KR101933560B1 - 히터 및 급속한 온도 변경을 갖는 기판 지지체 - Google Patents

히터 및 급속한 온도 변경을 갖는 기판 지지체 Download PDF

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레온 볼포브스키
마유르 쥐. 쿨카르니
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

히터 및 통합형 칠러를 갖는 기판 지지체들의 실시예들이 본 명세서에서 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 기판 지지체는 제 1 부재로서, 상기 제 1 부재의 제 1 표면 위에 제공될 경우 기판에 열을 분산하기 위한 제 1 부재, 제 1 부재 아래에 배치되고 제 1 부재에 열을 제공하기 위한 하나 또는 둘 이상의 가열 존들을 갖는 히터, 제 1 부재 아래에 배치되어, 히터에 의해 제공된 열을 제거하는 복수의 냉각 채널들, 제 1 부재의 제 1 표면 위의 제 1 거리에 배치되고 기판 지지체 상에 제공될 경우 기판의 배면측 표면을 지지하기 위한 복수의 기판 지지 핀들, 및 제 1 부재의 제 1 표면으로부터 그리고 복수의 기판 지지 핀들 주위로 연장하는 정렬 가이드를 포함할 수도 있다.

Description

히터 및 급속한 온도 변경을 갖는 기판 지지체{SUBSTRATE SUPPORT WITH HEATER AND RAPID TEMPERATURE CHANGE}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판 프로세싱 장비에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 기판 지지체에 관한 것이다.
디바이스들의 임계 치수들이 계속 감소함에 따라, 가열, 냉각 등과 같은 프로세스들에 대한 개선된 제어가 요구될 수도 있다. 예를 들어, 기판 지지체는, 프로세싱 동안 기판 지지체 상에 배치된 기판의 원하는 온도를 제공하기 위해 히터 및/또는 칠러를 포함할 수도 있다.
따라서, 본 발명자들은 개선된 기판 지지체를 제공하였다.
히터 및 통합형 칠러를 갖는 기판 지지체들의 실시예들이 본 명세서에서 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 기판 지지체는 제 1 부재로서, 상기 제 1 부재의 제 1 표면 위에 제공될 경우 기판에 열을 분산하기 위한 제 1 부재, 제 1 부재 아래에 배치되고 제 1 부재에 열을 제공하기 위한 하나 또는 둘 이상의 가열 존들을 갖는 히터; 제 1 부재 아래에 배치되어, 히터에 의해 제공된 열을 제거하는 복수의 냉각 채널들, 제 1 부재의 제 1 표면 위의 제 1 거리에 배치되고, 기판 지지체 상에 제공될 경우 기판의 배면측 표면을 지지하기 위한 복수의 기판 지지 핀들, 및 제 1 부재의 제 1 표면으로부터 그리고 복수의 기판 지지 핀들 주위로 연장하는 정렬 가이드를 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기판 지지체는 제 1 부재로서, 상기 제 1 부재의 제 1 표면 위에 제공될 경우 기판에 열을 분산하기 위한 제 1 부재, 제 1 부재의 제 1 표면으로부터 연장하고, 기판 지지체 상에 제공될 경우 기판의 배면측 표면을 지지하기 위한 복수의 기판 지지 핀들, 제 1 부재의 제 1 표면으로부터 그리고 복수의 기판 지지 핀들 주위로 연장하는 정렬 가이드로서, 제 1 부재, 복수의 기판 지지 핀들 각각 및 정렬 가이드가 동일한 재료로부터 형성되는, 정렬 가이드, 및 제 1 부재에 열을 제공하기 위해 제 2 부재에 배치된 하나 또는 둘 이상의 가열 존들을 갖고, 그리고 제 2 부재에 배치된 복수의 냉각 채널들을 갖는 제 2 부재를 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기판 지지체는 제 1 부재로서, 상기 제 1 부재의 상부 표면 위에 제공될 경우 기판에 열을 분산하기 위한 제 1 부재, 제 1 부재의 상부 표면 상에 배치된 지지층으로서, 복수의 기판 지지 핀들 각각이 지지층의 표면으로부터 연장하여, 기판 지지체 상에 제공될 경우 기판의 배면측 표면을 지지하는, 상기 지지층, 제 1 부재의 상부 표면으로부터 그리고 복수의 기판 지지 핀들 주위로 연장하는 정렬 가이드, 제 1 부재 아래에 배치되고 그리고 제 1 층의 제 1 표면 근처에 배치된 하나 또는 둘 이상의 가열 존들 각각을 갖는 제 1 층, 및 제 1 부재 아래에 배치되고 제 2 층에 형성된 복수의 냉각 채널들 각각을 갖는 제 2 층을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예들 및 추가의 실시예들이 이하 설명된다.
상기에 간략히 요약되고 하기에 더 상세히 논의되는 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수도 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 지지체의 개략도를 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 지지체들의 부분들의 단면도들을 도시한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 지지체들의 부분들의 단면도들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 멀티-존 히터의 평면도를 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위해, 동일한 참조부호들은, 가능할 경우, 도면들에 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하도록 사용되었다. 도면들은 일정한 비율로 도시된 것은 아니며 명료화를 위해 단순화될 수도 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 피처들은 추가 상술없이도 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수도 있음이 고려된다.
