KR100312670B1 - 이중 존의 백플레인 가열부와 개별 고정멤버를 장착한 웨이퍼 가열척 - Google Patents

이중 존의 백플레인 가열부와 개별 고정멤버를 장착한 웨이퍼 가열척 Download PDF

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히가시 데츠로
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Abstract

웨이퍼 가열 척(10)은 상기 웨이퍼 장착용 백플레인(11)을 포함한다. 상기 백플레인의 배면은 외부 경사 벽(22)을 갖는 외부 환형 리세스(20)를 포함한다. 외부 환형 가열기는 상기 리세스 내에 위치해 있고 상기 벽에 대하여 보완적으로 경사진 외면을 가진다. 내부 환형 가열기 (30)는 배면에 인접한 상기 외부 가열기 내부에 들어 있다. 상기 백플레인에 고정된 고정 부재는 그들 사이에 최적의 열 전달을 위한 고체 대 고체 접촉을 보장하기 위하여 개별적으로 상기 내부 및 외부 가열기를 상기 백플레인에 고정하는 내부 및 외부 리테이너(26, 36)를 포함한다. 센서(52, 54)는 상기 내부 및 외부 영역에서 백플레인 온도를 감지한다. 냉매는 상기 백플레인의 온도에 영향을 미치기 위하여 상기 백플레인의 채널(44)과 상기 백플레인에 고정된 냉각 링(70)으로 유도된다. 제어기(80)는 상기 가열 척의 백플레인에 장착된 웨이퍼(12)를 처리하는 동안 온도 균일성을 얻기 위한 온도 프로파일링을 위해 상기 가열기, 상기 센서와 냉매 공급장치에 연결된다.

Description

이중 존의 백프레인 가열부와 개별 고정 부재를 장착한 웨이퍼 가열 척
발명의 분야
본 발명은 웨이퍼 가열 척에 관한 것으로, 특히 장착된 웨이퍼를 처리하는 동안 온도 균일성을 보장하기 위해 설계된 웨이퍼 가열 척 백플레인에 관한 것이다.
발명의 배경
전형적인 웨이퍼 장착 장치는 웨이퍼가 처리되는 동안 웨이퍼 지지용 백플레인과 웨이퍼 홀더로 불리는 클램핑(고정) 장치를 포함한다. 스퍼터 증착을 포함하는 다수의 웨이퍼 처리를 위하여, 웨이퍼는 백프레인에 장착되어 있는 동안 가열되어어져야 한다. 종래의 웨이퍼 처리 장치 는 백플레인 혹은 웨이퍼를 가열하기 위하여, 저항 가열, RF 유도 가열, 배면 가스 열 전도, 복사열 등을 포함하는 하나 이상의 다른 형태의 웨이퍼 가열 기구를 이용했다. 본 발명은 백플레인을 가열하여 그 위에 장착된 웨이퍼를 간접적으로 가열하기 위해 저항 소자를 사용하는 것에 관한 것이다.
스퍼터 증착을 포함하는 대부분의 웨이퍼 코팅 처리에 있어서, 입자가 스퍼터된 필름에서 균질성을 얻기 위하여, 웨이퍼의 온도는 웨이퍼의 전표면에 대하여 균일해야 한다. 이 때문에 가열 소자와 백플레인 간에 일관된 열 전달이 요구된다.
상기 백플레인과 저항 소자 간의 효과적인 열 전달은 저항 소자와 백플레인 간의 양호한 표면 접촉 유지에 의존한다. 만약 저항 소자가 백플레인의 대응 공간 내에 삽입되도록 형성된다면, 양 부품의 기계가공은 매우 정밀해야 한다. 이러한 정밀한 기계가공은 비교적 고가일 수 있다. 또한, 정밀한 끼워맞춤이 얻어진다고 해도, 일정 사용기간 후에는 가열과 냉각에 의해 백플레인이나 저항 소자가 반경 방향으로 약간 팽창 내지 수축하기 때문에 정밀한 끼워맞춤에 나쁜 영향을 준다.
백플레인애 저항 소자를 삽입하기 위한 다른 대안으로 상기 저항 소자는 하나 이상의 볼트에 의해 백플레인에 고정될 수 있다. 상기와 같은 방법으로, 저항 소자는 각 초기 사용시간마다 백플레인과 양호하게 접촉될 수 있다. 그러나, 대부분의 상기 방식의 저항 소자는 환형이다. 그 결과, 하나의 볼트가 단단히 조여지면 반드시 주위의 다른 볼트는 다소 느슨해진다. 따라서, 환형 열 저항 소자와 환형 가열 소자의 전체 원주 주위에서 일관된 면 대 면 표면접촉을 얻을 수 없다. 요약하면, 열 저항 소자와 백플레인 간의 효과적인 열 전달과 웨이퍼의 균일한 가열을 보장하기 위하여 열 저항 소자와 백플레인 간의 고체 대 고체 표면 접촉을 잘 유지하는 것은 어렵거나 혹은 비용이 많이 든다.
백플레인의 배면과 접촉하는 환형 저항 가열 소자를 장착한 웨이퍼 가열 척에 있어서, 백플레인으로 전달된 열은 열 저항 소자의 반경 방향의 바깥쪽으로 갈수록 감소될 것이다. 가열 척이 더 차가운 부분에 장착된 결과로, 웨이퍼의 주변 에지에서의 웨이퍼 온도가 중심 혹은 웨이퍼의 중앙부에 서의 웨이퍼 온도보다 더 낮을 것이다.
웨이퍼 주위에서 온도 하강의 상기 문제점에 대한 한가지 가능한 해결책은 웨이퍼 직경보다 더 큰 백플레인과 단일 저항 소자를 사용하여 상기 백플레인을 웨이퍼의 전 표면 영역하에 있는 가열 소자와 접촉시키는 것이다. 그러나, 많은 기존 웨이퍼 가열 척은 냉각 채널, 고정 볼트, 가스 입구 등과 같은 부가적인 요소를 위한 공간이 필요하므로, 상기 백플레인 뒤에 가열기를 위치시키고 고정시키기 위한 한정된 공간만을 가지고 있다. 따라서, 전체 처리 챔버와 웨이퍼 홀더를 재설계하지 않으면, 상기 해결책은 실행할 수 없다.
단일 저항 가열 소자가 큰 백플레인의 전 배면을 가열할 수 있다 해도, 웨이퍼 전체에 대하여 온도의 균일성을 보장할 수 없다. 또한, 처리 챔버에서 처리 과정 자체에서 발생한 열도 일반적으로 비균일하게 백플레인에 열을 부가한다. 예를 들면, 음극 스퍼터링 동안 타겟과 웨이퍼가 매우 가깝게 위치하므로, 상기 타겟 표면 근방의 자기장에 의해 제한된 이온화된 플라즈마는 상기 타겟과 웨이퍼 모두에 열을 발생시킨다. 타겟 재료의 비용을 최대화하기 위하여, 일반적으로 하나 이상의 자기장을 이용하여 다중 부식 존(multiple erosion zone)을 제공하거나/또는 하나의 플라즈마 한정 자기장을 이동시킴으로써 플라즈마를 이동시키고 열을 발생하는 처리과정의 위치를 변화시키는 것은 흔한 일이다. 처리과정애 발생된 열의 하나 이상의 환형 존의 존재는 웨이퍼 온도의 균일성을 얻기 위한 시도를 더욱 어렵게 한다.
본 발명의 목적은 가열 소자와 백플레인의 유효 수명 동안 저항 가열소자와 백플레인 간의 고체 대 고체 표면 접촉을 보장하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전체 처리 챔버와 웨이퍼 홀더를 실질적으로 재설계할 필요없이 백플레인 주위를 더 효과적으로 가열하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스퍼터 플라즈마에 의해 열이 발생했다 하더라도 스퍼터 증착 동안 웨이퍼의 표면 영역에 걸친 웨이퍼 온도의 균일성을 얻는 것이다.
상기 목적은 백플레인과 웨지형 외부 가열기 사이의 양호한 표면 접촉을 최소 고정력 적용만으로 얻기 위해, 백플레인 내의 웨지형 리세스 내에 들어 가도록 형성된 웨지형 외부 가열기를 포함하는 특징들의 조합을 이용하는 웨이퍼 가열 척에 의해 달성된다. 또한 상기 가열기의 웨지 형은 더 많은 전기적인 열이 열손실이 가장 큰 백플레인의 외부부분으로 소산되는 것을 가능하게 한다.
