KR102438861B1 - Rf 전달을 위한 패러데이 케이지의 일부를 형성하는 클램프 전극 어셈블리를 포함하는 정전 척 및 연관된 방법들 - Google Patents

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Abstract

세라믹 층이 본딩 층을 사용하여 베이스 플레이트의 상단 표면에 부착된다. 세라믹 층은 기판을 지지하도록 구성된 상단 표면을 갖는다. 클램프 전극 어셈블리가 세라믹 층의 상부 영역 내에 위치된다. 클램프 전극 어셈블리는 세라믹 층의 상단 표면에 기판을 클램핑하도록 역할을 하고 1차 RF (radiofrequency) 전력 전달 전극으로서 기능한다. 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들이 세라믹 층의 둘레를 중심으로 실질적으로 균일한 방식으로 분포된다. RF 전력 전달 접속 모듈들 각각은 각각의 위치에서 베이스 플레이트로부터 클램프 전극 어셈블리로의 전기적 접속을 형성하도록 구성된다.

Description

RF 전달을 위한 패러데이 케이지의 일부를 형성하는 클램프 전극 어셈블리를 포함하는 정전 척 및 연관된 방법들{ELECTROSTATIC CHUCK INCLUDING CLAMP ELECTRODE ASSEMBLY FORMING PORTION OF FARADAY CAGE FOR RF DELIVERY AND ASSOCIATED METHODS}
본 발명은 반도체 디바이스 제조에 관한 것이다.
많은 현대 반도체 칩 제조 프로세스들은 기판, 예를 들어, 웨이퍼가 정전 척 상에 지지되는 플라즈마 프로세싱 내에서 수행된다. 일부 경우들에서, RF (radiofrequency) 신호들은 정전 척 위에 놓인 영역 내에서 플라즈마의 생성 및/또는 플라즈마의 RF 바이어싱을 제공하기 위해 정전 척을 통해 송신된다. RF 신호들은 일반적으로 정전 척의 하단으로 송신되고 정전 척 위에 놓인 영역에 도달하기 위해 용량 결합함으로써 정전 척의 내부 구조체를 통해 흐른다. 정전 척의 내부 구조체는 상이한 정전 척들 사이에서 가변할 수 있어서, 상이한 정전 척들을 통해 RF 신호들의 송신에 변동을 도입한다. 또한, 정전 척의 내부 구조체는 방위각적으로 가변할 수 있어서, 정전 척을 통한 RF 신호들의 송신시 방위각 불균일도를 유발한다.
예시적인 실시예에서, 정전 척이 개시된다. 정전 척은 전기 도전성 재료로 형성된 베이스 플레이트를 포함한다. 정전 척은 또한 베이스 플레이트와 세라믹 층 사이에 배치된 본딩 층을 사용하여 베이스 플레이트의 상단 표면에 부착된 세라믹 층을 포함한다. 세라믹 층은 기판을 지지하도록 구성된 영역을 포함하는 상단 표면을 갖는다. 정전 척은 클램프 전극 어셈블리와 세라믹 층의 상단 표면 사이의 세라믹 층의 영역에 다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없도록, 세라믹 층의 상단 표면에 실질적으로 평행한 배향으로 세라믹 층 내에 그리고 세라믹 층 내 상부 위치에 위치된 클램프 전극 어셈블리를 포함한다. 클램프 전극 어셈블리는 적어도 기판을 지지하도록 구성된 세라믹 층의 상단 표면의 영역 아래에 놓인 영역에 걸치도록 세라믹 층을 통해 수평으로 연장하도록 구성된다. 정전 척은 또한 세라믹 층의 주변부를 중심으로 실질적으로 균일한 방식으로 분포된 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들을 포함한다. 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 각각은 각각의 위치에서 베이스 플레이트로부터 클램프 전극 어셈블리로 RF 전력 송신 경로를 형성하도록 각각의 위치에서 베이스 플레이트로부터 클램프 전극 어셈블리로 전기적 접속부를 형성하도록 구성된다. 베이스 플레이트, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들, 및 클램프 전극 어셈블리는 함께 정전 척의 내부 볼륨 둘레에 RF 전력 송신을 지향시키도록 패러데이 케이지를 형성한다.
예시적인 실시예에서, 플라즈마 프로세싱 시스템이 개시된다. 시스템은 프로세싱 챔버 및 프로세싱 챔버 내에 위치된 정전 척을 포함한다. 정전 척은, 전기 도전성 재료로 형성된 베이스 플레이트를 포함한다. 정전 척은 또한 베이스 플레이트와 세라믹 층 사이에 배치된 본딩 층을 사용하여 베이스 플레이트의 상단 표면에 부착된 세라믹 층을 포함한다. 세라믹 층은 기판을 지지하도록 구성된 영역을 포함하는 상단 표면을 갖는다. 정전 척은 또한 클램프 전극 어셈블리와 세라믹 층의 상단 표면 사이의 세라믹 층의 영역에 다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없도록, 세라믹 층의 상단 표면에 실질적으로 평행한 배향으로 세라믹 층 내에 그리고 세라믹 층 내 상부 위치에 위치된 클램프 전극 어셈블리를 포함한다. 클램프 전극 어셈블리는 적어도 기판을 지지하도록 구성된 세라믹 층의 상단 표면의 영역 아래에 놓인 영역에 걸치도록 세라믹 층을 통해 수평으로 연장하도록 구성된다. 정전 척은 또한 세라믹 층의 주변부를 중심으로 실질적으로 균일한 방식으로 분포된 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들을 포함한다. 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 각각은 각각의 위치에서 베이스 플레이트로부터 클램프 전극 어셈블리로 RF 전력 송신 경로를 형성하도록 각각의 위치에서 베이스 플레이트로부터 클램프 전극 어셈블리로 전기적 접속부를 형성하도록 구성되는, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들을 포함한다. 시스템은 또한 정전 척의 베이스 플레이트로 RF 전력을 송신하도록 접속된 RF 전력 소스를 포함한다. 정전 척의 베이스 플레이트, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들, 및 클램프 전극 어셈블리는 함께 정전 척의 내부 볼륨 둘레에 RF 전력 송신을 지향시키도록 패러데이 케이지를 형성한다.
예시적인 실시예에서, 정전 척을 제조하는 방법이 개시된다. 방법은 기판을 지지하도록 구성된 영역을 포함하는 상단 표면을 갖는 세라믹 층을 형성하는 단계를 포함한다. 세라믹 층을 형성하는 단계는, 클램프 전극 어셈블리와 세라믹 층의 상단 표면 사이의 세라믹 층의 영역에 다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없도록, 세라믹 층의 상단 표면에 실질적으로 평행한 배향으로 세라믹 층 내에 그리고 세라믹 층 내 상부 위치에 클램프 전극 어셈블리를 위치시키는 단계를 포함한다. 클램프 전극 어셈블리는 적어도 기판을 지지하도록 구성된 세라믹 층의 상단 표면의 영역 아래에 놓인 영역에 걸치도록 세라믹 층을 통해 수평으로 연장하도록 구성된다. 세라믹 층을 형성하는 단계는, 또한 세라믹 층의 주변부를 중심으로 실질적으로 균일하게 분포된 방식으로 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들을 위치시키는 단계를 포함한다. 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 각각은 각각의 위치에서 베이스 플레이트로부터 클램프 전극 어셈블리로 RF 전력 송신 경로를 형성하도록 각각의 위치에서 베이스 플레이트로부터 클램프 전극 어셈블리로 전기적 접속부를 형성하도록 구성된다. 방법은 또한 베이스 플레이트와 세라믹 층 사이에 배치된 본딩 층을 사용하여 세라믹 층을 베이스 플레이트에 부착하는 단계를 포함한다. 베이스 플레이트, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들, 및 클램프 전극 어셈블리는 함께 정전 척의 내부 볼륨 둘레에 RF 전력 송신을 지향시키도록 패러데이 케이지를 형성한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버를 포함하는 플라즈마 프로세싱 시스템을 도시한다..
도 2a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 클램프 전극 어셈블리 및 하나 이상의 저항 가열기를 포함하도록 구성된 세라믹 층을 갖는 정전 척을 도시한다.
도 2b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 굵은 실선으로 나타낸 RF 신호 송신 경로를 갖는 도 2a의 구성을 도시한다.
도 3a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 2a에 참조된 A-A 뷰에 대응하는 클램프 전극 어셈블리와 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 사이의 계면을 통해 연장하는 정전 척의 수평 단면도를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 세라믹 층의 중심선을 중심으로 방사상으로 대칭인 방식으로 클램프 전극 어셈블리가 섹션화되는, 도 3a의 클램프 전극 어셈블리의 수정된 버전을 도시한다.
도 3c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 세라믹 층의 중심선을 중심으로 방사상으로 대칭인 방식으로 클램프 전극 어셈블리가 섹션화되는, 도 3a의 클램프 전극 어셈블리의 수정된 버전을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 중 하나를 통한 수직 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 중 2 개의 이웃하는 세트 간의 리던던트 방식의 복수의 수직 도전성 구조체들을 사용하는 예를 도시한다.
도 6a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 단차된 구성을 갖는 세라믹 층을 포함하는 정전 척을 도시한다.
도 6b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 세라믹 층의 평면도이다.
도 6c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 중 하나를 통한 수직 단면도를 도시한다.
도 6d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 및 베이스 플레이트로 각각 송신될 수 있도록 제 1 전기 접속부가 베이스 플레이트로부터 전기적으로 절연되는 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 중 하나를 통한 수직 단면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 정전 척을 제조하는 방법의 플로우차트를 도시한다.
