KR102341279B1 - 큰 온도 범위 척을 위한 다중유체 냉각 시스템 - Google Patents

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KR102341279B1
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윌리엄 데이비스 리
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액셀리스 테크놀러지스, 인크.
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Abstract

정전기 클램핑 시스템은 하나 또는 그 초과의 전극들 및 클램핑 표면 및 클램핑 표면을 통과하는 하나 또는 그 초과의 유체 통로들을 가진 정전기 척을 가진다. 복수의 유체 소스들은 상기 유체 소스들과 연관된 개별 복수의 유체들을 가지며, 여기서 복수의 유체들 각각은 서로 화학적으로 별개이고 상기 복수의 유체들과 연관된 개별적 실행 가능한 유체 온도 범위를 가진다. 열 유닛은 복수의 유체들을 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 온도 세트포인트들로 가열 및/또는 냉각하도록 구성된다. 밸브 어셈블리는 복수의 유체 소스들 각각을 정전기 척의 하나 또는 그 초과의 유체 통로들에 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성된다. 제어기는 또한, 정전기 척의 하나 또는 그 초과의 유체 통로들을 밸브 어셈블리의 제어를 통해 복수의 유체 소스들 중 선택된 하나 또는 그 초과와 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성된다.

Description

큰 온도 범위 척을 위한 다중유체 냉각 시스템{MULTI FLUID COOLING SYSTEM FOR LARGE TEMPERATURE RANGE CHUCK}
본 개시는 일반적으로 워크피스 캐리어(workpiece carrier)들에 관한 것이고 보다 구체적으로 큰 범위의 온도들에 걸쳐 정전기 척을 통하여 복수의 냉각재들을 흘리도록 구성된 정전기 척에 관한 것이다.
워크피스 지지부들은 종종 이온 주입, 에칭, 화학 기상 증착(CVD) 등 같은 플라즈마-기반 또는 진공-기반 반도체 프로세스들 동안 워크피스들 또는 기판들을 지지하고 클램핑(clamping)하기 위하여 반도체 산업에서 활용된다. 정전기 클램프(ESC)들은 예컨대 프로세싱 동안 워크피스를 ESC의 클램핑 표면에 정전기적으로 끌어당기기 위하여 워크피스와 ESC 사이에 정전기 클램핑 힘들을 구현한다. 프로세싱 동안 워크피스를 냉각하거나 가열하는 것이 종종 바람직하고, 여기서 유체는, 워크피스가 ESC 상에 있는 동안 워크피스의 냉각 또는 가열을 제공하기 위하여 ESC 내의 유체 경로를 통해 흘려진다.
본 개시는 반도체 프로세싱 시스템에서 넓은 범위의 온도들에서 위에 배치된 워크피스를 지지하고 균일하게 냉각하거나 가열하기 위한 워크피스 지지부를 상세히 설명한다. 따라서, 다음은 본 발명의 일부 양상들의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 본 개시의 간략화된 요약을 제시한다. 이 요약은 본 발명의 광범위한 요약이 아니다. 이 요약은 본 발명의 핵심 또는 중요 엘리먼트들을 식별하지도 본 발명의 범위를 기술하지도 않도록 의도된다. 이 요약의 목적은 이후 제시되는 더 상세한 설명에 대한 전제로서 간략화된 형태로 본 발명의 일부 개념들을 제시하는 것이다.
하나의 예시적인 양상에 따라, 정전기 클램핑 시스템이 개시되고, 여기서 하나 또는 그 초과의 전극들 및 클램핑 표면을 가진 정전기 척이 제공된다. 정전기 척은 하나 또는 그 초과의 전극들을 통하여 통과되는 전기 전류를 통하여 정전기 척에 워크피스를 지지하고 정전기적으로 클램핑하도록 구성된다. 정전기 척은 예컨대 정전기 척을 통과하는 하나 또는 그 초과의 유체 통로들을 포함한다.
복수의 유체 소스들은 예컨대 상기 유체 소스들과 연관된 개별 복수의 유체들을 가진다. 일 예에서, 복수의 유체들 각각은 화학적으로 서로 별개이고 상기 유체들과 연관된 개별 실행 가능 유체 온도 범위를 가진다. 열 유닛(thermal unit)은 복수의 유체들을 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 온도 세트포인트(setpoint)들로 가열 및/또는 냉각하도록 추가로 구성된다.
다른 예시적 양상에 따라, 밸브 어셈블리는 추가로 제공되고, 밸브 어셈블리는 복수의 유체 소스들 각각을 정전기 척의 하나 또는 그 초과의 유체 통로들에 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들을 포함한다.
추가로, 제어기는 하나 또는 그 초과의 플러싱(flushing) 조건들에 기초하여 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들을 선택적으로 개방 및 폐쇄하도록 구성된다. 따라서, 정전기 척의 하나 또는 그 초과의 유체 통로들은 복수의 유체 소스들 중 선택된 하나 또는 그 초과와 선택적으로 유체적으로 커플링된다. 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들은, 예컨대, 플러싱 알고리즘, 및 정전기 척 상에서 워크피스의 프로세싱과 연관된 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 프로세스 온도들에 대한 복수의 유체들 각각과 연관된 실행 가능 유체 온도 범위와 화학적 호환성에 관련된 룩업 테이블(lookup table) 중 하나 또는 그 초과에 기초한다.
