KR102451782B1 - 온도 보상이 가능한 에지링 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 정전척에 배치되는 에지링(edge ring)으로서, 정전척에 구비되는 베이스 바디 상에 배치가능한 로어부; 및 로어부와 접촉되며, 정전척에 배치되는 기판과 마주보며 배치되는 포커스부를 포함하고, 포커스부의 내부에는 둘레를 따라 미리 설정되는 구간에서 연장 형성되며 기판의 온도를 조절할 수 있는 온도보상부가 형성되는 것을 특징으로 하는 에지링 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.

Description

온도 보상이 가능한 에지링 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{EDGE RING CAPABLE OF TEMPERATURE COMPENSATION AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 온도 보상이 가능한 에지링 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한다. 보다 상세하게는 반도체 공정에서 사용되는 기판의 온도 균일도를 증가시킬 수 있는 에지링 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한다.
일반적으로 반도체 소자는 챔버(chamber) 내에 안치된 웨이퍼에 스퍼터링, 포토리소그라피, 에칭, 이온 주입, 화학기상증착 등 수많은 공정들을 순차적 또는 반복적으로 수행함으로써, 제조될 수 있다.
이러한 반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 박막의 특성을 균일하게 유지하기 위해서는 웨이퍼(wafer)가 챔버 내에서 긴밀하게 고정되는 것이 중요하다.
한편, 웨이퍼를 고정시키는 방식에는 기계척(mechanical chuck) 방식과 정전척(Electrostatic Chuck: ESC) 방식이 있으나, 웨이퍼와의 접촉면 전체에 고른 인력 또는 척력을 발생시켜, 웨이퍼 표면의 평탄도(flatness)를 보장하고, 웨이퍼가 접촉면에 긴밀하게 접촉하여 효과적으로 웨이퍼의 온도 조절이 가능한 정전척 방식이 널리 사용되고 있다.
KR 10-2003-0018604 A
본 발명은 포커스부의 내부에 형성되는 온도보상부가 기판의 가장자리 영역의 온도를 조절 및 보상하여 반도체 공정에서 사용되는 기판의 온도 균일도를 증가시킬 수 있는 에지링 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 정전척에 배치되는 에지링(edge ring)으로서, 상기 정전척에 구비되는 베이스 바디 상에 배치되는 로어부; 및 상기 로어부와 접촉되며, 상기 정전척에 배치되는 기판과 마주보며 배치되는 포커스부;를 포함하고, 상기 포커스부의 내부에는 둘레를 따라 미리 설정되는 구간에서 연장 형성되며 상기 기판의 온도를 조절할 수 있는 온도보상부가 형성되는 것을 특징으로 하는 에지링을 제공한다.
상술한 에지링에 있어서, 상기 온도보상부는, 히터전극부 및 상기 히터전극부와 전기적으로 연결되며, 상기 히터전극부로 전원을 공급하는 히터전원부;를 포함하고, 상기 포커스부의 내부에는 상기 히터전극부가 삽입될 수 있도록 삽입홈부가 홈부의 형상으로 형성될 수 있다.
상술한 에지링에 있어서, 상기 히터전극부는 상기 포커스부의 길이 방향 중심축을 기준으로 둘레 방향을 따라 소정 구간에서 폭이 상대적으로 감소할 수 있다.
상술한 에지링에 있어서, 상기 온도보상부는, 상기 포커스부의 내부에서 둘레를 따라 내부가 중공으로 형성되며 유체의 유동 경로를 제공할 수 있다.
상술한 에지링에 있어서, 상기 포커스부는, 상기 온도보상부와 연통되며, 외부로부터 유체를 공급받아 상기 온도보상부로 유체를 유입시키는 유입부; 및 상기 온도보상부와 연통되며, 상기 온도보상부로부터 유체를 배출시키는 배출부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 베이스 바디와; 상기 베이스 바디의 상측에 위치하며 기판과 흡착가능한 플레이트부;를 포함하는 정전척; 및 상기 정전척에 배치되는 에지링;을 포함하고, 상기 에지링은, 상기 베이스 바디 상에 배치되는 로어부; 및 상기 로어부와 접촉되며, 상기 기판과 마주보며 배치되는 포커스부;를 포함하고, 상기 포커스부의 내부에는 둘레를 따라 미리 설정되는 구간에서 연장 형성되며 상기 기판의 온도를 조절할 수 있는 온도보상부가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상술한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 베이스 바디는 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 에지링 및 이를 포함하는 기판 처리 장치는, 에지링이 베이스 바디, 흡착 플레이트, 기판의 외측면 둘레를 따라 배치되고, 온도보상부가 기판, 구체적으로 기판의 가장자리 영역의 온도를 조절함으로써 반도체 공정 중 공정 가스로 인하여 기판의 중앙 영역과 가장자리 영역 사이에서 발생하는 온도 편차를 줄이며 온도 균일도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 반도체 공정 중 기판의 온도 균일도가 증가됨에 따라 기판의 식각, 증착 공정에서 기판 상에 막이 균일하게 생성될 수 있는 효과가 있다.
또한, 기판의 온도 균일도가 증가됨에 따라 공정 수율이 증가하며 공정 능력이 향상되는 효과가 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링을 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스부를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 도 2의 A부분을 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스부 및 온도보상부를 도시한 평단면도이다.