또한 본 발명은 내부 가열기와 외부 가열기 사이의 긴밀한 고체 대 고체 접촉을 보장하기 위해서, 내부 및 외부 가열기를 개별적으로 백플레인에 고정시키기 위하여 고정 부재(clamping member)를 이용한다. 일 실시예에서, 고정 부재는 내부 가열기가 백플레인의 전 원주 주위에 단단히 고정되도록 개별적인 캔틸레버식 탭을 포함한다. 다른 실시예에서, 두 세트의 캔틸레버식 탭은 내부 가열기와 외부 가열기 모두를 백플레인의 원주 주위에 단단히 고정되게 한다. 또한 캔틸레버식 탭은 열적 팽창과 수축기간 동안 확실한 접촉을 보장하기 위하여 휘어진다. 상기 두 가열기는 외부 가열기가 백플레인의 주변에서의 열손실을 제거하기 위해 효율적으로 사용될 수 있도록 독립적으로 제어가능하다.
상기 두 가열기와 고정 부재 외에, 본 발명은 내부 및 외부 가열기 근방에위치한 백플레인의 공간적으로 분리된 지역에서 온도를 감지하기 위한 한 쌍의 센서를 포함한다. 가열기와 센서에 접속된 전기 제어기는 음극 스퍼터링 동안 제한된 플라즈마에 의해 발생된 국부 열과 같은 처리 열을 보상하는 백플레인 온도의 윤곽을 잡아준다. 웨이퍼 가열 척 소자에 의해 웨이퍼에 부가된 열은 처리과정에서 발생된 열에 의해 가열되지 않는 영역에 집중된다. 따라서, 두 생성원에 의해 발생된 합성 열은 웨이퍼 전체에 걸쳐서 실질적으로 균일한 온도가 된다.
또한, 상기 백플레인은 웨이퍼와 백플레인 사이에 배면 가스(backside gas)를 공급하기 위해 가스 입구와 통한 리세스를 포함하고, 이로 인해 웨이퍼의 가열 및 냉각을 가속한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 웨이퍼 가열 척은 한 개의 백플레인, 두 개의 저항 가열기, 한 개의 고정 부재, 두 개의 온도 센서, 한 개의 가스 입구와, 내부 및 외부 냉각 채널을 포함한다. 상기 백플레인은 웨이퍼 지지용 전방면을 포함한다. 상기 전방면은 상기 백플레인의 중앙에 위치한 가스입구를 경유하여 배면 가스를 공급받는 리세스를 포함한다. 상기 리세스는 중앙에서 외향 반경 방향으로 연장되는 세 개의 스포크(spoke)와 상기 백플레인 주위 에지 근방에서 방사상의 스포크의 외단을 상호 접속하는 원주 링을 포함한다.
백플레인의 제 2 혹은 후방 표면은 백플레인의 주변 에지 근처에서 그 후방표면의 외부영역 내에 리세스를 포함한다. 상기 리세스는 외향 경사 벽을 포함한다. 외부 환형 가열기는 상기 리세스 내에 들어 있고, 상기 외부 가열기는 상기 리세스 벽의 각에 대하여 서로 보완적인 각을 가진 표면을 포함한다. 내부 환형 가열기는 외부 가열기 내의 백플레인 상에 방사상으로 들어있다. 고정 부재는 볼트에 의해 상기 백플레인의 제 2 표면에 고정되고, 가열기들과 백플레인 사이의 최적의 열 전달을 위한 양호한 고체 대 고체 접촉을 보장하기 위해서 상기 백플레인의 제 2 표면에 외부 가열기와 내부 가열기를 각각 고정시킨다. 고정 부재에 의해 지지된 복수의 외부 나사식 리테이너는 외부 환형 가열기가 상기 고정 부재를 상기 백플레인에 고정하는 상기 볼트와 독립적으로 주어지는 힘으로 상기 백플레인에 고정되도록 한다.
부가적으로, 복수의 내부 나사식 리테이너는 내부 환형 가열기가 고정볼트와 독립적인 힘으로 상기 백플레인에 고정되도록 한다. 더욱이, 각 내부 리테이너는 상기 내부 리테이너 하나를 조임으로써 내부 가열기에 근접한 내부 리테이너에 의해 적용된 고정력에 역효과를 미치지 않도록 내부 방사형 캔틸레버식 사다리꼴 형 상의 탭에 의해 지지된다. 다른 방식으로 기술하면, 내부 리테이너를 내부 환형 가열기에 대해 나사 결합 가능하게 회전시킬 때 반대 방향(즉. 상기 백플레인으로부터 멀어지는)으로 고정 부재에 적용된 굽힘 (flexing)력은 각 내부 리테이너 및 관련된 탭이 다른 내부 리테이너 및 탭에 계산된 독립적인 고정력으로 설치 및 유지될 수 있도록 각각의 탭에만 적용된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 고정 부재는 외부 나사식 리테이너를 지지하는 외부 원주 방향 캔틸레버식 탭(outer circumferentially cantilevered tab)을 포함한다. 상기 내부 탭과 마찬가지로, 외부 탭은 근접한 외부 리테이너에 의해 가해진 고정력에 반하지 않고 외부 리테이너 중 하나와 결합된다. 따라서, 내부 및외부 가열기와 상기 백플레인과의 접촉은 상기 백플레인 주위의 세그먼트에서 조정될 수 있다.
내부 열 센서(양호하게는 열전대)가 내부 환형 가열기와 가스 입구 사이에 있는 백플레인의 제 2 표면에 설치된다. 외부 열 센서(양호하게는 열전대)는 리세스의 외부에 있는 상기 백플레인의 제 2 표면에 설치된다. 상기 내부 및 외부 센서는 각각 내부 및 외부 영역의 백플레인의 온도를 감지한다. 상기 백플레인은 입구 및 출구 도관을 통해 기체 또는 액체의 냉매를 공급받는 내부 냉각 채널을 더 포함한다. 또한 상기 웨이퍼 가열 적은 액상 냉매 순환용 입구 및 출구 도관을 장착한 외부 냉각 채널을 가진 외부 냉각링 또는 판을 포함한다.
독립적으로 제어 가능한 내부 및 외부 가열기에 의해, 상기 백플레인의 전면의 내부 및 외부 영역의 온도는 독립적으로 제어될 수 있다. 외부 환형 가열기의 형상과 상기 백플레인 내의 리세스 내에서의 상기 가열기의 위치와, 상기 두 가열기에 대한 세그먼트식 고정 부재의 설정과 작동 때문에, 본 발명의 웨이퍼 가열 척은 상기 가열기와 상기 백플레인 사이에 양호한 고체 대 고체 접촉을 일관되게 보장하고 따라서 그 사이의 열 전달을 최대화한다. 부가적으로, 배면 가스 사용은 상기 열이 상기 백플레인과 그 위에 장착된 웨이퍼 사이에서 더 신속히 전달될 수 있고, 따라서 스퍼터링을 시작하는데 필요한 초기 처리 온도까지 웨이퍼를 가열하는데 필요한 시간을 단축시킨다.
본 발명의 제 1 실시예에서 내부 및 외부 가열기에 사용된 저항 가열소자는 두 개의 대체로 평행한 와이어 소자를 둘러싸는 소형의 관형 외장(sheath)과 가열기에 필요한 저항을 제공하는 절연 물질을 각각 포함한다. 다른 실시예는 코일을 둘러싸는 단일 관형 외장과 가열기에 대하여 저항과 그에 수반하는 열을 제공하는 절연 물질을 이동한다.
상기 가열기 개개의 독립적 제어와 처리과정에서 생성된 열의 크기를 표시하기 위해 내부 및 외부 온도 센서로부터의 피드백을 사용함으로써 백플레인에 전달된 열은 플라즈마에 유도된 상기 웨이퍼 상의 온도 프로파일을 따라 형성될 수 있고, 따라서 상기 웨이퍼의 전 표면에 걸쳐서 온도의 균일성을 나타내는 평평한 온도 프로파일을 산출한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성된 가열 척의 축방향 단면도.
도 2 는 도 1 의 선 2-2 를 따른 단면도.
