KR100385010B1 - 받침대와베이스사이의개선된열전달방법 - Google Patents

받침대와베이스사이의개선된열전달방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100385010B1
KR100385010B1 KR1019950028562A KR19950028562A KR100385010B1 KR 100385010 B1 KR100385010 B1 KR 100385010B1 KR 1019950028562 A KR1019950028562 A KR 1019950028562A KR 19950028562 A KR19950028562 A KR 19950028562A KR 100385010 B1 KR100385010 B1 KR 100385010B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
pedestal
heat transfer
base
support member
Prior art date
Application number
KR1019950028562A
Other languages
English (en)
Other versions
KR960012355A (ko
Inventor
존에프.캐머슨
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR960012355A publication Critical patent/KR960012355A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100385010B1 publication Critical patent/KR100385010B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/2001—Maintaining constant desired temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T279/00—Chucks or sockets
    • Y10T279/23—Chucks or sockets with magnetic or electrostatic means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

기판 지지 부재는 받침대 및 전도 부재를 포함한다. 전도 부재는 냉가제의 통로에 의해 냉각되고, 열 전달 향상 유동체는 받침대로 부터 전도 부재로 열 전달을 증가하기 위하여 받침대 및 전도 부재 사이의 공유면에 흘린다.

Description

받침대와 베이스 사이의 개선된 열전달 방법
본 발명은 반도체 가공 장치의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반도체가공 챔버에서 웨이퍼 및 열방출부(heat sink) 사이의 개선된 열전달을 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
반도체 웨이퍼 같은 기판상에 집적 회로의 제조는 통상적으로 중간 패턴 에칭 단계로 인해 웨이퍼상에 차후 박막층의 증착을 요구한다. 통상적으로, 에칭은 막층상에 패턴화된 레지스트층을 형성하고 에천트에 레지스트층을 노출시킴으로서 달성된다. 에천트는 회로 구조를 형성하기 위하여 패턴화된 레지스트에 의해 에천트에 노출되는 하부 막층의 영역을 에칭한다. 하나의 에칭 공정에서, 플라즈마는 챔버로 유입된 1종 이상의 가스에 의해 여기된다. 플라즈마의 형성은 노출된 막층의 물질과 반응성이 높은 가스 종의 이온을 형성한다. 플라즈마 에칭 챔버의 한가지 형태는 일반적으로 "받침대(pedestal)"로서 언급되는 웨이퍼 지지부재가 배치되는 밀봉식 접지 밀폐부를 포함한다. 받침대는 일반적으로 용량성 결합된 r.f. 전력 공급기에 접속된 "음극(cathode)"으로 언급되는 제 2지지 부재상에 수용된다. 웨이퍼는 받침대상에 배치되고, 가스가 밀폐부속에 충진된다. 밀폐부는 통상적으로 밀리-토르 범위의 압력에서 유지되고, 가스가 챔버 안쪽의 저압 지역으로 들어갔을 때 가스는 해리된다. r. f. 전압은 음극으로부터 받침대, 가스 및 접지 밀폐벽을 통과하여 회로경로를 형성하도록 음극에 인가된다. 이러한 r.f. 전압은 챔버내의 원하는 에칭 환경이 제공되도록 가스를 플라즈마로 여기시킨다. 이차적인 효과로써, 플라즈마는 다양한 챔버 부품 및 웨이퍼 전달되는 대부분의 열을 챔버내에 생성한다. 만약 이러한 열이 웨이퍼로부터 제거되지 않으면, 웨이퍼 온도는 웨이퍼상의 레지스트층을 형성하는 에칭 패턴의 열적 브레이크다운 온도를 빠르게 초과할것이다. 만약 웨이퍼의 온도가 이 브레이크다운 온도를 초과하면, 레지스트층은 하부 막층을 변형시키고 마구잡이의 에칭이 이루어지게 된다.
웨이퍼가 진공 환경에서 가공되고, 받침대와 음극 사이의 갭이 진공상태에서 유지되기 때문에, 웨이퍼 및 받침대 또는 받침대 및 베이스 사이의 전도성 또는 열전달성이 최소가 된다. 이 열전달 한계는 두 가지 역효과를 갖는다: 받침대의 웨이퍼 및 음극 계면의 받침대의 열전달성에 의해 플라즈마의 최대 에너지 밀도, 및 막층의 최대 에칭 비율이 제한되며, 만약 플라즈마 에너지 밀도가 시스템의 이 열전달성을 초과하면, 웨이퍼 온도는 레지스트층의 열 브레이크다운 온도를 급속히 초과하고 웨이퍼상에 형성된 회로가 파손된다.
웨이퍼로부터의 열전달성을 향상시키고, 보다 높은 에너지 밀도 플라즈마를 사용할 수 있는 한가지 방법은 웨이퍼와 받침대 사이에 열전달을 위한 전도 및/또는 전달 경로를 제공하기 위해 웨이퍼와 받침대 사이에 가스를 흘려 보내는 것이다. 이러한 냉각 방법은 백사이드(backside) 냉각으로서 일반적으로 언급된다. 부가적으로, 받침대가 설치되는 음극은 통상적으로 음극에 제공된 채널을 통한 냉각수에 의해 냉각된다. 백사이드 냉각 가스에 의해 이루어지는 웨이퍼로부터의 열전달, 및 냉각수의 흐름에 의한 음극 냉각의 조합은 웨이퍼를 충분히 냉각시켜 비냉각 구성으로 가능한 것보다 높은 플라즈마 에너지 밀도를 유지한다. 그러나, 가스의 사용 및 음극의 냉각에도 불구하고, 웨이퍼로부터 냉각수로의 열전달성은 첫째로 음극 및 받침대의 계면에서 열악한 열 접속에 의해 여전히 한정된다.
