KR102631838B1 - 웨이퍼 프로세싱 시스템들을 위한 볼트 결합된 웨이퍼 척 열 관리 시스템들 및 방법들 - Google Patents

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Abstract

작업물 홀더는 퍽, 퍽의 각각의 내측 및 외측 부분들과 열적으로 연통하는 제 1 및 제 2 가열 디바이스들, 및 퍽과 열적으로 연통하는 열 싱크를 포함한다. 제 1 및 제 2 가열 디바이스들은 독립적으로 제어 가능하며, 제 1 및 제 2 가열 디바이스들은, 퍽과 열 싱크의 열적 연통보다 더 크게 퍽과 열적으로 연통한다. 작업물의 온도 분포를 제어하는 방법은, 퍽에 대한 기준 온도를 설정하기 위해 열 싱크를 통해 열 교환 유체를 유동시키는 단계, 퍽의 방사상 내측 및 외측 부분들과 열적으로 연통하게 배치된 각각의 제 1 및 제 2 가열 디바이스들을 활성화하는 것에 의해, 퍽의 방사상 내측 및 외측 부분들의 온도들을 기준 온도보다 더 큰 제 1 및 제 2 온도들로 상승시키는 단계, 및 작업물을 퍽 상에 배치하는 단계를 포함한다.

Description

웨이퍼 프로세싱 시스템들을 위한 볼트 결합된 웨이퍼 척 열 관리 시스템들 및 방법들
[0001] 본 개시 내용은 프로세싱 장비 분야에 폭넓게 적용된다. 더 구체적으로, 작업물에 대해 공간적으로 맞춰진(spatially tailored) 프로세싱을 제공하기 위한 시스템들 및 방법들이 개시된다.
[0002] 보통, 집적 회로들 및 다른 반도체 제품들은 "웨이퍼들"로 지칭되는 기판들의 표면 상에 제조된다. 때때로, 프로세싱은 캐리어에 홀딩되는 웨이퍼들의 그룹에 대해 수행되지만, 다른 때에는 프로세싱 및 테스팅이 한 번에 하나의 웨이퍼에 대해 수행된다. 단일 웨이퍼 프로세싱 또는 테스팅이 수행될 때, 웨이퍼는 웨이퍼 척 상에 포지셔닝될 수 있다. 다른 작업물들은 또한, 유사한 척들 상에서 프로세싱될 수 있다. 척들은, 프로세싱을 위해 작업물의 온도를 제어하기 위해서, 온도 제어될 수 있다.
[0003] 실시예에서, 작업물 홀더는 프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝한다. 작업물 홀더는 실질적으로 원통형인 퍽, 퍽의 방사상 내측 부분과 열적으로 연통하게 배치된 제 1 가열 디바이스, 퍽의 방사상 외측 부분과 열적으로 연통하게 배치된 제 2 가열 디바이스, 및 퍽과 열적으로 연통하게 배치된 열 싱크를 포함한다. 제 1 및 제 2 가열 디바이스들은 서로에 대해 독립적으로 제어 가능하며, 제 1 및 제 2 가열 디바이스들은 각각, 퍽과 열 싱크의 열적 연통의 정도보다 더 큰 정도로 퍽과 열적으로 연통한다.
[0004] 실시예에서, 작업물의 공간적 온도 분포를 제어하는 방법은, 퍽과 열적으로 연통하는 열 싱크의 채널들을 통해, 제어된 온도의 열 교환 유체를 유동시키는 것에 의해, 실질적으로 원통형인 퍽에 기준 온도를 제공하는 단계; 퍽의 방사상 내측 부분과 열적으로 연통하게 배치된 제 1 가열 디바이스를 활성화하는 것에 의해, 기준 온도보다 더 큰 제 1 온도로 퍽의 방사상 내측 부분의 온도를 상승시키는 단계; 퍽의 방사상 외측 부분과 열적으로 연통하게 배치된 제 2 가열 디바이스를 활성화하는 것에 의해, 기준 온도보다 더 큰 제 2 온도로 퍽의 방사상 외측 부분의 온도를 상승시키는 단계; 및 퍽 상에 작업물을 배치하는 단계를 포함한다.
[0005] 실시예에서, 프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더는, 원통 축 및 실질적으로 평면인 정상부 표면에 의해 특징지어지는 실질적으로 원통형인 퍽을 포함한다. 퍽은 2개의 방사상 열 차단부들을 정의한다. 제 1 열 차단부는, 제 1 반경에서 퍽의 바닥부 표면과 교차하고, 바닥부 표면으로부터 퍽의 두께의 적어도 1/2을 통해 연장되는 방사상 리세스로서 특징지어진다. 제 2 열 차단부는, 제 1 반경보다 더 큰 제 2 반경에서 퍽의 정상부 표면과 교차하고, 정상부 표면으로부터 퍽의 두께의 적어도 1/2을 통해 연장되는 방사상 리세스로서 특징지어진다. 제 1 및 제 2 열 차단부들은 퍽의 방사상 내측 부분과 퍽의 방사상 외측 부분 사이에 경계를 정의한다. 퍽은, 퍽의 방사상 내측 부분 내에 매립된 제 1 가열 디바이스, 및 퍽의 방사상 외측 부분 내에 매립된 제 2 가열 디바이스를 포함한다. 작업물 홀더는 또한, 실질적으로 퍽의 바닥부 표면 아래에서 연장되는 열 싱크를 포함하고, 열 싱크는, 퍽에 대한 기준 온도를 유지하기 위해, 채널들을 통해 열 교환 유체를 유동시키는 금속 플레이트 - 채널들은 금속 플레이트 내에 정의됨 - 를 포함한다. 열 싱크는, 제 1 및 제 2 가열 디바이스들 각각과 퍽 사이의 열적 연통의 정도보다 적은, 열 싱크와 퍽 사이의 열적 연통의 정도를 제공하는 부착점들에서 기계적으로 그리고 열적으로 퍽과 커플링된다.
[0006] 도 1은, 실시예에 따른, 작업물 홀더를 갖는 프로세싱 시스템의 주요 엘리먼트들을 개략적으로 예시한다.
[0007] 도 2는, 도 1의 작업물 홀더의 예시적인 구성 세부 사항들을 예시하는 개략적인 단면도이다.
[0008] 도 3은, 실시예와 일치하는, 도 1의 작업물 홀더의 부분을 형성하는 퍽의 내측 및 외측 부분들과 열 싱크 및 가열기들의 통합을 예시하는 개략적인 단면도이다.
[0009] 도 4는 웨이퍼 척의 부분을 예시하는 개략적인 단면도이고, 이는, 실시예와 일치하는, 열 싱크, 저항성 가열기, 및 퍽의 피처들을 예시한다.
[0010] 도 5는, 실시예와 일치하는, 본원에서 내측 및 외측 저항성 가열기들로서 설치된 케이블(cable) 가열기들을 갖는 퍽의 하부측을 개략적으로 예시한다.
[0011] 도 6a는, 파스너 부근에서의, 도 4의 선택적 열 싱크 및 퍽의 부분의 상세도이다.
[0012] 도 6b는, 실시예와 일치하는, 압축되지 않은 상태의 파형 와셔(wave washer)의 실시예를 개략적으로 예시한다.
[0013] 도 6c는, 도 6a에 예시된 선택적 열 싱크 및 퍽의, 상향으로 바라본 저면 평면도를 제공한다.
[0014] 도 7은, 실시예와 일치하는, 열 차단부 내에 배치된 리프트 핀 메커니즘을 개략적으로 예시한다.
[0015] 도 8은, 실시예와 일치하는, 리프트 핀들이 열 차단부 내에 배치된 3개의 리프트 핀 어레인지먼트를 평면도로 개략적으로 예시한다.
[0016] 도 9는, 실시예와 일치하는, 웨이퍼 또는 다른 작업물을 프로세싱하기 위한 방법의 흐름도이다.
[0017] 도 10은, 도 9의 방법의 일 단계(그러나 이에 제한되지는 않음)를 포함하는 방법의 흐름도이다.
[0018] 도 11은, 도 9의 방법의 다른 단계(그러나 이에 제한되지는 않음)를 포함하는 방법의 흐름도이다.
[0019] 본 개시 내용은, 아래에서 설명되는 도면들과 관련하여 취해진 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 이해될 수 있으며, 동일한 컴포넌트들을 지칭하기 위해 여러 도면들에서 동일한 참조 번호들이 사용된다. 예시의 명료성의 목적들을 위해, 도면들에서 특정 엘리먼트들은 실척으로 도시되지 않을 수 있다는 점이 주목된다. 대시 다음에 숫자를 사용하여 아이템의 특정 인스턴스들이 지칭될(예컨대, 가열기들(220-1, 220-2)) 수 있는 반면, 삽입구(parentheses) 없는 숫자들은 임의의 그러한 아이템을 지칭한다(예컨대, 가열기들(220)). 아이템의 다수의 인스턴스들이 도시되는 경우들에서는, 예시의 명확함을 위해 인스턴스들 중 오직 일부만이 레이블링될 수 있다.
