】
１つの実施形態において、反射断熱コーティング膜のシリカ微粉と、アルミナ微粉との間の配合比は、ほぼ３：１から３：７であり、およびコーティングする膜は、酸化チタン微粉を更に含むことができる。例えば、シリカ微粉、アルミナ微粉、および酸化チタンの平均粒径は、ほぼ０．１〜２００ミクロンであり得る。酸化チタン微粉が混合されるとき、それは、アルミナの１００の割合に対して５０〜１５０の割合の比率で混合される。反射断熱コート膜の膜厚は、ほぼ３０ミクロンからほぼ３００ミクロンまでの範囲である。反射断熱コート膜の厚さが３０ミクロン未満のときに、断熱特性および遮光特性はより悪くなり、厚さが３００ミクロン以上であるときに、割れが発生し得る。
【００４３】
加えて、高純度断熱材は、熱シールドの下で空間を埋めるために用いることができる。高純度断熱材が使われるときに、優れた断熱特性、優れた遮光特性、および優れた加熱効率を有する基板加熱装置は、得られることができる。
【００４４】
代わりの実施形態では、反射断熱コート膜は、円形ディスクの上部、および下部表面に塗布（ａｐｐｌｉｅｄ）されることができる。例えば、３０〜２００ミクロン厚さの材料は、反射断熱コート膜を形成するために、塗布され、ほぼ１０００℃でベーキングされることができる。この膜は、たとえ膜が長い間１２００℃を超える高温の下でさらされる場合であっても、劣化、剥離、および変色させるのが困難である。さらに、膜厚がほぼ１００ミクロンであるときに、波長が２．５ミクロンである熱線は、４５％以上反射されることができる。
【００４５】
代わりの実施形態では、熱障壁２３０は、その熱伝導率を変化するために、排気システム（図示せず）、または圧力制御システムに組み合わせられ、および／若しくはガス供給（図示せず）に組み合わせられた真空ライン（図示せず）を使用して排気されることができる断熱ギャップ（図示せず）を含むことができる。ガス供給は、基板１４５の裏面に熱伝達ガスを接続させるように利用される裏面ガス供給であり得る。代わりの実施形態では、熱障壁は、必須ではない。
【００４６】
１つの実施形態において、基板ホルダの上面は平坦であり、基板は、一組のリフトピンを用いて基板ホルダの上面に、降ろされ、および／またはその上面から持ち上げられる。例えば、基板は、石英ピンを介して、持ち上げられ、または降ろされることができ、基板ホルダは、石英ピンがカーボンワイヤヒータアセンブリを介して移動することができる石英カーボンワイヤヒータアセンブリ内の穴を有することができる。基板が基板ホルダ表面と密接なコンタクトするときに、輻射エネルギー伝達に対する伝導の比率は増加させる。基板ホルダの上面部分における石英の使用は、裏面のコンタミネーション問題を減少させる。例えば、金属コンタミネーションは、実質的に無視されることができる。
【００４７】
図２Ｂは、本発明の別の実施形態に係る基板ホルダの簡略化されたブロック断面図を示す。例示の実施例において、ヒータアセンブリ２２０Ａおよび基板１４５は、示される。ヒータアセンブリ２２０Ａは、カーボンワイヤヒータと、保持デバイス２１２Ａとのうちの少なくとも一方を含む加熱ユニット２１０Ａを含むことができる。
【００４８】
示されるように、ヒータアセンブリの上面は、上部に基板を配置させる持ち上げ部２２５を含むことができる。持ち上げ部２２５は、ウエハ搬送機構（フォーク）が基板と、基板ホルダの上面との間で移動し、基板ホルダ上から基板を持ち上げ、または基板ホルダ上に基板を降下させることができるのに十分高くてされることができる。
【００４９】
保持デバイス２１２Ａ、加熱ユニット２１０Ａ、および持ち上げ部２２５は、石英を含むことができる。加熱ユニット２１０Ａは、ここで記載された構成の１つの中に構成されることができる。
【００５０】
図示の実施形態において、加熱ユニット２１０Ａは、保持デバイス２１２Ａの上部にマウントされて示されるが、しかし、これは必須ではない。代わりとして、加熱ユニットは、異なってマウントされることができる。
【００５１】
代わりの実施形態では、温度センサは、持ち上げ部２２５内に、および／または保持デバイス２１２Ａ内に配置されることができる。温度センサは、ヒータアセンブリ温度および／または基板温度を測定するために用いることができる。加えて、温度センサからのデータは、他のウェハ特性、例えば湾曲を決定するために用いることができる。
【００５２】
さらにまた、石英基板ホルダを有することは、処理システムのメンテナンスを改良することができる。プロセス生成物および副生成物は、基板ホルダの石英表面とあまり反応しそうになく、および／またはその石英表面にあまり付着しそうにない。また、基板ホルダが石英を含むときに、より積極的および／またはより頻繁なチャンバクリーニングは実行されることができる。
【００５３】
広範な動作温度範囲を有するようなときには、基板ホルダは、チャンバを開けずにクリーニングされることができる。例えば、基板ホルダの温度は、クリーニングプロセスの間の昇温状態まで昇温されてもよい。クリーニングプロセスは、別に、またはチャンバクリーニングプロセスの一部として実行されてもよい。
【００５４】
ここで記載されたカーボンワイヤヒータを含む基板ホルダは、極めて広い動作範囲、極めて速い温度応答、および、優れた移送特性を有する；従って、それが、種々のアプリケーションにおいて使われることができる。
【００５５】
単一ウェハヒータアセンブリ（基板ホルダ）は、化学気相成長（ＣＶＤ）システム、プラズマ加速化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）システム、物理蒸着（ＰＶＤ）システム、イオン化物理蒸着（ｉＰＶＤ）システム、および原子層堆積（ＡＬＤ）システム）のような堆積システムで用いられることができる。
【００５６】
加えて、単一ウェハヒータアセンブリ（基板ホルダ）は、高速熱プロセス（ＲＴＰ）システム、高速熱アニーリング（ＲＴＡ）システム、乾燥システム、現像システム、およびスパイク−アニールシステムのような熱処理システムにおいて用いられることができる。
【００５７】
さらに、単一ウェハヒータアセンブリ（基板ホルダ）は、エッチングシステムおよび化学酸化物除去（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｒｅｍｏｖａｌ：ＣＯＲ）システムにおいて用いられることができる。
【００５８】
このように、単一ウェハヒータアセンブリは、異なる特性を有するウェハの多くの異なるタイプで作動しなければならない。そのプロセス開発期間の初めのウェハは、それがプロセス開発期間終了後より、構造的に非常に異なる。フロントエンド処理の間のウェハの熱的応答は、バックエンドプロセスの間の同じウェハとは異なる。単一ウェハヒータアセンブリは、フロントエンドおよびバックエンドプロセスに対して効果的に働く。
【００５９】
マルチゾーン単一ウェハヒータアセンブリは、ウェハの選択された領域の独立した制御を可能にする。例えば、センター領域は、外側の領域と違って制御されることができる。これは、ウェハの異なる領域の熱輻射の違いを補うためにされることができる。マルチゾーン単一ウェハヒータアセンブリは、多くの異なるプロセスレシピ、異なるチャンバ圧力、異なるプロセス化学、異なるプロセスガス流量、異なるウェーハタイプ、および異なるプロセス時間に対して複数のカーボンワイヤヒータに異なる電力レベルを提供することによって、均一なウェハ温度を維持することができる。
【００６０】
異なるフイルムコーティングを有するウェハは、異なる輻射、および熱伝達特性を有することができる。ウェハの熱特性はまた、ド−ピンングの量に依存していることがあり得て、および、単一ウェハヒータアセンブリは、ウェハの熱特性のこれらの違いを補うようにプログラムされることができる。
【００６１】
代わりの実施形態では、ウェハ均一性は、ウェハおよび／またはヒータアセンブリの一部を回転することによって改良されることができる。このような方法で、熱分配と、熱損失との小さい違いは、平均されることができる。最適なプロセス均一性を達成することは、プロセスに対する歩留りの増加に至ることができる。
【００６２】
基板ホルダの単一ウェハヒータを制御するための２つの基本的な方法がある。閉ループ方法は、測定したデータがコントローラにフィードバックされるのに用いられることができ、また、開ループ方法は、制御がプロセスの再現性および以前にプロセスに対して測定したデータに依存することを用いられることができる。
【００６３】
単一ウェハヒータアセンブリが高温で機能することができ、短時間で温度の昇温ができるので、それは、薄い酸化物層を製造するために用いることができる。より高い温度酸化物は、より低いリーク電流、より低い応力、およびより高い信頼性を有することができる。
【００６４】
単一ウェハヒータアセンブリが高温で機能することができ、短時間で温度の昇温ができるので、それは、薄膜シリコン酸窒化物層を製造するために用いることができる。シリコン酸窒化物層は、より低いリーク電流、より低い応力、およびより高い信頼性を有することができる。
【００６５】
単一ウェハヒータアセンブリが高温で機能することができ、短時間で温度の昇温ができるので、それは、種々の薄い誘電体層を製造するために用いることができる。
【００６６】
単一ウェハヒータアセンブリが高温で機能することができ、短時間で温度の昇温ができるので、それは、イオン注入プロセスにおける熱アニーリングステップを実行するために用いることができる。
【００６７】
高い温度域および速い応答時間が、非常に浅い接合（ｕｌｔｒａ−ｓｈａｌｌｏｗ  ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ）の形成中に、より十分にドーパントアニーリングを提供するのに必要なので、単一ウェハヒータアセンブリは、ＲＴＡプロセスで用いられることができる。
【００６８】
本発明を使用する熱アニーリングステップは、接合のより低いシート抵抗、より低い接合深さ、および、より低い欠陥密度を提供することができる。
【００６９】
石英基板ホルダのカーボン加熱部材がチャンバの不純物の制御の優れた方法、および、改良された接合を提供する方法を提供することができるので、単一ウェハヒータアセンブリは、プロセスに対して用いられることができる。
【００７０】
シリサイドが、コンタクトおよびソース−ドレインシリーズ抵抗と同様に、ソース、ドレイン、および、ゲート領域のより低いシート抵抗に深いサブミクロンＣＭＯＳ技術に使われる。ＣＭＯＳプロセスが縮小化されるとき、いくつかの問題はシリサイド化（ｓｉｌｉｃｉｄａｔｉｏｎ）モジュールで生じる。
