KR102498784B1

KR102498784B1 - 고온 rf 애플리케이션들을 위한 정전 척

Info

Publication number: KR102498784B1
Application number: KR1020177019111A
Authority: KR
Inventors: 라이언 핸슨; 만주나타 코파; 비제이 디. 파르케; 존 씨. 포스터; 케이트 에이. 밀러
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2023-02-09
Also published as: JP2018501757A; TWI676235B; JP6796066B2; JP7069262B2; US20160172227A1; KR20170093955A; TW201633449A; US9984911B2; WO2016094404A1; JP2021002666A

Abstract

정전 척은, 퍽(puck) ― 퍽은, 기판이 퍽 상에 배치될 때 기판을 지지하기 위한 지지 표면, 및 대향하는(opposing) 제 2 표면을 가지며, 하나 또는 그 초과의 척킹 전극(chucking electrode)들이 퍽 내에 매립됨(embedded) ―; 퍽을 지지하기 위해 퍽의 제 2 표면에 커플링된 지지 표면을 갖는 바디(body); 퍽의 지지 표면 상에 배치되는 DC 전압 센싱 회로; 및 바디 내에 바디의 지지 표면에 근접하게 배치되는 인덕터를 포함하며, 인덕터는 DC 전압 센싱 회로에 전기적으로 커플링되고, 인덕터는 기판 상의 DC 전위를 정확하게 측정하기 위해 고주파 전류 흐름을 필터링하도록 구성된다.

Description

고온 RF 애플리케이션들을 위한 정전 척{ELECTROSTATIC CHUCK FOR HIGH TEMPERATURE RF APPLICATIONS}

[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 마이크로전자 디바이스 제조 프로세스들에서 기판들을 유지하는 데에 사용되는 정전 척들에 관한 것이다.

[0002] 고온들 및 고전력 레벨들에서 동작하는 물리 기상 증착(PVD) 챔버들은 기판들을 프로세싱하는 데에 몇 개의 장점들을 제공한다. 고온들 및 고전력에서 동작하는 것이 막 특성들(예를 들어, 응력 밀도 로(rho) 등)을 개선하고 그리고 양호한 RF 수신기 효율을 제공하기는 하지만, 고온들 및 고전력은 과열, 기판 후면 아킹(arcing) 및 챔버 변동(chamber variation)을 야기한다. 특히, 고온/고전력 물리 기상 증착(PVD) 애플리케이션들에 대해 현재 사용되는 기존의 정전 척(ESC)들은, RF 전력과 함께 사용되는 경우 제한들을 갖는다. 이러한 제한들은, 1) 고전력 프로세스들 동안 전극들의 RF 전류가 너무 높아지는 경우 ESC 과열, 2) VHF(very high frequency) 애플리케이션들에서 ESC의 표면 상에 배치된 DC 전압 센싱 회로(즉, 본원에서, Vdc 센싱 단자 또는 센터 탭(c-탭) 회로라 지칭됨)에 대한 기판 후면 아킹, 및 3) ESC에 배치된 히터들 및 전극들과 같은 다양한 컴포넌트들에 전력을 제공하는 비차폐 배선(unshielded wiring)에 의해 야기되는 프로세스 변동들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

[0003] 전술한 제한들을 고려하여, 고온/고전력 PVD 프로세스들과 관련된 전술한 문제들을 없애거나 감소시키기 위한 개선된 정전 척에 대한 필요성이 존재한다.

[0004] 정전 척은, 퍽(puck) ― 퍽은, 기판이 퍽 상에 배치될 때 기판을 지지하기 위한 지지 표면, 및 대향하는(opposing) 제 2 표면을 가지며, 하나 또는 그 초과의 척킹 전극(chucking electrode)들이 퍽 내에 매립됨(embedded) ―; 퍽을 지지하기 위해 퍽의 제 2 표면에 커플링된 지지 표면을 갖는 바디(body); 퍽의 지지 표면 상에 배치되는 DC 전압 센싱 회로; 및 바디 내에 바디의 지지 표면에 근접하게 배치되는 인덕터를 포함하며, 인덕터는 DC 전압 센싱 회로에 전기적으로 커플링되고, 인덕터는 기판 상의 DC 전위를 정확하게 측정하기 위해 고주파 전류 흐름을 필터링하도록 구성된다.

[0005] 몇몇 실시예들에서, 정전 척은, 퍽 ― 퍽은, 기판이 퍽 상에 배치될 때 기판을 지지하기 위한 지지 표면, 및 대향하는 제 2 표면을 갖고, 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들이 퍽 내에 매립되고, 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들 각각의 두께는 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들의 계산된 표피 깊이(skin depth)의 약 3 배 내지 약 5 배임 ―; 및 퍽을 지지하기 위해 퍽의 제 2 표면에 커플링된 지지 표면을 갖는 바디를 포함한다.

[0006] 몇몇 실시예들에서, 정전 척은, 퍽 ― 퍽은, 기판이 퍽 상에 배치될 때 기판을 지지하기 위한 지지 표면, 및 대향하는 제 2 표면을 갖고, 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들이 퍽 내에 매립되고, 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들 각각의 두께는 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들의 계산된 표피 깊이의 약 3 배 내지 약 5 배이며, 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들은 하나 또는 그 초과의 고온 동축 케이블들의 세트를 통해 척킹 전력 공급부에 커플링됨 ―; 퍽을 지지하기 위해 퍽의 제 2 표면에 커플링된 지지 표면을 갖는 바디; 퍽의 지지 표면 상에 배치되는 DC 전압 센싱 회로; 및 바디 내에 바디의 지지 표면에 근접하게 배치되는 인덕터를 포함하며, 인덕터는 DC 전압 센싱 회로에 전기적으로 커플링되고, 인덕터는 기판 상의 DC 전위를 정확하게 측정하기 위해 고주파 전류 흐름을 필터링하도록 구성된다.

[0007] 앞서 간략히 요약되고 하기에서 보다 상세히 논의되는 본 개시내용의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0008] 도 1은 본 개시내용의 몇몇 실시예들에 따른 정전 척과 함께 사용하기에 적합한 프로세스 챔버를 도시한다.
[0009] 도 2는 본 개시내용의 몇몇 실시예들에 따른 정전 척의 단면도를 도시한다.
[0010] 도 3a 및 3b는 본 개시내용의 몇몇 실시예들에 따른 정전 척의 퍽 표면의 평면도를 도시한다.
[0011] 도 4는 본 개시내용의 몇몇 실시예들에 따른, 도 1의 동축 케이블의 일부분의 절개된(cut away) 사시도를 도시한다.
[0012] 이해를 촉진시키기 위해, 도면들에 대해 공통적인 동일한 엘리먼트들을 가리키기 위해 가능한 경우 동일한 도면부호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려지지 않았으며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 피처(feature)들이 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있음이 고려된다.

[0013] 고온 RF/VHF 정전 척들의 실시예들이 본원에서 제공된다. 본 발명의 정전 척들은 유리하게는, 과열을 막고, 기판과 ESC 지지 표면 간의 후면 아킹을 감소시키고, 그리고 RF 애플리케이션들에서의 반복가능한 성능 및 더 높은 효율을 가능하게 하기 위해, 고온 및/또는 고전력 환경들에서 동작할 수 있다. 특히, 본원에서 제공되는 ESC의 실시예들은, 전류 밀도를 감소시키고 그리고 과열없이 더 높은 전류를 가능하게 하는, ESC의 퍽 내의 더 두꺼운 매립된 전극들, RF 임피던스를 증가시키고 그에 의해 더 높은 RF 전력들 및 주파수들에서의 ESC 퍽 표면의 DC 전압 센싱을 가능하게 하는, ESC DC 전압 센싱 회로에 매우 근접한 고온 인덕터(high temperature inductor), 및/또는 RF 애플리케이션들에서의 반복가능한 성능 및 더 높은 효율을 가능하게 하는 고온 배선(high temperature wiring)을 포함할 수 있다.

[0014] 도 1은 본 개시내용의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 프로세싱 챔버의 개략적인 단면도이다. 몇몇 실시예들에서, 플라즈마 프로세싱 챔버는 PVD 프로세싱 챔버이다. 하지만, 다른 타입들의 프로세싱 챔버들이 또한 사용될 수 있거나, 또는 본원에서 설명되는 본 발명의 정전 척의 실시예들과 함께 사용하도록 변형될 수 있다. 본원에서 설명되는 PVD 프로세싱 챔버 및 ESC는, 약 200 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도들에서, 그리고 약 13 MHz 내지 약 60 MHz의 주파수들에서 약 5 kW 내지 약 10 kW의 전력의 전력 레벨들에서 동작할 수 있다.

[0015] 챔버(100)는, 고온/고전력 기판 프로세싱 동안 챔버 내부 용적(120) 내에서 대기압 이하의 압력(sub-atmospheric pressure)들을 유지하도록 적합하게 적응된 진공 챔버이다. 챔버(100)는, 챔버 내부 용적(120)의 상부 절반에 위치되는 프로세싱 용적(119)을 둘러싸는 리드(lid)(104)에 의해 커버되는 챔버 바디(chamber body)(106)를 포함한다. 챔버(100)는 또한, 다양한 챔버 컴포넌트들을 에워싸고 그에 의해 그러한 컴포넌트들과 이온화된 프로세스 재료 간의 원치않는 반응을 막는 하나 또는 그 초과의 실드들(shields)(105)을 포함할 수 있다. 챔버 바디(106) 및 리드(104)는 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 챔버 바디(106)는 접지(115)에 대한 커플링을 통해 접지될 수 있다.

[0016] 기판 지지부(124)가, 예를 들어 반도체 기판, 또는 정전기적으로 유지될 수 있는 그러한 다른 기판들과 같은 기판(S)을 지지 및 유지하기 위해 챔버 내부 용적(120) 내에 배치된다. 기판 지지부(124)는 일반적으로, (도 2 내지 4와 관련하여 하기에서 더 상세히 설명되는) 정전 척(150) 및 정전 척(150)을 지지하기 위한 중공형(hollow) 지지 샤프트(112)를 포함할 수 있다. 중공형 지지 샤프트(112)는, 예를 들어, 프로세스 가스들, 유체들, 냉각제(coolant)들, 전력 등을 정전 척(150)에 제공하기 위한 도관을 제공한다.

[0017] 몇몇 실시예들에서, 중공형 지지 샤프트(112)는, (도 1에 도시된 바와 같은) 상부의 프로세싱 포지션과 하부의 이송 포지션(미도시) 사이에서 정전 척(150)의 수직 이동을 제공하는 리프트 메커니즘(113)에 커플링된다. 벨로우즈 어셈블리(bellows assembly)(110)가 중공형 지지 샤프트(112) 주위에 배치되며, 그리고 챔버(100)의 바닥 표면(126)과 정전 척(150) 사이에 커플링되어, 챔버(100) 내부로부터의 진공의 손실을 막으면서 정전 척(150)의 수직 운동(vertical motion)을 허용하는 가요성 밀봉(flexible seal)을 제공한다. 벨로우즈 어셈블리(110)는 또한, o-링(165) 또는 챔버 진공의 손실을 막는 것을 돕기 위해 바닥 표면(126)과 접촉하는 다른 적합한 밀봉 엘리먼트(sealing element)와 접촉하는 하부 벨로우즈 플랜지(lower bellows flange)(164)를 포함한다.

[0018] 중공형 지지 샤프트(112)는, 가열기 전력 공급부(142), 가스 공급부(141), 척킹 전력 공급부(140), RF 소스들(예를 들어, RF 플라즈마 전력 공급부(170) 및 RF 바이어스 전력 공급부(117))을 정전 척(150), 냉각을 위한 유체/가스 소스(미도시) 등에 커플링하기 위한 도관을 제공한다. 몇몇 실시예들에서, RF 플라즈마 전력 공급부(170) 및 RF 바이어스 전력 공급부(117)는, 각각의 RF 매치 네트워크(match network)들(단지 RF 매치 네트워크(116) 만이 도시됨)을 통해 정전 척에 커플링된다.

[0019] 기판 리프트(130)는, 샤프트(111)에 연결된 플랫폼(108) 상에 장착된 리프트 핀들(109)을 포함할 수 있으며, 샤프트(111)는, 기판("S")이 정전 척(150) 상에 배치되거나 정전 척(150)으로부터 제거될 수 있도록, 기판 리프트(130)를 들어올리고 낮추기 위한 제 2 리프트 메커니즘(132)에 연결된다. 정전 척(150)은 리프트 핀들(109)을 수용(receive)하기 위한, (하기 설명되는) 관통홀(thru-hole)들을 포함한다. 벨로우즈 어셈블리(131)가 기판 리프트(130)와 바닥 표면(126) 사이에 커플링되어, 기판 리프트(130)의 수직 운동 동안 챔버 진공을 유지하는 가요성 밀봉을 제공한다.

[0020] 챔버(100)는 진공 시스템(114)에 커플링되어 그러한 진공 시스템(114)과 유체 소통(fluid communication)하며, 진공 시스템(114)은, 챔버(100)를 배기시키는 데에 사용되는 진공 펌프(미도시) 및 스로틀 밸브(미도시)를 포함한다. 챔버(100) 내부의 압력은 스로틀 밸브 및/또는 진공 펌프를 조정함으로써 조절될 수 있다. 챔버(100)는 또한, 챔버(100) 내에 배치된 기판을 프로세싱하기 위해 챔버(100)에 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들을 공급할 수 있는 프로세스 가스 공급부(118)에 커플링되어 그러한 프로세스 가스 공급부(118)와 유체 소통한다.

[0021] 동작시, 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 프로세스들을 수행하기 위해 챔버 내부 용적(120)에서 플라즈마(102)가 생성될 수 있다. 플라즈마(102)는, 프로세스 가스를 점화(ignite)시키고 플라즈마(102)를 생성하기 위해 플라즈마 전력 소스(예를 들어, RF 플라즈마 전력 공급부(170))로부터의 전력을 챔버 내부 용적(120) 내의 또는 챔버 내부 용적(120)에 근접하는 하나 또는 그 초과의 전극들을 통해 프로세스 가스에 커플링시킴으로써, 생성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 바이어스 전력이 또한, 플라즈마로부터 기판(S) 쪽으로 이온들을 끌어당기기 위해, 바이어스 전력 공급부(예를 들어, RF 바이어스 전력 공급부(117))로부터 (하기 설명되는) 용량성으로 결합된 바이어스 플레이트(capacitively coupled bias plate)를 통해, 정전 척(150) 내에 배치된 (하기 설명되는) 하나 또는 그 초과의 전극들에 제공될 수 있다.

[0022] 몇몇 실시예들에서, 예를 들어, 챔버(100)가 PVD 챔버인 경우, 기판(S) 상에 증착될 소스 재료를 포함하는 타겟(166)이 기판 위쪽에 그리고 챔버 내부 용적(120) 내에 배치될 수 있다. 타겟(166)은 챔버(100)의 접지된 전도성 부분에 의해, 예를 들어, 유전체 격리기(dielectric isolator)를 통해 알루미늄 어댑터(aluminum adapter)에 의해 지지될 수 있다. 다른 실시예들에서, 챔버(100)는, 동일한 챔버를 사용하여 상이한 재료의 층들을 증착하기 위해 멀티-캐소드 어레인지먼트(multi-cathode arrangement)로 복수의 타겟들을 포함할 수 있다.

[0023] 제어가능한 DC 전력 소스(168)가, 타겟(166)에 전압 또는 바이어스를 인가하기 위해 챔버(100)에 커플링될 수 있다. 본원에서 설명되는 본 발명의 ESC와 일치하는 몇몇 실시예들에서, DC 전력 소스(168)는 약 2 MHz 내지 약 162 MHz의 주파수에서 약 5 kW 내지 약 10 kW의 전력을 제공할 수 있다. 본원에서 설명되는 본 발명의 ESC와 일치하는 몇몇 실시예들에서, DC 전력 소스(168)는 40 MHz에서 7 kW의 전력을 제공할 수 있다.

[0024] RF 바이어스 전력 공급부(117)는 기판(S) 상에서 음의 DC 바이어스를 유도하기 위해 기판 지지부(124)에 커플링될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, RF 바이어스 전력 공급부(117)는 ESC(150) 내에 매립된 전극들에 13.566 MHz 바이어스 전력을 제공한다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 음의 DC 자기 바이어스(self-bias)가 프로세싱 동안 기판(S) 상에 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 기판(S) 상에서의 증착 레이트의 방사상 분포의 제어를 용이하게 하도록, 타겟(166)에 RF 전력을 인가하기 위해, RF 플라즈마 전력 공급부(170)가 또한, 챔버(100)에 커플링될 수 있다. 동작시, 챔버(100)에서 생성되는 플라즈마(102) 내의 이온들은 타겟(166)으로부터의 소스 재료와 반응한다. 이러한 반응은 타겟(166)으로 하여금 소스 재료의 원자들을 방출(eject)하게 하고, 이러한 원자들은 이후, 기판(S) 쪽으로 지향되며(directed), 그에 따라 재료를 증착한다.

[0025] 도 2는 본 개시내용의 실시예들에 따른 정전 척(ESC)(150)의 단면도를 도시한다. ESC(150)는, 기판을 지지하기 위한 지지 표면 및 대향하는 바닥부 제 2 표면(opposing bottom second surface)을 갖는 퍽(202)을 포함한다. ESC는, 퍽을 지지하기 위해 퍽(202)의 바닥부 제 2 표면에 커플링되고 그러한 바닥부 제 2 표면으로부터 연장되는 바디(203)를 더 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 바디는 유전체 퍽 아래에 배치되는 무선 주파수(RF) 바이어스 플레이트의 역할을 한다. 또한, 도 2에는, ESC(150)에 의해 사용되는 컴포넌트들의 일부를 수용(house)/통합하는 페디스털 통합 박스(pedestal integration box)(220)가 도시되어 있다.

[0026] 몇몇 실시예들에서, 퍽(202)은 세라믹 재료로 제조된 유전체 디스크(dielectric disk)이다. 퍽(202)은 하나 또는 그 초과의 매립된 척킹 전극들(204, 206)을 포함한다. 하나 또는 그 초과의 매립된 척킹 전극들(204, 206)은 퍽(202)의 제 1 측(side) 상에 배치된 A 전극(예를 들어, 204), 및 퍽의 제 2 측 상에 배치된 B 전극(예를 들어, 206)을 포함할 수 있다. 전극들 각각은, 기판을 유지하기 위해 요구되는 정전기력들을 생성하도록, 각각의 전극에 반대 전압들을 제공하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 매립된 척킹 전극들(204, 206)은 약 40 MHz를 수신(receive)하고 약 13.56 MHz를 론칭(launch)하도록 구성된다.

[0027] 본 발명자들은, 고전력의 애플리케이션들 동안 전형적인 얇은 전극들은 과열되며 저항성 가열 엘리먼트들처럼 작용한다는 것을 발견하였다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 얇은 전극은 약 1 표피 깊이의 두께를 갖는 전극이다. RF 전류는, 표피 깊이라 불리는 레벨과 외측 표면 사이에서, 컨덕터의 "표피(skin)"에서 주로 흐른다. 표피 깊이는, 전기 전도가 컨덕터 내에서 얼마나 멀리 일어나는지의 측정(measure)이며, 주파수의 함수이다. 표피 깊이는 또한, 사용되는 주파수뿐만 아니라 컨덕터(즉, 하나 또는 그 초과의 전극들)의 재료 특성들의 함수이다. 주파수가 낮을 수록, 표피 깊이가 더 커진다. 몇몇 실시예들에서, 척킹 전극들(204, 206)은 텅스텐으로 제조된다. 40 MHz에서의 텅스텐 전극을 위한 전형적인 얇은 전극은 약 18 미크론이다. 본 발명자들은, 텅스텐에 대해, 전극들의 두께를 약 3 내지 5 표피 깊이들, 또는 약 50 미크론 내지 약 90 미크론으로 증가시키고, 그리고 보다 많은 표피 깊이들을 통해 RF 전류를 확산시킴으로써, 전극이 많이 가열되지 않는 다는 것을 발견하였다. 즉, 척킹 전극들(204, 206)을 보다 두껍게 제조함으로써, 전류 밀도가 감소하고, 그에 따라, 전극들의 가열 효과가 감소한다. 더 두꺼운 전극들에서, RF 전류의 약 60 %가 제 1 표피 깊이로 흐르고, RF 전류의 20 %가 제 2 표피 깊이로 흐르고, RF 전류의 10 %가 제 3 표피 깊이로 흐르고, RF 전류의 5 %가 제 4 표피 깊이로 흐르는 등등이다. 다른 실시예들에서, 척킹 전극들(204, 206)은, 예를 들어 스테인리스 스틸 등과 같은 다른 전도성 재료들로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 전극들의 두께는, 전극들의 선택된 재료에 대해 계산된 표피 깊이 및 사용될 주파수들에 기초하여 선택될 것이다.

[0028] 표피 깊이에 대한 잘 알려진 방정식은 다음과 같다: 표피 깊이는 3개의 변수들, 즉 주파수(f), 저항률(ρ), 및 상대 투자율(relative permeability)(

)의 함수이다:

[0029] 각각의 전극에 반대 전압들을 제공하는 것 이외에, 퍽 상에 존재하는 표면 전하들을 보상하기 위해 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들(204, 206) 각각에 상이한 전력 레벨들이 제공될 수 있다. 전형적으로, 기판의 바닥 표면과 접촉하는 DC 전압 센싱 회로(214)(즉, 센터 탭 또는 c-탭)가, 기판 상에 존재하는 DC 전위를 결정/측정하는 데에 사용된다. 결정되는/측정되는, 기판 상에 존재하는 DC 전위는, 척킹 전력 공급부(140)에 의해 A 전극(예를 들어, 204) 및 B 전극(예를 들어, 206) 각각에 공급되는 척킹 전력을 조정하는 데에 사용되며, 그에 따라, 기판의 전체 직경에 걸쳐서 기판이 균일하게 척킹될 수 있다. 본 개시내용과 일치하는 실시예들에서, DC 전압 센싱 회로(214)는 단자(215)를 통해, ESC(150)의 바디(203) 내에 퍽 표면 가까이에 배치된 인덕터(216)에 커플링된다. 몇몇 실시예들에서, 인덕터(216)는 퍽(202)의 중심으로부터 약 0.5 인치 내지 약 2.5 인치 방사상 외측에 배치된다. 몇몇 실시예들에서, 인덕터(216)는 퍽(202)의 상단 표면으로부터 약 0.25 인치 내지 약 5 인치에 배치된다. RF 필터/인덕터가 ESC의 하부 부분에 퍽 표면으로부터 12 인치 이상 떨어져 위치되는 전형적인 c-탭 구성들에서, 본 발명자들은, 고전력 애플리케이션(즉, 13 MHz 및 그 초과) 동안, ESC 지지 표면 상의 c-탭 회로 트레이스와 기판 간에 후면 아킹이 발생한다는 것을 발견하였다. DC 전압 센싱 회로(214) 및 인덕터(216)(즉, 필터)를 퍽의 표면에 더 가까이 제공함으로써, 본 개시내용과 일치하는 실시예들은 유리하게는, 후면 아킹을 방지하거나 또는 적어도 크게 감소시킨다. 몇몇 실시예들에서, 인덕터(216)는 세라믹 인덕터이다. 몇몇 실시예들에서, 인덕터(216)는 높이가 약 1 인치(1 inch tall)이다. 인덕터(216)는 RF 전류가 흐르는 것을 막으며, 기판 상의 DC 전위를 정확하게 측정하기 위해 고주파 전류 흐름을 필터링한다.

[0030] 도 3a 및 3b는, 본 개시내용의 몇몇 실시예들에 따른, DC 전압 센싱 회로(214) 트레이스를 포함하는 퍽 표면(304)의 평면도를 도시하며, DC 전압 센싱 회로(214) 트레이스는 단자(215)에 커플링되고, 단자(215)는 인덕터(216)에 커플링된다. 몇몇 실시예들에서, 퍽 표면(304)은, 예를 들어, 후면 냉각 및/또는 디척킹(dechucking) 가스 압력을 제공하기 위해, 후면 가스 채널들(306), 가스 홀들(308) 및 가스 튜브(218)를 더 포함할 수 있다.

[0031] 척킹 전력 공급부(140)는 고온 배선 케이블들(207)을 통해 하나 또는 그 초과의 매립된 척킹 전극들(204, 206)에 커플링될 수 있다. 유사하게, 가열기 전력 공급부(142)는 고온 배선 케이블들(213)을 통해 하나 또는 그 초과의 매립된 저항성 가열기들에 커플링될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 매립된 저항성 가열기들은, 독립적으로 제어되는, 외측 가열기(210) 및 내측 가열기(212)를 포함할 수 있다. 본 개시내용과 일치하는 실시예들에서, 고온 배선 케이블들(207 및/또는 213)은 고온 동축 케이블들(즉, RF 차폐 케이블(RF shielded cable)들)이다. 구체적으로, 본 발명자들은, ESC 내에 매립된 전극들로 그리고 이러한 전극들로부터 RF를 전도(conduct)시키기 위한 비차폐(unshielded) 케이블들은 임피던스 변동(impedance variation)들을 야기할 수 있다는 것을 발견하였다. 비차폐 배선 및 배선이 어떻게 라우팅되는지에 기초하는 이러한 변동들은, 챔버들 간에는 말할 것도 없고, 동일한 챔버 내에서의 프로세스들의 반복성을 매우 어렵게 한다. 즉, 비차폐 케이블들을 사용하는 챔버들은 비차폐 케이블들의 라우팅에 있어서의 변동들에 민감하며, 기판 균일성 및 일관성에 대한 문제들을 일으킨다. 따라서, 본 발명자들은, 고온 애플리케이션들(즉, 약 200 ℃ 내지 약 500 ℃)을 위해 특별히 설계된 차폐 동축 케이블들(즉, 고온 배선 케이블(207, 213))을 사용하게 되면, RF 애플리케이션들에서 반복가능한 챔버 성능 및 더 높은 효율을 가능하게 하는 것으로 논의하였다.

[0032] 도 4는 본 개시내용의 몇몇 실시예들에 따른, 도 1의 고온 배선 케이블(207)의 일부분의 절개된 사시도를 도시한다. 구체적으로, 고온 배선 케이블(207)은, 약 200 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도들을 견딜 수 있는 고온 재킷(jacket)(402)을 포함하는 동축 케이블이다. 몇몇 실시예들에서, 고온 재킷(402)은 고온을 견디는 세라믹 유전체 절연체이다. 고온 배선 케이블(207)은 금속 재료로 제조되는 RF 차폐부(shielding)(404)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, RF 차폐부는 고체 금속 튜브 차폐부이다. 고온 배선 케이블(207)은 유전체 코어(406) 및 중심 컨덕터(center conductor)(408)를 더 포함한다.

[0033] 전술한 내용들이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.

Claims

정전 척으로서,
퍽(puck) ― 상기 퍽은, 기판이 상기 퍽 상에 배치될 때 상기 기판을 지지하기 위한 지지 표면, 및 대향하는(opposing) 제 2 표면을 가지며, 하나 또는 그 초과의 척킹 전극(chucking electrode)들이 상기 퍽 내에 매립됨(embedded) ―;
상기 퍽을 지지하기 위해 상기 퍽의 제 2 표면에 커플링된 지지 표면을 갖는 바디(body);
상기 퍽의 지지 표면 상에 배치되는 DC 전압 센싱 회로; 및
상기 바디 내에 상기 바디의 지지 표면에 근접하게 배치되는 인덕터를 포함하며,
상기 인덕터는 상기 DC 전압 센싱 회로에 전기적으로 커플링되고, 상기 인덕터는 상기 기판 상의 DC 전위를 정확하게 측정하기 위해 고주파 전류 흐름을 필터링하도록 구성되는,
정전 척.
제 1 항에 있어서,
상기 퍽은 유전체 디스크인,
정전 척.
제 1 항에 있어서,
상기 DC 전압 센싱 회로는, 상기 퍽의 중심 부분에 근접하고 상기 중심 부분 둘레에 부분적으로 배치되는 전도성 금속 트레이스(conductive metallic trace)를 포함하는,
정전 척.
제 3 항에 있어서,
상기 전도성 금속 트레이스는, 상기 퍽의 중심 부분으로부터 0.5 인치 내지 2.5 인치 방사상 외측으로 연장되는 선형 트레이스 부분을 포함하고, 상기 선형 트레이스 부분은 전기 단자에 전기적으로 커플링되며, 그리고 상기 전기 단자는 상기 인덕터에 전기적으로 커플링되는,
정전 척.
제 1 항에 있어서,
상기 인덕터는 상기 퍽의 지지 표면으로부터 0.5 인치 내지 2.5 인치에 배치되는,
정전 척.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인덕터는 세라믹 인덕터인,
정전 척.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들은 상기 퍽 내에 매립된 2개의 독립적으로 제어되는 전극들을 포함하는,
정전 척.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들 각각의 두께는 상기 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들의 계산된 표피 깊이(skin depth)의 3 배 내지 5 배인,
정전 척.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들은 13.56 MHz 전력 내지 40 MHz 전력을 전달(carry)하도록 구성되는,
정전 척.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들 각각은 텅스텐으로 제조되며, 50 미크론 내지 90 미크론의 두께를 갖는,
정전 척.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들은 하나 또는 그 초과의 고온 동축 케이블들의 제 1 세트를 통해 척킹 전력 공급부에 커플링되는,
정전 척.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 고온 동축 케이블들의 제 1 세트는, 200 ℃ 내지 500 ℃의 온도들을 견딜 수 있는 고온 재킷(jacket), 고체 금속 RF 차폐부(shielding), 유전체 코어, 및 중심 컨덕터(center conductor)를 포함하는,
정전 척.
정전 척으로서,
퍽 ― 상기 퍽은, 기판이 상기 퍽 상에 배치될 때 상기 기판을 지지하기 위한 지지 표면, 및 대향하는 제 2 표면을 갖고, 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들이 상기 퍽 내에 매립되고, 상기 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들 각각의 두께는 상기 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들의 계산된 표피 깊이의 3 배 내지 5 배임 ―;
상기 퍽을 지지하기 위해 상기 퍽의 제 2 표면에 커플링된 지지 표면을 갖는 바디;
상기 퍽의 지지 표면 상에 배치되는 DC 전압 센싱 회로; 및
상기 바디 내에 상기 바디의 지지 표면에 근접하게 배치되는 인덕터를 포함하며,
상기 인덕터는 상기 DC 전압 센싱 회로에 전기적으로 커플링되고, 상기 인덕터는 상기 기판 상의 DC 전위를 정확하게 측정하기 위해 고주파 전류 흐름을 필터링하도록 구성되는,
정전 척.
제 13 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들 각각은 텅스텐으로 제조되며, 50 미크론 내지 90 미크론의 두께를 갖는,
정전 척.
정전 척으로서,
퍽 ― 상기 퍽은, 기판이 상기 퍽 상에 배치될 때 상기 기판을 지지하기 위한 지지 표면, 및 대향하는 제 2 표면을 갖고, 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들이 상기 퍽 내에 매립되고, 상기 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들 각각의 두께는 상기 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들의 계산된 표피 깊이의 3 배 내지 5 배이며, 상기 하나 또는 그 초과의 척킹 전극들은 하나 또는 그 초과의 고온 동축 케이블들의 세트를 통해 척킹 전력 공급부에 커플링됨 ―;
상기 퍽을 지지하기 위해 상기 퍽의 제 2 표면에 커플링된 지지 표면을 갖는 바디;
상기 퍽의 지지 표면 상에 배치되는 DC 전압 센싱 회로; 및
상기 바디 내에 상기 바디의 지지 표면에 근접하게 배치되는 인덕터를 포함하며,
상기 인덕터는 상기 DC 전압 센싱 회로에 전기적으로 커플링되고, 상기 인덕터는 상기 기판 상의 DC 전위를 정확하게 측정하기 위해 고주파 전류 흐름을 필터링하도록 구성되는,
정전 척.