[0020] 도 1은, 웨이퍼 프로세싱 시스템(100)의 주요 엘리먼트들을 개략적으로 예시한다. 시스템(100)은 단일 웨이퍼, 반도체 웨이퍼 플라즈마 프로세싱 시스템으로 도시되어 있지만, 본원의 기술들 및 원리들이 임의의 유형의 웨이퍼 프로세싱 시스템들에 적용 가능하다는 것이 당업자에게 명백할 것이다(예컨대, 시스템들은 반드시 웨이퍼들 또는 반도체들을 프로세싱할 필요는 없으며, 프로세싱을 위해 반드시 플라즈마들을 활용할 필요도 없다). 프로세싱 시스템(100)은 웨이퍼 인터페이스(115), 사용자 인터페이스(120), 플라즈마 프로세싱 유닛(130), 제어기(140), 및 하나 또는 그 초과의 전력 공급부들(150)을 위한 하우징(110)을 포함한다. 프로세싱 시스템(100)은, 가스(들)(155), 외부 전력(170), 진공(160), 및 선택적으로 다른 것들을 포함할 수 있는 다양한 유틸리티들에 의해 지원을 받는다(supported). 예시의 명확함을 위해, 프로세싱 시스템(100) 내의 내부 배관 및 전기 연결들은 도시되지 않는다.
[0021] 프로세싱 시스템(100)은, 플라즈마를 제 1 위치에서 생성하고 플라즈마 및/또는 플라즈마 생성물들(예컨대, 이온들, 분자 조각들, 에너자이징된(energized) 종, 등)을 프로세싱이 일어나는 제 2 위치로 지향시키는 소위 간접 플라즈마 프로세싱 시스템으로 도시된다. 따라서, 도 1에서, 플라즈마 프로세싱 유닛(130)은, 프로세스 챔버(134)를 위해 플라즈마 및/또는 플라즈마 생성물들을 공급하는 플라즈마 소스(132)를 포함한다. 프로세스 챔버(134)는 하나 또는 그 초과의 작업물 홀더들(135)을 포함하고, 웨이퍼 인터페이스(115)는, 프로세싱을 위해 홀딩되어야 할 작업물(50)(예컨대, 반도체 웨이퍼, 그러나 다른 유형의 작업물이 될 수 있음)을 작업물 홀더들(135) 상에 위치시킨다. 작업물(50)이 반도체 웨이퍼인 경우, 작업물 홀더(135)는 보통, 웨이퍼 척으로 지칭된다. 동작 시에, 가스(들)(155)가 플라즈마 소스(132) 내로 도입되고, 무선 주파수 생성기(RF 생성기)(165)가 전력을 공급하여 플라즈마 소스(132) 내에서 플라즈마를 점화한다(ignite). 플라즈마 및/또는 플라즈마 생성물들은 플라즈마 소스(132)로부터 디퓨저 플레이트(137)를 통과하여, 작업물(50)이 프로세싱되는 프로세스 챔버(134)로 이동한다. 플라즈마 소스(132)로부터의 플라즈마에 부가하여 또는 대안적으로, 플라즈마는 또한, 작업물(50)의 직접 플라즈마 프로세싱을 위해 프로세스 챔버(134) 내에서 점화될 수 있다.
[0022] 본원의 실시예들은 플라즈마 프로세싱 시스템들에 새롭고 유용한 기능을 제공한다. 수 년간 피처 크기들이 현저하게 감소되는 동안 반도체 웨이퍼 크기는 증가되었고, 이로써, 프로세싱된 웨이퍼 당 더 많은 집적 회로들 ― 직접 회로들은 더 많은(greater) 기능을 가짐 ― 을 얻을 수 있다. 웨이퍼들이 더 커지는 동안 더 작은 피처들을 프로세싱하는 것은 프로세싱 균일성의 현저한 개선들을 요구한다. 보통, 화학 반응 레이트들(rates)은 온도에 민감하기 때문에, 프로세싱 동안 웨이퍼들에 걸친 온도 제어가 보통, 균일한 프로세싱의 핵심이다.
[0023] 또한, 일부 유형들의 프로세싱(예컨대, 웨이퍼의 중앙으로부터 에지로 가면서 변하는 프로세싱)은 방사상 효과들을 가질 수 있다. 일부 유형들의 프로세스 장비는 이러한 효과들을 다른 것들보다 더 잘 제어할 수 있는데, 즉, 일부는 높은 방사상 프로세스 균일성을 달성하는 반면, 다른 것들은 달성하지 않는다. 본원의 실시예들은, 방사상 효과들이 유리하게 제어되고, 그러한 제어를 달성할 수 없는 프로세싱을 보상하도록 맞춰질 수 있는 방사상 프로세싱을 제공할 수 있게 되는 것이 더 유리할 것이라는 점을 인식한다. 예컨대, 반도체 프로세싱에서 일반적인 것처럼, 층이 웨이퍼 상에 증착되고 그런 다음에 선택적으로 에칭되는 경우를 고려해본다. 증착 단계가 웨이퍼의 중앙에서보다 웨이퍼의 에지에서 더 두꺼운 층을 증착시키는 것으로 알려진다면, 보상 에칭 단계는 유리하게, 웨이퍼의 중앙에서보다 웨이퍼의 에지에서 더 높은 에칭 레이트를 제공할 것이고, 이로써, 증착된 층은 웨이퍼의 모든 부분들에서 동시에 완성되도록 에칭될 것이다. 유사하게, 에칭 프로세스가 중앙-대-에지 변화를 갖는 것으로 알려진다면, 에칭 프로세스 이전의 보상 증착은 대응하는 변화를 제공하도록 조정될 수 있다.
[0024] 방사상 효과들을 갖는 프로세싱의 그러한 많은 경우들에서, 명백한 중앙-대-에지 온도 변화를 제공함으로써 보상 프로세스가 제공될 수 있는데, 이는 보통, 온도가 프로세스들의 반응 레이트들에 실질적으로 영향을 주기 때문이다.
[0025] 도 2는, 도 1의 작업물 홀더(135)의 예시적인 구성 세부 사항들을 예시하는 개략적인 단면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 작업물 홀더(135)는, 실질적으로 원통형인 퍽(200)을 포함하고, 원통 축(Z)으로부터 반경 방향(R)으로 퍽 반경(r1)을 갖는 것을 특징으로 한다. 사용 시에, 작업물(50)(예컨대, 웨이퍼)은 프로세싱을 위해 퍽(200) 상에 위치될 수 있다. 퍽(200)의 바닥부 표면(204)은 퍽(200)의 중간 바닥부 표면 높이가 되도록 취해지는데; 즉, 퍽(200)이, 다른 하드웨어를 위한 부착점들로서 형성될 수 있는, 에지 링들 또는 다른 돌출부들(206), 또는 만입부들(208)과 같은 피처들을 제외하고, 축(Z)의 방향으로 퍽(200)의 전형적인 바닥부 표면 높이를 정의하는 평면이 되도록 취해진다. 유사하게, 정상부 표면(202)은 작업물(50)을 수용하도록 구성된 평면 표면이 되도록 취해지는데, 그러한 평면 표면에 (도 4 참조, 예컨대, 진공 채널들로서) 형성될 수 있는 그루브들(grooves) 및/또는 작업물(50)을 유지하는 다른 피처들과는 무관하다. 그러한 모든 돌출부들, 만입부들, 그루브들, 링들, 등은 본 명세서의 문맥에서 "실질적으로 원통형"인 퍽(200)의 특성을 손상시키지 않는다. 퍽(200)은 또한, 도시된 바와 같이, 바닥부 표면(204)과 정상부 표면(202) 사이에 두께(t)를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 특정 실시예들에서, 퍽 반경(r1)은 퍽 두께(t)의 적어도 4배이지만, 이는 필요 조건은 아니다.