통상적으로 음극과 받침대는 2개 부재의 주변에서 연장되는 다수의 볼트에의해 접속된다. 이들 볼트는 이들 두 개의 챔버 부재가 접속되는 볼트 범위(circle)에 의해 한정되는 환형 영역에서 받침대와 음극 사이의 어떤 긴밀한 접속을 제공하지만, 받침대-음극 사이의 다른 계면에서는 긴밀한 접속을 보장하지 않는다. 계면 이외의 곳에서의 열전달은 세 가지 요인에 의해 한정된다 : 계면 영역은 진공에서 유지되어 전도성 또는 전달성 열전달이 음극과 받침대 사이의 어떤 갭 양단에서 발생할 수 없다 ; 음극과 받침대는 바람직하게 평탄하지 않고 음극과 받침대 사이의 비접촉 영역이 계면에 다수 존재한다; 그리고 음극과 받침대가 접촉하는 영역은 바람직하게 평탄하지 않아서, 접촉 및 열전도는 받침대 표면의 피크와 접촉하는 음극 표면의 피크에서만 발생한다. 그러므로, 열전달성이 높은 영역은 음극과 받침대의 가장자리에 근접하여 형성되지만, 열전달성이 낮은 영역은 음극-받침대 계면의 나머지 부분에 형성된다. 받침대-음극 계면을 통한 이러한 비균일 열전달은 웨이퍼 표면상의 비균일한 온도로 해석된다. 직접적으로 볼트 영역상에 있는 웨이퍼의 영역에서, 웨이퍼 온도는 가장 낮고 볼트 범위로부터 방사상 안쪽 또는 바깥쪽으로 공간을 둔 웨이퍼의 영역에서 웨이퍼 온도가 가장 높다. 플라즈마의 최대 에너지 밀도, 및 웨이퍼의 에칭 비율은 웨이퍼의 중앙 부근에 있는 웨이퍼의 최고 온도 영역에서 웨이퍼로부터의 열전달성에 의해 제한된다.
중앙 계면 영역에서 받침대로부터 음극으로의 열전달을 향상시키기 위하여, 주름지거나 융기된 금속 포일 또는 열전도성 막이 받침대와 음극 사이에 배치될 수 있다. 일반적으로 이들 물질은 음극-받침대 계면의 중앙 영역을 통하여 열전달 비율을 향상시키지만, 그들은 주기적으로 교체되어야 한다. 막 또는 포일의 교체시에는 음극 또는 받침대에 부착되고 벗겨져야 하기 때문에, 어렵고 시간을 낭비시킨다. 이러한 벗겨짐은 음극 또는 받침대에 손상을 주고, 음극으로부터 벗겨진 티끌은 챔버로 떨어져 웨이퍼를 오염시킨다. 부가적으로, 막 또는 포일 층간 물질은 음극과 받침대가 막 또는 포일과 접촉되는 영역에서 음극과 받침대 사이의 열전달만 증가시킨다. 포일과의 접촉 가능성을 증가시키기 위하여, 융기부를 형성하도록 구부러진다. 이들 융기부는 융기부에서 음극, 포일 및 받침대 사이의 접속을 보장하지만, 물질이 융기되지 않은 영역에서는 이들 부재 사이의 비접촉이 이루어진다.
받침대로부터 음극으로의 열전달성을 증가시키기 위해 받침대-음극계면에 막 또는 포일과 같은 물질을 배치시켜, 웨이퍼로부터 냉각수로의 열전달을 증가시킴에도 불구하고, 받침대는 에칭 동작 동안 음극보다 상당히 뜨겁고 이는 받침대와 음극 열접속이 열전달을 상당히 방해한다는 것을 의미한다. 받침대를 효과적으로 냉각할 수 없기 때문에, 에칭 플라즈마의 전력 밀도는 웨이퍼를 과도하게 가열하지 않고 레지스트층을 손상시키지 않는 정도로 제한된다. 또한, 전력 밀도는 웨이퍼상에서 가장 높은 온도점에 의해 제한된다. 따라서, 상술된 포일 또는 막의 열전달 및 입자 생성 제한은 없고, 웨이퍼 온도를 보다 균일하게 하기 위해 균일한 열전달 속도를 갖도록, 받침대로부터 음극으로의 증가된 열전달을 제공할 필요가 있다.
