KR102537060B1 - 메사들 사이에 가변하는 깊이들의 영역들을 갖는 기판 지지부 및 대응하는 온도 종속 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 또는 기판 지지부의 지지 플레이트에 걸쳐 온도 분포 패턴을 결정하는 단계; 온도 분포 패턴에 기초하여, 지지 플레이트의 상단 표면에 복수의 마스크들을 도포하도록 결정하는 단계로서, 마스크들의 수는 2 이상인, 복수의 마스크들을 도포하도록 결정하는 단계; 온도 분포 패턴에 기초하여 마스크들의 패턴들을 결정하는 단계; 및 상단 표면 위에 마스크들을 도포하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 방법은 제 1 메사들 및 제 1 메사들 사이에 제 1 리세스된 영역들을 형성하도록 마스크들로 보호되지 않은 지지 플레이트의 일부를 제거하도록 제 1 머시닝 프로세스를 수행하는 단계; 지지 플레이트로부터 제 1 마스크를 제거하는 단계; 제 2 리세스된 영역들과 제 2 메사들 및 제 1 시일링 밴드 영역 중 적어도 하나를 형성하도록 제 2 머시닝 프로세스를 수행하는 단계; 및 지지 플레이트로부터 제 2 마스크를 제거하는 단계를 더 포함한다.

Description

메사들 사이에 가변하는 깊이들의 영역들을 갖는 기판 지지부 및 대응하는 온도 종속 제조 방법{SUBSTRATE SUPPORT WITH VARYING DEPTHS OF AREAS BETWEEN MESAS AND CORRESPONDING TEMPERATURE DEPENDENT METHOD OF FABRICATING}
본 개시는 기판 프로세싱 시스템들의 기판 지지부들에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술 설명은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제공하기 위한 것이다. 본 발명자들의 성과로서 본 배경기술 섹션에 기술되는 정도의 성과 및 출원시 종래 기술로서 인정되지 않을 수도 있는 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
기판 프로세싱 시스템들은 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들의 에칭, 증착 및/또는 다른 처리를 수행하도록 사용될 수도 있다. 기판 상에서 수행될 수도 있는 예시적인 프로세스들은, 이로 제한되는 것은 아니지만, PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 프로세스, PVD (physical vapor deposition) 프로세스, 이온 주입 프로세스, 및/또는 다른 에칭, 증착, 및 세정 프로세스들을 포함한다. 기판은 기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버의 기판 지지부, 예컨대 페데스탈, 정전 척 (ESC), 등 상에 배치될 수도 있다. 예를 들어, PECVD 프로세스에서 에칭 동안, 하나 이상의 전구체들을 포함하는 가스 혼합물이 프로세싱 챔버 내로 도입되고 기판 상에 재료를 증착하기 위해 플라즈마가 스트라이킹된다.
기판 또는 기판 지지부의 지지 플레이트에 걸쳐 온도 분포 패턴을 결정하는 단계; 온도 분포 패턴에 기초하여, 지지 플레이트의 상단 표면에 복수의 마스크들을 도포하도록 결정하는 단계로서, 마스크들의 수는 2 이상인, 복수의 마스크들을 도포하도록 결정하는 단계; 온도 분포 패턴에 기초하여 마스크들의 패턴들을 결정하는 단계; 및 상단 표면 위에 마스크들을 도포하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 방법은 제 1 메사들 및 제 1 메사들 사이에 제 1 리세스된 영역들을 형성하도록 마스크들로 보호되지 않은 지지 플레이트의 일부를 제거하도록 제 1 머시닝 프로세스를 수행하는 단계; 지지 플레이트로부터 마스크들 중 제 1 마스크를 제거하는 단계; 제 2 리세스된 영역들과 제 2 메사들 및 제 1 시일링 밴드 영역 중 적어도 하나를 형성하도록 제 2 머시닝 프로세스를 수행하는 단계; 및 지지 플레이트로부터 마스크들 중 제 2 마스크를 제거하는 단계를 더 포함한다.
다른 특징들에서, 기판 프로세싱 시스템을 위한 기판 지지부가 제공된다. 기판 지지부는 바디 및 메사들을 포함한다. 메사들은 바디로부터 멀어지는 방향을 가로질러 분포되고 그리고 이 방향으로 연장하고, 기판을 지지하도록 구성된다. 복수의 메사들 각각은 기판과 콘택트하고 기판을 지지하는 표면 영역을 포함한다. 복수의 메사들 각각은 바디의 하단부에 대해 동일한 높이를 갖는다. 메사들 간 영역들의 깊이들은 기판의 프로세싱 동안 경험되는 기판 또는 기판 지지부의 베이스플레이트의 온도 분포 패턴에 따라 사이즈가 가변된다.
다른 특징들에서, 기판 또는 기판 지지부의 지지 플레이트에 걸쳐 온도 분포 패턴을 결정하는 단계; 온도 분포 패턴에 기초하여, (i) 머시닝 툴이 지지 플레이트 위를 통과하는 레이트들, 또는 (ii) 머시닝 툴이 지지 플레이트의 대응하는 영역들 위를 점유하는 시간 기간들 중 적어도 하나를 결정하는 단계; 및 결정된 레이트들 또는 시간 기간들에 기초하여, 지지 플레이트 위의 제 1 위치로부터 지지 플레이트 위의 제 2 위치로 머시닝 툴을 이동시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 방법은 머시닝 툴을 이동시키는 동안, 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 리세스된 영역들의 깊이들의 메사들 및 기울기들을 제공하기 위해, 지지 플레이트의 상단 표면을 머시닝하는 단계를 더 포함하고, 메사들은 지지 플레이트의 하단부에 대해 동일한 높이를 갖는다.
본 개시의 추가 적용가능 영역들은 상세한 기술, 청구항들 및 도면들로부터 명백해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시를 목적으로 의도되고, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않았다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 기판 지지부를 통합하는 기판 프로세싱 시스템의 예의 기능적 블록도이다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 기판 지지부를 포함하는 정전 척의 예의 측단면도이다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 기판 지지부 제어기를 포함하는 기판 지지부 제작 시스템의 예이다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 기판 지지부 제조 방법이다.
도 5는 냉각 채널을 포함하는 베이스플레이트의 평면도이다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 시일링 밴드 및 메사들을 포함하는 기판 지지부의 예의 평면도이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 기판 지지부의 일부분 위의 마스크의 예의 평면도이다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 기판 지지부의 지지 플레이트의 상단 표면 영역의 예의 상단 사시도이다.
도 9a는 본 개시의 실시예에 따른 복수의 마스크들이 도포된 지지 플레이트의 예의 평면도이다.
도 9b는 도 9a의 선 A-A로 나타낸 평면을 따른 측단면도이다.
도 10a는 마스크들 중 일 마스크가 제거된 후 도 9a의 지지 플레이트의 평면도이다.
도 10b는 도 10a의 선 B-B로 나타낸 평면을 따른 측단면도이다.
도 11은 본 개시의 실시예에 따른 커스텀 로컬 마스크들의 예들을 예시하는 지지 플레이트의 평면도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하도록 재사용될 수도 있다.
고-전력 에칭 챔버들에서, 기판 지지부는 플라즈마의 존재시 기판의 미리 결정된 온도를 유지하도록 사용된다. 기판 지지부는 제공된 전력과 연관된 열을 방산시킨다. 에칭 프로세스 동안 기판에 걸쳐 열 방산이 보다 균일할수록 에칭 프로세스의 결과들이 보다 우수하다. 에칭 프로세스 동안, 기판은 기판 지지부 상의 유전체 에칭 챔버 내에서 홀딩되고, 유전체 에칭 챔버에서 기판은 고-전력 플라즈마의 존재시 미리 결정된 온도까지 가열된다. 플라즈마와 연관된 불균일도들 및 기판 지지부의 냉각으로 인해, 기판에 걸친 평균 온도는 플라즈마 입력 전력에 따라, 예를 들어, 5 내지 20 ℃만큼 가변할 수 있다. 온도가 기판 프로세스에 센서티브한 정도는 결과적인 기판들이 미리 결정된 구축 요건들을 만족하는지 여부에 따라 프로세스 변동 효과들로 인한 것이다. 이러한 이유로, 이들 프로세스 변동들은 온도의 변화들에 매우 센서티브한 기판 프로세스의 수율에 부정적으로 영향을 줄 수 있다.
온도 센서티비티를 감소시키기 위해 그리고/또는 기판의 온도 균일도를 개선하기 위한 일 기법은 온도 균일도를 최대화하도록 기판 지지부 내 유체 채널들을 통해 냉각 패턴을 제공하는 것을 포함한다. 온도 센서티비티를 감소시키기 위해 그리고/또는 기판의 온도 균일도를 개선하기 위한 또 다른 기법은 유전체 층과 기판 지지부의 베이스플레이트 사이에 열적 본딩층을 균일하게 형성하는 것을 포함한다. 이들 두 기법들은 제한된다. 기판 지지부의 냉각 채널 패턴은 (i) 기판 지지부의 베이스플레이트의 치수들 및 구성들, (ii) 기판 지지부 내 가열 엘리먼트들 및/또는 센서들을 포함하는 전기 접속부들의 레이아웃 및 (iii) 냉각 유체 채널들에 대해 가용한 위치들을 제한하는 냉각 가스 피드스로우들 (feedthroughs) 로 제한된다. 또한, 냉각 유체가 기판 지지부의 베이스플레이트를 통과할 때 냉각 유체의 온도가 변하기 때문에, 냉각제 유입부(들) 근방에서 콜드 스폿들 (coolant inlets) 및 냉각제 유출부(들) 근방에서 핫 스폿들이 일어날 수 있다. 열적 본딩층의 두께는 예를 들어, 냉각제 유입부(들) 및/또는 냉각제 유출부(들)와 연관된 콜드 스폿들 및 핫 스폿들을 보상하기 위해 국부적으로 제어될 수 없다. 냉각제 채널 패턴 및 열적 본딩층의 두께를 조정하는 것과 연관된 제한된 효과들로 인해, 기판에 걸쳐 5 내지 20 ℃의 온도 변동이 고-전력 에칭 챔버들에 대해 존재할 수 있다.
이하에 언급된 예들은 기판에 걸친 온도들 (때때로 "기판-내 온도들"로 지칭됨) 의 균일도를 개선하도록 설계된 기판 지지부들을 포함한다. 메사들 및 시일링 밴드들의 높이들 및 메사들 간의 영역들의 높이들은 (i) "챔버 균일도"로 지칭되는 기판에 걸친 플라즈마 패턴, 및 (ii) 기판의 냉각 시 불균일도들과 같은 불균일도들을 보상하도록 설정된다. 기판에 걸친 플라즈마 패턴은 기판에 걸친 플라즈마 농도 레벨들을 지칭할 수도 있고 기판의 가열 패턴에 직접적으로 관련된다.