히터 및 통합형 칠러를 갖는 기판 지지체들의 실시예들이 본 명세서에서 개시된다. 본 발명의 기판 지지체는 유리하게, 기판을 가열하는 것, 기판의 온도를 유지하는 것, 기판의 온도를 급속하게 변경하는 것, 또는 기판에 열을 균일하게 분산시키거나 기판으로부터 열을 제거하는 것 중 하나 또는 둘 이상을 용이하게 할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 지지체(100)를 도시한다. 기판 지지체(100)는 제 1 부재(102)의 제 1 표면(104; 예를 들어, 상부 표면) 위에 제공될 경우 기판(103)에 열을 분산하기 위한 제 1 부재(102), 및 제 1 부재(102)에 열이 분산되도록 제공하기 위한 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108)을 갖고 그리고 복수의 냉각 채널들(110)을 갖는 제 2 부재(106)를 포함할 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 부재(106)는 제 1 부재(102) 아래에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기판 지지체는 섭씨 약 450도 내지 섭씨 약 600도의 범위인 온도들을 제공할 수도 있다. 하지만, 본 명세서에서 개시된 기판 지지체의 실시예들은 상기 언급된 온도 범위로 한정되지 않는다. 예를 들어, 온도는 섭씨 약 150도 내지 섭씨 약 450도와 같이 더 낮을 수도 있거나, 또는 섭씨 약 600도 초과와 같이 더 높을 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기판 지지체(100)는 제 1 및 제 2 부재들(102, 106) 아래에 배치된 제 3 부재(107)를 포함할 수도 있다. 제 3 부재(107)는, 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108) 및/또는 복수의 냉각 채널들(110)에 대한 와이어 및/또는 파이핑 관리를 위한 것과 같은 설비 관리 플레이트로서 기능할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 예를 들어 복수의 냉각 채널들(110)이 사용되지 않을 경우, 제 3 부재(107)가 히트 싱크 등으로서 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제 3 부재(107)는 하기 환경으로의 대류 손실들을 방지하는 절연체로서 기능할 수도 있다. 대안적으로, 제 3 부재(107)는 부가적으로, 복수의 냉각 채널들(110)이 제공될 경우에 히트 싱크 등으로서 기능할 수도 있다. 제 3 부재(107)는 MACOR® 또는 임의의 적절한 세라믹 재료를 포함할 수도 있다.
제 3 부재(107)는, 예를 들어 제 3 부재(107)를 관통하여 중앙에 배치된 개구(109)를 포함할 수도 있다. 개구(109)는 기판 지지체(100)의 부재들(102, 106, 및 107)에 피드스루 어셈블리(111)를 커플링시키도록 활용될 수도 있다. 피드스루 어셈블리(111)는 하기에서 논의되는 바와 같이 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108)에 대한 전력 소스(126), 복수의 냉각 채널들(110)에 대한 냉각 소스(128), 또는 제어기(122)와 같은 다양한 소스들 및/또는 제어 디바이스들을 공급할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 피드스루 어셈블리(111)는, 가스를 가스 소스(도시 안됨)로부터 기판(103)의 배면측으로 제공할 수 있는 도관(140)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도관(140)에 의해 제공된 가스는 제 1 부재(102)와 기판(103) 간의 열 전달을 개선시키도록 활용될 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 가스는 헬륨(He)이다.
도관(140)은 벨로우즈 등과 같은 가요성 섹션(142)을 포함할 수도 있다. 도관(140)에서의 그러한 가요성은, 예를 들어 기판 지지체(100)가 레벨링될 경우에 필요할 수도 있다. 예를 들어, 기판 지지체(100)는 피드스루 어셈블리(111) 주위에 그리고 기판 지지체(100)의 하나 또는 둘 이상의 부재들을 관통하여 배치된 하나 또는 둘 이상의 레벨링 디바이스들(도시 안됨)에 의해 레벨링될 수도 있다. 예를 들어, 그러한 레벨링 디바이스들은 운동학적 잭들 등을 포함할 수도 있다. 레벨링 디바이스들이 기판 지지체(100)를 레벨링하도록 작용하기 때문에, 도관(140)에서의 가요성이 필요할 수도 있다.
기판 지지체(100)의 부재들은 임의의 수의 적절한 메커니즘들에 의해 함께 커플링될 수도 있다. 예를 들어, 적절한 메커니즘들은 예를 들어, 나사들, 스프링들, 클램프들, 또는 진공 등에 의해 중력, 접착, 본딩, 브레이징, 몰딩, 또는 기계적 압축을 포함할 수도 있다. 기계적 압축의 비-한정적 예시적인 형태가 도 1에 도시된다. 예를 들어, 로드(144)가 기판 지지체(100)의 하나 또는 수개의 부재들을 관통하여 배치되고 피드스루 어셈블리(111)로 부재들을 압축하는데 사용될 수도 있다. 로드(144)는 단일 피스로서 도시되지만, 힌지, 볼 및 소켓 구조 등에 의해 함께 접속된 다수의 피스들(도시 안됨)일 수도 있다. 로드(144)는 도관(140)에 대해 상기 논의된 바와 유사하게, 기판 지지체(100)를 레벨링하기 위해 가요성을 제공할 수도 있다.