본 발명은 받침대와 음극 사이에 가스를 제공함으로써, 이들 두 개의 부재 사이에 열전달 경로를 제공하여 받침대와 음극 사이에 향상된 열전달을 제공한다. 가스는 음극 및 받침대 사이의 계면에서 하나의 공동에 한정되거나, 음극과 받침대 사이의 계면을 통하여 연속적으로 흐르는, 음극과 받침대 사이의 계면에 다수의 포켓에 한정될 수 있다. 부가적으로, 가스는 받침대의 웨이퍼 수용 표면에서 후방으로 가스를 공급함으로써 웨이퍼와 받침대 사이의 영역으로부터 계면 영역에 공급되거나 음극으로 직접 유입되거나 또는 다른 경로를 통해 음극과 받침대 사이의 계면으로 유입될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특징은 다음 도면과 관련하여 판독될 때, 다음 도면으로부터 명확하게 된다.
본 발명이 사용하는 에칭 챔버(10)는 제 1도의 부분 단면에 도시된다. 챔버(10)는 종래의 바깥측 밀폐벽(12), 밀폐벽(12)이 지지되는 베이스(14), 및 밀페벽(12)의 상단부에 수용된 커버(16)를 포함한다. 밀폐벽(12), 베이스(14) 및 커버(16)는 에칭 플라즈마와 같은 처리 환경이 유지되는 진공 밀폐부(18)를 형성한다. 적어도 하나의 가스 주입구(20)는 진공 밀폐부(18)로 포트되고, 출구(22)는 챔버 베이스(14)를 통하여 밀페부(18)로부터 진공 펌프(도시되지 않음)로 포트된다.
기판 지지 부재(26)는 웨이퍼(38)가 챔버(10)에서 가공될 때 그 위에 웨이퍼(38)를 지지하기 위하여 챔버(10)의 베이스(14)에 설치된다. 지지 부재(26)는 전도성 부재(30)를 포함하며, 위에는 상부 표면에 수용되는 정전기 척(34)을 갖는 받침대(32)가 수용된다. 하부 전도성 부재(30)는 베이스(14)로부터 전도성 부분(30)을 전기적으로 절연하기 위해서, 베이스(14)상의 전기적 절연 부재(36)상에 바람직하게 수용된다. 절연 부재(36)는 제 1 도에서 도시된 것처럼 개별적인 전기적 절연 부재이거나, 챔버 베이스(14)는 전기적 절연체일 수 있다. 전도성 부재는 밀봉 절연판(33)인 베이스에서 중심 실린더 및 리세스(31)를 바람직하게 포함한다.
제 1 도 및 제 2 도를 참조하여, 정전기 척(34)은 바람직하게 얇은 평면형 전극을 둘러싸는 외부 절연물질 판의 얇은 다수 부재의 샌드위치(sandwich)이다. 부가적으로, 정전기 척(34)은 아래 놓여 있는 받침대(32)의 상부 표면이 제 1도에서 도시된 것처럼 노출될 때 베이스에서 다수의 그루브(40)를 포함한다. 웨이퍼가 제 3도에서 도시된 것처럼 정전기 척(34)상에 수용될 때, 그루브(40)는 받침대(32)의 노출 표면 및 그루브상에 수용된 웨이퍼(38)의 아래측 부분과 관련하여, 백사이드 냉각 가스가 웨이퍼(38)로부터 받침대(32)로 열전달을 촉진하기 위하여 유지되는 가스 채널을 형성한다.
제 1 도를 다시 참조하여, 챔버에서 웨이퍼(38)를 처리하는 동안, 진공 펌프는 처리 압력 이하의 압력으로 챔버를 배기시키고, 처리 가스 또는 가스의 계기 흐름(metered flow)은 주입구(20)를 통해 챔버(10)로 흐른다. 펌프에 의해 챔버(10)로부터의 가스 펌핑 비율과 관련하여 주입구(20)상에 질량 흐름 제어기(도시되지 않음)는 진공 밀폐부(18)에서 원하는 챔버 압력 및 가스 농도를 유지한다. 전력 공급기(44)(제 1도에서 개략적으로 도시된)는 플라즈마로 가스를 여기시키기 위하여 챔버(10)에 전압을 인가한다. 챔버(10)가 본 명세서에서 도시되고 설명된 에칭 챔버로 구성되는 경우에, 전력 공급기(44)는 바람직하게 r.f. 전력 공급기이고, 밀폐벽(12)이 접지되는 동안 전압이 전도성 부재(30)에 인가된다. 에칭 플라즈마는 웨이퍼(38)의 노출된 표면을 에칭하기 위하여 진공 밀폐부(18)에 있는 가스로부터 형성된다.
에칭 처리 환경은 다량의 열을 방출하고, 플라즈마에 의해 형성된 전체 열은 플라즈마의 전력 밀도에 적어도 부분적으로 의존한다. 이 열의 일부가 웨이퍼(38)로 전달되고, 미리 결정된 임계온도 이하로 웨이퍼(38)상에 레지스트층의 온도를 유지하기 위하여 웨이퍼(38)로부터 열을 제거해야 한다. 통상적으로, 임계온도는 레지스트가 빠르게 저하되는 온도인 거의 120℃이다. 이 열을 제거하기 위하여, 종래 기술의 지지 부재는 전도성 부재(30)의 질량을 통하여 수용된 냉각 채널(50)을 포함하고, 가스는 웨이퍼(38)로부터 받침대(32)로의 열전달을 증가시키기 위하여, 정전기 척(34)에 있는 그루브(40)를 통하여 흐른다.