【００７１】
アニール温度およびプロセス動力学（ｋｉｎｅｔｉｃｓ）は、使用される金属に依存し、本発明は、多くの異なる金属、例えばＮｉＳｉ、ＴｉＳｉ２、およびＣｏＳｉ２に対して用いられることができる。単一ウェハヒータアセンブリは、アニーリングプロセスの前、中、後において汚染物質の制御を可能にする。
【００７２】
基板ホルダへの１つ以上のカーボンヒータの取込みは、低減された熱履歴、より高速のスループット、および減少されたコストオブオーナーシップを提供することができる。単一ウェハヒータアセンブリが、高アスペクト比プロセスに対して必要な改良されたプロセス性能を提供することができ、非常に浅い接合形成、サリサイド化（ｓａｌｉｃｉｄａｔｉｏｎ）、酸化物成長、ＢＰＳＧ高密度化、および金属アニーリングに対して用いられることができる。
【００７３】
基板ホルダ２００は、基板ホルダの上面および処理システムの移送平面へ、およびそれらから、垂直に基板１４５を移送するために３つ以上のリフトピンを上下させることが可能なリフトピンアセンブリ（図示せず）を更に含むことができる。
【００７４】
温度制御された基板ホルダ２００の温度は、熱電対（例えばＫタイプ熱電対、Ｐｔセンサなど）のような温度−感知装置（図示せず）を使用してモニタされることができる。さらにまた、コントローラは、基板ホルダの温度を制御するために、基板ホルダへフィードバックとして温度測定を利用することができる。例えば、流体流量、流体温度、熱伝達ガスのタイプ、熱伝達ガス圧、クランプ力、ヒータ部材電流および／または電圧、熱電デバイス電流または極性などのうちの少なくとも１つは、基板ホルダの温度の変化に影響を及ぼすために調整されることができる。
【００７５】
光学的モニタリングシステム（図示せず）は、処理スペースからの光学発光のモニタリングを可能にすることができる。例えば、フォトダイオード、光電子増倍管、ＣＣＤ、ＣＩＤまたは他の固体検出器が、使われることができる。しかしながら、光学発光の分析が可能な他の光デバイスは、同様に使われることができる。モニタリングシステムは、プロセスの前に、の間、または後でチャンバ条件、例えばウェハ温度を調整するために、コントローラに情報を提供することができる。代わりの実施形態では、光学的モニタリングシステムは、また、レーザーのような光源を含むことができる。
【００７６】
加えて、光学的モニタリングシステムは、加熱ユニットの効率をモニタするために用いることができる。例えば、光学的モニタリングシステムは、炭素繊維ヒータ部材の波長を含む周波数帯において作動することができる。加えて、光学的モニタリングシステムは、クリーニングプロセスの基板ホルダをモニタするために用いることができる。例えば、光学発光が、クリーニングプロセス中に、高い場合や、安定している場合に、クリーンな基板ホルダは、検出されることができる。
【００７７】
本発明は、従来の加熱器系より高速な温度勾配を有して機能するより高い温度領域を許容する。利点は、より高い温度（＞２５０℃）であって、より明らかであり、加熱部材は、９５０〜１０００℃の高温で機能することができる。
【００７８】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の実施形態に係るヒータユニットの典型的な概略図を示す。図示の実施形態において、円形ヒータユニット３００Ａは、円形中心セグメント３１０および多くの環状リングセグメント（３２０、３３０、３４０、３５０、および３６０）を有していることを示す。６つのセグメントは、図３Ａに示され、しかし、これは本発明のために必須ではない。ヒータユニットは、異なった多くのセグメントを有し、これらのセグメントは、異なって成形加工されることができる。例えば、環状リングは、異なる厚さを有することができる。図示の実施形態において、加熱ユニットの各々のセグメントは、加熱部材（３１５、３２５、３３５、３４５、３５５、および３６５）を含み、各々の加熱部材は、独立して制御されることができる。
【００７９】
図３Ｂにおいて、円形ヒータユニット３００Ｂは、円形中心セグメントおよび多くの環状リング９０度セグメント（Ａ，Ｂ、Ｃ、およびＤセグメント）を有して示される。等しい厚さのセグメントは、例示の実施例に示されるが、しかし、これは本発明のために必須ではない。ヒータユニットは、異なった多くのセグメントを含むことができ、これらセグメントは、異なって成形加工されることができる。図示の実施形態において、各々のセグメントは、独立して制御されることができる加熱部材を含む。
【００８０】
図３Ｃにおいて、円形ヒータユニット３００Ｃは、円形中心セグメントおよび多くの環状リング４５度セグメント（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、およびＤ２セグメント）を有して示される。等しい厚さのセグメントは、例示の実施例に示されるが、しかし、これは、本発明のために必須ではない。ヒータユニットは、異なった多くのセグメントを含むことができ、これらのセグメントは、異なって成形加工されることができる。図示の実施形態において、各々のセグメントは、独立して制御されることができる加熱部材を含む。
【００８１】
代わりとして、加熱部材は、図３Ａ〜図３Ｃに示される加熱ユニットの各々のセグメントのために、必須ではない。他の実施の形態において、アイソレーション素子（図示せず）は、互いからセグメントを絶縁するために提供されることができる。
【００８２】
実施例において、１つ以上の温度センサ（図示せず）は、図３Ａ〜図３Ｃに示される加熱ユニットの１つ以上のセグメントに配置されることができる。代わりとして、温度は、光学的技術を使用して測定されることができる。
【００８３】
図４は、本発明の実施形態に係る別のヒータユニットの概略図を示す。図示の実施形態において、四角ヒータユニット４００は、多くの四角セグメント４１０を有して示される。２５個のセグメントは図４に示されるが、しかし、これは本発明のために必須なものではない。ヒータユニット４００は、異なった多くのセグメントを含み、これらのセグメントは、異なって成形加工されることができる。例えば、矩形形状は、使われることができる。図示の実施形態において、ヒートユニットの各々のセグメントは、加熱部材４２０を含み、各々の加熱部材は、独立して制御されることができる。１つの実施形態において、１つ以上の温度センサ（図示せず）は、図４に示される加熱ユニットの１つ以上のセグメントに配置されることができる。代わりとして、温度は、光学的技術を使用して測定されることができる。加えて、加熱部材は、図４に示される加熱ユニットの各々のセグメントのために、必須ではない。他の実施の形態において、アイソレーション素子（図示せず）は、互いからセグメントを絶縁するように提供されることができる。
【００８４】
図５は、本発明の実施形態に係る加熱ユニットの簡略図を示す。図示の実施形態において、加熱ユニット５００は、加熱部材５１０、移行素子５１２Ａおよび５１２Ｂ、シーリング端子部５１９、並びに接続端子５１７Ａおよび５１７Ｂを備えている。
【００８５】
加熱部材５１０は、カーボンファイバーバンドルを含むカーボンワイヤヒータ５１５が密封された円管５１１を含むことができる。円管５１１の端部は、移行素子５１２Ａおよび５１２Ｂに組み合わせられることができる。１つの実施形態において、カーボンワイヤヒータ５１５は、円管５１１内に収容され、および、移行素子５１２Ａおよび５１２Ｂは、ヒータを含まない。例えば、これによって、ヒータからの輻射がより効率的に制御されることができ得る。代わりの実施形態では、移行素子５１２Ａおよび５１２Ｂの１つ以上の一部は、ヒータの一部を含むことができる。
【００８６】
１つの実施形態において、円管５１１および移行素子５１２Ａおよび５１２Ｂは、単一の材料、例えば石英ガラスから形成されることができる。別の実施形態において、円管５１１および移行素子５１２Ａおよび５１２Ｂは、材料の別個の部分から形成されることができ、そして製造工程の間、共に融和することができる。代わりとして、移行素子５１２Ａおよび５１２Ｂは、必須ではなく、円管５１１は、密封されることができ、および、接続端子は、製造工程の間、円管の端部に提供されることができる。
【００８７】
加えて、シーリング端子部５１９は、移行素子５１２Ａおよび５１２Ｂの先導部分に組み合わせられることができる。シーリング端子部５１９は、移行素子５１２Ａおよび５１２Ｂの先導部分を密封することを含む。例えば、密封手段として、分岐されたキャップが用いられることができる。加えて、ピンチシール（ｐｉｎｃｈ  ｓｅａｌ）が用いられることができる。加えて、異なるガラス材料を含むことができる傾斜付けされたシール部も、また、使われることができる。
【００８８】
カーボンワイヤヒータ５１５は、円管５１１に挿入されることができ、および、終点素子５１３Ａおよび５１３Ｂの間に延びることができる。更に、終点素子５１３Ａおよび５１３Ｂは、図６Ａおよび図６Ｂに示すような圧縮ワイヤカーボン部材５１６を含むことができる。カーボンワイヤヒータ５１５は、圧縮ワイヤカーボン部材５１６内に埋込まれ得て、そして、それはまた、図６Ａおよび図６Ｂに示すように圧縮状態にされている。カーボンワイヤ部材５１６およびカーボンワイヤヒータ５１５は、終点素子５１３Ａおよび５１３Ｂの軸と平行して実質的にその中で延びるように収容されることができる。
【００８９】
図５において、円形形状は示されるが、しかし、これは本発明のために必須ではない。代わりとして、実質的に楕円形状、実質的に正方形の形状、および実質的に矩形の形状のような異なる形状が使われることができる。１つの実施形態において、円管は、石英ガラス材料を含むことができる。代わりの実施形態において、異材質が、使われることができる。
【００９０】
例えば、カーボンワイヤヒータ５１５は、束（バンドル）内に各々５〜１５マイクロメートルの間の直径を有する３００〜３５０本の炭素繊維（ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒｓ）を結合することによって製造されることができるカーボンワイヤを含むことができる。それで、複数の約９本のこのような束は、カーボンワイヤとして使用される２ｍｍの直径を有する編ひも（ｋｎｉｔｔｅｄ  ｃｏｒｄ）、組みひも（ｂｒａｉｄ）の形状でカーボンワイヤ内に織り込まれる。
【００９１】
