KR19980063671A - 기판의 균일 가열을 위한 기판 지지부재 - Google Patents

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랜돌프웨인 드보르스키
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조셉제이.스위니
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Abstract

본 발명은 능률적이고 균일하게 열을 전달하도록 감싸인 구성 요소 또는 개개의 부재 사이 또는 공동 내부에 성형될 수 있는 가열 부재를 제공한다. 본 발명은 작업물이나 인접한 부재에 열을 제공하기 위한 부재 내에서 내용물을 가열하기 위한 둥근 파이프 또는 용기에 유익하게 사용될 수 있고, 그리고 가열되는 부재가 열을 필요로 하는 작업물이거나 최종 부재이거나에 상관없이, 가열되는 부재와 친밀하게 접촉함으로써 열이 보다 능률적이고 균일하게 제공될 수 있는 다른 어떤 분야에서도 유익하게 사용될 수 있다. 본 발명의 한 특징에서, 가열 부재는 직접 전도 가열하도록 정전기 척 내에 배치되어 있어 약 섭씨 600도의 온도에 이르기까지 실리콘 웨이퍼를 가열한다. 양호한 정전기 척은 정전기 척 내에 직접적으로 성형되는 복합 가열 요소와 연합하고, 복합물은 정전기 척의 큰 표면 영역에 걸쳐 저항적으로 가열된다.

Description

기판의 균일 가열을 위한 기판 지지부재
본 발명은 반도체 공정에서 사용되는 기판에 균일하고 반복 가능한 열 전달을 위한 장치, 특히 공정 동안 기판의 전체 표면에 균일한 열 전달을 제공하도록 설계된, 공정 동안 기판을 그 위에 배치하는 기판 지지부재에 관한 것이다.
집적 회로와 같은 다수의 전자 또는 전기 구성 요소의 제조에서, 기판 상에 박막을 증착하는 것이 필요하다. 알루미늄, 티타늄, 텅스텐, 탄탈, 탄탈 질화물, 코발트, 및 실리카 등의 재료가 물리적 스퍼터링 처리와 같은 물리 증착법(PVD)을 이용하여 세라믹, 유리 또는 실리콘-파생 기판 상에 증착될 수 있다. 기판 상에 고형 재료를 증착하기 위한 다른 방법에는 고형 재료가 화학 반응에 의해 기판 상에 기체 상태로 증착하는 화학 증착법(CVD)이 있다. 관련 화학 반응은 일반적으로 열 재혼합, 화학적 산화, 또는 화학적 환원이다. CVD 공정에서 산화물, 질화물 및 탄화물을 포함하는 화합물이 물론 다수의 요소와 합금을 증착하는데 사용될 수 있다. 증착되는 박막은 회로 및/또는 다른 전기 구성 요소로 에칭되거나 달리 가공될 수 있다.
물리적 스퍼터링과 같은 전형적인 PVD 공정에서, 저압 분위기의 아르곤이나 헬륨과 같은 전리 가능한 가스가 진공 쳄버 내에 유입된다. 진공 쳄버 내의 압력은 예를 들어, 아르곤이 약 0.0001 토르(0.1 m 토르) 내지 약 0.020 토르(20 m 토르)의 아르곤 부분 압력을 생산하도록 유입된 후에, 약 10-6내지 약 10-10토르로 감소된다. 양극과 음극인 두 개의 전극은 일반적으로 쳄버 내에 플라즈마를 발생하도록 진공 쳄버 내에 배치된다. 전형적으로 음극이 증착 또는 스퍼터링되는 재료로 만들어지고, 일반적으로 양극은 (예를 들어, 진공 쳄버의 특정 벽, 또는 기판이 놓이는 지지부재와 같은) 밀폐물에 의해 형성된다. 때로는, 보조 양극이 사용될 수도 있으며, 또는 코팅되는 물체가 양극으로 이용될 수도 있다. 전형적으로, 높은 전압이 쳄버 내에 플라즈마를 일으키기 위해 양 전극 사이에 인가되며, 코팅되는 기판은 음극에 대향으로 위치되는 플랫폼 상에 배치된다.