로드(144)는 예를 들어, 브레이징, 용접 등을 통해 제 1 부재(102)에 커플링될 수도 있거나, 또는 로드(144)는, 로드(144)를 수용하도록 구성되는 제 1 부재(102) 내의 대응하는 나사산형 개구(도시 안됨)로 스레딩 및 나사고정될 수도 있다. 로드(144)의 대향단은 스프링(146)을 통해 피드스루 어셈블리(111)에 커플링될 수도 있다. 예를 들어, 스프링(146)의 제 1 단은 로드(144)에 커플링될 수도 있고, 스프링(146)의 대향하는 제 2 단은 하우징(111)에 커플링될 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(111)에 배치된 볼트(150)는 스프링(146)의 제 2 단에 커플링된다. 일부 실시예들에 있어서, 커버(148)가 볼트(150) 위에 제공될 수도 있다. 비록 로드(144)를 피드스루 어셈블리(111)를 향해 당기기 위한 압축력을 제공하는 스프링(146)이 도시되지만, 스프링(146)은 또한 스프링(146)의 팽창에 의해 커플링력이 제공되도록 압축 시 미리 로딩되도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기판 지지체(100)는 제 1 부재(102)의 제 1 표면(104) 위의 제 1 거리에 배치된 복수의 기판 지지 핀들(112)을 포함할 수도 있으며, 그리고 복수의 기판 지지 핀들(112)은 기판 지지체 상에 제공될 경우 기판(103)의 배면측 표면을 지지할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, (각각의 지지 핀(112) 근처에 점선들에 의해 도시된 바와 같이) 복수의 기판 지지 핀들 각각은 제 1 부재(102)의 제 1 표면(104)으로부터 연장할 수도 있다(예를 들어, 기판 지지 핀들은 제 1 부재(102)의 부분일 수도 있고 제 1 부재(102) 내에 형성될 수도 있음). 대안적으로, 일부 실시예들에 있어서, 지지층(116)이 제 1 부재(102)의 제 1 표면(104) 상에 배치될 수도 있으며, 복수의 기판 지지 핀들(112) 각각은 지지층(116)의 표면(114)으로부터 연장할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 지지층(116) 및 복수의 기판 지지 핀들(112) 각각은 동일한 재료로부터 형성될 수도 있다. 예를 들어, 지지층(116) 및 기판 지지 핀들(112) 각각은 1피스 구조일 수도 있다(도 2a에 도시되고 하기에서 논의됨). 지지층 및 복수의 기판 지지 핀들(112) 각각은 내마모 특성들을 갖는 적절한 프로세스-양립가능 재료들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 재료들은, 프로세스들이 기판에 대해 수행되는 등 기판과 양립가능할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 지지층(116) 및/또는 기판 지지 핀들(112)은 유전체 재료로부터 제조될 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 지지층(116) 및/또는 기판 지지 핀들(112)을 형성하는데 사용된 재료들은 (KAPTON®과 같은) 폴리이미드, 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 이산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(Si3N4) 등 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서 예를 들어, 저온 어플리케이션들에 있어서(예를 들어, 섭씨 약 200도 미만의 온도들에서), 지지층(116) 및/또는 기판 지지 핀들(112)은 KAPTON®을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기판 지지체(100)는 제 1 부재(102)의 제 1 표면(104)으로부터 그리고 복수의 기판 지지 핀들(112) 주위로 연장하는 정렬 가이드(118)를 포함할 수도 있다. 정렬 가이드(118)는, 예를 들어 기판이 복수의 리프트 핀들(도시 안됨-리프트 핀 홀들(113)은 도 1에 도시되고 지지층(116) 그리고 제 1 및 제 2 부재(102, 106)를 관통하여 연장할 수도 있음)에 의해 기판 지지 핀들(112) 상으로 하강될 경우에 기판(103) 아래에 배치된 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108), 및 냉각 채널들(110)에 대하여와 같이, 기판(103)을 가이드, 센터링, 및/또는 정렬시키도록 제공될 수도 있다. 정렬 가이드는 (도 1에 도시된 바와 같이) 정렬 가이드(118)를 관통하여 및 그 주위에 배치되고 및/또는 제 1 부재(102)에서와 같이 기판(103)의 주변 에지(도시 안됨) 근처에 배치된 하나 또는 둘 이상의 퍼지 가스 채널들(119)을 포함할 수도 있다. 하나 또는 둘 이상의 퍼지 가스 채널들(119)은, 하나 또는 둘 이상의 퍼지 가스 채널들(119)을 통해 퍼지 가스를 제공할 수 있는 퍼지 가스 소스(121)에 커플링될 수도 있다. 예를 들어, 퍼지 가스는 프로세싱 동안 기판(103)의 배면측 상의 재료들의 증착(deposition)을 제한하도록 제공될 수도 있다. 퍼지 가스는 헬륨(He), 질소(N2), 또는 임의의 적절한 비활성 가스 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수도 있다. 퍼지 가스는 기판(103)의 에지 근처의 갭(117)을 통해 배기될 수도 있다. 갭(117)을 통해 배기된 퍼지 가스는 프로세싱 동안 프로세스 가스들이 기판(103)의 배면측에 도달하고 그 배면측과 반응하는 것을 제한 또는 방지할 수도 있다. 퍼지 가스는, 배기된 퍼지 가스를 적절히 핸들링하기 위해 프로세스 챔버(도시 안됨)의 배기 시스템을 통해 프로세스 챔버로부터 배기될 수도 있다.