도 3 은 스퍼터링동안 플라즈마에 의해 웨이퍼에 공급된 열과, 도 1 및 도 2 의 가열 척의 가열 및 냉각 소자에 의해 웨이퍼에 공급된 열과, 웨이퍼의 표면을 가로지르는 합성 온도 프로파일을 도시하는 온도 프로파일 그래프.
도 4 는 본 발명의 다른 실시예를 따라 구성된 가열 척의 축방향 단면도.
도 5 는 도 4 의 선 5-5 를 따라 취한 단면도.
도 5a 는 도 5 에 도시된 외부 탭의 다른 실시예에 대한 평면도.
도 6 은 도 5 의 외부 환형 가열기의 부분 측단면도.
도 7은 도 5 의 내부 환형 가열기의 부분 측단면도.
도 8 은 도 5 의 냉각 링의 선 8-8을 따라 위한 단면도.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성된 한 웨이퍼 가열 척(10)의 축방향 단면도이다. 상기 가열 척(10)은 웨이퍼(12)상에 스퍼터 증착작용을 하기 위한 음극 스퍼터링과 같은 웨이퍼 처리 단계 동안 그 위에 웨이퍼(12)를 장착하는 백플레인(11; backplane)을 포함한다. 상기 백플레인(11)은 양호하게는 스테인리스 스틸로 형성된다.
웨이퍼(12)는 상기 백플레인(11)의 제 1 표면(14)상에 지지된다. 양호하게는 제 1 표면(14)은 그 내부에 기계가공된 리세스(15)를 포함하고, 가스입구(16)는 제 1 표면(14)과 상기 웨이퍼(12)사이의 리세스(15)로 가열 가스를 공급한다. 양호하게는 평면도에서, 리세스(15)는 가스 입구(16)로부터 방사방향 외향으로 연장하는 세 개의 스포크(도시되지 않음)와 상기 백플레인(11)의 주위 에지에 근접한 상기 스포크의 단부를 상호접속하는 원주부분(15a)을 포함한다. 상기 방식에서 배면 가열 가스를 사용하면, 상기 백플레인(11)과 상기 웨이퍼(12) 사이의 열 전달을 촉진하고, 따라서 처리 과정의 시작에서 웨이퍼(12) 가열 시간이 감소되고, 처리 후 냉각 시간이 감소된다. 필요하다면, 제 1 표면(14)은 표면(14)과 웨이퍼(12)간의 열 전달을 촉진하기 위하여 약간 볼록할 수 있다.
상기 백플레인(11)은 상기 제 1 표면(14)과 반대쪽에 위치만 제 2 표면(18)을 부가로 포함한다. 상기 제 2 표면(18)은 상기 백플레인(11)의 외부주변 근방에 위치한 환형 리세스(20)를 포함한다. 상기 리세스(20)는 외부경사 벽(22)을 포함한다. 외부 환형 웨지형 가열기(24)는 리세스(20) 내에 들어있다. 외부 가열기(24)는주변 에지에 인접한 백플레인(11)에 열을 공급한다. 외부 환형 가열기(24)는 웨지형상 지지링(26) 내에 고정된 전기적 저항 물질인 권선형 소자(25)를 포함한다. 양호하게는 상기 권선형 소자(25)는 일리노이(Illinois)주 애디슨(Addison)의 ARI 인더스트리 인코포레이티드에 의해 시판된 부품 번호 BXB-09B-88-4T인 Aerorod BXB 가열기이고, 상기 링(26)은 Inconel 718 즉, 인코 알로이 인터내셔널에 의해 시판된 고온 니켈크롬 합금으로 제조된다. 상기 소자(25)는 사실상 단일 저항 외장을 따라 연장되는 두 전기 도선을 포함한다. 하기에서 검토되겠지만, 다른 실시예는 관형 가열기 소자와 구리로 된 웨지형 가열기 링을 이용한다.
지지링(26) 내에서 감긴 후, 소자(25)는 외부 가열기(24)용 인캡슐런트(encapsulant; 27)를 형성하기 위하여 니켈로 화염 분무된다. 또한 상기 가열기(24)는 구리로 싸여질 수 있고 상기 소자(25)와 상기 링(26) 주위에 주조에 의해 형성될 수 있다.
상기 외부 가열기(24)는 제 2 표면(18)의 경사 벽(22)과 관련하여 여각을 가진 외부 경사 표면(28)을 포함한다. 횡단면도로 도시 한 바와 같이, 상기 외부 가열기(24)의 웨지형상 때문에 결합부에서 일반적인 기계 가공 기술로 상기 백플레인(11)에 열 전달을 최대화하기 위하여 정밀한 표면 대 표면 접촉을 얻을 수 있다. 여각은 요구되는 최소한의 고정력만으로 외부 가열기(24)의 외부에서 양호하게 접촉됨을 보장한다. 이런 배치를 이용하여 상기 열이 외부 가열기(24)에서 백플레인(11)까지 반경방향 외향으로 전달되기 때문에 상기 웨이퍼(12)의 에지에서 열 손실을 감소시킬 수 있다. 상기 백플레인(11)의 링(26)과 제 2 표면(18) 사이에는간격(29) 또는 갭이 있다. 상기 간격(29)은 반경방향 내향으로 열 전달을 제한하고, 따라서 백플레인(11)의 주변 바깥쪽으로 열전달을 집중시킨다.
내부 환형 가필기(30)는 외부 환형 가열기(24)의 내부에 방사상으로 들어있다. 내부 환형 가열기(30)는 도면 부호 33으로 도시된 봉입재의 코팅에 의해 밀봉되고 지지링(32)에 의해 지지되는 권선형 소자(31)를 포함한다. 양호하게는, 상기 링(32)과 상기 소자(31)는 상기 외부 가열기(24)에 대하여 상기에서 나타낸 것과 같이 각각 같은 재료와 같은 부품으로 이루어진다. 다른 실시예는 도 4 에 도시된 구리 링 내의 관형 가열기를 이용한다.
고정 부재(34)는 상기 백플레인(11)의 외부 및 내부 영역 각각에 양호한 표면 대 표면 접촉상태로 외부 가열기(24)와 내부 가열기(30)를 개별적으로 잡아준다. 고정 부재(34)는 다소 원반 형상이고, 복수의 원주 둘레로 배열된 볼트(35)에 의해 백플레인(11)에 수용된다. 외부 리테이너 (36)는 고정부재(34)의 내향 나사식(threaded) 구멍(37) 내에 있고, 외부 리테이너(36)는 나사 결합 가능하게 이동하여 외부 환형 가열기(24)와 접촉하도록 하는 앨런(Allen) 헤드(도 2 참조)를 포함한다. 각각의 외부 리테이너(36)는 상기 외부 환형 가열기(24)에 충분한 고정력을 가하기 위해 약 30 파운드-인치(30pound-inch; 34.6kg-cm)의 토크로 조여진다. 상기 적용된 고정력은 각각 경사 벽(22)과 경사 표면(28)을 따라서 상기 외부 환형 가열기(24)와 상기 백플레인(11) 사이에 양호한 고체 대 고체 접촉을 보장한다.
고정 부재(34)는 가열 척(10)의 중앙 축(42)을 향하여 연장되는 방사 방향캔틸레버식 탭(40, radially cantilevered tabs) 또는 세그먼트에 형성된 내향 나사식 구멍(37) 내에 나사 결합 가능하도록 수용된 복수의 내부 리테이너(38)를 부가로 포함한다. 각각의 내부 리테이너(38)는 내부 환형 가열기(30)와 맞물리도록 내부 리테이너(38)를 나사 결합 가능하게 이동시키는 앨런 헤드(Allen head)를 포함한다. 약 25 파운드-인치 (28.8kg-cm)의 토크가 얻어질 때가지 각각의 내부 리테이너(38)를 회전시킴으로써, 충분한 고정 힘이 내부 환형 가열기(30)에 가해진다. 상기 충분한 고정 힘은 상기 내부 환형 가열기(30)와 상기 백플레인(11)간의 고체 대 고체 접촉을 보장하고 따라서 이들간의 최적의 열 전달 상태가 이루어진다.