도 6을 참조하면, 도 5의 B부분을 확대한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상부를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 도시한 블록구성도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도보상부를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스부에 형성되는 온도보상부를 도시한 평단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링에 관하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링을 도시한 사시도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스부를 도시한 단면도이다. 도 4를 참조하면, 도 2의 A부분을 도시한 단면도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스부 및 온도보상부를 도시한 평단면도이다. 도 6을 참조하면, 도 5의 B부분을 확대한 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상부를 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 도시한 블록구성도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링(200)은 기판 처리 장치(1)에 구비되는 정전척(100)에 배치되는 것으로서, 로어부(210), 포커스부(230), 온도보상부(250), 온도측정부(270), 제어부(290)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에지링(200)은 정전척(100), 구체적으로 베이스 바디(110)에 접촉가능하게 배치되는 것으로, 베이스 바디(110)의 길이 방향(도 1 기준 상하 방향) 중심축과 중심축을 공유하며, 흡착 플레이트(130)의 상측에 배치되는 웨이퍼 등의 기판(W)의 외측에 배치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링(200)은 기판(W)의 후면(도 1 기준 하면)에 접촉가능하며, 기판(W) 위의 영역에 플라즈마를 한정할 수 있다. 이로 인하여 플라즈마에 의해 정전척(100)이 부식되는 것을 방지할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링(200)이 기판(W)의 외측에 배치됨으로 인하여, 기판(W)의 외주면, 측벽을 플라즈마로부터 보호할 수 있는 효과가 있다. 이에 더하여 에지링(200)으로 인하여 상기 플라즈마가 기판(W) 상으로 집중될 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링(200)은 실리콘(Si) 또는 실리콘카바이드(SiC)를 포함할 수 있다. 에지링(200)은 정전척(100)에 배치될 수 있도록 링(ring) 형상으로 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로어부(210)는 정전척(100)에 구비되는 베이스 바디(110)의 외주부 둘레를 따라 접촉되며 배치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 베이스 바디(110)는 알루미늄 재질로 형성되는 것으로, 흡착 플레이트(130)의 하측에 배치되며, 흡착 플레이트(130)를 지지할 수 있다. 베이스 바디(110)는 높이에 따라 길이 방향 중심축으로부터의 거리가 다르게 형성될 수 있으며, 로어부(210)는 베이스 바디(110)의 영역 중 흡착 플레이트(130)가 배치되는 제1영역보다 높이가 낮게 형성되며, 제1영역보다 길이 방향 중심축으로부터의 거리가 상대적으로 멀게 형성되는 제2영역 상에 배치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로어부(210)의 하면은 정전척(100), 구체적으로 베이스 바디(110)의 제2영역의 상면과 접촉가능하고, 로어부(210)의 내주면은 흡착 플레이트(130)가 배치되는 제1영역의 외주면을 마주보며 배치될 수 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로어부(210)는 링 형상으로 형성될 수 있고, 포커스부(230)와 동일한 재질로 형성될 수 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로어부(210)는 뒤에 설명할 포커스부(230)가 베이스 바디(110) 상에서 소정 높이를 가지며 배치될 수 있도록 포커스부(230)를 접촉 지지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로어부(210)는 원형 링 형상으로 별물로 구성되며, 포커스부(230)와 소결 등의 방식으로 접합될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니고 포커스부(230)와 일체로 형성될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
구체적으로 로어부(210)는 포커스부(230), 구체적으로 하부하우징(210)과 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로어부(210)는 에지링(200)의 중심축으로부터 둘레 방향을 따라 높이가 동일하게 형성될 수 있으나, 중심축으로부터의 거리에 따라 높이가 다르게 형성되며 단차부(도면 미도시)가 형성될 수 있다.
로어부(210)의 둘레를 따라 단차부가 형성되는 경우에 상기 단차부가 형성되는 로어부(210)의 상면과 마주보며 배치되는 포커스부(230)의 하면은 상기 단차부에 대응되도록 단차 영역이 구비될 수 있다.
이로 인하여 로어부(210)에 형성되는 단차부와 포커스부(230)에 형성되는 단차 영역이, 포커스부(230)와 로어부(210)의 연결, 결합 경로를 안정적으로 제공할 수 있어, 연결 용이성을 향상시킬 수 있다.
그러나 이에 한정하는 것은 아니고, 로어부(210)와 포커스부(230)가 1400℃이상의 고온에서 소결을 통해 접합되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 로어부(210)는, 베이스 바디(110)와 마주보는 일면(도 1 기준 하면)에 베이스 바디(110)를 향해 고정부(도면 미도시)가 돌출 형성될 수 있고, 로어부(210)와 마주보는 베이스 바디(110)의 일면에는 상기 고정부가 삽입 가능하도록 고정홈(도면 미도시)이 형성될 수 있다.
베이스 바디(110)에 형성되는 고정홈에 로어부(210)에 돌출 형성되는 고정부가 삽입됨으로 인하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링(200)이 정전척(100), 구체적으로 베이스 바디(110) 상에 위치 고정될 수 있다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스부(230)는 로어부(210)와 접촉되는 것으로, 정전척(100)에 배치되는 기판(W)과 마주보며 배치될 수 있다. 포커스부(230)는 하부하우징(231), 상부하우징(235)을 포함할 수 있다.
포커스부(230)의 내부에는 둘레를 따라 미리 설정되는 구간에서 연장 형성되며 기판(W)의 온도를 변형시킬 수 있는 온도보상부(250)가 형성될 수 있고, 온도보상부(250)에 관하여는 뒤에서 자세하게 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포커스부(230)는 실리콘(Si) 또는 실리콘카바이드(SiC)으로 형성될 수 있으며, 흡착 플레이트(130)에 배치되는 기판(W)의 외측에 배치될 수 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스부(230)의 상면에는 기판(W)이 배치될 수 있고, 기판(W)의 하면과 면접촉되도록 포커스부(230) 상면의 소정 영역은 편평하게 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스부(230) 상면의 소정 영역이 편평하게 형성되며, 기판(W)의 하면과 접촉됨으로 인하여 기판(W)의 상측에서 기판(W)을 향해 분사되는 플라즈마가 기판(W)의 상면에 집중될 수 있도록 하고, 정전척(100)의 외주면, 측벽을 플라즈마로부터 보호할 수 있고, 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하부하우징(231)은 에지링(200)의 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 연장 형성되는 것으로, 로어부(210)와 접촉 가능하다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하부하우징(231)은 로어부(210)와 별물로 형성되며, 하부하우징(231)의 하면(도 1 기준)이 로어부(210)의 상면(도 1 기준)과 면접촉되나, 이에 한정하는 것은 아니고 하부하우징(231)이 로어부(210)와 일체로 형성될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하부하우징(231)은 상부하우징(235)과 연결될 수 있으며, 1400℃이상의 고온에서 소결을 통해 접합될 수 있다. 하부하우징(231)은 상부하우징(235)과 접합되며 일체로서 형성될 수 있다.
도 1, 도 3, 도 4, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하부하우징(231)에는 둘레를 따라 삽입홈부(232)가 홈부의 형상으로 형성될 수 있다. 삽입홈부(232)에는 뒤에 설명할 온도보상부(250)가 배치될 수 있다.