공정 동안 기판이 놓이는 플랫폼은 종종 가열 및/또는 냉각되고, 기판 상에 희망하는 필름 코팅을 얻기 위하여 열을 플랫폼과 기판 사이에 전달한다. 장치의 형상이 줄어듦에 따라, 코팅은 바람직하게 우수한 단계 적용 범위를 제공하면서, 제어 응력과, 균일 두께와 희망하는 재료 형태를 필요로 하는 박막이다. 그러한 박막 코팅을 얻기 위하여, 몇 도 내의 섭씨 온도 범위의 균일한 온도에서 기판을 유지하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 온도는 필름이 형성되는 재료의 용융 온도에 가까워야 한다. 기판 온도는 공정이 실행되는 각 시간마다 반복되는 것이 매우 중요하다. 그러므로, 플랫폼과 기판 사이의 열 전달은 균일하며 반복 가능해야 한다.
전형적인 CVD 공정에서, 기판의 증착 범위의 균일성이 용이하도록, 증착은 부분 진공 하의 진공 쳄버 내에서 실행된다. CVD 쳄버 내의 압력은 (플라즈마 강화 CVD를 위하여) 약 0.070 토르 내지 (고압 CVD를 위하여) 약 200 토르의 범위를 갖는다. 반응 가스가 쳄버 내로 공급됨에 따라, 가스는 기판 표면에 걸쳐 반응물 가스의 고른 유동을 제공하는 방법으로 코팅되는 기판의 표면에 걸쳐 (CVD 쳄버로 인가되는 진공 시스템에 의해 발생되는) 압력 편차에 의해 보내진다. 또한 증착은 반응물 가스와 접촉하는 표면의 온도에 의해 제어된다. 그러므로, 기판 표면을 희망하는 균일한 온도에서 제어하는 것이 중요하다.
가판이 놓이는 기판 지지부재는 기판으로부터 또는 기판으로 열을 전달하기 위한 방법으로 보통 사용된다. 방사적, 전도적, 또는 저항적 가열은 지지 플랫폼을 가열하는 기술로 가장 많이 사용되지만, 지지 플랫폼의 가열 또는 냉각을 제공하도록 지지 플랫폼의 내부로 열 전달 유체를 순환하는 것 또한 가능하다.
처리 쳄버 내의 압력이 약 5 토르 또는 그 이하일 때, 기판과 플랫폼 사이의 대류적/전도적 열 전달은 비현실적이 된다. 전형적으로 기판과 플랫폼은 직접 전도에 의한 충분하게 고른 열 전달이 가능할 수 있는 완전한 수준의 표면을 갖지 못하기 때문에, 지지 플랫폼과 기판 사이에 고른 열 전달을 제공하는 것을 보조하기 위하여 플랫폼과 기판 사이에 열 전달 유체를 제공하는 것이 도움이 된다. 플랫폼과 기판 사이에 사용되는 바람직한 열 전달 유체는 열 전달의 균일성을 더욱 향상하기 위하여 일정한 이동(흐름)을 갖는다. 일반적으로 플랫폼과 기판 사이에 사용되는 열 전달 유체는 스퍼터링, CVD 또는 에칭 공정에 사용되는 가스 중의 하나이다.
자주 사용되는 기판 지지 플랫폼의 형상은 표면의 다양한 위치에 이격되는 개구부 및/또는 노출 채널을 갖춘 주로 면이 편평한 기판 접촉면을 가지고 있다. 플랫폼과 기판 사이에 사용되는 유체는 개구부를 통해 흐르거나, 또는 개구부를 통해 플랫폼의 편평면 내의 노출 채널 내로 공급된다. 열 전달 유체는 플랫폼에 유체 공급원을 연결하는 튜브를 통해 유체 공급원으로부터 플랫폼으로 제공될 수 있다. 플랫폼은 플랫폼의 표면 내의 노출 채널 및/또는 개구부로 유체를 보내기 위한 다양한 수단을 포함할 수 있다.