정렬 가이드(118)는 내마모 특성들 및/또는 낮은 열 팽창 계수를 갖는 재료들과 같이 적절한 프로세스 양립가능 재료들로 형성될 수도 있다. 정렬 가이드(118)는 단일 피스, 또는 다수의 컴포넌트들의 어셈블리일 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 정렬 가이드(118)는 유전체 재료로부터 제조될 수도 있다. 예를 들어, 정렬 가이드(118)를 형성하는데 사용된 적절한 재료들은 CELAZOLE® PBI(폴리벤즈이미다졸), 산화 알루미늄(Al2O3) 등 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수도 있다. 일반적으로, 기판 지지체(100)의 다양한 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트에 대한 재료들은 그 재료들의 서로와의 및/또는 소정의 프로세스 어플리케이션과의 화학적 및 열적 양립가능성에 기초하여 선택될 수도 있다.
제 1 부재(102)는 기판(103)에 열을 분산하는데 활용될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 부재는 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108)에 의해 제공된 열을 확산시키기 위해 열 확산기로서 기능할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제 1 부재(102)는 제 1 부재(102)의 제 1 표면(104)을 따르는 하나 또는 둘 이상의 포지션들에서 기판(103)에 제공되는 온도를 모니터링하기 위해 제 1 부재(102)에 내장되거나 제 1 부재(102)를 관통하여 연장하는 하나 또는 둘 이상의 온도 모니터링 디바이스들(120)을 포함할 수도 있다. 온도 모니터링 디바이스들(120)은 온도 센서, 급속 열 검출기(RTD), 광학 센서 등 중 하나 또는 둘 이상과 같이 온도를 모니터링하는 임의의 적절한 디바이스를 포함할 수도 있다. 하나 또는 둘 이상의 온도 모니터링 디바이스들(120)은 제어기(122)에 커플링되어, 복수의 온도 모니터링 디바이스들(120) 각각으로부터 온도 정보를 수신할 수도 있다. 제어기(122)는 또한, 하기에서 더 논의되는 바와 같이, 온도 정보에 응답하여 가열 존들(108) 및 냉각 채널들(110)을 제어하는데 사용될 수도 있다. 제 1 부재(102)는 높은 열 전도성, 높은 강성, 및 낮은 열 팽창 계수 중 하나 또는 둘 이상을 갖는 재료들과 같이, 적절한 프로세스-양립가능 재료들로 형성될 수도 있다. 일부 실시예에 있어서, 제 1 부재(102)는 적어도 약 160W/mK의 열 전도성을 가질 수도 있다. 일부 실시예에 있어서, 제 1 부재(102)는 약 9×10-6/℃ 또는 그 미만의 열 팽창 계수를 가질 수도 있다. 제 1 부재(102)를 형성하는데 사용된 적절한 재료들의 예들은 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 이들의 합금들, 질화 알루미늄(AlN), 산화 베릴륨(BeO), 열분해성 질화 붕소(PBN), 질화 실리콘(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O3), 탄화 실리콘(SiC) 등 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수도 있다.
제 1 부재(102), 복수의 기판 지지 핀들(112), 및 정렬 가이드(118)의 변형예들이 가능하다. 예를 들어, 그러한 변형예들은 기판(103)에 대해 수행되는 프로세스 및/또는 기판(103)의 조성에 의존할 수도 있다. 예를 들어, 소정의 프로세스에 대한 온도 요건들에 의존하여, 제 1 부재(102)는 특정 열 전도성 등을 갖는 재료로 형성될 수도 있지만; 그러나 그러한 재료는, 기판(103)의 배면측이 제 1 부재(102)의 제 1 표면(104)에 노출된다면 기판(103)을 오염시킬 수도 있다. 이에 따라, 지지층(116)은 그러한 조건들 하에서 활용될 수도 있고, 제 1 부재(102)와는 상이한 재료로 형성될 수도 있으며, 여기서, 그 상이한 재료는 기판(103)을 오염시키지 않을 것이다. 유사하게, 정렬 가이드(118)는 유사한 이유로 제 1 부재(102)와는 상이한 재료로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 2a는 정렬 가이드(118), 지지층(116) 및 지지층(116)으로부터 연장하는 복수의 지지 핀들, 및 제 1 부재(102)를 포함하는 기판 지지체(102)의 일 실시예를 도시하며, 여기서, 정렬 가이드(118) 및 지지층(116) 그리고 지지 핀들(112)은 제 1 부재(102)와는 상이한 재료들로부터 형성된다.
대안적으로, 기판(103)에 대해 수행되는 프로세스 및/또는 기판(103)의 조성에 의존하여, 제 1 부재(102), 복수의 기판 지지 핀들(112), 및 정렬 가이드(118)는 도 2b에 도시된 바와 동일한 재료로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 부재의 재료가 기판(103)에 대해 수행되는 프로세스 및/또는 기판(103)의 조성과 양립가능하며, 이때 도 2b에 도시된 바와 같은 기판 지지체(100)의 실시예들이 사용될 수도 있다. 도 2b에 있어서, 지지층(116)이 제 1 부재(102)와 일체형이기 때문에, 도 2b에는 별도의 지지층(116)이 도시되지 않는다. 하지만, 지지층(116)은 제 1 부재(102)의 상위 부분인 것으로 고려될 수도 있다.