カーボンワイヤヒータ５１５およびワイヤカーボン部材５１６は、１つのファイバーバンドル内にほぼ７ミクロンの直径を各々有する３００〜３５０本の炭素繊維を含むことができ、このようなファイバの束９本は、２ｍｍの直径を有する編ひもまたは組みひもに織り込まれ、それは、ほぼ室温で１０オーム／メートル、または、ほぼ１，０００℃の温度で５オーム／メートルの電気抵抗を有する。加えて、このようなカーボンワイヤ５本が束ねられたときの電気抵抗は、ほぼ室温で２オーム／メートル、および、ほぼ１，０００℃で１オーム／メートルである。その結果、ワイヤカーボン部材５１６によって生成される熱は、カーボンワイヤヒータ５１５によって生成される熱より非常に少ない。
【００９２】
カーボンワイヤのウィービングスパン（ｗｅａｖｉｎｇ  ｓｐａｎ）は、、ほぼ２〜５ｍｍあり得て、カーボンワイヤの表面の毛羽立ち（ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｌｕｆｆｉｎｇ）は（図７の５１８）、高さほぼ０．５〜２．５ｍｍであり得る。例えば、表面の毛羽立ちは、図７に示すようにカーボンワイヤの外面から突出している壊れた炭素繊維の部品であり得る。毛羽立ちが円管の内壁と接触するが、カーボンワイヤヒータのボディは接触しないように、カーボンワイヤヒータは、構成されることができる。この方法により、石英ガラスの劣化、およびカーボンワイヤの耐久性の低下が減少されるように、石英ガラス（ＳｉＯ２）と、カーボンワイヤヒータの炭素分（Ｃ）との反応は、高温で最小にされる。
【００９３】
このような構造を実現するために、円管の内径は、カーボンワイヤヒータの炭素繊維の直径および数によって選ばれることができる。加えて、炭素繊維およびカーボンワイヤヒータの不純物量（灰分）は、１０ｐｐｍ未満である。代わりとして、灰分は、３ｐｐｍ未満である。
【００９４】
ワイヤカーボン部材５１６は、密封された端末５１９の高温による劣化を防止できるように、カーボンワイヤヒータ５１５から内部接続ライン５１４Ａおよび５１４Ｂに伝導する得る熱を最小にするように、カーボンワイヤヒータ５１５と、内部接続ライン５１４Ａおよび５１４Ｂとの間に、配置されることができる。
【００９５】
カーボンワイヤヒータ５１５の場合のように、石英ガラスの劣化と、カーボンワイヤの耐久性の低下を防止するように、高温でのワイヤカーボン部材５１６のカーボン（Ｃ）と石英ガラス（ＳｉＯ２）の反応は、最小にされる。
【００９６】
内部接続ライン５１４Ａおよび５１４Ｂは、移行素子（５１２Ａおよび５１２Ｂ）の部品を形成するガラス管内に配置されることができる。内部接続ライン５１４Ａおよび５１４Ｂは、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、それぞれ終点素子５１３Ａおよび５１３Ｂに組み合わせられることができる。例えば、内部接続ライン５１４Ａおよび５１４Ｂは、終点素子５１３Ａおよび５１３Ｂ内に圧縮されることができる。加えて、内部接続５１４Ａおよび５１４Ｂは、密封された端末５１９に組み合わせられることができる。
【００９７】
外部接続ライン５１７Ａおよび５１７Ｂは、電源（図示せず）に加熱部材を組み合わせるために用いることができる。密封された端末は、外部接続に内部接続を組み合わせる方法を含むことができる。例えば、モリブデン（Ｍｏ）箔（図示せず）は、外部接続ライン５１７Ａおよび５１７Ｂに内部接続ライン５１４Ａおよび５１４Ｂを組み合わせるために用いることができる。加えて、密封された端末５１９は、石英ガラス管の端部をクローズするために、１つ以上のプラグ部材（図示せず）を含むことができる。
【００９８】
代わりの実施形態では、円管５１１が大径石英ガラス管に挿入されることができ、管は溶解または溶接手段によって集積化されることができるように、付加的なガラス管（図示せず）は、円管５１１より大きい直径を有して提供されることができる。
【００９９】
内部接続ライン５１４Ａおよび５１４Ｂ、並びに外部接続ライン５１７Ａおよび５１７Ｂは、１〜３ｍｍの直径を有するモリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）ロッドを含むことができる。内部接続ライン５１４Ａおよび５１４Ｂ、並びに外部接続ライン５１７Ａおよび５１７Ｂのの直径は、必要に応じて選択されることができる。しかし、あまりに小さい直径は、より大きい電気抵抗に至ることとなり得るので、それは望ましくない。他方では、端末のサイズがより大きくなるので、あまり大きい直径は望ましくない。
【０１００】
内部接続ライン５１４Ａおよび５１４Ｂのカーボンワイヤへの楽な接続を保証するために、すなわち円管５１１内に圧縮されたカーボン部材５１６に対し、内部接続ライン５１４Ａおよび５１４Ｂの端部は、尖らせることができる。
【０１０１】
密封された端末５１９は、微粉状にされたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または微粉状にされたＳｉＯ２を含むセメントを更に含むことができる。
【０１０２】
１つの実施形態において、円形形状にされた加熱ユニットを製造するための手順は、移行素子５１２Ａおよび５１２Ｂを含む円管５１１を作製することと；円管５１１内にカーボンワイヤ加熱部材５１０を組立てることと；移行素子５１２Ａおよび５１２Ｂの終点素子を組立てることと；カーボンワイヤ加熱部材５１０に対向する端部で終点素子を組み合わせることと；内部接続ライン５１４Ａおよび５１４Ｂ、並びに外部接続ライン５１７Ａおよび５１７Ｂを接続する密封された端子部分５１９を組立てることと；シーリングの前に１Ｔｏｒｒ以下までヒータの内部の圧力を低下させることとを含むことができる。
【０１０３】
図６Ａは、本発明の実施形態に係る接続ラインおよびカーボンワイヤヒータを組み合わせるための終点素子の縦方向の断面を示し、図６Ｂは、本発明の実施形態に係る終点素子の横方向の断面を示す。
【０１０４】
図示の実施形態において、終点素子５１３Ａ、５１３Ｂを示す。終点素子は、カーボンワイヤヒータ５１５および接続ワイヤ５１４Ａ、５１４Ｂを圧縮状態の複数のワイヤカーボン部材５１６に組み合わせるために用いる。終点素子は、カーボンワイヤヒータと、接続ワイヤとを複数ワイヤの炭素材料を介して電気的に接続するために用いる。これは、広い温度領域に渡って優れた電気的接続を提供する。加えて、複数の炭素材料は、伝導ワイヤに対する酸化影響を低下させるのを助ける。
【０１０５】
図７は、本発明の実施形態に係るカーボンワイヤヒータの平面図である。図示の実施形態において、カーボンワイヤヒータ５１５、５１６は、極細炭素繊維が編ひものような、または組みひものような方法でバンドルされるように複数の炭素繊維を束にすることによって形成される。小さい熱容量を有するカーボンワイヤヒータは、金属またはＳｉＣでできている従来の加熱部材と比較した場合、小さく、優秀な温度特性、および、高温の優れた耐久性を有する。加えて、カーボンワイヤヒータは、無心炭素棒でできている加熱部材と比較して、ヒータが複数の微細なカーボンシングルファイバーバンドルを束にすることによって形成されるので、優れたフレキシビリティ、変形の適応性、加工性を有する。
【０１０６】
例えば、カーボンワイヤヒータは、各々が７ミクロンの直径を有するほぼ３，０００〜３，５００本の炭素繊維を含む１０バンドルを束にすることによって形成されることができる。炭素繊維は、編ひものような、または組みひものような成形でバンドルされる。ワイヤバンドリングのスパンは、ほぼ２〜５ｍｍであり得る。加えて、編ひものような、または組みひものようなカーボンワイヤヒータは、その表面上の炭素繊維の毛羽立ち（立ち上がっている：ｒａｉｓｉｎｇ）を有する。毛羽立ち（立ち上がっている）は、カーボンワイヤの外周表面から突き出る一部の切られた炭素繊維（単繊維）であり得る。炭素繊維による表面の毛羽立ち（立ち上がっている）は、ほぼ０．５〜２．５ｍｍである。
【０１０７】
カーボンワイヤヒータが挿入されるときに、毛羽立ち（立ち上がっている）５１８だけが石英ガラス管または溝の内壁と接触し、ヒータのボディは、内壁に接触しない。このような方法で、高温で、石英ガラス（ＳｉＯ２）と、カーボンワイヤヒータのカーボン（Ｃ）との間の反応は、低減することができ、および／または無視されることができる。加えて、石英ガラスの劣化、および、カーボンワイヤの耐久性の低下は、低減することができ、および／または無視されることができる。
【０１０８】
炭素繊維は、加熱の均一性、耐久性、安定性、およびコンタミネーションの視点から高純度である。加えて、炭素繊維およびカーボンワイヤヒータの不純物量（灰分）は、１０ｐｐｍ未満である。代わりの実施形態では、炭素繊維の灰分は、３ｐｐｍを超えない。
【０１０９】
ワイヤカーボン部材５１６は、カーボンワイヤヒータ５１５の材料とほぼ同様である材料、または少なくとも類似の材料を含むことができる。例えば、それらは、編ひもまたは組みひもの形であり得て、ほぼ、同じカーボンファイバ直径、束ねられた炭素繊維の同じ本数、ファイバーバンドルの同じ本数、同じ編み方、同じウィービングスパン、同じ毛羽立ち、同じ材料、および同じ灰分（１０ｐｐｍ未満の）を有する。それで、終点素子５１３Ａおよび５１３Ｂ内に収容されるワイヤカーボン部材の本数は、カーボンワイヤヒータ５１５のそれ以上であり得る。１つの実施形態において、あらゆるカーボンワイヤヒータ５１５に対して５本以上のワイヤカーボン部材５１６があることができる。
【０１１０】
図８は、本発明の実施形態に係る複数セクションの加熱ユニットの簡略図を示す。図示の実施形態において、加熱ユニット８００は、４つの加熱部材（８１０、８２０、８３０、および、８４０）、移行素子（８１２Ａ、８１２Ｂ、８２２Ａ、８２２Ｂ、８３２Ａ、８３２Ｂ、８４２Ａ、および、８４２Ｂ）、シーリング端子部（８１９、８２９、８３９、および、８４９）、および接続端子（８１７Ａ、８１７Ｂ、８２７Ａ、８２７Ｂ、８３７Ａ、８３７Ｂ、８４７Ａ、および、８４７Ｂ）を備えている。
【０１１１】