도 2에서 가장 명확히 도시된 바와 같이, 길이방향 단면으로 도시될때, 세그먼트 또는 탭(40)은 사다리꼴 모양이고 서로 독립적으로 움직일 수 있게 형성되어 있다. 따라서 상기 내부 환형 가열기(30)에 대하여 내부 리테이너(38)를 조이는 동안 각각의 탭(40)은 휘어지고 상기 백플레인(11)으로부터 멀어진다. 상기 백플레인(11)으로부터 멀어지는 상기 동작은 다른 탭(40)과는 독립적이며, 다른 리테이너 (38)와 탭(40)에 의해 가해지는 고정력에 영향을 미치지 않는다. 요약하면, 각 내부 리테이너(38)에 의해 가해진 고정력은 다른 탭(40) 및 리테이너(38)에 의한 고정력과 독립적이다. 그 결과, 내부 환형 가열기(30)의 전 영역에서 일관된 열 접촉이 보장된다. 개개의 탭이 휘기 때문에 열적 팽창 및 수축 기간 동안 가열기(30)와 백플레인(11)사이를 확실히 접촉시킨다.
상기 가열 척(10)은 입구(46; 도 1 참조)를 통하여 물, 공기 또는 질소와 같은, 액체 또는 기체 냉매가 공급되는 상기 백플레인(11) 내에 형성된 백플레인 냉각 채널(44)을 부가로 포함한다. 외부 열 센서(48 ; 양호하게는 열전대)는 외부 가열기(24) 근처의 상기 백플레인(11)의 온도를 감지하고, 내부 열 센서(50). 양호하게는 열전대는 내부 가열기(30) 근방의 백플레인(11)의 온도를 감지한다. 상기 각 열 센서(48, 50)는 볼트(60, 62)애 의해 상기 백플레인(11)에 고정되는 절연체(56, 58) 내부 또는 사이에서 연장되는 감지 소자(52, 54)를 포함한다.
양호하게는, 백플레인(11)은 외부 플랜지(67)를 지지하는 후방 연장부(65)를 포함한다. O-링(68)은 외부 플랜지(67)의 리세스(69)에 끼워지고 가열 척(10)과 스퍼터 챔버(도시되지 않음)와 같은 주변 장치 사이에 고 진공밀봉(seal)을 제공한다. 냉각 링(70)은 나사(72)에 의해 양호하게 외부 플랜지(67)에 장착된다. 상기 냉각 링(70)은 가열기(24, 30)에 의해 생성되는 열을 담는 것을 돕는 방사 방향 내향으로 연장되는 방열판(74)을 포함한다. 외부 냉각 채널(76)은 냉각 링(70)을 냉각시키고, 외부 냉각 채널(76)은 외부냉매 입구(77)를 통하여 물과 같은 액체 냉매를 공급받는다.
가스 입구(16), 외부 가열기(24), 내부 가열기(30), 외부 센서(48), 내부 센서(50) 벡플레인 냉매 입구(46)와 외부 냉매 입구(77)근 웨이퍼(12)의 상면 전체에 걸쳐 온도가 균일하도록 상호협력적으로 작용한다. 이를 수행하기 위해, 가열기(24, 30)와 센서(48, 50)는 직접 전기 제어기(80)에 접속된다. 가스 입구(16)를 통하여 흐르는 가스유동, 입구(46)를 통하여 흐르는 냉매 가스 또는 액체 유동과, 입구(77)를 통한 액체유동은 전기 제어기(80)에 접속된 밸브(도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다.
도 2는 외부 가열기(24), 내부 가열기(3(1), 외부 센서(48)와 내부 센서(50)를 상기 제어기(80)와 상호 접속하는 전기 케이블(81, 82, 83, 84)의 상대적인 위치를 도시한다. 소자(25)의 두 전기 도선(25a와 25b)은 케이블(81)로부터 나와서 코일 소자(25)의 슬리브 부분(88)에서 끝난다. 슬리브(88)로부터, 코일 소자(25)의 전도성 도선은 절연 외장되고 평행하게 연장된다. 유사하게, 코일 소자(31)의 전기 도선(31a, 31b)은 레이블(82)로부터 나와서 슬리브 부분(90)에서 끝난다. 여기서부터, 소자(31)의 전도성 부분은 외장 내에서 연장된다. 도선(25a. 25b, 31a, 31b)은 절연 비드(85:insulative bead)로 싸여진다.
제 3 도는 본 발명의 이점 중 하나를 도시한다. 곡선(92)은 스퍼터링 처리를 시작하고 유지하기 위해 사용된 플라즈마에 의해 생성된 웨이퍼의 상면 상에 걸친 온도 프로파일을 도시한다. 상기 곡선(92)은 반경 R1의 내부 및 외부에 방사형으로 각각 위치한 디프레션(94. 95; depression)에 대해 반경 R1으로 상기 축(42)으로부터 이격된 피크(93, peak)를 포함한다. 다른 피크(96)는 상기 웨이퍼 (12)의 에지 근처에 위치 한다. 도면부호 94로 표시되는 중앙부의 온도는 외부 디프레션(95)에서의 온도보다 약간 더 낮다.
곡선(97)은 상기 백플레인(11)의 온도 프로파일을 나타내고, 주로 가열기(24, 30)의 영향을 받는다. 처리과정 동안 웨이퍼(12) 전반에 걸쳐 균일한 온도를 얻기 위해 곡선(92, 97)의 합은 평탄해야 한다. 곡선(97)은 내부가열기(30)에 의해 생성된 열에 기인하는 중앙 피크(98)를 나타낸다. 또한 곡선(97)은 외부가열기(22)에 의해 생성된 열에 인한 피크(99)를 도시한다. 상기 예에서, 피크(98)는 피크(99)보다 약간 더 크다. 디프레션은 피크(99)를 둘러싼다. 상기 피크(98, 99)는 일반적으로 내부 센서(50)와 외부 센서(48)에 의해 감지된 영역과 일치한다.
스퍼터링하는 동안, 곡선(93)에서 온도 디프레션(94, 95)은 내부 센서(50)와 외부 센서(48)에 의해 감지된다. 상기 감지된 온도 디프레션에 근거하여, 제어기(80)는 온도 보상을 위해 내부 가열기(30)와 외부 가열기(24)로의 전류를 기준값보다 더 높게 증가시킨다. 상기 예에서, 디프레션(94)은 디프레션(95)보다 더 낮기 때문에 내부 가열기(30)로의 전류는 외부 가열기(24)로의 전류보다 약간 더 증가된다. 따라서, 센서(48, 50)에 의해 측정된 온도에 따라, 외부 가열기(24) 및/또는 내부 가열기(30)로 흐르는 전류는 곡선(92)으로 나타낸 처리 열 프로파일과 조합했을 때, 상기 복합 열 프로파일이 도 3에 나타낸 평평한 곡선(100)과 같이 균일하도록 곡선(97)으로 나타낸 "부가된 열" 프로파일을 형성하기 위해 변할 수 있다.
부가적으로, 내부 및 외부 냉각 채널(44, 76)은 곡선(97)으로 나타낸 상기 열 프로파일을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
상기 예는 본 발명의 양호한 제 1 실시예를 나타내는 이미 상술한 웨이퍼 가열 척(10)에 관한 것이다. 상기 실시예에서, 몇몇 기존의 스퍼터 타겟 조립체는 두 개의 고정 플라즈마 형태의 자기장을 이용하기 때문에 두 개의 가열기와 두 개의 센서가 이용된다. 상기 실시예는 상기 형태의 스퍼터 타겟 조립체에, 균일한 복합 프로파일을 얻기 위해 필요한 방식으로 상기 열프로파일을 형성하기 위해, 충분한제어를 제공한다. 그러나, 만약 더 정밀한 제어가 요구된다면, 부가적인 가열 소자와 센서가 상기 축(42)으로부터 다양한 반경에서 채용될 수 있다.
도 4 내지 도 8은 내부 및 외부 가열기, 백플레인, 고정 부재와 냉각링에 대한 수정이 도시된 본 발명에 따른 웨이퍼 가열 척의 다른 실시예를 도시한다. 나머지 소자는 일반적으로 상기 소자와 유사하며, 이미 검토한 바와 같이 상기 웨이퍼를 균일하게 가열하기 위한 적절한 제어기에 의해 제어된다.
이제 도 4를 참조하면, 내부 가열기(100)와 외부 가열기(102) 각각은 도 1 과 도 2에 나타낸 것과 같이 두 개의 평행한 전기 도선을 가진 저항 소자 대신에 개별적인 관형 가열 소자(104, 106)를 이용한다. 관형 가열 소자(104, 106)는 일반적으로 유사하므로, 가열 소자(104)만이 상세히 설명될 것이다.