도 1은 RF 플라즈마를 사용하여 기판들을 프로세싱하는 예시적인 기판 프로세싱 시스템 (100) 을 도시한다. 도 1이 CCP (capacitive coupled plasma) 시스템을 도시하지만, 본 명세서에 개시된 실시예들은 기판 지지부를 포함하는 TCP (transformer coupled plasma) 시스템들, ECR (electron cyclotron resonance) 플라즈마 시스템들, ICP (inductively coupled plasma) 시스템들 및/또는 다른 시스템들 및 플라즈마 소스들에 적용가능하다. 실시예들은 PVD (physical vapor deposition) 프로세스들, PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 프로세스들, CEPVD (chemically enhanced plasma vapor deposition) 프로세스들, 이온 주입 프로세스들, 및/또는 다른 에칭, 증착, 및 세정 프로세스들에 적용가능하다.
기판 프로세싱 시스템 (100) 은 프로세싱 챔버 (102) 를 포함한다. 프로세싱 챔버 (102) 는 프로세싱 챔버 (102) 의 다른 컴포넌트들을 둘러싸고 RF 플라즈마를 담는다. 프로세싱 챔버 (102) 는 상부 전극 (104) 및 기판 지지부 (106) (예를 들어, ESC) 를 포함한다. 동작 동안, 기판 (108) 은 기판 지지부 (106) 상에 배치된다. 기판 지지부 (106) 는 MCA (minimum contact area) 피처들 (107) 을 포함한다. MCA 피처들 (107) 각각은 "메사"로 지칭될 수도 있다. 메사들 (107) 은 기판 지지부 (106) 의 상단 부분 (또는 기판 (108) 에 가장 가까운 부분) 에 걸쳐 분포되고 기판 지지부 (106) 의 베이스플레이트 (110) 로부터 상향으로 연장한다. 메사들 (107) 은 기판 (108) 의 후면에 콘택트하고 지지한다. 기판 (108) 은 기판 지지부 (106) 상에 정전적으로 (electrostatically) 클램프될 수도 있다. 메사들 (107) 은 기판 지지부 (106) 의 유전체 층, 반도전성 층, 또는 상단 금속층의 일부로서 통합되어 형성될 수도 있다. 기판 지지부 (106) 는 임의의 수의 메사들을 포함할 수도 있다.
이하에 더 기술되는 바와 같이, 기판 (108) 에 대한 메사들 (107) 의 콘택트 표면적은 기판 지지부 (106) 의 반경 (또는 기판 지지부 (106) 의 중심으로부터 이격되는 거리) 및 따라서 기판 (108) 의 반경 (또는 기판 (108) 의 중심으로부터 이격된 거리) 과 함께 증가할 수도 있다. 이는 기판 (108) 이 기판 지지부 상에 중심이 위치되기 때문이다. 메사들의 직경, 표면적, 사이즈 및/또는 수량은 기판 지지부 (106) 의 중심으로부터 방사상 거리가 증가함에 따라 기판 지지부 (106) 의 상단 측방향 표면의 단위 면적 당 증가할 수도 있다. 일 실시예에서, 콘택트 표면적 및 메사들의 수는 기판 지지부 (106) 의 중심으로부터 방사상 거리가 증가함에 따라 변화하지 않는다. 메사들 (107) 은 도 6, 도 9a 및 도 10a에 도시된 바와 같이 원통형으로 성형될 수도 있고 그리고/또는 상이하게 (예를 들어, 반구형으로 (hemi-spherically-shaped) 또는 반구형으로 (semi-spherically-shaped)) 성형될 수도 있다. 메사들 (107) 의 구조 및 형성은 도 2 내지 도 12에 대해 이하에 더 기술된다.
단지 예를 들면, 상부 전극 (104) 은 가스들을 도입하고 분포하는 샤워헤드 (109) 를 포함할 수도 있다. 샤워헤드 (109) 는 프로세싱 챔버 (102) 의 상단 표면에 연결된 일 단부를 포함하는 스템 부분 (111) 을 포함할 수도 있다. 샤워헤드 (109) 는 일반적으로 원통형이고 프로세싱 챔버 (102) 의 상단 표면으로부터 이격되는 위치에서 스템 부분 (111) 의 반대편 단부로부터 방사상 외측으로 연장한다. 샤워헤드 (109) 의 기판 대면 표면은 프로세스 또는 퍼지 가스가 흐르는 홀들을 포함한다. 대안적으로, 상부 전극 (104) 은 도전 플레이트를 포함할 수도 있고 또 다른 방식으로 도입될 수도 있다.
기판 지지부 (106) 는 하부 전극으로서 작용하는 도전성 베이스플레이트 (110) 를 포함한다. 베이스플레이트 (110) 는 적어도 부분적으로 세라믹 재료로 형성될 수도 있는, 지지 플레이트 (112) 를 지지한다. 고-전력 유전체 에칭 실시예에서, 지지 플레이트 (112) 는 가열 플레이트가 아니다. 저-전력 도전체 에칭 실시예에서, 지지 플레이트 (112) 는 가열 플레이트일 수도 있다. 내열층 (114) 은 지지 플레이트 (112) 와 베이스플레이트 (110) 사이에 배치될 수도 있다. 베이스플레이트 (110) 는 베이스플레이트 (110) 를 통해 냉각제를 흘리기 위한 하나 이상의 냉각제 채널들 (116) 을 포함할 수도 있다.
RF 생성 시스템 (120) 은 RF 전압을 생성하고 상부 전극 (104) 및 하부 전극 (예를 들어, 기판 지지부 (106) 의 베이스플레이트 (110)) 중 하나로 출력한다. 상부 전극 (104) 및 베이스플레이트 (110) 중 다른 하나는 DC 접지될 수도 있고, AC 접지될 수도 있고, 플로팅 전위일 수도 있다. 단지 예를 들면, RF 생성 시스템 (120) 은 RF 전압들을 생성하는 하나 이상의 RF 생성기들 (122) (예를 들어, CCP RF 전력 생성기, 바이어스 RF 전력 생성기, 및/또는 다른 RF 전력 생성기) 을 포함할 수도 있고, RF 전압들은 하나 이상의 매칭 및 분포 네트워크들 (124) 에 의해 상부 전극 (104) 및/또는 베이스플레이트 (110) 로 피딩된다. 예로서, 플라즈마 RF 생성기 (123), 바이어스 RF 생성기 (125), 플라즈마 RF 매칭 네트워크 (127) 및 바이어스 RF 매칭 네트워크 (129) 가 도시된다. 플라즈마 RF 생성기 (123) 는 예를 들어 6 내지 10 ㎾의 전력을 생성하는 고-전력 RF 생성기일 수도 있다.
가스 전달 시스템 (130) 은 하나 이상의 가스 소스들 (132-1, 132-2, …, 및 132-N (집합적으로 가스 소스들 (132)) 을 포함하고, N은 0보다 큰 정수이다. 가스 소스들 (132) 은 하나 이상의 전구체들 및 이들의 혼합물들을 공급한다. 가스 소스들 (132) 은 또한 퍼지 가스를 공급할 수도 있다. 기화된 전구체가 또한 사용될 수도 있다. 가스 소스들 (132) 은 밸브들 (134-1, 134-2, …, 및 134-N (집합적으로 밸브들 (134)) 및 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers) (136-1, 136-2, …, 및 136-N (집합적으로 질량 유량 제어기들 (136)) 에 의해 매니폴드 (140) 에 연결된다. 매니폴드 (140) 의 출력은 프로세싱 챔버 (102) 로 피드된다. 단지 예를 들면, 매니폴드 (140) 의 출력은 샤워헤드 (109) 로 피드된다.
기판 프로세싱 시스템 (100) 은 지지 플레이트 (112) 에 배치된 TCE들 (144) (때때로 액추에이터들로 지칭됨) 에 연결될 수도 있는 온도 제어기 (142) 를 포함하는 냉각 시스템 (141) 을 포함한다. 일 실시예에서, TCE들 (144) 은 포함되지 않는다. 시스템 제어기 (160) 로부터 분리되어 도시되지만, 온도 제어기 (142) 는 시스템 제어기 (160) 의 일부로서 구현될 수도 있다. 예로서, TCE들 (144) 은 이로 제한되는 것은 아니지만, 지지 플레이트 (112) 의 매크로 존 각각에 대응하는 매크로 TCE들 (또는 TCE들의 제 1 어레이) 및/또는 지지 플레이트 (112) 의 마이크로 존 각각에 대응하는 마이크로 TCE들 (또는 TCE들의 제 2 어레이) 각각을 포함할 수도 있다. 매크로 TCE들은 지지 플레이트 (112) 의 매크로 존들의 온도들 및/또는 다른 필드들을 거칠게 (coarse) 튜닝하기 위해 사용될 수도 있다. 마이크로 TCE들은 지지 플레이트들의 마이크로 존들의 온도들 및/또는 다른 필드들을 미세 튜닝하기 위해 사용될 수도 있다. 매크로 존들은 마이크로 존들을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 마이크로 존들은 2 이상의 매크로 존들과 중첩할 수도 있다. 매크로 존들 및 마이크로 존들은 미리 결정된, 매칭하는, 상이한 또는 임의의 부정의 (arbitrary) 형상을 가질 수도 있다.
지지 플레이트 (112) 는 복수의 온도 제어된 존들 (예를 들어, 4 존들, 존들 각각은 4 개의 온도 센서들을 포함함) 을 포함한다. 온도 제어된 존들 각각은 대응하는 매크로 TCE들 및/또는 마이크로 TCE들을 갖는다. 매크로 TCE들은 각각의 온도 제어된 존들 각각에서 선택된 온도들을 대략 달성하도록 제어된다. 마이크로 TCE들은 각각의 온도 제어된 존들 내 온도들을 미세하게 조정하고 그리고/또는 온도 제어된 존 각각에서 온도 불균일도들을 보상하도록 개별적으로 제어될 수도 있다. 예를 들어, 매크로 TCE의 설정점 온도 각각에 대해, 지지 플레이트 (112) 의 상단 표면에 걸쳐 온도 분포 응답이 공지되고 맵핑 (즉, 메모리에 저장) 될 수도 있다. 유사하게, 지지 플레이트 (112) 의 표면에 걸쳐 마이크로 TCE들 각각의 온도 분포 응답이 공지되고 맵핑될 수도 있다. 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들이 멀티-존 지지 플레이트들 및/또는 가열되지 않은 ESC들에 대해 기술되었지만, 본 개시의 원리들은 기판 프로세싱 시스템의 다른 온도 제어된 컴포넌트들에 적용될 수도 있다.
온도 제어기 (142) 는 기판 지지부 (106) 및 기판 지지부 (106) 상의 기판 (예를 들어, 기판 (108)) 의 온도들을 제어하도록 TCE들 (144) 의 동작 및 따라서 온도들을 제어할 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 (i) 채널들 (116) 을 통한 제 1 냉각제 (냉각 유체의 압력들 및 플로우 레이트들) 의 플로우를 제어하기 위한 제 1 냉각제 어셈블리 (146) 및 (ii) 다른 채널들 (일 채널 (148) 이 도시됨) 을 통한 그리고 메사들 (107) 사이의 영역들을 통한 제 2 냉각제 (예를 들어, 냉각 가스의 압력들 및 플로우 레이트들) 를 제어하기 위한 제 2 냉각제 어셈블리 (147) 와 연통할 수도 있다. 제 1 냉각제 어셈블리 (146) 는 저장부 (미도시) 로부터 냉각 유체를 수용할 수도 있다. 제 2 냉각제 어셈블리 (147) 는 매니폴드 (140) 로부터 가스를 수용할 수도 있다. 예를 들어, 냉각제 어셈블리 (146) 는 냉각제 펌프 및 저장부를 포함할 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 기판 지지부 (106) 및 지지 플레이트 (112) 를 냉각하기 위해 채널들 (116) 을 통해 냉각제를 선택적으로 흘리도록 냉각제 어셈블리 (146) 를 동작시킨다. 온도 제어기 (142) 는 냉각제가 흐르는 레이트 및 냉각제의 온도를 제어할 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 프로세싱 챔버 (102) 내 센서들로부터 검출된 파라미터들에 기초하여 TCE들 (144) 에 공급된 전류 및 채널들 (116) 에 공급된 냉각제의 압력 및 플로우 레이트들 제어한다. 에칭 프로세스 동안, 기판 (108) 은 고-전력 플라즈마의 존재시 (예를 들어, 섭씨 120 도 (℃)) 미리 결정된 온도로 가열될 수도 있다. 채널들을 통한 냉각제의 흐름은 기판 지지부 (106) 의 온도를 감소시키고, 기판 (108) 의 온도들을 감소시킨다 (예를 들어, 120 ℃로부터 80 ℃로 냉각).
밸브 (156) 및 펌프 (158) 가 프로세싱 챔버 (102) 로부터 반응물질들을 배기하도록 사용될 수도 있다. 시스템 제어기 (160) 는 공급된 RF 전력 레벨들, 공급된 가스들의 압력들 및 플로우 레이트들, RF 매칭 등을 제어하는 것을 포함하여, 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 컴포넌트들을 제어할 수도 있다. 시스템 제어기 (160) 는 밸브 (156) 및 펌프 (158) 의 상태들을 제어한다. 로봇 (170) 은 기판 지지부 (106) 상으로 기판을 전달하고 기판 지지부 (106) 로부터 기판들을 제거하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 로봇 (170) 은 기판 지지부 (106) 와 로드록 (172) 사이에서 기판들을 이송할 수도 있다. 로봇 (170) 은 시스템 제어기 (160) 에 의해 제어될 수도 있다. 시스템 제어기 (160) 는 로드록 (172) 의 동작을 제어할 수도 있다.
도 2는 베이스플레이트 (202), 열적 본딩층 (204) 및 지지 플레이트 (206) 를 포함하는 기판 지지부 (200) 를 도시한다. 지지 플레이트 (206) 는 기판 지지부 (200) 의 최상층일 수도 있다. 지지 플레이트 (206) 는 바디 (207) 및 메사들 (208) 을 포함하고, 도 1의 지지 플레이트 (112) 와 유사하게 전극들 및/또는 가열 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 기판 (210) 은 메사들 (208) 의 상단 콘택트 표면들 상에 배치되고 콘택트한다. 메사들 (208) 은 지지 플레이트 (206) 의 최상위 층일 수도 있다. 메사들 (208) 은 기판 지지부 (200) 의 냉각과 연관된 불균일도들 및 플라즈마 챔버 내 플라즈마로 인한 온도 가변성을 최소화하는 동안 지지 플레이트 (206) 및 따라서 기판 (210) 에 걸쳐 동일한 평균 온도를 제공하도록 구성된다.
일 실시예에서, 메사들 (208) 은 메사들 (208) 의 최상위 표면들이 동일한 레벨에 있도록, 지지 플레이트 (206) 의 하단 (또는 하단 표면) (211) 에 대해 동일한 높이를 갖는다. 바디 (207) 의 하단 표면과 메사들 (208) 의 최상위 표면들 사이의 거리들은 지지 플레이트 (206) 에 걸쳐 동일하다. 리세스된 표면들 (213) 위로 그리고 메사들 (208) 사이의 영역들 (212) 의 깊이들은 도시된 바와 같이 가변할 수도 있다. 또한, 메사들 (208) 중 특정한 하나의 수직 측면들의 길이들은 가변할 수도 있는 한편, 메사들 중 다른 메사들의 수직 측면들의 길이들은 가변하지 않을 수도 있다. 길이들은 메사들 (208) 의 측면들의 수직 치수들을 지칭한다. 예로서, 메사 (218) 의 측면들 (214, 216) 의 길이들은 상이하다. 예를 들어, 측면 (214) 의 길이는 D1이고 측면 (216) 의 길이는 D2이다. 깊이들 D1 내지 D4가 도시되지만, 임의의 수의 상이한 깊이들이 메사들 (208) 사이에 존재할 수도 있다. 예로서, 깊이들은 화살표 (224) 로 나타낸 바와 같이, 깊이들은 지지 플레이트 (206) 를 방사상으로 가로질러 냉각제 채널 유입부 (220) 위에 위치된 제 1 위치로부터 냉각제 채널 유출부 (222) 위에 위치된 제 2 위치로 감소될 수도 있다.
베이스플레이트 (202) 는 도 1의 베이스플레이트 (110) 와 유사하게 전극, 가열 엘리먼트들, 냉각제 채널들 (예를 들어, 냉각 채널들 (209) 이 도시됨) 등을 포함할 수도 있다. 냉각제는 화살표 (228) 로 나타낸 바와 같이, 냉각제 채널 유입부 (220) 에서 수용되고, 화살표 (230) 로 나타낸 바와 같이, 냉각제 채널 유출부 (222) 에서 베이스플레이트 (202) 로부터 출력된다. 단일 냉각제 채널 유입부 및 냉각제 채널 유출부가 도시되지만, 임의의 수의 유입부 및 유출부 각각이 포함될 수도 있다. 또한, 냉각제 채널 유입부 (220) 및 냉각제 채널 유출부 (222) 가 베이스플레이트 (202) 의 주변부 근방에 있는 것으로 도시되지만, 냉각제 채널 유입부 (220) 및 냉각제 채널 유출부 (222) 는 다른 위치들에 있을 수도 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하라.
메사들 (208) 사이의 영역들 (212) 의 깊이들은 도시된 바와 같이, 냉각제 채널 유출부 근방 및 위에서 보다 작고 냉각제 채널 유입부 근방 및 위에서 보다 클 수도 있다. 이는 보다 큰 볼륨의 냉각 가스 (예를 들어, 헬륨) 로 하여금 보다 작은 깊이들을 갖는 메사들 (208) 사이의 영역들 대신 보다 큰 깊이들을 갖는 메사들 (208) 사이의 영역들 위를 통과하게 한다. 보다 큰 볼륨의 냉각 가스는 부가적인 냉각을 제공한다. 냉각 가스는 베이스플레이트 (202), 열적 본딩층 (204) 및 지지 플레이트 (206) 의 채널들 (일 채널 (232) 이 도시됨) 을 통해 제공될 수도 있고 리턴할 수도 있다. 채널 (232) 에 입력되는 가스는 화살표 (234) 로 도시된다. 메사들 (208) 은 상이한 압력들에서 냉각 가스를 수용하는 2 이상의 존들을 포함하도록 구획 (zoned) 될 수도 있다. 이 예는 도 6 및 도 8에 도시되고 기술된다. 화살표 (236) 는 기판 (210) 으로부터 기판 지지부 (200) 를 통해 이전된다는 것을 나타내어, 기판 지지부 (200) 의 온도들이 일반적으로 메사들 (208) 로부터 베이스플레이트 (202) 로 감소하게 한다.
예로서, 지지 플레이트 (206) 는 세라믹 및/또는 다른 적합한 유전체 재료로 형성될 수도 있다. 열적 본딩층 (204) 은 접착성 재료를 포함할 수도 있다. 베이스플레이트 (202) 는 알루미늄 및/또는 다른 적합한 재료로 형성될 수도 있다. 지지 플레이트 (206) 는 열적 본딩층 (204) 을 통해 베이스플레이트 (202) 에 의해 냉각된다. 열은 기판 (210) 으로부터 지지 플레이트 (206) 로 그리고 지지 플레이트 (206) 로부터, 채널들 (209) 에 의해 규정된 패턴의 채널들 (209) 을 통과하는 냉각 유체에 의해 냉각되는 베이스플레이트 (202) 로 이전된다. 기판의 온도들의 불균일도들은 냉각 프로세스의 단계 각각과 연관될 수 있다. 예를 들어, 불균일도들 베이스플레이트의 냉각 채널, 열적 본딩층 및 지지 플레이트와 베이스플레이트 사이에 제공된 대응하는 열적 본딩; 및/또는 지지 플레이트의 두께와 연관될 수 있다. 본 명세서에 개시된 메사들의 구성들 및 메사들 사이의 영역들의 깊이들은 적어도 대응하는 지지 플레이트들의 상부 부분에 걸쳐, 따라서 상부에 배치된 기판들에 걸친 온도 변동에 대한 불균일도들의 영향들을 최소화한다.
도 3은 컴퓨터 (272), 머시닝 시스템 (274), 및 센서들 (275) 을 포함하는 기판 지지부 제작 시스템 (270) 을 도시한다. 컴퓨터 (272) 는 기판 지지부 제어기 (276) 및 메모리 (278) 를 포함한다. 기판 지지부 제어기 (276) 는 온도 분포 제어기 (279), 베이스플레이트 냉각 패턴 제어기 (280), 기판 지지부 냉각 패턴 모듈 (282), 압력 제어기 (284), 플라즈마 제어기 (285), 불규칙한 온도 제어기 (286), 면적 밀도 제어기 (288), 깊이 제어기 (290), 메사 구성 제어기 (292), 마스크 패턴 제어기 (294), 제조 제어기 (296) 및 소프트-폴리싱 제어기 (298) 를 포함할 수도 있다. 제어기들 (278, 280, 282, 284, 286, 288, 290, 292, 296, 298) 의 동작은 도 4의 방법에 대해 이하에 기술된다.
메모리 (278) 는 파라미터들 (299), 메사 패턴들 (300), 온도 분포 데이터 (301), 베이스플레이트 냉각 패턴들 (302), 지지 플레이트 냉각 패턴들 (303), 열 전달 데이터 (304), 플라즈마 패턴들 (305), 불규칙한 온도 데이터 (306), 등을 저장한다. 파라미터들 (299), 패턴들 (300, 302, 303, 305), 및 데이터 (301, 304, 및 306) 는 기판 지지부들의 모델들에 대응할 수도 있고 그리고/또는 표들의 일부로서 저장될 수도 있고 그리고 이력 값들, 미리 결정된 값들, 추정된 값들 그리고/또는 시뮬레이팅된 값들을 포함할 수도 있다. 이력 값들, 미리 결정된 값들, 추정된 값들 그리고/또는 시뮬레이팅된 값들은 하나 이상의 프로세싱 시스템 레시피들에 따라 동작하는 하나 이상의 기판 지지부들에 대한 것일 수도 있다.
파라미터들 (299) 은 도 1의 프로세싱 시스템 (100) 의 센서들에 의해 검출된 파라미터들 및/또는 도 4의 방법 동안 사용되고, 추정되고 그리고/또는 결정된 파라미터들을 포함할 수도 있다. 센서들 (275) 은 도 1의 프로세싱 시스템 (100) 의 센서들, 온도 센싱 어레이, 열 플럭스 프로브, 챔버-내 적외선 카메라, 및/또는 본 명세서에 개시된 다른 센서들을 포함할 수도 있다. 메사 패턴들은: 메사들의 콘택트 표면 영역들의 형상들 및 사이즈들; 기판 지지부들의 미리 결정된 국부적인 영역 각각의 메사들의 수; 메사들의 높이들; 기판 지지부들에 걸친 메사들의 위치들 (또는 레이아웃); 미리 결정된 영역들의 면적 밀도들; 및/또는 기판 지지부들의 중심으로부터 주변 에지들로 면적 밀도 변동을 포함할 수도 있다.
온도 분포 데이터 (301) 는 지지 플레이트 및/또는 기판에 걸친 온도들을 포함할 수도 있다. 베이스플레이트 냉각 패턴들 (302) 은 베이스플레이트에 걸쳐 제공된 냉각 레벨들을 나타내는 값들을 포함할 수도 있다. 지지 플레이트 냉각 패턴들 (303) 은 지지 플레이트에 걸쳐 제공된 냉각 레벨들을 나타내는 값들을 포함할 수도 있다. 열 전달 데이터 (304) 는 지지 플레이트의 메사들 사이의 영역들에 냉각 가스가 통과한 결과로서, 지지 플레이트에 걸친 열 전달 양들을 나타내는 값들을 포함할 수도 있다. 플라즈마 패턴들 (305) 은 기판에 걸친 플라즈마의 농도 레벨들, 전압들 및/또는 전력 레벨들을 포함할 수도 있다. 불규칙한 온도 데이터 (306) 는 지지 플레이트에 걸쳐 콜드/핫 스폿들이 위치된 곳 및 콜드/핫 스폿들의 온도들을 나타낼 수도 있다. 상기 기술된 패턴들 및 데이터는 (i) 미리 결정된 값들, 및/또는 (ii) 기판의 프로세싱 동안 측정된 값들, 추정된 값들 및/또는 실제 존재하는 값들을 지칭할 수도 있다.
머시닝 시스템 (274) 은 CNC (computer numerical control) 밀링 머신 (milling machine), 널링 머신 (knurling machine), 몰딩 머신 (molding machine), 캐스팅 머신 (casting machine), 3D (three-dimensional) 프린터, 및/또는 기판 지지부를 제조하기 적합한 다른 머신들 및/또는 디바이스들을 포함할 수도 있다. 머시닝 시스템 (274) 은 기판 지지부 (318) 를 제조하도록 사용된 머시닝 제어기 (310), 머시닝 툴 (312), 마스크 도포 제어기 (314), 및 마스크 도포 디바이스 (316) 를 포함할 수도 있다. 머시닝 제어기 (310) 및 마스크 도포 제어기 (314) 는 인터페이스 (320) 를 통해 컴퓨터 (272) 로부터 파라미터들 (299), 패턴들 (300, 302, 303, 305) 및 데이터 (301, 304, 306) 를 수신할 수도 있다. 제어기들 (310, 314) 은 기판 지지부 (318) 를 제조하기 위해 머시닝 툴 (312) 및 마스크 도포 디바이스 (316) 의 동작을 제어한다. 머시닝 툴 (312) 은 CNC 밀링 툴 및/또는 다른 적합한 머시닝 툴을 포함할 수도 있다.
도 1 및 도 3의 제어기들의 더 규정된 구조에 대해 도 4에 이하에 제공된 방법 및 용어 "제어기"에 대해 이하에 제공된 정의를 참조하라. 본 명세서에 개시된 시스템들은 다수의 방법들을 사용하여 동작될 수도 있고, 예시적인 방법이 도 4에 예시된다. 도 4에서, 기판 지지부 제조 방법이 도시된다. 이하의 동작들이 도 2 내지 도 10b 및 도 12의 구현예들에 대해 주로 기술되었지만, 동작들은 본 개시의 다른 구현예들에 적용하기 위해 용이하게 수정될 수도 있다. 동작들은 반복적으로 수행될 수도 있다.
방법은 400에서 시작될 수도 있다. 402에서, 온도 분포 제어기 (278) 는 (i) 기판 지지부의 기판 지지 플레이트 (예를 들어, 본 명세서에 개시된 지지 플레이트 (206) 또는 다른 지지 플레이트) 에 걸친 온도 분포 패턴을 결정할 수도 있고, 그리고/또는 (ii) 기판의 온도 분포 패턴을 추정할 수도 있다. 이는 메모리 (278) 에 저장된 온도 분포 데이터 (301) 를 제공할 수도 있다. 온도 분포 데이터는 예를 들어, 지지 플레이트 상 및/또는 내에 위치된 열 플럭스 프로브 및/또는 온도 센서들을 사용하여 그리고 온도들을 검출하기 위한 테스트를 실행하여 결정될 수도 있다. 이에 더하여 그리고/또는 대안으로서, 챔버-내 적외선 카메라는 온도들을 검출하도록 그리고 인가된 열 부하 하에서 온도 분포 데이터를 제공하도록 사용될 수도 있다.
404에서, 베이스플레이트 냉각 패턴 제어기 (280) 는 기판 지지부의 베이스플레이트 내 냉각 채널들과 연관된 베이스플레이트 냉각 패턴들을 결정할 수도 있다. 이는 메모리 (278) 에 저장된 베이스플레이트 냉각 패턴들 (302) 을 제공할 수도 있다.
406에서, 기판 지지부 냉각 패턴 모듈 (282) 은 냉각 채널들과 지지 플레이트 사이의 모든 내열성 재료의 균일도 패턴과 함께, 지지 플레이트 냉각 패턴들을 결정할 수도 있다. 이는 (i) 메사들 사이의 영역들의 균일한 그리고/또는 불균일한 냉각 패턴들, 및/또는 (ii) 시일링 밴드들 사이의 영역들의 균일한 그리고/또는 불균일한 냉각 패턴들을 포함할 수도 있다. 예시적인 시일링 밴드 영역들이 도 6 및 도 8에 도시된다. 동작 406은 메모리 (278) 에 저장된 지지 플레이트 냉각 패턴들 (303) 을 제공할 수도 있다. 지지 플레이트, 자체가 가열기를 포함하지 않는다면, 냉각 균일도를 측정하기 위해 외부 열 부하가 적용될 수도 있다.
408에서, 압력 제어기 (284) 는 기판 지지부의 메사들 사이의 영역들에서 그리고/또는 시일링 밴드 영역들에서 가스 분포, 열 전달, 및/또는 가스 압력들과 연관된 열 전달 분포 패턴을 결정할 수도 있다. 기판 지지부는 하나 이상의 시일링 밴드 영역들을 포함할 수도 있다. 시일링 밴드 영역들 내 가스 압력들은 (i) 시일링 밴드 영역들 외부, 그리고 (ii) 지지 플레이트의 메사들 사이의 영역들의 가스 압력들과 상이할 수도 있다. 시일링 밴드 영역 각각은 각각의 가스 압력을 가질 수도 있다. 동작 408은 열 전달 데이터 (304) 를 제공할 수도 있다.
409에서, 플라즈마 제어기는 지지 플레이트에 걸친 플라즈마 패턴들을 결정할 수도 있다. 이는 메모리 (278) 에 저장된 플라즈마 패턴들 (305) 을 제공할 수도 있다. 410에서, 불규칙한 온도 제어기 (286) 는 지지 플레이트 내 콜드 스폿들 및/또는 핫 스폿들을 식별할 수도 있다. 이는 메모리 (278) 에 저장된 불규칙한 온도 데이터 (306) 를 제공할 수도 있다.
412에서, 면적 밀도 제어기 (288) 는 기판 지지부에 걸쳐 그리고/또는 기판 지지부의 미리 결정된 국부적인 영역들의 메사들의 면적 밀도들을 결정한다. 메사들의 면적 밀도는 기판 지지부의 국부적인 영역 내 메사들의 총 콘택트 면적을 지칭한다. 예를 들어, 지지 플레이트의 국부적인 콘택트 영역에 대한 면적 밀도는 국부적인 영역 내의 메사들의 총 표면 영역들의 총 콘택트 면적을 국부적인 영역의 면적으로 나눈 것과 같다. 예를 들어, 국부적인 영역의 면적 밀도는 (i) 국부적인 영역 내 메사들의 영역들 a 내지 d의 부분들의 합을 (ii) 국부적 영역의 면적으로 나눈 것과 같고 (또는
Figure 112018009276120-pat00001
), 여기서 rl은 국부적 영역의 반경이다. 식별된 국부적인 영역 내에 있지 않은 영역들 a 내지 d의 부분들은 합에 포함되지 않는다.
메사들의 면적 밀도들이 기판 지지부의 반경과 함께 단조적으로 그리고/또는 선형으로 상승하도록 메사들은 스케일링되고 구성될 수도 있다. 면적 밀도 제어기 (288) 는 하나 이상의 국부적인 영역들에 대한 면적 밀도 γ를 추정할 수도 있다. 식 1은 면적 밀도 γ를 추정하도록 사용될 수도 있고, 여기서 AMCA는 대응하는 국부적인 영역 내 총 메사 콘택트 표면적이고, 그리고 Ao는 대응하는 국부적인 영역의 총 측방향 국부적인 표면적이다.
Figure 112018009276120-pat00002
일 실시예에서, 기판 지지부의 면적 밀도는 기판 지지부의 중심으로부터 기판 지지부의 외측 그리고/또는 최외측 주변 에지로 증가한다. 면적 밀도는 기판 지지부의 중심으로부터 방사상 거리가 증가함에 따라 단조적으로 그리고/또는 선형을 증가할 수도 있다. 일 실시예에서, 메사들의 표면 콘택트 표면적들 및/또는 직경들은 중심으로부터 주변 에지로 증가하고 따라서 기판 및/또는 기판 지지부의 반경과 함께 증가한다. 대안적으로 또는 반경과 함께 증가하는 메사들의 콘택트 표면적들의 사이즈들을 갖는 것에 더하여, 기판의 단위 상단 측방향 표면적 당 그리고/또는 기판 지지부의 국부적인 영역 당 메사들의 수는 또한 기판 및/또는 기판 지지부의 반경과 함께 증가할 수도 있다.
414에서, 메사 구성 제어기 (292) 는 메사들 사이의 영역들의 깊이들을 결정하는 것을 포함하여, 기판 지지부의 메사들에 대한 메사 구성들 및/또는 메사 패턴을 결정한다. 414A에서, 메사 구성 제어기 (292) 는 하나 이상의 결정된 면적 밀도들에 기초하여 메사들의 콘택트 표면 영역들의 형상들 및 사이즈들을 결정할 수도 있다. 메사들은 원통형, 반구형, 또는 반구형상일 수도 있고 그리고/또는 다른 형상들을 가질 수도 있다. 메사들은 균일하게 성형될 수도 있고 또는 상이한 형상들을 가질 수도 있다. 메사들의 표면적들은 기판의 중심으로부터 더 이격된 메사들이 기판의 중심에 보다 가까운 메사들보다 큰 기판 표면적들을 갖도록 증가할 수도 있다. 이에 더하여 또는 대안적으로, 메사들의 수는 기판 지지부의 반경의 증가와 함께 증가할 수도 있다. 동작 414A는 메사들의 높이들을 결정하는 메사 구성 제어기 (292) 를 포함할 수도 있다.
414B에서, 메사 구성 제어기 (292) 는 기판 지지부에 걸쳐 메사들의 수, 위치 및 패턴을 결정한다. 증가하는 면적 밀도의 상이한 패턴들은 상이한 프로세스 RF 전력 레벨들 및 조건들로 인해 기판 확장량에 따라 구현될 수도 있다. 이들 패턴들 각각은 기판과 기판 지지부 사이의 콘택트 압력 및 메사들의 상부 주변 에지들에서 응력 집중들을 최소화하는 것을 포함하여, 기판에 걸쳐 최소이고 균일한 마모를 제공하도록 기판 지지부 반경과 함께 단조적으로 그리고/또는 선형으로 증가하는 면적 밀도를 포함할 수도 있다.
메사들 사이의 영역들의 사이즈들 및 형상들 및/또는 기판 지지부의 국부적인 영역들의 반경들이 최소화될 수도 있고 그리고/또는 영역들 및/또는 국부적인 영역들의 기판의 수직 편향을 최소화하도록 설정될 수도 있다. 메사들 사이의 영역들의 사이즈들 및 형상들 및/또는 기판 지지부의 국부적인 영역들의 반경들은 메사들의 외측 주변 에지들의 결정된 반경들과 양립가능하게 되는 방식으로 또는 결정된 반경들에 기초하여 설정될 수도 있다. 메사들의 외측 주변 에지들의 결정된 반경들은 메사들 사이의 영역들의 사이즈들 및 형상들 및/또는 기판 지지부의 국부적인 영역들의 반경들에 기초하여 414A에서 결정될 수도 있다.
414C에서, 깊이 제어기 (290) 는 메사들 사이의 영역들의 깊이들을 결정한다. 이는 동작들 (402, 404, 406, 408, 409, 410, 412, 414A, 및/또는 414B) 동안 결정된 정보에 기초하여 달성될 수도 있다. 깊이들은 지지 플레이트의 온도들에 간접적으로 비례할 수도 있다. 예를 들어, 깊이들은 외부 열 부하의 존재시 냉각 용량의 불균일도들을 보상하도록 고온을 경험하는 영역들에 대해서보다 저온을 경험하는 영역들에 대해 크다. 일 실시예에서, 깊이들은 냉각제 유입부로부터 냉각제 유출부로 지지 플레이트를 가로지르는 방향으로 사이즈가 감소한다. 일 실시예에서, 지지 플레이트의 주변부를 따라 제 1 지점으로부터 지지 플레이트를 방사상으로 가로질러 지지 플레이트의 주변부를 따라 제 2 지점으로 감소된다. 또 다른 실시예에서, 지지 플레이트의 중심으로부터 지지 플레이트의 주변부 근방의 지점으로 방사상 외측으로 감소된다.
416에서, 마스크 패턴 제어기 (294) 는 메사들을 형성하도록 사용될 하나 이상의 마스크 패턴들을 결정한다. 이는 메사들의 사이즈, 형상, 높이 및 위치들 및 메사들 사이의 영역들의 깊이들을 포함하여, 동작 414 동안 제공된 정보에 기초할 수도 있다. 마스크들의 수, 마스크들의 패턴들, 및 마스크들의 도포 및 제거 순서들이 결정된다.
동작들 (402, 404, 406, 408, 410, 412, 414, 및 416) 동안 결정된 파라미터들은 관련되고, 따라서 파라미터들 중 하나를 변경하는 것은 다른 파라미터들의 값들에 영향을 줄 수 있다. 이들 동작들의 반복적인 수행은 이들 파라미터들의 다른 변화들이 수직 편향, 마모 깊이, 국부화된 응력, 등의 추정된 값들을 무시할 정도로 변화시킬 때까지 파라미터들로 하여금 조정되게 한다. 파라미터들은 수직 편향, 마모 깊이, 국부화된 응력, 등의 값들의 변화들이 미리 결정된 범위들 내일 때까지 반복적으로 조정될 수도 있다. 파라미터들은 또한 지지 플레이트에 걸친 추정된 온도들 및/또는 결과적인 온도들이 미리 결정된 범위들 내일 때까지 그리고/또는 기판, 온도 센싱 어레이, 또는 열 플럭스 프로브에 걸친 추정된 온도들 및/또는 결과적인 온도들이 미리 결정된 범위 내일 때까지 조정될 수도 있다. 파라미터들은 또한 기판, 온도 센싱 어레이, 또는 열 플럭스 프로브에 걸친 평균 추정된 온도 및/또는 결과적인 온도가 미리 결정된 범위 내일 때까지 조정될 수도 있다. 온도 센싱 어레이 및/또는 열 플럭스 프로브는 지지 플레이트 상에 위치될 수도 있고 플라즈마 프로세스 동안 기판에 의해 경험될 온도들을 검출하도록 사용될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 지지 플레이트는 지지 플레이트에 걸친 온도들을 검출하기 위한 온도 센서들을 포함할 수도 있고, 온도 센서들은 지지 플레이트 및 기판에 걸친 온도를 검출 및/또는 추정하도록 사용될 수도 있다.
418에서, 제조 제어기 (296) 는 기판 지지부에 대한 파라미터들을, 동작들 (402, 404, 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418) 동안 결정될 때, 머시닝 시스템 (274) 으로 전송한다. 제어기들 (310, 314) 은 기판 지지부 및/또는 메사들 및 메사들 사이의 영역들을 포함하는 기판 지지부의 층 (예를 들어, 최상위 층) 을 형성하도록 머시닝 툴 (312) 및 마스크 도포 디바이스 (316) 의 동작을 제어한다. 층은 414에서 결정된 바와 같은 메사 패턴의 메사들을 갖도록 형성된다.
418A에서, 하나 이상의 마스크들이 지지 플레이트의 상단 표면 상에 도포된다. 일 실시예에서, 2 개의 마스크들이 형성된다. 제 2 마스크가 제 1 마스크 및 지지 플레이트의 일부 위에 도포된다. 2 개의 마스크들의 사용을 도시하는 예가 도시되고 도 9a, 도 9b, 도 10a, 및 도 10b에 대해 기술된다. 또 다른 실시예에서, 3 이상의 마스크들이 형성된다. 5 개의 마스크들의 사용을 도시하는 예가 도시되고 도 12에 대해 기술된다. 마스크들은 지지 플레이트의 머시닝 동안 마스크들 아래의 지지 플레이트의 표면들을 보호한다. 마스크들은 서로 중첩할 수도 있고 또는 지지 플레이트의 구별된 영역들을 커버할 수도 있다. 마스크들은 마스크 아래의 지지 플레이트의 영역들이 예를 들어 동작 418B 동안 에칭되는 것을 방지한다. 예로서, 마스크들은 우레탄 수지와 같은 탄성 수지 재료로 형성될 수도 있다.
418B에서, 머시닝 툴 (312) 은 메사들 사이의 영역들 중 일부 또는 전부의 적어도 일부를 포함하는 제 1 깊이 패턴을 형성하도록 머시닝 및/또는 블라스팅 프로세스를 수행한다. 이 프로세스는 메사들의 사양들 및 메사들 사이의 영역들의 깊이들을 포함하는 동작 414 동안 제공된 정보에 기초한다. 머시닝 및/또는 블라스팅 프로세스는 예를 들어, 샌드 블라스팅, 그릿 (grit) (또는 비드 (bead)) 블라스팅, 레이저 머시닝, 및/또는 하나 이상의 마스크들에 의해 보호되지 않은 지지 플레이트의 재료를 제거하도록 사용된 다른 기법을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 머시닝 툴 (312) 은 비드 블라스팅 툴 및 마스크에 의해 보호되지 않은 노출된 표면들이 실리카 비드들의 충격에 의해 부식된다. 지지 플레이트의 상단 표면에 대한 블라스팅 및/또는 상단 표면의 임의의 하나 이상의 국부적인 영역들 상의 블라스팅은 미리 결정된 깊이들을 제공하도록 하나 이상의 미리 결정된 기간(들) 동안 지속될 수도 있다. 일 실시예에서, 메사들 사이의 복수의 영역들은 에칭되고 동일한 결과적인 깊이를 갖는다.
머시닝 및/또는 블라스팅 프로세스는 마스크(들) 및 지지 플레이트 위에서 수행된다. 사용될 수도 있는 블라스팅 재료들의 예들은 실리콘 카바이드 (SiC) 기반 그라인딩 재료 및 알루미나 (Al2O3) 기반 그라인딩 재료이다. 예로서, 도 9b는 2 개의 마스크들이 도포될 때 에칭 결과를 도시한다. 도 10b는 도 9b의 동일한 지지 플레이트에 대해 제 2 마스크가 제거된 후 에칭의 제 2 반복 결과를 도시한다.
418C에서, 마스크 도포 제어기 (314) 는 마스크가 제거되는지 여부를 결정할 수도 있다. 마스크가 제거된다면 동작 418D가 수행되고, 그렇지 않으면 동작 418E가 수행된다. 418D에서, 최상위 마스크가 제거된다. 이는 최상위 마스크를 박리하는 것을 포함할 수도 있다.
418E에서, 머시닝 제어기 (310) 는 또 다른 깊이의 패턴이 형성되는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 또 다른 마스크가 지지 플레이트 상에 남는다면, 또 다른 깊이 패턴이 형성되어야 한다. 또 다른 깊이 패턴이 형성되어야 한다면, 동작 418B가 수행되고, 그렇지 않으면 동작 418F가 수행될 수도 있다.