加熱部材（８１０、８２０、８３０、および、８４０）は、カーボンファイバーバンドルを含むカーボンワイヤヒータ（８１５、８２５、８３５、および、８４５）が密封されている湾曲管（８１１、８２１、８３１、および、８４１）を含むことができる。湾曲管（８１１、８２１、８３１、および、８４１）の端部は、移行素子（８１２Ａ、８１２Ｂ、８２２Ａ、８２２Ｂ、８３２Ａ、８３２Ｂ、８４２Ａ、および、８４２Ｂ）に組み合わせられることができる。１つの実施形態において、カーボンワイヤヒータ（８１５、８２５、８３５、および、８４５）は湾曲管（８１１、８２１、８３１、および、８４１）にマウントされ、移行素子（８１２Ａ、８１２Ｂ、８２２Ａ、８２２Ｂ、８３２Ａ、８３２Ｂ、８４２Ａ、および、８４２Ｂ）は、ヒータを含まない。例えば、これによって、ヒータからの輻射がより効率的に制御されることができる。代わりの実施形態では、一部の１つ以上の移行素子（８１２Ａ、８１２Ｂ、８２２Ａ、８２２Ｂ、８３２Ａ、８３２Ｂ、８４２Ａ、および、８４２Ｂ）は、一部のヒータを含むことができる。
【０１１２】
１つの実施形態において、湾曲管（８１１、８２１、８３１、および、８４１）、および、移行素子（８１２Ａ、８１２Ｂ、８２２Ａ、８２２Ｂ、８３２Ａ、８３２Ｂ、８４２Ａ、および、８４２Ｂ）は、単一材料（例えば石英ガラス）から形成されることができる。別の実施形態において、湾曲管（８１１、８２１、８３１、および、８４１）、並びに、移行素子（８１２Ａ、８１２Ｂ、８２２Ａ、８２２Ｂ、８３２Ａ、８３２Ｂ、８４２Ａ、および、８４２Ｂ）は、材料の別個の部分から形成されることができ、製造工程の間、共に溶解することができる。代わりとして、移行素子は、必須ではなく、湾曲管（８１１、８２１、８３１、および、８４１）は密封されることができ、接続端子は、製造工程の間、湾曲管の端部で提供されることができる。
【０１１３】
加えて、シーリング端子部（８１９、８２９、８３９、および、８４９）は、移行素子（８１２Ａ、８１２Ｂ、８２２Ａ、８２２Ｂ、８３２Ａ、８３２Ｂ、８４２Ａ、および、８４２Ｂ）の先導部分に組み合わせられることができる。シーリング端子部（８１９、８２９、８３９、および、８４９）は、移行素子（８１２Ａ、８１２Ｂ、８２２Ａ、８２２Ｂ、８３２Ａ、８３２Ｂ、８４２Ａ、および、８４２Ｂ）の先導部分を密封する手段を含むことができる。例えば、密封手段として、分岐するキャップが用いられることができる。加えて、ピンチシールが、用いられることができる。加えて、異なるガラス材料を含むことができる傾斜付けられたシール部が、また、使われることができる。
【０１１４】
カーボンワイヤヒータ（８１５、８２５、８３５、および、８４５）は、湾曲管（８１１、８２１、８３１、および、８４１）に挿入されることができ、終点素子（８１３Ａ、「８１３Ｂ、８２３Ａ、８２３Ｂ、８３３Ａ、８３３Ｂ、８４３Ａ、および、８４３Ｂ）の間に延びることができる。更に、終点素子（８１３Ａ、８１３Ｂ、８２３Ａ、８２３Ｂ、８３３Ａ、８３３Ｂ、８４３Ａ、および、８４３Ｂ）は、図６Ａおよび図６Ｂに示すような圧縮されたワイヤカーボン部材５１６を含むことができる。カーボンワイヤヒータ５１５は、また、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、圧縮状態にある圧縮ワイヤカーボン部材５１６内に埋込まれることができる。カーボンワイヤ部材５１６およびカーボンワイヤヒータ５１５は、終点素子の軸と平行して実質的にその中で延びるように収容される。
【０１１５】
図８において示される４つの湾曲部分は、実質的に円形形状を形成するが、しかし、これは本発明のために必須ではない。代わりとして、実質的に楕円形状、実質的に正方形の形状、および実質的に矩形の形状のような異なる形状が使われることができる。１つの実施形態において、管は、石英ガラス材料を含むことができる。代わりの実施形態において、異材質が、使われることができる。
【０１１６】
例えば、カーボンワイヤヒータ（８１５、８２５、８３５、および、８４５）は、束（バンドル）内に各々５〜１５マイクロメートルの直径を有する３００〜３５０本の炭素繊維を結合することによって製造されることができるカーボンワイヤを含むことができる。それで、複数の約９本のこのような束が、カーボンワイヤとして使用される２ｍｍの直径を有する編ひも、組みひもの形状でカーボンワイヤに織り込まれる。
【０１１７】
カーボンワイヤヒータおよびワイヤカーボン部材は、１つのファイバーバンドル内にほぼ７ミクロンの直径を各々有する３００〜３５０本の炭素繊維を含むことができ、このようなファイバが束９本は、２ｍｍの直径を有する編ひもまたは組みひもに織り込まれ、それは、ほぼ室温で１０オーム／メートルの電気抵抗を有し、または、ほぼ１，０００℃の温度で５オーム／メートルの電気抵抗を有する。加えて、このようなカーボンワイヤ５本が束ねられたときの電気抵抗は、ほぼ室温で２オーム／メートル、および、ほぼ１，０００℃で１オーム／メートルである。その結果、ワイヤカーボン部材５１６によって生成される熱は、カーボンワイヤヒータ５１５によって生成される熱より非常に少ない。
【０１１８】
カーボンワイヤにおいて、カーボンワイヤのウィービングスパンは、ほぼ２〜５ｍｍであり得て、カーボンワイヤの表面の毛羽立ち（図７の５１８）は、高さほぼ０．５〜２．５ｍｍあり得る。例えば、表面毛羽立ちは、図７に示すようにカーボンワイヤの外面から突出している壊れた炭素繊維の部品であり得る。毛羽立ちが湾曲管の内壁と接触し、カーボンワイヤヒータのボディは接触しないように、カーボンワイヤヒータは、構成されることができる。このように、石英ガラスの劣化およびカーボンワイヤの耐久性の低下が減少するように、石英ガラス（ＳｉＯ２）およびカーボンワイヤヒータの炭素分（Ｃ）の反応は高温で最小にされる。
【０１１９】
このような構造を実現するために、湾曲管の内径は、カーボンワイヤヒータ内の炭素繊維の直径および数によって選ばれることができる。加えて、炭素繊維およびカーボンワイヤヒータの不純物量（灰分）は、１０ｐｐｍ未満である。代わりとして、灰分は、３ｐｐｍ未満である。
【０１２０】
内部接続ライン（８１４Ａ、８１４Ｂ、８２４Ａ、８２４Ｂ、８３４Ａ、８３４Ｂ、８４４Ａ、および、８４４Ｂ）は、移行素子（８１２Ａ、８１２Ｂ、８２２Ａ、８２２Ｂ、８３２Ａ、８３２Ｂ、８４２Ａ、および、８４２Ｂ）の部品を形成するガラス管内で配置されることができる。内部接続ライン（８１４Ａ、８１４Ｂ、８２４Ａ、８２４Ｂ、８３４Ａ、８３４Ｂ、８４４Ａ、および、８４４Ｂ）は、図６Ａおよび６Ｂに示すように、それぞれ終点素子（８１３Ａ、８１３Ｂ、８２３Ａ、８３４Ｂ、８３３Ａ、８３３Ｂ、８４３Ａ、および、８４３Ｂ）に組み合わせられることができる。例えば、内部接続ライン（８１４Ａ、８１４Ｂ、８２４Ａ、８２４Ｂ、８３４Ａ、８３４Ｂ、８４４Ａ、および、８４４Ｂ）は、終点素子（８１３Ａ、８１３Ｂ、８２３Ａ、８２３Ｂ、８３３Ａ、８３３Ｂ、８４３Ａ、および、８４３Ｂ）内で圧縮されることができる。
【０１２１】
示されるように、内部接続（８１４Ａ、８１４Ｂ、８２４Ａ、８２４Ｂ、８３４Ａ、８３４Ｂ、８４４Ａ、および、８４４Ｂ）は、密封された端末（８１９、８２９、８３９、および、８４９）に組み合わせられることができる。加えて、外部接続（８１７Ａ、８１７Ｂ、８２７Ａ、８２７Ｂ、８３７Ａ、８３７Ｂ、８４７Ａ、および、８４７Ｂ）は、密封された端末（８１９、８２９、８３９、および、８４９）に組み合わせられることができる。密封された端末は、外部接続に内部接続を組み合わせる手段を含むことができる。例えば、モリブデン（Ｍｏ）箔（図示せず）は、内部接続ライン８１４Ａ、８１４Ｂ、８２４Ａ、８２４Ｂ、８３４Ａ、８３４Ｂ、８４４Ａ、および、８４４Ｂを外部接続ライン（８１７Ａ、８１７Ｂ、８２７Ａ、８２７Ｂ、８３７Ａ、８３７Ｂ、８４７Ａ、および、８４７Ｂ）に組み合わせるために用いることがあり得る。加えて、密封された端末（８１９、８２９、８３９、および、８４９）は、管の端部をクローズするために、１つ以上のプラグ部材（図示せず）を含むことができる。例えば、密封された端末は、微粉状にされたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または微粉状にされたＳｉＯ２を含むセメントを更に含むことができる。
【０１２２】
外部接続ライン（８１７Ａ、８１７Ｂ、８２７Ａ、８２７Ｂ、８３７Ａ、８３７Ｂ、８４７Ａ、および、８４７Ｂ）は、１つ以上の電源（図示せず）に加熱部材（８１０、８２０、８３０、および、８４０）を組み合わせるために用いることができる。加熱部材（８１０、８２０、８３０、および、８４０）は、独立して制御されることができる。
【０１２３】
代わりの実施形態では、付加的なガラス管（図示せず）は図８に示される管より大きい直径を有して提供されることができる。その結果、より小さい管は大径管に挿入されることができ、管は、溶解または溶接手段によって集積化されることができる。
【０１２４】
内部接続ライン（８１４Ａ、８１４Ｂ、８２４Ａ、８２４Ｂ、８３４Ａ、８３４Ｂ、８４４Ａ、および、８４４Ｂ）、並びに、外部接続ライン（８１７Ａ、８１７Ｂ、８２７Ａ、８２７Ｂ、８３７Ａ、８３７Ｂ、８４７Ａ、および、８４７Ｂ）は、１〜３ｍｍの直径を有するモリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）ロッドを含むことができる。内部接続ライン、および、外部接続ラインの直径は必要に応じて選択されることができる。あまりに小さい直径は、より大きい電気抵抗に至ることとなり得て、そして、それは望ましくない。他方では、端末のサイズがより大きくなるので、あまり大きい直径は望ましくない。
【０１２５】
１つの実施形態において、曲がったヒータセグメントを製造するための手順は、移行素子を含む湾曲管を作製することと；管内でカーボンワイヤ加熱部材を組立てることと；移行素子の終点素子を組立てることと；カーボンワイヤヒータの対向する端部で終点素子を組み合わせることと；内部接続ラインおよび外部接続ラインを接続する密封された端子部分を組立てることと；シーリングの前に１Ｔｏｒｒ以下まで曲がったヒータセグメントの内部の圧力を低下させることとを含むことができる。
【０１２６】
図９は、本発明の実施形態に係る加熱アセンブリの簡略図を示す。図示の実施形態において、加熱アセンブリ９００は、３の加熱ユニット（９１０、９２０、および、９３０）、および、保持デバイス９５０を含む。３つの加熱ユニットは、示されるが、しかし、これは本発明のために必須ではない。代わりの実施形態において、異なる数の加熱ユニットが使われることができ、異なる構成が使われることができ、および、加熱ユニットは、異なる形状を有することができる。
【０１２７】