제 3도 및 제 4도를 참조하며, 정전기 척(34)에 가스가 흐를 수 있고, 정전기 척(34)에 전력 공급부를 연결할 수 있는 지지 부재(26)의 구성이 도시되어 있다. 전도성 부재(30)는 중공의 실린더형 내부(56)를 갖는 일반적으로 실린더형 부재이다. 가스 공급 보어(58) 및 정전기 척 전력 공급 보어(72)는 전도성 부재(30)를 통하여 연장된다. 부가적으로, 냉각제 공급 라인(도시되지 않음), 냉각제 회수 라인(도시되지 않음)은 전도성 부재(30)에서 채널 또는 통로(50)를 통해 냉각제의 흐름을 제공하도록 전도성 부재(30)의 아래측에 접속된다.
받침대(32)는 전도성 부재(30)상에 수용되고 받침대(32)와 전도성 부재(30)의 주변에 배치된 다수의 볼트(66)(제 3도에서 하나가 도시된)에 의해 접속된다. 볼트(66)는 볼트에 근접한 받침대(32)와 전도성 부재(30) 사이의 계면(52) 부분에서 긴밀한 접촉을 보장한다. 또한 전도성 부재(30)는 그의 아래측으로 연장되는 가스 공급 보어(70)를 포함한다. 가스 공급 라인(62)은 받침대(32)-전도성 부재(30)계면(52)에서 받침대(32)의 아래측에 가스를 공급하기 위하여, 전도성 부재(30)의 베이스에서 가스 공급부(58)에 접속된다. 보어(71)를 통한 작은 직경은 가스 공급 보어(58)의 상단부(70)의 교차점에서 계면(52)으로부터 연장되고, 정전기 척(34)에서 가스 공급 보어(58)로부터 그루브(40)에 가스를 공급하기 위하여 정전기 척(34)의 중앙에서 받침대(32)를 통하여 개구부(73)(제 2도에서 도시된)로 연장한다.
제 3 도를 참조하여, 정전기 척(34)예 전력을 제공하기 위하여, 전도성 스트랩(60)이 받침대(32)의 상부 표면상에 정전기 척(34)으로부터 받침대(32)를 통해 연장되고 받침대(32)의 아래측상에서 끝나는 스트랩 보어(75)를 통하여 연장한다. 전도성 부재(30)는 전력 공급 보어(72)를 포함하고, 이는 챔버(10)의 베이스(14)로부터 전도성 부재(30)를 통하여 전도성 부재(30)와 받침대(32) 사이의 계면(52)으로 연장되고 받침대(32)의 아래측상에 스트랩(60)의 말단부에 근접한다. 정전기 척 전력 공급 스트랩(60)은 전력 접속을 정전기 척(34)에 제공하기 위하여 전력 공급 보어(72)에서 핀 접속기(74)에 접속된다. 전력 리드(77)는 핀 접속기(74), 및 정전기 척에 전력을 공급하기 위하여 전력 공급 보어(72)를 통하여 연장한다. 도시되지 않은 밀봉부는 받침대(32)의 아래측에 전력 공급 보어(72)의 상단부를 밀봉하기 위하여 전력 공급 보어(72)의 상단부에 배치되어, 전력 공급 보어(72)내에 존재하는 대기상태로부터 받침대(32) 및 전도성 부재(30) 사이의 계면(52)을 절연한다.
제 2 도, 3 도 및 4 도를 참조하여, 받침대(32) 및 전도성 부재(30) 사이에 향상된 열전달을 제공하기 위한 지지 부재(26)의 구성은 이들 두 개의 챔버(10) 부품 사이의 열전달성을 증가시키기 위해 받침대(32)와 전도성 부재(30) 사이의계면(52)에 공급된 가스의 사용을 바람직하게 포함하여 웨이퍼로부터 및 전도성 부재(30)를 통하여 흘려진 냉각제로 열전달의 실제적인 증가를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 정전기 척(34)에서 그루브(40)에 공급된 가스는 또한 전도성 부재(30)와 받침대(32) 사이의 계면으로 공급된다. 받침대(32)와 전도성 부재(30) 사이의 열전달 강화로서 이러한 가스의 사용하기 위하여, 전도성 부재(30)의 상부 표면은 제 4도에서 도시된 것처럼 다수의 그루브(67a-67d)를 포함하고, 각각의 그루브(67a-67d)는 전도성 부재(30)의 상부 표면상의 영역(76a-76d)을 둘러싼다. 받침대(32)가 전도성 부재(30)에 부착되고, o-링 또는 다른 밀봉부(68a-68d)가 그루브(67a)에 위치되는 경우, 영역(76a-76d)은 전도성 부재(30)와 받침대(32) 사이의 계면(52) 내에 있는 밀봉 영역 또는 밀폐된 챔버(78a-78d)를 한정한다. 가스가 이들 밀봉된 챔버(78a-78d)를 향하는 경우, 가스는 받침대(32)와 전도성 부재(30) 사이의 열전달을 증가시킬 수 있어서, 받침대(32)를 통하여 웨이퍼(38)로부터 전도성 부재(30)를 통하는 냉각수로의 열전달을 증가시킬 수 있다. 부가적으로, 밀봉된 챔버(78a-78d)를 통하는 열전달 경로는 계면(52)을 통하여 보다 균일한 열전달 및 웨이퍼(38) 표면에서 보다 균일한 온도를 제공하기 위하여, 볼트 범위 같은 계면(52)에서 존재하는 열전달 경로와 협력한다.
