KR101364319B1 - 반경방향 온도 제어 성능을 갖는 정전 척 - Google Patents

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Abstract

플라즈마에 노출될 때 기판에 걸친 반경방향 온도 프로파일을 제어하기 위해 정전 척 ("척") 이 제공된다. 척은, 기판이 지지되는 척의 상부 표면에 대해 방사상 구성으로 각각 정의된 다수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들을 포함한다. 척은 지지 부재 및 베이스 플레이트를 포함한다. 베이스 플레이트가 지지 부재 밑에, 지지 부재로부터 이격된 관계로 위치된다. 가스 볼륨들은, 환형 단열 디바이더들에 의해 제공된 분리에 의해, 베이스 플레이트와 지지 부재 사이에 정의된다. 각각의 가스 볼륨은 열 생성 소스를 포함할 수 있다. 각각의 가스 볼륨 내의 가스 압력 및 열 생성은, 소정의 반경방향 온도 프로파일이 기판에 걸쳐 달성되도록, 척을 통한 열 전도에 영향을 미치도록 제어될 수 있다.
Figure R1020087010926
정전 척, 열 전도성, 지지 부재, 베이스 플레이트

Description

반경방향 온도 제어 성능을 갖는 정전 척{ELECTROSTATIC CHUCK HAVING RADIAL TEMPERATURE CONTROL CAPABILITY}
배경
반도체 웨이퍼 ("웨이퍼") 제조는 종종, 플라즈마의 반응성 구성성분으로 하여금 웨이퍼의 표면을 개질하도록, 예컨대 웨이퍼 표면의 비보호 영역들로부터 재료를 제거하도록 허용하기 위해 웨이퍼를 플라즈마에 노출시키는 것을 포함한다. 플라즈마 제조 공정으로부터의 웨이퍼 특성은 플라즈마 특성 및 웨이퍼 온도를 포함하는 공정 조건에 의존한다. 예컨대 일부 플라즈마 공정에서, 웨이퍼 표면상의 임계 (critical) 치수, 즉 피처 폭은 웨이퍼 온도의 섭씨 1 도당 약 1 나노미터만큼 변할 수 있다. 웨이퍼 온도의 차이 외에 동일한 반도체 공정들 사이에서의 웨이퍼 온도의 차이는 상이한 웨이퍼 표면 특성을 초래할 것임을 인식하여야 한다. 따라서, 상이한 웨이퍼들 사이의 공정 결과들의 드리프트 (drift) 는 플라즈마 공정 동안의 웨이퍼 온도의 변화에 의해 야기될 수 있다. 또한, 중앙 대 에지 (center-to-edge) 웨이퍼 온도 변화는 웨이퍼당 다이 수율에 안좋은 영향을 미칠 수 있다.
웨이퍼 제조의 일반적인 목적은 웨이퍼당 다이 수율을 최적화하고, 공통 타입의 각각의 웨이퍼를 가능한 동일한 방식으로 제조하는 것이다. 이들 목적을 만족시키기 위해, 개별 웨이퍼에 걸쳐 그리고 공통 타입의 다양한 웨이퍼들 사이에 서 플라즈마 공정 특성에 영향을 미치는 제조 파라미터들을 제어할 필요가 있다. 플라즈마 구성성분 반응성이 온도에 비례하기 때문에, 웨이퍼 온도는 웨이퍼에 걸쳐 그리고 다양한 웨이퍼들 사이에서 플라즈마 공정 결과에 강한 영향을 미친다. 따라서, 플라즈마 제조 공정 동안의 웨이퍼 온도 제어의 개선을 위한 지속적인 요구가 존재한다.
요약
일 실시형태에서, 플라즈마에 노출될 때 기판에 걸친 반경방향 온도 프로파일 (radial temperature profile) 을 제어하기 위한 정전 척 (electrostatic chuck; ESC) 이 개시된다. 정전 척은 저부 표면 및 상부 표면을 갖는 지지 부재를 포함한다. 지지 부재의 상부 표면은 기판을 지지하도록 구성된다. 정전 척은 지지 부재 밑에, 지지 부재로부터 이격된 관계로 위치된 베이스 플레이트를 또한 포함한다. 베이스 플레이트는 내부벽, 외부벽, 및 저부 표면에 의해 각각 정의된 다수의 환형 홈들을 포함한다. 다수의 단열 환형 구역 파티션들이 베이스 플레이트의 다수의 환형 홈들 내에 각각 배치된다. 환형 구역 파티션들의 각각은 지지 부재의 저부 표면에 밀봉 방식 (sealed manner) 으로 접속된 상부 표면을 갖는다. 또한, 환형 구역 파티션들의 각각은, 환형 구역 파티션이 내부에 배치된 환형 홈의 저부 표면에 밀봉 방식으로 접속된 저부 표면을 갖는다. 베이스 플레이트와 지지 부재 사이의 이격된 관계는, 정전 척 내의 다수의 반경방향으로 구성된 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들을 정의하기 위해, 환형 구역 파티션들과 결합한다.
다른 실시형태에서, 플라즈마에 노출될 때 기판에 걸친 반경방향 온도 프로파일을 제어하기 위한 다른 정전 척이 개시된다. 정전 척은 기판을 지지하도록 구성된 상부 표면을 갖는다. 지지 부재는 평면 영역 및 다수의 환형 핀 (fin) 구조들을 또한 포함한다. 평면 영역은, 기판을 지지하도록 구성된 상부 표면과 저부 표면 사이에 정의된다. 환형 핀 구조들의 각각은 지지 부재의 평면 영역의 저부 표면으로부터 수직으로 연장한다. 정전 척은, 지지 부재 밑에, 지지 부재로부터 이격된 관계로 위치된 베이스 플레이트를 또한 포함한다. 베이스 플레이트는 다수의 환형 홈들을 포함한다. 환형 홈들의 각각은 내부벽, 외부벽, 및 저부 표면에 의해 정의된다. 다수의 환형 홈들은 지지 부재의 환형 핀 구조들을 수용하도록 정의된다. 정전 척은, 환형 핀 구조들을 수용하도록 정의되지 않은 베이스 플레이트의 다수의 환형 홈들 내에 각각 배치된 다수의 단열 환형 구역 파티션들을 또한 포함한다. 환형 구역 파티션들의 각각은 지지 부재의 평면 영역의 저부 표면에 밀봉 방식으로 접속된 상부 표면을 갖는다. 또한, 환형 구역 파티션들의 각각은, 환형 구역 파티션이 내부에 배치된 환형 홈의 저부 표면에 밀봉 방식으로 접속된 저부 표면을 갖는다. 베이스 플레이트와 지지 부재 사이의 이격된 관계는, 정전 척 내의 다수의 반경방향으로 구성된 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들을 정의하기 위해, 환형 구역 파티션들과 결합한다.