各々の加熱ユニット（９１０、９２０、および、９３０）は、ここで記載されるように、カーボンファイバーバンドルを含むカーボンワイヤヒータが密封されることができる円形石英ガラス管を含むことができる。円形石英ガラス管の端部は、移行素子に組み合わせられることができる。１つの実施形態において、カーボンワイヤヒータは、曲がった石英ガラス管内に収容され、移行素子は、ヒータを含まない。例えば、これによって、ヒータからの輻射が、より効率的に制御されることができることができる。代わりの実施形態では、一部の１つ以上の移行素子は、一部のヒータを含むことができる。
【０１２８】
図９において、加熱ユニット（９１０、９２０、および、９３０）は、保持デバイス９５０の凹部または溝内にマウントされることができる。代わりの実施形態では、加熱ユニット（９１０、９２０、および、９３０）は、図８に示されるような複数セクションの素子を含むことができる。
【０１２９】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、本発明の実施形態に係る別の加熱アセンブリの簡略図を示す。図示の実施形態において、加熱アセンブリ１０００は、３つの加熱部材（１０１０、１０２０、および、１０３０）、保持デバイス１０５０、およびカバー１０７０を備えている。３つの加熱部材は、示されるが、これは、本発明のために必須ではない。代わりの実施形態において、異なる数の加熱部材が用いられることができ、異なる構成が使われることができ、および、加熱部材は、異なる形状を有することができる。
【０１３０】
カバー１０７０は、第１の平坦な石英ガラスプレートを含むことができ、保持デバイス１０５０は、カーボンワイヤヒータが配置され得る円形形状にされた凹部または溝（１０１１、１０２１、および、１０３１）を有する第２の平坦な石英ガラスプレートを含むことができる。１つの実施形態において、カーボンワイヤヒータ（１０１２、１０２２、および、１０３２）が図１０Ｃに示すように統合された部材に密封されるように、カバー１０７０および保持デバイス１０５０は、互いに溶解することができる。
【０１３１】
加えて、加熱ユニット１０００は、移行素子（１０１２Ａ、１０１２Ｂ、１０２２Ａ、１０２２Ｂ、および、１０３２Ａ）、シーリング端子部（１０１９、１０２９、および、１０３９）、および、接続端子（１０１７Ａ、１０１７Ｂ、１０２７Ａ、１０２７Ｂ、１０３７Ａ、および、１０３７Ｂ）を更に備えている。
【０１３２】
加熱部材（１０１０、１０２０、および、１０３０）は、湾曲凹部または溝（１０１１、１０２１、および、１０３１）をカーボンファイバーバンドルを含むカーボンワイヤヒータ（１０１５、１０２５、１０３５、および、１０４５）が密封されることができる保持デバイス１０５０に含むことができる。曲がった溝（１０１１、１０２１、１０３１、および、１０４１）の端部は、移行素子（１０１２Ａ、１０１２Ｂ、１０２２Ａ、１０２２Ｂ、１０３２Ａ、１０３２Ｂ、１０４２Ａ、および、１０４２Ｂ）に組み合わせられることができる。１つの実施形態において、カーボンワイヤヒータ（１０１５、１０２５、１０３５、および、１０４５）は曲がった溝（１０１１、１０２１、１０３１、および、１０４１）内にマウントされ、移行素子（１０１２Ａ、１０１２Ｂ、１０２２Ａ、１０２２Ｂ、１０３２Ａ、１０３２Ｂ、１０４２Ａ、および、１０４２Ｂ）はヒータを含まない。例えば、これによって、ヒータからの輻射がより効率的に制御されることができる。代わりの実施形態では、一部の１つ以上の移行素子（１０１２Ａ、１０１２Ｂ、１０２２Ａ、１０２２Ｂ、１０３２Ａ、１０３２Ｂ、１０４２Ａ、および、１０４２Ｂ）は、一部のヒータを含むことができる。
【０１３３】
カーボンワイヤにおいて、カーボンワイヤのウィービングスパンは、ほぼ２〜５ｍｍであり得て、カーボンワイヤの表面毛羽立ち（図７の５１８）は、ほぼ高さ０．５〜２．５ｍｍあり得る。例えば、表面毛羽立ちは、図７に示すようにカーボンワイヤの外面から突出している壊れた炭素繊維の部品であり得る。毛羽立ちが湾曲管の内壁と接触するが、カーボンワイヤヒータのボディは接触しないように、カーボンワイヤヒータは、構成されることができる。このように、石英ガラスの劣化およびカーボンワイヤの耐久性の低下を減少するように、石英ガラス（ＳｉＯ２）およびカーボンワイヤヒータの炭素分（Ｃ）の反応は高温で最小にされる。
【０１３４】
このような構造を実現するために、曲がった凹部または溝の内径は、カーボンワイヤヒータの炭素繊維の直径および数によって選ばれることができる。加えて、炭素繊維およびカーボンワイヤヒータの不純物量（灰分）は、１０ｐｐｍ未満である。代わりとして、灰分は、３ｐｐｍ未満である。
【０１３５】
加えて、シーリング端子部（１０１９、１０２９、および、１０３９）は、移行素子（１０１２Ａ、１０１２Ｂ、１０２２Ａ、１０２２Ｂ、１０３２Ａ、および、１０３２Ｂ）の先導部分に組み合わせられることができる。シーリング端子部（１０１９、１０２９、および、１０３９）は、移行素子（１０１２Ａ、１０１２Ｂ、１０２２Ａ、１０２２Ｂ、１０３２Ａ、および、１０３２Ｂ）の先導部分を密封する手段を含むことができる。例えば、密封手段として、分岐するキャップが用いられることができる。加えて、ピンチシールが、用いられることができる。加えて、異なるガラス材料を含むことができる傾斜付けられたシール部が、また、使われることができる。
【０１３６】
カーボンワイヤヒータ（１０１５、１０２５、および、１０３５）は、湾曲凹部または溝（１０１１、１０２１、および、１０３１）に挿入されることができ、終点素子（１０１３Ａ、１０１３Ｂ、１０２３Ａ、１０２３Ｂ、１０３３Ａ、および、１０３３Ｂ）の間に延びることができる。更に、終点素子（１０１３Ａ、１０１３Ｂ、１０２３Ａ、１０２３Ｂ、１０３３Ａ、および、１０３３Ｂ）は、図６Ａおよび図６Ｂ示すような圧縮ワイヤカーボン部材５１６を含むことができる。カーボンワイヤヒータは、また、図６Ａおよび図６Ｂに示すように圧縮状態にある圧縮ワイヤカーボン部材の埋込まれることができる。カーボンワイヤ部材およびカーボンワイヤヒータは、終点素子の軸と平行して実質的にその中で延びるように収容されることができる。
【０１３７】
図示の実施形態において、円形形状は示されるが、これは、本発明のために必須ではない。代わりとして、実質的に楕円形状、実質的に正方形の形状、および実質的に矩形の形状のような異なる形状が、使われることができる。１つの実施形態において、管は、石英ガラス材料を含むことができる。代わりの実施形態において、異材質が、使われることができる。
【０１３８】
例えば、カーボンワイヤヒータ（１０１５、１０２５、および、１０３５）は、束（バンドル）内に各々５〜１５マイクロメートルの直径を有する３００〜３５０本の炭素繊維を結合することによって製造されることができるカーボンワイヤを含むことができる。それで、複数の約９本のこのような束が、カーボンワイヤとして使用される２ｍｍの直径を有する編ひも、組みひもの形状でカーボンワイヤに織り込まれる。カーボンワイヤヒータ（１０１５、１０２５、および、１０３５）は、保持デバイス１０５０の円形構成に配置されることができる。しかしながら、布線配置は、自由に変わることができ、それに限定されない。
【０１３９】
保持デバイス１０５０は、周辺部分で空間を有する実質的に中空の凹部または溝（１０１１、１０２１、および、１０３１）が形成されていることがあり得て、それは、移行素子を組み合わせるために用いることができる。
【０１４０】
例えば、カーボンワイヤヒータが凹部または溝に配置されたあと、加熱ユニットは、カバー１０７０および保持デバイス１０５０の結合表面で共に溶解によって準備されることができ、凹部または溝の内部は、非酸化雰囲気の状態に持ってこられる。カーボンワイヤヒータは、各々が５〜１５ミクロンの直径を有するほぼ３５０本のファイバを含み、ファイバーバンドル内に構成され、２ｍｍの直径を有する編ひもまたは組みひも内のファイバーバンドルのようなウィービング９本（９）を有する。５ミクロン未満の直径を有する炭素繊維は、所望の細長い形状のヒータ内に織り込むプロセスに耐える十分な強度を欠いているだろう。更に、ファイバのとても多くの線（ストリング）が使われない限り、このようなファイバは所望の耐性を得るにはあまりに微細であり、したがって、このようなファイバを利用することは現実的ではない。加えて、１５ミクロン以上の直径を有する炭素繊維は、弾力性がなくなり得て、炭素繊維の複数の束に縛られたときに織るのが困難なだけではなく、いくつかのバンドルされたファイバも、より低い強度を有することとなり得る。
【０１４１】
さらにまた、炭素繊維の表面毛羽立ちは、ほぼ高さ０．５〜２．５ｍｍあり得る。毛羽立ちは、外部表面から突出している壊れたカーボンワイヤの部品である。表面下の加熱均一性に優れており、および、結果として半導体の製造に適しているコンパクトな加熱ユニットとなるように、カーボンワイヤヒータは、毛羽立ちによって保持デバイスに組み合わせられる。
【０１４２】
代わりの実施形態では、カーボンワイヤヒータは、各々、束内に織り込まれる５〜１５ミクロンの直径を有している１００〜８００本の炭素繊維を含むことができる。３つ以上のこのような束は、ワイヤまたはテープのような長手方向の構成に織られることができる。カーボンワイヤヒータは、動作温度で１〜２０オーム／メートルの抵抗を有することができる。
【０１４３】
終点素子（１０１３Ａ、１０１３Ｂ、１０２３Ａ、１０２３Ｂ、１０３３Ａ、および、１０３３Ｂ）は、移行素子（１０１３Ａ、１０１３Ａ、１０２３Ａ、１０２３Ｂ、１０３３Ａ、および、１０３３Ｂ）の部品を形成する小さい直径の円形石英ガラス管１０５５内で配置されることができる。終点素子（１０１３Ａ、１０１３Ｂ、１０２３Ａ、１０２３Ｂ、１０３３Ａ、および、１０３３Ｂ）は、図６Ａ、および、６Ｂに示すような圧縮ワイヤカーボン部材を含むことができる。カーボンワイヤヒータは、保持デバイスの凹部または溝に挿入されることができ、終点素子の間に延びることができる。更に、カーボンワイヤヒータは、また、図６Ａおよび６Ｂに示すように圧縮状態にある圧縮ワイヤカーボン部材内に埋込まれることができる。
【０１４４】
内部接続ライン（１０１４Ａ、１０１４Ｂ、１０２４Ａ、１０２４Ｂ、１０３４Ａ、および、１０３４Ｂ）は、移行素子（１０１３Ａ、１０１３Ａ、１０２３Ａ、１０２３Ｂ、１０３３Ａ、および、１０３３Ｂ）の部品を形成する小さい直径の石英ガラス管内で配置されることができる。内部接続ライン（１０１４Ａ、１０１４Ｂ、１０２４Ａ、１０２４Ｂ、１０３４Ａ、および、１０３４Ｂ）は、図６Ａおよび図６Ｂに示すようにそれぞれ終点素子（１０１３Ａ、１０１３Ｂ、１０２３Ａ、１０２３Ｂ、１０３３Ａ、および、１０３３Ｂ）に組み合わせられることができる。例えば、内部接続ライン（１０１４Ａ、１０１４Ｂ、１０２４Ａ、１０２４Ｂ、１０３４Ａ、および、１０３４Ｂ）は、終点素子（１０１３Ａ、１０１３Ｂ、１０２３Ａ、１０２３Ｂ、１０３３Ａ、および、１０３３Ｂ）の中で圧縮されることができる。