[0026] 퍽(200)은, 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 초과의 방사상 열 차단부들(210)을 정의한다. 열 차단부들(210)은, 퍽(200)의 정상부 표면(202) 또는 바닥부 표면(204) 중 적어도 하나와 교차하는, 퍽(200)에 정의된 방사상 리세스들이다. 열 차단부들(210)은 그 용어가 의미하는 바와 같이 작용하는데, 즉, 열 차단부들은 퍽(200)의 방사상 외측 부분(214)과 방사상 내측 부분(212) 사이에 열 저항(thermal resistance)을 제공한다. 이는 퍽(200)의 방사상 내측 및 외측 부분들의 명백한 방사상(예컨대, 중앙-대-에지) 열 제어를 용이하게 하는데, 이는, 내측 및 외측 부분들의 정밀한 열 매칭(matching)을 제공하거나 또는 내측 및 외측 부분들에 걸쳐서 의도적인 온도 변화를 제공하는 측면에서 유리하다. 열 차단부들(210)은 열 차단 깊이 및 열 차단 반경을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 열 차단부들(210)의 깊이가 실시예들 사이에서 변할 수 있지만, 열 차단부 깊이는 일반적으로, 두께(t)의 1/2을 초과한다. 열 차단부들(210)의 방사상 포지셔닝이 또한, 실시예들 사이에서 변할 수 있지만, 열 차단부 반경(r2)은 일반적으로, 퍽 반경(r1)의 적어도 1/2이며, 다른 실시예들에서, r2는 퍽 반경(r1)의 3/4, 4/5, 5/6, 또는 그 초과일 수 있다. 특정 실시예들은 단일 열 차단부(210)를 사용할 수 있는 반면, 다른 실시예들은 (도 2에 도시된 바와 같이) 2개의 열 차단부들(210) 또는 그 초과를 사용할 수 있다. 방사상 내측 부분(212)과 방사상 외측 부분(214) 사이의 경계 지점은 2개의 열 차단부들(210) 사이의 방사상 평균 포지션으로 예시되지만, 단일 열 차단부(210)를 갖는 실시예들에서, 그러한 경계 지점은 단일 열 차단부(210)의 방사상 중점이 되는 것으로 고려될 수 있다.
[0027] 도 2에 예시된 바와 같은 열 차단부들이 유리하게 사용될 수 있는 일 방법은, 방사상으로 적용되는 가열 및/또는 냉각을 퍽(200)의 내측 부분(212) 및 외측 부분(214)에 제공하는 것이다. 도 3은, 퍽(200)의 내측 및 외측 부분들과 열 싱크 및 가열기들의 통합을 예시하는 개략적인 단면도이다. 예시의 명확함을 위해, 퍽(200)의 몇몇 기계적 세부 사항들은 도 3에 도시되지 않는다. 도 3은 선택적 열 싱크(230) 및 퍽(200)에 의해 정의된 중앙 채널(201)을 예시한다. 중앙 채널(201)은 도 4와 관련하여 설명된다. 내측 가열기들(220-1) 및 외측 가열기들(220-2)은 퍽(200)과 열적으로 연통하게 배치된다; 가열기들(220)은 퍽(200) 내에 매립된 것으로 도시되지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 가열기들(220)이 퍽(200)의 큰 부분들에 걸쳐서 배치되는 것이 유리할 수 있지만, 실시예들에서, 표면(204)에 걸친 가열기들(220)의 분포는 변할 수 있다. 가열기들(220)에 의해 제공되는 열은 실질적으로 퍽(200)의 내측 부분(212) 및 외측 부분(214)의 온도들을 제어할 것이다; 열 차단부들(210)은, 그의 열 제어의 정밀도를 개선하기 위해, 부분들(212 및 214)을 서로로부터 열적으로 격리하는 것을 보조한다. 가열기들(220)은 전형적으로, 저항성 가열기들이지만, 다른 유형들의 가열기들(예컨대, 강제된(forced) 가스 또는 액체를 활용함)이 사용될 수 있다.
[0028] 선택적 열 싱크(230)가 또한 제공될 수 있다. 열 싱크(230)는, 예컨대, 열 교환 유체를 제어된 온도로 열 싱크를 통하여 유동시키는 것에 의해, 또는 펠티어 냉각기와 같은 냉각 디바이스를 사용하는 것에 의해 전형적인 동작 온도들보다 더 낮은 온도를 제공하도록 제어될 수 있다. 존재하는 경우, 열 싱크(230)는 여러 가지 장점들을 제공한다. 그러한 하나의 장점은, 가열기들(220)에 의해 제공되는 열이 없을 때, 퍽(200)의 모든 부분들이 가질 기준 온도를 제공하는 것이다. 즉, 가열기들(220)이 열을 제공할 수 있더라도, 그러한 열은 통상적으로, 퍽(200) 전체를 통해 모든 방향들로 전파될 것이다. 열 싱크(230)는 퍽(200)의 모든 부분들이 더 낮은 온도들이 되게 하는 능력을 제공하며, 이로써, 가열기(220)가 퍽(200)의 특정 부분에 로케이팅되면, 가열기에 의해 생성되는 열은 단순히, 퍽(200) 전체를 통해 모든 방향으로 확산되지는 않고, 퍽(200)의 부분을 가열하고, 그러한 퍽의 부분에서는 가열기(200)로부터의 열이, 열을 제거하는 열 싱크(230)의 성향을 국부적으로 초과한다. 존재하는 경우, 열 싱크(230)는 복수의 부착점들(222)(도 3에서 개략적으로 도시되었지만, 부착점들(222)은 도 3에 도시된 것과 유사하지 않을 수 있다; 도 6a, 6b, 및 6c 참고)에서 퍽(200)과 열적으로 그리고/또는 기계적으로 커플링될 수 있다. 부착점들(222)은 유리하게, 다수이며 퍽(200)의 표면(204) 주위에 균등하게 퍼져 있다. 부착점들(222)은 열 싱크(230)와 퍽(200)의 열적 연통의 실질적으로 전부를 제공하고, 제공되는 기준 온도가 균일하게 적용될 수 있도록, 부착점들(222)의 다수의 균등하게 퍼진 어레인지먼트가 제공된다. 예컨대, 직경이 적어도 10인치인 퍽(200)은 적어도 20개 또는 그 초과의 부착점들을 가질 수 있고, 직경이 적어도 12인치인 퍽(200)은 적어도 30개 또는 그 초과의 부착점들을 가질 수 있다.
[0029] 관련된 장점은, 가열기들(220)의 온도 설정들(예컨대, 저항성 와이어들을 통과하는 전기 전류들)이 감소할 때, 퍽(200)의 인접한 부분들이 비교적 신속한 열 감소로 반응하도록, 열 싱크(230)가 신속한 열 싱크 능력을 제공할 수 있다는 점이다. 이는, 예컨대, 퍽(200) 상에 작업물(50)을 로딩하고, 가열기들(220)을 통해 열을 제공하며, 시스템 처리량을 최대화하기 위해 프로세싱이 빨리 시작할 수 있도록 작업물(50) 상의 온도들의 신속한 안정화를 달성할 수 있는 이점을 제공한다. 일부 열이 열 싱크(230)로 소산되는 것을 허용하는 열적 연통이 없다면, 퍽(200)의 부분들에 의해 도달되는 온도들은 오직, 다른 열 소산 경로들이 허용하는 만큼만 빠르게 감소할 것이다.
[0030] 가열기들(220) 및 열 싱크(230)는 전형적으로, 퍽(200)과 열적으로 연통하는 정도가 다르게 배치된다; 예컨대, 가열기들(220)은 퍽(200)과 직접적으로 열적 연통한다고 할 수 있는 반면, 열 싱크는 퍽(200)과 간접적으로 열적 연통한다. 즉, 가열기들(220)은 전형적으로, 퍽(200)과 높은 정도의 열 커플링을 위해 포지셔닝되며, 열 싱크(230)는 퍽(200)과 더 적은 정도의 열 커플링을 위해 포지셔닝된다(적어도, 가열기들(220)보다는 더 적은 정도의, 퍽(200)과의 열 커플링). 또한, 가열기들(220)은, 가열기들(220)에 의해 적용되는 열이 퍽(200)과 열 싱크(230)의 열 커플링을 압도할 수 있는 충분한 열 생성 능력을 가지며, 이로써, 가열기들(220)은, 가열기들(220)에 의해 생성되는 열의 일부가 열 싱크(230)를 통해 소산될 때에도 퍽(200)의 내측 부분(212) 및 외측 부분(214)의 온도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 가열기들(220)에 의해 제공되는 열은 열 싱크(230)를 통해 소산될 수 있지만, 즉시 소산되지는 않는다. 실시예들에서, 퍽(200), 가열기들(220), 및 열 싱크(230) 사이의 열 커플링의 정도 및 배치는, 내측 부분(212) 및 외측 부분(214) 각각에서의 온도 균일성, 열 안정화의 신속성, 제조 복잡성 및 비용, 및 전체 에너지 소비와 같은 고려 사항들을 균형잡기 위해, 본원의 원리들에 따라 조정될 수 있다.
[0031] 열 싱크(230)의 또 다른 장점은, 가열기들(220)에 의해 생성되는 열을 퍽(200)의 부근에 한정한다는 점이다. 즉, 열 싱크(230)는 인접한 시스템 컴포넌트들을 퍽(200)에서 생성되는 높은 온도들로부터 보호하기 위해 그러한 컴포넌트들에 대한 열 상한을 제공할 수 있다. 이는 시스템의 기계적 안정성을 개선할 수 있고 그리고/또는 온도에 민감한 컴포넌트들에 대한 손상을 방지할 수 있다.