또 다른 실시형태에서, 플라즈마에 노출될 때 기판에 걸친 반경방향 온도 프로파일을 제어하기 위한 시스템이 개시된다. 시스템은 정전 척, 가스 공급 시스템, 및 컴퓨팅 플랫폼을 포함한다. 정전 척은 다수의 독립적으로 제어 가능 한 가스 볼륨들을 포함하도록 정의된다. 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들은, 기판이 지지되는 정전 척의 상부 표면에 대해 방사상 구성으로 정의된다. 가스 공급 시스템은 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각과 유체 소통한다. 가스 공급 시스템은 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각 내의 가스 압력을 조절하도록 정의된다. 특정 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨 내의 가스 압력은 특정 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨을 통한 열 전도성에 영향을 미친다. 컴퓨팅 플랫폼은 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각 내의 가스 압력을 모니터링하도록 정의된다. 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각 내의 모니터링된 가스 압력에 응답하여, 컴퓨팅 플랫폼은, 소정의 반경방향 온도 프로파일이 정전 척에 의해 지지되는 기판에 걸쳐 유지되도록, 가스 공급 시스템을 제어하도록 정의된다.
본 발명의 다른 양태들 및 이점들은, 본 발명을 예로서 설명하는, 첨부 도면들과 함께 설명된 이하의 상세한 설명으로부터 더 명백하게 될 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 반도체 웨이퍼 공정을 위한 플라즈마 챔버의 일반화된 표현을 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, ESC의 수직 단면도를 도시한다.
도 2b는 도 2a에 대하여 이전에 설명된 구역 (2) 의 확대도를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시형태에 따른, 플라즈마에 노출될 때 기판에 걸친 반경방향 온도 프로파일을 제어하기 위한 ESC의 수직 단면도를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 반경방향 온도 제어 구역 내의 금속 부재와 베이스 플레이트 사이의 인터페이스의 확대도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 플라즈마에 노출될 때 기판에 걸친 반경방향 온도 프로파일을 제어하기 위한 시스템을 도시한다.
상세한 설명
다음 설명에서, 다수의 특정 세부사항이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정 세부사항의 전부 또는 일부가 없어도 실시될 수도 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예에서, 불필요하게 본 발명을 불명료하게 하지 않기 위해, 주지의 공정 동작들은 상세히 설명되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 반도체 웨이퍼 (이후 "기판") 공정을 위한 플라즈마 챔버 (100) 의 일반화된 표현을 도시한다. 챔버 (100) 는 주위 벽들 (101), 상부 (102), 및 저부 (104) 에 의해 정의된다. 척 (103) 은 챔버 (100) 내에서 생성되는 플라즈마 (107) 에 노출되는 기판을 홀딩하기 위해, 챔버 (100) 내에 배치된다. 일 실시형태에서, 척 (103) 은 기판 (105) 을 정전 척 (103) 에 클램핑하도록 전기적으로 충전 가능한 정전 척 (ESC) 으로서 정의된다. 일 실시형태에서, 코일 (109) 은 챔버 내부 볼륨 내에서 플라즈마 (107) 를 생성하기 위한 에너지를 제공하기 위해 챔버 위에서 정의된다.
동작 동안에, 반응 가스가 가스 흡입 포트 (도시 생략) 로부터 가스 배기 포트 (도시 생략) 로 챔버 (100) 를 통해 흐른다. 그 후, RF 전류가 코일 (109) 을 통해 흐르도록 하기 위해 전력 공급기 (도시 생략) 로부터 코일 (109) 로 고주파수 전력 (즉, RF 전력) 이 인가된다. 코일 (109) 을 통해 흐르는 RF 전류는 코일 (109) 주위에 전자기장을 생성한다. 전자기장은 식각 챔버 (100) 내부 볼륨 내에 유도성 전류를 생성한다. 유도성 전류는 반응 가스에 작용하여 플라즈마 (107) 를 생성한다. 식각 공정 동안에, 코일 (109) 은 변압기의 1차 코일과 유사한 기능을 수행하고, 플라즈마 (107) 는 변압기의 2차 코일과 유사한 기능을 수행한다. 챔버 (100) 가 유도적으로 결합된 플라즈마 챔버로서 설명되었지만, 본원에 제시된 ESC (103) 의 실시형태들은 어떤 타입의 플라즈마 공정 챔버에도 적용 가능함을 알 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, ESC (103A) 의 수직 단면도를 도시한다. ESC (103A) 는 플라즈마에 노출될 때 기판 (105) 에 걸친 반경방향 온도 프로파일을 제어하도록 정의된다. 이하 더 상세히 설명될 바와 같이, ESC (103A) 는, 기판 (105) 이 지지되는 ESC (103A) 의 상부 표면에 대해 방사상 구성으로 각각 정의된 다수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들을 포함한다. 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각은 각각의 열 생성 소스를 포함한다. 플라즈마에 대한 기판 (105) 의 노출 동안에, 각각의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨 내의 가스 압력 및 열 생성은, 소정의 반경방향 온도 프로파일이 기판 (105) 에 걸쳐 달성되도록 ESC (103A) 를 통한 열 전도에 영향을 미치도록 제어된다.
ESC (103A) 는 저부 표면 (201A) 및 상부 표면 (201B) 을 갖는 지지 부재 (201) 를 포함한다. 일 실시형태에서, 지지 부재 (201) 는 약 1 밀리미터 (mm) 의 상부 대 저부 표면 두께를 갖는다. 그러나, 다른 실시형태들에서 지지 부재 (201) 는 본질적으로, 열 전달과 같은 공정 요구 조건들에 적합한 두께라면 어떤 두께라도 가지도록 정의될 수 있음을 인식하여야 한다. 예컨대, 다른 실시형태에서, 지지 부재 (201) 는 약 1 cm의 두께를 가질 수 있다. 여기서 사용되는 용어 "약" 은 소정의 값의 ±10 퍼센트 내를 의미한다. 지지 부재 (201) 의 상부 표면 (201B) 은 플라즈마에 노출하는 동안에 기판 (105) 을 지지하도록 구성된다. 다양한 실시형태들에서, 지지 부재 (201) 는 세라믹 층, 플라즈마 스프레이된 세라믹이 코팅된 베이스 재료, 폴리이미드 재료, 또는 폴리이미드/금속 스택 (stack) 으로서 정의될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 지지 부재 (201) 는 제 1 재료의 상위 층 및 제 2 재료의 하위 층을 포함하도록 정의된다. 예컨대, 상위 층은 세라믹 재료로 정의될 수도 있고, 하위 층은 알루미늄과 같은 금속으로 정의될 수도 있다. 또한, 지지 부재 (201) 의 상위 층 및 하위 층은 기계 수단을 통하거나, 또는 열 전도성 접착제를 사용하여, 서로 열적으로 접속될 수 있다. 지지 부재 (201) 는 기본적으로, 기판 (105) 과 양립 가능하고, 적절한 열 전달 성능을 제공하면서 플라즈마에 노출하는 동안에 기판 (105) 을 지지할 수 있는 어떤 재료 또는 재료 조합으로 정의될 수 있다.