418F에서, 소프트-폴리싱 제어기 (298) 는 소프트-폴리싱을 수행할 수도 있다. 소프트-폴리싱은 에지들에서 응력 집중을 감소시키도록 그리고 기판과 기판 지지부 사이에서 미끄러짐 (slippage) 이 발생할 때 고체-고체 측방향 콘택트를 감소시키기 위해 기판 지지부의 표면 거칠기를 감소시키도록 메사들의 라운딩 외측 주변 에지들을 포함한다. 소프트-폴리싱 제어기 (298) 는 메사 에지 반경들 (예를 들어, 반경 mr) 및/또는 기판 지지부의 국부적인 영역들에서 기판 수직 편향들의 양들에 기초한 소프트-폴리싱의 양을 추정한다. 구 "소프트-폴리싱"은 메사들의 상부 주변 에지들의 라운딩을 지칭한다. 메사들의 반경 및/또는 소프트-폴리싱 양들은 상부 주변 에지들이 이 반경들을 갖도록 폴리싱하기 위해 결정될 수도 있다. 반경들이 보다 클수록 보다 큰 수직 편향이 일어날 수도 있다. 그러나, 반경들이 보다 클수록, 메사들의 에지들에서 국부화된 응력이 보다 작다. 결정된 수직 편향들에 기초하여, 메사들의 에지들에서 편향 양들이 결정될 수도 있다. 반경들 및/또는 소프트-폴리싱 양들에 기초하여 결정될 수도 있다. 기판의 수직 편향이 클수록, 반경 rl이 보다 감소될 수도 있다. 방법은 420에서 종료될 수도 있다.
상기 기술된 동작들은 예시적인 예들을 의미하고, 동작들은 순차적으로, 동기하여, 동시에, 연속적으로, 중첩하는 시간 기간들 동안 또는 적용예에 따라 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 또한, 임의의 동작들은 구현예 및/또는 이벤트들의 시퀀스에 따라 수행되지 않을 수도 있고 또는 스킵되지 않을 수도 있다.
도 5는 냉각 채널 (452) 을 포함하는 베이스플레이트 (450) 의 예를 도시한다. 베이스플레이트 (450) 가 단일 냉각 채널을 포함하는 것으로 도시되지만, 베이스플레이트는 임의의 수의 냉각 채널들을 가질 수도 있다. 베이스플레이트 (450) 는 구획될 수도 있고, 존 각각은 대응하는 냉각제 유입부 및 냉각제 유출부를 갖는 각각의 냉각 채널을 포함한다. 냉각 채널 (452) 은 베이스플레이트 (450) 의 중심에 냉각제 유입부 (454) 및 베이스플레이트 (450) 의 둘레 근방에 냉각제 유출부 (456) 를 갖는 것으로 도시된다. 이는 플라즈마 프로세싱 동안 보다 높은 열 부하들을 경험할 수도 있는, 기판의 중심에서 보다 큰 냉각을 제공한다. 베이스플레이트 (450) 는 또한 임의의 수의 홀들을 포함할 수도 있다 (예를 들어, 홀들 (457, 458, 및 459) 이 도시됨). 홀들 (455) 은 온도 측정을 위해 피드스로우된다. 온도 센서들은 홀들 (455) 을 통과하는 대응하는 전기 라인들을 갖도록 연결될 수도 있다. 홀들 (457) 은 베이스플레이트 (450) 의 주변부 근방의 볼트 홀들이다.
홀들 (458) 은 적어도 하나의 공급 홀 및 적어도 하나의 리턴 홀을 포함할 수도 있다. 홀들 (458) 은 지지 플레이트의 메사들 사이의 개방 영역들을 통한 순환을 위해 베이스플레이트 (450) 를 통해 지지 플레이트로 가스를 통과시키도록 사용될 수도 있다. 홀들 (459) 은 상이한 목적들을 위해 사용될 수도 있다. 홀들 (459) 은 클램핑 전압, 히터 연결부들, 및 RF 전달을 제공하기 위한 것과 같은, 전기 피드스로우들로서 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 홀들 (459) 의 직경들은 홀들 (455) 의 직경들보다 크다. 홀들 (455) 의 직경들은 홀들 (457 및 458) 의 직경들보다 클 수도 있다.
냉각 채널 (452) 은 베이스플레이트 (450) 의 중심에서 최대 냉각량을 제공한다. 냉각량은 냉각 채널 (452) 의 냉각 유체의 온도가 상승함에 따라, 베이스플레이트 (450) 의 중심으로부터 둘레로 감소한다.
도 6은 시일링 밴드 (502) 및 메사들 (504) 을 포함하는 기판 지지부 (500) 를 도시한다. 시일링 밴드 (502) 는 또 다른 영역 (예를 들어, 내측 영역 (508)) 으로부터 분리되는 환형 영역 (또는 존) (506) 을 포함한다. 시일링 밴드 (502) 는 제 1 밴드 (510) 및 제 2 밴드 (512) 를 포함한다. 밴드들 (510, 512) 이 링들로 도시되고 원형 형상이지만, 밴드들 (510, 512) 은 다른 형상들을 취할 수도 있다. 제 1 밴드 (510) 는 기판 지지부 (500) 및/또는 대응하는 지지 플레이트 (514) 의 둘레에 있다. 제 2 시일링 밴드 (512) 는 제 1 시일링 밴드 (510) 보다 작은 직경을 갖고, 기판 지지부 (500) 의 중심에 보다 가깝게 위치된다. 제 2 밴드 (512) 는 내측 영역 (또는 비시일링 밴드 영역) (508) 으로부터 환형 영역 (506) 을 분리한다. 환형 영역 (506) 은 내측 영역 (508) 으로 제공된 가스보다 높은 압력의 가스가 제공될 수도 있다.
이제 도 7을 또한 참조하면, 도 6의 기판 지지부 (500) 의 일부 위의 마스크 (520) 의 예를 도시한다. 도시된 바와 같은 마스크 (520) 는 형상이 환형이고 내경 및 외경을 포함한다. 마스크 (520) 의 외경은 기판 지지부 (500) 지지부의 외경과 동일한 사이즈이다. 마스크 (520) 는 마스크 (520) 의 내경으로 규정된 지지 플레이트 (514) 의 원형 영역 (522) 을 덮지 않는다. 마스크 (520) 는 시일링 밴드 영역 (506) 을 덮고 내측 영역들 (508) 의 일부를 덮을 수도 있다. 시일링 밴드 영역 (506) 보다 크게 덮는 것으로 도시되지만, 마스크 (520) 의 내경은 제 2 밴드 (512) 의 직경과 매칭하거나 유사하도록 증가될 수도 있어서, 마스크 (520) 는 시일링 밴드 영역 (506) 만을 덮게 된다.
도 8은 기판 지지부의 지지 플레이트 (551) 의 상단 표면 영역 (550) 의 예를 도시한다. 상단 표면 영역 (550) 은 시일링 밴드 (552) 및 메사들 (메사들의 위치들을 나타내는 점들 (554) 이 도시됨) 을 포함한다. 시일링 밴드 (552) 는 밴드들 (556, 558) 을 포함한다. 가열 엘리먼트 및/또는 클램핑 전극 (도 8에 도시되지 않음) 이 지지 플레이트 (551) 내에 포함될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 메사들은 밴드들 (556, 558) 사이의 시일링 밴드 영역 내 그리고 비시일링 밴드 영역 (564) 내에 존재할 수도 있다.
이하의 도 9a 및 도 9b 및 도 10a 및 도 10b는 예시 목적들 만으로 도시되고스케일대로 도시되지 않았다. 마스크들의 직경들, 메사들의 수, 메사들의 사이즈들 및 메사들 간의 영역들의 깊이들은 도시된 것과 상이할 수도 있다. 또한, 도 9a 및도 10a에 도시된 메사들 중 일부만이 도 9b 및 도 10b에 도시된다. 도 9a 및 도 9b는 지지 플레이트 (600) 를 도시한다. 복수의 마스크들 (602, 604) 이 지지 플레이트 (600) 상에 도시된다. 도 9a 및 도 9b는 도 4의 동작 (418B) 의 제 1 반복을 수행한 것에 후속하여 지지 플레이트 (600) 의 예를 도시한다. 제 1 마스크 (602) 는 제 1 패턴을 갖는다. 제 2 마스크 (604) 는 제 2 패턴을 갖는다. 지지 플레이트 (600) 는 메사들 (606) 을 제공하도록 마스크들 (602, 604) 의 패턴들에 기초하여 에칭되었다. 알 수 있는 바와 같이, 제 2 마스크 (604) 는 제 2 마스크 (604) 의 환형 영역 내 원형 영역에서의 에칭을 방지한다. 제 1 마스크 (602) 는 메사들 (606) 과 연관된 영역들에서 에칭을 방지하도록 보다 복잡한 패턴을 갖는다. 동작 (418B) 의 제 1 반복에 의해 수행된 에칭 후에, 메사들 (606) 사이의 영역들은 제 1 깊이 D1을 가질 수도 있다. 제 2 마스크 (604) 는 지지 플레이트 (600) 의 시일링 밴드 영역 (608) 만을 덮을 수도 있고 또는 시일링 밴드 영역 (608) 보다 큰 영역을 덮을 수도 있다.
도 10a 및 도 10b는 제 2 마스크 (604) 가 제거된 후 지지 플레이트 (600) 를 도시한다. 도 10a 및 도 10b는 도 4의 동작 (418B) 의 제 2 반복을 수행한 것에 후속하여 지지 플레이트 (600) 의 예를 도시한다. 동작 (418B) 의 제 2 반복을 수행한 것에 후속하여 메사들 (606) 사이의 영역들은 제 1 깊이 D1보다 클 수도 있는 제 2 깊이 D2를 가질 수도 있다. 시일링 밴드들 (620, 622) 은 동작 (418B) 의 제 2 반복 동안 형성된다. 밴드들 (620, 622) 내 및 외부의 영역들은 제 2 깊이 D2보다 작은, 제 3 깊이 D3을 가질 수도 있다. 제 2 마스크 (604) 가 시일링 밴드 영역 (608) 및 밴드들 (620, 622) 보다 큰 영역들을 덮는다면, 밴드 (622) 와 메사들 (606) 중 일부 사이의 하나 이상의 영역들이 영역들 (624, 626) 로 도시된 바와 같이 다중 깊이들을 가질 수도 있다. 영역들 (624, 626) 은 깊이들 D2 및 D3에 대응하는 단차 628를 갖는다.