상기 요약은 단순히 본 발명의 일부 실시예들 중 일부 피처(feature)의 간단한 개요를 제공하도록 의도되고, 그리고 다른 실시예들은 상기 언급된 것들에 부가적인 피처들 및/또는 상이한 피처들을 포함할 수 있다. 특히, 이 요약은 본 출원의 범위를 제한하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 따라서, 상기 및 관련된 목적들의 달성을 위해, 본 발명은 이후 설명되고 특히 청구항들에서 지적된 피처들을 포함한다. 다음 설명 및 첨부된 도면들은 본 발명의 특정 예시적 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예들은, 본 발명의 원리들이 이용될 수 있는 다양한 방식들 중 일부를 표시한다. 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 새로운 피처들은, 도면들과 함께 고려될 때 본 발명의 다음 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 몇몇 양상들에 따른 예시적 정전기 클램핑 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 개시의 다양한 다른 양상들에 따른, 예시적 정전기 클램핑 시스템을 포함하는 프로세싱 시스템의 블록도이다.
이온 주입 프로세스들 같은 일부 반도체 프로세스들에서, 워크피스에 미리 결정된 온도를 유지하기 위하여 프로세싱 동안 워크피스를 홀딩하는 지지부와 워크피스(예컨대, 반도체 웨이퍼) 사이에 열적 경로(즉, 냉각 경로 또는 가열 경로)를 제공하는 것은 바람직할 수 있다. 본 개시는 정전기 척 내에 배치된 유체를 가진 정전기 척을 제공하고, 여기서 워크피스 지지부 내에서 유체 흐름은, 유체가 워크피스의 표면에 관하여 이동함에 따라 실질적으로 일정한 질량 흐름률(mass flow rate)에서 유지된다.
따라서, 본 개시는 일반적으로 반도체 프로세싱 시스템에서 워크피스들을 지지하고 열 에너지를 워크피스와 정전기 척 사이에 전달하기 위한 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 이제 도면들을 참조하여 설명될 것이고, 여기서 동일한 참조 번호들은 전체에 걸쳐 동일한 엘리먼트들을 지칭하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 양상들의 설명이 단지 예시이고 이들 양상들이 제한적 의미로 해석되지 않아야 하는 것이 이해될 것이다. 다음 설명에서, 설명의 목적들을 위하여, 다수의 특정 상세들은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 설명된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정 상세들 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 추가로, 본 발명의 범위는 첨부 도면들을 참조하여 이후 설명된 실시예들 또는 예들에 의해 제한되는 것으로 의도되는 것이 아니라, 첨부된 청구항들 및 청구항들의 등가물들에 의해서만 제한되도록 의도된다.
또한, 도면들이 본 개시의 실시예들의 일부 양상들의 예시를 제공하기 위하여 제공되고 그러므로 단지 간략도로서 간주될 것이라는 것이 주의된다. 특히, 도면들에 도시된 엘리먼트들은 반드시 서로 실척이 아니고, 그리고 도면들에서 다양한 엘리먼트들의 배치는 개별 실시예의 명확한 이해를 제공하기 위하여 선택되고 그리고 반드시 본 발명의 실시예에 따른 구현들에서 다양한 컴포넌트들의 실제 상대적 위치들의 표현인 것으로 이해되지 않아야 한다. 게다가, 본원에 설명된 다양한 실시예들 및 예들의 피처들은 특정하게 다르게 주의되지 않으면 서로 결합될 수 있다.
또한, 다음 설명에서, 도면들에 도시되거나 본원에 설명된 기능 블록들, 디바이스들, 컴포넌트들, 회로 엘리먼트들 또는 다른 물리적 또는 기능적 유닛들 사이의 임의의 직접 연결 또는 커플링은 또한 간접 연결 또는 커플링에 의해 구현될 수 있다는 이해될 것이다. 게다가, 도면들에 도시된 기능 블록들 또는 유닛들이 일 실시예에서 별개의 피처들 또는 회로들로서 구현될 수 있고, 그리고, 또한 또는 대안적으로, 다른 실시예의 공통 피처 또는 회로로 완전히 또는 부분적으로 구현될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예컨대, 몇몇 기능 블록들은 신호 프로세서 같은 공통 프로세서상에서 실행되는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 다음 명세서에서 유선 기반인 것으로서 설명된 임의의 연결이 또한 반대로 언급되지 않으면, 무선 통신으로서 구현될 수 있다는 것이 추가로 이해될 것이다.