도 4와 도 7을 참조하여, 내부 가열기(100)는 도 1과 도 2에 도시된 상기 실시예의 지지 링(32)의 형상과 유사한 가열 링(108)을 포함한다. 링(108)은 평평한 나선형으로 채널(109) 내에서 링(108) 주위에 감긴 관형 가열 소자(104)를 수용하도록 형성된 나선형 채널(109)을 포함한다. 양호하게는 링(108)은 효과적인 열 전달을 위해 무산소 고 전도성 구리로 형성되고 니켈층(110)으로 도금된다. 도 7을 참조하면, 내부 관형 가열 소자(104)는 제어기 (113)를 통하여 적절한 전원(도시되지 않음)에 접속된 도선(112)을 포함한다. 상기 도선 (112)은 양호하게는 니켈 크롬 합금으로 형성된 나선형상의 저항 와이어 부분(114)에 전기 적으로 접속된다. 와이어 부분(114)은 양호하게는 인코넬 600(Inconel 600)즉, 상술한 바와 같이 고온 니켈 크롬 합금으로 만들어 진 관형 금속 외장(116)으로 둘러 싸여있다. 산화마그네슘 분말(118)은 관형 금속 외장(116) 내에 포함되고, 상기 관형 외장(116)으로부터 와이어(114)를 전기적으로 분리하기 위하여 와이어(114)를 둘러싼다. 전류가 와이어(114)를 통해 흐를 때, 저항은 상기 와이어가 관형 외장(116), 궁극적으로는 내부 가열 링(108)으로 전달되는 열을 생성하게 한다. 상기 관형 가열 소자(104)는 상기 링(108)이 백플레인(111)에 접촉하도록 고정되었을 때, 상기 백플레인(111)의 내부 영역의 효율적 가열을 위해 상기 링 (108)에 충분한 저항 열을 제공한다. 관형 가열 소자(104)는 소자(104)와 링(108)사이의 적절한 접촉과 열 전달을 보장하기 위하여 링(108)의 채널(109)에 니켈 도금되어 들어간다.
유사하게, 도 4 및 도 6의 웨지형 외부 가열 링(120)은 상술한 바와같이 백플레인(111)의 외부 원주를 가열하는 관형 가열 소자(106)를 수용하도록 형성된 채널(121)을 포함한다(도 6 참조), 관형 가열 소자(106)는 구성과 작동이 가열 소자(104)와 유사하고, 각 도선(122)에 의해 제어기(113)를 통하여 적절한 전원(도시되지 않음)에 접속된다. 상기 외부 링(120)은 또한 니켈 도금된 무산소 고 전도성 구리로 양호하게 제조될 수 있다. 상기 내부 및 외부 가열기(100), 102)는 이미 상술한 실시예의 내부 및 외부 가열기와 유사하게 작동한다. 즉. 앨런 헤드 나사 등과 같은 리테이너(124, 126)는 고정 부재(128)에 내부 및 외부 가열기를 각각 고정시키는데 이용된다. 고정부재(128)에 의해 발생된 고정력은 상기 환형 가열기(100, 102)와 상기 백플레인(111) 사이에 단단한 고체 대 고체 접촉을 보장한다. 또한, 상기 가열소자는 도 1과 도 2에 도시된 실시예에서 나타난 바와 같이 링의 외부에 감기는 대신 링의 채널 내에 삽입되기 때문에, 관형 가열 소자(104,106)과 각각의 링(108, 120)은 더욱 균일하게 백플레인(111)을 가설한다.
도 5에 잘 도시된 바와 같이, 상기 고정 부재(128)는 상기 내부 및 외부 가열기 (100, 102) 모두를 고정하기 위한 가요성 탭을 갖기 위해 수정되었다. 특히, 고정 부재는 고정부재(128)의 주변 에지(131) 주위에 배열된 일련의 원주둘레의 캔틸레버식 탭(130)을 포함한다. 상기 탭(130)은 신장되고 원주둘레로 캔틸레버되도록 형성되지만, 또한 탭(130)은 도 5a에 도시된 바와같이 접선방향으로 캔틸레버될 수 있다. 탭(130)은 리테이너(126)에 의해 외부 가열 링(120)의 각 부분에 결합된다. 내부 세그먼트 또는 탭(40)의 작동과 유사하게, 리테이너(126)가 내부 가열 링(120)에 대하여 조여질 때, 외부탭 또는 세그먼트(130)는 휘어지는 것이 가능하다. 따라서, 가열기(120)에 대하여 리테이너가 조여지면 각각의 탭(130)은 상기 백플레인(111)으로부터 멀어지도록 이동할 수 있다. 상기 탭(130)은 더 강력한 열적 접촉을 위해 상기 백플레인에 대해 휘어져 링(120)에 힘을 가한다. 각각의 탭(130)은 근접 탭과 독립적으로 작동한다. 그러므로, 복수의 내부 탭(132)은 도 1과 도 2에 나타낸 상기 실시예의 탭(40)과 유사하게 작동하지만, 탭(134)은 각각의 가열기, 열 센서, 가스와 냉매 제어 및 공급 라인에 대하여 고정 부재(128)의 중앙에서 더욱 많은 공간을 제공하기 위해서 길이 L로 짧아졌다. 도면을 통해 알 수 있듯이, 두 개의 행(132a, 132b)은 에지(135)에서 라운딩되었다. 이것은 각각의 제어 라인에 대하여 공간을 제공하기 위한 수정 설계이며 탭(132a, 132b)의 동작에 영향을 미치지 않는다.
각각의 가열 행(108. 120)은 배면에 스테인리스 판(115, 123)을 각각 포함한다. 상기 스테인리스 판은 각 리테이너(124, 126)와 접촉하고 가열 링에 대한 상기 리테이너와 탭의 고정력을 분산시킨다. 더욱이 상기 판(115, 123)은 니켈 도금과 구리 링이 백플레인(111)에 링을 고정시키는 상기 링에 대해 조여진 리테이너(124, 126)에 의해 다치지 않도록 보호한다. 판(123)은 링(120)에 납땜되는 반면, 판(115)은 링(108) 둘레에 띄어진 약 여덟군데(point)에서 링(108)에 남땜된다. 판(123)은 교환할 경우 가열기 제거를 위해 두 개의 추출(extraction) 너트를 포함한다. 추출은 추출 장치(도시되지 않음)의 적절한 추출 볼트에 의해 조임(screw)으로써 수행된다. 다른 볼트(129)는 백플레인(111)에 고정 부재(128)를 고정시킨다(도 4와 도 5 참조)
도 4를 다시 참조하면, 가열 척은 가열 척을 둘러싸고 일반적으로 척의 하부를 형성하는 냉각 링(142)을 포함한다. 냉각 링(142)은 나사산이 형성된 나사(145)에 의해 백플레인(111)의 하부 플랜지에 장착된다. 냉각 링(142)은 양호하게는 구리로 만들어지고 니켈 코팅으로 도금된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 냉각 링(142)은 냉매 라인(148)을 통하여 제어기(113)에 의해 적절한 냉매 유체 공급기에 결합된 대체로 평행한 두 개의 분배 구멍(146a. 146b; bore)을 포함한다. 상기 구멍(146a, 146b)은 원주 채널(150)에 교대로 접속된다. 냉매 라인(148)은 물 또는 다른 적절한 냉매 액체를 가열 척의 외부 플랜지(143)와 배면을 냉각시킬 수 있는 냉각 링 (142)에 공급한다. 또한 냉각 링(142)의 상면(154)은 백플레인(111)에 대하여 상기 열을 포함하기 위해 상기 내부 및 외부 가설기에 의해 생성된 열을 반사한다. 도 4 와 도 8에서, 냉각 링은 함께 짝을 이루고 단일 냉각 링(142)구조로 납땜되는 상체(156)와 하부 평판(158)을 포함한다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 도 4내지 도 8의 가열 척에 이용된 가열기, 센서, 냉매 시스템과 가스 시스템을 위한 다양한 제어 및 공급 라인의 배열은 도 1과 도 2의 제어 및 공급 라인에서 약간 수정되었다. 상기 제어라인의 다른 배열은 단지 가열 척의 중앙 내에 더 나은 공간을 제공하기 위한 것이다. 라인(148)은 냉각 링(142)에 냉매 액체를 공급한다. 라인(160)은 냉각을 위해 유사하게 가스 또는 액체 냉매를 백플레인 경로(163)에 제공한다. 라인(161, 162)은 내부 및 외부 열 센서 또는 열전대에 각각 접속된다. 이미 검토된 바와 같이 튜브(164)는 백플레인(111)에 배면 가스를 공급하기 위한 가스 입구 튜브이다. 가스 검사관(166)은 백플레인(111)의 리세스(168)에서 분배 스포크(167)중 한 스포크와 결합한다. 가스 검사관(166)은 배면가열 가스를 수용하고, 배면 가열 가스의 압력을 측정하기 위하여 적절한 압력 변환기(도시되지 않음)에 결합된다. 양호하게는 8 Torr (1.067Pa)압력이 10 내지 40 sccml(㎤/min)의 가스 전송율로 유지된다. 배면 가스는 시스템에서 최적의 온도 균일성, 웨이퍼 처리량 및 효율성을 보장하기 위하여 반복가능한 웨이퍼 온도, 온도 균일성과 짧은 웨이퍼 예열 시간을 유지하기 위해 검사(monitor)된다. 튜브(104a, 104b. 106a, 106b)는 상기 내부 및 외부 관형 가열 소자(104, 106)를 위한 입력 및 출력 라인 쌍이다.