도 2a의 실시형태에서, ESC (103A) 는 기판 (105) 을 지지 부재 (201) 의 상부 표면 (201B) 에 끌어당기고 플라즈마 공정 동안에 기판 (105) 을 홀딩하기 위해 전기력을 사용한다. 그러나, ESC (103A) 에 대하여 여기서 설명된 반경방향 온도 제어 성능은, 기판 (105) 을 클램핑하기 위해 전기력을 사용할 필요가 없는 다 른 타입의 척 내에서도 구현될 수 있다. ESC (103A) 에 대하여 설명된 반경방향 온도 제어 성능은 플라즈마 공정 동안에 기판 (105) 을 홀딩하기 위해 기계적인 힘을 사용하는 척에서도 구현될 수 있다.
ESC (103A) 는 기판 (105) 아래에 있는 영역에서, 지지 부재 (201) 밑에, 지지 부재 (201) 로부터 이격된 관계로 위치된 베이스 플레이트 (205) 를 또한 포함한다. 일 실시형태에서, 베이스 플레이트는 약 15 인치의 지름, 및 약 2 인치의 상부 대 저부 두께를 가지도록 정의된다. 그러나, 다른 실시형태들에서 베이스 플레이트 (205) 는 다른 사이즈를 가지도록 정의될 수 있음을 인식하여야 한다. 일 실시형태에서, 베이스 플레이트 (205) 는, 베이스 플레이트 (205) 가 열발산판으로서 기능하도록, 예컨대 알루미늄과 같은 높은 열 전도성 재료로부터 형성되고 다수의 냉각 채널들 (213) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 물과 같은 액상 냉각제가 ESC (103A) 로부터 열을 제거하기 위해 냉각 채널들 (213) 을 통해 흘려진다. 그러나, 다른 실시형태들에서 특정 타입의 냉각제가 ESC (103A) 재료와 화학적으로 양립 가능하다면 다른 타입의 냉각제가 사용될 수 있다.
베이스 플레이트 (205) 는 다수의 환형 홈들을 포함한다. 환형 홈들의 각각은 내부벽, 외부벽, 및 저부 표면에 의해 정의된다. 또한, 환형 홈들의 각각은 ESC (103A) 의 수직 중앙선에 대해 실질적으로 동심이도록 정의된다. 예컨대, 도 2a의 예시적인 ESC (103A) 는 4개의 환형 홈들을 도시한다. 환형 홈들의 내부벽들은 표면들 (209A, 209D, 209G, 및 209J) 로 정의된다. 환형 홈들의 외부벽들은 표면들 (209B, 209E, 209H, 및 209K) 로 정의된다. 환형 홈들의 저부 표면들은 표면들 (209C, 209F, 209I, 및 209L) 로 정의된다.
다수의 단열 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 이 베이스 플레이트 (205) 의 환형 홈들 내에 각각 배치된다. 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 의 각각은 지지 부재 (201) 의 저부 표면 (203A) 에 밀봉 방식으로 접속된 상부 표면을 갖는다. 또한 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 의 각각은, 환형 구역 파티션 (207A 내지 207D) 이 내부에 배치된 환형 홈의 저부 표면 (209C, 209F, 209I, 및 209L) 에 밀봉 방식으로 접속된 저부 표면을 갖는다. 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 의 각각은, 환형 홈의 내부벽 (209A, 209D, 209G, 및 209J) 또는 환형 홈의 외부벽 (209B, 209E, 209H, 및 209K) 과 접촉하지 않고 그 각각의 환형 홈 내에 위치됨을 인식하여야 한다. 따라서, 단열 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 은 지지 부재 (201) 와 베이스 플레이트 (205) 사이의 고체 대 고체 열 전도의 양을 제한하도록 기능한다. 일 실시형태에서, 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 은 지지 부재 (201) 와 베이스 플레이트 (205) 양자에 접착될 수 있는 플라스틱 재료로부터 정의된다.
일 예시적인 실시형태에서, 베이스 플레이트 (205) 내의 환형 홈들의 깊이는 약 0.5 인치로부터 약 0.75 인치까지 연장하는 범위 내에 있다. 이 실시형태에서, 환형 홈들은, 단열 환형 구역 파티션들이 지지 부재 (201) 로부터 베이스 플레이트 (205) 까지 상대적으로 먼 수직 거리에 이르도록 상대적으로 깊음을 인식하여야 한다. 따라서, 이 실시형태에서, 낮은 열 전도성 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 을 통해 지지 부재 (201) 와 베이스 플레이트 (205) 사이에 열 전달의 상당한 양이 발생할 것이라고 거의 여겨지지 않는다.
베이스 플레이트 (205) 는, 지지 부재 (201) 가 밀봉 방식으로 위에 배치된 주변 지지 구조 (206) 를 또한 포함한다. 그 지지 구조 (206) 는 지지 부재 (201) 를 위한 구조적인 지지대를 제공할 뿐만 아니라, RF 전력으로 하여금 지지 부재 (201) 를 통해 베이스 플레이트 (205) 로부터 기판 (105) 으로 흐를 수 있게 한다. 도 2a의 실시형태에서, 지지 구조 (206) 는 베이스 플레이트 (205) 의 연장으로서 나타내어 진다. 그러나, 다른 실시형태들에서, 지지 구조 (206) 는 별개의 낮은 열 전도성 재료로 정의될 수 있다. 예컨대, 일 실시형태에서, 지지 구조 (206) 는 충분히 두꺼운 RF 전도층으로 코팅된 절연 재료로 정의될 수 있다.
베이스 플레이트 (205) 와 지지 부재 (201) 사이에 접속된 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 과 결합된, 베이스 플레이트 (205) 와 지지 부재 (201) 사이의 이격된 관계는, ESC (103A) 내에서 다수의 독립적인 제어 가능한 가스 볼륨들 (225A 내지 225E) 을 정의하도록 작용한다. 더 상세히, 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들 (225A 내지 225E) 의 각각은, 절연 디바이더 (divider) 들로서 작용하는 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 에 의해 제공된 분리에 의해, 베이스 플레이트 (205) 와 지지 부재 (201) 사이에서 정의된다. ESC (103A) 는 다수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들 (225A 내지 225E) 내에 각각 배치된, 박막 히터들과 같은 다수의 열 생성 소스들 (211A 내지 211E) 을 또한 포함한다. 열 생성 소스들 (211A 내지 211E) 의 각각은 지지 부재 (201) 의 저부 표면 (203A) 과 접촉하고, 베이스 플레이트 (205) 와의 접촉을 피하도록 정의된다. 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각은 ESC (103A) 내의 반경방향 온도 제어 구역 (구역 1 내지 구역 5) 에 대응한다.