반도체 프로세싱에서, 정전기 척 또는 클램프(ESC)는 워크피스를 지지하고 워크피스의 포지션을 유지하기 위하여 구현될 뿐 아니라, 추가로 프로세싱 이전, 동안, 또는 이후 워크피스를 가열하거나 냉각하기 위하여 활용될 수 있다. 그러나, 일부 프로세스들은 상당히 높거나 낮은 온도들(예컨대, -100℃ 내지 +500℃)에서 수행된다. 그러나, 그런 큰 동작 온도 범위는, 단일 유체가 온도들의 전체 범위에 걸쳐 열 전달 유체로서 기능하여야 하기 때문에, 단일 유체를 활용하는 종래의 시스템들에 어려움을 드러낼 수 있다. 예컨대 물은 0℃에서 또는 그 미만에서 고체를 얼리지만, 상기 물은 액체 동안, 또는 2개의 위상(액체-증기) 흐름에서 냉각 유체로서 잘 수행한다. 그러나, 0℃ 미만으로 냉각할 필요가 발생하면, 더 낮은 어는 점(freezing point)을 가진 상이한 유체가 열 전달 유체로서 사용될 필요가 있을 것이다. 마찬가지로, 매우 높은 온도들은 상당히 높은 온도들에서 끓는 고온 호환 가능 유체로부터 이익을 얻는다. 따라서, 본 개시는 지금까지 보여지지 않은 방식으로 복수의 유체들을 사용하여 큰 온도 범위에 걸쳐 워크피스를 가열 및/또는 냉각하도록 구성된 시스템 및 장치를 제공한다.
이제 도면들을 참조하여, 도 1은 본 개시의 몇몇 양상들에 따른 예시적 정전기 클램핑 시스템(100)을 예시한다. 일 예에 따라, 정전기 클램핑 시스템은 전원(110)에 의해 하나 또는 그 초과의 전극들을 통해 통과된 전기 전류를 통해 워크피스(106)를 정전기 척(ESC)(102)의 표면(108)에 정전기적으로 끌어당기도록 구성된 하나 또는 그 초과의 전극들(104)을 포함하는 정전기 척(ESC)(102)을 포함한다. 상기 언급된 바와 같이, 다양한 반도체 프로세스들에서, 유체가, 이온 주입 같은 프로세싱 이전, 동시, 또는 이후에 워크피스(106)를 가열 및/또는 냉각하도록 열 전달 매체로서 기능하도록, ESC를 통하여 흘려지는 유체를 통해 ESC(102)를 가열 및/또는 냉각하는 것이 바람직하다. 예컨대, 본 개시의 정전기 클램핑 시스템(100)은 매우 큰 온도 범위(예컨대, -100℃ 내지 +500℃)에 걸쳐 이를 쉽게 수행할 수 있다.
본 개시의 ESC(102)는 상기 ESC를 통과하는 하나 또는 그 초과의 유체 통로들(112)(또한 채널들 또는 경로들로 지칭됨)을 포함한다. 복수의 유체 소스들(114A-114n)과 연관된 개별 복수의 유체들(116A-116n)을 가진 복수의 유체 소스들(114A-114n)은 추가로 제공되고, 여기서 복수의 유체들 각각은 화학적으로 서로 별개이고, 각각의 유체는 상이한 온도 범위들에 대해 최적화되는 상기 유체와 연관되는 개별 실행 가능 유체 온도 범위를 가진다.
예컨대, 복수의 유체들(116)은, 물, 플루오르카본(flurocarbon)들, 공기, 압축 건식 공기(CDA), 건식 질소, 아르곤, 및 복수의 유체들의 나머지와 상이한 끓는 점 및/또는 어느 점들을 각각 가지며 및/또는 하나 또는 그 초과의 유체 통로들(112)을 플러싱하기에 적당한 다양한 다른 액체들 및 가스들 중 하나 또는 그 초과를 포함하여, 어는 것 또는 상이한 온도들에서 해로운 동작 효과들을 방지한다. 다른 말로, 각각의 유체(116)와 연관된 실행 가능 유체 온도 범위는, 상기 복수의 유체들 각각이 대기압 또는 다른 상승되거나 하강된 압력들하에서 액체 및 가스 상태 중 하나 또는 그 초과에 있는 액체 온도 범위 및 가스 온도 범위 중 하나 또는 그 초과를 포함한다.
일 예에 따라, 밸브 어셈블리(118)는 복수의 유체 소스들(114) 각각을 ESC(102)의 하나 또는 그 초과의 유체 통로들(112)에 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 제공 및 구성된다. 밸브 어셈블리(118)는, 예컨대, 복수의 유체 소스들(114) 및 하나 또는 그 초과의 유체 통로들(112)과 연관된 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들(120)을 포함한다. 열 유닛(122)은 추가로 하나 또는 그 초과의 유체 통로들(112)과 유체 연통하게 제공되고 복수의 유체들(116)을 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 온도 세트포인트들로 가열 및/또는 냉각하도록 구성된다. 하나의 열 유닛(122)이 도 1에 예시되지만, 복수의 열 유닛들이 또한 고려되는 것이 이해되어야 하고, 여기서 각각의 열 유닛은 개별 유체 소스(114)와 연관된다.