대안적으로, 기판(103)에 대해 수행되는 프로세스 및/또는 기판의 조성에 의존하여, 제 1 부재(102)는 도 2c에 도시된 바와 같이 두께가 변할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 부재(102)를 따른 두께 변동은 기판(103)을 따른 원하는 가열 프로파일을 용이하게 할 수도 있고 및/또는 증착, 경화, 베이킹, 어닐링, 에칭, 기타 등등과 같이, 기판(103)의 전면측 표면에 대해 수행되는 프로세스에 있어서의 비-균일성들을 보상할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제 1 부재(102)는 제 1 부재(102)의 중심으로부터 에지로 두께가 증가할 수도 있다. 하지만, 도 2c의 실시예들은 단지 예시적일 뿐이며, 제 1 부재(102)의 두께는 기판(103)을 따른 원하는 가열 프로파일을 제공하기 위한 임의의 적절한 방식으로 변경될 수도 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 제 1 부재(102)의 두께가 변경될 경우, 복수의 지지 핀들(112)은 제 1 부재(102)에서의 두께 변동을 보상하기 위해 가변 길이들을 가질 수도 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 각각의 지지 핀(112)은 기판(103)의 배면측 표면과 대략 동일한 수직 높이에서 접촉하도록 하는 길이를 갖는다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 복수의 지지 핀들(112)은 제 1 부재(102)에 개별적으로 적합되고(fashioned) 커플링될 수도 있다. 대안적으로, (도시되지 않은) 복수의 지지 핀들(112)은, 예를 들어 도 2b에 도시된 지지 핀들(112)의 실시예들과 유사하게 제 1 부재(102)와 일체형일 수도 있다.
도 1로 돌아가, 제 2 부재(106)는 제 2 부재(106) 내에 또는 그 상부에 형성된 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108) 및 냉각 채널들(110) 양자를 가질 수도 있거나, 대안적으로, 제 2 부재(106)를 관통하여 배치된 점선에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 부재(106)는 다수의 층들을 가질 수도 있으며, 여기서, 일 층은 가열 존들(108) 또는 냉각 채널들(110) 중 하나를 포함하고 다른 층은 가열 존들(108) 또는 냉각 채널들(110)의 다른 하나를 포함한다. 비록 제 2 부재(106)를 따라 균일하게 분배된 것으로서 도 1 및 도 3a 내지 도 3c에 도시되지만, 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108) 및 냉각 채널들(110)은, 기판(103)에 대한 원하는 온도 프로파일을 제공하도록 요구되는 제 2 부재(106)를 따른 임의의 적절한 구성으로 분배될 수도 있다. 제 2 부재(106)는 높은 기계적 강도(예를 들어, 적어도 약 200MPa인 굽힘 강도), 높은 전기 비저항(예를 들어, 적어도 약 1014 ohm-cm), 및 낮은 열 팽창 계수(예를 들어, 약 5×10-6 ℃ 이하) 중 하나 또는 둘 이상을 갖는 재료들과 같이, 적절한 프로세스-양립가능 재료들로 형성될 수도 있다. 적절한 재료들은 탄화 실리콘(SiC), 질화 실리콘(Si3N4), 질화 알루미늄(AlN), 산화 알루미늄(Al2O3) 등 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수도 있다.
기판 지지체(100)는 하나 또는 둘 이상의 저항성 가열 엘리먼트들(124)을 포함한다. 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108) 각각은 하나 또는 둘 이상의 저항성 가열 엘리먼트들(124)을 포함한다. 저항성 가열 엘리먼트들(124) 각각은 전력 소스 (126)에 커플링될 수도 있다. 전력 소스(126)는, 저항성 가열 엘리먼트들(124)과 양립가능한 직류(DC) 또는 교류(AC)와 같이 임의의 적절한 타입의 전력을 제공할 수도 있다. 전력 소스(126)는, 기판 지지체가 내부에 배치된 프로세스 챔버를 제어하는 시스템 제어기 등과 같은 제어기(122) 또는 다른 제어기(도시 안됨)에 커플링되고 그 제어기 또는 다른 제어기에 의해 제어될 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 전력 소스(126)는, 각각의 가열 존(108) 내의 저항성 가열 엘리먼트들(124)에 제공된 전력을 분할하는 전력 분할기를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 전력 분할기는, 특정 가열 존들(108) 내의 저항성 가열 엘리먼트들(124)로 전력을 선택적으로 분배하기 위해 온도 모니터링 디바이스들(120) 중 하나 또는 둘 이상의 온도 모니터링 디바이스에 응답하여 작동할 수도 있다. 대안적으로, 일부 실시예들에 있어서, 다수의 전력 소스들이 각각의 개별 히터 존 내의 저항성 가열 엘리먼트들에 대해 제공될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하나 또는 둘 이상의 저항성 가열 엘리먼트들(124)은 제 2 부재(106)의 표면 상에 증착될 수도 있다. 예를 들어, 증착은 가열 존들(108)의 원하는 패턴을 형성하기 위한 임의의 적절한 증착 기술을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 하나 또는 둘 이상의 저항성 가열 엘리먼트들은 백금 또는 다른 적절한 저항성 가열 재료들을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 하나 또는 둘 이상의 저항성 가열 엘리먼트들(124)의 증착이 완료된 이후, 제 2 부재(106) 및 증착된 하나 또는 둘 이상의 저항성 가열 엘리먼트들(124)의 표면은 유리, 세라믹 등과 같은 절연 재료로 코팅될 수도 있다.