이하의 기술에서, 다수의 구체적인 상세들이 본 발명의 전체적인 이해를 제공하도록 언급된다. 그러나 본 발명이 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부 없이도 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 동작들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 를 포함하는 플라즈마 프로세싱 시스템을 도시한다. 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 는 하나 이상의 측벽들 (101A), 상단 구조체 (101B), 및 하단 구조체 (101C) 로 규정된 외부 구조체 (101) 를 포함한다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 의 외부 구조체 (101) 는 전기 도전성 재료로 형성될 수 있고 기준 접지 전위에 전기적 접속을 갖는다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 는 기판 (105) 이 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 로 삽입될 수 있고 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 로부터 제거될 수 있는 폐쇄가능한 입구 (103) 를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 프로세싱 챔버 (100) 의 상부 부분은 기판 (105) 의 삽입 및 제거를 인에이블하도록 프로세싱 챔버 (100) 의 하부 부분으로부터 분리하도록 구성될 수 있다.
플라즈마 프로세싱 챔버는 하부 지지 구조체 (109) 상에 배치된 정전 척 (107) 을 포함한다. 정전 척 (107) 은 베이스 플레이트 (111), 본딩 층 (113), 및 세라믹 층 (115) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 베이스 플레이트 (111) 는 알루미늄으로 형성된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 베이스 플레이트 (111) 는 베이스 플레이트 (111) 가 정전 척 (107) 의 동작을 지원하도록 충분한 전기 전도, 열 전도, 및 기계적 강도를 제공하는 한, 다른 재료들 또는 재료들의 조합들로 형성될 수 있다. 본딩 층 (113) 은 베이스 플레이트 (111) 에 세라믹 층 (115) 을 고정한다. 본딩 층 (113) 은 또한 세라믹 층 (115) 과 베이스 플레이트 (111) 사이의 열 파괴부 (thermal break) 로서 작용한다. 세라믹 층 (115) 의 상단 표면은 프로세싱 동안 기판 (105) 을 지지하도록 구성된 영역을 포함한다. 일부 실시예들에서, 세라믹 층 (115) 의 상단 표면은 메사 구조체들로 지칭된 복수의 상승된 구조체들의 동일 평면 (co-planar) 상단 표면들로 형성된다. 메사 구조체들의 상단 표면들 상에 지지된 기판 (105) 을 사용하여, 메사 구조체들의 측면들 사이의 영역들은 기판 (105) 의 향상된 온도 제어를 제공하도록 기판 (105) 의 후면에 대고 헬륨 가스와 같은 유체의 흐름을 제공한다.
플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 는 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 이 정전 척 (107) 과 상단 전극 (117) 사이에 존재하도록 정전 척 (107) 위에 배치된 상단 전극 (117) 을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 상단 전극 (117) 은 기준 접지 전위 (125) 에 전기적으로 접속된다. 프로세스 가스 공급 라인 (121) 은 프로세스 가스 소스 (123) 로부터 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 으로 프로세스 가스를 공급하도록 플럼빙된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스 공급 라인 (121) 은 단순히 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 내 하나 이상의 위치들에서 프로세스 가스를 디스펜싱하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 상단 전극 (117) 은 프로세스 가스가 다수의 내부 플로우 채널들을 통해 다수의 디스펜싱 포트들로 그리고 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 내로 분산된 방식으로 흐를 수 있도록 샤워헤드 전극의 입력부로 플럼빙된 프로세스 가스 공급 라인 (121) 을 갖는, 다수의 디스펜싱 포트들로의 다수의 내부 플로우 채널들을 포함하는 샤워헤드 전극으로 규정된다.
RF 전력 소스 (129) 는 매칭 모듈 (131) 을 통해 접속부 (127) 로 RF 신호들을 공급하도록 접속되고, 접속부 (127) 는 공급된 RF 신호들을 하부 지지 구조체 (109) 로 송신하도록 구성된다. 동작 동안, 프로세스 가스는 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 내로 흐르고, RF 신호들은 하부 지지 구조체 (109) 로 공급된다. RF 신호들은 하부 지지 구조체로부터 베이스 플레이트 (111) 로, 그리고 베이스 플레이트 (111) 로부터 정전 척 (107) 을 통해, 그리고 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 을 통해 상단 전극 (117) 으로 송신된다. RF 신호들은 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 내 프로세스 가스를 기판 (105) 에 노출하여 플라즈마 (133) 로 변환되어, 이온들 및/또는 라디칼들과 같은 플라즈마 (133) 의 반응성 구성성분들은 기판 (105) 의 노출된 부분들을 개질하도록 동작한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버 (100) 내 가스들은 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 으로부터 측면 벤트들 (135) 을 통해 배기 포트 (137) 로 흐르고, 배기 포트 (137) 는 접속부 (138) 를 통해 프로세싱 챔버 (100) 의 내부 볼륨으로부터 유체들을 인출하도록 구성된 배기 모듈 (139) 에 플럼빙한다.
플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 는 본 명세서에서 기술의 용이함을 위해 간략화된 방식으로 제시된다는 것이 이해되어야 한다. 실제로, 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 는 본 명세서에 기술되지 않은 많은 컴포넌트들을 포함하는 복잡한 시스템이다. 그러나, 주의깊게 제어된 조건들 하에서 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 가 하나 이상의 프로세스 가스 조성(들)의 제어된 플로우들을 수용하도록 연결되고 기판 (105) 을 홀딩하는 정전 척 (107) 을 포함한다는 것이 이해되어야 하고, 기판에 정전 척 (107) 이 하나 이상의 프로세스 가스 조성(들)을 플라즈마 (133) 로 변환하도록 정전 척 (107) 위에 놓인 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 내 플라즈마 (133) 의 RF 바이어싱을 위해 특정된 방식으로 기판 (105) 의 프로세싱을 인에이블하기 위한 RF 신호들을 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 으로 송신하도록 접속된다. 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 에 의해 수행될 수도 있는 플라즈마 프로세싱 동작들의 예들은 다른 것들 중에서, 에칭 동작들, 증착 동작들, 및 애싱 동작들을 포함한다.
플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 는 정전 척 (107) 을 활용하는 CCP (capacitively coupled plasma) 타입 프로세싱 챔버의 예이다. 그러나, 정전 척 (107) 은, RF 신호들이 정전 척 (107) 으로부터 정전 척 (107) 에 의해 홀딩된 기판 위의 플라즈마 프로세싱 영역으로 송신될 수도 있는 ICP (inductively coupled plasma) 프로세싱 챔버들 및 TCP (transformer coupled plasma) 프로세싱 챔버들과 같은 다른 타입들의 플라즈마 프로세싱 챔버들에서 활용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 개시는 주로 정전 척 (107) 의 설계 및 동작의 개선사항들을 고려한다. 따라서, 본 명세서에 개시된 정전 척 (107) 의 다양한 예시적인 실시예들은 본질적으로 임의의 타입의 플라즈마 프로세싱 챔버를 활용할 수 있고, 도 1의 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 가 논의를 목적으로 예를 제공한다는 것이 이해되어야 한다.
예시적인 실시예에서, 본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 기판 (105) 은 반도체 웨이퍼를 지칭한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 본 명세서에 사용된 바와 같은 기판 (105) 은 사파이어, GaN, GaAs 또는 SiC, 또는 다른 기판 재료들로 형성된 기판들을 지칭할 수 있고, 유리 패널들/기판들, 금속 포일들, 금속 시트들, 폴리머 재료들, 등을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 다양한 실시예들에서, 본 명세서에 지칭된 바와 같은 기판 (105) 은 형태, 형상, 및/또는 사이즈를 가변할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 본 명세서에 지칭된 바와 같은 기판 (105) 은 200 ㎜ (millimeters) 반도체 웨이퍼, 300 ㎜ 반도체 웨이퍼, 또는 450 ㎜ 반도체 웨이퍼에 대응할 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 본 명세서에 지칭된 바와 같은 기판 (105) 은 다른 형상들 중에서 평판 디스플레이, 등의 직사각형과 같은 비원형 기판에 대응할 수도 있다.
도 2a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 클램프 전극 어셈블리 (201) 및 하나 이상의 저항 가열기 (205) 를 포함하도록 구성된 세라믹 층 (115) 을 갖는 정전 척 (107) 을 도시한다. 일부 실시예들에서, 클램프 전극 어셈블리 (201) 는 세라믹 층 (115) 의 상단 표면 상에 기판 (105) 을 홀딩하기 위한 전기장을 생성하도록 모노폴라 동작을 위해 구성된 단일 전극을 가질 수 있다. 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 모노폴라 동작을 위해, 베이스 플레이트 (111) 로부터의 DC 절연은 선택가능하다.
일부 실시예들에서, 클램프 전극 어셈블리 (201) 는 차동 전압이 세라믹 층 (115) 의 상단 표면 상에 기판 (105) 을 홀딩하기 위한 전기장을 생성하기 위한 2 개의 분리된 클램프 전극들 사이에 인가되는 바이폴라 동작을 위해 구성된 2 개의 분리된 클램프 전극들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 2 개의 분리된 클램프 전극들은 바이폴라 동작을 인에이블하도록 기하학적으로 인터리빙되거나 서로 얽힐 (interdigitate) 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 클램프 전극 어셈블리 (201) 는 다상 (multiphasic) 방식으로 동작하도록 접속된 3 개 이상의 분리된 클램프 전극들을 포함할 수 있다. 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들) 각각은 접속부 (134) 를 통해 DC 전압 공급부 (132) 에 접속된다.