추가로, 제어기(124)는 ESC(102)의 하나 또는 그 초과의 유체 통로들(112)을 밸브 어셈블리(118)의 제어를 통하여 복수의 유체 소스들(114) 중 선택된 하나 또는 그 초과와 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성되어 제공된다. 예컨대, 제어기(124)는 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들(120)들을 개방 및 폐쇄하여, ESC(102)의 하나 또는 그 초과의 유체 통로들(112)을 복수의 유체 소스들(114) 중 선택된 하나 또는 그 초과에 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성된다.
하나의 예시적 양상에 따라, 제어기(124)는 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들에 기초하여 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들(120)을 개방 및 폐쇄하도록 구성된다. 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들은, 예컨대, 복수의 유체들 사이의 화학적 호환성을 포함한다. 대안적으로, 다른 예에서, 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들은 복수의 유체들(116) 중 하나 또는 그 초과의 끓는 점 및 어는 점 중 하나 또는 그 초과를 포함한다.
다른 예에서, 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들은 플러싱 알고리즘, 및 ESC(102) 상의 워크피스(106)의 프로세싱과 연관된 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 프로세스 온도들에 대한 복수의 유체들(116) 각각과 연관된 실행 가능 유체 온도 범위에 관련된 룩업 테이블 중 하나 또는 그 초과에 기초한다. 예컨대, 제어기(124)는, 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들 중 적어도 하나가 충족될 때, ESC(102)의 하나 또는 그 초과의 유체 통로들(112)로부터 복수의 유체들(116A) 중 제 1 유체를 복수의 유체들(116B) 중 제 2 유체와 플러싱하도록 구성된다. 제어기(124)는, 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들 중 적어도 다른 하나가 충족될 때에 기초하여, 정전기 척(102)의 하나 도는 그 초과의 유체 통로들(112)로부터의 복수의 유체들(116A, 116B) 중 제 1 및 제 2 유체 중 하나 또는 그 초과를 복수의 유체들(116C) 중 제 3 유체와 플러싱하도록 추가로 구성될 수 있다. 따라서, 임의의 수의 유체들(116) 및 유체 소스들(114)은 제공되고 본 개시의 범위 내에 속하는 것으로서 고려된다는 것이 생각된다.
일 예에 따라, 상기 논의된 플러싱 알고리즘은, 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들(120)이 개방되고 및/또는 폐쇄되게 하는 시간 길이와 연관된 타이밍 시퀀스를 포함한다. 추가로, 플러싱 알고리즘은 복수의 유체들(116)의 상호 화학적 호환성 등에 관련된 기준들 같은 다양한 다른 기준들 또는 명령들을 포함할 수 있다. 룩업 테이블은, 예컨대, 복수의 유체들(116)의 각각과 연관된 실행 가능 유체 온도 범위 및 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 프로세스 온도들에 대한 열 유닛(122)과 연관된 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 온도 세트포인트들에 추가로 관련될 수 있다.
제어기(124)는, 다른 예에서, 열 유닛(122)을 제어하도록 추가로 구성된다. 예컨대, 제어기(124)는 적어도 부분적으로, 복수의 유체 소스들(114) 중 선택된 하나 또는 그 초과에 기초하여 열 유닛(122)을 제어하도록 구성된다. 다른 예에서, 제어기는 복수의 유체 소스들(114) 중 선택된 하나 또는 그 초과와 연관된 복수의 유체들(116) 중 하나 또는 그 초과를 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 온도 세트포인트들로 가열 및/또는 냉각하도록 제어하기 위해 구성된다.
또 다른 예에 따라, 하나 또는 그 초과의 유체 통로들(112)은 복수의 별개의 유체 통로들(도시되지 않음)을 포함하고, 여기서 밸브 어셈블리(118)는 복수의 유체 소스들(114) 중 하나 또는 그 초과를 ESC(102)의 복수의 별개의 유체 통로들 중 하나 또는 그 초과에 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성된다. 예컨대, ESC(102)는 복수의 유체들(116) 각각에 대한 2 또는 그 초과의 상이한 냉각 경로들을 포함할 수 있다. 따라서, 밸브 어셈블리(118)는 원하는 프로세싱 조건들에 기초하여 유체들(116)의 스위칭 또는 스와핑(swapping)을 허용하도록 구성된다. 이와 같이, 가스(예컨대, 공기, CDA, 건식 질소, 아르곤, 등)는 ESC(102)를 퍼징(purging)하기 위하여 복수의 유체들(116) 중 하나로서 활용될 수 있고, 따라서 새로운 유체가 도입되기 전에 하나의 유체가 ESC 밖으로 제거된다.