도 9는 도 4에 도시된 150 ㎜ 백플레인 대신에 더 큰 200 ㎜ 직경의 백플레인을 이용하는 본 발명의 웨이퍼 가열 척의 다른 변형을 도시한다. 도 9의 상기 백플레인(190)은 도 4의 웨이퍼 가열 척에 대한 반응장치 내에서 유사하게 공간적인요구면적(footprint)을 유지하면서, 백플레인의 가열 및 피로를 보상하고 상기 백플레인을 냉각 링(192)에 다르게 접속하기 위하여 약간 수정되었다. 가열 소자, 센서와 제어 라인의 내부 배열은 일반적으로 도 4에 도시된 것과 유사하고 따라서 도 9에는 도시되지 않는다.
특히, 상기 백플레인(190)의 상부(194)는 상기 백플레인의 벽(196)에 직접 접속된 환형 경사 표면(195)을 포함한다. 깊은 언더컷(198)은 더욱 효과적으로 열을 발산하도록 벽(196)의 유효 길이를 증가시키고 벽의 열적 경로를 증가시키기 위하여 벽(196) 근방에서 상부(194)로 들어가도록 형성된다.
제 2 언더컷(200)은 벽 반대쪽 끝 부분(194)에서 상기 벽(196)에 대하여 직각으로 형성된다. 상기 언더컷(200)은 냉각 링(192)을 고정하기 위하여 고정 세그먼트(202)의 일부를 백플레인(190)에 수용한다.
상기 냉각 링(192)은 일반적으로 구조와 동작에 있어서 링(142)과 유사하다. 링 (192)을 백플레인(190)에 고정하기 위하여, 세 개의 고정 세그먼트(202)가 나사(203)로 링에 휘어진다. 상기 세그먼트는 궁형(arcuate)이고 각각 약 100° 정도의 반경이 연장된다. 상기 세그먼트(202)는 양호하게는 상기 링 (192)의 주변으로부터 및/또는 그 주위로 20° 이격되어 있다. 각 세그먼트는 상기 백플레인에 상기 링을 고정하기 위하여 상기 백플레인의 언더컷(200)에 맞는 플랜지(204)를 포함한다.
본 발명은 본 발명의 다양한 특정 실시예를 이용하여 상술되었다. 더 넓은 관점에서 본 발명은 특정 세부사항, 전형적인 장치 및 방법과 도시되고 상술된 예에 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어나지 않고 상기 사항으로부터 개량될 수도 있음을 주지한다.

Claims (41)

  1. 웨이퍼를 장착하기 위한 제 1 표면과, 백플레인의 외부 에지 근방에 위치하고 외부 경사 벽을 가진 제 1 표면 내부에 형성된 환형 리세스(recess)를 가진 제 2 표면을 갖는 백플레인과,
    상기 환형 리세스에 들어있는 외부 환형 백플레인 가열기를 포함하고,
    상기 가열기는 가열기에서 상기 백플레인 외부 에지로의 열 전달을 촉진하기 위해 외부 경사 벽과 긴밀하게 접촉하는 경사 표면을 포함하는 웨이퍼 가열 척.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 환형 리세스와 상기 환형 백플레인 가열기는 횡단면으로 보아서 웨지(쐐기)형인 웨이퍼 가열 척.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 백플레인의 제 2 표면에 고정되는 고정 부재와,
    상기 고정 부재에 의해 지지되며 상기 외부 환형 백플레인 가열기를 결합시키는 외부 고정 장치를 부가로 포함하고,
    상기 외부 고정 장치는 상기 외부 환형 백플레인 가열기의 경사 표면을 상기 백플레인 외부 에지 주위의 상기 환형 리세스의 외부 경사 벽과 긴밀하게 접촉하도록 고정하기 위하여 고정된 고정 부재와 백플레인에 대해 이동가능한 웨이퍼 가열척.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 외부 고정 장치는 상기 고정 부재 내에 나사식으로 수용되고, 복수의 위치에 상기 외부 가열기를 고정하기 위해 상기 외부 환형 백플레인 가열기와 맞물리고 해제되도록 회전하는 복수의 리테이너(retainer)를 부가로 포함하는 웨이퍼 가열 척.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 외부 고정 장치는 상기 고정 부재 주위와 상기 외부 관형 가열기 근방에 배열된 복수의 외부 켄틸레버식 세그먼트를 포함하고,
    상기 외부 캔틸레버식 세그먼트는 가요성(flexing) 세그먼트 중 한 세그먼트에서 상기 외부 환형 가열기의 일부분을 고정하는 것이 다른 가요성 세그먼트에서 상기 외부 환형 가열기의 다른 부분으로 적용된 고정력에 역효과를 미치지 않도록 고정 부재에 그리고 고정 부재 서로에 대하여 독립적으로 구부려지고 상기 외부 세그먼트에 결합되는 웨이퍼 가열 척.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 외부 고정 장치는 복수의 리테이너를 부가로 포함하며, 상기 리테이너 중 하나 이상의 리테이너는 각각 가요성 외부 캔틸레버식 세그먼트에 나사 결합가능하게 수용되고, 상기 세그먼트를 휘고 상기 외부 가열기를 고정하기 위해 상기 외부 환형 백플레인 가열기와 맞물리고 해제되도록 회전하는 웨이퍼 가열 척.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 각 외부 캔틸레버식 세그먼트는 상기 고정 부재의 주위에서 원주방향으로 캔틸레버되고 접선방향으로 캔틸레버된 웨이퍼 가열 척.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 외부 환형 백플레인 가열기의 방사방향 내측에 배치되고, 상기 백플레인의 내부 환형부를 가열하는 내부 환형 백플레인 가열기와,
    상기 내부 환형 가열기를 상기 백플레인과 밀접하게 접촉하도록 고정하기 위해 고정된 고정 부재와 백플레인에 대해 이동가능하고, 상기 내부 환형 백플레인 가열기와 결합하는(engage) 고정 부재에 의해 지지되는 내부 고정 장치를 부가로 포함하는 웨이퍼 가열 척.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 외부 고정 장치는 상기 내부 환형 가열기에 인접한 상기 고정 부재 주위에 방사방향으로 배열된 복수의 내부 캔틸레버식 세그먼트를 포함하고.
    상기 내부 캔틸레버식 세그먼트는 상기 가요성 세그먼트 중 한 세그먼트에서 상기 내부 환형 가열기의 일부분을 고정하는 것이 다른 가요성 세그먼트에서 상기내부 환형 가열기의 다른 부분으로 적용된 고정력에 역효과를 미치지 않도록 상기 고정부재에 그리고 고정부재 서로에 대하여 독립적으로 구부려지고 상기 내부 세그먼트에 결합되는 웨이퍼 가열 척.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 내부 고정 장치는 복수의 리테이너를 부가로 포함하며, 상기 리테이너중 하나 이상은 각각 내부 캔틸레버식 가요성 세그먼트에 나사 결합가능하게 수용되고 상기 세그먼트를 구부리고 상기 내부 가열기를 고정하기 위해 상기 내부 환형 백플레인 가열기와 맞물리거나 해제되도록 회전하는 웨이퍼 가열 척.