반도체 처리 장치의 작동에서, 전형적으로 처리 기판은 에지를 따라 지지 플랫폼의 기판 접촉면에 기계적 또는 정전기적으로 클램핑된다. 지지 플랫폼과 기판 사이에서 열을 전달하는데 사용되는 유체는 헬륨, 아르곤, 수소, 탄소 사중플루오르화물, 또는 육중플루오르화에탄과 같은 가스이거나, 또는 저온에서 양호한 열 전도성을 갖는 다른 적절한 가스이다. 이러한 열 전달 유체는 개구부를 통해 공급되거나 지지 플랫폼의 기판 접촉면 내의 노출 채널 내로 공급된다.
페데스탈(pedestal)과 같은 지지 플랫폼 상의 반도체 기판의 정전기적 클램핑은 정전기 척에 의해 달성된다. 전형적으로, 정전기 척은 쳄버 페데스탈의 일체부로서 형성되거나 쳄버 페데스탈 상에 위치될 수 있는, 적어도 유전체 층과 전극을 포함하고 있다. 반도체 기판은 유전체 층과 접촉하도록 위치되고, 직류 전압은 척 상에 기판을 부착하는 정전기적 인력을 발생하도록 전극에 위치된다. 정전기 척은 저압 쳄버와 척의 표면 사이에 설정될 수 있는 최대 편차 압력이 척 상에 기판을 고정하고 있기에 불충분하거나 또는 기판의 기계적 클램핑이 바람직하지 않을 경우에, 진공 처리 환경에서 특히 유용하다.
비록 단순한 정전기 척이 단일 유전체 층과 전극만큼 작게 형성될 수 있어도, 정전기 척의 재료와 구조는 특히 고온이나 저온 처리에서 변화한다. 전형적인 저온 정전기 척은 기판을 수용하고 지탱하도록 페데스탈 상에 지지되는 얇은 적층 부재로 형상화된다. 가급적, 적층 부재는 폴리아미드와 같은 유기 재료의 상부와 하부 유전체 층 사이에 끼워지는 바람직하게는 얇은 구리 부재인 전극 코어를 포함하고 있다. 폴리아미드와 같은 접착제가 폴리아미드 층을 전극 코어에 부착하기 위해 사용될 수도 있다. 적층 부재의 하부 유전체 층은 폴리아미드와 같은 접착제에 의해 쳄버 페데스탈의 상부면에 부착되고, 상부 유전체 층은 기판을 그 위에 수용하는 평면을 형성한다. 전극을 쳄버 환경에 노출하는 것을 방지하기 위하여, 상부 및 하부 유전체 층과 접착 층은 전극 코어의 에지를 지나 연장되고 전극 코어와 쳄버 환경 사이에 유전체 배리어를 형성하는 장소에서 상호 연결된다. 전극에 높은 전압 전위를 제공하기 위하여, 적층 부재의 통합 연장부로 형성되는 스트랩은 페데스탈의 에지 주위 또는 에지를 통하여 연장되고 페데스탈의 이면에 고 전압 접속기를 연결한다.
어떠한 물리 증착 공정에서도 사용되는 저온 정전기 척은 유전체 코팅 알루미늄 외판으로 만들어진다. 고온 및 저온 정전기 척 둘 다에서, 알루미늄 외판은 정전기 척과 열 전달 가스 공급 라인을 유도하는 열 결합 전기 전도체와 같은 장비를 감싼다. 불행하게도, 필요한 가열기 형상은 기판 지지 플랫폼, 결국은 기판에 균일한 열을 제공하지 못한다. 기판의 온도 비균일성은 균일하지 않은 필름 증착을 야기한다.
기판의 표면을 균일하게 가열할 수 있고, 장비, 센서, 와이어 등이 지지부재 내에 위치되거나 관통할 수 있는 기판 지지부재가 필요하다. 가열기와 친밀한 열 관계가 있는 일체식 정전기 척을 갖춘 기판 지지부재를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 기판 표면을 균일하고 반복 가능하게 가열할 수 있는 가열기를 갖는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 지지부재가 사용되는, 다중 쳄버 집적 회로 처리 시스템(10)의 평면도.
도 2는 내부에 본 발명에 따른 지지부재가 배치되어 있는 PVD 처리 쳄버의 부분 단면도.