복수의 유체들(116)에 대해 상이한 채널들을 사용하는 시스템에서, 유사한 퍼지 방식이 포함될 수 있다. 그런 퍼징 방식은, 물이 얼 때 물이 확장하는 경향을 가지기 때문에, 물 같은 유체(116)에 대해 중요할 수 있다. 그러나, 다른 시나리오들에서, 퍼징은 필요하지 않을 수 있다. 예컨대, 얼 때 수축하는 유체(116)가 사용되면, 그런 유체는 단순히 유체를 제자리에 남김으로써(예컨대, 유체가 흐르는 것을 중지하는 것이 아니라, 시스템(100)으로부터 유체를 퍼징하지 않음), 따라서 유체가 어는 것을 허용하지 않음으로써, 시스템(100)을 손상시키지 않을 수 있다. 그런 시나리오는 또한, 그렇지 않으면 비어있을 공간(예컨대, 하나 또는 그 초과의 유체 통로들(112))이 이제 그 안에 재료를 가질 것이고, 따라서 열 전달에 도움을 준다는 점에서, 열 전달 관점에서 유리할 수 있다.
추가로, 유체들(116)의 열적 특성들이 온도에 따라 변할 수 있는 것이 가능하기 때문에, 유체들을 스와핑하는 것은 주어진 온도 범위에서 열 전달을 최적화하기 위하여 바람직할 수 있다. 마찬가지로, 높은 유체(예컨대, 물) 흐름을 요구할 수 있는 고 전력 이온 주입들 같은 프로세스 파라미터들에 기초하여 유체들(116)을 스왑핑하는 것이 바람직할 수 있지만, 저 전력 이온 주입들은 가스(예컨대, 질소)를 흘림으로써 충분히 냉각될 수 있다.
본 개시의 다른 양상에 따라, 도 2는 예시적 프로세싱 시스템(200)을 예시하고, 여기서 도 1의 정전기 클램핑 시스템(100)은 유리하게 구현될 수 있다. 본 예에서 도 2의 프로세싱 시스템(200)은 이온 주입 시스템(201)을 포함하지만, 다양한 다른 타입들의 프로세싱 시스템들, 이를테면 플라즈마 프로세싱 시스템들, 반응 이온 에칭(RIE) 시스템들, 또는 다른 반도체 프로세싱 시스템들은 또한 고려된다. 이온 주입 시스템(201)은, 예컨대, 터미널(terminal)(202), 빔라인 어셈블리(204), 및 단부 스테이션(206)을 포함한다.
일반적으로 말해서, 터미널(202)의 이온 소스(208)는 도판트 가스를 복수의 이온들로 이온화하고 이온 빔(212)을 형성하기 위하여 전원(210)에 커플링된다. 본 예에서 이온 빔(212)은 빔-조종 장치(214)를 통하여, 애퍼처(216) 밖으로 단부 스테이션(206) 쪽으로 지향된다. 단부 스테이션(206)에서, 이온 빔(212)은 워크피스(218)(예컨대, 실리콘 웨이퍼, 디스플레이 패널 등 같은 반도체)에 범버딩(bombard)하고, 상기 워크피스(218)는 척(220)(예컨대, 도 1의 ESC(102) 같은 정전기 척 또는 ESC)에 선택적으로 클램핑되거나 장착된다. 일단 도 2의 워크피스(218)의 격자에 임베딩(embed)되면, 주입된 이온들은 워크피스의 물리적 및/또는 화학적 특성들을 변화시킨다. 이 때문에, 이온 주입은 반도체 디바이스 제조 및 금속 마무리뿐 아니라, 다양한 재료들 과학 연구 애플리케이션들에 사용된다.
본 개시의 이온 빔(212)은 임의의 형태, 이를테면 펜슬(pencil) 또는 스폿(spot) 빔, 리본 빔, 스캐닝된 빔, 또는 이온들이 단부 스테이션들(206) 쪽으로 지향되는 임의의 다른 형태를 취할 수 있고, 그리고 모든 그런 형태들은 본 개시의 범위 내에 속하는 것으로 고려된다.
하나의 예시적 양상에 따라, 단부 스테이션(206)은 프로세스 챔버(222), 이를테면 진공 챔버를 포함하고, 여기서 프로세스 환경(224)은 프로세스 챔버와 연관된다. 프로세스 환경(224)은 일반적으로 프로세스 챔버(222) 내에 존재하고, 그리고 일 예에서, 프로세스 챔버에 커플링되고 그리고 프로세스 챔버를 실질적으로 진공하도록 구성된 진공 소스(예컨대, 진공 펌프)에 의해 생성된 진공을 포함한다.