도 2b는 도 2a에 대하여 이전에 설명된 구역 2의 확대도를 도시한다. 도 2b에 대하여 구역 2에 대해 제공된 예시적인 설명은 ESC (103A) 내의 다른 반경방향 온도 제어 구역들에도 동일하게 적용될 수 있음을 인식하여야 한다. 구역 2의 가스 볼륨 (225B) 이 환형 구역 파티션들 (207A 및 207B), 지지 부재 (201), 및 베이스 플레이트 (205) 에 의해 경계가 지어지도록 도시된다. 가스 도관 (215) 이 가스 볼륨 (225B) 과 유체 소통하도록 베이스 플레이트 (205) 내에 제공된다. 플라즈마 공정 동안에, 가스는 가스 볼륨 (225B) 내에서 지정된 가스 압력을 달성하기 위해, 화살표 (217) 로 표시된 바와 같이, 가스 도관 (215) 을 통해 공급되거나 또는 배기될 수 있다.
근접하게 이격된 갭 (223) 은 열 생성 소스 (211B) 와 환형 홈들로 경계가 지어진 베이스 플레이트 (205) 의 부분 사이에 존재한다. 더 상세히, 갭 (223) 은 열생성 소스 (211B) 의 아래쪽과 베이스 플레이트 (205) 의 대향하는 수평 표면 사이에서 수평 갭으로서 정의된다. 일 실시형태에서, 갭의 수직 두께는 약 0.001 인치로부터 약 0.003 인치까지 연장하는 범위 내에 있다. 금속층 (203) 과 베이스 플레이트 (205) 사이의 열 전달의 대부분은 열 생성 소스 (211B) 를 통해서, 수평 갭 (223) 을 가로질러 발생한다. 가스 볼륨 (225B) 내의 가스 압력을 변경함으로써, 갭 (223) 에 걸쳐 열 전도성이 변하게 될 수 있음을 인식하여야 한다. 따라서, 가스 볼륨 (225B) 내의 가스 압력은 가스 볼륨 (225B) 에 대응하는 반경방향 온도 제어 구역 (구역 2) 의 근처에서 ESC (103A) 를 통한 열 전달을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 다수의 독립적으로 제어되는 가스 볼륨들 (225A 내지 225E) 을 포함하도록 ESC (103A) 를 정의함으로써, ESC (103A) 는 다수의 독립적으로 제어 가능한 반경방향 온도 제어 구역들 (구역 1 내지 구역 5) 을 가지도록 정의된다. 도 2a의 실시형태가 5개의 반경방향 온도 제어 구역들을 도시하고 있지만, 상이한 수의 반경방향 온도 제어 구역들이 다른 실시형태들에서 구현될 수 있음을 인식하여야 한다. 더 많은 반경방향 온도 제어 구역들의 구현은 기판 (105) 에 걸친 반경방향 온도 변화도의 제어에 대하여 더 좋은 성능을 제공한다.
다양한 반경방향 온도 제어 구역들 (구역 1 내지 구역 5) 내의 가스 압력을 제어함으로써, 따라서 열 전도성을 제어함으로써, 소정의 반경방향 온도 변화도가 기판 (105) 의 중앙으로부터 기판 (105) 의 에지까지 설정될 수 있다. 일 실시형태에서, 특정 가스 볼륨 (225A 내지 225E) 내의 가스 압력은 약 10 torr 로부터 약 1 atm 까지 연장하는 범위 내에서 제어될 수 있다. 일 실시형태에서, 헬륨 가스가 다양한 가스 볼륨들 (225A 내지 225E) 에 공급된다. 그러나, 다른 실시형태들에서, 예컨대 질소와 같은 다른 타입의 가스 또는 가스 혼합물이 다양한 가스 볼륨들 (225A 내지 225E) 에 공급될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 가스가 아닌 액체가 다양한 가스 볼륨들 (225A 내지 225E) 에 공급될 수 있다. 또한, 본 발명이 방사상 형상의 온도 제어 구역들을 가지는 것으로서 설명되고 있지 만, 다른 실시형태들에서 ESC (103A) 내에서 다양한 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들이 비방사상의 기하학적 구성들에 대응하도록 정의될 수 있다. 예컨대, 다른 실시형태들에서, ESC (103A) 내의 다양한 가스 볼륨들이 6분형으로 (hexagonally) 분할된 구성 또는 4분형으로 (quadrant) 분할된 구성으로 정의될 수 있다.
ESC (103A) 의 특정 반경방향 온도 제어 구역 (구역 1 내지 구역 5) 을 통한 열 전달은, 특정 구역 내의 가스의 압력-의존 열 전도성에 의해 영향을 받을 뿐만 아니라, 특정 구역 내에 배치된 열 생성 소스 (211A 내지 211E) 의 열 출력에 의해서도 영향을 받는다. 더 상세히, 각각의 열 생성 소스 (211A 내지 211E) 는 기판 (105) 으로부터 베이스 플레이트 (205) 까지 ESC (103A) 를 통해 더 강한 온도 변화도 (gradient) 의 형성을 가능하게 하기 위해 플라즈마 열 플럭스를 강화하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 각각의 열 생성 소스들 (211A 내지 211E) 의 열 출력은 다양한 반경방향 온도 제어 구역들 내의 다양한 가스 압력에 의해 정의된 반경방향 온도 프로파일을 변경하지 않으면서, 공정 윈도우의 동적인 온도 범위를 조정하기 위해 통상의 방식으로 증가되거나 또는 감소될 수 있음을 인식하여야 한다. 또한, 열 생성 소스들 (211A 내지 211E) 은, 각각의 구역 내에서 적절한 온도가 유지되도록 보장하기 위해, 온도 모니터링 피드백 또는 소정의 공정 레시피 중 어느 하나에 기초한 컴퓨터 제어 하에 있을 수 있다. 예컨대, 일 실시형태에서, 다른 3개의 구역들 내의 열 생성 소스들이 계산에 기초하여 고정되어 설정되면서, 2개의 구역들의 열 생성 소스들을 제어하기 위해 폐루프 피드백 제어가 사용 된다. 모든 5개의 반경방향 구역들에서 온도 모니터링을 요구하기보다는, 특정 예시적인 실시형태는 폐루프 피드백 제어를 갖는 2개의 구역들에서 온도 모니터링을 요구한다. 따라서, 이 예시적인 실시형태는, 폐루프 피드백 제어를 갖지 않는 3개의 구역들에서 온도 모니터링과 연관된 비용 및 공간을 절약한다. 상술된 예시적인 실시형태에 추가로, 열 생성 소스 제어에 관한 다수의 상이한 기법들이 변하는 공정 및 시스템 요구조건들을 만족시키기 위해 구현될 수 있음을 인식하여야 한다.