[0032] 가열기들(220) 및 열 싱크(230)는 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 실시예에서, 가열기들(220)은, 퍽(200)과 통합되고 그런 다음에 (선택적으로) 열 싱크(230)와 통합되어 웨이퍼 척 조립체를 형성하는 케이블 유형의 가열 엘리먼트들로 제공될 수 있다. 본원에서 개시되는 바와 같이 설계되고 조립되며 동작되는 실시예들은 작업물(예컨대, 웨이퍼)의 중앙 영역들에 대한 에지 영역들의 명백한 온도 제어를 허용하며, 전형적으로 종래 기술의 시스템들로는 달성 가능하지 않은 명백한 중앙 대 에지 온도 제어를 이용한 프로세싱을 용이하게 한다.
[0033] 도 4는, 퍽(200), 가열기(220-1)로서 작용하는 저항성 가열기, 및 열 싱크(230)의 피처들을 예시하는, 웨이퍼 척의 부분의 개략적인 단면도이다. 도 4는, 웨이퍼 척의 원통 축(Z) 근처에 있는, 웨이퍼 척의 부분을 도시하고, 더 작은 피처들의 예시적인 명확함을 위해 실척으로 도시되지 않는다. 퍽(200)은 전형적으로, 알루미늄 합금, 예컨대, 잘 알려진 "6061" 합금 유형으로 형성된다. 퍽(200)은, 퍽(200)의 상부 표면(202) 상에서 연결되고, 그리고 축(Z)을 중심으로 센터링된 중앙 채널(201)과 연결되는 표면 그루브들 또는 채널들(205)을 정의하는 것으로 도시된다. 대기압(또는, 약 10-20Torr와 같은, 낮은 압력의 증착 시스템들, 또는 상대적으로 높은 압력의 플라즈마들의 가스 압력)이 작업물(50)(도 1, 2 참고)을 퍽(200)에 대해 강제하여 퍽(200)과 작업물(50) 사이에 양호한 열적 연통을 제공하도록, 진공이 중앙 채널(201)에 공급되어, 채널들(205) 내의 압력을 감소시킬 수 있다.
[0034] 내측 저항성 가열기(220-1)가 도 4에 예시되지만, 내측 저항성 가열기(220-1)의 이하의 설명 및 예시는 외측 저항성 가열기(220-2)에 동등하게 적용된다는 것이 이해되어야 한다. 저항성 가열기(220-1)는, 퍽(200) 내에서 나선형 또는 다른 패턴으로 와인딩되는 케이블 가열기(264)를 포함한다. 케이블 가열기(264)는, 케이블 가열기(264)를 퍽(200)의 그루브들 내에 배치하고 그루브들을 캡핑하는(capping) 것에 의해 퍽(200) 내에 조립된다(도 5 참고). 내측 저항성 가열기(220-1)로서 케이블 가열기들(264)(그리고 외측 저항성 가열기(220-2)로서 제 2 케이블 가열기)의 조립 이후에, 퍽(200)은 파스너들(270)에 의해 열 싱크(230)에 조립된다. 파스너들(270)에게 부착점들을 제공하는, 퍽(200) 및 열 싱크(230) 양자 모두의 지역들은, 이하에서 추가적으로 더 상세하게 논의되는 바와 같이(도 6a, 6b, 6c 참고), 파스너들(270) 주위에서 퍽(200)과 열 싱크(230) 사이의 열 전달 특성들을 관리하도록 배열된다.
[0035] 도 5는, 본원에서 내측 및 외측 저항성 가열기들로서 각각 설치된 케이블 가열기들(264-1 및 264-2)을 갖는 퍽(200-1)의 하부측을 개략적으로 예시한다. 열 차단부(210)는 퍽(200-1)의 바닥부 표면(204)에 정의된 리세스이고, 퍽(200)의 내측 부분(212)과 외측 부분(214) 사이에 방사상 경계를 형성한다(도 2, 3 참고). 케이블 가열기(264-1)는, 내측 부분(212)의 모든 지역들로의 균일한 열 전달을 위해 배치된 대략적으로 나선형인 경로를 따라 커넥터(262-1)로부터 연장된다. 가열기 캡(266-1)은 나선형 경로의 음영 부분(shaded portion)으로 예시된다; 가열기 캡(266-1)은 케이블 가열기(264-1)가 제 위치에 넣어진 이후에 제 위치에 커플링된다. 실시예에서, 가열기 캡(266-1)은, 케이블 가열기(264-1)가 설치된 그루브의 형상으로 미리-형성된 필렛(fillet)이며, 제 위치에 고정된다. 가열기 캡(266-1)은, 예컨대, 전자 빔 용접을 사용하여 제 위치에 용접될 수 있지만, 또한, 접착제들 또는 필러들(예컨대, 에폭시)을 사용하여 고정될 수 있다. 필렛은 바람직하게, 케이블 가열기의 원호 길이의 적어도 부분을 따라서 제 위치에 용접되지만, 그 전체 원호 길이를 따라서 용접될 필요는 없다(예컨대, 케이블 가열기(264-2)와 같은, 위에 놓이는 구조들에 대한 손상을 피하기 위해, 부분들은 용접되지 않을 수 있다). 실시예에서, 가열기 캡(266-1)은 전자 빔 용접을 사용하여 제 위치에 용접된다. 콜드-투-핫 전이점(cold-to-hot transition point)(265-1)은, 커넥터(262-1)로부터 연장되고 가열기 캡(266-1) 아래에 감춰진, 케이블 가열기(264-1)의 전도성 와이어들이 케이블 가열기(264-1) 내의 저항성 재료들과 연결되는 곳을 나타낸다. 따라서, 커넥터(262-1)와 전이점(265-1) 사이에서는 거의 열이 발생하지 않지만, 단위 길이 당 균일한 양의 열이 전 이점(265-1)을 지나 케이블 가열기(264-1)에서 생성된다. 케이블 가열기(264-2)는 커넥터(262-2)로부터, 먼저 퍽(200)의 중앙 영역(중앙 영역에서 웨이퍼 척의 샤프트를 통해 연결들이 형성됨)으로부터 방사상 외측으로 연장되고, 그런 다음에, 외측 부분(214)으로의 균일한 열 전달을 위해 배치된 대략적으로 원형인 경로를 따라서 연장된다. 가열기 캡(266-2)은 나선형 경로의 음영 부분으로 예시된다; 가열기 캡(266-2)은 케이블 가열기(264-2)가 제 위치에 넣어진 이후에 제 위치에 커플링된다. 실시예에서, 가열기 캡(266-2)은, 케이블 가열기(264-2)가 설치된 그루브의 형상으로 미리-형성된 필렛이며, 전자 빔 용접을 사용하여 제 위치에 용접된다. 가열기 캡(266-1)과 같이, 가열기 캡(266-2)을 형성하는 필렛은 바람직하게, 그의 원호 길이의 적어도 일부를 따라서 제 위치에 용접되지만, 그의 전체 원호 길이를 따라서 용접될 필요는 없다. 콜드-투-핫 전이점(265-2)은, 커넥터(262-2)로부터 연장되고 가열기 캡(266-2) 아래에 감춰진, 케이블 가열기(264-2)의 전도성 와이어들이 케이블 가열기(264-2) 내의 저항성 재료들과 연결되는 곳을 나타낸다. 따라서, 커넥터(262-2)와 전이점(265-2) 사이에서는 거의 열이 발생하지 않지만, 단위 길이 당 균일한 양의 열이 전 이점(265-2)을 지나 케이블 가열기(264-2)에서 생성된다. 돌출부들(268)의 세트가 또한 도 5에 예시된다. 돌출부들(268)은 바닥부 표면(204)으로부터 도면의 평면 밖으로의 돌출부들이다(예컨대, 이로써, 돌출부들이 열 싱크(230)를 대면할(face) 것이다, 도 3 참고). 돌출부들(268)은 부착점들(222)을 위한 위치들을 형성하고, 도 4의 파스너들(270)과 협력하며, 도 6a, 6b와 관련하여 이하에서 더 상세하게 논의된다.