도 1, 도 3, 도 4, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입홈부(232)는 에지링(200), 구체적으로 하부하우징(231)의 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삽입홈부(232)는 온도보상부(250)의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입홈부(232)는 하부하우징(231)의 둘레 방향을 따라 폭이 일정하게 형성될 수 있다. 이로 인하여 삽입홈부(232)에 배치되는 온도보상부(250)의 온도 보상 효과가 에지링(200)의 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 균일하게 작용할 수 있는 효과가 있다.
선택적 실시예로서, 삽입홈부(232)는 하부하우징(231)의 둘레 방향을 따라 소정 구간에서 폭이 다르게 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 삽입홈부(232)는 둘레 방향을 따라 폭이 일정하게 형성되는 것을 도시한 것이고, 도 6은 하부하우징(231)의 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 형성되는 소정 영역을 확대한 것으로, 선택적 실시예로서, 소정 구간에서 삽입홈부(232)의 폭이 상대적으로 감소(또는 증가)할 수 있다.
이로 인하여 삽입홈부(232)에 배치되는 온도보상부(250)의 면적 및 부피가 하부하우징(231)의 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 소정 구간에서 상대적으로 감소될 수 있으며, 기판(W)의 외측에 배치되는 에지링(200)의 둘레 방향을 따라 온도보상부(250)의 온도 보상 정도가 다르게 작용하도록 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 6을 참조하면, 선택적 실시예로서, 삽입홈부(232)가 에지링(200), 구체적으로 하부하우징(231)의 둘레 방향을 따라 소정 구간에서 폭이 상대적으로 감소하나, 이에 한정하는 것은 아니고 소정 구간에서 폭이 상대적으로 증가하는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
선택적 실시예로서, 하부하우징(231)의 둘레 방향을 따라 폭이 일정하게 형성되고 소정 구간에서 삽입홈부(232)의 깊이가 상대적으로 감소하거나 증가하게 형성될 수 있다.
하부하우징(231)의 둘레 방향을 따라 소정 구간에서 삽입홈부(232)의 깊이가 다르게 형성되면, 삽입홈부(232)에 배치되는 온도보상부(250)의 전체 부피가 다르게 형성될 수 있으며 온도 보상 정도를 다르게 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하부하우징(231)에는 삽입홈부(232)와 연통되도록 커넥터홀부(233)가 관통 형성될 수 있다. 구체적으로 커넥터홀부(233)는 에지링(200)의 상하 방향(도 4 기준)을 따라 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터홀부(233)를 통해 뒤에 설명할 히터전원부(253)가 하부하우징(231)의 내부로 진입할 수 있고, 삽입홈부(232)에 배치되는 히터전극부(251)와 전기적으로 연결되며, 외부로부터 전원을 공급받아 히터전극부(251)에 전달할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터홀부(233)는 복수 개가 구비될 수 있고, 에지링(200), 구체적으로 하부하우징(231)의 중심을 기준으로 복수 개의 커넥터홀부(233)가 둘레 방향을 따라 등각 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로어부(210)에는 삽입홈부(232)와 연통되도록 홀부(211)가 형성될 수 있고, 히터전원부(253)가 상기 홀부(211)와 커넥터홀부(233)를 통과하여 히터전극부(251)에 연결될 수 있고, 히터전원부(253)에서 히터전극부(251)에 전원을 공급하여 에지링(200)의 온도를 조절함으로써 기판(W)의 가장자리 영역에 온도 보상 효과를 줄 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상부하우징(235)은 하부하우징(231)과 연결되는 것으로, 하부하우징(231)의 상측(도 1 기준)에 배치될 수 있다. 상부하우징(235)은 실리콘(Si) 또는 실리콘카바이드(SiC) 재질로 형성될 수 있다.
상부하우징(235)은 삽입홈부(232)가 형성되는 하부하우징(231)을 커버하며 하부하우징(231)과 접합될 수 있고, 1400℃이상의 고온에서 소결을 통해 접합될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상부하우징(235)은 에지링(200)의 중심으로부터 멀어질수록 높이가 상대적으로 증가할 수 있다. 구체적으로 에지링(200)의 중심에 근접하는 상부하우징(235)의 일영역은 흡착 플레이트(130) 상에 배치되는 기판(W)보다 아래에 위치할 수 있다.
상기 일영역은 흡착 플레이트(130) 상에 배치되는 기판(W)의 일면(도 1 기준 하면)과 접촉이 가능하나, 이에 한정하는 것은 아니고 소정 거리 이격 배치되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상부하우징(235)의 상기 일 영역이 흡착 플레이트(130) 상에 배치되는 기판(W)보다 아래에 위치함으로 인하여, 흡착 플레이트(130)의 직경보다 상대적으로 크게 형성되며 흡착 플레이트(130) 바깥으로 돌출되며 위치하는 기판(W)을 안정적으로 지지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상부하우징(235)의 일영역에 대향되도록 에지링(200)의 중심에서 상대적으로 멀리 떨어진 타영역은 흡착 플레이트(130) 상에 배치되는 기판(W)보다 높은 위치에 형성될 수 있다.
상기 일영역과 상기 타영역은 연속적으로 연결될 수 있으며, 경사면이 형성될 수 있다. 이로 인하여 식각 공정 상에서 흡착 플레이트(130) 상에 배치되는 기판(W)으로 플라즈마가 집중될 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상부(250)는 포커스부(230)의 내부에 위치하는 것으로, 포커스부(230)의 내부에서 둘레를 따라 미리 설정되는 구간에서 연장 형성되며 기판(W)의 온도를 조절할 수 있다.
도 1, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상부(250)는 히터전극부(251), 히터전원부(253)를 포함할 수 있다.
도 3, 도 4, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터전극부(251)는 외부로부터 전원을 공급받아 발열이 가능한 것으로, 포커스부(230), 구체적으로 하부하우징(231)의 내측에 배치될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 히터전극부(251)는 하부하우징(231)에 형성되는 삽입홈부(232)에 삽입 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 히터전극부(251)는 패턴 형상으로 형성될 수 있고, 텅스텐(tungsten) 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 히터전극부(251)는 하부하우징(231)에 형성되는 삽입홈부(232)의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 히터전극부(251)는 에지링(200)의 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터전극부(251)는 히터전원부(253)와 전기적으로 연결될 수 있다. 히터전원부(253)로부터 전원을 공급받아 온도를 상승시킬 수 있고, 히터전극부(251)의 온도가 상승됨에 따라 히터전극부(251)가 배치되는 포커스부(230) 및 이를 포함하는 에지링(200)의 온도를 상승시킬 수 있다.