일 실시형태에서, 각각의 반경방향 온도 제어 구역 (구역 1 내지 구역 5) 에 존재하는 열 생성 소스 (211A 내지 211E) 가 공통 열 생성 소스의 일부일 수 있다. 다른 실시형태에서, 각각의 반경방향 열 제어 구역 (구역 1 내지 구역 5) 에 존재하는 열 생성 소스 (211A 내지 211E) 는 독립적일 수 있다. 이 실시형태의 일 변형에서, 열 생성 소스들 (211A 내지 211E) 의 각각은 공통 열 출력을 제공하고 공통으로 제어되도록 정의된다. 이 실시형태의 다른 변형에서, 열 생성 소스들 (211A 내지 211E) 의 각각은 독립적으로 제어되도록 정의된다. 또한, 도 2a 내지 도 2b의 실시형태에서, 열 생성 소스들 (211A 내지 211E) 은 가스 볼륨들 (225A 내지 225E) 내에 배치되고, 지지 부재 (201) 의 저부 표면 (203A) 과 접촉한다. 그러나, 다른 실시형태에서, 각각의 열 생성 소스 (211A 내지 211E) 는 그 각각의 반경방향 온도 제어 구역 (구역 1 내지 구역 5) 의 위의 위치에서 지지 부재 (201) 내에 임베딩될 수 있다. 열 생성 소스 구조의 유연성이 불균일한 플라즈마, 특히 반경 방향으로 불균일한 플라즈마를 보상하는 추가 성능을 제공함을 인식하여야 한다.
도 3a는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른, 플라즈마에 노출될 때 기판 (105) 에 걸친 반경방향 온도 프로파일을 제어하기 위한 ESC (103B)의 수직 단면도를 도시한다. ESC (103B) 는 기판 (105) 을 지지하도록 구성된 상부 표면 (301B) 을 갖는 지지 부재 (301) 를 포함한다. 재료 혼합 및 구성의 유연성의 측면에서, 도 3a의 지지 부재 (301) 는 도 2a 내지 도 2b에 대하여 이전에 설명된 지지 부재 (201) 와 동일함을 인식하여야 한다.
지지 부재 (301) 는 평면 영역 (303A) 및 다수의 환형 핀 구조들 (303B) 을 포함한다. 지지 부재 (301) 의 평면 영역 (303A) 은 상부 표면 (301B) 및 저부 표면 (301A) 사이에 정의된다. 다수의 환형 핀 구조들 (303B) 의 각각은 평면 영역 (303A) 의 저부 표면 (301A) 으로부터 수직으로 연장한다. 일 실시형태에서, 평면 영역 (303A) 의 상부 대 저부 표면 두께는 약 1mm 이다. 그러나, 다른 실시형태들에서 기본적으로 열 전달과 같은 공정 요구조건들에 적합한 두께라면 어느 두께라도 가지도록 정의될 수 있다.
ESC (103B) 는 기판 (105) 아래의 영역에서, 지지 부재 (301) 밑에, 지지 부재 (301) 로부터 이격된 관계로 위치된 베이스 플레이트 (305) 를 또한 포함한다. 베이스 플레이트 (205) 와 같이, 베이스 플레이트 (305) 는, 베이스 플레이트 (305) 가 열발산판으로서 기능하도록, 높은 열 전도성 재료로부터 형성되고 다수의 냉각 채널들 (213) 을 포함한다. 도 2a 내지 도 2b에 대하여 이전에 설명된 베이스 플레이트 (205) 와 유사한 방식으로, 베이스 플레이트 (305) 는 다수의 환형 홈들을 포함한다. 각각의 내부의 환형 홈은 내부벽, 외부벽, 및 저부 표면에 의해 정의된다. 외부의 환형 홈은 내부벽 및 저부 표면에 의해 정의된다. 다수의 환형 홈들은 금속 부재 (303) 의 환형 핀 구조들 (303B) 을 수용하도록 정의된다. 또한, 다수의 환형 홈들은 단열 구역 파티션들을 수용하도록 정의된다.
도 3b는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 반경방향 온도 제어 구역 (구역 1 내지 구역 5) 내의 지지 부재 (301) 와 베이스 플레이트 (305) 사이의 인터페이스의 확대도를 도시한다. 환형 핀 구조들 (303B) 을 수용하기 위한 환형 홈들은, 각각의 내부벽 (309D, 309G, 및 309J), 각각의 외부벽 (309E, 309H, 및 309K), 및 각각의 저부 표면 (309F, 309I, 및 309L) 에 의해 정의된다. 유사한 방식으로, 환형 핀 구조들 (303B) 의 각각은, 각각의 내부 표면, 각각의 외부 표면, 및 각각의 저부 표면에 의해 정의된다. 베이스 플레이트 (305) 와 지지 부재 (301) 사이의 이격된 관계는, 환형 홈의 내부벽과, 환형 홈에 의해 수용된 환형 핀 구조의 내부 표면 사이에 제 1 갭 (323A) 을 형성한다. 베이스 플레이트 (305) 와 지지 부재 (301) 사이의 이격된 관계는, 환형 홈의 외부벽과, 환형 홈에 의해 수용된 환형 핀 구조의 외부 표면 사이에 제 2 갭 (323B) 을 또한 형성한다. 일 실시형태에서, 제 1 및 제 2 갭들 (323A 및 323B) 의 각각은 약 0.001 인치로부터 약 0.003 인치까지 연장하는 범위 내의 두께를 갖는다.
일 실시형태에서, 지지 부재 (301) 및 베이스 플레이트 (305) 는 정확하게 규격화된다 (machined). 이 실시형태에서, 인덱스 포인트들의 사용은 베이스 플레이트 (305) 내의 그 각각의 환형 홈들 내에서 환형 핀 구조들 (303B) 의 정확한 위치 지정을 가능하게 할 수 있다. 또한, 특정 환형 핀 구조 (303B) 의 대향측 상의 갭 두께 (323A 및 323B) 의 변화를 보상하는 것은, 특정 환형 핀 구조 (303B) 로부터 베이스 플레이트 (305) 까지의 네트 열 전도성이 갭들 (323A 및 323B) 의 두께의 변화에 실질적으로 영향을 받지 않도록 할 것이다.
베이스 플레이트 (305) 와 지지 부재 (301) 사이의 이격된 관계는 베이스 플레이트 (305) 와, 지지 부재 (301) 의 평면 영역 (303A) 의 저부 표면 (301A) 사이에 제 3 갭 (327) 을 형성한다. 베이스 플레이트 (305) 와 지지 부재 (301) 사이의 이격된 관계는, 환형 핀 구조들 (303B) 과 베이스 플레이트 (305) 사이에 제 4 갭 (329) 을 또한 형성한다. 열 전달이 환형 핀 구조들 (303B) 의 내부 및 외부 표면들과, 환형 홈들의 내부 및 외부벽들 사이에서 각각 처음 발생하기 때문에, 갭들 (327 및 329) 의 두께는 중요하지 않다. 따라서, 갭들 (327 및 329) 의 두께는 지지 부재 (301) 가 ESC (103B) 의 조립 동안에 베이스 플레이트 (305) 에 접촉하지 않도록 보장하기 위해 상대적으로 크게될 수 있다.