[0036] 도 6a는, 파스너(270) 부근에서의, 도 4에 도시된 바와 같은 선택적 열 싱크(230) 및 퍽(200)의 부분의 상세도이다. 퍽(200)은, 도 5와 관련하여 상기 논의된 바와 같이, 가열기 캡(266)으로 퍽(200) 내에 밀봉된 케이블 가열기(264)를 포함한다. 추가적으로 앞에서 주목된 바와 같이, 선택적 열 싱크(230)는 퍽(200)에 기준 온도를 제공할 수 있지만, 열 싱크(230) 및 퍽(200)은, 퍽(200)과 가열기들(220) 사이보다 더 적은 정도의 열적 연통을 위해 배열되는 것이 바람직하다. 그러므로, 열 싱크(230)와 퍽(200) 사이의 열적 연통을 허용하는 부착점들은 유리하게, 열 싱크(230)와 퍽(200) 사이의 열 전달 특성들을 관리하도록 배열된다. 예컨대, 퍽(200) 및 열 싱크(230)는, 도시된 바와 같이, 돌출부(268)와 열 싱크(230) 사이에 측방향 갭(lateral gap; 276)이 존재하도록 제조될 수 있다. 즉, 열 싱크(230)의 두께가, 돌출부(268)의 부근의 얇아진 영역(235)에서 감소되고, 얇아진 영역(235)의 측방향 범위는 돌출부(268)의 측방향 범위보다 더 커서, 돌출부(268)와 열 싱크(230)의 전체 두께 부분 사이에 측방향 갭(276)이 형성된다. 열 싱크(230)는 파스너(270)가 통과하기 위한 개구를 형성하고, 돌출부(268)는 내부 보이드(void)(275)를 정의하며, 내부 보이드의 일부는, 파스너(270)가 내부 보이드에 커플링되도록 내부적으로 나사산 가공될(threaded) 수 있다. 그러나, 보이드(275)는, 예컨대, 도 6a에 도시된 바와 같이, 돌출부(268)를 통한 퍽(200)으로부터의 열 전달을 제한하기 위해 파스너(270)의 길이보다 더 길 수 있다. 열 싱크(230)에 대한 퍽(200)의 물리적인 부착점은 돌출부(268), 파스너(270), 및 와셔들(272)의 쌍을 포함한다. 파스너(270) 부근의 주(major) 열 전달 경로들이 도 6a 및 6b에 실선의 물결 화살표들(278)로 도시된 반면, 부(minor)(예컨대, 복사(radiative)) 열 전달 경로들은 파선의 물결 화살표들(279)로 도시된다. 보이드(231)는 도 6c와 관련하여 이하에서 논의된다.
[0037] 도 6b는, 압축되지 않은 상태의 파형 와셔(272)의 실시예를 개략적으로 예시한다. 특정 실시예들에서 편평한 와셔들을 활용하는 것이 가능하지만, 다른 실시예들에서 파형 와셔들이 유리하다. 방위각의 파형(azimuthally wavy) 형태의 와셔(272)는, 퍽(200) 또는 열 싱크(230)를 서로에 대해 과도하게 구속하지 않고 복수의 점들에서 퍽(200)이 열 싱크(230)와 커플링될 수 있다는 점에서 유리하다. 즉, 수학적인 측면에서 오직 3개의 점들로만 평면을 형성한다는 것을 고려할 때, 퍽(200)과 열 싱크(230) 사이의 3개 초과의 부착점들은, 퍽(200)의 돌출부들(268)과 열 싱크(230) 사이의 부착점들의 평평도(planarity)에 매우 엄격한 기계적 공차들을 부과하는 과도하게 구속된(overconstrained) 시스템을 형성한다. 파형 와셔(272)의 사용은, 와셔(272)가, 각각의 컴포넌트들의 부착점이, 완벽하게 평평한 표면을 따라 놓이도록 요구하기보다는, 압축 범위에 걸쳐 기계적 커플링을 제공할 것이기 때문에, 그러한 피처들에서 더 느슨한 평평도 공차들을 허용한다. 마찬가지로, 파형 와셔(272)의 압축 범위는 퍽(200) 및/또는 열 싱크(230)의 국부적인 열 팽창 효과들을 허용한다. 특정 실시예들에서, 파형 와셔(272)는, 압축된 두께(274)의 적어도 2배인 압축되지 않은 두께(273)를 갖는다; 다른 실시예들에서, 파형 와셔(272)는, 압축된 두께(274)의 적어도 5배인 압축되지 않은 두께(273)를 갖는다. 예시적인 명확성을 위해 와셔(272)가 도 6a에서 평평한 단면 프로파일로 도시되었지만, 본 개시 내용을 읽고 이해함에 따라, 파스너(270)가, 파형 와셔(272)를 완전히 평평하게 하는 점까지 조여지지 않을 수 있으며, 이로써, 일부 파형이, 설치된 상태의(as installed) 파형 와셔(272)의 많은 - 전부는 아니더라도 - 인스턴스들에 존재할 것이라는 점이 이해될 것이다. 또한, 사용될 때, 파형 와셔(272)는, 열이 돌출부(268)로부터, 와셔(272)가 돌출부(268)와 접촉하는 국부적인 피크(peak)로, 그런 다음에 와셔(272) 내에서 측방향으로, 와셔(272)가 열 싱크(230)와 접촉하는 국부적인 홈(trough)으로 통과하도록 강제함으로써, 돌출부(268)와 열 싱크(230) 사이의 열적 연통을 감소시킨다. 와셔들(272)은, 예컨대, 베릴륨 구리로 형성될 수 있다. 특정 실시예들은, 도시된 바와 같이, 열 싱크(230)의 양 측 상에 하나씩, 2개의 와셔들(272)을 활용하는 반면, 다른 실시예들은 전형적으로 돌출부(268)와 열 싱크(230) 사이에 오직 단일 와셔(272)만을 활용한다.
[0038] 도 6c는, 파스너(270) 부근에서의, 상향으로 바라본 저면 평면도를 제공한다. 도 6c에서, 파선(6A-6A)은 도 6a에 도시된 단면 평면을 나타낸다. 열 싱크(230)는 파스너(270) 근처의 얇아진 영역(235) 내에 하나 또는 그 초과의 보이드들(231)을 형성한다. 보이드들(231)은 퍽(200)과 열 싱크(230) 사이의 열적 연통을 더 감소시킨다. 도 6c에 도시된, 열 싱크(230)의 보이드들(231)의 어레인지먼트 및 개수는 필수적인 것은 아니다; 본 개시 내용을 읽고 이해함에 따라, 열 싱크(230)와 퍽(200) 사이의 열 커플링 특성들을 조정하기 위해 크기, 개수, 및 어레인지먼트 측면에서 보이드들(231)이 수정될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예컨대, 열 싱크(230)와 퍽(200) 사이의 열 커플링은, 돌출부(268)와 열 싱크(230)의 본체 사이의 열 경로를 연장하기 위해, 도시된 보이드들(231)에 대해 부가적인 세트의 어레인지먼트를 스태거링(staggering) 하는 것에 의해, 그리고 도 6c에 도시된 바와 같이, 보이드들(231)로부터 방사상 외측으로 보이드들(231)의 제 2 세트를 제공하는 것에 의해 여전히 추가적으로 감소될 수 있다. 또한, 도 6c는 얇아진 영역(235)의 외측 에지가 보이드들(231)의 외측 에지들과 일치하는 것으로 도시하지만, 이는 항상 필수적인 경우는 아니다. 특정 실시예들은, 얇아진 영역(235)의 에지들 내에 잘 있거나, 또는 얇아진 영역(235)의 외부의 열 싱크(230) 내로 부분적으로 연장되는 보이드들(231)을 가질 수 있다. 마찬가지로, 돌출부들(268)의 벽 두께들 및 배치는, 열 싱크(230)와 퍽(200) 사이의 더 높은 또는 더 낮은 열 전도를 달성하도록 수정될 수 있다.
[0039] 퍽(200)의 정상부 표면을 교차하는 적어도 하나의 열 차단부(210)를 제공하는 것의 추가적인 장점은, 기계적 피처들이 퍽(200)의 표면 상에 열 기형을 생성하지 않도록, 특정한 기계적 피처들이 적어도 부분적으로 열 차단부 내에 배치될 수 있다는 점이다. 예컨대, 웨이퍼 척은 일반적으로, 웨이퍼 핸들링 툴들(전형적으로 패들, 또는 웨이퍼가 상승된 후에 웨이퍼와 척 사이에 삽입되는 다른 디바이스를 사용함)에 의한 액세스를 용이하게 하기 위해 웨이퍼를 척으로부터 작은 거리로 상승시키는 데에 사용될 수 있는 리프트 핀들을 제공한다. 그러나, 리프트 핀들은 전형적으로, 척의 홀들 내로 후퇴하며, 그러한 홀들 및 리프트 핀 구조는 프로세싱 동안 국부적으로 웨이퍼 온도에 영향을 미칠 수 있다. 열 차단부가 퍽(200)의 정상부 표면을 교차할 때, 열 기형을 도입하지 않고 그러한 메커니즘이 배치되는 위치가 이미 존재한다.