기판(W)의 외측에 배치되는 에지링(200)의 온도가 상승됨에 따라 흡착 플레이트(130) 상에 배치되는 기판(W), 구체적으로 기판(W)의 가장자리 영역의 온도를 상승시킬 수 있다.
이로 인하여 반도체 식각 공정 중 공정 가스가 펌프(도면 미도시)로 인하여 기판(W)의 가장자리를 따라 빠져나가면서 기판(W)의 중앙부에 비해 상대적으로 온도가 저하되는 기판(W)의 가장자리에서의 온도가 증가되며, 기판(W)의 온도 균일도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
기판(W)의 온도 균일도가 증가됨에 따라 반도체 공정, 구체적으로 기판(W) 식각, 증착 공정에서 균일한 막을 생성시킬 수 있고, 반도체 공정에서 불량 발생률을 저하시켜 수율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터전극부(251)는 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 동일한 폭을 가지며 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터전극부(251)는 소정 영역에서 폭이 다르게 형성될 수 있다.
도 6은 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이, 하부하우징(231)에 형성되는 삽입홈부(232)에 배치되는 온도보상부(250), 구체적으로 히터전극부(251)의 소정 영역을 확대한 것으로, 도 5에서 도시하고 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터전극부(251)와 다르게, 중심선(CL)을 따라 소정 구간에서 폭이 변형될 수 있다.
도 6을 참조하면, 히터전극부(251)의 소정 영역에서, 중심선(CL)을 기준으로 히터전극부(251)의 폭이 제1폭(t1)에서 제2폭(t2)로 상대적으로 감소할 수 있다. 이로 인하여 히터전원부(253)에서 히터전극부(251)로 전원을 공급함에 있어서, 둘레 방향을 따라 소정 영역에서 온도 조절 정도를 다르게 설정할 수 있는 효과가 있다.
식각 공정, 증착 공정과 같은 반도체 공정 중 웨이퍼 등 기판(W)의 둘레를 따라 온도 분포가 다르게 형성될 수 있고, 히터전극부(251)가 둘레 방향을 따라 폭이 다르게 형성됨으로 인하여, 기판(W)의 가장자리를 따라 다르게 형성되는 온도 분포에 따라 온도를 다르게 조절할 수 있는 효과가 있다.
선택적 실시예로서, 히터전극부(251)는 삽입홈부(232)의 형상에 대응되도록 형성될 수 있고, 중심선(CL)을 기준으로 둘레 방향을 따라 삽입홈부(232)의 폭이 다르게 형성됨에 따라 이에 대응되는 형상을 가지는 히터전극부(251) 또한 둘레 방향을 따라 폭이 다르게 형성될 수 있다.
도 7, 도 8을 참조하면, 선택적 실시예로서, 히터전극부(251)는 복수 개가 구비될 수 있다. 복수 개의 히터전극부(251A, 251B, 251C, 251D)는 하부하우징(231)에 형성되는 복수 개의 삽입홈부(232)에 삽입되며 배치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 복수 개의 히터전극부(251A, 251B, 251C, 251D)는 소정 거리 이격되며 하부하우징(231)의 내부에 배치될 수 있다. 이때 하부하우징(231)에는 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 복수 개의 히터전극부(251A, 251B, 251C, 251D)에 대응되도록 삽입홈부(232)가 복수 개가 구비될 수 있다.
복수 개의 삽입홈부(232)는 하부하우징(231)의 내부에서 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 이로 인하여 복수 개의 삽입홈부(232)에 각각 배치되는 복수 개의 히터전극부(251A, 251B, 251C, 251D)에 의해 온도 조절 정도를 다르게 조절하며, 기판(W)의 가장자리 온도를 조절할 수 있고, 온도 균일도를 증가시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터전원부(253)는 복수 개의 히터전극부(251A, 251B, 251C, 251D)에 대응되도록 복수 개가 구비될 수 있고, 복수 개의 히터전원부(253A, 253B, 253C, 253D)는 복수 개의 히터전극부(251A, 251B, 251C, 251D)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
이로 인하여 뒤에 설명할 제어부(290)로부터 전기적 신호를 전달받아 복수 개의 히터전원부(253A, 253B, 253C, 253D)의 구동을 독립적으로 제어함으로써, 복수 개의 히터전극부(251A, 251B, 251C, 251D)에 전원을 공급하고 온도를 조절할 수 있는 효과가 있다.
다시 말하여 반도체 공정 중 공정 가스가 빠져나가면서 웨이퍼와 같은 기판(W)의 가장자리 온도가 저하되는데, 기판(W)의 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 외측 영역이 균일하게 온도가 저하되는 것이 아니라, 온도 저하 정도가 다르게 형성될 수 있다.
기판(W)의 중심을 기준으로 복수 개의 온도보상부(250)가 에지링(200)의 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 등각 배치됨으로 인하여 온도 저하 정도가 다르게 형성되는 복수의 영역의 온도를 독립적으로 조절, 제어하며, 기판(W)의 가장자리 온도를 상승시킬 수 있으며, 기판(W)의 온도 균일도가 증가할 수 있는 효과가 있다.
반도체 공정 중 기판(W)의 온도 균일도가 증가함에 따라 반도체 공정, 구체적으로 기판(W) 식각, 증착 공정에서 균일한 막을 생성시킬 수 있고, 반도체 공정에서 불량 발생률을 저하시켜 공정 수율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정부(270)는 기판(W)의 중심을 기준으로 기판(W)의 가장자리 영역의 온도를 측정하는 것으로, 제어부(290)로 기판(W)의 가장자리 영역의 온도에 관한 정보를 전기적 신호로 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정부(270)는 기판(W)의 가장자리의 온도를 측정할 수 있는 기술적 사상 안에서 에지링(200)의 내부, 구체적으로 포커스부(230)의 내부에 설치되거나, 에지링(200) 및 기판(W)의 외부에 위치되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 다른 온도측정부(270)는 복수 개가 구비되며, 기판(W)의 가장자리 둘레 방향을 따라 이격 배치될 수 있다.