클램프 전극 어셈블리 (201) 의 바이폴라 동작을 위해, 베이스 플레이트 (111) 로부터의 DC 절연이 필수적이다. 일부 실시예들에서, 커플링 커패시터들이 이 목적을 위해 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 커패시터들 (136) 이 RF 신호들의 필터링을 제공하도록 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 전극(들)과 베이스 플레이트 (111) 사이에 전기적으로 접속될 수 있다. DC 전압 공급부 (132) 는 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들) 상에 나타난 전압을 제어하도록 구성된다. 클램프 전극 어셈블리 (201) 가 복수의 클램프 전극들을 포함하는 실시예들에서, 전압 및/또는 위상이 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 다른 복수의 클램프 전극들에 대해 독립적인 방식으로 제어되도록 복수의 클램프 전극들 각각은 복수의 클램프 전극들을 포함하고, 복수의 클램프 전극들 각각은 DC 전압 공급부 (132) (또는 분리된 DC 전압 공급부들 (132) 각각) 에 접속된다. 일부 실시예들에서, 커패시터들 (136) 은 정전 척 (107) 내에 배치될 수 있다. 특히 커패시터들 (136) 이 보다 큰 사이즈인 다른 실시예들에서, 커패시터들 (136) 은 정전 척 (107) 외부에 장착될 수 있다. 커패시터들 (136) 의 사이즈는 클램프 전압, RF 전류, 및 베이스 플레이트 (111) 와 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 클램프 전극들 사이의 다수의 접속부들에 따를 것이다.
일부 실시예들에서, 정전 척 (107) 은 본딩 층 (113) 의 방사상 주변부 외부에 세라믹 층 (115) 의 하단 표면과 베이스 플레이트 (111) 의 상단 표면 사이에 배치된 주변부 시일 (207) 을 포함한다. 주변부 시일 (207) 은 세라믹 층 (115) 및 베이스 플레이트 (111) 가 본딩 층 (113) 과 인터페이싱하는 내부 영역들 내로 플라즈마 (133) 구성성분들 및/또는 프로세스 부산물 재료들의 진입을 방지하도록 구성된다.
다양한 실시예들에서, 정전 척 (107) 은 다양한 냉각 메커니즘들, 가열 메커니즘들, 클램핑 메커니즘들, 바이어스 전극들, 기판 리프팅 핀들, 및 센서들을 포함하도록 구성될 수 있고, 센서들은 다른 파라미터들 중에서도 온도, 압력, 전압, 및/또는 전류의 측정치를 제공할 수 있다. 예를 들어, 베이스 플레이트 (111) 는 냉각 유체가 흐를 수 있는 다수의 냉각 채널들 (211) 을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 세라믹 층 (115) 은 후면 가스가 기판 (105) 아래에 놓인 메사 구조체들 사이의 영역 내로 흐르고 디스펜싱될 수 있는 유체 플로우 채널들의 배열을 포함할 수 있다. 하부 지지 구조체 (109) 는 다양한 회로, 플럼빙, 제어 컴포넌트들 및 정전 척 (107) 의 내부 컴포넌트들, 예컨대 저항 가열기(들) (205), 후면 가스 전달 시스템, 기판 리프팅 핀들, 클램프 전극 어셈블리 (201), 냉각 채널들 (211), 센서들, 등의 지지 부분들을 홀딩하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
고주파수, 예를 들어, 약 1 ㎒ 이상의 RF 주파수 RF 전력 인가를 위해, 클램프 전극 어셈블리 (201) 는 RF 신호들을 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 에 분배하는 것에 의존한다. 일부 경우들에서, RF 신호들은 클램프 전극 어셈블리 (201) 로 그리고 궁극적으로 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 으로 정전 척 (107) 의 내부 영역들을 통한 RF 신호들의 용량 커플링에 의존하여 베이스 플레이트 (111) 에 인가될 수도 있다. 그러나, 정전 척 (107) 의 내부 영역들을 통해 RF 신호들을 송신하는 것과 연관된 어려움들이 있다. 예를 들어, 정전 척 (107) 의 내부 영역들을 통한 RF 신호들의 송신시, 기판 (105) 의 대미지 및/또는 디척킹 (de-chucking) 을 유발할 수 있는 정전 척 (107) 의 다양한 내부 영역들 내에 원치 않은 (기생) 플라즈마를 스트라이킹할 가능성이 있다. 또한, 정전 척 (107) 의 내부 영역들을 통해 송신된 RF 신호들은, 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 에 도달하는 RF 전류 분배시 불균일성을 유발할 수 있고 결국 프로세스 균일성, 예를 들어, 에칭 균일성 및 CD (critical dimension) 균일성에 부정적인 영향을 주는, 저항 가열기(들) (205) 의 엘리먼트들을 통해 커플링될 수 있다. 부가적으로, 정전 척 (107) 의 내부 영역들을 통해 송신된 RF 신호들은 다른 회로 보다도, 저항 가열기(들) (205) 의 구동 회로들과 같은 내부의 다양한 회로에 대미지를 줄 수 있다. 그리고, 보다 낮은 주파수, 예를 들어, 약 1 ㎒ 미만의 RF 주파수의 RF 전력 인가시, 정전 척 (107) 은 RF 신호들에 대한 고 임피던스 절연체로서 나타난다. 따라서, 보다 낮은 RF 전력 인가시, 외부 커패시터들과 같은 병렬 커플링 메커니즘들을 사용하지 않고, 베이스 플레이트 (111) 로부터 세라믹 층 (115) 을 통해 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 으로 보다 낮은 주파수 RF 신호들의 송신에 의존하는 것이 어렵다.
정전 척 (107) 을 통한 RF 신호들의 송신과 연관된 문제들을 해결하기 위해, 전기 접속들이 베이스 플레이트 (111) 와 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극들 사이에 이루어진 일부 실시예들이 본 명세서에 개시된다. 이들 실시예들에서, 정전 척 (107) 은 일 플레이트로서 작용하는 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극들 및 절연체로서 작용하는 세라믹 층 (115) 및 또 다른 다른 플레이트로서 작용하는 기판 (105) 을 갖는 병렬 플레이트 커패시터로서 동작한다. 일부 실시예들에서, 이 구성이 충분한 고유 커패시턴스를 제공하지 않으면, 목표된 커패시턴스 레벨에 도달하도록 부가적인 보충 커패시턴스가 설치될 수 있다. 이 구성에서, RF 전류는 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)으로부터 세라믹 층 (115) 을 통해 기판 (105) 에 용량 커플링된다. 또한, 이 구성에서, 베이스 플레이트 (111) 와 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들) 사이의 전기 접속들은 이들 전기 접속들의 대미지 및 기판 (105) 을 홀딩하는 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 대응하는 고장을 회피하도록 인가된 RF 전류를 견딜 수 있는 사이즈 및 수로 구성된다. 정전 척 (107) 내에 베이스 플레이트 (111) 와 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들) 간의 전기 접속이 존재하면, 정전 척 (107) 의 문제 있는 내부 영역들을 통해 RF 신호들을 송신할 필요는 없다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 베이스 플레이트 (111) 와 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들) 간의 전기 접속들은 보다 낮은 RF 신호 주파수와 보다 높은 RF 신호 주파수의 넓은 스펙트럼에 걸쳐 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 으로 RF 신호들의 안전하고 신뢰성 있는 전달을 제공한다는 것이 이해되어야 한다.
도 2a를 다시 참조하면, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)은 클램프 전극 어셈블리 (201) 와 세라믹 층 (115) 의 상단 표면 사이의 세라믹 층 (115) 의 영역에 다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없도록 세라믹 층 (115) 의 상단 표면에 실질적으로 평행한 배향으로 세라믹 층 (115) 내 그리고 세라믹 층 (115) 내 상부 위치에 위치된다. 또한, 클램프 전극 어셈블리 (201) 는 적어도 기판 (105) 을 지지하도록 구성되는 세라믹 층 (115) 의 상단 표면의 영역 아래에 놓인 영역에 걸치도록 세라믹 층 (115) 을 통해 수평으로 연장하도록 구성된다. 클램프 전극 어셈블리 (201) 는 클램프 전극 어셈블리 (201) 로부터 방사되는 전기장과의 간섭을 최소화하도록 그리고 반응성 커패시턴스를 최적화하도록 세라믹 층 (115) 의 상단 근방에 배치된다.
일부 실시예들에서, 다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없는 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)과 세라믹 층 (115) 의 상단 표면 사이의 세라믹 층 (115) 의 영역은 전기 도전성 재료를 포함하지 않는 이 영역에 대응한다. 일부 실시예들에서, 다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없는 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)과 세라믹 층 (115) 의 상단 표면 사이의 세라믹 층 (115) 의 영역은 RF 신호들의 송신을 간섭하지 않는, 드문드문 분포된 전기 도전성 재료를 포함하는 영역에 대응한다. 일부 실시예들에서, 다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없는 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)과 세라믹 층 (115) 의 상단 표면 사이의 세라믹 층 (115) 의 영역은 다른 주변 전기 도전성 재료들로부터 전기적으로 절연되는, 즉, 전기적으로 플로팅하는 일부 전기 도전성 재료를 포함하는 영역에 대응한다. 일부 실시예들에서, 다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없는 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)과 세라믹 층 (115) 의 상단 표면 사이의 세라믹 층 (115) 의 영역은 RF 신호들을 차폐하지 않을 만큼 충분히 작은 두께의 전기 도전성 재료를 포함하는 영역에 대응한다.