【０１４５】
示されるように、内部接続（１０１４Ａ、１０１４Ｂ、１０２４Ａ、１０２４Ｂ、１０３４Ａ、および、１０３４Ｂ）は、密封された端末（１０１９、１０２９、および、１０３９）に組み合わせられることができる。加えて、外部接続（１０１７Ａ、１０１７Ｂ、１０２７Ａ、１０２７Ｂ、１０３７Ａ、および、１０３７Ｂ）は、密封された端末（１０１９、１０２９、および、１０３９）に組み合わせられることができる。密封された端末は、外部接続に内部接続を組み合わせる手段を含むことができる。例えば、モリブデン（Ｍｏ）箔（図示せず）は、外部接続ライン（１０１７Ａ、１０１７Ｂ、１０２７Ａ、１０２７Ｂ、１０３７Ａ、および、１０３７Ｂ）に内部接続ライン（１０１４Ａ、１０１４Ｂ、１０２４Ａ、１０２４Ｂ、１０３４Ａ、および、１０３４Ｂ）を組み合わせるために用いることができる。加えて、密封された端末（１０１９、１０２９、および、１０３９）は、管の端部をクローズするために、１つ以上のプラグ部材（図示せず）を含むことができる。例えば、密封された端末は、微粉状にされたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または微粉状にされたＳｉＯ２を含むセメントを更に含むことができる。
【０１４６】
外部接続ライン（１０１７Ａ、１０１７Ｂ、１０２７Ａ、１０２７Ｂ、１０３７Ａ、および、１０３７Ｂ）は、１つ以上の電源（図示せず）に加熱部材（１０１０、１０２０、および、１０３０）を組み合わせるために用いることができる。加熱部材（１０１０、１０２０、および、１０３０）は、独立して制御されることができる。
【０１４７】
終点素子（１０１３Ａ、１０１３Ｂ、１０２３Ａ、１０２３Ｂ、１０３３Ａ、および、１０３３Ｂ）は、部分的に小さい直径の石英ガラス管を埋めて示されるが、これは、本発明のために必須ではない。代わりの実施形態では、終点素子は、異なるサイズおよび異なるポジションを有することができる。加えて、終点素子は、凹部または溝の中に配置されることができる。
【０１４８】
代わりの実施形態では、１つ以上の小さいガラス管は、無視されることができる。例えば、密封された端末１０９０は、保持デバイス１０５０の下部に組み合わせられ得て、カーボンワイヤヒータからのターミナルラインは、保持デバイス１０５０内に形成される開口（図示せず）を介して下部ヒータ表面に垂直に外部に引き出され得る。密封された端末１０９０は、外部接続にターミナルラインを組み合わせる手段を含むことができる。
【０１４９】
加えて、密封された端末は、酸化することからカーボンワイヤヒータを防ぐために窒素ガスを導入する手段と、ヒータおよび端末の内圧を低下させる手段とをを含むことができる。
【０１５０】
モリブデン（Ｍｏ）箔が伝導の用途のために用いられ、モリブデン（Ｍｏ）箔が弾力性に関して好ましい場合には、タングステン（Ｗ）箔のような別の材料がそれに対して適切に使われるだろう。
【０１５１】
プラグ部材として、樹脂またはセメント（微粉状にされたＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３を使用して）は、乾燥されるときの形成から、ひびを防止するために用いられることができる。
【０１５２】
代わりの実施形態では、加熱部材（１０１０、１０２０、および、１０３０）は、図８に示すように複数セクションのセグメントを含むことができる。
【０１５３】
カーボンワイヤヒータは、複数の束を編むことによって製造されることができる。そして、各々の束が非常に微細な炭素繊維から成る。カーボンワイヤヒータは、従来の金属加熱部材より、より小さいヒータ容量および高速な温度変化を有することができる。カーボンワイヤヒータは、優れた高温耐久性を有する。カーボンワイヤヒータが各々微細な炭素繊維から成る複数の束に編むことによって製造されるので、それは、優れたフレキシビリティを有し、半導体を製造する加熱ユニットとして、さまざまな構成に容易に加工されることができる。
【０１５４】
図１１Ａは、本発明を有する実施形態に係る単一ウェハヒータアセンブリの簡略ブロック図を示す。図示の実施形態において、単一ウェハ加熱アセンブリ１１００Ａは、それが２つの加熱アセンブリ（１１１０、および、１１２０）を含むことを明らかにしているが、これは、本発明のために必須ではない。他の実施の形態において、異なる構成が、使われることができる。例えば、実施形態は、円形、非円形、平面、および、非平面アプリケーションに対して想定される。
【０１５５】
図１１Ａにおいて、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材を含んでいる１つの加熱アセンブリ１１１０は、基板１１３０の下に示される。下部加熱アセンブリ１１１０は、石英保持デバイスを含むことができ、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材は、石英保持デバイス内に組立てられることができる。例えば、加熱アセンブリ１１１０は、単一のセグメント加熱部材およびマルチ−セグメント加熱部材のうちの少なくとも一方を使用して構成されることができる。加熱アセンブリ１１１０は、基板ホルダ（図示せず）の部品であり得る。
【０１５６】
また、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材を含む第２の加熱アセンブリ１１２０は、基板１１３０より上に示される。上部加熱アセンブリ１１２０は、石英保持デバイス以下を含むことができ、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材は、石英保持デバイス内に組立てられることができる。例えば、加熱アセンブリ１１２０は、単一のセグメント加熱部材およびマルチ―セグメント加熱部材のうちの少なくとも一方を使用して構成されることができる。加熱アセンブリ１１２０は、処理チャンバ（図示せず）の上部アセンブリの部品であり得る。矢印１１７０は、加熱ユニットから放射している輻射方向を示す。加熱部材に対する輻射パターンは、異なることがあり得て、可変な輻射（加熱）パターンは、ウェハの上下の表面全体に提供されることができる。
【０１５７】
１つ以上の加熱アセンブリを使用することは、基板１１３０のより高速な、および、より均一な加熱を提供する。ウェハホルダ１１４０は、２つの加熱アセンブリ間に位置し、基板を保持するように使用されることができる。代わりとして、基板は、下部アセンブリ１１１０に配置されることができる。
【０１５８】
コントローラ１１５０Ａが、下部アセンブリ１１１０、上部アセンブリ１１２０、および、ウェハホルダ１１４０に組み合わせられることができ、制御に使われることができる。ウェハホルダ１１４０は、基板の下部のシャドウィングを最小にし、および／または無視するように構成されることができる。コントローラ１１５０Ａは、基板を配置するために用いることができる。そして、上下の加熱アセンブリの各々のカーボンワイヤヒータに、独立してパワーを提供する。代わりとして、上部アセンブリ１１１０、下部アセンブリ１１２０、および／またはウェハホルダ１１４０は、１つ以上の温度センサ（図示せず）を含むことができる。そして、それがまた、コントローラに組み合わせられることができ、上部アセンブリ、下部アセンブリ、および／または基板の温度制御に使われることができる。
【０１５９】
コントローラ１１５０Ａは、加熱アセンブリの一つ以上のカーボンワイヤヒータに、時間変化している電力レベルを提供することができる。時間変化している電力レベルは、ステップ関数、ランプ（ｒａｍｐ）関数、パルス関数、定数関数、調整された関数またはそれらの組合せを含むことができる。カーボンワイヤヒータおよび加熱アセンブリの低い熱量は、急速な温度変化を可能とする。
【０１６０】
図１１Ｂは、本発明を有する実施形態に係る単一ウェハヒータアセンブリの簡略ブロック図を示す。図示の実施形態において、マルチポジションウェハ加熱アセンブリ１１００Ｂは、それが３つの加熱アセンブリ（１１５１、１１５２、および、１１５３）を含むことを明らかにしているが、これは、本発明のために必須ではない。他の実施の形態において、異なる数の加熱アセンブリが用いられることができ、異なる位置の数が使われることができ、および、異なる構成が使われることができる。例えば、実施形態は、円形、非円形、平面、および非平面アプリケーションに対して想定される。矢印１１７０は、加熱からユニットを放射している輻射方向を示す。
【０１６１】
加熱アセンブリ（１１５１、１１５２、および、１１５３）は、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材を含むことができる。加熱アセンブリ（１１５１、１１５２、および、１１５３）は、石英保持デバイスを含むことができ、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材は、石英保持デバイス内に組立てられることができる。例えば、加熱アセンブリ（１１５１、１１５２、および、１１５３）は、単一のセグメント加熱部材およびマルチセグメント加熱部材のうちの少なくとも一方を使用して構成されることができる。１つ以上の加熱アセンブリは、基板ホルダ（図示せず）を含むことができる。
【０１６２】
図示の実施形態において、２つのウェハ（１１４０Ａ、および、１１４０Ｂ）は示されているが、これは、本発明のために必須ではない。他の実施の形態において、異なる数のウェハが使われることができ、異なる構成が使われることができる。別個のウェハホルダ（１１４０Ａ、および、１１４０Ｂ）は、個々に配置され、２つの加熱アセンブリ間に基板を保持するのに使用されることができる。代わりとして、基板は、加熱アセンブリの１つに配置されることができる。
【０１６３】
マルチ位置加熱アセンブリを使用することは、増加したスループットを提供することができる。マルチ位置加熱アセンブリは、より高速な、および、より均一な加熱を複数の基板（１１３０Ａ、および、１１３０Ｂ）に提供することができる。
【０１６４】