이로 인하여 복수 개의 온도 측정부는 복수의 영역에서의 온도에 관한 정보를 제어부(290)로 전기적 신호로 전달하고, 제어부(290)는 복수 개의 온도측정부(270)로부터 전달받은 기판(W)의 가장자리 온도에 관한 정보를 처리하여 복수 개의 히터전원부(253A, 253B, 253C, 253D)로 전기적 신호를 전달하여 복수 개의 히터전극부(251A, 251B, 251C, 251D)에 전원을 인가시킬 수 있다.
선택적 실시예로서, 온도측정부(270)는 기판(W)의 가장자리 외에 기판(W)의 중심 영역의 온도를 측정할 수 있고, 기판(W)의 중심 영역 온도에 관한 정보를 제어부(290)로 전기적 신호로 전달할 수 있다.
제어부(290)는 온도측정부(270)로부터 기판(W)의 중심 영역 온도에 관한 정보를 전달받고, 기판(W)의 중심 영역 온도에 대응되도록 히터전원부(253)에 전기적 신호를 전달하며 히터전원부(253)의 구동을 제어할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(290)는 히터전원부(253), 온도측정부(270)와 전기적으로 연결되는 것으로, 온도측정부(270)로부터 기판(W)의 온도에 관한 정보를 전달받고 히터전원부(253)에 전기적 신호를 전달하여 히터전극부(251)에 전원을 인가할 수 있도록 히터전원부(253)의 구동을 제어할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제어부(290)는 복수 개의 히터전원부(253A, 253B, 253C, 253D)와 연결되며, 복수 개의 히터전원부(253A, 253B, 253C, 253D)에 각각 전기적 신호를 전달하여 복수 개의 히터전원부(253A, 253B, 253C, 253D)를 독립적으로 제어할 수 있다.
선택적 실시예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정부(270)는 기판(W)의 중심과 기판(W)의 가장자리의 복수 영역을 각각 측정하도록 복수 개가 구비될 수 있고, 복수 개의 온도측정부(270)는 제어부(290)로 복수 개의 영역에 대한 온도에 관한 정보를 전달할 수 있고, 제어부(290)는 상기 정보들을 조합하여 기판(W)의 온도 균일도를 증가시킬 수 있도록 복수 개의 히터전원부(253A, 253B, 253C, 253D)에 서로 다른 전기적 신호를 전달할 수 있다.
제어부(290)가 복수 개의 히터전원부(253A, 253B, 253C, 253D)에 서로 다른 전기적 신호를 전달함으로 인하여 복수 개의 히터전원부(253A, 253B, 253C, 253D)는 각각 연결되는 복수 개의 히터전극부(251A, 251B, 251C, 251D)에 다른 세기로 전원을 인가할 수 있고, 온도 조절 정도를 다르게 설정할 수 있다.
이로 인하여 반도체 공정 중 기판(W)의 가장자리를 따라 복수 개의 영역에서 서로 다르게 형성되는 온도를 독립적으로 조절할 수 있고, 기판(W)의 온도 균일도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에지링(200)은 포커스부(230), 구체적으로 하부하우징(231)에 형성되는 삽입홈부(232)에 온도보상부(250), 구체적으로 히터전극부(251)가 배치되고, 히터전원부(253)가 히터전극부(251)에 전원을 인가하여, 에지링(200) 및 흡착 플레이트(130)에 배치되는 기판(W)의 가장자리 영역의 온도를 조절할 수 있다.
즉, 기판(W)의 가장자리 영역의 온도를 증가시킴으로써, 기판(W)의 중심, 가장자리 사이의 온도 편차를 감소시켜 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 온도보상부(250)가 복수 개 구비되며, 에지링(200)의 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 이격 배치됨으로 인하여, 기판(W)의 가장자리 영역에서 둘레 방향을 따라 다르게 형성되는 온도 분포를 고려하여 에지링(200) 및 기판의 가장자리 영역의 온도를 독립적으로 조절 및 제어할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에지링(200`)에 관하여 설명한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도보상부(250`)를 도시한 도면이다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포커스부(230`)에 형성되는 온도보상부(250`)를 도시한 평단면도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에지링(200`)은 로어부(210`), 포커스부(230`), 온도보상부(250`)를 포함할 수 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에지링(200`)은 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링(200`)과 동일하게 정전척(100), 구체적으로 베이스 바디(110)에 접촉가능하게 배치되는 것으로, 베이스 바디(110)의 길이 방향(도 1 기준 상하 방향) 중심축과 중심축을 공유하며, 흡착 플레이트(130)의 상측에 배치되는 웨이퍼 등의 기판(W)의 외측에 배치될 수 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에지링(200`)은 기판(W)의 후면(도 1 기준 하면)에 접촉가능하며, 기판(W) 위의 영역에 플라즈마를 한정할 수 있고, 플라즈마에 의해 정전척(100)이 부식되는 것을 방지할 수 있다.
이에 더하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 에지링(200`)이 기판(W)의 외측에 배치됨으로 인하여, 기판(W)의 외주면, 측벽을 플라즈마로부터 보호할 수 있는 효과가 있다. 또한, 에지링(200`)으로 인하여 플라즈마가 기판(W) 상으로 집중될 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 에지링(200`)은 실리콘(Si) 또는 실리콘카바이드(SiC)를 포함할 수 있다. 에지링(200`)은 정전척(100)에 배치될 수 있도록 링(ring) 형상으로 형성될 수 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에지링(200`)은, 로어부(210`), 포커스부(230`), 구체적으로 상부하우징(235`)의 구성 및 효과가 본 발명의 일 실시예에 따른 로어부(210), 상부하우징(235)과 동일하므로 이와 관련된 자세한 내용은 생략하고, 하부하우징(231`), 온도보상부(250`)의 구성을 중심으로 이하에서 자세하게 설명하도록 한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부하우징(231`)은 에지링(200`)의 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 연장 형성되는 것으로, 로어부(210`)와 접촉이 가능하다.