다양한 실시예들에서, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)은 다른 것들보다도 몰리브덴, 탄탈룸, 텅스텐, 팔라듐, 루테늄, 플래티넘으로 형성된다. 그러나, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)은, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)이 제조 및 동작과 연관된 기계적 및 열적 요건들을 만족하고 요구된 주파수의 RF 신호들의 도전체로서 기능할 수 있는 한, 본질적으로 임의의 전기 도전성 재료로 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)의 두께는 인가된 RF 신호 주파수에서 RF 신호 송신을 위한 스킨 (skin) 깊이의 약 2 내지 3 배이다. 예로서, 13.56 ㎒의 인가된 RF 신호 주파수에서 RF 신호 송신을 위한 스킨 깊이는 약 0.0007 인치이다. 또 다른 예로서, 400 ㎑의 인가된 RF 신호 주파수에서 RF 신호 송신을 위한 스킨 깊이는 약 0.004 인치이다. 일부 실시예들에서, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)의 두께는 약 0.005 인치로부터 약 0.015 인치로 연장하는 범위 내이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)의 두께는 0.005 인치 미만 또는 0.015 인치 초과일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 일부 실시예들에서, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)은 세라믹 층 (115) 의 제조 동안 금속 포일을 도포, 예를 들어, 적층 (laminating), 공-소성 (co-firing), 등에 의해 형성된다. 그리고, 일부 실시예들에서, 세라믹 층 (115) 의 제조 동안, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)은 잉크가 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)을 형성하는 금속 재료를 함유하도록 제조되는 스크린 인쇄 프로세스를 사용하여 형성된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상이한 방법들 및 기법들이 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)을 형성하도록 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
베이스 플레이트 (111) 로 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)의 전기 접속을 제공하기 위해, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 은 세라믹 층 (115) 의 주변부를 중심으로 실질적으로 균일한 방식으로 분포되고, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 각각은 베이스 플레이트 (111) 와 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들) 사이에서 RF 신호들을 위한 저 임피던스 송신 경로를 제공한다. 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 각각은 베이스 플레이트 (111) 로부터 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 미리 결정된 클램프 전극들로 각각의 위치에서 RF 전력 송신 경로를 형성하도록 베이스 플레이트 (111) 로부터 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 미리 결정된 클램프 전극들 각각의 위치로 전기 접속을 형성하도록 구성된다.
도 3a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 2a에 참조된 A-A 뷰에 대응하는 클램프 전극 어셈블리 (201) 와 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 사이의 계면을 통해 연장하는 정전 척 (107) 의 수평 단면도를 도시한다. 도 3a의 예에서, 세라믹 층 (115) 의 주변부를 중심으로 그리고 세라믹 층 (115) 을 중심으로 원주 (221) 를 따라 세라믹 층 (115) 의 주변부 근방에서 실질적으로 균일한 방식으로 분포된 8 개의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 이 있고, 8 개의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 각각은 세라믹 층 (115) 의 상단 표면에 수직으로 연장하는 세라믹 층 (115) 의 중심선 (202) 을 중심으로 측정될 때 약 45 도의 각도로 8 개의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 중 인접한 각각으로부터 분리된다. 다른 실시예들에서, 8 개보다 많거나 보다 적은 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 이 사용될 수 있다. 예를 들어, 또 다른 예시적인 실시예는 최대 1000 개의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 을 포함할 수 있다.
또한, 균일성을 이유로, 일부 고주파수, 예를 들어, 60 ㎒ 이상의 전력 인가를 위해, 클램프 전극 어셈블리 (201) 가 섹션화된 형상을 갖는, 예컨대 페탈들을 갖는 것이 바람직할 수도 있다. 도 3b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 세라믹 층 (115) 의 중심선 (202) 을 중심으로 방사상으로 대칭인 방식으로 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 모노폴라 클램프 전극 (201A) 이 중단되는 도 3a의 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 수정된 버전을 도시한다. 도 3b의 예시적 실시예에서, 갭들 (309) 은 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 모노폴라 클램프 전극 (201A) 의 인접한 영역들 (301 내지 308) 을 분리하고, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 모노폴라 클램프 전극 (201A) 의 영역 (301 내지 308) 각각은 세라믹 층 (115) 의 중심선 (202) 근방에 함께 접속된다. 또한, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 모노폴라 클램프 전극 (201A) 의 영역 (301 내지 308) 각각은 각각의 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209A 내지 209H) 을 통해 베이스 플레이트 (111) 로부터 RF 전력을 수신하도록 각각 접속된다.
도 3c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 클램프 전극 어셈블리 (201) 가 세라믹 층 (115) 의 중심선 (202) 을 중심으로 방사상으로 대칭인 방식으로 위치된 복수의 클램프 전극들 (311 내지 318) 을 포함하는, 도 3a의 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 수정된 버전을 도시한다. 도 3c의 예시적인 실시예에서, 클램프 전극들 (311 내지 318) 중 인접한 전극들은 갭들 (319) 에 의해 서로로부터 분리된다. 또한, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 클램프 전극들 (311 내지 318) 각각은 각각의 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209A 내지 209H) 을 통해 베이스 플레이트 (111) 로부터 RF 전력을 수신하도록 각각 접속된다. 일부 실시예들에서, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 클램프 전극들 (311 내지 318) 각각을 통한 RF 신호 송신이 독립적으로 제어될 수 있도록, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209A 내지 209H) 각각은 개별적으로 제어된 RF 신호들을 수신하도록 접속될 수 있다. 또한, 클램프 전극들 (311 내지 318) 각각은 클램프 전극 어셈블리 (201) 가 바이폴라 모드에서 동작되도록 독립적으로 제어된 클램핑 전압을 수신하도록 접속될 수 있다. 예를 들어, 클램프 전극들 (311, 313, 315, 및 317) 은 미리 결정된 크기의 포지티브 전압을 수신하도록 접속될 수 있고, 클램프 전극들 (312, 314, 316, 및 318) 은 미리 결정된 크기의 네거티브 전압을 수신하도록 접속될 수 있다.
베이스 플레이트 (111) 로부터 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)으로 RF 신호들의 균일한 송신을 제공하기 위해, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 은 세라믹 층 (115) 의 중심선 (202) 을 중심으로 실질적으로 균일한 방식으로 분포될 수 있다. 그러나, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 의 위치들의 일부 조정들은 정전 척 (107) 내 다른 구조체들 및/또는 통로들 둘레에서 이들의 배치를 수용하도록 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 은 베이스 플레이트 (111) 와 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들) 사이에 직접 전기 접속을 제공하는 수동 접속부들로서 규정될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 의 일부 또는 전부는 베이스 플레이트 (111) 로부터 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)으로 송신된 RF 신호들의 진폭 및/또는 주파수를 제어하도록 규정될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 의 개별 모듈들은, 이 모듈들을 통해 송신되는 RF 신호들의 진폭 및/또는 주파수를 실시간 제어하도록 구성될 수 있다.
베이스 플레이트 (111), 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209), 및 클램프 전극 어셈블리 (201) 가 함께, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 이 위치되는, 베이스 플레이트 (111) 의 상단 표면과 클램프 전극 어셈블리 (201) 사이 그리고 세라믹 층 (115) 을 중심으로 원주 (221) 내에 존재하는 정전 척 (107) 의 내부 볼륨 둘레로 RF 전력 송신을 지향시키도록, 패러데이 케이지를 형성한다는 것이 이해되어야 한다. 도 2b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 굵은 실선 (250) 으로 나타낸 RF 신호 송신 경로를 갖는 도 2a의 구성을 도시한다. RF 신호들은 RF 전력 소스 (129) 로부터 매칭 모듈 (131) 을 통해 접속부 (127) 를 통해 하부 지지 구조체 (109) 로 송신된다. 이어서 RF 신호들은 하부 지지 구조체 (109) 의 표면 둘레에서 베이스 플레이트 (111) 로 이동한다. 이어서 RF 신호들은 베이스 플레이트 (111) 의 상단 표면까지 베이스 플레이트 (111) 의 표면을 따라 그리고 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 각각에 걸쳐 그리고 이어서 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)으로 이동한다.
베이스 플레이트 (111) 로부터 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 을 통해 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)으로 RF 신호들을 송신함으로써, 정전 척 (107) 의 내부 볼륨은 본질적으로 RF 신호 유도된 전기장들에 영향을 받지 않는다. 또한, RF 신호 필터링 디바이스들은 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 및 다른 의도적인 RF 도전체들이 정전 척 (107) 내 다른 전기 도전성 컴포넌트들을 통과하는 다양한 위치들에서 구현될 수 있고, 다른 전기 도전성 컴포넌트들이 RF 신호들을 전도하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 베이스 플레이트 (111), 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209), 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)에 의해 형성된 패러데이 케이지는 다양한 RF 필터링 디바이스들과 함께 RF 장들로부터 정전 척 (107) 의 내부의 회로 및 접속 층들을 보호하고 차폐한다. 또한, 베이스 플레이트 (111) 에서보다 클램프 전극 어셈블리 (201) 에서 정전 척 (107) 내에 RF 신호 유도된 전압이 보다 높게 나타나게 함으로써, 정전 척 (107) 내에서 내부적으로 플라즈마를 부주의하게 스트라이킹할 가능성이 없다. 따라서, 전체 정전 척 (107) 구조체를 통해 흐르는 RF 전류에 의해 유발된 부정적인 효과들에 노출시키지 않고 정전 척 (107) 의 내부 볼륨 내에 전자 컴포넌트들, 예를 들어, 가열기 회로, 센서 회로, 등을 놓는 것이 가능하다.