밀봉된 챔버(78a-78d)에 가스 흐름을 제공하기 위하여, 백사이드 냉각 가스는 계면(52)에 경로가 만들어져야 한다. 이러한 경로를 제공하기 위하여, 받침대(32)는 다수의 개구부(80a-80d)를 포함하고, 각각의 개구부(80a-80d)는계면(52)에 있는 챔버(78a-78d)중의 하나와 정전기 척(34)에 있는 그루브(40)중 하나와 연통된다. 바람직하게, 개구부(80a)중 하나는 정전기 척 전력 공급 스트랩(60)이 연장되는 공급 개구부로서 역시 사용된다. 가스 공급 보어(58)에 의해 공급된 가스는 받침대(32)를 통해 정전기 척(34)에 있는 그루브(40)를 통과한다. 종래 기술에서, 밀봉부는 백사이드 냉각 가스가 계면(52)으로 누설되지 않도록 가스 공급 보어의 상단부에서 받침대(32)와 전도성 부재(30) 사이에 유지된다. 이 밀봉부는 계면(52)에 가스 공급 보어(5B)의 개구부를 둘러싸는 영역(78d)으로 직접적으로 통과하기 위한 가스 공급 보어(58)에 의해 공급되는 백사이드 가스를 허용하도록 생략될 수 있다. 그러나, 본 발명은 특히 가스가 개구부(80a-80d)를 통하여 완전히 챔버(78a-78d)에 공급되는 것을 생각한다. 백사이드 가스가 그루브(40)로 흐르기 때문에, 가스는 받침대(32)와 전도성 부재(30) 사이의 열전달을 증가하기 위하여 개구부(80a-80d)를 통하여 챔버(78a-78d)로 역시 흐른다. 밀봉된 챔버(78a-78d)가 개구부(80)를 통하여 챔버(10) 진공 밀봉부로 포트되기 때문에, 가스가 밀봉된 챔버(78a-78d)로 자유롭게 흘러, 웨이퍼 가공 주기 사이의 챔버 펌프에 의해 낮은 진공 압력으로 감압된다. 챔버(10)가 통상적으로 웨이퍼 에칭 가공 사이의 에칭 가공 압력보다 낮은 압력으로 감압되기에, 밀봉된 챔버(78a-78d)는 에칭 웨이퍼 가공 주기 동안 가스를 방출하고 다시 채운다. 그러나, 계면(52)에서 잔여 냉각 가스로 인해 챔버의 성능 또는 받침대(32)에서 전도성 부재(30)로 향상된 열전달 비율을 갖지 않는다. 그러므로, 밀봉된 챔버(78a-78d)는 에칭 가공 주기 동안 감압되지 않는다.
받침대(32)와 전도성 부재(30) 사이의 가장 큰 열전달을 보장하기 위하여, 받침대(32)와 전도성 부재(30) 사이의 갭은 가능한 작아야 한다. 가스의 열전도성은 부분적으로는, 가스가 공급되는 열전달 수단 양단의 갭 크기에 의존한다. 가스의 열전도성은 갭 크기가 감소함에 따라 일반적으로 증가한다. 부가적으로, 어떤 물리적인 접촉이 받침대(32)와 전도성 부재(30) 사이에 발생하는 것은 가능하다. 따라서, 밀봉부(68a-68d)가 전도성 부재(30)와 받침대(32) 사이의 갭을 증가시키는 것이 아니라, 밀봉된 챔버(78a-78d) 사이의 가스를 유지하기 위한 장벽만을 제공한다.
가스 영역(78a-d)에 의하여 부여되는 받침대(32)와 전도성 부재(30) 사이의 개선된 열전달은 오염물을 형성하는 종래 기술의 막 및 포일과 비교하여, 실제적으로 티끌을 형성하는 결함을 생성하지 않는다. 부가적으로, 전도성 부재(30)와 받침대(32) 사이의 열전달 비율은 계면(52)에서 가스의 압력 및/또는 전도성 부재(30)와 받침대(32) 사이의 갭 크기를 변화시킴으로서 변형되어, 전도성 부재(30)와 받침대(32) 사이의 열전달이 변화된다. 부가적으로, 밀봉된 챔버(78a-78c)에 가스를 제공하기 위한 바람직한 수단이 받침대(32)의 상부 표면을 통하여 있지만, 받침대(32)를 통하여 밀봉된 4개의 챔버(78a-78d) 모두로 공급되는 가스가 직접적으로 흐르고, 각각의 밀봉된 챔버(78a-78d)에 가스 주입 및 방출 또는 계면(52)에서 하나의 밀봉된 챔버와 같은 계면(52) 영역의 다른 구성을 제공함으로써 밀봉된 챔버(7B)를 통하여 가스가 흐르는 것 같은 다른 가스 공급 구성은 특히 숙고된다.