コントローラ１１５０Ｂは、加熱アセンブリ（１１５１、１１５２、および、１１５３）、および、ウェハホルダ（１１４０Ａ、および、１１４０Ｂ）に組み合わせられることができ、制御に使われることができる。ウェハホルダ（１１４０Ａ、および、１１４０Ｂ）は、基板の下部のシャドウィングを最小にし、および／または無視するように構成されることができる。コントローラ１１５０Ｂが基板を配置するのに使われることができる。そして、加熱アセンブリ（１１５１、１１５２、および、１１５３）の各々のカーボンワイヤヒータに独立してパワーを提供する。温度センサ（図示せず）が、また、コントローラに組み合わせられることができ、加熱アセンブリ（１１５１、１１５２、および、１１５３）および基板の温度を制御するのに使われることができる。
【０１６５】
コントローラ１１５０Ｂは、加熱アセンブリの一つ以上のカーボンワイヤヒータに、時間変化している電力レベルを提供することができる。時間変化している電力レベルは、ステップ関数、ランプ関数、パルス関数、定数関数、調整された関数、またはそれらの組合せを含むことができる。カーボンワイヤヒータおよび加熱アセンブリの低い熱量は、急速な温度変化を可能とする。
【０１６６】
図１２は、本発明の別の実施形態に係る単一ウェハヒータアセンブリの簡略ブロック図を示す。図示の実施形態において、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材１２１２を含むシングル加熱アセンブリ１２１０は、示される。加えて、ウェハ１２３０、ウェハホルダ１２４０、およびコントローラ１２５０が示されるが、これは、本発明のために必須ではない。他の実施の形態において、異なる構成が、使われることができる。例えば、付加的な加熱アセンブリが、用いられることができる。代わりとして、ウェハホルダは、複数のウェハを保持することができる。
【０１６７】
コントローラ１２５０は、加熱アセンブリ１２１０に組み合わせられることができ、制御することができる。温度センサ（図示せず）が、また、コントローラに組み合わせられることができ、加熱アセンブリ１２１０の温度制御に使われることができる。
【０１６８】
コントローラ１２５０は、加熱アセンブリ１２１０の一つ以上の加熱部材１２１２（カーボンワイヤヒータ）に、時間変化している電力レベルを提供することができる。時間変化している電力レベルは、ステップ関数、ランプ関数、パルス関数、定数関数、調整された関数またはそれらの組合せを含むことができる。カーボンワイヤヒータおよび加熱アセンブリの低い熱量は、急速な温度変化を可能にする。
【０１６９】
加熱アセンブリ１２１０は、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材１２１２が組立てられることができる保持デバイスを含むことができる。保持デバイスは、石英を含むことができる。
【０１７０】
ウェハホルダ１２４０は、石英または炭化珪素のような非金属材料を含むことができる。ウェハホルダ１２４０は、３つの支持点を有して示されているが、これは、本発明のために必須ではない。代わりの実施形態において、異なる数の支持点が使われることができ、および、支持点は、異なって構成されることができる。例えば、実施形態は、非円形アプリケーションに対して想定される。
【０１７１】
コントローラ１２５０は、ウェハホルダ１２４０に組み合わせられることができ、制御することができる。ウェハホルダ１２４０は、基板の下部のシャドウィングを最小にし、および／または無視するように構成されることができる。ウェハホルダ１２４０は、基板を移動し、および／または配置するために用いるように構成されることができる。例えば、ウェハホルダ１２４０は、基板／ウェハの上下変動、水平動き、および、回転動きのうちの少なくとも１つを提供するように構成されることができる。代わりとして、ウェハホルダ１２４０は、１つ以上の温度センサ（図示せず）を含むことができる。そして、それがまた、コントローラに組み合わせられることができ、および、基板の温度制御に使われることができる。
【０１７２】
図１３は、本発明に係る単一ウェハヒータアセンブリの別の実施形態の簡略ブロック図を示す。図示の実施形態において、１つ以上のカーボンヒータおよび複数のウェハを保持している素子１３２０を有する１つ以上の加熱部材１３１２を含むシングル加熱アセンブリ１３１０は、示される。加えて、ウェハ１３３０、基板ポジショナ１３４０、およびコントローラ１３５０が示されるが、これは、本発明のために必須ではない。他の実施の形態において、異なる構成が、使われることができる。例えば、付加的な加熱アセンブリ、および／または保持具が、使われることができる。
【０１７３】
加熱アセンブリ１３１０は、石英保持デバイスを含むことができ、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材は、石英保持デバイス内に組立てられることができる。
【０１７４】
シングル加熱アセンブリ１３１０は、石英または炭化珪素のような非金属材料を含むことができる。加熱アセンブリ１３１０は、３つのウェハ保持している素子１３２０を有して示されるが、これは、本発明のために必須ではない。代わりの実施形態において、異なる数のウェハを保持している素子１３２０が使われることができ、および、ウェハを保持している素子１３２０は、異なって構成されることができる。例えば、実施形態は、曲がった、および／またはまっすぐな形態を有するウェハを保持している素子１３２０に対して想定される。代わりとして、加熱アセンブリ１３１０、および／またはウェハを保持している素子１３２０は、１つ以上の温度センサ（図示せず）を含むことができる。そして、それがまた、コントローラに組み合わせられることができ、基板の温度制御に使われることができる。
【０１７５】
コントローラ１３５０は、加熱アセンブリ１３１０に組み合わせられ、制御することができ、コントローラ１３５０は、加熱アセンブリ１３１０の一つ以上の加熱部材１３１２（カーボンワイヤヒータ）に時間変化している電力レベルを提供することができる。時間変化している電力レベルは、ステップ関数、ランプ関数、パルス関数、定数関数、調整された関数またはそれらの組合せを含むことができる。カーボンワイヤヒータおよび加熱アセンブリの低い熱量は、急速な温度変化を可能にする。
【０１７６】
コントローラ１３５０は、基板ポジショナ１３４０に組み合わせられ、制御することができる。基板ポジショナ１３４０は、基板を移動し、および／または配置するように構成されることができる。例えば、基板ポジショナ１３４０は、基板／ウェハの上下変動、水平動きまたは回転動きのうちの少なくとも１つを提供するように構成されることができる。代わりとして、基板ポジショナ１３４０は、異なって構成されることができる。
【０１７７】
図１４は、本発明に係る単一ウェハヒータアセンブリの別の実施形態の簡略ブロック図を示す。
【０１７８】
図示の実施形態において、単一ウェハ加熱アセンブリ１４００は、２つの加熱アセンブリ（１４１０、および、１４２０）を含むことを明らかにしているが、これは、本発明のために必須ではない。他の実施の形態において、異なる構成が、使われることができる。例えば、実施形態は、円形、非円形、平面、および、非平面アプリケーションのために想定される。図１４において、側面図、上面図、および、下面図は、示される。
【０１７９】
図１４において、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材を含む１つの加熱アセンブリ１４１０は、基板１４３０の下に示される。下部加熱アセンブリ１４１０は、石英保持デバイスを含むことができ、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材１４１２は、石英保持デバイス内に組立てられることができる。例えば、加熱部材１４１２は、単一のセグメント加熱部材、および、マルチセグメント加熱部材のうちの少なくとも一方を使用して構成されることができる。代わりとして、加熱アセンブリ１４１０は、基体保持装置（図示せず）を含むことができる。
【０１８０】
１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材１４２２を含む第２の加熱アセンブリ１４２０は、基板１４３０より上に示される。上部加熱アセンブリ１４２０は、石英保持デバイスを含むことができ、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材は、石英保持デバイス内に組立てられることができる。例えば、加熱部材１４２２は、単一のセグメント加熱部材、および、マルチセグメント加熱部材のうちの少なくとも１つを使用して構成されることができる。加熱アセンブリ１４２０は、処理チャンバ（図示せず）の上部アセンブリの部品であり得る。矢印１４７０は、加熱からユニットを放射している輻射方向を示す。加熱部材に対する輻射パターンは、異なることがあり得て、および、可変な輻射（加熱）パターンは、ウェハの上下の表面全体に提供されることができる。１つ以上の加熱アセンブリを用いて、基板１４３０のより高速な、および、より均一な加熱を提供する。
【０１８１】
ウェハホルダ１４４０は、２つの加熱アセンブリ間に基板を配置し、および／または保持するために用いることができる。代わりとして、基板は、下部アセンブリ１４１０に配置されることができる。
【０１８２】
コントローラ１４５０は、下部アセンブリ１４１０、上部アセンブリ１４２０、および、ウェハホルダ１４４０に組み合わせられ、制御に用いられることができる。ウェハホルダ１４４０は、基板の下部のシャドウィングを最小にし、および／または無視するように構成されることができる。コントローラ１４５０は、基板を配置するように用いられることができる。そして、上下の加熱アセンブリの各々のカーボンワイヤヒータに独立してパワーを提供する。代わりとして、上部アセンブリ１４１０、下部アセンブリ１４２０、および／またはウェハホルダ１４４０は、１つ以上の温度センサ（図示せず）を含むことができる。そして、それがまた、コントローラに組み合わせられることができ、上部アセンブリ、下部アセンブリ、および／または基板の温度を制御するのに使われることができる。
【０１８３】
コントローラ１４５０は、加熱アセンブリの一つ以上のカーボンワイヤヒータに、時間変化している電力レベルを提供することができる。時間変化している電力レベルは、ステップ関数、ランプ関数、パルス関数、定数関数、調整された関数またはそれらの組合せを含むことができる。カーボンワイヤヒータ、および、加熱アセンブリの低い熱量は、急速な温度変化を可能とする。