이온 주입 시스템(201)을 활용하는 주입 동안, 에너지는, 충전된 이온들이 워크피스와 충돌하기 때문에, 열의 형태로 워크피스(218) 상에 형성될 수 있다. 대책들이 없을 때, 그런 열은 워크피스(218)를 잠재적으로 휘거나 갈라지게 할 수 있고, 이는 일부 구현들에서 워크피스가 무가치(또는 상당히 덜 가치있게)하게 할 수 있다. 열은 추가로 원하는 도시지(dosage)와 상이하도록 이온들의 도즈(dose)가 워크피스(218)에 전달되게 하고, 이는 원하는 바로부터 기능성을 변경할 수 있다. 예컨대, 1×1017 atoms/cm2의 도즈가 워크피스(218)의 외부 표면 바로 아래 극히 얇은 구역에 주입되도록 원해지면, 바람직하지 않은 가열은, 실제로 전달되는 도시지가 1×1017 atoms/cm2보다 작도록, 전달되는 이온들이 이런 극히 얇은 구역으로부터 확산되게 한다. 실제로, 바람직하지 않은 가열은 원하는 것보다 큰 지역에 걸쳐 주입된 전하를 "스미어(smear)"할 수 있고, 이에 의해 실질적인 도시지가 원하는 것보다 작도록 감소시킨다. 다른 바람직하지 않은 효과들은 또한 워크피스(218)의 바람직하지 않은 가열로부터 발생할 수 있다. 추가로, 진보된 CMOS 집적 회로 디바이스 제조시 워크피스(218)의 표면의 바람직한 비정질화가 매우 얕은 접합 형성을 가능하게 하는 것과 같이, 주위 온도 아래 또는 위의 온도에서 이온들을 주입하는 것이 바람직할 수 있다. 그런 경우들에서, 워크피스(218)의 냉각은 바람직하다. 다른 환경들에서, 프로세싱(예컨대, 실리콘 카바이드에 고온 주입 같은)에 도움을 주기 위하여 주입 또는 다른 프로세싱 동안 워크피스(218)을 추가로 가열하는 것이 바람직하다.
따라서, 다른 예에 따라, 척(220)은 제어된 온도 척(230)을 포함하고, 여기서 제어된 온도 척은 이온 빔(212)에 워크피스의 노출 동안 프로세스 챔버(222) 내에서 워크피스를 지지하고 그리고 워크피스(218) 상의 미리 결정된 온도를 선택적으로 냉각하거나, 가열하거나, 그렇지 않으면 유지하는 것 둘 다를 하도록 구성된다. 이와 같이, 본 예에서 제어된 온도 척(230)이 프로세스 챔버(222) 내에서 워크피스(218)를 지지하고 냉각하도록 구성된 대기압 미만 온도 척, 또는 워크피스를 지지하고 가열하도록 구성된 대기압 초과 온도 척을 포함할 수 있다는 것이 주의되어야 한다. 다른 예에서, 제어된-온도 척(230)은 워크피스에 어떠한 가열이나 냉각도 제공하지 않을 수 있다.
제어된 온도 척(230)은, 예컨대, 각각 환경 또는 외부 환경(232)(예컨대, 또한 "대기 환경"이라 지칭됨)의 온도 또는 기온보다 상당히 낮거나 높은 프로세싱 온도로 워크피스(218)를 냉각하거나 가열하도록 구성된 정전기 척(102)을 포함한다. 열 시스템(234)은 추가로 제공될 수 있고, 여기서, 다른 예에서, 열 시스템은 제어된 온도 척(230), 및 이에 따라서 상기 척 상에 놓이는 워크피스(218)를 프로세싱 온도로 냉각하거나 가열하도록 구성된다. 예컨대, 도 2의 제어된 온도 척(230) 및 열 시스템(234)은 도 1의 정전기 클램핑 시스템(100)의 컴포넌트들 중 일부 또는 모두를 포함할 수 있다. 일 예에서, 정전기 클램핑 시스템(100)은 추가로 프로세싱 시스템(200)의 다양한 양상들의 제어와 연관된 제어기(236)를 통해 제어된다.
비록 본 발명이 특정 실시예 또는 실시예들에 관하여 도시되고 설명되었지만, 상기 설명된 실시예들이 본 발명의 일부 실시예들의 구현들을 위한 예들로서만 역할을 하고, 본 발명의 애플리케이션이 이들 실시예들로 제한되지 않는 것이 주의되어야 한다. 특히 상기 설명된 컴포넌트들(어셈블리들, 디바이스들, 회로들, 등)에 의해 수행된 다양한 기능들에 관하여, 그런 컴포넌트들을 설명하기 위하여 사용된 용어들("수단"에 대한 참조를 포함함)은, 다르게 표시되지 않으면, 본 발명의 본원에 예시된 예시적 실시예들의 기능을 수행하는 개시된 구조와 구조적으로 등가가 아니더라도, 원하는 컴포넌트의 특정 기능을 수행하는 임의의 컴포넌트(즉, 기능적으로 등가임)에 대응하도록 의도된다. 게다가, 본 발명의 특정 피처가 몇몇 실시예들 중 단지 하나에 관하여 개시되었을 수 있지만, 그런 피처는 임의의 주어진 또는 특정 애플리케이션에 바람직하고 유리할 수 있는 바와 같은 다른 실시예들의 하나 또는 그 초과의 다른 피처들과 결합될 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 설명된 실시예들로 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구항들 및 청구항들의 등가물들에 의해서만 제한되도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 정전기 클램핑 시스템(clamping system)으로서,
    하나 또는 그 초과의 전극들 및 클램핑 표면을 가진 정전기 척(chuck) ― 상기 정전기 척은 상기 하나 또는 그 초과의 전극들을 통하여 통과되는 전기 전류를 통하여 상기 정전기 척에 워크피스(workpiece)를 지지하고 정전기적으로 클램핑하도록 구성되고, 그리고 상기 정전기 척은 상기 정전기 척을 통과하는 하나 또는 그 초과의 유체 통로들을 포함함 ―;
    복수의 유체 소스들과 연관된 개별 복수의 유체들을 가지는 상기 복수의 유체 소스들 ― 상기 복수의 유체들 각각은 화학적으로 서로 별개이고 상기 복수의 유체들과 연관된 개별 실행 가능(viable) 유체 온도 범위를 가짐 ―;
    상기 복수의 유체들을 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 온도 세트포인트(setpoint)들로 가열 및/또는 냉각하도록 구성된 열 유닛(thermal unit);
    상기 복수의 유체 소스들 각각을 상기 정전기 척의 상기 하나 또는 그 초과의 유체 통로들에 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성된 밸브 어셈블리(valve assembly); 및