[0040] 도 7은, 열 차단부(210) 내에 배치된, 리프트 핀(310)을 제어하는 리프트 핀 메커니즘(300)을 갖는 웨이퍼 척의 부분을 개략적으로 예시한다. 가열기들(220)의 부분들 및 선택적 열 싱크(230)가 또한 도시된다. 도 7에 예시된 단면 평면은, 메커니즘(300)의 컴포넌트들이 하나의 열 차단부(210)의 하부 부분 내에 있도록, 메커니즘(300)의 중앙을 통과한다. 도시된 평면의 안과 밖에서, 퍽(200), 열 차단부(210), 및 열 싱크(230)는 도 3 및 4에 도시된 것들과 같은 프로파일들을 가질 수 있으며, 이로써, 메커니즘(300)이 배치되는 열 차단부(210)는 자신의 원호를 따라 퍽(200)을 통해 연속될 것이다(도 8 참고). 또한, 리프트 핀 메커니즘(300)은 퍽(200)의 중심 축에 대해 상당히 작은 방위각으로 제한된다(다시, 도 8 참고). 즉, 도 7에 도시된 평면의 안으로 또는 밖으로의 거리에서 단면 평면이 취해진다면, 퍽(200)의 바닥부 표면은, 바닥부 표면(204)이 도 7에 표시된 동일한 평면을 따라서 연속될 것이고, 열 싱크(230)는 퍽(200) 아래에서 연속될 것이다. 리프트 핀 메커니즘(300)의 작은 크기는 리프트 핀 메커니즘(300)의 지역에서 퍽(200)의 열 편차를 제한한다. 도 7은, 퍽(200)의 표면 상에서 열 기형을 생성하지 않는, 후퇴된 포지션에 있는 리프트 핀(310)을 도시한다.
[0041] 도 8은, 리프트 핀들(310)이 열 차단부(210) 내에 배치된 3개의 리프트 핀 어레인지먼트를 평면도로 개략적으로 예시한다. 도 8은 실척으로 도시되지 않았으며, 특히, 열 차단부(210)는 리프트 핀 메커니즘들(300) 및 리프트 핀들(310)이 명확하게 보이도록 과장되었다. 리프트 핀들(310)이 퍽(200)의 평균 표면 아래로 열 차단부(210) 내로 잘 후퇴하기 때문에, 리프트 핀들(310)은 프로세싱 동안 공간적인 열 기형을 생성하지 않고, 이로써, 리프트 핀들(310)의 위치들에서 프로세싱되는, 작업물의 부분들(예컨대, 반도체 웨이퍼의 대응하는 위치들에 로케이팅된 특정 집적 회로들)은 작업물 상의 어느 곳에서의 프로세싱과도 일치하는 프로세싱을 겪는다.
[0042] 도 9는, 웨이퍼 또는 다른 작업물(개념들이 웨이퍼들 이외의 작업물들에 적용될 수 있다는 것을 이해하면서, 이하에서 편의상 간단히 "제품 웨이퍼"로 지칭됨)을 프로세싱하기 위한 방법(400)의 흐름도이다. 방법(400)은, 명백한 중앙-대-에지 열 제어를 제공하는 데에 사용될 수 있는, 도 2-8과 관련하여 설명된 열 관리 장치에 의해 고유하게 가능해질 수 있으며, 명백한 중앙-대-에지 열 제어는 결과적으로, 명백한 중앙-대-에지 프로세스 제어를 가능하게 한다. 방법(400)의 제 1 단계(420)는 제 1 중앙-대-에지 프로세스 변화를 이용하여 제품 웨이퍼를 프로세싱한다. 방법(400)의 제 2 단계(440)는, 제 1 중앙-대-에지 변화를 보상하는 제 2 중앙-대-에지 프로세스 변화를 이용하여 제품 웨이퍼를 프로세싱한다. 전형적으로, 420 또는 440 중 하나 또는 다른 하나는, 연관된 중앙-대-에지 프로세스 변화(이하에서, "제어되지 않은 변화")를 의도하지 않게 또는 제어 가능하지 않게 생성하는 장비에서 또는 프로세스 환경에서 수행될 것이지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 또한, 전형적으로, 다른 하나는 본원에서 설명되는 바와 같은 장비에서 수행되며, 이로써, 대응하는 역(inverse) 프로세스 변화를 제공하기 위해 제품 웨이퍼의 중앙 및 에지 부분들이 명백하게 제어되는 것을 허용하는 열 관리 기술들을 통해 다른 중앙-대-에지 프로세스 변화(이하에서, "제어된 변화")가 도입된다. 그러나, 제어되지 않은 변화 및 제어된 변화는 어느 순서로도 발생할 수 있다. 즉, 420은 제어되지 않은 또는 제어된 변화를 도입할 수 있고, 440은 제어되지 않은 변화 및 제어된 변화 중 다른 하나를 도입할 수 있다. 도 10 및 11은 방법(400)의 유용한 실행을 가능하게 하기 위해 당업자에게 부가적인 안내를 제공한다.
[0043] 도 10은, 방법(400)의 단계(420)를 포함하는(그러나 이에 제한되지는 않음) 방법(401)의 흐름도이다. 도 10에 도시된 410-418 및 422 전부는 선택적인 것으로 고려되지만, 실시예들에서, 유용한 웨이퍼 프로세싱 결과들을 달성하기 위해 방법(400)을 실행할 때 유용할 수 있다.
[0044] 단계(410)는, 420에서 생성될 제 1 중앙-대-에지 프로세스 변화와 관련된 장비 특성들을 설정한다. 예컨대, 420이, 제어된 변화를 도입할 것으로 예상되는 경우, 410은, 제어된 중앙-대-에지 온도 변화를 제공할, 가열기 설정들과 같은 장비 파라미터들을 제공하는 것을 수반할 수 있다. 본원에서 도 2-8에 설명된 바와 같은 장비는 제어된 중앙-대-에지 온도 변화를 제공하는 데에 유용하다. 단계(412)는 제 1 중앙-대-에지 프로세스 변화와 관련된 장비 특성들을 측정한다. 어떤 장비 설정들 또는 측정된 장비 특성들이, 알려진 중앙-대-에지 프로세스 변화를 생성하는(또는 의도하지 않았음에도 불구하고, 적어도, 안정적인 프로세스 변화를 제공하는) 데에 성공했는지에 관한 프로세스 지식이 시간에 걸쳐서 습득될 수 있다. 이러한 프로세스 지식을 고려하여, 412에서 측정된 장비 특성들이 개선될 가능성이 있다면, 방법(401)은 선택적으로, 장비 특성들을 조정하기 위해 412에서 410으로 복귀할 수 있다. 단계(414)는 제 1 중앙-대-에지 프로세스 변화를 수용하는 하나 또는 그 초과의 테스트 웨이퍼들을 프로세싱한다. 단계(416)는, 단계(414)에서 프로세싱된 테스트 웨이퍼(들) 상의 제 1 중앙-대-에지 프로세스 변화의 하나 또는 그 초과의 특성들을 측정한다. 방법(401)은 선택적으로, 416에서 측정된 중앙-대-에지 프로세스 특성들을 고려하여 장비 특성들을 조정하기 위해 416에서 410으로 복귀할 수 있다. 414에서 프로세싱된 임의의 테스트 웨이퍼들은, 제 2 프로세스(예컨대, 이후에, 440에서 실행될 프로세스)에서의 테스팅을 위해, 418에서 선택적으로 저장될 수 있다. 또한, 414는 420과 병행하여 수행될 수 있다. 즉, 프로세스 장비가 적절하게 구성될 때, 테스트 웨이퍼들은 제품 웨이퍼들처럼 동시에 프로세싱될 수 있다(예컨대, 제 1 프로세스가, 웨이퍼들의 카세트를 액체 욕조 내에 담그거나, 앰풀(ampoule), 확산 노(diffusion furnace) 또는 증착 챔버에서 웨이퍼들의 세트를 함께 프로세싱하는 것 등과 같이, 소위 "배치(batch)" 프로세스인 경우).
[0045] 단계(420)는 제 1 중앙-대-에지 프로세스 변화를 이용하여 제품 웨이퍼를 프로세싱한다. 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 단계(422)는, 장비 프로세스 제어 목적들을 위한, 제품 웨이퍼의 수율 또는 성능에 대한 상관관계를 위한, 그리고/또는 단계(440)와 관련된 정보를 상관시키는 데에 사용하기 위한 데이터를 생성하기 위해, 제품 웨이퍼 상의 하나 또는 그 초과의 제 1 중앙-대-에지 특성들을 측정한다.
[0046] 도 11은, 방법(400)의 단계(440)를 포함하는(그러나 이에 제한되지는 않음) 방법(402)의 흐름도이다. 도 11에 도시된 430-436 및 442 전부는 선택적인 것으로 고려되지만, 실시예들에서, 유용한 웨이퍼 프로세싱 결과들을 달성하기 위해 방법(400)을 실행할 때 유용할 수 있다.