ESC (103B) 는, 환형 핀 구조들 (303B) 을 수용하도록 정의되지 않은, 베이스 플레이트 (305) 내의 다수의 환형 홈들 내에 각각 배치된 다수의 단열 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 을 또한 포함한다. 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 의 각각은 지지 부재 (301) 의 평면 영역 (303A) 의 저부 표면 (301A) 에 밀봉 방식으로 접속된 상부 표면을 갖는다. 또한, 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 의 각각은, 환형 구역 파티션 (207A 내지 207D) 이 내부에 배치 된 환형 홈의 저부 표면에 밀봉 방식으로 접속된 저부 표면을 갖는다. 또한, 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 의 각각은, 환형 홈의 내부벽 또는 외부벽에 접촉하지 않고, 그 각각의 환형 홈 내에 위치된다.
베이스 플레이트 (305) 와 지지 부재 (301) 사이의 이격된 관계는, ESC (103B) 내의 다수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들을 정의하기 위해, 베이스 플레이트 (305) 와 지지 부재 (301) 사이에 접속된 환형 구역 파티션들 (207A 내지 207D) 과 결합한다. 예컨대, 도 3b는, 절연 디바이더들로서 작용하는 환형 구역 파티션들 (207) 에 의해 제공된 분리에 의해, 베이스 플레이트 (305) 와 지지 부재 (301) 사이에 정의된 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨 (325) 을 도시한다. 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각은 ESC (103B) 내의 반경방향 온도 제어 구역 (구역 1 내지 구역 5) 에 대응함을 인식하여야 한다. 다양한 반경방향 온도 제어 구역들 (구역 1 내지 구역 5) 내에서 가스 압력을 제어함으로써, 따라서 열 전도성을 제어함으로써, 소정의 반경방향 온도 변화도가 기판 (105) 의 중앙으로부터 기판 (105) 의 에지까지 설정될 수 있다. 도 2a 내지 도 2b의 ESC (103A) 와 같이, ESC (103B) 의 다양한 실시형태들은 상이한 수의 반경방향 온도 제어 구역들 또는 상이한 기하학적인 구성의 온도 제어 구역들을 구현할 수 있다. 또한, ESC (103A) 와 같이, ESC (103B) 의 다양한 실시형태들이 헬륨 가스, 질소 가스, 또는 다른 타입의 가스/가스 혼합물을 각각의 반경방향 온도 제어 구역 내의 가스 볼륨들에 공급할 수 있다.
ESC (103B) 는 다수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들 내에 각각 배치 된 박막 히터들과 같은, 다수의 열 생성 소스들 (311) 을 또한 포함한다. 일 실시형태에서, 열 생성 소스들 (311) 의 각각은, 인접한 환형 핀 구조들 (303B) 사이에서, 지지 부재 (301) 의 평면 영역 (303A) 의 저부 표면 (301A) 과 접촉한다. 열 생성 소스들 (311) 의 각각은 베이스 플레이트 (305) 와의 접촉을 피하도록 정의된다. 일 실시형태에서, 각각의 반경방향 온도 제어 구역 (구역 1 내지 구역 5) 에 존재하는 열 생성 소스 (311) 는 공통 열 생성 소스의 일부일 수 있다. 다른 실시형태에서, 각각의 반경방향 온도 제어 구역 (구역 1 내지 구역 5) 에 존재하는 열 생성 소스 (311) 는 독립적일 수 있다. 이 실시형태의 일 변형에서, 열 생성 소스들 (311) 의 각각은 공통 열 출력을 제공하고 공통으로 제어되도록 정의된다. 이 실시형태의 다른 변형에서, 열 생성 소스들 (311) 의 각각은 독립적으로 제어되도록 정의된다. 또한, 다른 실시형태에서, 각각의 열 생성 소스 (311) 는 그 각각의 반경방향 온도 제어 구역 (구역 1 내지 구역 5) 위의 위치에서, 지지 부재 (301) 내에 임베딩될 수 있다.
도 2a 내지 도 2b의 ESC (103A) 와 같이, ESC (103B) 의 특정 반경방향 온도 제어 구역 (구역 1 내지 구역 5) 을 통한 열 전달은 특정 구역 내의 가스의 압력-의존 열 전도성에 의해 영향을 받을 뿐만 아니라, 특정 구역 내에 배치된 열 생성 소스 (311) 의 열 출력에 의해서도 영향을 받는다. ESC (103B) 의 다양한 반경방향 온도 제어 구역들 (구역 1 내지 구역 5) 내에서 가스 압력을 제어함으로써, 따라서 열 전도성을 제어함으로써, 소정의 반경방향 온도 변화도가 기판 (105) 의 중앙으로부터 기판 (105) 의 에지까지 설정될 수 있다. 일 실시형태에서, ESC (103B) 의 특정 가스 볼륨 내의 가스 압력은 약 10 torr 로부터 약 1 atm 까지 연장하는 범위 내에서 제어될 수 있다. 또한, 각각의 열 생성 소스 (311) 의 열 출력은, 다양한 반경방향 온도 제어 구역들 내의 다양한 가스 압력에 의해 정의된 반경방향 온도 프로파일을 변경하지 않고, 공정 윈도우의 동적인 온도 범위를 조정하기 위해, 통상의 방식으로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
플라즈마 반응물 공핍과 같은 다수의 이유로, 플라즈마 공정 동안에 기판의 에지 근처에 더 적은 플라즈마 반응물이 있는 경향이 있다. 따라서, 측면 식각률 변화가 기판의 중앙과 기판의 에지 사이에서 변한다. 측면 식각률은 웨이퍼에 걸친 결과의 임계 치수에 대한 직접적인 영향력을 갖는다. 본 발명의 ESC들에 의해 제공되는 다중 반경방향 온도 제어 구역 성능은 웨이퍼에 걸친 반경방향 온도 프로파일을 제어함으로써, 웨이퍼에 걸친 측면 식각률 변화에 대한 보상을 가능하게 한다. 예컨대, 본 발명의 ESC들은, 임계, 즉 측면, 치수 제어를 주로 목표로 하는 공정 튜닝 수단으로서 웨이퍼 반경방향 온도 프로파일을 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 ESC들에 의해 제공되는 다중 반경방향 온도 구역 프로파일링 성능은, 특히 기판의 에지에서, 임계 치수 바이어스 보상 데이터에 대한 더 좋은 적합성을 가능하게 한다.
ESC의 특정 반경방향 온도 구역 내의 가스 압력이 신속하게 조정될 수 있기 때문에, 특정 반경방향 온도 구역을 통한 열 전도성이 또한 신속하게 조정될 수 있다. 따라서, ESC는 기판에 걸친 반경방향 온도 프로파일의 실시간 제어를 가능하게 한다. 예컨대, 상이한 반경방향 구역들에서 가스 압력을 변경함으로써, 기판 온도가 4˚C/sec 까지 변화될 수 있다. 이러한 빠른 온도 변화율은, 온도 프로파일이 공정 단계들 사이에 변해야만 하는 경우들에서, 공정 단계들 사이의 온도 설정 시간을 감소시킬 수 있어서, 개선된 기판 처리량을 초래할 수 있다. 본 발명의 ESC들은 또한, 중앙 대 에지 기판 온도 변화도가 30˚C 를 초과할 수 있게 한다. 또한, ESC들 내에 존재하는 열 생성 소스들은 전체 온도 프로파일이 40˚C 보다 많이 변화될 수 있게 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 플라즈마에 노출될 때 기판에 걸친 반경방향 온도 프로파일을 제어하기 위한 시스템을 도시한다. 이 시스템은 그 내부에 존재하는 ESC (103A) 또는 ESC (103B) 를 갖는 플라즈마 공정 챔버 (100) 를 포함한다. 설명의 간략화를 위해, 본원의 이하에서 사용되는 용어 "ESC"는 ESC (103A) 또는 ESC (103B) 를 동일하게 지칭할 것이다. ESC는 다수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들을 포함하도록 정의된다. 일 실시형태에서, 이들 가스 볼륨들은, 기판 (105) 이 지지되는 ESC의 상부 표면에 대해 방사상 구성으로 정의된다.