예를 들어, 6개의 존들로 배열된 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108)의 구성의 일 실시예가 도 4에 도시되어 있지만, 더 많거나 더 적은 존들이 또한 사용될 수도 있다. 상면도로 도시된 바와 같이, 가열 존들(108)은 기판 지지체(100)의 중앙축(402) 주위로 배치될 수도 있다. 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108)은 중앙축(402)으로부터 제 2 부재(106)의 상부 표면을 따라 연장하는 제 1 반경(406)을 갖는 제 1 가열 존(404; 예를 들어, 중앙 존), 제 1 가열 존(404)을 둘러싸는 제 2 가열 존(408; 예를 들어, 중간 존), 및 제 2 가열 존(408) 주위로 배치된 제 3, 제 4, 제 5 및 제 6 가열 존들(410; 예를 들어, 복수의 외부 존들)을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서 그리고 도시된 바와 같이, 4개의 가열 존들(410) 각각은 기판 지지체(100)의 외부 영역의 대략 1/4에 대응할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, (상기 논의된 온도 모니터링 디바이스(120)와 같은) 온도 모니터링 디바이스가 각각의 존 내의 (또는 각각의 존 내의 원하는 위치에서의) 온도에 대응하는 데이터를 감지하도록 제공될 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 각각의 온도 모니터링 디바이스는 RTD이다. 온도 모니터링 디바이스들 각각은 각각의 대응하는 가열 존(108)에 대한 피드백 제어를 제공하도록 (상기 논의된 제어기(122)와 같은) 제어기에 커플링될 수도 있다.
도 1로 돌아가면, 냉각 채널들(110)은, 냉각제를 냉각 채널들(110)에 제공할 수도 있는 냉각 소스(128)에 커플링될 수도 있다. 냉각제는 예를 들어, 물, 비활성 가스 등과 같은 액체 또는 가스일 수도 있다. 냉각 채널들(110)은 상호접속될 수도 있거나, 대안적으로, 냉각 채널들(110)은 복수의 존들로 배열될 수도 있다. 그 존들은 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108) 중 하나 또는 둘 이상과 일치할 수도 있다. 예를 들어, 각각의 가열 존(108)은 대응하는 냉각 존을 가질 수도 있거나, 또는 냉각 존들은 복수의 가열 존들(108)과 상관될 수 있거나 또는 복수의 가열 존들(108) 근처에 배치될 수도 있다. 냉각제는 요구에 따라, 또는 가열 존들(108)에 대해 상기에서 논의된 바와 유사한 방식으로 온도 모니터링 디바이스들(120) 중 하나 또는 둘 이상의 온도 모니터링 디바이스들에 의해 제공된 온도 정보에 응답하여, 각각의 냉각제 채널로 분배될 수도 있다. 예를 들어, 냉각제 소스(128)로부터 냉각제 채널들로의 냉각제의 전달은 가열 존들(108)에 대해 상기에서 논의된 바와 유사한 방식으로 제어기(122)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 냉각제의 온도, 유량 등은, 기판 지지체(100) 상에 배치된 기판의 열적 프로파일을 제어하기 위해 기판 지지체로부터 요구에 따라 열을 제거하도록 제어될 수도 있다.
기판 지지체(100)의 컴팩트한 설계, 기판(103) 상의 온도 비-균일성들을 조정하기 위한 가열 및 냉각의 튜닝가능성, 및 액티브 냉각 메커니즘(예를 들어, 냉각제 채널들(110) 및 관련 냉각제 디바이스들)의 존재는 기판을 가열하는 것, 기판의 온도를 유지하는 것, 기판의 온도를 급속하게 변경하는 것, 또는 기판에 열을 균일하게 분산시키거나 기판으로부터 열을 제거하는 것 중 하나 또는 둘 이상을 용이하게 할 수 있다.