[0047] 단계(430)는, 단계(440)에서 생성될 제 2 중앙-대-에지 프로세스 변화와 관련된 장비 특성들을 설정한다. 예컨대, 440이, 제어된 변화를 도입할 것으로 예상되는 경우, 430은, 제어된 중앙-대-에지 온도 변화를 제공할, 가열기 설정들과 같은 장비 파라미터들을 제공하는 것을 수반할 수 있다. 본원에서 도 2-8에 설명된 바와 같은 장비는 제어된 중앙-대-에지 온도 변화를 제공하는 데에 유용하다. 단계(432)는 제 2 중앙-대-에지 프로세스 변화와 관련된 장비 특성들을 측정한다. 프로세스 지식을 고려하여, 상기 논의된 바와 같이, 방법(402)은 선택적으로, 432에서 측정된 장비 특성들을 고려하여 장비 특성들을 조정하기 위해 432에서 430으로 복귀할 수 있다. 단계(434)는 제 2 중앙-대-에지 프로세스 변화를 수용한 하나 또는 그 초과의 테스트 웨이퍼들을 프로세싱한다; 434에서 프로세싱된 테스트 웨이퍼(들)은, 전술한 내용에서 418에서의 제 1 프로세스 단계에서 저장된 하나 또는 그 초과의 테스트 웨이퍼들을 포함할 수 있다. 단계(436)는, 434에서 프로세싱된 테스트 웨이퍼(들) 상의 제 2 중앙-대-에지 프로세스 변화의 하나 또는 그 초과의 특성들을 측정한다. 이전에 습득된 프로세스 지식을 고려하여, 방법(402)은 선택적으로, 436에서 측정된 중앙-대-에지 프로세스 특성들을 고려하여 장비 특성들을 조정하기 위해 436에서 430으로 복귀할 수 있다.
[0048] 단계(440)는 제 2 중앙-대-에지 프로세스 변화를 이용하여 제품 웨이퍼를 프로세싱한다. 또한, 방법(402)에 도시되지는 않았지만, 부가적인 테스트 웨이퍼들이 제품 웨이퍼과 병행하여 확실히 프로세싱될 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 단계(442)는, 장비 프로세스 제어 목적들을 위한, 제품 웨이퍼의 수율 또는 성능에 대한 상관관계를 위한, 그리고/또는 단계(420)와 관련된 정보를 상관시키는 데에 사용하기 위한 데이터를 생성하기 위해, 제품 웨이퍼 상의 하나 또는 그 초과의 제 1 중앙-대-에지 특성들을 측정한다. 그러한 측정들은 또한, 제품 웨이퍼와 병행하여 프로세싱된 임의의 테스트 웨이퍼에 대해 수행될 수 있지만, 어떠한 경우에도, 442는 일반적으로, 제품 웨이퍼 상에 존재하는 어떠한 조건도 추가적으로 변경하지 않을 것이다. 즉, 420 및 440의 결과들은 임의의 추가적인 테스팅이 이루어지는 것과 무관하게 440의 결론에서 제품 웨이퍼에 고정될 것이다.
[0049] 몇몇 실시예들을 설명하였지만, 당업자는, 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고도, 여러 가지 변경들, 대안적인 구성들, 및 균등물들이 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 부가적으로, 본 발명이 불필요하게 불명료해지는 것을 방지하기 위해서, 많은 주지의 프로세스들 및 엘리먼트들이 설명되지 않았다. 따라서, 상기 설명은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 취해져서는 안된다.
[0050] 웨이퍼들 이외의 작업물들의 플라즈마 프로세싱이 또한, 개선된 프로세싱 균일성으로부터 이익을 향유할 수 있으며, 본 개시 내용의 범위 내에서 고려된다. 따라서, "웨이퍼들"을 홀딩하기 위한 "웨이퍼 척들"로서의 본원에서 척들의 특성화는, 임의의 종류의 작업물들을 홀딩하기 위한 척들에 대해 동등한 것으로 이해되어야 하며, 유사하게 "웨이퍼 프로세싱 시스템들"은 프로세싱 시스템들과 동등한 것으로 이해되어야 한다.
[0051] 수치들의 범위가 주어진 경우, 그러한 수치 범위의 상한들과 하한들 사이에 존재하는 각각의 사이 값(intervening value)은, 문맥에서 명백하게 달리 지시되어 있지 않는 한, 하한의 단위의 소수점 이하 추가 한 자리까지(to the tenth) 또한 구체적으로 기재된 것으로 해석된다. 기술된 범위 내의 임의의 기술된 값 또는 개재 값과 기술된 범위 내의 임의의 다른 기술된 값 또는 개재 값 사이의 각각의 보다 작은 범위가 포함된다. 이러한 보다 작은 범위들의 상한선과 하한선은 상기 범위 내에 독립적으로 포함되거나 배제될 수 있을 것이고, 두 한계선들 중 어느 하나가 보다 작은 범위들에 포함되거나, 어느 것도 포함되지 않거나, 둘 모두가 포함되는 각각의 범위는, 기술된 범위 내의 임의의 구체적으로 배제된 한계를 조건으로, 또한 발명에 포함된다. 기술된 범위가 한계들 중 하나 또는 모두를 포함하는 경우에, 그러한 포함된 한계들 중 어느 하나 또는 모두를 배제하는 범위들이 또한 포함된다.
[0052] 본 명세서 및 첨부되는 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들은 문맥상 명백히 달리 지시되지 않는 한, 복수의 지시대상들을 포함한다. 따라서, 예컨대, "프로세스"라는 언급은 복수의 그러한 프로세스들을 포함하고, "전극"이라는 언급은 당업자에게 알려진 하나 또는 그 초과의 전극들 및 그 등가물들에 대한 언급을 포함하며, 기타의 경우도 마찬가지이다. 또한, "포함한다"("comprise", "comprising", "include", "including", 및 "includes")는 단어들은, 본 명세서 및 이하의 청구항들에서 사용되는 경우에, 언급된 특징들, 정수들, 컴포넌트들, 또는 단계들의 존재를 특정하도록 의도되지만, 이들은 하나 또는 그 초과의 다른 특징들, 정수들, 컴포넌트들, 단계들, 작용들, 또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아니다.

Claims (17)

  1. 프로세싱을 위해 작업물(workpiece)을 포지셔닝하는 작업물 홀더(holder)로서, 상기 작업물 홀더는,
    실질적으로 원통형인 퍽(puck) ― 상기 퍽은 원통 축, 상기 원통 축을 중심으로 한 퍽 반경, 및 실질적으로 평면인 정상부 표면에 의해 특징지어지고, 상기 정상부 표면에 평행한 방향이 측방향으로 정의됨 ―;
    상기 퍽의 방사상 내측 부분과 열적으로 연통(in thermal communication)하게 배치된 제 1 가열 디바이스;
    상기 퍽의 방사상 외측 부분과 열적으로 연통하게 배치된 제 2 가열 디바이스 ― 상기 제 1 및 제 2 가열 디바이스들은 서로에 대해 독립적으로 제어 가능함 ―; 및
    상기 퍽과 열적으로 연통하게 배치된 열 싱크(sink)를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 가열 디바이스들은 각각, 상기 퍽과 상기 열 싱크의 열적 연통의 정도(degree)보다 더 큰 정도로 상기 퍽과 열적으로 연통하고,
    상기 열 싱크와 상기 퍽 사이의 복수의 부착점들은 상기 퍽과 상기 열 싱크의 열적 연통의 실질적인 전부를 제공하고, 상기 부착점들 중 적어도 하나에 대해,
    상기 퍽은 상기 열 싱크와 대면하는(facing) 돌출부를 형성하고;
    상기 열 싱크는 개구를 형성하며; 그리고
    파스너는 상기 개구를 통과하여 상기 돌출부 내에서 커플링되는,
    프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더.