또한, 베이스 플레이트 (111), 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209), 및 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 하나 이상의 클램프 전극(들)에 의해 형성된 패러데이 케이지는, 광대역 RF 신호 주파수들에 대해 기판 (105) 으로의 RF 신호 송신시 개선된 일관성을 제공하고, 그리고 다른 내부 회로 및 연관된 정전 척 (107) 내 변동들과 무관한 기판 (105) 으로 RF 신호 송신시 개선된 일관성을 제공하여, 일 정전 척 (107) 으로부터 또 다른 정전 척 (107) 으로 기판 (105) 으로 RF 신호 송신시 개선된 일관성을 제공한다. 따라서, 베이스 플레이트 (111), 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209), 및 클램프 전극 어셈블리 (201) 에 의해 형성된 패러데이 케이지는 보다 균일하고 일관된 방식으로 다양한 RF 신호 주파수들 및 고조파들을 사용하여 상이한 정전 척들 (107) 의 동작을 제공한다.
부가적으로, 세라믹 층 (115) 의 상단 근방에서 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 위치는 다른 것들 중에서 400 ㎑, 100 ㎑, 55 ㎑와 같은 보다 낮은 RF 신호 주파수들의 송신을 제공한다. 또한, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 에 의한 베이스 플레이트 (111) 로 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 직접 접속은 보다 낮은 RF 주파수 신호들의 펄싱을 인에이블하고, 이는 특정한 플라즈마 프로세싱 동작들에 유용할 수도 있다. 또한, 보다 높은 RF 전류를 송신하도록 구성된 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 을 사용하여, 클램프 전극 어셈블리 (201) 를 통해 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 으로 보다 낮은 RF 신호 주파수의 보다 높은 RF 전류를 송신하는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 중 하나를 통한 수직 단면도를 도시한다. RF 전력 전달 접속 모듈 (209) 은 베이스 플레이트 (111) 와 세라믹 층 (115) 내 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 사이에서 연장하는 제 1 전기 접속부 (401) 를 포함한다. 또한, RF 전력 전달 접속 모듈 (209) 은 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 와 클램프 전극 어셈블리 (201) 사이에 전기 접속을 형성하도록, 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 로부터 세라믹 층 (115) 을 통해 클램프 전극 어셈블리 (201) 로 연장하는 제 2 전기 접속부 (405) 를 포함한다. 일부 실시예들에서, 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 는 평면형 형상이다. 다른 실시예들에서, 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 는 비평면형 형상, 예컨대 다른 것들보다도 볼록한 형상, 오목한 형상, 실린더형 형상이다. 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 의 부분 (403A) 은 세라믹 층 (115) 의 하단부에서 노출되고 제 1 전기 접속부 (401) 의 부재에 의해 물리적으로 콘택트된다. 일부 실시예들에서, 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 는 제 1 전기 접속부 (401) 와 전기적 접속을 인에이블하도록 도금될 수 있다.
제 1 전기 접속부 (401) 및 제 2 전기 접속부 (405) 는 정전 척 (107) 의 지지하는 구조체/둘러싸는 구조체/인터페이싱하는 구조체의 열 유도된 팽창 및 수축을 수용하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제 1 전기 접속부 (401) 는 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 의 노출된 부분 (403A) 에 대고 압축하는 전기 도전성 핀 (407) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 1 전기 접속부 (401) 는 베이스 플레이트 (111) 로 전기적으로 단락된다. 다른 실시예들에서, 제 1 전기 접속부 (401) 는 베이스 플레이트 (111) 로부터 전기적으로 절연되지만, RF 신호들이 베이스 플레이트 (111) 로부터 제 1 전기 접속부 (401) 를 통해 우선적으로 송신되도록 배치된다. 일부 실시예들에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 전기 도전성 핀 (407) 은 베이스 플레이트 (111) 로부터 전기 도전성 핀 (407) 으로 RF 신호들의 송신을 인에이블하도록 베이스 플레이트 (111) 에 전기적으로 접속된다. 구체적으로, 전기 도전성 핀 (407) 은 베이스 구조체 (409) 와 전기적으로 접속하여 배치되고, 베이스 구조체 (409) 는 차례로 베이스 플레이트 (111) 와 전기적 접속하여 배치된다. 이 구성에서, RF 신호들은 베이스 플레이트 (111) 의 외부 표면을 따라, 베이스 플레이트 (111) 의 상단 표면에 걸쳐, 베이스 구조체 (409) 로, 핀 (407) 으로, 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 까지, 그리고 제 2 전기 접속부 (405) 를 통해 클램프 전극 어셈블리 (201) 로 이동한다. 일부 실시예들에서, 전기 도전성 핀 (407) 은 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 의 노출된 부분 (403A) 에 대고 전기 도전성 핀 (407) 을 압축하도록 구성된 스프링을 포함한다. 또한, 일부 실시예들에서, 전기 도전성 핀 (407) 은 최대 30 A의 RF 전류를 송신하도록 구성된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 전기 도전성 핀 (407) 은 정전 척 (107) 에 의해 수행될 프로세스에 적절하게, 보다 많거나 보다 적은 양의 RF 전류를 송신하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
부가적으로, 일부 실시예들에서, 전기 도전성 핀 (407) 을 사용하는 대신, 베이스 플레이트 (111) 와 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 사이의 접속은 브레이즈 접속 (brazed connection) 또는 솔더링 접속 (soldered connection) 을 사용하여 이루어진다. 일부 실시예들에서, 제 1 전기 접속부 (401) 가 전기 도전성 핀 (407), 또는 브레이즈 접속, 또는 솔더링 접속, 또는 RF 도전체와 같은 일부 다른 타입의 접속을 사용하는지 여부와 무관하게, 제 1 전기 접속부 (401) 는 제 1 전기 접속부 (401) 를 통한 전기 임피던스를 최소화하기 위해, 세라믹 층 (115) 과 베이스 플레이트 (111) 사이에서 RF 도전체에 의해 횡단되는 거리가 가능한 한 작도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 제 2 전기 접속부 (405) 는 세라믹 층 (115) 내에 하나 이상의 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 각각은 클램프 전극 어셈블리 (201) 에 실질적으로 평행하게 배향된다. 또한, 제 2 전기 접속부 (405) 는 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 을 (복수의 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 의 경우) 서로 그리고 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 에 그리고 클램프 전극 어셈블리 (201) 에 전기적으로 접속하도록 위치된 하나 이상의 수직 도전성 구조체들 (413) 을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 수직 도전성 구조체들 (413) 중 적어도 하나는 세라믹 층 (115) 을 통해 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 와 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 중 가장 낮은 세그먼트 사이에서 연장하고, 그리고 수직 도전성 구조체들 (413) 중 적어도 하나는 세라믹 층 (115) 을 통해 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 중 가장 높은 세그먼트와 클램프 전극 어셈블리 (201) 사이에서 연장하고, 수직 도전성 구조체들 (413) 중 적어도 하나는 세라믹 층 (115) 을 통해, 존재한다면, 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 중 2 개의 수직으로 이웃하는 세트 각각 사이에서 연장한다.
내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 의 사용은 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 에 접속하도록 사용된 수직 도전성 구조체들 (413) 과 함께, 스택된 방식으로 세라믹 층 (115) 의 제조를 인에이블한다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 수직 도전성 구조체들 (413) 은 미리 결정된 내부 임베딩된 도전성 세그먼트 (411) 의 마주보는 측면들 상의 상이한 위치들에 위치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 방식으로, RF 전력 전달 접속 모듈 (209) 의제 2 전기 접속부 (405) 내의 전기 접속들은 상이한 수직 위치들에 그리고 상이한 수평 위치들에 이루어질 수 있다. 또한, 수직 도전성 구조체들 (413) 은 미리 결정된 RF 전력 전달 접속 모듈 (209) 내에서 리던던트 방식으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, RF 전력 전달 접속 모듈들 (209) 중 미리 결정된 일 모듈에서, 적어도 4 개의 수직 도전성 구조체들 (413) 은 세라믹 층 (115) 을 통해 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 와 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 중 가장 낮은 세그먼트 사이에서 연장하고, 그리고 적어도 4 개의 수직 도전성 구조체들 (413) 은 세라믹 층 (115) 을 통해 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 중 가장 높은 세그먼트와 클램프 전극 어셈블리 (201) 사이에서 연장하고, 그리고 적어도 4 개의 수직 도전성 구조체들 (413) 은 세라믹 층 (115) 을 통해, 존재한다면, 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 의 2 개의 수직으로 이웃하는 세트 각각 사이에서 연장한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 중 2 개의 이웃하는 세트 사이에 4 개의 수직 도전성 구조체들 (413) 을 리던던트 방식으로 사용하는 예를 도시한다. 도 5의 예에서, 4 개의 수직 도전성 구조체들 (413) 의 도시는 예로서 제공된다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시예들에서, 4 개보다 많거나 보다 적은 수직 도전성 구조체들 (413) 이 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 중 2 개의 이웃하는 세트 사이에 배치된다. 예를 들어, 도 5는 수직 도전성 구조체들 (413A) 을 갖는 옵션을 도시한다. 다양한 실시예들에서, 미리 결정된 RF 전력 전달 접속 모듈 (209) 에서 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 중 2 개의 이웃하는 세트 사이에 배치된 수직 도전성 구조체들 (413) 의 수량은 수직 도전성 구조체들 (413) 및/또는 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 을 제조하기 위해 사용된 재료(들)의 선택 및 선택된 재료(들)의 전기 용량에 의해 결정될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 단차된 구성을 갖는 세라믹 층 (115A) 을 포함하는 정전 척 (107A) 을 도시한다. 도 6b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 세라믹 층 (115A) 의 평면도를 도시한다. 세라믹 층 (115A) 은 중심 영역 (601) 및 주변 영역 (603) 을 포함한다. 중심 영역 (601) 은 기판 (105) 을 지지하도록 구성된 영역을 포함한다. 주변 영역 (603) 은 중심 영역 (601) 을 둘러싸도록 구성된다. 세라믹 층 (115A) 은 중심 영역 (601) 및 주변 영역 (603) 둘다를 가로질러 실질적으로 균일한 평면형 방식으로 연장하는 하단 표면을 갖는다. 중심 영역 (601) 은 세라믹 층 (115A) 의 하단 표면에 수직으로 측정될 때 제 1 전체 두께 (605) 를 갖는다. 주변 영역 (603) 은 세라믹 층 (115A) 의 하단 표면에 수직으로 측정될 때 제 2 전체 두께 (607) 를 갖는다. 제 2 전체 두께 (607) 는 제 1 전체 두께 (605) 보다 작아서, 세라믹 층 (115A) 의 외측 방사상 주변부에 단차된 구성을 제공한다. 또한, 전체 클램프 전극 어셈블리 (201) 는 세라믹 층 (115A) 의 상단 표면 바로 아래 위치에서 세라믹 층 (115A) 의 중심 영역 (601) 내에 위치된다. 그리고 세라믹 층 (115A) 의 주변 영역 (603) 은 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 의 일부를 포함한다. 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 은 또한 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 외측 부분 밑 세라믹 층 (115A) 의 중심 영역 (601) 내로 연장한다.