밀봉된 챔버(78a-78d)에서 가스를 유지함으로써, 동일한 챔버(10) 구성 및플라즈마 전력 밀도를 사용하는 웨이퍼(38) 온도를 비교할 때, 웨이퍼(38) 온도는 감소되고, 웨이퍼 양단의 온도의 균일성은 향상된다. 예를 들면, 200mm 직경의 웨이퍼(38)가 정상 상태의 챔버(10) 동작 상태에서 1000와트 플라즈마에서 에칭되고, 즉 몇몇의 웨이퍼가 에칭 챔버(10)에서 미리 처리되며, 전도성 부재(30)가 16℃에서 유지되고, 백사이드 가스 압력이 8 torr에서 유지되는 경우, 받침대(32)와 전도성 부재(30) 사이의 밀봉된 챔버(78a-78d)에서 가스의 유지는 웨이퍼가 120초 동안 플라즈마로 처리되는 경우, 거의 5℃ 웨이퍼 온도 감소를 이끈다. 만약 가스 압력이 증가되면, 가스를 통한 열전달 비율은 증가하고, 이 증가된 열전달은 보다 낮은 웨이퍼 온도를 이끈다. 비록 본 발명이 밀봉된 챔버에서 열전달이 전달성 및 전도성에 의해 가스를 통하여 발생하는 것을 생각할지라도, 전도성 열전달은 바람직하다.
가스를 통한 열전달, 및 본 발명에 의해 부여되는 보다 나은 웨이퍼 냉각은 웨이퍼 제조에 몇몇 이익을 제공한다. 첫째로, 주어진 전력 밀도에 대해, 웨이퍼는 보다 낮은 온도에서 유지된다. 부가적으로, 에칭 플라즈마에서 전력 밀도는 최대 레지스트 온도를 초과하지 않는 따른 플라즈마 에칭 속도를 부여하기 위하여 비가스 냉각 레벨로 웨이퍼 온도를 상승시키는 양에 의해 증가된다. 마지막으로, 약간 낮은 처리 온도를 가지는 약간 큰 전력 밀도는 원하는 에칭 속도를 제공하기 위하여 사용된다.
비록 본 발명이 가스, 바람직하게 전도성 부재와 받침대 사이의 보다 높은 열전달 비율을 부여하기 위하여 아르곤 또는 헬륨과 같은 백사이드 냉각 가스를 사용하는 측면에서 기술되었지만, 본 발명은 특히 본 발명의 향상된 열전달을 향상하기 위하여 액체 또는 액체 가스 혼합물과 같은 다른 질소물을 사용할 수 있다.
제 1도는 플라즈마 가공 챔버의 부분 단면도.
제 2도는 2-2에서 제 1도 가공 챔버 웨이퍼의 지지부재의 상면도.
제 3도는 3-3에서 제 1도 가공 챔버 웨이퍼의 지지부재의 단면도.
제 4도는 4-4에서 제 1도 가공 챔버 웨이퍼의 지지부재의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 챔버 12 : 밀폐벽
14 : 베이스 16 : 커버
18 : 밀폐부 26 : 지지부재
32 : 받침대 34 : 정전기 척
36 : 절연부재 38 : 웨이퍼
50 : 채널 60 : 스트랩
62 : 가스 공급 라인

Claims (18)

  1. 베이스;
    상기 베이스에 고정되고, 상기 베이스와 함께 계면 영역을 헝성하는 받침대;
    기판을 지지하기 위해 상기 받침대 상에 있고 그 내부에 적어도 하나의 가스 그룹를 갖는 정전기 척;
    상기 기판과 상기 정전기 척 사이에 열전달이 가능하도록 상기 가스그루브에 냉각 가스를 공급하기 위한 가스 공급부; 및
    상기 정전기 척의 상기 가스 그루브로부터 연장되고 상기 받침대와 상기 베이스 사이의 계면 영역에서 종결되어 상기 가스 그루브로부터 상기 계면 영역으로 냉각 가스가 흐를 수 있게 하는 적어도 하나의 가스 공급 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 환경에서 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 지지 부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 계면이 적어도 하나의 밀봉 영역을 포함하고,
    상기 가스 공급 개구부가 상기 밀봉 영역에서 종결되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 지지 부재.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 계면 영역에서의 다수의 밀봉 영역; 및
    각각의 상기 밀봉 영역으로 연장되는 가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 지지부재.
  4. 제 3 항에 있어서, 표면 대 표면 접촉이 상기 밀봉 영역에서 전도성 부재 및 상기 받침대 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 지지부재.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 베이스를 통하여 연장되는 제 1 백사이드 냉각 가스 공급 통로 ;
    상기 받침대를 통하여 연장되고 상기 받침대의 상부 표면에서 종결되며 상기 베이스를 통하여 연장되는 상기 제 1 백사이드 가스 냉각 통로와 정렬된 제 2 백사이드 가스 냉각 통로 ; 및
    상기 밀봉 영역중 한곳으로 흐르도록 백사이드 냉각 가스를 상기 제 1 백사이드 냉각 가스 통로로 흐르게 할 수 있는 상기 제 1 및 상기 제 2 백사이드 냉각 가스 통로의 정렬부에 갭을 더 포함하고,
    제 1 및 제 2 백사이드 냉각 가스 통로로 상기 밀봉 영역중 한 곳에서 상기 베이스 및 상기 받침대의 계면에 정렬되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 지지 부재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 받침대는 이를 통하여 연장되는 다수의 가스 공급 포트(port)를 포함하고 ;
    상기 각각의 공급 포트는 상기 제 1 백사이드 가스 냉각 통로가 연장되는 밀봉 영역 이외의 상기 밀봉 영역의 하나에 정렬되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 지지 부재.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 계면 영역으로 연장되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 지지 부재.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 가스 공급부는 받침대의 상부 표면에서 계면 영역으로 연장되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 지지 부재.