  2. 프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더로서,
    상기 작업물 홀더는, 원통 축 및 실질적으로 평면인 정상부 표면에 의해 특징지어지는 실질적으로 원통형인 퍽을 포함하고,
    상기 퍽은 2개의 방사상 열 차단부들을 정의하며,
    상기 열 차단부들 중 제 1 열 차단부는, 제 1 반경에서 상기 퍽의 바닥부 표면과 교차하고, 상기 바닥부 표면으로부터 상기 퍽의 두께의 적어도 1/2을 통해 연장되는 방사상 리세스로서 특징지어지고,
    상기 열 차단부들 중 제 2 열 차단부는, 상기 제 1 반경보다 더 큰 제 2 반경에서 상기 퍽의 상기 정상부 표면과 교차하고, 상기 정상부 표면으로부터 상기 퍽의 두께의 적어도 1/2을 통해 연장되는 방사상 리세스로서 특징지어지며,
    상기 제 1 및 제 2 열 차단부들은 상기 퍽의 방사상 내측 부분과 상기 퍽의 방사상 외측 부분 사이에 경계를 정의하고,
    상기 퍽은,
    상기 퍽의 방사상 내측 부분 내에 매립된 제 1 가열 디바이스, 및
    상기 퍽의 방사상 외측 부분 내에 매립된 제 2 가열 디바이스를 포함하고,
    상기 작업물 홀더는, 실질적으로 상기 퍽의 바닥부 표면 아래에서 연장되는 열 싱크를 더 포함하며, 상기 열 싱크는, 상기 퍽에 대한 기준 온도를 유지하기 위해, 채널들을 통해 열 교환 유체를 유동시키는 금속 플레이트를 포함하고 상기 채널들은 상기 금속 플레이트 내에 정의되며,
    상기 열 싱크는, 상기 제 1 및 제 2 가열 디바이스들 각각과 상기 퍽 사이의 열적 연통의 정도보다 적은, 상기 열 싱크와 상기 퍽 사이의 열적 연통의 정도를 제공하는 복수의 부착점들에서 기계적으로 그리고 열적으로 상기 퍽과 커플링되고,
    상기 열 싱크와 상기 퍽 사이의 복수의 부착점들은 상기 퍽과 상기 열 싱크의 열적 연통의 실질적인 전부를 제공하는,
    프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가열 디바이스 및 상기 제 2 가열 디바이스 중 적어도 하나는, 상기 퍽의 바닥부 표면 내에 정의된 그루브(groove) 내에 배치된 케이블(cable) 가열기를 포함하고,
    그리고, 상기 케이블 가열기를 제 위치에 홀딩하기 위해 상기 그루브 내에 배치된 가열기 캡(cap)을 더 포함하며, 상기 가열기 캡은 상기 케이블 가열기의 원호 길이의 적어도 일부를 따라 상기 퍽에 고정되는,
    프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 퍽은 직경이 적어도 12인치이고, 상기 복수의 부착점들은 적어도 30개의 부착점들을 포함하는,
    프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 부착점들 중 적어도 하나는,
    상기 돌출부가 제 1 측방향 범위를 정의하고, 그리고
    상기 열 싱크는 상기 퍽의 바닥부 표면과 대면하는 공동을 정의하고, 상기 공동은, 상기 개구 주위에서 두께가 감소되는, 상기 열 싱크의 얇아진 부분에 의해 부분적으로 경계가 정해지며, 상기 공동은 상기 제 1 측방향 범위보다 더 큰 제 2 측방향 범위를 정의하고, 이로써, 상기 돌출부와 상기 공동의 측면들 사이에 측방향 갭이 존재하는,
    프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열 싱크는, 상기 퍽으로부터 상기 파스너 및 상기 파스너를 둘러싸는 상기 열 싱크의 재료를 통해 상기 열 싱크로 연장되는 열 경로를 통한 열 전달을 제한하기 위해, 상기 개구에 인접하고 그리고 상기 얇아진 부분 내에 있는 하나 또는 그 초과의 보이드들을 정의하는,
    프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 싱크와 상기 돌출부 사이에서 상기 파스너 주위에 배치된 파형 와셔(wave washer)를 더 포함하고, 상기 파형 와셔는, 상기 파형 와셔의 압축된 두께의 적어도 2배인 압축되지 않은 총 두께를 가지며, 상기 파스너는 상기 파형 와셔를 완전히 평평하게 하지 않고 부분적으로 조여져 국부적인 열 팽창 효과들을 허용하는,
    프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열 싱크는, 하나 또는 그 초과의 유체 채널들을 정의하는 금속 플레이트를 포함하고, 열 교환 유체는 상기 열 싱크의 기준 온도를 정의하기 위해 상기 유체 채널들을 통해 유동하는,
    프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 퍽은 퍽 두께에 의해 특징지어지고,
    상기 실질적으로 원통형인 퍽은, 상기 퍽의 상기 방사상 내측 부분과 상기 방사상 외측 부분 사이에 하나 또는 그 초과의 방사상 열 차단부들을 정의하고,
    각각의 열 차단부는, 상기 실질적으로 원통형인 퍽의 정상부 표면 및 바닥부 표면 중 적어도 하나와 교차하는 방사상 리세스(recess)로서 특징지어지며, 상기 방사상 리세스는,
    상기 퍽 두께의 적어도 절반을 통해 상기 퍽의 정상부 표면 또는 바닥부 표면으로부터 연장되는 열 차단부 깊이, 및 상기 원통 축을 중심으로 대칭적으로 배치되고, 상기 퍽 반경의 적어도 1/2인 열 차단부 반경에 의해 특징지어지는,
    프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 퍽과 일체로 형성되고, 상기 퍽의 바닥부 표면으로부터 상기 열 싱크를 향해 돌출되는,
    프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 파스너는 상기 돌출부의 내부적으로 나사산 가공된(threaded) 표면과 커플링되는,
    프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 부착점들은 상기 퍽의 내측 부분 및 외측 부분 각각의 전체에 걸쳐 실질적으로 균등하게 분포되는,
    프로세싱을 위해 작업물을 포지셔닝하는 작업물 홀더.
  13. 청구항 제 1 항의 작업물 홀더를 사용하여 작업물의 공간적 온도 분포를 제어하는 방법으로서,
    제어된 온도의 열 교환 유체를, 상기 퍽과 열적으로 연통하는 상기 열 싱크의 채널들을 통해 유동시키는 것에 의해, 상기 실질적으로 원통형인 퍽에 기준 온도를 제공하는 단계;
    상기 퍽의 방사상 내측 부분과 열적으로 연통하게 배치된 상기 제 1 가열 디바이스를 활성화하는 것에 의해, 상기 퍽의 방사상 내측 부분의 온도를 상기 기준 온도보다 더 큰 제 1 온도로 상승시키는 단계;
    상기 퍽의 방사상 외측 부분과 열적으로 연통하게 배치된 상기 제 2 가열 디바이스를 활성화하는 것에 의해, 상기 퍽의 방사상 외측 부분의 온도를 상기 기준 온도보다 더 큰 제 2 온도로 상승시키는 단계; 및
    상기 작업물을 상기 퍽 상에 배치하는 단계를 포함하는,
    작업물의 공간적 온도 분포를 제어하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기준 온도를 상기 실질적으로 원통형인 퍽에 제공하는 단계는, 상기 열 싱크를 상기 복수의 부착점들에서 상기 실질적으로 원통형인 퍽에 커플링하는 것을 더 포함하고; 그리고
    상기 기준 온도를 상기 실질적으로 원통형인 퍽에 제공하는 단계는,
    상기 열 싱크와 상기 퍽 사이의 열 저항을 증가시키기 위해,
    상기 열 싱크에 상기 부착점들 각각에 인접하여 보이드들을 제공하는 것; 및
    상기 열 싱크와 상기 실질적으로 원통형인 퍽 사이에 파형 와셔를 배치하는 것 중 적어도 하나를 더 포함하는,
    작업물의 공간적 온도 분포를 제어하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 퍽의 상기 방사상 내측 부분의 온도를 상승시키는 단계 및 상기 퍽의 상기 방사상 외측 부분의 온도를 상승시키는 단계는 케이블 가열기를 통해 전류를 흐르게 하는 것을 포함하는,
    작업물의 공간적 온도 분포를 제어하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 퍽 내에 상기 방사상 내측 부분과 상기 방사상 외측 부분 사이에 하나 또는 그 초과의 열 차단부들을 제공하는 것에 의해, 상기 퍽의 상기 방사상 내측 부분과 상기 퍽의 상기 방사상 외측 부분 사이의 열 저항을 제공하는 단계를 더 포함하고;
    상기 열 차단부들 각각은, 상기 퍽의 정상부 표면 및 바닥부 표면 중 적어도 하나와 교차하는 방사상 리세스로서 정의되며;
    상기 방사상 리세스는 상기 퍽의 두께의 절반을 초과하는 깊이에 의해 특징지어지는,
    작업물의 공간적 온도 분포를 제어하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 퍽 내에 상기 방사상 내측 부분과 상기 방사상 외측 부분 사이에 하나 또는 그 초과의 열 차단부들을 제공하는 것은, 상기 퍽의 정상부 표면과 교차하는 방사상 리세스를 제공하는 것을 포함하고; 그리고
    상기 작업물을 상기 퍽 상에 배치하는 것은, 상기 작업물을 지지하는 하나 또는 그 초과의 리프트 핀들을 상기 퍽의 정상부 표면과 교차하는 상기 방사상 리세스 내로 후퇴시키는 것을 포함하는,
    작업물의 공간적 온도 분포를 제어하는 방법.
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