주변 RF 전력 전달 전극 (609) 은 클램프 전극 어셈블리 (201) 아래 세라믹 층 (115A) 내 수직 위치에서 세라믹 층 (115A) 내에 형성된다. 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 은 상단 표면, 하단 표면, 내측 에지 (609A), 및 외측 에지 (609B) 에 의해 규정된 환형 형상을 갖는다. 일부 실시예들에서, 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 의 상단 표면 및 하단 표면은 세라믹 층 (115A) 의 상단 표면에 실질적으로 평행하게 배향된다. 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 의 내측 에지 (609A) 는, 클램프 전극 어셈블리 (201) 와 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 사이에 중첩부 (613) 이 존재하도록, 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 외측 에지 (203A) 보다 세라믹 층 (115A) 의 중심선 (202) 에 방사상으로 보다 가깝게 위치된다. 다시, 세라믹 층 (115A) 의 중심선 (202) 은 세라믹 층 (115A) 의 상단 표면의 중심점에서 세라믹 층 (115A) 의 상단 표면에 수직으로 연장하는 것으로 간주된다. 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 의 외측 에지 (609B) 는 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 외측 에지 (203A) 보다 세라믹 층 (115) 의 중심선 (202) 으로부터 보다 멀리 위치된다. 클램프 전극 어셈블리 (201) 를 넘어 방사상 외측으로 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 의 연장은 기판 (105) 의 방사상 주변부를 둘러싸는 위치들에서 RF 신호들의 송신을 허용하고, 일부 프로세싱 적용예들에서 기판 (105) 의 방사상 에지에서 프로세싱 성능을 개선하도록 사용될 수 있다. 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 은 기판 (105) 의 에지 및 최외측 영역들에서 프로세스 성능을 개선하도록 기판 (105) 의 외측 방사상 주변부를 넘어 플라즈마로 RF 커플링의 연장을 제공한다.
주변 RF 전력 전달 전극 (609) 및 클램프 전극 어셈블리 (201) 의 베이스 플레이트 (111) 로의 전기 접속을 제공하기 위해, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (629) 은 베이스 플레이트 (111) 와 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 및 클램프 전극 어셈블리 (201) 사이에 RF 신호들의 저 임피던스 송신 경로를 제공하는 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (629) 각각을 사용하여, 세라믹 층 (115A) 의 주변부를 중심으로 실질적으로 균일한 방식으로 분포된다. 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (629) 은 세라믹 층 (115) 의 주변부를 중심으로 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들의 분포에 대해 본 명세서에 논의된 바와 동일한 방식으로 세라믹 층 (115A) 의 주변부 둘레에 분포될 수 있다.
도 6c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (629) 중 하나를 통한 수직 단면도를 도시한다. 일부 실시예들에서, RF 전력 전달 접속 모듈들 (629) 각각은 베이스 플레이트 (111) 와 세라믹 층 (115A) 내 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 사이에서 연장하는 제 1 전기 접속부 (401) 를 포함하고, 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 의 부분 (403A) 이 세라믹 층 (115A) 의 하단에서 노출된다. 도 4에 대해 이전에 논의된 바와 같이, 제 1 전기 접속부 (401) 는 일부 실시예들에서 전기 도전성 핀 (407) 에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 다른 실시예들에서, 제 1 전기 접속부 (401) 는 베이스 플레이트 (111) 와 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 사이에서 연장하는 브레이즈 접속 또는 솔더링 접속에 의해 형성될 수 있다.
RF 전력 전달 접속 모듈들 (629) 각각은 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 로부터 세라믹 층 (115A) 을 통해 클램프 전극 어셈블리 (201) 로 연장하는 제 2 전기 접속부 (621) 를 포함한다. 제 2 전기 접속부 (621) 는 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 로부터 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 으로 세라믹 층 (115A) 을 통해 연장하는 하부 전기 접속부 (623) 를 포함한다. 제 2 전기 접속부 (621) 는 또한 세라믹 층 (115A) 을 통해 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 로부터 클램프 전극 어셈블리 (201) 로 연장하는 상부 전기 접속부 (625) 를 포함한다. 하부 전기 접속부 (623) 는 도 4의 제 2 전기 접속부 (405) 에 대해 논의된 것과 유사한 방식으로 다수의 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 및 수직 도전성 구조체들 (413) 을 사용하여 형성될 수 있다. 도 6c의 예에서, 일 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 및 2 개의 수직 도전성 구조체들 (413) 이 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 로부터 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 으로 연장하는 하부 전기 접속부 (623) 를 형성하도록 사용된다. 유사하게, 상부 전기 접속부 (625) 는 도 4의 제 2 전기 접속부 (405) 에 대해 논의된 것과 유사한 방식으로 다수의 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 및 수직 도전성 구조체들 (413) 을 사용하여 형성될 수 있다. 도 6c의 예에서, 3 개의 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 (411) 및 4 개의 수직 도전성 구조체들 (413) 이 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 으로부터 클램프 전극 어셈블리 (201) 로 연장하는 상부 전기 접속부 (625) 를 형성하도록 사용된다.
일부 실시예들에서, 도 6c에 도시된 바와 같이, RF 신호들은 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 을 통해 클램프 전극 어셈블리 (201) 로 송신된다. 그러나, 다른 실시예들에서, RF 신호들은 먼저 클램프 전극 어셈블리 (201) 로 송신될 수 있고, 이어서 클램프 전극 어셈블리 (201) 을 통해 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 으로 송신될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, RF 신호들은 먼저 클램프 전극 어셈블리 (201) 를 통해 횡단하지 않고 베이스 플레이트 (111) 로부터 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 으로 송신될 수 있고, RF 신호들은 먼저 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 을 통해 횡단하지 않고, 베이스 플레이트 (111) 로부터 클램프 전극 어셈블리 (201) 로 송신될 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 은 클램프 전극 어셈블리 (201) 와의 사이에서 절연체로서 작용하는 세라믹 층 (115A) 의 일부를 사용하여, 클램프 전극 어셈블리 (201) 로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 이들 실시예들에서, 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 및 클램프 전극 어셈블리 (201) 각각은 베이스 플레이트 (111) 로부터 바로 RF 신호들을 수신하도록 독립적으로 접속될 수 있다. 또한, 이 구성에서, 일부 실시예들에서, 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 및 클램프 전극 어셈블리 (201) 각각으로 RF 신호 송신 경로들은 세라믹 층 (115A) 의 주변부로 전달된 RF 전류 대 세라믹 층 (115A) 의 중심 영역 (601) 을 지지하는 기판 (105) 으로 전달된 RF 전류의 독립적인 제어를 제공하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 다양한 실시예들에서, 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 및 클램프 전극 어셈블리 (201) 둘다를 가지는 것은 클램프 전극 어셈블리 (201) 에서가 아니라 주변 RF 전력 전달 전극 (609) 에서, 또는 반대로, 부가적인 RF 신호 주파수들의 인가를 제공하여 기판 (105) 에지 프로세싱에 대해 증가된 동작 유연성을 제공한다.