도 9를 참조하면, 하부하우징(231`)은 로어부(210`)와 별물로 형성되며 하부하우징(231`)의 하면(도 1 기준)이 로어부(210`)의 상면(도 1 기준)과 면접촉되나, 이에 한정하는 것은 아니고 로어부(210`)와 일체로 형성될 수 있는 등 다양한 변형실시가 가능하다.
도 9, 도 10을 참조하면, 하부하우징(231`)은 상부하우징(235`)과 연결될 수 있고, 1400℃이상의 고온에서 소결을 통해 접합될 수 있다. 하부하우징(231`)은 상부하우징(235`)과 접합되며 일체로서 형성될 수 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부하우징(231`)에는 둘레를 따라 삽입홈부(232`)가 홈부의 형상으로 형성될 수 있다. 삽입홈부(232`)의 내측에는 유체(F)의 유동 경로인 온도보상부(250`)가 위치할 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 삽입홈부(232`)는 에지링(200`), 구체적으로 하부하우징(231`)의 중심을 기준으로 둘레 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 삽입홈부(232`)는 일측에서 하부하우징(231`)에 형성되는 유입부(233`)와 연결될 수 있고, 유입부(233`)가 연결되는 삽입홈부(232`)의 일측에 대향되는 타측에서 배출부(234`)와 연결될 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에지링(200`)에는 외부로부터 유체(F)가 유입되고, 에지링(200`)의 둘레 방향을 따라 유동되는 유체(F)는 다시 외부로 배출될 수 있다.
구체적으로 에지링(200`)의 온도를 저하시키기 위한 냉매 등 유체(F)는 하부하우징(231`)의 일측에 형성되는 유입부(233`)를 통해 삽입홈부(232`)의 내측에 형성되는 유로인 온도보상부(250`)로 유입될 수 있다.
유입부(233`)를 통해 온도보상부(250`)로 유입되는 유체(F)는 에지링(200`), 구체적으로 하부하우징(231`)에 구비되는 삽입홈부(232`)의 둘레를 따라 순환되고, 삽입홈부(232`)의 내측에 형성되는 온도보상부(250`)와 연통되며 하부하우징(231`)에 형성되는 배출부(234`)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도보상부(250`)에는 스토퍼월(251`)이 배치될 수 있다. 스토퍼월(251`)은 삽입홈부(232`)의 내측에서 냉매 등 유체(F)의 유동 영역인 온도보상부(250`)를 분리하는 것으로, 스토퍼월(251`)을 기준으로 양측에 유입부(233`)와 배출부(234`)가 배치될 수 있다.
스토퍼월(251`)이 삽입홈부(232`)의 내측 영역인 온도보상부(250`)를 분리함으로 인하여, 유입부(233`)를 통해 하부하우징(231`)의 내측에 형성되는 유체(F) 유로 영역인 온도보상부(250`)로 유입되고, 미리 정해진 방향으로만 유체(F)가 유동될 수 있다.
구체적으로 '미리 정해진 방향'은 에지링(200`)의 내부에서 유체(F)가 유동되는 방향을 의미하는 것으로, 도 11을 참조하면, 유입부(233`)로 유입되는 유체(F)가 배출부(234`)를 향해 에지링(200`)의 둘레를 따라 유동되는 방향(도 11 기준 시계방향)을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼월(251`)이 하부하우징(231`)의 내측에 형성되는 온도보상부(250`)를 분리함으로써 유입부(233`)를 통해 하부하우징(231`)으로 유입되는 유체(F)는 일 방향으로 유동되며, 에지링(200`) 및 에지링(200`)의 내측에 배치되는 기판(W)의 가장자리 영역을 냉각시킬 수 있고, 유동된 유체(F)는 스토퍼월(251`)을 기준으로 유입부(233`)가 배치되는 일측에 대향하는 타측에 배치되는 배출부(234`)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부하우징(231`)에는 유체(F)의 온도를 제어할 수 있도록, 칠러(chiller)와 같은 냉각 장비(도면 미도시)가 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링(200`)의 온도측정부, 제어부를 포함할 수 있고, 온도측정부가 온도보상부(250`)로 유입되는 유체(F)의 온도를 측정하고, 유체(F)의 온도에 관한 정보를 제어부로 전달하며, 제어부에서 냉각 장비로 전기적 신호를 전달하여 냉매 등 유체(F)의 온도를 -120℃ 내지 -50℃의 범위에서 반도체 공정에 맞게 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도보상부(250`)는 포커스부(230`), 구체적으로 하부하우징(231`)의 내측에 형성되는 것으로, 하부하우징(231`)에 형성되는 삽입홈부(232`)의 내측에 형성되는 영역을 의미한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 온도보상부(250`)는 포커스부(230`), 구체적으로 하부하우징(231`)으로 유입되는 유체(F)의 유동 경로를 제공하는 것으로, 온도를 증가시키기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상부(250)과 다르게, 냉매 등 유체(F)의 유동 경로를 제공함으로써 에지링(200`)을 쿨링(cooling)시킬 수 있는 효과가 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 유체(F)의 유동 경로를 제공하는 온도보상부(250`)로 인하여 에지링(200`), 구체적으로 포커스부(230`)에 구비되는 하부하우징(231`)의 내측에서 둘레 방향을 따라 유체(F)가 유동되며, 에지링(200`)의 온도를 저하시킬 수 있는 효과가 있다.
도 11을 참조하면, 스토퍼월(251`)은 하부하우징(231`)의 내부에 배치되는 것으로, 구체적으로 삽입홈부(232`)의 내주면에 접촉되며 유체(F)의 유동 영역인 온도보상부(250`)의 소정 영역에서 경로를 차단할 수 있다.
이로 인하여 스토퍼월(251`)을 기준으로 일측에서, 이에 대향되는 스토퍼월(251`)의 타측까지만 유체(F)가 미리 설정되는 방향으로만 유동될 수 있도록 유동 경로를 제한할 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 스토퍼월(251`)은 복수 개가 구비될 수 있다. 구체적으로 스토퍼월(251`)이 2개 구비되는 경우, 하부하우징(231`)의 중심을 기준으로 2개의 스토퍼월(251`)이 대칭을 이루며 배치될 수 있고, 온도보상부(250`)를 2개의 영역으로 구획할 수 있다.