  11. 제 9 항에 있어서,
    각 내부 캔틸레버식 세그먼트는 길이방향 단면으로 보아 사다리꼴 형상인 웨이퍼 가열 척.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 백플레인의 내부영역에서의 온도를 감지하기 위한 내부 온도 센서와,
    상기 백플레인의 외부영역에서의 온도를 감지하기 위 한 외부 온도 센서와,
    상기 백플레인의 제 1 표면상에 장착된 웨이퍼의 표면 온도 균일성을 얻기 위해 상기 백플레인의 내부 및 외부의 가열을 제어하기 위해 각 환형 백플레인 가열기 및 온도센서에 작동적으로 연결된 제어기를 부가로 포함하는 웨이퍼 가열 척.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 백플레인의 제 1 표면에 형성된 리세스와,
    상기 리세스와 유체 연통하는 가스 입구를 부가로 포함하고,
    웨이퍼가 백플레인 상에 지지됨에 의해 상기 백플레인과 웨이퍼간의 리세스에 공급된 가스는 그 사이의 열 전달을 용이하게 하는 웨이퍼 가열 척.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 백플레인은 그 안에 형성된 하나 이상의 채널을 갖고, 상기 채널은 상기 백플레인 표면 온도 균일성을 향상시키기 위해 상기 백플레인 주위에 냉매를 분배하는 웨이퍼 가열 척.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 백플레인의 제 2 표면에 결합된 냉각 링을 부가로 포함하고, 상기 냉각 링은 백플레인 영역 내에서 가열기에 의해 생성된 열을 모으기 위해, 링 주위로 냉매를 공급하는 채널을 포함하는 웨이퍼 가열 척.
  16. 웨이퍼를 처리하는 동안 웨이퍼를 지지하는 제 1 표면과 외부 경사벽을 가진 외부 환형 리세스가 형성된 제 2 표면을 갖는 백플레인과,
    상기 리세스에 위치하고 상기 경사 벽과 맞물리는 외부 경사 표면을 가지며상기 백플레인의 외부 환형부를 가열하는 외부 관형 가열기와,
    상기 백플레인의 제 2 표면 근방에서 상기 외부 환형 가열기의 내부에 방사방향 내측에 위치하고, 상기 백플레인의 내부 환형부를 가열하는 내부 환형 가열기와,
    상기 백플레인에 고정되고, 상기 백플레인과 상기 가열기 사이에서 효과적인 열전달을 위해 상기 내부 환형 가열기와 외부 관형 가열기를 상기 백플레인과 긴밀하게 표면 접촉하도록 고정하는 고정 구조체를 포함하는 웨이퍼 가열 척.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 고정 구조체는 고정 부재와,
    상기 고정 부재에 의해 지지되고 상기 백플레인과 긴밀한 표면 접촉을 하도록 상기 외부 환형 가열기를 고정하며 서로에 대해 독립적으로 고정 가능한 외부 고정 세그먼트와,
    상기 고정 부재에 의해 지지되고 상기 백플레인과 긴밀한 표면 접촉을 하도록 상기 내부 환형 가열기를 고정하며 서로에 대해 독립적으로 고정가능한 내부 고정 세그먼트를 포함하는 웨이퍼 가열 척.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 내부 고정 세그먼트는 휘어져 상기 백플레인에 대해 상기 내부 환형 가열기의 일부분에 힘을 가하도록 작동하는 캔틸레버식 탭을 포함하고, 상기 탭은 상기 탭에 상기 외부 환형 가열기의 일부분을 고정하는 것이 다른 탭의 고정력에 역효과를 미치지 않도록 서로 독립적으로 휘어지는 웨이퍼 가열 척.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 외부 고정 세그먼트는 휘어져 상기 백플레인에 대해 외부 환형 가열기의 일부분에 힘을 가하도록 작동하는 캔틸레버식 탭을 포함하고, 상기 탭은 상기 탭에 상기 외부 환형 가열기의 일부분을 고정하는 것이 다른 탭의 고정력에 역효과를 미치지 않도록 서로 독립적으로 휘어지는 웨이퍼 가열 척.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 백플레인의 내부영역에서 온도를 감지하기 위한 내부 온도 센서와,
    상기 백플레인의 외부영역에서 온도를 감지하기 위한 외부 온도 센서와,
    상기 백플레인의 제 1표면상에 장착된 웨이퍼의 표면 온도를 균일하게 얻기 위하여 상기 백플레인의 가열을 제어하기 위한 각 온도 센서 및 환형 가열기에 작동적으로 연결된 제어기를 부가로 포함하는 웨이퍼 가열 척.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 백플레인의 제 1 표면에 형성된 리세스와,
    상기 리세스와 유체 교통하는 가스 입구를 부가로 포함하며,
    상기 백플레인 상에 지지된 웨이퍼에 대해 웨이퍼와 백플레인 사이의 리세스에 공급된 가스는 그 사이에 열 전달을 용이하게 하는 웨이퍼 가열 척.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 백플레인은 내부에 형성된 하나 이상의 채널을 갖고, 상기 채널은 상기 백플레인 표면 온도 균일성을 향상시키기 위해 상기 백플레인 주위에 냉매를 분배하는 웨이퍼 가열 척.
  23. 웨이퍼를 처리하는 동반 웨이퍼를 지지하는 제 1 표면과 상기 제 1 표면 반대쪽의 제 2 표면을 가지는 백플레인과,
    외부 환형 영역에서 상기 백플레인의 제 2 표면과 맞물리고 상기 백플레인의 외부 환형부를 가열하는 외부 환형 가열기와,
    내부 환형 영역에서 상기 백플레인의 제 2 표면과 맞물리고 상기 벡플레인의 내부 환형부를 가열하는 내부 환형 가열기와,
    상기 백플레인의 제 2 표면에 고정된 고정 부재와,
    상기 고정 부재에 의해 지지되고 상기 외부 환형 가열기를 상기 백플레인의 외부 환형 영역과 긴밀하게 접촉하도록 고정하는 복수의 외부 캔틸레버식 세그먼트와,
    상기 고정 부재에 의해 지지되고 상기 내부 환형 가열기를 상기 백플레인의 내부 환형 영역과 긴밀하게 접촉하도록 고정하는 복수의 내부 캔틸레버식 세그먼트를 포함하고,
    상기 외부 캔틸레버식 세그먼트 각각은 상기 외부 환형 가열기와 맞물리고 외부 환형 가열기에 고정력을 가하기 위해 기밀 고정되는 리테이너를 지지하며, 서로에 대하여 독립적으로 작동하여 한 세그먼트의 리테이너의 기밀 고정이 인접 리테이너와 세그먼트에 의해 상기 외부 환형 가열기에 가해진 고정력에 영향을 미치지 않고,
    상기 내부 캔틸레버식 세그먼트 각각은 상기 내부 환형 가열기와 맞물리고 내부 환형 가열기에 고정력을 가하기 위해 기밀 고정되는 리테이너를 지지하며, 서로에 대하여 독립적으로 작동하여 한 세그먼트의 리테이너의 기밀 고정이 인접 리테이너와 세그먼트에 의해 상기 내부 환형 가열기에 가해진 고정력에 영향을 미치지 않는 웨이퍼 가열 척.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 표면의 외부 환형 영역은 상기 백플레인에 형성된 리세스를 포함하고, 상기 리세스는 외부 경사 벽을 가지며, 상기 외부 환형 가열기는 상기 리세스 내에 위치되고 상기 외부 경사 벽과 접촉하는 외부 경사 표면을 갖는 웨이퍼 가열 척.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 백플레인의 내부영역에서 온도를 감지하기 위한 내부 온도 센서와,
    상기 백플레인의 외부영역에서 온도를 감지하기 위한 외부 온도 센서와,
    상기 백플레인의 제 1 표면상에 장착된 웨이퍼의 표면 온도 균일성을 달성하기 위해 상기 백플레인의 가열을 제어하기 위한 각 환형 가열기 및 온도센서에 작동적으로 연결된 제어기를 부가로 포함하는 웨이퍼 가열 척.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 백플레인의 제 1 표면에 형성된 리세스와,
    상기 리세스와 유체 교통하는 가스 입구를 부가로 포함하며,
    상기 백플레인 상에 지지된 웨이퍼에 대해 웨이퍼와 백플레인 사이의 리세스애 공급된 가스는 그사이에 열 전달을 용이하게 하는 웨이퍼 가열 척.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 백플레인은 내부에 형성된 하나 이상의 채널을 갖고, 상기 채널은 상기 백플레인 표면 온도 균일성을 향상시키기 위해 상기 백플레인 주위에 냉매를 분배하는 웨이퍼 가열 척.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 백플레인의 제 2 표면에 결합된 냉각 링을 부가로 포함하고, 상기 냉각 링은 백플레인 영역 내에서 상기 가열기에 의해 발생된 열을 모으기 위해 상기 링 주위로 냉매를 분배하는 채널을 포함하는 웨이퍼 가열 척.