도 6d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 독립적으로 제어된 RF 신호들이 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (629) 및 베이스 플레이트 (111)로 각각 송신될 수 있도록, 제 1 전기 접속부 (401) 가 베이스 플레이트 (111) 로부터 전기적으로 절연되는 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (629) 중 하나를 통한 수직 단면도이다. 도 6d의 예에서, 전기 도전성 핀 (407) 의 베이스 구조체 (409) 는 베이스 구조체 (409) 가 베이스 플레이트 (111) 로부터 전기적으로 절연되도록 전기적으로 절연 부재 (410), 예컨대 유전체 슬리브 내에 배치된다. 전기 도전성 핀 (407) 의 베이스 구조체 (409) 는 적절한 RF 임피던스 매칭 회로에 의해 RF 전력 소스 (412) 에 접속된다. 이 구성에서, RF 전력 소스 (412) 에 의해 생성된 RF 신호들은 베이스 플레이트 (111) 를 통해 전도되지 않고, 베이스 구조체 (409) 로, 그리고 베이스 구조체 (409) 로부터 전기 도전성 핀 (407) 으로, 그리고 전기 도전성 핀 (407) 으로부터 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 (403) 로 전도된다. 일부 실시예들에서, RF 전력 소스 (412) 는 RF 전력 소스 (412) 로부터 전기 도전성 핀 (407) 의 베이스 구조체 (409) 로 송신된 RF 신호들이 RF 제어 모듈에 의해 제어되도록 RF 제어 모듈에 접속된다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 정전 척 (107/107A) 을 제조하는 방법의 플로우차트를 도시한다. 방법은 기판 (105) 을 지지하도록 구성된 영역을 포함하는 상단 표면을 갖는 세라믹 층 (115/115A) 을 형성하는 동작 701을 포함한다. 동작 701은 클램프 전극 어셈블리 (201) 와 세라믹 층 (115/115A) 의 상단 표면 사이의 세라믹 층 (115/115A) 의 영역이 다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없도록 세라믹 층 (115/115A) 의 상단 표면에 실질적으로 평행한 배향으로 그리고 세라믹 층 (115/115A) 내 상부 위치에서, 세라믹 층 (115/115A) 내에 클램프 전극 어셈블리 (201) 를 위치시키는 것을 포함한다. 클램프 전극 어셈블리 (201) 는 적어도 기판 (105) 을 지지하도록 구성되는 세라믹 층 (115/115A) 의 상단 표면의 영역 아래에 놓인 영역에 걸치도록 세라믹 층 (115/115A) 을 통해 수평으로 연장하도록 구성된다. 동작 701은 세라믹 층 (115/115A) 의 주변부를 중심으로 실질적으로 균일하게 분포된 방식으로 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209/629) 을 위치시키는 것을 포함한다. 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209/629) 각각은 각각의 위치에서 베이스 플레이트 (111) 로부터 클램프 전극 어셈블리 (201) 로 RF 전력 송신 경로를 형성하도록 각각의 위치에서 베이스 플레이트 (111) 로부터 클램프 전극 어셈블리 (201) 로 전기 접속부를 형성하도록 구성된다. 방법은 또한 베이스 플레이트 (111) 와 세라믹 층 (115/115A) 사이에 배치된 본딩 층 (113) 을 사용하여 세라믹 층 (115/115A) 을 베이스 플레이트 (111) 에 부착하기 위한 동작 703을 포함한다.
본 명세서에 논의된 바와 같이, 베이스 플레이트 (111), 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209/629), 및 클램프 전극 어셈블리 (201) 는 함께 베이스 플레이트 (111) 의 상단 표면과 클램프 전극 어셈블리 (201) 사이에 존재하는 정전 척 (107/107A) 의 내부 볼륨 둘레 및 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 (209/629) 이 위치되는 세라믹 층 (115/115A) 을 중심으로 한 원주 내에 RF 전력 송신을 지향시키도록 패러데이 케이지를 형성한다. 정전 척 (107/107A) 의 내부 볼륨 둘레에 RF 전류를 전도하도록 기능하는 이 패러데이 케이지를 사용하여, 정전 척 (107/107A) 의 내부 볼륨 내 내부 컴포넌트들 및 회로는 RF 유도된 대미지로부터 보호된다. 또한, 패러데이 케이지 구성은 정전 척 (107/107A) 의 상부 영역으로 균일한 방식으로 RF 신호들을 전달하도록 기능하고, 기판 (105) 에 걸쳐 보다 균일한 플라즈마 밀도로 변환한다. 부가적으로, 클램프 전극 어셈블리 (201) 가 패러데이 케이지 구성의 정전 척 (107/107A) 의 상단 표면 근방에 위치되기 때문에, 플라즈마 프로세싱 영역 (119) 으로, 예를 들어, 2 ㎒, 400 ㎑ 이하까지 보다 낮은 주파수 RF 신호들을 신뢰할 수 있게 전달할 수 있다. 그리고, 보다 낮은 주파수 RF 신호들은 정전 척 (107/107A) 의 내부 볼륨 둘레로 송신되기 때문에, 정전 척 (107/107A) 의 내부 볼륨 내에서 기생 방전할 가능성이 상당히 감소된다.
전술한 발명이 이해의 명확성을 목적으로 다소 상세히 기술되었지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수 있다는 것이 자명할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이고 제한하지 않는 것으로 간주되고, 본 발명은 본 명세서에 제공된 상세들로 제한되지 않고, 기술된 실시예들의 범위 및 등가물들 내에서 수정될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 전기 도전성 재료로 형성된 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트와 세라믹 층 사이에 배치된 본딩 층을 사용하여 상기 베이스 플레이트의 상단 표면에 부착된 상기 세라믹 층으로서, 기판을 지지하도록 구성된 영역을 포함하는 상단 표면을 갖는, 상기 세라믹 층;
    클램프 전극 어셈블리와 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면 사이의 상기 세라믹 층의 영역에 다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없도록, 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면에 실질적으로 평행한 배향으로 상기 세라믹 층 내에 그리고 상기 세라믹 층 내 상부 위치에 위치된 상기 클램프 전극 어셈블리로서, 상기 클램프 전극 어셈블리는, 적어도 상기 기판을 지지하도록 구성된 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면의 상기 영역 아래에 놓인 영역에 걸치도록 상기 세라믹 층을 통해 수평으로 연장하도록 구성되는, 상기 클램프 전극 어셈블리; 및
    상기 세라믹 층의 주변부를 중심으로 실질적으로 균일한 방식으로 분포된 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들로서, 상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 각각은 각각의 위치에서 상기 베이스 플레이트로부터 상기 클램프 전극 어셈블리로 RF 전력 송신 경로를 형성하도록 각각의 위치에서 상기 베이스 플레이트로부터 상기 클램프 전극 어셈블리로 전기적 접속부를 형성하도록 구성되는, 상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들을 포함하고,
    상기 베이스 플레이트, 상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들, 및 상기 클램프 전극 어셈블리는 함께 정전 척의 내부 볼륨 둘레에 RF 전력 송신을 지향시키도록 패러데이 케이지를 형성하는, 정전 척.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 각각은 상기 베이스 플레이트와 상기 세라믹 층 내의 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 사이에서 연장하는 제 1 전기 접속부를 포함하고, 상기 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트의 일부는 상기 세라믹 층의 하단에서 노출되고, 그리고 상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 각각은 상기 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 사이에서 상기 세라믹 층을 통해 상기 클램프 전극 어셈블리로 연장하는 제 2 전기 접속부를 포함하는, 정전 척.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 접속부는 상기 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트의 상기 노출된 부분에 대고 압축된 전기 도전성 핀을 포함하고, 상기 전기 도전성 핀은 상기 베이스 플레이트로부터 상기 전기 도전성 핀으로 RF 신호들의 송신을 인에이블하도록 상기 베이스 플레이트에 전기적으로 접속되는, 정전 척.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기 도전성 핀은 최대 30 A의 전류를 송신하도록 구성되는, 정전 척.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 전기 접속부는 상기 세라믹 층 내에 하나 이상의 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들을 포함하고, 상기 하나 이상의 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 각각은 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면에 실질적으로 평행하게 배향되고, 그리고 상기 제 2 전기 접속부는 상기 하나 이상의 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들을 서로, 상기 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트에, 그리고 상기 클램프 전극 어셈블리에 전기적으로 접속하도록 위치된 하나 이상의 수직 도전성 구조체들을 포함하는, 정전 척.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수직 도전성 구조체들 중 적어도 하나는 상기 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트와 상기 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 중 가장 낮은 세그먼트 사이에서 상기 세라믹 층을 통해 연장하고, 그리고 상기 수직 도전성 구조체들 중 적어도 하나는 상기 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 중 가장 높은 세그먼트와 상기 클램프 전극 어셈블리 사이에서 상기 세라믹 층을 통해 연장하고, 그리고 상기 수직 도전성 구조체들 중 적어도 하나는 존재한다면 상기 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 중 2 개의 세그먼트들의 수직으로 이웃하는 세트 각각 사이에서 상기 세라믹 층을 통해 연장하는, 정전 척.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 수직 도전성 구조체들 중 적어도 4 개는 상기 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트와 상기 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 중 가장 낮은 세그먼트 사이에서 상기 세라믹 층을 통해 연장하고, 그리고 상기 수직 도전성 구조체들 중 적어도 4 개는 상기 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 중 가장 높은 세그먼트와 상기 클램프 전극 어셈블리 사이에서 상기 세라믹 층을 통해 연장하고, 그리고 상기 수직 도전성 구조체들 중 적어도 4 개는 존재한다면 상기 내부 임베딩된 도전성 세그먼트들 중 2 개의 세그먼트들의 수직으로 이웃하는 세트 각각 사이에서 상기 세라믹 층을 통해 연장하는, 정전 척.