  9. 그 위에 반도체 웨이퍼를 지지할 수 있는 정전기 척을 포함하는 기판 지지 부재, 및 베이스 사이의 열전달을 향상시키는 방법으로서,
    상기 기판 지지 부재상에 반도체 웨이퍼를 위치시키는 단계;
    상기 반도체 웨이퍼와 상기 기판 지지 부재 사이에 유체를 제공하는 단계;
    상기 베이스와 상기 기판 지지 부재 사이에 열전달 영역을 한정하는 단계;
    상기 반도체 웨이퍼와 상기 기판 지지 부재 사이의 유체가 상기 한정된 열전달 영역으로 흐를수 있도록 하여 상기 형성된 열전달 영역에 상기 유체를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달을 향상시키는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 유동체는 가스인 것을 특징으로 하는 열전달을 향상시키는 방법.
  11. 제 11항에 있어서, 기판 지지 부재상에 정전기 척을 제공하는 단계 ;
    상기 정전기 척에 적어도 하나의 그루브를 제공하는 단계 ;
    상기 그루부 및 한정된 열전달 영역 사이가 연통되도록 상기 기판 지지 부재를 통하여 보어를 연장하는 단계 ;
    상기 정전기 척상에 웨이퍼를 위치시키는 단계 ; 및
    상기 한정된 열전달 영역에 가스를 제공하기 위하여 가스를 상기 그루브 및 보어로 흘리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달을 향상시키는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 한정된 열전달 영역에 다수의 밀봉된 볼륨을 한정하는 단계 ; 및
    상기 그루브로부터 다수의 밀봉된 볼륨으로 가스를 연통시키기 위하여 상기 기판 지지 부재를 통하여 다수의 보어를 연장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달을 향상시키는 방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 가스는 백사이드 냉각 가스인 것을 특징으로 하는 열전달을 향상시키는 방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 가스는 상기 한정된 열전달 영역을 통하여 흐르는것을 특징으로 하는 열전달을 향상시키는 방법.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 가스는 상기 웨이퍼 및 베이스 사이의 열전달 경로 일부에 제공되는 것을 특징으로 하는 열전달을 향상시키는 방법.
  16. 제 9 항에 있어서, 상기 베이스는 음극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전달을 향상시키는 방법.
  17. 제 9 항에 있어서, 상기 베이스를 통하여 상기 한정된 열전달 영역에 가스를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달을 향상시키는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 한정된 열전달 영역을 다수의 개별 밀봉 영역으로 나누는 단계;
    상기 베이스를 통하여 다수의 개별 영역중 하나에 가스를 직접적으로 제공하는 단계 ;
    상기 기판 지지 부재를 통하여 나머지 열전달부에 가스를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달을 향상시키는 방법.
KR1019950028562A 1994-09-01 1995-09-01 받침대와베이스사이의개선된열전달방법 KR100385010B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/299716 1994-09-01
US08/299,716 US5738751A (en) 1994-09-01 1994-09-01 Substrate support having improved heat transfer
US08/299,716 1994-09-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR960012355A KR960012355A (ko) 1996-04-20
KR100385010B1 true KR100385010B1 (ko) 2003-08-25

Family

ID=23155978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950028562A KR100385010B1 (ko) 1994-09-01 1995-09-01 받침대와베이스사이의개선된열전달방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5738751A (ko)
EP (1) EP0700078A1 (ko)
JP (1) JPH08181195A (ko)
KR (1) KR100385010B1 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6140612A (en) * 1995-06-07 2000-10-31 Lam Research Corporation Controlling the temperature of a wafer by varying the pressure of gas between the underside of the wafer and the chuck
EP0827187A3 (en) * 1996-08-26 2004-01-07 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for cooling a workpiece using an electrostatic chuck
GB2325939B (en) * 1997-01-02 2001-12-19 Cvc Products Inc Thermally conductive chuck for vacuum processor
JP3636864B2 (ja) * 1997-06-11 2005-04-06 東京エレクトロン株式会社 処理装置およびステージ装置
US6138745A (en) * 1997-09-26 2000-10-31 Cvc Products, Inc. Two-stage sealing system for thermally conductive chuck
US6073576A (en) * 1997-11-25 2000-06-13 Cvc Products, Inc. Substrate edge seal and clamp for low-pressure processing equipment
US6464795B1 (en) * 1999-05-21 2002-10-15 Applied Materials, Inc. Substrate support member for a processing chamber
US20030051656A1 (en) 1999-06-14 2003-03-20 Charles Chiun-Chieh Yang Method for the preparation of an epitaxial silicon wafer with intrinsic gettering
EP1223606A1 (en) 2000-04-27 2002-07-17 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd Semiconductor wafer and device for semiconductor device manufacturing process
US6339016B1 (en) 2000-06-30 2002-01-15 Memc Electronic Materials, Inc. Method and apparatus for forming an epitaxial silicon wafer with a denuded zone
EP1295324A1 (en) * 2000-06-30 2003-03-26 MEMC Electronic Materials, Inc. Method and apparatus for forming a silicon wafer with a denuded zone