이 시스템은, 화살표 (413) 로 표시된 바와 같이, 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각과 유체 소통하는 가스 공급 시스템 (401) 을 또한 포함한다. 가스 공급 시스템 (401) 은 ESC 내의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각 내의 가스 압력을 조절하도록 정의된다. 이전에 설명된 바와 같이, ESC의 특정 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨 내의 가스 압력은 특정 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨을 통한 열 전도성에 영향을 미친다. 또한, 이전에 설명 된 바와 같이, ESC는 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각 내에 각각 배치된 다수의 열 생성 소스들을 포함한다. 또한, ESC의 하나 이상의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들은 온도 센서 및/또는 압력 센서를 포함할 수 있다.
이 시스템은 또한, 화살표들 (405 및 407) 에 의해 각각 표시된 바와 같이, ESC의 하나 이상의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들 내의 가스 압력 및 온도를 모니터링하도록 정의된 컴퓨팅 플랫폼 (403) 을 포함한다. ESC의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들 내의 모니터링된 온도 및 가스 압력에 응답하여, 컴퓨팅 플랫폼이, 기판 (105) 에 걸쳐 소정의 반경방향 온도 프로파일을 유지하기 위한 필수 요소로서, 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들에 대한 열 생성 소스 및 가스 압력 조정치를 컴퓨팅하도록 정의된다. 그 후, 컴퓨팅 플랫폼 (403) 은 화살표 (409) 에 의해 표시된 바와 같이, 적절한 열 생성 소스 제어 신호들을 ESC에 전송한다. 또한, 컴퓨팅 플랫폼 (403) 은 화살표 (411) 에 의해 표시된 바와 같이, 적절한 가스 압력 제어 신호들을 가스 공급 시스템 (401) 에 전송한다. 응답으로, 가스 공급 시스템 (401) 은 ESC의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들 내의 가스 압력이 정확하게 조정되도록 보장한다.
본 발명이 여러 실시형태들의 관점에서 설명되었지만, 당업자가 전술한 상세한 설명을 읽고 도면들을 연구할 시, 다양한 변화들, 추가들, 변경들, 및 그 균등물을 실현할 것임을 인식하여야 한다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 속하는 모든 그러한 변화들, 추가들, 변경들, 및 균등물들을 포함하도록 의도된다.

Claims (21)

  1. 플라즈마에 노출될 때 기판에 걸친 반경방향 온도 프로파일 (radial temperature profile) 을 제어하기 위한 정전 척으로서,
    저부 표면 및 상부 표면을 갖는 지지 부재로서, 상기 지지 부재의 상기 상부 표면은 상기 기판을 지지하도록 구성된, 상기 지지 부재;
    상기 지지 부재 밑에, 상기 지지 부재로부터 이격된 관계로 위치된 베이스 플레이트로서, 상기 베이스 플레이트는 복수의 환형 홈들을 포함하고, 상기 복수의 환형 홈들의 각각은 내부벽, 외부벽, 및 저부 표면에 의해 정의된, 상기 베이스 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트의 상기 복수의 환형 홈들 내에 각각 배치된 복수의 단열 환형 구역 파티션들로서, 상기 복수의 환형 구역 파티션들의 각각은 상기 지지 부재의 상기 저부 표면에 밀봉 방식 (sealed manner) 으로 접속된 상부 표면을 갖고, 상기 복수의 환형 구역 파티션들의 각각은 상기 환형 구역 파티션이 내부에 배치된 상기 환형 홈의 상기 저부 표면에 밀봉 방식으로 접속된 저부 표면을 갖는, 상기 복수의 단열 환형 구역 파티션들을 포함하고,
    복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들 (gas volume) 이 상기 베이스 플레이트와 상기 지지 부재 사이에 상기 이격된 관계에 의해 정의되고, 상기 복수의 환형 구역 파티션들은 상기 베이스 플레이트와 상기 지지 부재 사이에 접속된, 정전 척.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 환형 구역 파티션들의 각각은 상기 환형 홈의 상기 내부벽 또는 상기 환형 홈의 상기 외부벽과 접촉하지 않고, 그 각각의 환형 홈 내에 위치된, 정전 척.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는, 상기 베이스 플레이트가 열발산판 (heat sink) 으로서 기능하도록, 열 전도성 재료로부터 형성되고 다수의 냉각 채널들을 포함하는, 정전 척.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들 내에 각각 배치되고, 상기 지지 부재의 상기 저부 표면과 접촉하는 복수의 박막 히터들을 더 포함하는, 정전 척.
  5. 제 4 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 환형 홈들에 의해 경계가 지어진 상기 베이스 플레이트의 부분과 상기 복수의 박막 히터들의 각각 사이에 갭이 존재하고, 상기 갭의 수직 두께는 0.001 인치로부터 0.003 인치까지 연장하는 범위 내에 있는, 정전 척.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 박막 히터들의 각각은 폐루프 피드백 또는 소정의 공정 레시피 중 어느 하나에 기초하여 독립적으로 제어되도록 정의된, 정전 척.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각과 유체 소통 (fluid communication) 하도록, 상기 베이스 플레이트 내에 정의된 복수의 가스 도관들을 더 포함하는, 정전 척.