일 실시예에서, 메사들 (606) 의 상단 표면들 및 밴드들 (620, 622) 은 지지 플레이트 (600) 의 하단에 대해 동일한 높이이다. 예로서, 깊이 D2는 10 ㎛일 수도 있고 깊이 D3은 8 ㎛일 수도 있다. 밴드들 (620, 622) 은 기판의 후면과 연속적인 시일링을 형성할 수도 있다. 이는 밴드 (622) 의 내경 내 영역보다 증가된 냉각을 위해 시일링 밴드 영역 (608) 내에 보다 작은 깊이를 제공한다. 또 다른 실시예에서, 깊이 D2는 지지 플레이트 (600) 에 걸쳐 균일한 깊이를 제공하기 위해 깊이 D3과 같다. 동작 동안, 냉각 가스는 (i) 시일링 밴드 영역 (608), (ii) 밴드 (622) 와 메사들 (606) 사이의 영역들, 및 (iii) 메사들 (606) 사이의 영역들로 제공된다. 예로서, 냉각 가스의 압력은 언급된 영역들에 걸쳐 그리고 지지 플레이트의 상부 표면들로 열을 전도하기 위해 최대 80 Torr일 수도 있다.
깊이들 D2, D3을 감소시키는 것은 플라즈마 반응기에서와 같이, 외부 열 부하의 존재시, 지지 플레이트 상의 기판의 온도들을 감소시킬 수 있다. 예로서, 10 ㎛로부터 9 ㎛로 깊이들 D2, D3을 감소시키는 것은 6 ㎾의 전력에 대해 1 ℃만큼 기판의 온도를 감소시킬 수 있다. 이는 언급된 영역들 (또는 기판과 지지 플레이트 사이의 갭들) 에 걸친 열 전달이 개선되기 때문이다.
메사 높이가 냉각 가스 원자들의 평균 프리 경로에 가깝다면, 세라믹의 상단 표면으로부터 웨이퍼로의 열 전달 계수 hg 는 식 2로 표현될 수도 있고, 여기서: kg 는 가스의 열 전도도이고; d는 2 개의 표면들 사이의 거리 (이 시스템에서 메사 높이) 이고; g1 및 g2 는 효과적으로 보다 큰 가스 갭 거리의 면에서 계면에서의 열 전달을 나타내고; 그리고 hg 는 열 전달 계수이고, 따라서 갭에 걸친 온도 강하는 식 3으로 나타낼 수 있고, 여기서 P는 웨이퍼 내로의 가열 전력이고, A는 가열된 면적이다. 가열 전력 P는 플라즈마 전력에 비례한다.
Figure 112018009276120-pat00003
Figure 112018009276120-pat00004
예를 들어, 가스 상호작용을 위해 증가된 표면적으로 인해, 보다 평활한 표면보다 보다 거친 표면이 열 전달에 보다 효과적일 수 있다. 표면 조건이 일정하게 유지되고 메사 높이만이 변화된다면, g1 및 g2 는 일정하다. 이 경우, 웨이퍼로부터 세라믹 표면으로 온도 강하는 메사 높이 d 및 플라즈마 전력 (또는 플라즈마 전력에 비례하는, 열 입력 전력 P) 에 선형으로 비례한다. 이 온도 강하는 식 4로 나타낼 수도 있다.
Figure 112018009276120-pat00005
본 명세서에 개시된 예들에 의해 제공된 개선된 열 전달 특성들은 10 내지 50 ％만큼 웨이퍼-내 온도 변동을 감소시킬 수 있고, 이는 기판 프로세싱 수율을 개선할 수 있다. 일 실시예에서, 깊이들은 8 내지 15 ㎛로부터 가변하여, 잠재적으로 6 ㎾의 입력 전력에 대해 최대 약 7 ℃의 웨이퍼-내 불균일도의 보상을 가능하게 한다. 지지 플레이트에 걸쳐 깊이들을 조정함으로써, 기판과 지지 플레이트 사이의 갭들의 사이즈들이 조정되어, 웨이퍼-내 온도 균일도를 제어하기 위해 국부적인 냉각량을 조정한다. 지지 플레이트에 걸친 갭들의 사이즈들은 완전히 조정가능하고 베이스플레이트 내 냉각 채널들의 조정과 같은, 다른 냉각 조정 방법들로서 기하학적 고려사항들에 의해 제한되지 않는다. 또한, 지지 플레이트와 베이스플레이트 사이의 열적 본딩층의 두께와 달리, 갭들의 사이즈들은 지지 플레이트의 국부적인 영역들에 대해 용이하게 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 3 개 이상의 마스크들이 사용된다. 부가적인 마스크 각각은 상이한 사이즈의 깊이들이 형성되게 한다. 깊이가 보다 얕을수록, 보다 많은 냉각이 제공되고, 이는 핫 스폿들을 냉각하는데 도움이 된다. 핫 스폿들은 베이스플레이트에 의해 충분히 냉각되지 않는 영역들과 연관될 수도 있고 그리고/또는 열적 본딩층과 연관될 수도 있다. 태스크들 418A 내지 418E의 반복은 지지 플레이트에 걸친 깊이들의 정교한 제어를 가능하게 한다.
태스크들 418A 내지 418E를 반복적으로 수행하는 것에 대한 대안으로서, 머시닝 툴 (312) 은 미리 결정된 깊이들을 부가적으로 제공하도록 사용될 수도 있다. 이 구현예는 예를 들어, 깊이 패턴은 블라스팅 프로세스와 동일한 대칭을 가질 때 사용될 수도 있다. 예를 들어, 갭 거리에서 지지 플레이트 중심-대-에지 기울기가 필요하다면, 갭들의 사이즈들이 지지 플레이트의 중심으로부터 지지 플레이트의 에지로 방사상 외측으로 사이즈가 점진적으로 감소하도록 이 기법이 사용될 수도 있다. 머시닝 툴 (312) 은 머시닝 툴 (312) 이 중심에서 최대 시간 기간 동안 그리고 에지 근방에서 최소 시간 기간 동안 머시닝하도록, 상승된 레이트로 중심으로부터 에지로 지지 플레이트에 걸쳐 방사상으로 이동할 수도 있다. 그 결과, 지지 플레이트의 중심에서 지지 플레이트의 에지에서보다 오래 블라스팅에 노출된다. 지지 플레이트의 영역들에 걸친 방사상 이동 레이트 및/또는 시간 기간들은 미리 결정될 수도 있고 이 방법을 수행하기 전에 메모리 (278) 에 저장될 수도 있다.
도 11은 커스텀 국부적인 마스크들 (652, 654, 656, 658) 의 예들을 예시하는 지지 플레이트 (650) 를 도시한다. 마스크들 (652, 654, 656, 658) 은 다양한 형상들을 가질 수도 있고 외측 환형 마스크 (660) 의 내경 내에 위치될 수도 있다.
개시된 예들은 기판 온도 균일도를 개선하는, 냉각 전력 균일도의 향상된 국부적인 개선을 제공한다. 기판들에 걸쳐 온도 균일도를 제공함으로써, 상기 기술된 예들은 기판-대-기판 변동성을 감소시킨다. 지지 플레이트 표면 피처들의 깊이들은 특정한 애플리케이션들에 대해 커스터마이징될 수 있고 국부적인 깊이들을 설정하기 위해 정밀하게 제어될 수 있다.
전술한 기술은 본질적으로 단순히 예시적이고 어떠한 방법으로도 개시, 이들의 애플리케이션 또는 용도들을 제한하도록 의도되지 않는다. 개시의 광범위한 교시가 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시는 특정한 예들을 포함하지만, 다른 수정 사항들이 도면들, 명세서, 및 이하의 청구항들을 연구함으로써 명백해질 것이기 때문에, 본 개시의 진정한 범위는 이렇게 제한되지 않아야 한다. 방법 내의 하나 이상의 단계들이 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시예들 각각이 특정한 피처들을 갖는 것으로 상기에 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시예에 대하여 기술된 임의의 하나 이상의 이들 피처들은, 조합이 명시적으로 기술되지 않아도, 임의의 다른 실시예들의 피처들로 및/또는 임의의 다른 실시예들의 피처들과 조합하여 구현될 수 있다. 즉, 기술된 실시예들은 상호 배타적이지 않고, 하나 이상의 실시예들의 또 다른 실시예들과의 치환들이 본 개시의 범위 내에 남는다.
엘리먼트들 간 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들, 등 간) 의 공간적 및 기능적 관계들은, "연결된 (connected)", "인게이지된 (engaged)", "커플링된 (coupled)", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "~의 상단에 (on top of)", "위에 (above)", "아래에 (below)", 및 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. "직접적 (direct)"인 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 간의 관계가 상기 개시에서 기술될 때, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개하는 엘리먼트가 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 하나 이상의 중개하는 엘리먼트들이 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 구 A, B, 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B, 및 적어도 하나의 C"를 의미하도록 해석되지 않아야 한다.
일부 구현예들에서, 제어기는 상술한 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부일 수 있다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부품들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴들 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하는 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), ASIC (application specific integrated circuit) 으로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 이산화 실리콘, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해서 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안에 수행될 프로세스 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정한, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 이 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제어기는 예를 들어 서로 네트워킹되어서 함께 공통 목적을 위해서, 예를 들어 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 위해서 협력하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는, (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 수 있다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.