US6599815B1 (en) 2000-06-30 2003-07-29 Memc Electronic Materials, Inc. Method and apparatus for forming a silicon wafer with a denuded zone
US6583980B1 (en) * 2000-08-18 2003-06-24 Applied Materials Inc. Substrate support tolerant to thermal expansion stresses
US6506291B2 (en) 2001-06-14 2003-01-14 Applied Materials, Inc. Substrate support with multilevel heat transfer mechanism
JP4394073B2 (ja) * 2003-05-02 2010-01-06 東京エレクトロン株式会社 処理ガス導入機構およびプラズマ処理装置
JP5975755B2 (ja) * 2012-06-28 2016-08-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
CN110520553A (zh) * 2017-02-28 2019-11-29 西格里碳素欧洲公司 基板-载体结构
JP7548664B2 (ja) * 2020-03-02 2024-09-10 東京エレクトロン株式会社 静電チャックの製造方法、静電チャック及び基板処理装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06216077A (ja) * 1993-01-20 1994-08-05 Tokyo Electron Ltd 処理装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4512391A (en) * 1982-01-29 1985-04-23 Varian Associates, Inc. Apparatus for thermal treatment of semiconductor wafers by gas conduction incorporating peripheral gas inlet
JP2624975B2 (ja) * 1986-12-19 1997-06-25 アプライド マテリアルズ インコーポレーテッド 真空処理装置
US5215619A (en) * 1986-12-19 1993-06-01 Applied Materials, Inc. Magnetic field-enhanced plasma etch reactor
US4949783A (en) * 1988-05-18 1990-08-21 Veeco Instruments, Inc. Substrate transport and cooling apparatus and method for same
US5238499A (en) * 1990-07-16 1993-08-24 Novellus Systems, Inc. Gas-based substrate protection during processing
US5221403A (en) * 1990-07-20 1993-06-22 Tokyo Electron Limited Support table for plate-like body and processing apparatus using the table
JPH04196528A (ja) * 1990-11-28 1992-07-16 Toshiba Corp マグネトロンエッチング装置
US5155652A (en) * 1991-05-02 1992-10-13 International Business Machines Corporation Temperature cycling ceramic electrostatic chuck
US5213349A (en) * 1991-12-18 1993-05-25 Elliott Joe C Electrostatic chuck
US5376213A (en) * 1992-07-28 1994-12-27 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
KR100238629B1 (ko) * 1992-12-17 2000-01-15 히가시 데쓰로 정전척을 가지는 재치대 및 이것을 이용한 플라즈마 처리장치
KR960006956B1 (ko) * 1993-02-06 1996-05-25 현대전자산업주식회사 이시알(ecr) 장비

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06216077A (ja) * 1993-01-20 1994-08-05 Tokyo Electron Ltd 処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0700078A1 (en) 1996-03-06
US5738751A (en) 1998-04-14
KR960012355A (ko) 1996-04-20
JPH08181195A (ja) 1996-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100385010B1 (ko) 받침대와베이스사이의개선된열전달방법
CN108335963B (zh) 等离子体处理装置
US8910591B2 (en) Apparatus and methods for capacitively coupled plasma vapor processing of semiconductor wafers
US5761023A (en) Substrate support with pressure zones having reduced contact area and temperature feedback
CN109075059B (zh) 用于高功率等离子体蚀刻处理的气体分配板组件
US5888907A (en) Plasma processing method
KR100613198B1 (ko) 플라즈마 처리 장치, 포커스 링 및 서셉터
US20070158027A1 (en) Plasma treatment device
US20060037702A1 (en) Plasma processing apparatus
US20100122774A1 (en) Substrate mounting table and substrate processing apparatus having same
US20040212947A1 (en) Substrate support having heat transfer system
KR20050025621A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
US20080014363A1 (en) Electro-Static Chucking Mechanism and Surface Processing Apparatus
JP2011176365A (ja) 化学的酸化物除去（ＣｈｅｍｉｃａｌＯｘｉｄｅＲｅｍｏｖａｌ）処理システム及び方法
US20040085706A1 (en) Electrostatic chuck, supporting table and plasma processing system
KR102199738B1 (ko) 건식 식각장비용 직냉식 정전척
US11676803B2 (en) Liner assembly for vacuum treatment apparatus, and vacuum treatment apparatus
KR100734016B1 (ko) 기판 재치대 및 이를 구비한 플라즈마 처리 장치
KR101079224B1 (ko) 상부전극 어셈블리 및 플라즈마 처리 장치
TW202030769A (zh) 基板處理裝置
JPS63227021A (ja) ドライエツチング装置
JPH09312281A (ja) ウエハ保持用電極体
KR102669651B1 (ko) 기판 처리 장치
KR20240027908A (ko) 기판 처리 장치
JPH01179421A (ja) 放電電極

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee