KR102543933B1 - 냉각제 가스 존들 및 대응하는 그루브 및 단극성 정전 클램핑 전극 패턴들을 갖는 정전 척들 - Google Patents

냉각제 가스 존들 및 대응하는 그루브 및 단극성 정전 클램핑 전극 패턴들을 갖는 정전 척들 Download PDF

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Abstract

기판 프로세싱 시스템용 정전 척이 제공되고 베이스 플레이트, 베이스 플레이트 상에 배치된 중간 층, 및 상단 플레이트를 포함한다. 상단 플레이트는 중간 층을 통해 베이스 플레이트에 본딩되고 기판에 정전기적으로 클램핑하도록 구성된다. 상단 플레이트는 단극성 클램핑 전극 및 시일링들을 포함한다. 단극성 클램핑 전극은 냉각제 가스 그루브 개구부 세트들을 갖는 그루브 개구부 패턴을 포함한다. 시일링들은 냉각제 가스 존들을 분리한다. 냉각제 가스 존들은 4 개 이상의 냉각제 가스 존들을 포함한다. 냉각제 가스 존들 각각은 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함한다. 상단 플레이트는 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함한다. 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 하나 이상의 냉각제 가스 공급 홀들을 갖고 각각의 하나의 냉각제 가스 그루브 개구부 세트들에 대응한다.

Description

냉각제 가스 존들 및 대응하는 그루브 및 단극성 정전 클램핑 전극 패턴들을 갖는 정전 척들{ELECTROSTATIC CHUCKS WITH COOLANT GAS ZONES AND CORRESPONDING GROOVE AND MONOPOLAR ELECTROSTATIC CLAMPING ELECTRODE PATTERNS}
본 개시는 기판 프로세싱 시스템들의 정전 척들에 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. 예로서, 에칭 프로세스 동안, 기판은 기판 프로세싱 시스템의 정전 척 (ESC) 상에 배치될 수도 있고 기판 상의 박막이 에칭된다.
기판 프로세싱 시스템용 정전 척이 제공되고 베이스 플레이트, 베이스 플레이트 상에 배치된 중간 층, 및 상단 플레이트를 포함한다. 상단 플레이트는 중간 층을 통해 베이스 플레이트에 본딩되고 기판에 정전기적으로 클램핑하도록 구성된다. 상단 플레이트는 단극성 클램핑 전극 및 시일링들을 포함한다. 단극성 클램핑 전극은 냉각제 가스 그루브 개구부 세트들을 갖는 그루브 개구부 패턴을 포함한다. 시일링들은 냉각제 가스 존들을 분리한다. 냉각제 가스 존들은 4 개 이상의 냉각제 가스 존들을 포함한다. 냉각제 가스 존들 각각은 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함한다. 상단 플레이트는 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함한다. 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 하나 이상의 냉각제 가스 공급 홀들을 갖고 각각의 하나의 냉각제 가스 그루브 개구부 세트들에 대응한다.
다른 특징들에서, 냉각제 가스 그루브 개구부 세트들은 상단 플레이트의 하나 이상의 층들 내 그리고 단극성 클램핑 전극의 층 상에 배치된다. 다른 특징들에서, 냉각제 가스 그루브 개구부 세트들은 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들 아래에 각각 배치된다. 다른 특징들에서, 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 상단 플레이트의 상단부에 걸쳐 냉각제 가스를 분배하기 위해 복수의 냉각제 가스 그루브들을 포함한다.
다른 특징들에서, 냉각제 가스 존들 중 최외측 가스 존 내의 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 환형 일련의 엘리먼트들로서 구성된 그루브들 및 공급 홀들을 포함한다. 냉각제 가스 존들 중 3 개 이상의 최내측 가스 존의 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 방사상으로 연장하는 그루브 및 환형으로 연장하는 그루브들을 포함한다.
다른 특징들에서, 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들 각각의 환형으로 연장하는 그루브들은 방사상으로 연장하는 그루브들 중 대응하는 일 그루브로부터 연장되고 이격된다. 다른 특징들에서, 그루브 개구부 패턴은 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들의 배열된 패턴과 유사하다. 다른 특징들에서, 상단 플레이트의 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들과 동일한 수의 냉각제 가스 개구부들이 그루브 개구부 패턴에 있다.
다른 특징들에서, 냉각제 가스 존들 중 일 가스 존은, 제 1 냉각제 가스 그루브 세트 및 제 2 냉각제 가스 그루브 세트를 포함한다. 제 1 냉각제 가스 그루브 세트는 제 1 방사상으로 연장하는 그루브, 및 제 1 방사상으로 연장하는 그루브로부터 연장하는 제 1 그루브들을 포함한다. 제 2 냉각제 가스 그루브 세트는 제 2 방사상으로 연장하는 그루브, 및 제 2 방사상으로 연장하는 그루브로부터 연장하는 제 2 그루브들을 포함한다. 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들은 제 1 냉각제 가스 그루브 세트 및 제 2 냉각제 가스 그루브 세트를 포함한다. 다른 특징들에서, 제 1 그루브들은 제 1 브랜치 쌍들을 포함한다. 제 2 그루브들은 제 2 브랜치 쌍들을 포함한다. 제 1 브랜치 쌍들은 제 2 브랜치 쌍들과 동일한 원형 경로들을 따라 연장하고 제 2 브랜치 쌍들에 의해 갭들만큼 분리된다. 갭들은 제 1 브랜치 쌍들과 제 2 브랜치 쌍들 사이에 배치된다.
다른 특징들에서, 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들은 제 1 냉각제 가스 존에 배치된 제 1 냉각제 가스 그루브 세트, 및 제 2 냉각제 가스 존에 배치된 제 2 냉각제 가스 그루브 세트를 포함한다. 제 1 냉각제 가스 그루브 세트는, 제 1 냉각제 가스 그루브 세트 및 제 2 냉각제 가스 그루브 세트가 상단 플레이트의 중심으로부터 연장하는 동일한 방사상으로 연장하는 라인 상에 센터링되도록 (centered), 제 2 냉각제 가스 그루브 세트와 방사상으로 정렬된다.
다른 특징들에서, 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들은 제 1 냉각제 가스 존에 배치된 제 1 냉각제 가스 그루브 세트 및 제 2 냉각제 가스 존에 배치된 제 2 냉각제 가스 그루브 세트를 포함한다. 제 1 냉각제 가스 그루브 세트는 제 2 냉각제 가스 그루브 세트로부터 방사상 외측으로 배치되고 제 2 냉각제 가스 그루브 세트로부터 환형으로 오프셋된다.
다른 특징들에서, 냉각제 가스 그루브 개구부 세트들은 제 1 냉각제 가스 존 아래에 배치된 제 1 냉각제 가스 그루브 개구부 세트 및 제 2 냉각제 가스 존 아래에 배치된 제 2 냉각제 가스 그루브 개구부 세트를 포함한다. 제 1 냉각제 가스 그루브 개구부 세트는 제 1 냉각제 가스 그루브 세트 및 제 2 냉각제 가스 그루브 세트가 상단 플레이트의 중심으로부터 연장하는 동일한 방사상으로 연장하는 라인 상에 센터링되도록, 제 2 냉각제 가스 그루브 개구부 세트와 방사상으로 정렬된다.
다른 특징들에서, 냉각제 가스 그루브 개구부 세트들은 제 1 냉각제 가스 존 아래에 배치된 제 1 냉각제 가스 그루브 개구부 세트; 및 제 2 냉각제 가스 존 아래에 배치된 제 2 냉각제 가스 그루브 개구부 세트를 포함한다. 제 1 냉각제 가스 그루브 개구부 세트는 제 2 냉각제 가스 그루브 개구부 세트로부터 방사상 외측으로 배치되고 제 2 냉각제 가스 그루브 개구부 세트로부터 환형으로 오프셋된다. 다른 특징들에서, 냉각제 가스 존들은 동심원이다. 다른 특징들에서, 단극성 클램핑 전극은 상단 플레이트의 방사상 표면적의 적어도 95 ％를 커버한다.
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 일 실시예에 따른, ESC를 통합하는 기판 프로세싱 시스템의 예의 기능적 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른, 스태거된 그루브 세트들을 갖는 냉각제 가스 그루브 패턴 및 대응하는 클램핑 전극 패턴으로 4 개의 냉각제 가스 존들을 통합하는 ESC의 예의 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른, 일부 방사상으로 정렬된 그루브 세트들을 갖는 냉각제 가스 그루브 패턴 및 대응하는 클램핑 전극 패턴으로 4 개의 냉각제 가스 존들을 통합하는 또 다른 ESC의 예의 사시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른, 방사상으로 정렬된 그루브 세트들을 갖는 냉각제 가스 그루브 패턴 및 대응하는 클램핑 전극 패턴으로 3 개의 냉각제 가스 존들을 통합하는 또 다른 ESC의 예의 사시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른, 가스 공급 홀 부분들을 갖는 냉각제 가스 그루브 개구부들을 포함하는 4 개의 냉각제 가스 존들에 대한 클램핑 전극 패턴 및 냉각제 가스 그루브 개구부 패턴을 갖는 단극성 클램핑 전극의 예의 평면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 냉각제 가스 그루브 개구부들 및 가스 공급 및 리턴 홀 부분들을 포함하는 4 개의 냉각제 가스 존들에 대한 클램핑 전극 패턴 및 냉각제 가스 그루브 개구부 패턴을 갖는 단극성 클램핑 전극의 예의 평면도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른, 시일링들, 메사들, 냉각제 그루브들 및 단극성 클램핑 전극을 예시하는 ESC의 상단 플레이트의 일부의 측단면도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른, 냉각제 가스 그루브의 하단부에서 냉각제 가스 공급 홀을 예시하는 ESC의 일부의 측단면도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른, 냉각제 가스 그루브 개구부 세트 및 대응하는 냉각제 가스 그루브 세트를 포함하는 시일링된 존의 예시적인 부분의 평면도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하도록 재사용될 수도 있다.
ESC는 기판의 프로세싱 동안 기판을 홀딩한다. ESC는 예를 들어, 진공 프로세싱 챔버 내에서 정전력을 사용하여 제자리에 기판을 홀딩한다. ESC는 유전체 재료 (예를 들어, 세라믹) 로 형성된 박형 상단 플레이트 (예를 들어, 1.25 ㎜ (millimeters) 두께) 및 벌크 (또는 두꺼운) 베이스 플레이트를 포함하는 2-플레이트 배열을 가질 수도 있다. 상단 플레이트는 시일링들, 메사들, 냉각제 그루브들 및 전극을 포함할 수도 있다. 시일링들은 ESC의 상단 표면들과 기판 사이의 냉각제 존들을 분리한다. 기판은 프로세싱 동안 시일링들 및 메사들 상에 배치되고, 기판을 ESC 상에 정전기적으로 클램핑하는, 전극을 통해 정전력에 의해 아래로 ESC에 홀딩된다.
기판과 ESC의 상단 플레이트 사이의 열적 콘택트가 프로세싱 동안 기판의 온도를 조절하기 위해 필요하다. 이는 수행될 프로세스가 기판으로 열을 공급 (sourcing) 하거나 기판으로부터 열을 방출 (sink) 하는 것을 포함하는지 여부와 무관하게 참이다. 냉각제 가스 (예를 들어, 헬륨 가스) 는 (i) 기판과 상단 플레이트의 콘택트 표면들 사이, 그리고 (ii) 상단 플레이트의 시일링들 사이에 담길 수도 있다. 시일링들은 기판과 상단 플레이트 사이에 배치되고 상단 플레이트의 일체된 부분이다. 시일링된 존들은 기판이 상단 플레이트 상에 정전기적으로 클램핑될 때 형성된다. 시일링된 존들은 시일링들 사이에 방사상으로 그리고 상단 플레이트의 상단 표면과 기판의 하단 마주보는 표면 (또는 후면) 사이에 수직으로 배치된다. 냉각제 가스 누설은 시일링된 존들 사이 및/또는 방사상으로 최외측 시일링된 존과 진공 프로세싱 챔버의 내부 사이에서 발생할 수도 있다.
과도한 양의 가스 누설 없이 시일링된 존들에 제공될 수도 있는 냉각제 가스 압력의 총합은 전극 및 대응하는 클램핑 시스템에 의해 제공된 정전 클램핑력에 의해 제한된다. ESC의 상단 플레이트 상에 기판을 홀딩하도록 보다 큰 클램핑력이 제공되면, 보다 높은 냉각제 가스 압력이 제공될 수 있다. 따라서, 기판과 상단 플레이트 사이의 열 전달에 영향을 주도록 사용될 수 있는 냉각제 가스 압력의 총합에 제한이 있다.
또한, 열 전달 레이트, 냉각제 가스의 압력, 및 기판과 ESC의 상단 플레이트 사이의 거리와 같은 파라미터들이 관련된다. 예를 들어, 거리가 감소함에 따라, 열 전달 레이트는 상승한다. 그러나, 거리를 감소시키는 것은 기판과 상단 플레이트 사이의 압력 불균일도들을 유발할 수 있는, 측방향 플로우 전도도의 총합의 감소를 유발한다. 발생되는 압력 변화들은 (i) 상승된 기판 온도들을 발생시키는 기판과 ESC 사이에서 전반적으로, 그리고/또는 (ii) 온도 불균일도들을 발생시키는 ESC의 상단 표면적에 걸친 영역들에서 국소적으로 부적절한 열 전달을 발생시킬 수 있다. 냉각제 가스의 공급 및 압력은 적절한 열 전달을 제공하도록 조정될 수도 있다. 냉각제 가스 그루브들은 온도 불균일도들을 방지하도록 냉각제 가스를 균일하게 분배하는 것을 보조하기 위해 통합될 수도 있다.
냉각제 가스 그루브들과 정전 클램핑 전극들 사이의 거리들이 미리 결정된 거리보다 작다면, 유전체 브레이크다운 (breakdown) 및 후속하는 아크 (arcing) 가 냉각제 가스 그루브들과 정전 클램핑 전극들 사이에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 박형 상단 플레이트 및 상단 플레이트의 상단 표면 근방 그리고 하나 이상의 냉각제 가스 그루브들 근방에 배치된 클램핑 전극을 갖는 ESC는 클램핑 전극과 냉각제 가스 그루브들 사이에서 유전체 브레이크다운 및 아크를 경험할 수 있다. 아크는 ESC에 회복할 수 없는 손상을 유발할 수 있고 디펙트들의 소스가 될 수 있다.
본 명세서에 진술된 예들은 냉각제 가스 그루브들과 클램핑 전극들 사이에 적절한 분리를 제공하는 동안 냉각제 가스를 균일하게 분배하는 냉각제 가스 그루브 패턴들 및 대응하는 클램핑 전극들을 갖는 상단 플레이트들을 갖는 ESC들을 포함한다. 냉각제 가스 그루브 패턴들은 냉각제 가스를 균일하게 분배하고 기판들의 후면들을 적절히 냉각하도록 상단 플레이트들의 상단 표면들에 걸쳐 균일하게 분포되는 트리-패턴의 (tree-patterned) 그루브 세트들을 포함한다. 냉각제 가스 그루브들은 상단 플레이트들에 걸쳐 냉각제 가스의 분배를 촉진한다. 클램핑 전극들은 단극성 전극들이고, ESC 각각은 단일 세그먼트화되지 않은 (non-segmented) 클램핑 전극을 포함한다. 클램핑 전극들은 ESC들의 미리 결정된 방사상 표면적보다 큰 면적을 커버하고 각각의 그루브 개구부 패턴들을 갖는다. 총 상단 플레이트/기판 계면 표면적의 미리 결정된 총합보다 큰 (예를 들어, 95 ％보다 큰) 면적으로 커버함으로써, 클램핑 전극들은 개선된 기판 클램핑을 제공한다. 클램핑력은 전극의 표면적에 비례한다. 그루브 개구부 패턴들은 유전체 브레이크다운 및 아크를 제공하기 위해 클램핑 전극들과 냉각제 가스 그루브들 사이에 미리 결정된 총합의 공간을 제공한다.
도 1은 ESC (101) 를 통합하는 기판 프로세싱 시스템 (100) 을 도시한다. ESC (101) 는 본 명세서에 개시된 임의의 ESC들과 동일하거나 유사하게 구성될 수도 있다. 도 1이 CCP (capacitive coupled plasma) 시스템을 도시하지만, 본 명세서에 개시된 실시예들은 TCP (transformer coupled plasma) 시스템들, ECR (electron cyclotron resonance) 플라즈마 시스템들, ICP (inductively coupled plasma) 시스템들 및/또는 다른 시스템들 및 기판 지지부를 포함하는 플라즈마 소스들에 적용가능하다. 실시예들은 PVD 프로세스들, PECVD 프로세스들, CEPVD (chemically enhanced plasma vapor deposition) 프로세스들, 이온 주입 프로세스들, 플라즈마 에칭 프로세스들, 및/또는 다른 에칭, 증착, 및 세정 프로세스들에 적용가능하다.
ESC (101) 는 상단 플레이트 (102) 및 베이스 플레이트 (103) 를 포함한다. 플레이트들 (102, 103) 모두는 세라믹 및/또는 다른 적합한 재료들로 형성될 수도 있다. 플레이트들 (102, 103), 다른 상단 플레이트들 및 베이스 플레이트들, 및 개시된 ESC들의 다른 피처들이 도 1 내지 도 8에 도시된 예들에 대해 이하에 더 기술된다. 도 1 내지 도 8의 ESC들은 각각 특정한 피처들을 갖고 다른 피처들을 갖지 않는 것으로 도시되지만, ESC들 각각은 도 1 내지 도 8 및 본 명세서에 개시된 임의의 피처들을 포함하도록 수정될 수도 있다.
기판 프로세싱 시스템 (100) 은 프로세싱 챔버 (104) 를 포함한다. ESC (101) 는 프로세싱 챔버 (104) 로 둘러싸인다. 프로세싱 챔버 (104) 는 또한 상부 전극 (105) 과 같은 다른 컴포넌트들을 둘러싸고, RF 플라즈마를 담는다. 동작 동안, 기판 (107) 은 ESC (101) 의 상단 플레이트 (102) 상에 배치되고 정전기적으로 클램핑된다. 단지 예를 들면, 상부 전극 (105) 은 가스들을 도입하고 분배하는 샤워헤드 (109) 를 포함할 수도 있다. 샤워헤드 (109) 는 프로세싱 챔버 (104) 의 상단 표면에 연결된 일 단부를 포함하는 스템 부분 (111) 을 포함할 수도 있다. 샤워헤드 (109) 는 프로세싱 챔버 (104) 의 상단 표면으로부터 이격되는 위치에서 스템 부분 (111) 의 반대편 단부로부터 방사상 외측으로 연장하고 일반적으로 실린더형이다. 기판-대면 표면 또는 샤워헤드 (109) 는 프로세스 가스 또는 퍼지 가스가 흐르는 홀들을 포함한다. 대안적으로, 상부 전극 (105) 은 도전 플레이트를 포함할 수도 있고 가스들은 또 다른 방식으로 도입될 수도 있다. 플레이트들 (102, 103) 중 하나 또는 모두는 하부 전극으로서 수행될 수도 있다.
중간 (또는 본딩) 층 (114) 이 플레이트들 (102, 103) 사이에 배치된다. 중간 층 (114) 은 상단 플레이트 (102) 를 베이스 플레이트 (103) 에 본딩할 수도 있다. 예로서, 중간 층은 상단 플레이트 (102) 를 베이스 플레이트 (103) 에 본딩하기 적합한 접착성 재료로 형성될 수도 있다. 베이스 플레이트 (103) 는 기판 (107) 의 후면으로 후면 (또는 냉각제) 가스를 흘리고 베이스 플레이트 (103) 를 통해 냉각제를 흘리기 위해 하나 이상의 가스 채널들 (115) 및/또는 하나 이상의 냉각제 채널들 (116) 을 포함할 수도 있다.
RF 생성 시스템 (120) 은 RF 전압들을 생성하고 상부 전극 (105) 및 하부 전극들 (예를 들어, 플레이트 (103) 내 하나 이상의 전극들 (121)) 에 출력한다. 상부 전극 (105) 및 ESC (101) 중 하나는 DC 접지될 수도 있고, AC 접지될 수도 있고, 또는 플로팅 전위일 수도 있다. 단지 예를 들면, RF 생성 시스템 (120) 은 상부 전극 (105) 및/또는 ESC (101) 로 하나 이상의 매칭 및 분배 네트워크들 (124) 에 의해 피딩되는, 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 있다. 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 ㎾ (kilo-watts) 이상의 전력을 생성하는 고전력 RF 생성기일 수도 있다. 바이어스 RF 매칭 네트워크는 플레이트 (103) 내 RF 전극들 (121) 과 같은 RF 전극들로 전력을 공급한다.
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 가스 혼합물들을 공급한다. 가스 소스들 (132) 은 또한 에칭 가스, 캐리어 가스 및/또는 퍼지 가스를 공급할 수도 있다. 기화된 전구체가 또한 사용될 수도 있다. 가스 소스들은 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 (104) 로 피드된다. 단지 예를 들면, 매니폴드 (140) 의 출력은 샤워헤드 (109) 로 피딩된다.
기판 프로세싱 시스템 (100) 은 온도 제어기 (142) 를 포함하는 냉각 시스템 (141) 을 더 포함한다. 시스템 제어기 (160) 로부터 분리된 것으로 도시되지만, 온도 제어기 (142) 는 시스템 제어기 (160) 의 일부로서 구현될 수도 있다. 하나 이상의 플레이트들 (102, 103) 은 복수의 온도 제어된 존들을 포함할 수도 있다.
온도 제어기 (142) 및/또는 시스템 제어기 (160) 는 하나 이상의 가스 소스 (132) 로부터 가스 채널들 (115) 로의 플로우를 제어함으로써 기판을 냉각하기 위해 가스 채널들 (115) 로 후면 가스 (예를 들어, 헬륨) 의 플로우 레이트를 제어할 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 또한 채널들 (116) 을 통해 제 1 냉각제의 플로우 (냉각 유체의 압력들 및 플로우 레이트들) 를 제어하기 위해 냉각제 어셈블리 (146) 와 연통할 수도 있다. 제 1 냉각제 어셈블리 (146) 는 저장부 (미도시) 로부터 냉각 유체를 수용할 수도 있다. 예를 들어, 냉각제 어셈블리 (146) 는 냉각제 펌프 및 저장부를 포함할 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 베이스 플레이트 (103) 를 냉각하기 위해 채널들 (116) 을 통해 냉각제를 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 (104) 내의 센서들 (143) 로부터 검출된 파라미터들에 기초하여 채널들 (115, 116) 로 공급된 가스 및/또는 냉각제의 플로우 레이트들 및 압력을 제어한다. 온도 센서들 (143) 은 저항성 온도 디바이스들, 써모커플들, 디지털 온도 센서들, 및/또는 다른 적합한 온도 센서들을 포함할 수도 있다. 에칭 프로세스 동안, 기판 (107) 은 고전력 플라즈마의 존재시 미리 결정된 온도 (예를 들어, 120 ℃만큼 가열될 수도 있다. 채널들 (115, 116) 을 통한 가스 및/또는 냉각제의 플로우는 베이스 플레이트 (103) 의 온도들을 저감시켜, 기판 (107) 의 온도들을 저감시킨다 (예를 들어, 120 ℃로부터 80 ℃로 냉각된다).
밸브 (156) 및 펌프 (158) 는 프로세싱 챔버 (104) 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 포함하는, 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 컴포넌트들을 제어할 수도 있다. 시스템 제어기 (160) 는 밸브 (156) 및 펌프 (158) 의 상태들을 제어한다. 로봇 (170) 은 ESC (101) 상으로 기판들을 전달하고, ESC (101) 로부터 기판들을 제거하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 로봇 (170) 은 ESC (101) 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.
전력 소스 (180) 는 상단 플레이트 (102) 에 기판 (107) 을 정전기적으로 클램핑하도록 단극성 클램핑 전극 (182) 에 고 전압을 포함하여, 전력을 제공할 수도 있다. 전력 소스 (180) 는 시스템 제어기 (160) 에 의해 제어될 수도 있다. 밸브들, 가스 및/또는 냉각제 펌프들, 전력 소스들, RF 생성기들, 등은 액추에이터들로 참조될 수도 있다. 가스 채널들, 냉각제 채널들, 등이 온도 조정 엘리먼트들로서 참조될 수도 있다.
도 2는 상단 플레이트 (202) 및 베이스 플레이트 (204) 를 포함하는 ESC (200) 를 도시한다. 상단 플레이트 (202) 는 중간 층 (일 예가 도 1에 도시됨) 을 통해 베이스 플레이트 (204) 에 본딩될 수도 있다. 상단 플레이트 (202) 는 (i) 시일링된 (또는 가스 냉각제) 존들 (208A, 208B, 208C, 208D), 및 (ii) 프로세싱 챔버 (예를 들어, 도 1의 프로세싱 챔버 (104)) 의 내부로부터 존 (208A) 을 분리하는, 시일링들 (206A, 206B, 206C, 206D) 을 포함한다. 존들 (208) 은 동심원이다. 시일링된 존들 (208) 각각은 메사들 (209) 을 포함한다. 메사들 (209) 은 상단 플레이트 (202) 에 걸쳐 그리고/또는 미리 결정된 치수들을 갖는 미리 결정된 패턴들로 균일하게 분포될 수도 있다. ESC (200) 가 4 개의 냉각제 가스 존들을 갖는 것으로 도시되지만, ESC (200) 는 3 개 이상의 냉각제 가스 존들을 가질 수도 있다. 3 개의 존들을 갖는 ESC의 일 예가 도 4에 도시된다. 시일링들 (206) 은 환형-형상이고 상단 플레이트 (202) 로부터 상향으로 돌출한다. 시일링들 (206) 은 상단 플레이트 (202) 와 동일한 재료로 형성될 수도 있고 상단 플레이트 (202) 의 일부로서 일체로 형성될 수도 있다. 시일링들 (206) 은 도시된 바와 같이 동심원일 수도 있다.
방사상으로 가장 외측의 시일링된 존 (208A) 은 연속되는, 그리고 동일한 원 (또는 원형 경로) 을 따라 연장하는, 냉각제 가스 그루브들 (210A, 210B, 210C, 210D) 을 포함한다. 냉각제 가스 그루브들 (210) 은 원형 형상이고 복수의 갭들을 갖는 단일 세그먼트화된 그루브로 집합적으로 참조될 수도 있다. 단일 세그먼트화된 그루브는 임의의 수의 갭들 및 대응하는 그루브들을 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 단일 세그먼트화된 그루브의 갭들의 수는 분포 대칭을 유지하면서 개선된 냉각제 가스 분배를 위해 최소화된다. 냉각제 가스 그루브들 (210) 은 각각 냉각제 가스 (예를 들어, 헬륨) 가 냉각제 가스 그루브들 (210) 로 공급되는 임의의 수의 냉각제 가스 공급 홀들을 가질 수도 있다. 가스 공급 홀의 예는 도 8에 도시된다.
시일링된 존들 (208) 각각은 복수의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함하고, 냉각제 가스 그루브 세트 각각은 트리-형상 (tree-shaped) 이고 방사상으로 연장하는 그루브 및 환형으로 연장하는 그루브들의 복수의 쌍들 (브랜치 쌍들로 참조됨) 을 포함한다. 냉각제 가스 그루브 세트 각각은 임의의 수의 브랜치 쌍들을 가질 수도 있다. 도시된 예에서, 시일링된 존 (208B) 은 9 개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함하고, 시일링된 존 (208C) 은 7 개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함하고, 그리고 방사상으로 최내측 시일링된 존 (208D) 은 4 개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함한다. 예로서, 방사상으로 연장하는 그루브 (220) 및 브랜치들 (222, 224, 226, 228) 은 시일링된 존 (208B) 의 냉각제 가스 그루브 세트들 중 일 세트에 대해 식별된다. 시일링된 존들 (208C, 208D) 각각의 냉각제 가스 그루브 세트들 중 일 세트는 각각 230, 240으로 지정된다. 브랜치 쌍들 각각의, 브랜치들은 서로 마주보고, 브랜치들이 방사상으로 연장하는 그루브들 중 대응하는 일 그루브와 만나는, 대응하는 교차 지점으로부터 반대 방향으로 멀어지게 연장한다.
도 2에서, 냉각제 가스 그루브 세트들의 그루브들은 선들로 도시된다. 실제로, 그루브들은 냉각제 가스를 시일링된 존들 (208) 전반에 균일하게 분배하고 지향시키는 얕은 (shallow) 트렌치들이다. 그루브들 각각은 대응하는 최대 깊이 및 대응하는 최대 폭을 갖는다. 예로서, 그루브들 각각은 100 μ (micron) 의 최대 깊이를 가질 수도 있고 300 μ의 최대 폭을 가질 수도 있다. 그루브들은 불균일한 깊이를 가질 수도 있고, 따라서 직사각-형상의 단면을 갖지 않는다. 도시된 바와 같이, 방사상으로 최외측 브랜치들이 가장 길고 방사상으로 최내측 브랜치들이 가장 짧도록, 냉각제 가스 그루브 세트들 각각의 브랜치들의 길이들은 대응하는 방사상으로 연장하는 그루브를 따라 감소한다.
예로서, 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 하나 이상의 대응하는 냉각제 가스 공급 홀들을 가질 수도 있다. 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 하나 이상의 대응하는 냉각제 가스 리턴 홀들을 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 냉각제 가스 그루브 세트들은 냉각제 가스 공급 홀들을 포함하고 냉각제 가스 리턴 홀들을 포함하지 않는다. 또 다른 실시예에서, 냉각제 가스 그루브 세트들은 냉각제 가스 공급 홀들 및 냉각제 가스 리턴 홀들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 단지 단일 냉각제 가스 공급 홀 및 단지 하나의 냉각제 가스 리턴 홀을 포함한다. 냉각제 가스 공급 홀은 대응하는 방사상으로 연장하는 그루브의 방사상으로 최외측 단부에서 그루브 교차점에 위치될 수도 있다. 그루브 교차점 각각은 방사상으로 연장하는 그루브가 2 개의 브랜치들의 최내측 단부들과 만나는 지점이다. 냉각제 가스 리턴 홀은 (i) 방사상으로 연장하는 그루브의 방사상으로 최내측 단부에, (ii) 대응하는 냉각제 가스 그루브 세트의 그루브 내 그리고 냉각제 가스 공급 홀로부터 가장 먼 지점에, 또는 (iii) 둘 사이의 지점에 있을 수도 있다.
상단 플레이트 (202) 는 대응하는 클램핑 전극 패턴 (예가 도 5 및 도 6에 도시됨) 을 갖는 단일 단극성 전극 (이하 전극으로 참조됨) 을 포함할 수도 있다. 전극은 냉각제 가스 그루브 및 대응하는 공급 홀 및 대응하는 상단 플레이트의 리턴 홀 각각에 대해 개구부가 제공되는, 냉각제 가스 그루브 개구부 패턴을 갖는다. 냉각제 가스 그루브 개구부 패턴은 하나 이상의 냉각제 가스 그루브들 및/또는 대응하는 냉각제 가스 그루브 세트들 중 일 세트의 형상을 모방하고 보다 큰 냉각제 가스 그루브 개구부를 갖는다. 이는 도 5 내지 도 7에 대해 이하에 더 기술된다.
시일링된 존 각각의 냉각제 가스 그루브 세트들은 동일한 시일링된 존의 다른 냉각제 가스 그루브 세트들의 브랜치들과 연속하는 브랜치들을 포함한다. 예를 들어, 시일링된 존 (208B) 의 냉각제 가스 그루브 세트들 각각의 최외측 브랜치들은 동일한 원 (또는 원형 경로) 을 따라 연속적으로 연장한다. 동일한 원 (또는 원형 경로) 을 따르는 브랜치들이 동일한 길이를 갖는 것으로 도시될 수도 있지만, 동일한 원 (또는 원형 경로) 을 따르는 브랜치들 각각은, 대응하는 방사상으로 연장하는 그루브들이 각각 2 개의 동일한 길이의 브랜치들 사이에 센터링되도록, 동일한 길이를 가질 수도 있다. 냉각제 가스 그루브 세트 각각의 브랜치들은 냉각제 가스 그루브 세트들 중 인접한 세트들로부터 원주형 갭들 (예를 들어, 냉각제 가스 그루브 세트 (252) 의 브랜치들과 냉각제 가스 그루브 세트 (254) 의 브랜치들 사이의 갭들 (250)) 만큼 분리된다.
시일링된 존들 각각의 방사상으로 연장하는 그루브들 각각은 시일링된 존들 중 다른 존들의 방사상으로 연장하는 그루브들로부터 스태거된다. 이는 도 3의 ESC의 방사상으로 연장하는 그루브들과 다르다. 시일링된 존들 중 일 존으로부터 시일링된 존들 중 또 다른 존으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들이 없다. 이는 시일링된 존들 각각에 대해 선택된 압력들 및 온도들을 유지하는 것을 보조한다.
도 3은 상단 플레이트 (302) 및 베이스 플레이트 (304) 를 포함하는 ESC (300) 를 도시한다. 상단 플레이트 (302) 는 중간 층 (일 예가 도 1에 도시됨) 을 통해 베이스 플레이트 (304) 에 본딩될 수도 있다. 상단 플레이트 (302) 는 시일링된 (또는 가스 냉각제) 존들 (308A, 308B, 308C, 308D) 을 분리하는, 시일링들 (306A, 306B, 306C) 을 포함한다. 존들 (308) 은 동심원이다. 시일링된 존들 (308) 각각은 메사들 (309) 을 포함한다. ESC (300) 가 4 개의 냉각제 가스 존들을 갖는 것으로 도시되지만, ESC (300) 는 3 개 이상의 냉각제 가스 존들을 가질 수도 있다. 3 개의 존들을 갖는 ESC의 일 예가 도 4에 도시된다. 시일링들 (306) 은 환형-형상이고 상단 플레이트 (302) 로부터 상향으로 돌출한다. 시일링들 (306) 은 상단 플레이트 (302) 와 동일한 재료로 형성될 수도 있고 상단 플레이트 (302) 의 일부로서 일체로 형성될 수도 있다. 시일링들 (306) 은 도시된 바와 같이 동심원일 수도 있다.
방사상으로 가장 외측의 시일링된 존 (308A) 은 연속되는, 그리고 동일한 원 (또는 원형 경로) 을 따라 연장하는, 냉각제 가스 그루브들 (310A, 310B, 310C, 310D) 을 포함한다. 냉각제 가스 그루브들 (310) 은 원형 형상이고 복수의 갭들 (그루브가 없는 영역들) 을 갖는 단일 세그먼트화된 그루브로 집합적으로 참조될 수도 있다. 단일 세그먼트화된 그루브는 임의의 수의 갭들 및 대응하는 그루브들을 가질 수도 있다. 냉각제 가스 그루브들 (310) 은 각각 냉각제 가스가 냉각제 가스 그루브들 (310) 로 공급되는 임의의 수의 냉각제 가스 공급 홀들을 가질 수도 있다. 가스 공급 홀의 예는 도 8에 도시된다.
시일링된 존들 (308) 각각은 복수의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함하고, 냉각제 가스 그루브 세트 각각은 트리-형상 (tree-shaped) 이고 방사상으로 연장하는 그루브 및 환형으로 연장하는 그루브들의 복수의 쌍들 (브랜치 쌍들로 참조됨) 을 포함한다. 냉각제 가스 그루브 세트 각각은 임의의 수의 브랜치 쌍들을 가질 수도 있다. 도시된 예에서, 시일링된 존 (308B) 은 14 개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함하고, 시일링된 존 (308C) 은 7 개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함하고, 그리고 방사상으로 최내측 시일링된 존 (308D) 은 7 개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함한다. 예로서, 방사상으로 연장하는 그루브 (320) 및 브랜치들 (322, 324, 326, 328) 은 시일링된 존 (308B) 의 냉각제 가스 그루브 세트들 중 일 세트에 대해 식별된다. 시일링된 존들 (308C, 308D) 각각의 냉각제 가스 그루브 세트들 중 일 세트는 각각 330, 340으로 지정된다. 브랜치 쌍들 각각의, 브랜치들은 서로 마주보고, 브랜치들이 방사상으로 연장하는 그루브들 중 대응하는 일 그루브와 만나는, 대응하는 교차 지점으로부터 반대 방향으로 멀어지게 연장한다.
도 3에서, 냉각제 가스 그루브 세트들의 그루브들은 선들로 도시된다. 실제로, 그루브들은 냉각제 가스를 시일링된 존들 (308) 전반에 균일하게 분배하고 지향시키는 얕은 트렌치들이다. 그루브들 각각은 도 2의 ESC에 대해 상기 기술된 바와 같이, 대응하는 최대 깊이 및 대응하는 최대 폭을 갖는다. 도시된 바와 같이, 방사상으로 최외측 브랜치들이 가장 길고 방사상으로 최내측 브랜치들이 가장 짧도록, 냉각제 가스 그루브 세트들 각각의 브랜치들의 길이들은 대응하는 방사상으로 연장하는 그루브를 따라 감소한다.
예로서, 시일링된 존들 (308) 의 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 하나 이상의 대응하는 냉각제 가스 공급 홀들을 가질 수도 있다. 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 하나 이상의 대응하는 냉각제 가스 리턴 홀들을 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 냉각제 가스 그루브 세트들은 냉각제 가스 공급 홀들을 포함하고 냉각제 가스 리턴 홀들을 포함하지 않는다. 또 다른 실시예에서, 냉각제 가스 그루브 세트들은 냉각제 가스 공급 홀들 및 냉각제 가스 리턴 홀들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 단지 단일 냉각제 가스 공급 홀 및 단지 하나의 냉각제 가스 리턴 홀을 포함한다. 냉각제 가스 공급 홀은 대응하는 방사상으로 연장하는 그루브의 방사상으로 최외측 단부에서 그루브 교차점에 위치될 수도 있다. 그루브 교차점 각각은 방사상으로 연장하는 그루브가 2 개의 브랜치들의 최내측 단부들과 만나는 지점이다. 냉각제 가스 리턴 홀은 (i) 방사상으로 연장하는 그루브의 방사상으로 최내측 단부에, (ii) 대응하는 냉각제 가스 그루브 세트의 그루브 내 그리고 냉각제 가스 공급 홀로부터 가장 먼 지점에, 또는 (iii) 둘 사이의 지점에 있을 수도 있다.
상단 플레이트 (302) 는 대응하는 클램핑 전극 패턴 (예가 도 5 및 도 6에 도시됨) 을 갖는 단일 단극성 전극 (이하 전극으로 참조됨) 을 포함할 수도 있다. 전극은 냉각제 가스 그루브 및 대응하는 공급 홀 및 대응하는 상단 플레이트의 리턴 홀 각각에 대해 개구부가 제공되는, 냉각제 가스 그루브 개구부 패턴을 갖는다. 냉각제 가스 그루브 개구부 패턴은 하나 이상의 냉각제 가스 그루브들 및/또는 대응하는 냉각제 가스 그루브 세트들 중 일 세트의 형상을 모방하고 보다 큰 냉각제 가스 그루브 개구부를 갖는다. 이는 도 5 내지 도 7에 대해 이하에 더 기술된다.
시일링된 존들 (308) 각각의 냉각제 가스 그루브 세트들은 동일한 시일링된 존의 다른 냉각제 가스 그루브 세트들의 브랜치들과 연속하는 브랜치들을 포함한다. 예를 들어, 시일링된 존 (308B) 의 냉각제 가스 그루브 세트들 각각의 최외측 브랜치들은 동일한 원 (또는 원형 경로) 을 따라 연속적으로 연장한다. 동일한 원 (또는 원형 경로) 을 따르는 브랜치들이 동일한 길이를 갖는 것으로 도시될 수도 있지만, 동일한 원 (또는 원형 경로) 을 따르는 브랜치들 각각은, 대응하는 방사상으로 연장하는 그루브들이 각각 2 개의 동일한 길이의 브랜치들 사이에 센터링되도록, 동일한 길이를 가질 수도 있다. 냉각제 가스 그루브 세트 각각의 브랜치들은 냉각제 가스 그루브 세트들 중 인접한 세트들로부터 원주형 갭들 (예를 들어, 냉각제 가스 그루브 세트 (352) 의 브랜치들과 냉각제 가스 그루브 세트 (354) 의 브랜치들 사이의 갭들 (350)) 만큼 분리된다.
시일링된 존들 (308) 각각의 방사상으로 연장하는 그루브들 중 일부는 다른 시일링된 존들 (308) 의 다른 방사상으로 연장하는 그루브들과 방사상으로 정렬된다. 예를 들어, 방사상으로 연장하는 그루브들 (360, 362, 364) 은 연속되고 동일한 선형 라인을 따라 연장한다. 방사상으로 연장하는 그루브들은 시일링들 (306B, 306C) 에 의해 분리된다. 시일링된 존들 중 일 존으로부터 시일링된 존들 중 또 다른 존으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들이 없다. 이는 시일링된 존들 각각에 대해 선택된 압력들 및 온도들을 유지하는 것을 보조한다.
도 4는 상단 플레이트 (402) 및 베이스 플레이트 (404) 를 포함하는 ESC (400) 를 도시한다. 상단 플레이트 (402) 는 중간 층 (일 예가 도 1에 도시됨) 을 통해 베이스 플레이트 (404) 에 본딩될 수도 있다. 상단 플레이트 (402) 는 시일링된 (또는 가스 냉각제) 존들 (408A, 408B, 408C) 을 분리하는, 시일링들 (406A, 406B, 406C) 을 포함한다. 존들 (408) 은 동심원이다. 시일링된 존들 (408) 각각은 메사들 (409) 을 포함한다. ESC (400) 가 3 개의 냉각제 가스 존들을 갖는 것으로 도시되지만, ESC (400) 는 3 개 이상의 냉각제 가스 존들을 가질 수도 있다. 시일링들 (406) 은 환형-형상이고 상단 플레이트 (402) 로부터 상향으로 돌출한다. 시일링들 (406) 은 상단 플레이트 (402) 와 동일한 재료로 형성될 수도 있고 상단 플레이트 (402) 의 일부로서 일체로 형성될 수도 있다. 시일링들 (406) 은 도시된 바와 같이 동심원일 수도 있다.
방사상으로 가장 외측의 시일링된 존 (408A) 은 연속되는, 그리고 동일한 원 (또는 원형 경로) 을 따라 연장하는, 냉각제 가스 그루브들 (410A, 410B, 410C, 410D) 을 포함한다. 냉각제 가스 그루브들 (410) 은 시일링 (306A) 의 내부를 따라 연장하는, 도 3의 냉각제 가스 그루브들 (310) 과 달리, 시일링 (406B) 의 외부를 따라 연장한다. 냉각제 가스 그루브들 (410) 은 원형 형상이고 복수의 갭들을 갖는 단일 세그먼트화된 그루브로 집합적으로 참조될 수도 있다. 단일 세그먼트화된 그루브는 임의의 수의 갭들 및 대응하는 그루브들을 가질 수도 있다. 냉각제 가스 그루브들 (410) 은 각각 냉각제 가스가 냉각제 가스 그루브들 (410) 로 공급되는 임의의 수의 냉각제 가스 공급 홀들을 가질 수도 있다. 가스 공급 홀의 예는 도 8에 도시된다.
시일링된 존들 (408) 각각은 복수의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함하고, 냉각제 가스 그루브 세트 각각은 트리-형상 (tree-shaped) 이고 방사상으로 연장하는 그루브 및 환형으로 연장하는 그루브들의 복수의 쌍들 (브랜치 쌍들로 참조됨) 을 포함한다. 냉각제 가스 그루브 세트 각각은 임의의 수의 브랜치 쌍들을 가질 수도 있다. 도시된 예에서, 시일링된 존 (408B) 은 10 개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함하고, 시일링된 존 (408C) 은 10 개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함한다. 예로서, 방사상으로 연장하는 그루브 (420) 및 브랜치들 (422, 424, 426, 428) 은 시일링된 존 (408B) 의 냉각제 가스 그루브 세트들 중 일 세트에 대해 식별된다. 시일링된 존들 (408C) 의 냉각제 가스 그루브 세트들 중 일 세트는 430으로 지정된다. 브랜치 쌍들 각각의, 브랜치들은 서로 마주보고, 브랜치들이 방사상으로 연장하는 그루브들 중 대응하는 일 그루브와 만나는, 대응하는 교차 지점으로부터 반대 방향으로 멀어지게 연장한다.
도 4에서, 냉각제 가스 그루브 세트들의 그루브들은 선들로 도시된다. 실제로, 그루브들은 냉각제 가스를 시일링된 존들 (408) 전반에 균일하게 분배하고 지향시키는 얕은 트렌치들이다. 그루브들 각각은 도 2의 ESC에 대해 상기 기술된 바와 같이, 대응하는 최대 깊이 및 대응하는 최대 폭을 갖는다. 도시된 바와 같이, 방사상으로 최외측 브랜치들이 가장 길고 방사상으로 최내측 브랜치들이 가장 짧도록, 냉각제 가스 그루브 세트들 각각의 브랜치들의 길이들은 대응하는 방사상으로 연장하는 그루브를 따라 감소한다.
예로서, 시일링된 존들 (408) 의 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 하나 이상의 대응하는 냉각제 가스 공급 홀들을 가질 수도 있다. 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 하나 이상의 대응하는 냉각제 가스 리턴 홀들을 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 냉각제 가스 그루브 세트들은 냉각제 가스 공급 홀들을 포함하고 냉각제 가스 리턴 홀들을 포함하지 않는다. 또 다른 실시예에서, 냉각제 가스 그루브 세트들은 냉각제 가스 공급 홀들 및 냉각제 가스 리턴 홀들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 냉각제 가스 그루브 세트들 각각은 단지 단일 냉각제 가스 공급 홀 및 단지 하나의 냉각제 가스 리턴 홀을 포함한다. 냉각제 가스 공급 홀은 대응하는 방사상으로 연장하는 그루브의 방사상으로 최외측 단부에서 그루브 교차점에 위치될 수도 있다. 그루브 교차점 각각은 방사상으로 연장하는 그루브가 2 개의 브랜치들의 최내측 단부들과 만나는 지점이다.
상단 플레이트 (402) 는 대응하는 클램핑 전극 패턴 (예가 도 5 및 도 6에 도시됨) 을 갖는 단일 단극성 전극 (이하 전극으로 참조됨) 을 포함할 수도 있다. 전극은 냉각제 가스 그루브 및 대응하는 공급 홀 및 대응하는 상단 플레이트의 리턴 홀 각각에 대해 개구부가 제공되는, 냉각제 가스 그루브 개구부 패턴을 갖는다. 냉각제 가스 그루브 개구부 패턴은 하나 이상의 냉각제 가스 그루브들 및/또는 대응하는 냉각제 가스 그루브 세트들 중 일 세트의 형상을 모방하고 보다 큰 냉각제 가스 그루브 개구부를 갖는다. 이는 도 5 내지 도 7에 대해 이하에 더 기술된다.
시일링된 존들 (408) 각각의 냉각제 가스 그루브 세트들은 동일한 시일링된 존의 다른 냉각제 가스 그루브 세트들의 브랜치들과 연속하는 브랜치들을 포함한다. 예를 들어, 시일링된 존 (408B) 의 냉각제 가스 그루브 세트들 각각의 최외측 브랜치들은 동일한 원 (또는 원형 경로) 을 따라 연속적으로 연장한다. 동일한 원 (또는 원형 경로) 을 따르는 브랜치들이 동일한 길이를 갖는 것으로 도시될 수도 있지만, 동일한 원 (또는 원형 경로) 을 따르는 브랜치들 각각은, 대응하는 방사상으로 연장하는 그루브들이 각각 2 개의 동일한 길이의 브랜치들 사이에 센터링되도록, 동일한 길이를 가질 수도 있다. 냉각제 가스 그루브 세트 각각의 브랜치들은 냉각제 가스 그루브 세트들 중 인접한 세트들로부터 원주형 갭들 (예를 들어, 냉각제 가스 그루브 세트 (452) 의 브랜치들과 냉각제 가스 그루브 세트 (454) 의 브랜치들 사이의 갭들 (450)) 만큼 분리된다.
시일링된 존들 (408) 각각의 방사상으로 연장하는 그루브들 중 일부는 다른 시일링된 존들 (408) 의 다른 방사상으로 연장하는 그루브들과 방사상으로 정렬된다. 예를 들어, 방사상으로 연장하는 그루브들 (420, 460, 462, 464) 은 연속되고 동일한 선형 라인을 따라 연장한다. 도시된 예에서 각각의 선형 라인들을 따라 연장하는 4 개의 다른 유사한 일련의 방사상으로 연장하는 그루브들이 있다. 방사상으로 연장하는 그루브들은 시일링 (406B) 및 중심 영역 (470) 에 의해 분리된다. 시일링된 존들 중 일 존으로부터 시일링된 존들 중 또 다른 존으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들이 없다. 이는 시일링된 존들 각각에 대해 선택된 압력들 및 온도들을 유지하는 것을 보조한다.
도 5는 클램핑 전극 패턴 (502) 및 냉각제 가스 그루브 개구부 패턴 (504) 을 갖는 단극성 클램핑 전극 (500) 을 도시한다. 패턴들 (502 및 504) 은 4 개의 냉각제 가스 존들이고, 4 개의 냉각제 가스 (또는 시일링된) 존들의 각각의 존은 각각 냉각제 가스 개구부들 (506A, 506B, 506C, 506D) 을 포함한다. 패턴들 (502 및 504) 은 3 개 이상의 냉각제 가스 존들로 수정될 수도 있다. 냉각제 가스 개구부들 (506) 은 대응하는 가스 공급 부분들 (일부는 510으로 지정됨) 을 갖는다.
일 실시예에서, 단극성 클램핑 전극 (500) 은 ESC의 상단 플레이트의 방사상 표면적의 미리 결정된 백분율보다 큰 표면적을 커버하는 도전성 막 층이다. 단극성 클램핑 전극 (500) 의 클램핑 전극 패턴 (502) 은 사용될 때 단일 전압 전위에 있는 일원 (unitary) 구조를 제공한다. 클램핑 전극 패턴 (502) 은 상단 플레이트에 걸쳐 개선된 클램핑력을 제공한다. 도시된 예에서, 단극성 클램핑 전극은 도 1의 전력 소스 (180) 로부터의 전력을 수용할 수도 있다. 단극성 클램핑 전극은 전력 소스 (180) 에 연결될 수도 있는, 단말에 연결될 수도 있다.
대응하는 상단 플레이트의 시일링된 존들 각각에 대해 특정한 수의 냉각제 가스 개구부들이 도시되지만, 임의의 수의 가스 개구부들이 시일링된 존들 각각에 포함될 수도 있다. 냉각제 가스 개구부들 (506A) 각각은 직렬로 연결된 복수의 가스 공급 홀 부분들 및 그루브 개구부들을 갖는다. 예를 들어, 냉각제 가스 개구부들 (506A) 중 하나의 가스 공급 홀 부분들 및 그루브 개구부들은 520 및 522로 지정된다. 냉각제 가스 개구부들 (506A) 각각이 5 개의 가스 공급 홀 부분들을 갖는 것으로 도시되지만, 냉각제 가스 개구부들 (506A) 은 도시된 것과 상이한 수의 가스 공급 홀 부분들을 가질 수도 있다. 가스 공급 홀 부분들은 상단 플레이트의 대응하는 냉각제 가스 그루브들의 복수의 냉각제 가스 공급 홀들에 대응한다. 최외측 존의 냉각제 가스 그루브 세트 당 복수의 냉각제 가스 공급 홀들을 가짐으로써, 냉각제 가스 압력은 상단 플레이트의 주변부 근방에서 유지된다. 이는 상단 플레이트의 방사상으로 최외측 시일링 (예를 들어, 도 2의 시일링 (206A)) 을 통한 냉각제 가스 누설을 보상한다.
냉각제 가스 개구부들 (506B, 506C, 506D) 각각은 방사상으로 연장하는 부분들 (이들 중 하나는 530으로 지정됨) 및 브랜치 쌍 부분들 (방사상으로 연장하는 부분 (530) 의 일 측면으로부터 연장하는 단일 브랜치부분들은 532, 534, 536, 538로 지정됨) 을 갖는다. 방사상으로 연장하는 부분들 및 브랜치 쌍 부분들은 상단 플레이트의 대응하는 방사상으로 연장하는 그루브들 및 그루브 브랜치 쌍들 밑에 있다. 방사상으로 연장하는 그루브들은 방사상으로 연장하는 부분들 위에 센터링된다. 그루브 브랜치 쌍 그루브들은 브랜치 쌍 부분들 위에 센터링된다. 방사상으로 연장하는 부분 (530) 은 가스 공급 개구부 부분 (540) 과 방사상으로 최외측 단부를 갖는다. 도시된 바와 같이, 브랜치 쌍 부분들의 길이들은, 방사상으로 최외측 브랜치 부분들이 가장 길고 방사상으로 최내측 브랜치 부분들이 가장 짧도록 대응하는 방사상으로 연장하는 부분들을 따라 길이가 감소한다.
단극성 클램핑 전극 (500) 의 냉각제 가스 그루브 개구부 패턴 (504) 은 방사상으로 최내측 냉각제 존에 대응하는 단극성 클램핑 전극 (500) 의 부분이 상이한 것을 제외하고 도 2의 ESC (200) 와 유사한 그루브 패턴에 대응한다. 대응하는 상단 플레이트의 방사상으로 최내측 냉각제 존은 (냉각제 가스 그루브 세트 당 3 개의 브랜치 쌍들 대신) 냉각제 가스 그루브 세트 당 2 개의 브랜치 쌍들을 갖고 따라서 단극성 클램핑 전극 (500) 은 냉각제 가스 개구부 세트 당 2 개의 대응하는 브랜치 쌍 부분들을 갖는다.
도 6은 가스 공급 부분들 및 리턴 부분들과 함께 냉각제 가스 개구부들을 포함하는 4 개의 냉각제 가스 존들에 대해 클램핑 전극 패턴 (602) 및 냉각제 가스 그루브 개구부 패턴 (604) 을 갖는 단극성 클램핑 전극 (600) 을 도시한다. 리턴 부분들에 대응하는 리턴 홀들을 가짐으로써, 냉각제 가스 플로우는 증가될 수도 있다. 단극성 클램핑 전극 (600) 은 단극성 클램핑 전극 (600) 이 방사상 내측 3 개의 존들의 냉각제 가스 그루브 개구부들에 대해 가스 리턴 부분들을 포함하는 것을 제외하고, 도 5의 단극성 클램핑 전극 (500) 과 유사하다.
패턴들 (602 및 604) 은 4 개의 냉각제 가스 존들이고, 4 개의 냉각제 가스 (또는 시일링된) 존들의 각각의 존은 각각 냉각제 가스 개구부들 (606A, 606B, 606C, 606D) 을 포함한다. 냉각제 가스 개구부들 (606) 은 대응하는 가스 공급 부분들 (일부는 610으로 지정됨) 을 갖는다. 일 실시예에서, 단극성 클램핑 전극 (600) 은 ESC의 상단 플레이트의 방사상 표면적의 미리 결정된 백분율보다 큰 표면적을 커버하는 도전성 막 층이다. 단극성 클램핑 전극 (600) 의 클램핑 전극 패턴 (602) 은 사용될 때 단일 전압 전위에 있는 일원 구조를 제공한다. 클램핑 전극 패턴 (602) 은 상단 플레이트에 걸쳐 개선된 클램핑력을 제공한다.
냉각제 가스 개구부들 (606A) 각각은 직렬로 연결된 복수의 가스 공급 홀 부분들 및 그루브 개구부들을 갖는다. 예를 들어, 냉각제 가스 개구부들 (606A) 중 하나의 가스 공급 홀 부분들 및 그루브 개구부들은 620 및 622로 지정된다. 냉각제 가스 개구부들 (606A) 각각이 5 개의 가스 공급 홀 부분들을 갖는 것으로 도시되지만, 냉각제 가스 개구부들 (606A) 은 도시된 것과 상이한 수의 가스 공급 홀 부분들을 가질 수도 있다. 가스 공급 홀 부분들은 상단 플레이트의 대응하는 냉각제 가스 그루브들의 복수의 냉각제 가스 공급 홀들에 대응한다. 최외측 존의 냉각제 가스 그루브 세트 당 복수의 냉각제 가스 공급 홀들을 가짐으로써, 냉각제 가스 압력은 상단 플레이트의 주변부 근방에서 유지된다. 이는 상단 플레이트의 방사상으로 최외측 시일링 (예를 들어, 도 2의 시일링 (206A)) 을 통한 냉각제 가스 누설을 보상한다.
냉각제 가스 개구부들 (606B, 606C, 606D) 각각은 방사상으로 연장하는 부분들 (이들 중 하나는 630으로 지정됨) 및 브랜치 쌍 부분들 (방사상으로 연장하는 부분 (630) 의 일 측면으로부터 연장하는 단일 브랜치부분들은 632, 634, 636, 638로 지정됨) 을 갖는다. 방사상으로 연장하는 부분들 및 브랜치 쌍 부분들은 상단 플레이트의 대응하는 방사상으로 연장하는 그루브들 및 그루브 브랜치 쌍들 밑에 있다. 방사상으로 연장하는 그루브들은 방사상으로 연장하는 부분들 위에 센터링된다. 그루브 브랜치 쌍 그루브들은 브랜치 쌍 부분들 위에 센터링된다. 방사상으로 연장하는 부분 (630) 은 가스 공급 개구부 부분 (640) 과 방사상으로 최외측 단부를 갖는다. 도시된 바와 같이, 브랜치 쌍 부분들의 길이들은, 방사상으로 최외측 브랜치 부분들이 가장 길고 방사상으로 최내측 브랜치 부분들이 가장 짧도록 대응하는 방사상으로 연장하는 부분들을 따라 길이가 감소한다.
단극성 클램핑 전극 (600) 의 냉각제 가스 그루브 개구부 패턴 (604) 은 방사상으로 최내측 냉각제 존에 대응하는 단극성 클램핑 전극 (600) 의 부분이 상이한 것을 제외하고 도 2의 ESC (200) 와 유사한 그루브 패턴에 대응한다. 대응하는 상단 플레이트의 방사상으로 최내측 냉각제 존은 (냉각제 가스 그루브 세트 당 3 개의 브랜치 쌍들 대신) 냉각제 가스 그루브 세트 당 2 개의 브랜치 쌍들을 갖고 따라서 단극성 클램핑 전극 (600) 은 냉각제 가스 개구부 세트 당 2 개의 대응하는 브랜치 쌍 부분들을 갖는다.
도 7은 시일링들 (702), 메사들 (704), 냉각제 그루브들 (706) 및 단극성 클램핑 전극 (부분들 (708) 이 도시됨) 을 예시하는 ESC의 상단 플레이트의 부분 (700) 을 도시한다. 부분 (700) 은 예를 들어, 도 2의 상단 플레이트 (202) 의 일부일 수도 있다. 시일링들 (702) 은 상단 플레이트의 다른 부분들 위의 레벨까지 위로 돌출할 수도 있다. 메사들 (704) 이 시일링들 (702) 과 동일한 높이를 갖는 것으로 도시되지만, 메사들 (704) 은 가변하는 높이들을 가질 수도 있고, 시일링들 (702) 보다 짧거나 길 수도 있다. 예로서, 메사들 (704) 중 적어도 일부의 높이들은 10 μ일 수도 있다. 일 실시예에서, 시일링들 (702) 및/또는 시일링된 존들을 분리하는, 상단 플레이트의 다른 시일링들의 높이들은 메사들 (704) 의 높이들과 같은 주변 표면 피처들의 높이들의 0 내지 100 ％와 동일한 높이들을 가질 수도 있다.
단극성 클램핑 전극의 부분들 (708) 은 그루브들 (706) 로부터 미리 결정된 거리 이격된다. 이는 부분들 (708) 과 그루브들 (706) 사이의 영역들에서 상단 플레이트의 유전체 브레이크다운을 방지한다. 냉각제 가스 그루브들 (706) 은 본 명세서에 개시된 냉각제 그루브들의 예들이고 가변하는 깊이 및 폭을 갖는다. 그루브의 중심에서 깊이의 최대값이 있다. 폭의 최대값 (예를 들어, 300 μ) 은 그루브의 상단부에 있다. 단극성 클램핑 전극의 깊이 D1은 예를 들어, 300 μ일 수도 있다. 냉각제 가스 그루브들 (706) 의 깊이 D2는 예를 들어, 100 μ일 수도 있다. 단극성 클램핑 전극이 도 7의 분리된 부분들 (708) 을 갖는 것으로 도시되지만, 부분들 (708) 은 단극성 클램핑 전극의 다른 부분들에 의해 연결된다. 일 실시예에서, 평면은 단극성 클램핑 전극의 모든 부분들을 통해 방사상으로 연장한다.
도 8은 상단 플레이트 (852), 중간 층 (854), 및 베이스 플레이트 (856) 를 포함하는 ESC의 부분 (800) 을 도시한다. 베이스 플레이트 (856) 는 가스 채널 (860) 로부터 중간 층 (854) 을 통해, 냉각제 가스 공급 홀 (863) 을 통해, 냉각제 가스 그루브 (864) 내로 상향으로 연장하는, 가스 채널 (862) 내로 후면 가스를 지향시키는, 가스 채널 (860) 을 포함한다. 냉각제 가스 공급 홀 (863) 이 냉각제 가스 공급 홀의 예로서 제공되지만, 상기 기술된 냉각제 가스 리턴 홀들은 냉각제 가스 공급 홀 (863) 과 유사하게 구성될 수도 있고 가스 채널들 (860, 862) 과 유사한 대응하는 가스 채널들을 갖는다. 단극성 클램핑 전극의 부분들 (866) 이 또한 도시된다.
도 9는 ESC의 상단 플레이트 (904) 의 시일링들 (903) 사이에 배치된 단극성 클램핑 전극의 냉각제 가스 그루브 개구부 세트 (901) 및 대응하는 냉각제 가스 그루브 세트 (902) 를 포함하는 시일링된 존의 예시적인 부분을 도시한다. 세트들 (901, 902) 은 브랜치 쌍들과 브랜치 개구부 쌍들 사이의 관계들을 도시하기 위한 예들로서 제공된다. 본 명세서에 개시된 임의의 그루브들 및/또는 그루브 개구부들은 유사한 관계들을 가질 수도 있다. 냉각제 가스 그루브 개구부 세트 (901) 는 방사상으로 연장하는 그루브 (906) 및 환형으로 연장하는 그루브들 (또는 브랜치 쌍들) (908) 을 포함한다. 냉각제 가스 그루브 세트 (902) 는 방사상으로 연장하는 그루브 개구부 (910) 및 환형으로 연장하는 그루브 개구부들 (또는 브랜치 개구부 쌍들) (912) 을 포함한다. 도 9는 또한 방사상으로 연장하는 그루브 (906) 의 방사상으로 최외측 단부에서 가스 공급 홀 (914) 및 방사상으로 연장하는 그루브 (906) 의 방사상으로 최내측 단부에서 가스 리턴 홀 (916) 의 예시적인 냉각제를 도시한다. 냉각제 가스 그루브 개구부 세트 (901) 는 밑에 있고, 위에서 보았을 때, 주변부는 냉각제 가스 그루브 세트 (902) 및 홀들 (914, 916) 을 둘러싼다. 냉각제 그루브 개구부 세트 (901) 는 냉각제 가스 그루브 세트 (902) 및 홀들 (914, 916) 로부터 적어도 미리 결정된 거리에 있다.
상기 기술된 예들은 복수의 존들에 대한 개선된 정전 클램핑 및 냉각제 가스 분배를 제공하도록 구성되는, 전극 패턴들 및 냉각제 가스 그루브 패턴들을 포함한다. 본 명세서에 개시된 ESC들은 상이한 냉각제 가스 압력들 (예를 들어, 10 T (torr) 내지 80 T) 로 설정될 수도 있는 복수의 냉각제 가스 존들을 포함한다. 존들은 중심 원형 존 및 복수의 대응하는 동심 존들을 포함할 수도 있다. 존들 각각은, 대응하는 냉각제 가스 그루브들 내에 있을 수도 있는, 미리 결정된 수 (예를 들어, 4 개 이상) 의 냉각제 가스 공급 홀들을 가질 수도 있다.
멀티-존 ESC에 대해, 인접한 존들로부터 압력 영향을 최소화하고 존의 (방사상) 온도 튜닝을 효율적이게 하도록 존을 가로질러 그리고 존의 경계 (예를 들어, 시일링 밴드 (band)) 각각에서 냉각제 가스의 충분한 공급을 갖는 것이 중요할 수 있다. 개시된 패턴들은 유전체 재료 브레이크다운 없이 이의 공급 및 대응하는 분배를 제공하는 것을 용이하게 한다. 개시된 그루브 패턴들의 또 다른 이점은 존들 사이에서 냉각제 가스 누설로 인한 온도 드리프트 (drift) 의 효과를 감소시키는, 전체 시일링 밴드를 따라 냉각제 가스를 효과적으로 전달하는 능력이다. 이는 존들을 분리할 때 시일링 밴드들이 마모되고 보다 덜 효율적이 되기 때문에 특히 참이다. 개시된 고 전도도 그루브들은 존 각각에서 등압 (isobaric) 조건을 생성하는 것을 보조한다. 메사들 및 다른 구조체들의 높이들은 가스 플로우에 대해 고 임피던스를 유발할 수 있다. 개시된 그루브들은 가스 플로우를 증가시킴으로써 고 임피던스를 보상한다.
냉각제 가스 그루브 아래에 정전 클램프 전극을 배치하는 것은 박형 유전체 재료에 걸쳐 고 전기장을 생성할 수 있고 냉각제 가스 그루브 내에서 발광 (light-up) 및/또는 정전 클램프 전극과 냉각제 가스 그루브 사이에서 유전체 재료의 브레이크다운을 발생시킬 수 있다. 개시된 예들은 냉각제 가스 그루브 바로 아래에 클램프 전극을 포함하지 않는다. 클램프 전극들 각각은 냉각제 가스 그루브들이 위치되고 냉각제 가스 그루브들 바로 아래에 개구부들을 갖는 층 아래의 상단 플레이트의 층 내에 있다. 클램프 전극들의 재료는 냉각제 가스 그루브들로부터 적어도 미리 결정된 거리 이격된다. 냉각제 가스 개구부들의 면적은 대응하는 냉각제 가스 그루브들의 면적보다 크다.
박형 상단 플레이트들은 아래에 놓인 도전성 버스 층들을 통해 연결된 복수의 분리된 전극들을 포함하는 것을 어렵고 불가능하게 한다. 개시된 예들은 각각의 ESC의 단일 층에 각각 배치되는 단극성 클램핑 전극들을 포함한다. 대응하는 그루브 패턴들은 환형 존 각각에 대해 등압 조건을 생성하는 것을 보조하고, 클램프 전극이 내측 유전체 층 내에 상주하는 갭들을 갖는다. 분배 그루브 패턴들은 냉각제 가스 압력들, 냉각제 가스 존 치수들, 등에 기초하여 다양한 상이한 패턴들을 취할 수도 있다. 존 당 보다 많은 환형 그루브들의 사용은 분배를 개선한다. 일 실시예에서, 존 각각 내에서 환형 그루브들은 환형 불연속성들 (또는 동일한 원을 따라 인접한 그루브들 사이의 갭들) 을 포함한다. 존의 2 개의 인접한 방사상 불연속성들 (또는 시일링들) 사이의 환형 그루브들의 세트 각각에서, 환형 그루브들은 브랜치 패턴을 생성하도록 방사상 그루브에 의해 연결된다. 방사상 그루브는 브랜치 패턴 각각에서 연속성을 제공하고 냉각제 가스 분배를 개선한다. 일 실시예에서, 브랜치 패턴 각각은 냉각제 가스가 공급되는 적어도 하나의 홀을 포함한다.