    상기 정전기 척의 상기 하나 또는 그 초과의 유체 통로들을 상기 밸브 어셈블리의 제어를 통해 상기 복수의 유체 소스들 중 선택된 하나 또는 그 초과와 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성된 제어기
    를 포함하고,
    상기 제어기는, 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들 중 적어도 하나가 만족될 때, 상기 정전기 척의 상기 하나 또는 그 초과의 유체 통로들로부터의 상기 복수의 유체들 중 제 1 유체를 상기 복수의 유체들 중 제 2 유체와 플러싱하도록 구성되고,
    상기 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들은, 상기 정전기 척 상에서 상기 워크피스의 프로세싱과 연관된 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 프로세스 온도들에 대한 상기 복수의 유체들 각각과 연관된 화학적 호환성 및 실행 가능 유체 온도 범위와 관련된 룩업 테이블(lookup table), 및 플러싱 알고리즘 중 하나 또는 그 초과에 기초하는,
    정전기 클램핑 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리는 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들을 포함하고, 상기 제어기는 상기 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들을 개방 및 폐쇄하여, 상기 정전기 척의 상기 하나 또는 그 초과의 유체 통로들을 상기 복수의 유체 소스들 중 선택된 하나 또는 그 초과에 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성되는,
    정전기 클램핑 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는 하나 또는 그 초과의 플러싱(flushing) 조건들에 기초하여 상기 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들을 개방 및 폐쇄하도록 구성되는,
    정전기 클램핑 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들은 플러싱 알고리즘, 및 상기 정전기 척 상에서 상기 워크피스의 프로세싱과 연관된 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 프로세스 온도들에 대한 상기 복수의 유체들 각각과 연관된 실행 가능 유체 온도 범위와 관련된 룩업 테이블 중 하나 또는 그 초과에 기초하는,
    정전기 클램핑 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들 중 적어도 다른 하나가 만족될 때에 기초하여, 상기 정전기 척의 상기 하나 또는 그 초과의 유체 통로들로부터의 상기 복수의 유체들 중 상기 제 1 및 제 2 유체 중 하나 또는 그 초과를 상기 복수의 유체들 중 제 3 유체와 플러싱하도록 추가로 구성되는,
    정전기 클램핑 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 플러싱 알고리즘은, 상기 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들이 개방되고 또는 폐쇄되게 하는 시간 길이와 연관된 타이밍 시퀀스를 포함하는,
    정전기 클램핑 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은 상기 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 온도 세트포인트(setpoint)들을 복수의 유체들 각각과 연관된 상기 실행 가능 유체 온도 범위 및 상기 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 프로세스 온도들에 추가로 관련시키는,
    정전기 클램핑 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들은 상기 복수의 유체들 사이에서 화학적 호환성을 포함하는,
    정전기 클램핑 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 열 유닛을 제어하여, 상기 복수의 유체 소스들 중 선택된 하나 또는 그 초과와 연관된 상기 복수의 유체들 중 하나 또는 그 초과를 상기 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 온도 세트포인트들로 가열 또는 냉각하도록 추가로 구성되는,
    정전기 클램핑 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 적어도 부분적으로, 상기 복수의 유체 소스들 중 선택된 하나 또는 그 초과에 기초하여 상기 열 유닛을 제어하도록 추가로 구성되는,
    정전기 클램핑 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유체들 중 하나의 끓는 점은 상기 복수의 유체들의 나머지의 끓는 점과 상이한,
    정전기 클램핑 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유체들 중 하나의 어는 점은 상기 복수의 유체들의 나머지의 어는 점과 상이한,
    정전기 클램핑 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 유체 통로들은 복수의 별개의 유체 통로들을 포함하고, 그리고 상기 밸브 어셈블리는 상기 복수의 유체 소스들 중 하나 또는 그 초과를 상기 정전기 척의 상기 복수의 별개의 유체 통로들 중 하나 또는 그 초과에 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성되는,
    정전기 클램핑 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유체들 각각의 상기 실행 가능 유체 온도 범위는, 상기 복수의 유체들 각각이 액체 상태 및 가스 상태 중 하나 또는 그 초과에 있는 온도 범위를 포함하는,
    정전기 클램핑 시스템.
  15. 정전기 클램핑 시스템으로서,
    하나 또는 그 초과의 전극들 및 클램핑 표면을 가진 정전기 척 ― 상기 정전기 척은 상기 하나 또는 그 초과의 전극들을 통하여 통과되는 전기 전류를 통하여 상기 정전기 척에 워크피스를 지지하고 정전기적으로 클램핑하도록 구성되고, 그리고 상기 정전기 척은 상기 정전기 척을 통과하는 하나 또는 그 초과의 유체 통로들을 포함함 ―;
    복수의 유체 소스들과 연관된 개별 복수의 유체들을 가지는 상기 복수의 유체 소스들 ― 상기 복수의 유체들 각각은 화학적으로 서로 별개이고 상기 복수의 유체들과 연관된 개별 실행 가능 유체 온도 범위를 가짐 ―;
    상기 복수의 유체들을 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 온도 세트포인트들로 가열 및/또는 냉각하도록 구성된 열 유닛;
    상기 복수의 유체 소스들 각각을 상기 정전기 척의 상기 하나 또는 그 초과의 유체 통로들에 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들을 포함하는 밸브 어셈블리; 및
    하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들에 기초하여 상기 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들을 선택적으로 개방 및 폐쇄하여, 상기 정전기 척의 상기 하나 또는 그 초과의 유체 통로들을 상기 복수의 유체 소스들 중 선택된 하나 또는 그 초과와 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성되는 제어기
    를 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들 중 적어도 하나가 만족될 때, 상기 정전기 척의 상기 하나 또는 그 초과의 유체 통로들로부터의 상기 복수의 유체들 중 제 1 유체를 상기 복수의 유체들 중 제 2 유체와 플러싱하도록 구성되고,
    상기 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들은, 상기 정전기 척 상에서 상기 워크피스의 프로세싱과 연관된 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 프로세스 온도들에 대한 상기 복수의 유체들 각각과 연관된 화학적 호환성 및 실행 가능 유체 온도 범위와 관련된 룩업 테이블, 및 플러싱 알고리즘 중 하나 또는 그 초과에 기초하는,
    정전기 클램핑 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들은 플러싱 알고리즘, 및 상기 정전기 척 상에서 상기 워크피스의 프로세싱과 연관된 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 프로세스 온도들에 대한 상기 복수의 유체들 각각과 연관된 실행 가능 유체 온도 범위와 관련된 룩업 테이블 중 하나 또는 그 초과에 기초하는,
    정전기 클램핑 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들은 상기 복수의 유체들 사이의 화학적 호환성을 포함하는,
    정전기 클램핑 시스템.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 유체들 각각의 상기 실행 가능 유체 온도 범위는, 상기 복수의 유체들 각각이 액체 상태에 있는 액체 온도 범위를 포함하는,
    정전기 클램핑 시스템.
  19. 정전기 클램핑 시스템으로서,
    하나 또는 그 초과의 전극들 및 클램핑 표면을 가진 정전기 척 ― 상기 정전기 척은 상기 하나 또는 그 초과의 전극들을 통하여 통과되는 전기 전류를 통하여 상기 정전기 척에 워크피스를 지지하고 정전기적으로 클램핑하도록 구성되고, 그리고 상기 정전기 척은 상기 정전기 척을 통과하는 하나 또는 그 초과의 유체 통로들을 포함함 ―;
    복수의 유체 소스들과 연관된 개별 복수의 유체들을 가지는 상기 복수의 유체 소스들 ― 상기 복수의 유체들 각각은 화학적으로 서로 별개이고 상기 복수의 유체들과 연관된 개별 실행 가능 유체 온도 범위를 가짐 ―;
    상기 복수의 유체들을 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 온도 세트포인트들로 가열 또는 냉각하도록 구성된 열 유닛;
    상기 복수의 유체 소스들 각각을 상기 정전기 척의 상기 하나 또는 그 초과의 유체 통로들에 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들을 포함하는 밸브 어셈블리; 및
    하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들에 기초하여 상기 하나 또는 그 초과의 자동화된 밸브들을 선택적으로 개방 및 폐쇄하여, 상기 정전기 척의 상기 하나 또는 그 초과의 유체 통로들을 상기 복수의 유체 소스들 중 선택된 하나 또는 그 초과와 선택적으로 유체적으로 커플링하도록 구성되는 제어기 ― 상기 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들은 플러싱 알고리즘, 및 상기 정전기 척 상에서 상기 워크피스의 프로세싱과 연관된 하나 또는 그 초과의 미리 결정된 프로세스 온도들에 대한 상기 복수의 유체들 각각과 연관된 실행 가능 유체 온도 범위 및 화학적 호환성에 관련된 룩업 테이블 중 하나 또는 그 초과에 기초함 ―
    를 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 하나 또는 그 초과의 플러싱 조건들 중 적어도 하나가 만족될 때, 상기 정전기 척의 상기 하나 또는 그 초과의 유체 통로들로부터의 상기 복수의 유체들 중 제 1 유체를 상기 복수의 유체들 중 제 2 유체와 플러싱하도록 구성되는,
    정전기 클램핑 시스템.
  20. 삭제
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