【０１８４】
例えば、加熱部材は、石英管および／または石英保持デバイス内に囲まれることができる１つ以上のカーボンヒータを含むことができる。各々の部分は、複数の線形形状にされた（ｌｉｎｅａｒ―ｓｈａｐｅｄ）加熱部材を有して示されるが、これは、本発明のために必須ではない。代わりの実施形態において、異なる構成が、使われることができる。例えば、実施形態は、曲がった、および／またはまっすぐな形態を有する加熱部材のために想定される。加えて、円形ウェハが示されるが、これは本発明のために必須ではない。代わりとして、非円形ウェハおよび／または基板は、収容されることができる。
【０１８５】
図１５は、本発明に係る単一ウェハヒータアセンブリの別の実施形態の簡略ブロック図を示す。
【０１８６】
図示の実施形態において、単一の加熱アセンブリ１５１０は、複数のＵ型の加熱部材１５２０を備えて示されるが、これは、本発明のために必須ではない。他の実施の形態において、異なる構成が、使われることができる。例えば、異なる数の加熱部材、および／または異なる形状が、使われることができる。各々のＵ型の素子は、１つ以上のカーボンヒータを有する１つ以上の加熱部材を含むことができる。ヒータは、石英管および／または石英保持デバイス内に囲まれることができる。加えて、円形ウェハが示されるが、これは本発明のために必須ではない。代わりとして、非円形ウェハおよび／または基板は、収容されることができる。
【０１８７】
カーボンワイヤ管ヒータは、必要とされるヒータ部材の数を単純化するために、Ｕ型のデザインに曲げられることができる。場合によっては、管状ヒータは、ディスク形状にされたヒータより、修理に、製造により安価であり得て、および、多くのフレキシビリティを提供することができる。
【０１８８】
例えば、加熱部材１５２０は、単一のセグメント加熱部材、および、マルチセグメント加熱部材のうちの少なくとも１つを使用して構成されることができる。加熱部材に対する放射パターンは異なることがあり得て、可変な輻射（加熱）パターンは、ウェハの上下の表面全体に提供されることができる。
【０１８９】
１つ以上の加熱アセンブリを使用することは、基板１５３０のより高速な、および、より均一な加熱を提供する。ウェハホルダ１５４０は、基板の配置に使用されることができ、および、Ｕ型の加熱アセンブリの基板を保持することができる。代わりとして、基板は、加熱アセンブリの下部に配置されることができる。
【０１９０】
コントローラ１５５０は、ヒータ部材１５２０、および、ウェハホルダ１５４０に組み合わせられることができ、制御するように用いられることができる。ウェハホルダ１５４０は、基板の下部のシャドウィングを最小にし、および／または無視するように構成されることができる。コントローラ１５５０は、基板を配置するのに用いられることができる。そして、加熱部材１５２０の各々のカーボンワイヤヒータに独立してパワーを提供する。代わりとして、加熱部材１５２０、および／または、ウェハホルダ１５４０は、１つ以上の温度センサ（図示せず）を含むことができる。そして、それがまた、コントローラに組み合わせられることができ、ヒータアセンブリ、および／または基板の温度を制御するのに使われることができる。
【０１９１】
コントローラ１５５０は、加熱アセンブリの一つ以上のカーボンワイヤヒータに、時間変化している電力レベルを提供することができる。時間変化している電力レベルは、ステップ関数、ランプ関数、パルス関数、定数関数、調整された関数またはそれらの組合せを含むことができる。カーボンワイヤヒータ、および、加熱アセンブリの低い熱量は、急速な温度変化を可能とする。
【０１９２】
ここで記載されている加熱部材は、高い化学純度を有し、および、金属コンタミネーションの極めて低いレベルを提供するので、カーボンワイヤヒータは、プロセスの間、ヒータをプロセスガスを有するエッチングまたはプロセスインタラクションから保護するための付加的なシールドまたはパッシベーション層を必要とせずに、処理チャンバ内に挿入されることができる。付加的なシールドおよびパッシベーション層は、ヒータ性能を劣化させ得るものである。
【０１９３】
ここで記載されているウェハ加熱アセンブリは、改良された工程能力、例えば、ウェハ内の複数の熱ゾーンの独立した熱的制御を可能とし、ウェハ反りを低減することを伴った高速な熱昇温（ｒａｍｐ―ｕｐ）、および、カーボンワイヤヒータ部材による低い熱量によって提供される高速な熱的応答によって急速に可能となる変化に反応する能力を提供することができる。
【０１９４】
ここで記載されているウェハ加熱アセンブリは、カーボンワイヤヒータ部材による低い熱量によって提供される高速な熱的応答によって可能であり、および、各層毎の膜形成を通常の処理より高い薄膜制御を提供することができるパルス化された熱プロセスのために用いられることができる。
【０１９５】
本発明は、改良された温度調節制御を提供する。本発明は、たて方向の指向性を増加させたヒータ部材を使用して所望の状態にホルダ上のウェハ／基板を加熱することを可能とする加熱ユニットを提供する。提唱された加熱ユニットの構成は、一般的に２５０℃を超えるプロセス温度でウェハ領域全体に、制御された温度勾配を可能にする。１つの構成において、独立したヒータ部材は、互いから分離されることができる。そして、従来システムで典型的な固体ブロックヒータによって達成されることができるものより、高いウェハ全体の温度勾配を可能にする。他の実施の形態において、非平面構造は、実施されることができる。例えば、ヒータ部材は、チャンバ壁から横方向の熱損失、および、放射率損失のために補うウェハエッジの隣り、および／または上に構成されることができる。ウェハの表面より上にヒータ部材を持ち上げることは、ウェハ全体の温度勾配のより多くの制御を提供し、したがって、均一性を改良する。
【０１９６】
本発明の特定の実施形態だけが上で詳述されたが、当業者は、本発明の新規進歩の事項から逸脱することなく実施形態において変更が可能である非常に多くの態様を容易に理解する。したがって、全てのこのような変更態様は、本発明の範囲内に含まれることを目的とする。
【０１９７】
本発明の各種実施形態およびそれによる多数の効果の、より完全な理解は、上記詳細な説明を参照することにより、特に添付の図面とともに考えられることによって、容易に明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【図１】本発明の実施形態に係る処理システムの典型的なブロックダイヤグラム概略図を示す図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係る基板ホルダの簡略化された断面図を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の別の実施形態に係る基板ホルダの簡略化されたブロック断面図を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態に係るヒータユニットの典型的な概略図を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態に係るヒータユニットの典型的な概略図を示す図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態に係るヒータユニットの典型的な概略図を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る別のヒータユニットの概略図を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る加熱ユニットの簡略図を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態に係る接続ラインおよびカーボンワイヤヒータを組み合わせるための終点素子の縦方向の断面である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に係る終点素子の横方向の断面である。
【図７】本発明の実施形態に係るカーボンワイヤヒータの平面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る複数セクションの（ｍｕｌｔｉ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ）加熱ユニットの簡略図を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る複数素子（ｍｕｌｔｉ−ｅｌｅｍｅｎｔ）加熱の簡略図を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の実施形態に係る別の複数素子加熱アセンブリの簡略図を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施形態に係る別の複数素子加熱アセンブリの簡略図を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明の実施形態に係る別の複数素子加熱アセンブリの簡略図を示す図である。
【図１１Ａ】本発明に係る単一ウェハヒータアセンブリの別の実施形態の簡略ブロック図を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態に係る複数のウェハヒータアセンブリの簡略ブロック図を示す図である。
【図１２】本発明の別の実施形態に係る、単一ウェハヒータアセンブリの簡略ブロック図を示す図である。
【図１３】本発明に係る単一ウェハヒータアセンブリの別の実施形態の簡略ブロック図を示す図である。
【図１４Ａ】本発明に係る単一ウェハヒータアセンブリの別の実施形態の簡略ブロック図を示す図である。
【図１４Ｂ】本発明に係る単一ウェハヒータアセンブリの別の実施形態の簡略ブロック図を示す図である。
【図１４Ｃ】本発明に係る単一ウェハヒータアセンブリの別の実施形態の簡略ブロック図を示す図である。
【図１５Ａ】本発明に係る単一ウェハヒータアセンブリの別の実施形態の簡略ブロック図を示す図である。
【図１５Ｂ】本発明に係る単一ウェハヒータアセンブリの別の実施形態の簡略ブロック図を示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【国際調査報告】
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