개시된 패턴들은 층들을 거의 갖지 않는 박형 상단 플레이트에 대한 단극성 클램핑 전극의 사용을 허용한다. 예를 들어, 1 내지 1.25 ㎜의 두께를 갖는 박형 상단 플레이트의 아래에 놓인 도전성 버스 층들에 의해 상호연결된 복수의 전극 층들 및 적절히 두꺼운 그린 시트 (green sheet) 구성 (예를 들어, 0.3 내지 0.8 ㎜) 을 갖는 것은 실현가능하지 않다. 그린 시트 구성은 박형 재료 (예를 들어, 유전체 테이프) 의 층들의 스택을 형성하는 것 및 플레이트를 형성하기 위해 스택을 소결하는 (sinter) 것을 참조한다. 버스 층들로 부적절한 층들이 있기 때문에, 이 타입의 상단 플레이트로 아래에 놓인 버스 층을 제작하는 것이 어렵다. 또한, 복수의 전극 층들을 포함하는 스택의 층들은 상단 표면에 너무 가까울 수 있고 주변 유전체 재료를 통해 브레이크다운할 수 있다. 개시된 불연속적 브랜치된 헬륨 그루브 패턴들은 ESC의 상단 표면에 가깝게 (미리 결정된 거리 이내) 배치된 연속적인 단극성 클램핑 전극 (즉, 복수의 섹션들로 분리되지 않는 단극성 클램핑 전극) 을 제공하는 동안, 균일한 냉각제 가스 분배를 제공한다. 상단 표면은 상단 플레이트와 기판 사이에 존재하는 냉각제 가스에 노출된 표면이다. 상단 표면은 기판의 후면 표면을 마주할 (face) 수도 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 웨이퍼의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 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, 엔드 포인트 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/로드 포트들로 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 (24)

  1. 기판 프로세싱 시스템용 정전 척의 상단 플레이트에 있어서,
    상기 상단 플레이트는 상기 정전 척의 베이스 플레이트에 본딩되고,
    상기 상단 플레이트는,
    제 1 존 및 제 2 존을 포함하는 상기 상단 플레이트의 바디로서, 상기 제 2 존은 상기 제 1 존의 방사상 외측에 배치되는, 상기 바디;
    상기 제 1 존 내에 배치된 제 1 냉각제 가스 그루브들; 및
    상기 제 2 존 내에 배치된 제 2 냉각제 가스 그루브들로서, 상기 제 2 냉각제 가스 그루브들은 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들이 서로 유체적으로 커플링되지 않도록 갭들만큼 분리된 상기 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들을 포함하고, 상기 2 냉각제 가스 그루브들은,
    상기 바디의 각각의 반경을 따라 연장하는 복수의 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들; 및
    연속적이지 않고 상기 복수의 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들 중 하나로부터 멀리 환형으로 연장하고 또 다른 가스 그루브를 유체적으로 커플링하도록 연장하지 않는 3 개 이상의 냉각제 가스 그루브들을 포함하는, 상기 제 2 냉각제 가스 그루브들을 포함하는, 상단 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각제 가스 그루브들 및 상기 제 2 냉각제 가스 그루브들은 상기 제 1 냉각제 가스 그루브들이 상기 제 2 냉각제 가스 그루브들에 유체적으로 커플링되지 않도록 갭들만큼 분리되는, 상단 플레이트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각제 가스 그루브들은, 갭들만큼 분리되고 서로 유체적으로 커플링되지 않은 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들을 포함하는, 상단 플레이트.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들 중 하나는 상기 3 개 이상의 냉각제 가스 그루브들 및 상기 복수의 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들을 포함하는, 상단 플레이트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각제 가스 그루브들은,
    복수의 환형으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들, 및
    상기 복수의 환형으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들 사이에서 연장하고 유체적으로 커플링하는 제 1 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브를 포함하고; 그리고
    상기 복수의 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들 중 하나는 상기 3 개 이상의 냉각제 가스 그루브들 사이에서 연장하고 유체적으로 커플링하는, 상단 플레이트.
  7. 기판 프로세싱 시스템용 정전 척의 상단 플레이트에 있어서,
    상기 상단 플레이트는 상기 정전 척의 베이스 플레이트에 본딩되고,
    상기 상단 플레이트는,
    제 1 존 및 제 2 존을 포함하는 상기 상단 플레이트의 바디로서, 상기 제 2 존은 상기 제 1 존의 방사상 외측에 배치되는, 상기 바디;
    상기 제 1 존 내에 배치된 제 1 냉각제 가스 그루브들; 및
    상기 제 2 존 내에 배치된 제 2 냉각제 가스 그루브들로서, 상기 제 2 냉각제 가스 그루브들은 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들이 서로 유체적으로 커플링되지 않도록 갭들만큼 분리된 상기 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들을 포함하고, 상기 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들 중 적어도 하나는,
    상기 바디의 반경을 따라 방사상으로 연장하는 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브, 및
    상기 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브로부터 분기하는 환형으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들―상기 환형으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들은 연속적이지 않음―을 포함하는, 상기 제 2 냉각제 가스 그루브들을 포함하는, 상단 플레이트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각제 가스 그루브들 및 상기 제 2 냉각제 가스 그루브들은 상기 제 1 냉각제 가스 그루브들이 상기 제 2 냉각제 가스 그루브들에 유체적으로 커플링되지 않도록 갭들만큼 분리되는, 상단 플레이트.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각제 가스 그루브들은 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들을 포함하고, 동일한 원을 따라 연장하고 상기 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들에 포함되는, 상기 냉각제 가스 그루브들의 인접한 그루브들은 갭들만큼 분리되는, 상단 플레이트.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각제 가스 그루브들의 인접한 그루브들은 동일한 원을 따라 연장하고 갭들만큼 분리되는, 상단 플레이트.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들 중 하나는 상기 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브 및 상기 환형으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들을 포함하는, 상단 플레이트.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각제 가스 그루브들은,
    복수의 환형으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들; 및
    상기 복수의 환형으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들 사이에서 방사상으로 연장하고 유체적으로 커플링하는 또 다른 냉각제 가스 그루브를 포함하는, 상단 플레이트.
  13. 기판 프로세싱 시스템용 정전 척의 상단 플레이트에 있어서,
    상기 상단 플레이트는 상기 정전 척의 베이스 플레이트에 본딩되고,
    상기 상단 플레이트는,
    제 1 존 및 제 2 존을 포함하는 상기 상단 플레이트의 바디로서, 상기 제 2 존은 상기 제 1 존의 방사상 외측에 배치되는, 상기 바디;
    상기 제 1 존 내에 배치된 제 1 냉각제 가스 그루브들; 및
    제 1 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들이 서로 유체적으로 커플링되지 않도록 상기 제 2 존 내에 배치되고 갭들만큼 분리된 상기 제 1 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들로서, 상기 제 1 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들 중 적어도 하나는,
    방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브, 및
    상기 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브로부터 연장하는 복수의 냉각제 가스 그루브들―상기 복수의 냉각제 가스 그루브들의 각각은 연속적이지 않음―을 포함하는, 상기 제 1 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들을 포함하는, 상단 플레이트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각제 가스 그루브들 및 상기 제 1 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들은 상기 제 1 냉각제 가스 그루브들이 상기 제 1 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브 세트들에 유체적으로 커플링되지 않도록 갭들만큼 분리되는, 상단 플레이트.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각제 가스 그루브들은 제 2 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들을 포함하고, 동일한 원을 따라 연장하고 상기 제 2 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들에 포함되는, 상기 냉각제 가스 그루브들의 인접한 그루브들은 갭들만큼 분리되는, 상단 플레이트.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각제 가스 그루브들은,
    복수의 환형으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들; 및
    상기 제 1 냉각제 가스 그루브들의 상기 복수의 환형으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들 사이에서 연장하고 유체적으로 커플링하는 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브를 포함하는, 상단 플레이트.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 존 및 상기 제 2 존은 동심원인, 상단 플레이트.
  18. 기판 프로세싱 시스템용 정전 척의 상단 플레이트에 있어서,
    상기 상단 플레이트는 상기 정전 척의 베이스 플레이트에 본딩되고,
    상기 상단 플레이트는,
    제 1 존 및 제 2 존을 포함하는 상기 상단 플레이트의 바디로서, 상기 제 2 존은 상기 제 1 존의 방사상 외측에 배치되는, 상기 바디;
    상기 제 1 존 내에 배치된 제 1 냉각제 가스 그루브들로서, 상기 제 1 냉각제 가스 그루브들은 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들이 서로 유체적으로 커플링되지 않도록 갭들만큼 분리된 상기 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들을 포함하고, 상기 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들 중 적어도 하나는,
    방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브, 및
    연속적이지 않고 상기 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브로부터 연장하는 3 개 이상의 냉각제 가스 그루브들을 포함하는, 상기 제 1 냉각제 가스 그루브들; 및
    상기 제 2 존 내에 배치되고 복수의 환형으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들을 포함하는 제 2 냉각제 가스 그루브들을 포함하는, 상단 플레이트.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각제 가스 그루브들 및 상기 제 2 냉각제 가스 그루브들은 상기 제 1 냉각제 가스 그루브들이 상기 제 2 냉각제 가스 그루브들에 유체적으로 커플링되지 않도록 갭들만큼 분리되는, 상단 플레이트.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브는 상기 제 1 존에 배치된 상기 3 개 이상의 냉각제 가스 그루브들 사이에서 연장하고 커플링하는, 상단 플레이트.
  21. 삭제
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각제 가스 그루브들은 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들이 서로 유체로 커플링되지 않도록 갭들만큼 분리된 상기 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들을 포함하는, 상단 플레이트.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수의 별개의 냉각제 가스 그루브들의 세트들 중 하나는 상기 복수의 환형으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들을 유체적으로 커플링하는 방사상으로 연장하는 냉각제 가스 그루브를 포함하고,
    상기 복수의 환형으로 연장하는 냉각제 가스 그루브들은 연속적이지 않은, 상단 플레이트.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 존 및 상기 제 2 존은 동심원인, 상단 플레이트.
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