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들은 상기 세라믹 층 주변부 근방에 위치된 8 개의 RF 전력 전달 접속 모듈들을 포함하고, 상기 8 개의 RF 전력 전달 접속 모듈들 각각은 상기 8 개의 RF 전력 전달 접속 모듈들 중 인접한 모듈 각각으로부터 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면에 수직으로 연장하는 상기 세라믹 층의 중심선을 중심으로 측정될 때 45 도만큼 이격되는, 정전 척.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램프 전극 어셈블리는 모노폴라 모드에서 동작하도록 구성된 단일 전극으로서 형성되는, 정전 척.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램프 전극 어셈블리는 바이폴라 모드에서 동작하도록 구성된 2 개의 전극들로서 형성되는, 정전 척.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램프 전극 어셈블리 아래 상기 세라믹 층 내 수직 위치에서 상기 세라믹 층 내에 형성된 주변 RF 전력 전달 전극을 더 포함하고, 상기 주변 RF 전력 전달 전극은 상단 표면, 하단 표면, 내측 에지, 및 외측 에지에 의해 규정된 환형 형상을 갖고, 상기 주변 RF 전력 전달 전극의 상기 상단 표면 및 상기 하단 표면은 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면에 실질적으로 평행하게 배향되고, 상기 주변 RF 전력 전달 전극의 상기 내측 에지는 상기 주변 RF 전력 전달 전극의 외측 에지보다 상기 세라믹 층의 중심선에 방사상으로 보다 가깝게 위치되고, 상기 세라믹 층의 상기 중심선은 세라믹 층의 상기 상단 표면에 수직으로 연장하고, 그리고 상기 주변 RF 전력 전달 전극의 상기 외측 에지는 상기 클램프 전극 어셈블리의 상기 외측 에지보다 상기 세라믹 층의 상기 중심선으로부터 보다 멀리 위치되는, 정전 척.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 각각은 상기 베이스 플레이트와 상기 세라믹 층 내의 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 사이에서 연장하는 제 1 전기 접속부를 포함하고, 상기 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트의 일부는 상기 세라믹 층의 하단에서 노출되고, 그리고
    상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 각각은 상기 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트 사이에서 상기 세라믹 층을 통해 상기 클램프 전극 어셈블리로 연장하는 제 2 전기 접속부를 포함하고, 상기 제 2 전기 접속부는 상기 노출된 임베딩된 도전성 세그먼트로부터 상기 주변 RF 전력 전달 전극으로 상기 세라믹 층을 통해 연장하는 하부 전기 접속부 및 상기 주변 RF 전력 전달 전극으로부터 상기 클램프 전극 어셈블리로 상기 세라믹 층을 통해 연장하는 상부 전기 접속부를 포함하는, 정전 척.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 세라믹 층은 중심 영역 및 주변 영역을 포함하고, 상기 중심 영역은 상기 기판을 지지하도록 구성된 상기 영역을 포함하고, 상기 주변 영역은 상기 중심 영역을 구획하도록 (circumscribe) 구성되고, 상기 세라믹 층은 상기 중심 영역 및 상기 주변 영역 둘다에 걸쳐 실질적으로 균일한 평면형 방식으로 연장하는 하단 표면을 갖고, 상기 중심 영역은 상기 세라믹 층의 상기 하단 표면에 수직으로 측정될 때 제 1 전체 두께를 갖고, 상기 주변 영역은 상기 세라믹 층의 상기 하단 표면에 수직으로 측정될 때 제 2 전체 두께를 갖고, 상기 제 2 전체 두께는 상기 제 1 전체 두께보다 작고, 상기 클램프 전극 어셈블리 전체가 상기 중심 영역 내에 위치되고, 그리고 상기 주변 영역은 상기 주변 RF 전력 전달 전극의 일부를 포함하는, 정전 척.
  14. 제 1 항에 있어서,
    다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없는, 상기 클램프 전극 어셈블리와 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면 사이의 상기 세라믹 층의 상기 영역은,
    전기 도전성 재료를 포함하지 않는, 상기 클램프 전극 어셈블리와 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면 사이의 상기 세라믹 층의 상기 영역, 또는
    RF 신호들의 송신을 간섭하지 않는, 드문드문 분포된 전기 도전성 재료를 포함하는, 상기 클램프 전극 어셈블리와 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면 사이의 상기 세라믹 층의 상기 영역, 또는
    다른 주변 전기 도전성 재료들로부터 전기적으로 절연되는 일부 전기 도전성 재료를 포함하는, 상기 클램프 전극 어셈블리와 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면 사이의 상기 세라믹 층의 상기 영역, 또는
    RF 신호들을 차폐하지 못하도록 충분히 작은 두께의 전기 도전성 재료를 포함하는, 상기 클램프 전극 어셈블리와 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면 사이의 상기 세라믹 층의 상기 영역에 대응하는, 정전 척.
  15. 프로세싱 챔버;
    상기 프로세싱 챔버 내에 위치된 정전 척으로서,
    전기 도전성 재료로 형성된 베이스 플레이트,
    상기 베이스 플레이트와 세라믹 층 사이에 배치된 본딩 층을 사용하여 상기 베이스 플레이트의 상단 표면에 부착된 상기 세라믹 층으로서, 기판을 지지하도록 구성된 영역을 포함하는 상단 표면을 갖는, 상기 세라믹 층,
    클램프 전극 어셈블리와 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면 사이의 상기 세라믹 층의 영역에 다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없도록, 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면에 실질적으로 평행한 배향으로 상기 세라믹 층 내에 그리고 상기 세라믹 층 내 상부 위치에 위치된 상기 클램프 전극 어셈블리로서, 상기 클램프 전극 어셈블리는, 적어도 상기 기판을 지지하도록 구성된 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면의 상기 영역 아래에 놓인 영역에 걸치도록 상기 세라믹 층을 통해 수평으로 연장하도록 구성되는, 상기 클램프 전극 어셈블리, 및
    상기 세라믹 층의 주변부를 중심으로 실질적으로 균일한 방식으로 분포된 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들로서, 상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 각각은 각각의 위치에서 상기 베이스 플레이트로부터 상기 클램프 전극 어셈블리로 RF 전력 송신 경로를 형성하도록 각각의 위치에서 상기 베이스 플레이트로부터 상기 클램프 전극 어셈블리로 전기적 접속부를 형성하도록 구성되는, 상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들을 포함하는, 상기 정전 척; 및
    상기 정전 척의 상기 베이스 플레이트로 RF 전력을 송신하도록 접속된 RF 전력 소스를 포함하고,
    상기 정전 척의 상기 베이스 플레이트, 상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들, 및 상기 클램프 전극 어셈블리는 함께 상기 정전 척의 내부 볼륨 둘레에 RF 전력 송신을 지향시키도록 패러데이 케이지를 형성하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 클램프 전극 어셈블리는 모노폴라 모드에서 동작하도록 구성된 단일 전극으로 형성되는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 클램프 전극 어셈블리에 전기적으로 접속된 클램핑 전력 소스로서, 상기 클램핑 전력 소스는 상기 기판이 존재한다면 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면으로 상기 기판의 정전 클램핑을 유발하는 방식으로 상기 클램프 전극 어셈블리의 상기 단일 전극에 전류를 공급하도록 구성되는, 상기 클램핑 전력 소스를 더 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 클램프 전극 어셈블리는 바이폴라모드에서 동작하도록 구성된 2 개의 전극들로 형성되는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 클램프 전극 어셈블리에 전기적으로 접속된 클램핑 전력 소스로서, 상기 클램핑 전력 소스는 상기 기판이 존재한다면 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면으로 상기 기판의 정전 클램핑을 유발하는 방식으로 상기 클램프 전극 어셈블리의 상기 2 개의 전극들에 전류를 공급하도록 구성되는, 상기 클램핑 전력 소스를 더 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  20. 정전 척을 제조하는 방법에 있어서,
    기판을 지지하도록 구성된 영역을 포함하는 상단 표면을 갖는 세라믹 층을 형성하는 단계; 및
    베이스 플레이트와 상기 세라믹 층 사이에 배치된 본딩 층을 사용하여 상기 세라믹 층을 상기 베이스 플레이트에 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 세라믹 층을 형성하는 단계는,
    클램프 전극 어셈블리와 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면 사이의 상기 세라믹 층의 영역에 다른 전기 도전성 재료가 실질적으로 없도록, 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면에 실질적으로 평행한 배향으로 상기 세라믹 층 내에 그리고 상기 세라믹 층 내 상부 위치에 상기 클램프 전극 어셈블리를 위치시키는 단계로서, 상기 클램프 전극 어셈블리는, 적어도 상기 기판을 지지하도록 구성된 상기 세라믹 층의 상기 상단 표면의 상기 영역 아래에 놓인 영역에 걸치도록 상기 세라믹 층을 통해 수평으로 연장하도록 구성되는, 상기 클램프 전극 어셈블리를 위치시키는 단계, 및
    상기 세라믹 층의 주변부를 중심으로 실질적으로 균일하게 분포된 방식으로 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들을 위치시키는 단계로서, 상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들 각각은 각각의 위치에서 상기 베이스 플레이트로부터 상기 클램프 전극 어셈블리로 RF 전력 송신 경로를 형성하도록 각각의 위치에서 상기 베이스 플레이트로부터 상기 클램프 전극 어셈블리로 전기적 접속부를 형성하도록 구성되는, 상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들을 위치시키는 단계를 포함하고,
    상기 베이스 플레이트, 상기 복수의 RF 전력 전달 접속 모듈들, 및 상기 클램프 전극 어셈블리는 함께 상기 정전 척의 내부 볼륨 둘레에 RF 전력 송신을 지향시키도록 패러데이 케이지를 형성하는, 정전 척을 제조하는 방법.
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