Claims (34)

  1. 기판 또는 기판 지지부의 지지 플레이트에 걸쳐 온도 분포 패턴을 결정하는 단계;
    상기 온도 분포 패턴에 기초하여, 상기 지지 플레이트의 상단 표면에 복수의 마스크들을 도포하기로 결정하는 단계로서, 상기 마스크들의 수는 2 이상인, 상기 복수의 마스크들을 도포하도록 결정하는 단계;
    상기 온도 분포 패턴에 기초하여 상기 마스크들의 패턴들을 결정하는 단계;
    상기 지지 플레이트의 상기 상단 표면 위에 상기 마스크들을 도포하는 단계;
    제 1 메사들 및 상기 제 1 메사들 사이에 제 1 리세스된 영역들을 형성하기 위해 상기 마스크들로 보호되지 않은 상기 지지 플레이트의 일부를 제거하도록 제 1 머시닝 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 제 1 메사들 각각은 단단한 (solid) 기둥 형상 메사들 이고, 상기 제 1 메사들 사이의 제 1 리세스된 영역들의 깊이들은 상기 지지 플레이트의 직경을 따라 제 1 지점으로부터 상기 지지 플레이트의 상기 직경을 따라 제 2 지점으로 상기 지지 플레이트에 걸쳐 사이즈가 감소하고, 상기 제 1 지점 및 상기 제 2 지점은 상기 지지 플레이트의 둘레를 따르거나 상기 지지 플레이트의 제 1 시일링 밴드 영역을 따르는, 상기 제 1 머시닝 프로세스를 수행하는 단계;
    상기 지지 플레이트로부터 상기 마스크들 중 제 1 마스크를 제거하는 단계;
    제 2 리세스된 영역들과 제 2 메사들 중 적어도 하나 또는 상기 제 1 시일링 밴드 영역을 형성하도록 제 2 머시닝 프로세스를 수행하는 단계; 및
    상기 지지 플레이트로부터 상기 마스크들 중 제 2 마스크를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 머시닝 프로세스를 수행하는 단계 후, 상기 제 1 리세스된 영역들의 상기 깊이들은 상기 제 2 리세스된 영역들의 깊이들과 상이한, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 머시닝 프로세스는 상기 제 1 리세스된 영역들의 상기 깊이들을 증가시키는 것을 포함하고; 그리고
    상기 제 2 머시닝 프로세스를 수행하는 단계 후, 상기 제 1 리세스된 영역들의 상기 깊이들은 상기 제 2 리세스된 영역들의 상기 깊이들보다 큰, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 리세스된 영역들의 상기 깊이들은 상기 제 2 머시닝 프로세스를 수행하는 단계 후 상기 제 2 리세스된 영역들의 깊이들과 동일한, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 메사들 및 상기 제 1 시일링 밴드 영역은 상기 제 2 머시닝 프로세스 동안 형성되는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 메사들의 높이, 상기 제 2 메사들의 높이 및 상기 제 1 시일링 밴드 영역의 밴드들의 높이는 상기 지지 플레이트의 하단부에 대해 동일한 레벨인, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제 3 메사들 중 적어도 하나 및 제 2 시일링 밴드 영역을 형성하도록 제 3 머시닝 프로세스를 수행하는 단계; 및
    상기 지지 플레이트로부터 상기 마스크들 중 제 3 마스크를 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 기판 프로세싱 시스템을 위한 기판 지지부에 있어서,
    상기 기판 지지부는,
    바디; 및
    상기 바디로부터 멀어지는 방향을 가로질러 분포되고 그리고 이 방향으로 연장하고, 기판을 지지하도록 구성된 복수의 메사들을 포함하고,
    상기 복수의 메사들 각각은 단단한 (solid) 기둥 형상 메사들 이고 상기 기판과 콘택트하고 상기 기판을 지지하는 표면 영역을 가지는 상단 표면을 포함하고,
    상기 복수의 메사들 각각은 상기 바디의 하단부에 대해 동일한 높이를 갖고,
    상기 복수의 메사들 간 영역들의 깊이들은 상기 기판의 프로세싱 동안 경험되는 상기 기판 또는 상기 기판 지지부의 베이스플레이트의 온도 분포 패턴에 따라 사이즈가 가변하고,
    상기 복수의 메사들 간 상기 영역들의 상기 깊이들은 상기 바디의 직경을 따라 제 1 지점으로부터 상기 바디의 상기 직경을 따라 제 2 지점으로 상기 바디에 걸쳐 사이즈가 감소되고, 그리고
    상기 제 1 지점 및 상기 제 2 지점은 상기 바디의 둘레를 따르거나 상기 기판 지지부의 제 1 시일링 밴드 영역을 따르는, 기판 지지부.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들 간 상기 영역들의 상기 깊이들은, 상기 베이스플레이트의 냉각제 채널 유입부 위의 영역으로부터 상기 베이스플레이트의 냉각제 채널 유출부 위의 영역을 향해 사이즈가 감소하는, 기판 지지부.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 지점은 상기 바디의 중심에 대해 상기 제 1 지점과 마주보는, 기판 지지부.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 시일링 밴드 영역을 규정하는 복수의 밴드들을 더 포함하고,
    상기 제 1 시일링 밴드 영역은 상기 복수의 밴드들 중 인접한 두 밴드들의 마주보는 측면들 사이에 배치되고 상기 복수의 메사들 중 일부를 포함하고;
    상기 복수의 밴드들은 상기 바디의 부분으로서 일체로 (integrally) 형성되고 상기 기판의 측면과 시일을 형성하도록 상기 바디로부터 연장되고;
    상기 복수의 밴드들의 높이들은 상기 복수의 메사들의 높이들과 동일하고,
    상기 제 1 시일링 밴드 영역은 제 1 깊이를 갖고;
    상기 제 1 시일링 밴드 영역 외부인, 상기 복수의 메사들 간 영역들의 상기 깊이들은 상기 제 1 깊이보다 사이즈가 크고; 그리고
    상기 제 1 지점 및 상기 제 2 지점은 상기 제 1 시일링 밴드 영역을 따라 위치되는, 기판 지지부.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 시일링 밴드 영역 외부인, 상기 복수의 메사들은 상기 제 1 시일링 밴드 영역보다 상기 바디의 중심에 방사상으로 보다 가깝게 위치되는, 기판 지지부.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들 간 상기 영역들의 상기 깊이들의 패턴은, 핫 스폿들 위의 상기 복수의 메사들 중 상기 메사들의 깊이들이 상기 핫 스폿들 위가 아닌 상기 복수의 메사들 중 다른 메사들의 깊이들보다 사이즈가 보다 작도록 상기 베이스플레이트 내의 상기 핫 스폿들을 고려하여 배치되는, 기판 지지부.
  15. 제 8 항에 있어서,
    제 2 시일링 밴드 영역, 및 비시일링 밴드 영역을 더 포함하고,
    상기 제 1 시일링 밴드 영역 및 상기 제 2 시일링 밴드 영역은 각각 2 개의 밴드들에 의해 경계가 지어지고, 그리고
    상기 제 1 시일링 밴드 영역의 깊이는 상기 제 2 시일링 밴드 영역의 깊이 또는 상기 비시일링 밴드 영역의 깊이와 상이한, 기판 지지부.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 베이스플레이트;
    상기 베이스플레이트 상에 배치된 열적 본딩층; 및
    상기 바디 및 상기 복수의 메사들을 포함하는 지지 플레이트를 더 포함하는, 기판 지지부.
  17. 제 8 항에 기재된 기판 지지부;
    RF (radio frequency) 전력을 생성하고 상기 RF 전력을 상기 기판 지지부로 공급하도록 구성된 RF 전력 생성기; 및
    상기 RF 전력 생성기의 동작을 제어하는 시스템 제어기를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  18. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 지점 및 상기 제 2 지점은 상기 바디의 상기 둘레를 따라 위치하는, 기판 지지부.
  19. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들 간 상기 영역들의 상기 깊이들은 상기 제 1 지점으로부터 상기 기판 지지부의 상기 직경을 따라 상기 제 2 지점까지 영역 대 영역으로 사이즈가 연속적으로 감소하는, 기판 지지부.
  20. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들은 제 1 메사 및 제 2 메사를 포함하고;
    상기 제 1 메사와 상기 제 2 메사 사이에 메사가 존재하지 않고; 그리고
    상기 제 1 메사와 상기 제 2 메사 사이의 영역은, 상기 영역이,
    상기 제 1 메사의 수직으로 연장하는 측면으로부터 단일 단차의 상단으로 연장하는 제 1 평면 표면; 및
    상기 단일 단차의 하단으로부터 상기 제 2 메사의 수직으로 연장하는 측면으로 연장하는 제 2 평면 표면을 포함하도록, 상기 단일 단차를 포함하는, 기판 지지부.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 단일 단차는 수직 표면이고; 그리고
    상기 제 1 평면 표면은 상기 제 1 메사의 상기 상단 표면 및 상기 제 2 메사의 상기 상단 표면보다 낮은, 기판 지지부.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 단일 단차의 높이는 상기 제 1 메사의 높이와 상기 제 2 메사의 높이 간 차이와 동일한, 기판 지지부.
  23. 제 20 항에 있어서,
    제 1 깊이는 상기 제 1 평면 표면의 상기 제 1 메사와 상기 제 2 메사 사이에 존재하고;
    제 2 깊이는 상기 제 2 평면 표면의 상기 제 1 메사와 상기 제 2 메사 사이에 존재하고; 그리고
    상기 단일 단차의 높이는 상기 제 1 깊이와 상기 제 2 깊이 간 차이와 동일한, 기판 지지부.
  24. 제 10 항에 있어서,
    상기 냉각제 채널 유입부 및 상기 냉각제 채널 유출부는 상기 베이스 플레이트의 둘레를 따라 배치되고; 그리고
    상기 냉각제 채널 유입부는 상기 베이스 플레이트의 중심에 대해 상기 냉각제 채널 유출부와 마주보는, 기판 지지부.
  25. 제 10 항에 있어서,
    냉각제 유체를 수용하기 위한 냉각제 채널은 상기 베이스 플레이트 내에 배치되고, 상기 냉각제 채널 유입부로부터 상기 냉각제 채널 유출부로 연장하고; 그리고
    상기 복수의 메사들 간 상기 영역들은 상기 냉각제 채널 위에 배치되고 가스를 수용하도록 구성되는, 기판 지지부.
  26. 제 10 항에 있어서,
    상기 냉각제 채널 유입부와 상기 냉각제 채널 유출부 위에 있지 않은, 상기 복수의 메사들 중 두 메사들 간 상기 영역들 중 하나로 가스를 공급하도록 구성되는 가스 채널을 더 포함하고,
    상기 가스 채널은 상기 냉각제 채널 유입부와 상기 냉각제 채널 유출부 사이에 배치되는, 기판 지지부.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들 중 상기 두 메사들 간 상기 영역의 깊이는 상기 냉각제 채널 유입부 위의 상기 영역의 깊이보다 작고, 상기 냉각제 채널 유출부 위의 상기 영역의 깊이보다 큰, 기판 지지부.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 두 메사들 간 상기 영역은 상기 바디의 둘레 에지보다 상기 바디의 중심에 보다 가깝고; 그리고
    상기 냉각제 채널 유입부 및 상기 냉각제 채널 유출부는 상기 바디의 상기 중심보다 상기 바디의 상기 둘레 에지에 보다 가까운, 기판 지지부.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들 중 상기 두 메사들 간 상기 영역은 상기 바디의 상기 중심으로부터 오프셋되는, 기판 지지부.
  30. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들 중 두 메사들 간 상기 영역들 중 일 영역으로 가스를 공급하도록 구성된 가스 채널을 더 포함하고, 상기 영역들 중 상기 일 영역은 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이에 배치되는, 기판 지지부.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 영역들 중 상기 일 영역은 상기 바디의 주변 에지보다 상기 바디의 중심에 보다 가깝고, 그리고
    상기 냉각제 채널 유입부 및 상기 냉각제 채널 유출부는 상기 바디의 상기 중심보다 상기 바디의 주변 에지에 보다 가까운, 기판 지지부.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 영역들 중 상기 일 영역은 상기 바디의 상기 중심으로부터 오프셋되는, 기판 지지부.
  33. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 밴드들 각각은 링 형상이고; 그리고
    상기 제 1 시일링 밴드 영역은 시일링되는, 기판 지지부.
  34. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 지점은 상기 베이스플레이트의 냉각제 채널 유입부 위에 있고, 그리고
    상기 제 2 지점은 상기 베이스플레이트의 냉각제 채널 유출부 위에 있는, 기판 지지부.
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