스토퍼월(251`)이 복수 개 구비되면, 유입부(233`) 및 배출부(234`)도 복수 개가 형성되며, 스토퍼월(251`)이 2개 구비되는 경우, 유체(F)의 유동 경로가 에지링(200`)의 둘레 방향을 따라 2개 형성될 수 있다.
이로 인하여 하부하우징(231`)의 내측에 형성되는 2개의 온도보상부(250`)에 독립적으로 유체(F)를 유입 및 배출할 수 있어, 복수의 영역의 온도를 독립적으로 조절할 수 있는 효과가 있다.
스토퍼월(251`)이 복수 개가 구비되며, 온도보상부(250`)가 분리되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에지링(200`)과 마찬가지로 복수의 온도측정부가 복수의 온도보상부(250`) 및 기판(W)의 가장자리의 온도를 측정하고, 이를 제어부에 전기적 신호로 전달할 수 있다.
제어부는 에지링(200`)에 연결되는 냉각 장비(도면 미도시)와 전기적으로 연결되며, 냉각 장비로 전기적 신호를 전달하여, 복수의 온도보상부(250`)로 각각 유입되는 유체(F)의 온도를 조절할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 에지링(200`)은 포커스부(230`), 구체적으로 하부하우징(231`)의 내부에 온도보상부(250`)가 형성되고, 하부하우징(231`)에 형성되는 유입부(233`)를 통해 유입되는 유체(F)가 유체(F)의 유동 경로인 온도보상부(250`)를 통과하며, 에지링(200`) 및 에지링(200`)의 외측에 배치되는 기판(W)의 가장자리 영역의 온도를 저하시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 스토퍼월(251`)이 온도보상부(250`)의 내부 영역을 분리함으로 인하여 미리 설정되는 방향으로만 유체(F)가 유동될 수 있도록 하고, 스토퍼월(251`)을 기준으로 양측에 유입부(233`), 배출부(234`)가 하부하우징(231`)에 형성됨으로 인하여 유입부(233`)를 통해 온도보상부(250`)로 유입되는 유체(F)가 온도보상부(250`)의 둘레를 따라 유동되며 미리 설정되는 방향으로 신속하게 유동되고 배출부(234`)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
또한, 스토퍼월(251`)이 복수 개 구비되며, 온도보상부(250`)를 복수의 영역으로 구획할 수 있고, 온도보상부(250`)의 복수의 영역으로 유체(F)가 유입 및 배출되고, 에지링(200`)의 둘레 방향을 따라 복수의 영역에서 독립적으로 에지링(200`) 및 기판(W)의 가장자리 영역을 효과적으로 쿨링시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 에지링을 포함하는 기판 처리 장치에 관하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는, 정전척(100), 에지링(200)을 포함할 수 있다. 정전척(100)은 베이스 바디(110), 흡착 플레이트(130), 전원부(150)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은, 베이스 바디(110), 흡착 플레이트(130) 순으로 적층되는 구조를 가질 수 있다. 구체적으로 베이스 바디(110)의 상측에 흡착 플레이트(130)가 배치될 수 있고, 도면에 도시하지는 않았지만, 베이스 바디(110)와 흡착 플레이트(130) 사이에 접착층(도면 미도시)이 형성될 수 있다.
베이스 바디(110)는 금속 재질로 형성되는 것으로, 흡착 플레이트(130)의 하측(도 1 기준)에 배치될 수 있다. 구체적으로 베이스 바디(110)는 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)는 챔버(도면 미도시)의 내부에 수용되며, 흡착 플레이트(130)를 설치하기 위한 지지대로서 기능할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)는 길이 방향(도 1 기준 상하 방향)을 따라 직경이 다르게 형성될 수 있고, 미리 설정되는 높이 구간에서 베이스 바디(110)의 직경은 흡착 플레이트(130)와 동일한 직경으로 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(130)는 베이스 바디(110) 상에 배치되는 것으로, 전원부(150)로부터 전원을 공급받아 발생하는 정전기력에 의해 흡착 플레이트(130) 상에 배치되는 기판(W), 즉 웨이퍼를 흡착할 수 있다.
흡착 플레이트(130)는 베이스 바디(110)와 마찬가지로 원판 형태로 제작될 수 있다. 정전기력(electrostatic force)을 기초로 웨이퍼를 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking) 하기 위한 흡착 전극이 흡착 플레이트(130)의 내부 또는 하면에 인쇄될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(130)는 챔버 내 고온 환경에서 내구성이 있으며, 전원부(150), 구체적으로 전극에서 정전력을 발생시켜, 흡착 플레이트(130) 상에 배치되는 기판(W)이 정전력에 의해 흡착 플레이트(130)에 위치 고정될 수 있도록 세라믹 소재가 사용될 수 있다.
예를 들어, 흡착 플레이트(130)는 Al2O3계 소재 또는 Al2O3계 소재보다 열전도성이 높은 세라믹 소재인 알루미늄 나이트라이드(Aluminum nitride, AIN) 소재 또는 탄화규소(SiC) 소재로 제작될 수 있다. 그러나, 흡착 플레이트(130)의 소재는 상술한 예에 제한되지 않는다.
선택적 실시예로서, 흡착 플레이트(130)의 비저항 값은 1013(Ω·cm) 이상일 수 있으며, 이는 쿨롱 힘(coulomb force)을 이용하기 위함이다. 이에 따라 정전척(100)은 Johnsen-Rahbeck(J-R)이 아닌 쿨롱 힘을 이용한 고저항 정전척(100)일 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 흡착 플레이트(130)와 베이스 바디(110) 사이에는 절연층(도면 미도시)가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원부(150)는 흡착 플레이트(130)와 전기적으로 연결되는 것으로 흡착 플레이트(130)에 전원을 인가할 수 있다. 전원부(150)에서 흡착 전극으로 전원을 인가하여 정전기력을 발생시켜 흡착 플레이트(130) 상에 배치되는 기판(W)이 흡착 플레이트(130)에 흡착되며 위치 고정될 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원부(150)는 전극(도면 미도시)를 포함할 수 있고, 전극이 베이스 바디(110)에 형성되는 홀부(도면 미도시)를 통과하여 흡착 플레이트(130)에 구비되는 흡착 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
베이스 바디(110) 상에는 전술한 본 발명의 실시예들에 대한 에지링(200, 200`)이 배치될 수 있고, 에지링(200, 200`)이 베이스 바디(110) 및 베이스 바디(110) 상에 배치되는 흡착 플레이트(130)의 외측면 둘레를 따라 배치됨으로 인하여 베이스 바디(110), 흡착 플레이트(130)를 공정 가스로부터 보호할 수 있다.