제 2 부재(106)는 동일하거나 상이한 재료들로부터 제조된 하나 또는 둘 이상의 층들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제 2 부재(106)의 수개의 비-한정적인 변형예들이 도 3a 내지 도 3c에 도시된 실시예들에서 도시된다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 냉각 채널들(110) 및 가열 존들(108)의 포지셔닝(positioning)은 도 1에 도시된 바와 같은 제 2 부재(106)의 실시예들에 대해 반전될 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가열 존들(108)은 냉각 채널들(110)과 제 1 부재(102) 사이에 존재할 수도 있다. 대안적으로, 도 3a에 도시된 바와 같이, 냉각 채널들은 가열 존들(108)과 제 1 부재(102) 사이에 배치될 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 하나 또는 둘 이상의 냉각 채널들(110) 각각은 평탄한 배향으로, 제 2 부재(106)의 제 1 표면(130)에 평행하게, 제 1 부재(102)의 근처에 배치될 수도 있다. 유사하게, 일부 실시예들에 있어서, 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108) 각각은 평탄한 배향으로, 제 2 부재(106)의 제 1 표면(130)에 평행하게 배치될 수도 있다. 상기에서 논의된 바와 같이, 비록 상부 표면(130)에 평행하게 그리고 제 2 부재(106)를 따라 균일하게 분배된 것으로서 도시되지만, 가열 존들(108) 및 냉각 채널들(110)은, 기판(103)에 대한 원하는 온도 프로파일을 제공하기 위해 임의의 적절한 구성을 가정할 수 있다. 예를 들어, 가열 존들(108) 및/또는 냉각 채널들(110)은 상부 표면(130)에 대해 스태거링될 수 있고 및/또는 비-균일하게 분배될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제 2 부재(106)는 제 1 층(132) 및 제 2 층(134)으로 형성될 수도 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 1 층(132)은 하나 또는 둘 이상의 가열 존들(108) 각각을 포함할 수도 있으며, 여기서, 가열 존들(108) 각각은 제 1 층(132)의 상부 표면(133) 상에 또는 그 근처에 배치된다. 예를 들어, 가열 엘리먼트들(124) 각각은 도 3b에 도시된 바와 같이 제 1 층(132)에 내장될 수 있다. 대안적으로, 가열 엘리먼트들(124) 각각은, 예를 들어, 가열 엘리먼트들(124)을 상부 표면(133) 상에 인쇄함으로써 또는 다른 적절한 리소그래피 또는 증착 기술에 의해 제 1 층(132) 상에 배치될 수도 있다(도시 안됨). 유사하게, 하나 또는 둘 이상의 가열 엘리먼트들(124)은 예를 들어, 제 2 부재(106)가 단일층으로 형성될 경우(도시 안됨), 제 2 부재(106)의 상부 표면(130) 상에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 층(132)은 AlN, Si3N4, MACOR®(Corning Incorporated로부터 입수가능하고 보로실리케이트 유리 매트릭스에서의 플루오르플로고파이트 마이카를 포함하는 기계가공성 유리-세라믹), ZERODUR®(Schott AG로부터 입수가능한 유리-세라믹), 스테인리스 스틸 등 중 하나 또는 둘 이상과 같은 적절한 프로세스- 양립가능 재료들로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 층(132)은 예를 들어, 상기에 열거된 프로세스-양립가능 재료들 중 수개의 재료들을 포함하는 다층 또는 적층(laminate) 구조일 수도 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 제 2 층(134)은 제 2 층(134)의 상부 표면(135)에 배치된 복수의 냉각 채널들(110)을 가질 수도 있다. 대안적으로, 복수의 냉각 채널들은 제 2 층(134)의 내부 내에 배치될 수 있다(도시 안됨). 제 2 층(134)은 AlN, Si3N4, MACOR®, ZERODUR®, 스테인리스 스틸 등 중 하나 또는 둘 이상과 같은 적절한 프로세스-양립가능 재료들로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 층(134)은 예를 들어, 상기에 열거된 프로세스-양립가능 재료들 중 수개의 재료들을 포함하는 다층 또는 적층 구조일 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제 1 층(132)은 제 2 층(134) 상부에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 1 층(132)의 상부 표면(133) 상에 배치된 가열 존들(108) 각각은 제 1 부재(102)의 하부 표면과 접촉할 수도 있지만, 제 1 부재(102)의 하부 표면의 직접적인 접촉은 요구되지 않는다. 또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 냉각 채널들(110)이 내부에 배치된 제 2 층(134)의 상부 표면(135)은 제 1 층(132)의 하부 표면(136)과 접촉할 수도 있지만, 직접적인 접촉은 요구되지 않는다. 그와 같이, 제 1 층(132)의 상부 표면(133)은 제 1 부재(102)의 하부 표면과 접촉한다. 그 접촉은 도시된 바와 같이 직접적일 수 있거나, 또는 (예를 들어, 어떤 개재층이 존재하는 상태에서) 간접적일 수 있다. 제 2 층(134)의 상부 표면(135)은 제 1 층(132)의 하부 표면(136)과 접촉한다. 그 접촉은 도시된 바와 같이 직접적일 수 있거나, 또는 (예를 들어, 어떤 개재층이 존재하는 상태에서) 간접적일 수 있다.
대안적으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제 2 층(134)은 제 1 층(132) 상부에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제 2 층(134)의 상부 표면(135)은 제 1 부재(102)의 하부 표면과 접촉할 수도 있다. 가열 엘리먼트들(124)은 제 1 층(132)에 내장될 수도 있거나 제 1 층(132)의 상부 표면(133) 상부에 배치될 수도 있으며, 제 2 층(134)의 하부 표면(138)과 접촉하거나 거의 접촉하게 될 수도 있다.
따라서, 기판 지지체들의 실시예들이 본 명세서에서 개시되었다. 본 발명의 기판 지지체는 유리하게, 기판을 가열하는 것, 기판의 온도를 유지하는 것, 기판의 온도를 급속하게 변경하는 것, 또는 기판에 열을 균일하게 분산시키거나 기판으로부터 열을 제거하는 것 중 하나 또는 둘 이상을 용이하게 할 수도 있다.