  29. 웨이퍼를 처리하는 동안 웨이퍼를 지지하는 제 1 표면과 상기 제 1 표면의 반대쪽에 제 2 표면을 가지는 백플레인과,
    상기 백플레인의 제 2 표면 근처에 위치하고 상기 백플레인의 대응 부분을 가열하는 가열기와,
    상기 백플레인의 제 2 표면에 장착된 고정 부재와,
    상기 고정 부재에 의해 지지되고, 상기 가열기를 상기 백플레인과 긴밀히 접촉하도록 결합 및 고정하는 복수의 가요성 고정 세그먼트를 포함하고,
    상기 고정 세그먼트는 각각의 세그먼트가 인접하게 배치된 세그먼트에 의해 상기 가열기에 가해지는 고정력에 역효과를 일으키지 않으면서 상기 백플레인과 접촉하도록 상기 가열기와 결합 및 고정하도록 독립적으로 움직일 수 있는 웨이퍼 가열 척.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 고정 세그먼트는 휘어져 상기 백플레인에 대해 가열기의 일부분에 힘을 가하도록 작동하는 캔틸레버식 탭을 포함하고, 상기 탭은 상기 탭에 상기 가열기의 일부분을 고정하는 것이 다른 탭의 고정력에 역효과를 미치지 않도록 각각 독립적으로 휘어지는 웨이퍼 가열 척.
  31. 제 30 항에 있어서,
    복수의 리테이너를 부가로 포함하며, 상기 한 개 이상의 리테이너는 각각 가요성 탭에 나사식으로 수용되고 상기 탭을 휘고 상기 가열기를 고정하기 위해 상기 가열기와 맞물리거나 해제되도록 회전하는 웨이퍼 가열 척.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 고정 세그먼트는 상기 백플레인에 상기 가열기의 환형부를 고정하기 위해 상기 가열기 주위애 환형으로 배치된 웨이퍼 가열 척.
  33. 제 1 및 제 2 표면을 가진 백플레인을 갖는 웨이퍼 가열 척으로 웨이퍼를 균일하게 가열하는 방법에 있어서,
    상기 백플레인의 제 1 표면상에 상기 웨이퍼를 위치시키는 단계와,
    상기 백플레인과 웨이퍼를 가열하기 위하여, 상기 백플레인에 대해 가열기를 고정하기 위하여 개별적으로 조정가능한 가열기 주위에 위치된 복수의 고정 세그먼트를 포함하는 고정 부재로 백플레인의 제 2 표면에 대향해서 가열기를 안내하는 단계와,
    인접 고정 세그먼트보다 더 큰 힘으로 상기 백플레인의 일부분에 가열기의 일부분을 고정하여 상기 백플레인의 다양한 부분을 선택적으로 가열하여 상기 웨이퍼를 균일하게 가열하도록 한 고정 세그먼트를 조정하는 단계를 포함하는 웨이퍼 가열방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 가열기는 내부 고정 세그먼트에 의해 상기 백플레인의 내부로 안내되는 내부 환형 가열기이며,
    상기 백플레인에 대하여 상기 외부 환형 가열기를 고정하기 위해 개별적으로 조정 가능한 외부 환형 가열기 주위에 위치된 외부 고정 세그먼트를 부가로 포함하는 상기 고정 부재로 상기 백플레인의 외부에 대향해 외부 환형 가열기를 안내하는 단계와,
    인접 외부 고정 세그먼트보다 더 큰 힘으로 상기 백플레인의 일부분에 상기 외부 환형 가열기의 일 부분을 고정하기 위해 외부 고정 세그먼트를 조정하여, 상기 백플레인의 다양한 부분을 선택적으로 가열하여 웨이퍼를 균일하게 가열하는 단계를 부가로 포함하는 웨이퍼 가열 방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 고정 세그먼트는 서로 독립적으로 휘어지는 캔틸레버식 탭과, 상기 탭을 휘고 상기 가열기를 고정하기 위해 가열기에 대해 이동가능하며 탭에 의해 지지되고 상기 가열기와 접촉하는 리테이너를 포함하며,
    상기 탭이 인접 탭보다 더 큰 고정력을 제공하기 위해 구부려져 상기 백플레인 부분을 선택적으로 가열하도록 한 탭의 리테이너를 움직이는 단계를 부가로 포함하는 웨이퍼 가열 방법.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 내부 및 외부 고정 세그먼트는 서로 독립적으로 휘어지는 내부 및 외부 캔틸레버식 탭과, 이 내부 및 외부 탭에 의해 각각 지지되고, 각 가열기와 접촉하는 내부 및 외부 리테이너를 포함하며, 상기 리테이너는 상기 탭을 휘고 상기 가열기를 고정하기 위하여 각각의 탭에 대해 움직 일 수 있으며,
    상기 웨이퍼 가열방법은 상기 탭이 휘어져서 상기 백플레인의 내부 부분을 선택적으로 가열하기 위해 인접 내부 탭보다 큰 고정력을 제공하도록 한 내부 탭의 리테이너를 이동하는 단계와,
    상기 탭이 휘어져 상기 백플레인의 외부를 선택적으로 가열하기 위해 인접 외부 탭보다 큰 고정력을 제공하도록 한 외부 탭의 리테이너를 이동하는 단계를 부가로 포함하며,
    이에 의해 상기 웨이퍼의 균일한 가열성을 제공하기 위해 상기 백플레인을 선택적으로 가열하는 웨이퍼 가열방법.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 백플레인의 일부분을 선택적으로 냉각하고 상기 웨이퍼를 균일하게 가열하기 위하여 상기 백플레인의 채널을 통하여 냉매를 순환시키는 단계를 부가로 포함하는 웨이퍼 가열방법.
  38. 제 33 항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 더욱 균일하게 가열하기 위해 상기 가열기에 의해 발생된 열을 모으고 발산하기 위하여 상기 백플레인의 제 2 표면에 고정된 냉각링을 통하여 냉매를 순환시키는 단계를 부가로 포함하는 웨이퍼 가열방법.
  39. 제 33 항에 있어서,
    상기 가열기는 경사 표면을 가진 외부 환형 가열기이며,
    상기 백플레인의 표면과 외부 경사 벽이 상기 가열기에서 상기 백플레인의 외부 에지로의 열 전달을 촉진하기 위해 긴밀하게 접촉하도록, 상기 외부 환형 가열기를 외부 경사 벽을 가진 상기 백플레인 제 2 표면의 리세스로 안내하는 단계를 부가로 포함하는 웨이퍼 가열방법.
  40. 제 34 항에 있어서,
    상기 백플레인의 내부 영역의 온도를 감지하는 단계와,
    상기 백플레인의 외부 영역의 온도를 감지하는 단계와,
    상기 웨이퍼의 온도 균일성을 더 달성하기 위하여 상기 감지된 내부 및 외부 영역 온도로 상기 내부 및 외부 환형 가열기의 온도를 각자 제어하는 단계를 포함하는 웨이퍼 가열방법.
  41. 제 33 항에 있어서,
    상기 백플레인과 상기 웨이퍼 사이의 열 전달을 용이하게 하기 위하여 가스를 상기 백플레인 제 1 표면 내의 리세스로 안내하는 단계를 부가로 포함하는 웨이퍼 가열방법.
KR1019960702981A 1994-10-07 1994-11-29 이중 존의 백플레인 가열부와 개별 고정멤버를 장착한 웨이퍼 가열척 KR100312670B1 (ko)

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