이에 더하여 에지링(200, 200`)이 정전척(100)에 배치됨으로 인하여, 흡착 플레이트(130) 상에 배치되는 기판(W)의 외측에 배치되는데, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 에지링(200, 200`)은, 온도보상부(250, 250`)가 상기 기판(W)의 가장자리 온도를 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상부(250, 250`), 구체적으로 히터전극부(251)가 히터전원부(253)에서 전원을 인가받아 온도를 상승시킴으로 인하여 에지링(200, 200`) 및 에지링(200, 200`)의 내측에 배치되는 기판(W)의 가장자리 영역의 온도를 상승시킬 수 있고, 반도체 공정 중에서 공정 가스로 인하여 온도가 저하되는 기판(W)의 가장자리 영역의 온도를 보상할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도보상부(250, 250`)가 기판(W)의 가장자리 영역의 온도를 증가시키거나 감소시키면서 보상함으로써, 반도체 공정 중 기판(W)의 가장자리 영역에서 나타나는 온도 편차를 줄일 수 있고, 기판(W)의 온도 균일도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도보상부(250, 250`)가 유체(F)의 유동 경로를 제공하며, 하부하우징에 구비되는 유입부(233`)를 통해 외부로부터 에지링(200, 200`)에 유입되는 유체(F)가 온도보상부(250, 250`)를 통과하고 배출부(234`)를 통해 다시 외부로 배출되는데, 상기 유체(F)가 에지링(200, 200`)의 둘레 방향을 따라 형성되는 온도보상부(250, 250`)에서 유동되며 에지링(200, 200`) 및 웨이퍼의 가장자리 영역의 온도를 낮추며, 기판(W)의 중심 영역과 가장자리 영역 사이의 온도 편차를 줄일 수 있고, 반도체 공정 중 기판(W)의 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1을 참조하면, 베이스 바디(110) 상에 배치되는 본 발명의 실시예들에 따른 에지링(200, 200`)의 구성, 효과는 전술한 바 이와 중복되는 범위에서 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예들에 따른 에지링이 베이스 바디, 흡착 플레이트, 기판의 외측면 둘레를 따라 배치되고, 온도보상부가 기판, 구체적으로 기판의 가장자리 영역의 온도를 조절함으로써 반도체 공정 중 공정 가스로 인하여 기판의 중앙 영역과 가장자리 영역 사이에서 발생하는 온도 편차를 줄이며 온도 균일도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 반도체 공정 중 기판의 온도 균일도가 증가됨에 따라 기판의 식각, 증착 공정에서 기판 상에 막이 균일하게 생성될 수 있는 효과가 있다.
또한, 기판의 온도 균일도가 증가됨에 따라 공정 수율이 증가하며 공정 능력이 향상되는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
1: 기판 처리 장치
F: 유체
W: 기판
100: 정전척
110: 베이스 바디
130: 흡착 플레이트
150: 전원부
200, 200`: 에지링
210, 210`: 로어부
211: 홀부
230, 230`: 포커스부
231, 231`: 하부하우징
232, 232`: 삽입홈부
233: 커넥터홀부
233`: 유입부,
234`: 배출부
235, 235`: 상부하우징
250, 250`: 온도보상부
251, 251A, 251B, 251C, 251D: 히터전극부
251`: 스토퍼월
253, 253A, 253B, 253C, 253D: 히터전원부
270: 온도측정부
290: 제어부

Claims (7)

  1. 정전척에 배치되는 에지링(edge ring)으로서,
    상기 정전척에 구비되는 베이스 바디 상에 배치가능한 로어부; 및
    상기 로어부와 접촉되며, 상기 정전척에 배치되는 기판과 마주보며 배치되는 포커스부;를 포함하고,
    상기 포커스부의 내부에는 둘레를 따라 미리 설정되는 구간에서 연장 형성되며 상기 기판의 온도를 조절할 수 있는 온도보상부가 형성되고,
    상기 온도보상부는 외부로부터 전원을 공급받아 발열이 가능한 히터전극부;를 포함하고,
    상기 포커스부의 내부에는 상기 히터전극부가 삽입될 수 있도록 삽입홈부가 홈부의 형상으로 형성되며,
    상기 삽입홈부는 중심선을 기준으로 상기 포커스부의 둘레 방향을 따라 소정 구간에서 폭이 다르게 형성될 수 있고, 상기 히터전극부는 상기 삽입홈부의 형상에 대응되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 에지링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도보상부는, 상기 히터전극부와 전기적으로 연결되며, 상기 히터전극부로 전원을 공급하는 히터전원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에지링.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 베이스 바디와; 상기 베이스 바디의 상측에 위치하며 기판과 흡착가능한 플레이트부;를 포함하는 정전척; 및
    상기 정전척에 배치되는 에지링;을 포함하고,
    상기 에지링은, 상기 베이스 바디 상에 배치되는 로어부; 및 상기 로어부와 접촉되며, 상기 기판과 마주보며 배치되는 포커스부;를 포함하고,
    상기 포커스부의 내부에는 둘레를 따라 미리 설정되는 구간에서 연장 형성되며 상기 기판의 온도를 조절할 수 있는 온도보상부가 형성되고,
    상기 온도보상부는 외부로부터 전원을 공급받아 발열이 가능한 히터전극부;를 포함하고,
    상기 포커스부의 내부에는 상기 히터전극부가 삽입될 수 있도록 삽입홈부가 홈부의 형상으로 형성되며,
    상기 삽입홈부는 중심선을 기준으로 상기 포커스부의 둘레 방향을 따라 소정 구간에서 폭이 다르게 형성될 수 있고, 상기 히터전극부는 상기 삽입홈부의 형상에 대응되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 베이스 바디는 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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JPS63226893A (ja) * 1987-03-17 1988-09-21 富士通株式会社 板状発熱体
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