  8. 플라즈마에 노출될 때 기판에 걸친 반경방향 온도 프로파일 (radial temperature profile) 을 제어하기 위한 정전 척으로서,
    상기 기판을 지지하도록 구성된 상부 표면을 갖는 지지 부재로서, 상기 지지 부재는 평면 영역 및 복수의 환형 핀 (fin) 구조들을 갖고, 상기 평면 영역은 상기 기판을 지지하도록 구성된 상기 상부 표면과 저부 표면 사이에 정의되고, 상기 복수의 환형 핀 구조들의 각각은 상기 평면 영역의 상기 저부 표면으로부터 수직하게 연장하는, 상기 지지 부재;
    상기 지지 부재 밑에, 상기 지지 부재로부터 이격된 관계로 위치된 베이스 플레이트로서, 상기 베이스 플레이트는 복수의 환형 홈들을 포함하고, 상기 복수의 환형 홈들의 각각은 내부벽, 외부벽, 및 저부 표면에 의해 정의되며, 다수의 상기 복수의 환형 홈들은 상기 지지 부재의 상기 복수의 환형 핀 구조들을 수용하도록 정의된, 상기 베이스 플레이트; 및
    상기 복수의 환형 핀 구조들을 수용하도록 정의되지 않은, 상기 베이스 플레이트의 다수의 상기 복수의 환형 홈들 내에 각각 배치된 복수의 단열 환형 구역 파티션들로서, 상기 복수의 환형 구역 파티션들의 각각은 상기 지지 부재의 상기 평면 영역의 상기 저부 표면에 밀봉 방식 (sealed manner) 으로 접속된 상부 표면을 갖고, 상기 복수의 환형 구역 파티션들의 각각은 상기 환형 구역 파티션이 내부에 배치된 상기 환형 홈의 상기 저부 표면에 밀봉 방식으로 접속된 저부 표면을 갖는, 상기 복수의 단열 환형 구역 파티션들을 포함하고,
    복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들이 상기 베이스 플레이트와 상기 지지 부재 사이에 상기 이격된 관계에 의해 정의되고, 상기 복수의 환형 구역 파티션들은 상기 베이스 플레이트와 상기 지지 부재 사이에 접속된, 정전 척.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 환형 구역 파티션들의 각각은 상기 환형 홈의 상기 내부벽 또는 상기 환형 홈의 상기 외부벽과 접촉하지 않고, 그 각각의 환형 홈 내에 위치되고,
    상기 복수의 환형 핀 구조들의 각각은 상기 환형 홈의 상기 내부벽, 상기 외부벽, 또는 상기 저부 표면과 접촉하지 않고, 그 각각의 환형 홈 내에 수용된, 정전 척.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는, 상기 베이스 플레이트가 열발산판 (heat sink) 으로서 기능하도록, 열 전도성 재료로부터 형성되고 다수의 냉각 채널들을 포함하는, 정전 척.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들 내에 각각 배치되고, 인접한 환형 핀 구조들 사이의 상기 지지 부재의 상기 평면 영역의 상기 저부 표면과 접촉하는 복수의 박막 히터들을 더 포함하고,
    상기 복수의 박막 히터들의 각각은 상기 베이스 플레이트와의 접촉을 피하도록 정의된, 정전 척.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 박막 히터들의 각각은 폐루프 피드백 또는 소정의 공정 레시피 중 어느 하나에 기초하여 독립적으로 제어되도록 정의된, 정전 척.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 환형 핀 구조들의 각각은 내부 표면, 외부 표면, 및 저부 표면에 의해 정의되고, 상기 베이스 플레이트와 상기 지지 부재 사이의 상기 이격된 관계는 상기 환형 홈의 상기 내부벽과 상기 환형 홈에 의해 수용된 상기 환형 핀 구조의 상기 내부 표면 사이에 제 1 갭을 형성하고, 상기 베이스 플레이트와 상기 지지 부재 사이의 상기 이격된 관계는 상기 환형 홈의 상기 외부벽과 상기 환형 홈에 의해 수용된 상기 환형 핀 구조의 상기 외부 표면 사이에 제 2 갭을 형성하고, 상기 제 1 및 제 2 갭의 각각은 0.001 인치로부터 0.003 인치까지 연장하는 범위 내의 두께를 갖는, 정전 척.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각과 유체 소통 (fluid communication) 하도록, 상기 베이스 플레이트 내에서 정의된 복수의 가스 도관들을 더 포함하는, 정전 척.
  15. 플라즈마에 노출될 때 기판에 걸친 반경방향 온도 프로파일 (radial temperature profile) 을 제어하기 위한 시스템으로서,
    복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들을 포함하도록 정의된 정전 척으로서, 상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들은 상기 기판이 지지되는 상기 정전 척의 상부 표면에 대해 방사상 구성으로 정의된, 상기 정전 척;
    상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각과 유체 소통 (fluid communication) 하는 가스 공급 시스템으로서, 상기 가스 공급 시스템은 상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각 내의 가스 압력을 조절하도록 정의되고, 특정의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨 내의 가스 압력은 상기 특정의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨을 통한 열 전도성에 영향을 미치는, 상기 가스 공급 시스템; 및
    상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각 내의 가스 압력을 모니터링하도록 정의된 컴퓨팅 플랫폼으로서, 상기 컴퓨팅 플랫폼은 또한, 소정의 반경방향 온도 프로파일이 상기 정전 척에 의해 지지되는 상기 기판에 걸쳐 유지되도록, 상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각 내의 모니터링된 가스 압력에 응답하여 상기 가스 공급 시스템을 제어하도록 정의된, 상기 컴퓨팅 플랫폼을 포함하는, 반경방향 온도 프로파일 제어 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각 내에 각각 배치된 복수의 열 생성 소스들을 더 포함하고,
    상기 복수의 열 생성 소스들의 각각은 폐루프 피드백 또는 소정의 공정 레시피 중 어느 하나에 기초하여 독립적으로 제어되도록 정의된, 반경방향 온도 프로파일 제어 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 정전 척은 상기 기판을 지지하도록 정의된 상부 표면을 갖는 지지 부재를 포함하고, 상기 정전 척은 상기 지지 부재 밑에, 상기 지지 부재로부터 이격된 관계로 위치된 베이스 플레이트를 더 포함하고,
    상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들은 상기 베이스 플레이트와 상기 지지 부재 사이에서 정의된, 반경방향 온도 프로파일 제어 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들 중 인접한 가스 볼륨들은 상기 지지 부재와 상기 베이스 플레이트 양자와 밀봉 방식 (sealed manner) 으로 접속된 환형 단열 디바이더 (divider) 에 의해 서로 간에 분리된, 반경방향 온도 프로파일 제어 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 환형 단열 디바이더들의 각각은 상기 베이스 플레이트 내에 정의된 각각의 환형 홈을 통해 수직으로 연장하도록 정의되고, 상기 각각의 환형 홈은, 상기 환형 단열 디바이더의 내부 표면 및 외부 표면이 상기 환형 홈 내의 상기 베이스 플레이트와 접촉하지 않도록, 상기 환형 단열 디바이더보다 더 큰, 반경방향 온도 프로파일 제어 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트와 상기 지지 부재 사이의 상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들의 각각 내의 최단 열 전도 갭은 0.001 인치로부터 0.003 인치까지 연장하는 범위 내에서 유지되는, 반경방향 온도 프로파일 제어 시스템.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 플랫폼은 상기 복수의 독립적으로 제어 가능한 가스 볼륨들 중 하나 이상의 가스 볼륨 내의 온도를 모니터링하도록 정의되고, 상기 컴퓨팅 플랫폼은 또한, 소정의 반경방향 온도 프로파일이 상기 정전 척에 의해 지지되는 상기 기판에 걸쳐 유지되도록, 하나 이상의 모니터링된 온도들에 응답하여 상기 열 생성 소스들을 제어하도록 정의된, 반경방향 온도 프로파일 제어 시스템.
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