전술한 바는 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가의 실시예들이 그 기본적인 범위로부터 일탈함없이 안출될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 기판 지지체로서,
    제 1 부재로서, 상기 제 1 부재의 제 1 표면 위에 제공될 경우 기판에 열을 분산하기 위한 제 1 부재 ― 상기 제 1 부재는 상기 제 1 부재의 중심으로부터 상기 제 1 부재의 에지로 두께가 증가됨 ―;
    상기 제 1 부재 아래에 배치되는 제 2 부재;
    상기 제 2 부재 내에 배치되는 복수의 저항성 가열 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제 1 부재에 열을 제공하기 위한 하나 또는 둘 이상의 가열 존들을 갖는 히터;
    각각의 가열 존 내의 상기 저항성 가열 엘리먼트들에 제공되는 전력을 분할하는 전력 분할기를 포함하는 전력 소스;
    상기 제 2 부재 내에 배치되어, 상기 히터에 의해 제공된 열을 제거하는 복수의 냉각 채널들;
    중앙 개구를 가지며, 상기 제 2 부재 아래에 배치되는 제 3 부재;
    상기 중앙 개구 근처의 상기 제 3 부재에 커플링되는 피드스루 어셈블리 ― 상기 피드스루 어셈블리는 상기 제 2 부재의 하부 표면과 상기 피드스루 어셈블리의 내부 표면 사이에 공동을 형성함 ―;
    상기 제 1 부재의 상기 제 1 표면 위의 제 1 거리에 배치되는 복수의 기판 지지 핀들로서, 상기 복수의 기판 지지 핀들은 상기 기판 지지체 상에 제공될 경우 기판의 배면측 표면을 지지하기 위한 것인, 복수의 기판 지지 핀들 ― 상기 복수의 지지 핀들은 제공될 경우 기판 레벨을 유지하기 위해 상기 제 1 부재에서의 두께 변동을 보상하기 위한 가변 길이를 가짐 ―;
    상기 제 1 부재의 상기 제 1 표면으로부터 그리고 상기 복수의 기판 지지 핀들 주위로 연장하는 정렬 가이드; 및
    커플링 엘리먼트를 포함하고, 상기 커플링 엘리먼트는:
    상기 제 1 부재에 커플링되는 제 1 단부 및 상기 피드스루 어셈블리의 공동 내로 연장하는 제 2 단부를 갖는 로드, 및
    상기 제 1 부재, 상기 제 2 부재, 상기 제 3 부재 및 상기 피드스루 어셈블리를 서로를 향해 바이어스 시키기 위해 상기 로드의 제 2 단부 및 상기 피드스루 어셈블리에 커플링되는 스프링 ― 상기 스프링은 상기 피드스루 어셈블리에 의해 형성되는 공동 내에 배치됨 ―
    을 포함하는,
    기판 지지체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 핀들 각각은 상기 제 1 부재의 상기 제 1 표면으로부터 연장하는, 기판 지지체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 부재, 상기 복수의 기판 지지 핀들 및 상기 정렬 가이드는 동일한 재료로부터 형성되는, 기판 지지체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부재의 상기 제 1 표면 상에 배치된 지지층을 더 포함하고,
    상기 복수의 기판 지지 핀들 각각은 상기 지지층의 표면으로부터 연장하고, 상기 지지층은 상기 제 1 부재와 상이한 재료로부터 형성되는, 기판 지지체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 핀들 각각 및 상기 지지층은 동일한 재료로부터 형성되는, 기판 지지체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 가열 존들 각각은 상기 복수의 저항성 가열 엘리먼트들의 하나 또는 둘 이상의 저항성 가열 엘리먼트들을 포함하는, 기판 지지체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 저항성 가열 엘리먼트들 각각은 상기 제 2 부재의 상부 표면 근처에 배치되고,
    상기 복수의 냉각 채널들 각각은 상기 상부 표면에 평행한 상기 제 2 부재에 배치되는, 기판 지지체.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 채널들 각각은 상부 표면에 평행한 상기 제 2 부재에 배치되고,
    상기 복수의 저항성 가열 엘리먼트들 각각은 상기 복수의 냉각 채널들 각각의 하부에 배치되는, 기판 지지체.
  9. 제 6 항에 있어서,
    제 1 층으로서, 상기 복수의 저항성 가열 엘리먼트들이 상기 제 1 층에 형성된 제 1 층; 및
    제 2 층으로서, 상기 복수의 냉각 채널들 각각이 상기 제 2 층에 형성된 제 2 층을 더 포함하는, 기판 지지체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 채널들 각각은 상기 제 2 층의 상부 표면에 형성되고,
    상기 제 1 층의 하부 표면은 상기 제 2 층의 상부 표면과 접촉하여 상기 복수의 냉각 채널들을 형성하는, 기판 지지체.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 채널들 각각은 상기 제 2 층의 상부 표면에 형성되고,
    상기 제 2 층의 상부 표면은 상기 제 1 부재의 하부 표면과 접촉하여 상기 복수의 냉각 채널들을 형성하는, 기판 지지체.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 가열 존들은 상기 기판 지지체의 중앙축 주위로 대칭적으로 배치되는, 기판 지지체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 가열 존들은,
    상기 중앙축으로부터 상기 제 2 부재의 상부 표면을 따라 연장하는 제 1 반경을 갖는 제 1 가열 존;
    상기 제 1 가열 존 주위로 배치된 제 2 가열 존; 및
    상기 제 2 가열 존 주위로 배치된 복수의 제 3 가열 존들을 더 포함하는, 기판 지지체.
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 부재는 히트 싱크인, 기판 지지체.
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