도 3은 이면 가스용 통로와 채널을 갖춘 전기 저항 코어와 전극과 전기 전도 와이어 등을 구비한 본 발명에 따른 지지부재의 단면도.
도 4는 정전기 척의 전극 바로 아래에서 본체 내에 성형되는 복합물 가열 매개물을 갖춘 본 발명에 따른 지지부재의 제 1 실시예의 저면도.
도 5는 성형 가능한 열전도 재료 내에 배치된 분리 가열 코일을 갖춘 본 발명에 따른 지지부재의 제 2 실시예의 저면도.
도 6은 열 전달 유체의 통로가 내부에 형성되어 있는 방사상 채널을 갖춘 본 발명에 따른 지지부재의 평면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 클러스터 기구 12 : 처리 쳄버
14 : 정전기 척 20 : 기판 지지부재 (페데스탈)
23 : 기판 22 : 버퍼 쳄버
24 : 이동 쳄버 32 : 가스 입구
33 : 배출구 35 : 타겟
42 : 구동 장치 43 : 리프트 기계
54 : 공급 통로 56 : 본체
58, 64 : 전기 전도 와이어 62 : 열전도 재료 (복합물 가열 요소)
65 : 분리 가열 코일 66 : 열전쌍
70 : 방사상 채널
본 발명은 제조 공정 동안 기판에 열을 제공하기 위한 기판 지지부재를 제공하는 것으로서, 기판 지지부재는 기판을 지지하기 위한 편평 상부면과 편평 상부면의 외주로부터 하방으로 연장되고 그 사이에 공동을 형성하고 있는 환형 플랜지를 가지며 처리 환경에 적당한 재료로 구성된 강성 본체와, 본체의 공동 내에 형성되는 전기 저항 가열 부재와, 그리고 전압원에 전기 저항 가열 부재를 연결하기 위한 전기 전도성 리드(leads)를 포함하고 있다.
또한, 본 발명은 진공 공정 동안 기판에 열을 제공하기 위한 기판 지지부재를 더 제공하며, 그러한 기판 지지부재는 전극과 기판을 그 위에 수용하도록 형상화된 전극 상에 배치된 전기 절연체를 갖춘 정전기 척과, 내부에 배치된 가열 부재를 가지고 형성되고 정전기 척의 표면에 인접하여 위치되어 있는 성형 가능한 열 전도 재료와, 가열 부재를 전압원에 연결하기 위한 전기 전도체를 포함하고 있다.
전술된 본 발명에 따른 특징과, 이점과 그리고 목적들을 얻고 이해하기 위하여, 보다 자세한 본 발명에 대한 설명이 첨부된 도면을 참고로 하여 이루어진다.
그러나, 첨부된 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예를 도시한 것이며 동일한 효과를 발생하는 실시예를 가질 수 있는 본 발명의 청구의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명은 열을 발생하고 적어도 제 1 목적물로 능률적이고 균일한 열 전달을 제공하기 위한 전기 저항 부재를 포함하는 장치와 방법을 제공한다. 더 자세히 말하면, 본 발명은 진공 처리 쳄버 내에서 기판 지지부재 상에 위치되는 기판으로 보다 균일한 가열을 제공하는 정전기 척을 제공한다. 특히, 정전기 척은 기판 지지 페데스탈 내로 합체되고 공정 동안 기판에 보다 균일한 열 전도를 제공하기 위하여 접촉하는 가열 부재를 가질 수 있다. 본 발명의 한 특징에서, 가열 부재는 정전기 척으로 직접 전도열을 제공하도록 정전기 척 내에 배치된다. 본 발명에 따른 양호한 정전기 척은 정전기 척 내에 형성되는 복합물 가열 매개물과 연합하고, 복합물은 정전기 척의 큰 표면 영역에 걸쳐 저항적으로 가열된다.
본 발명의 한 특징에서, 복합물 가열 매개물은 특정 저항 성질을 갖는 재료를 생성하도록 매우 근접하여 열 전도 재료에 매달리는 전기 전도성 입자 또는 파편으로 구성된다. 가열 매개물은 능률적이고 균일한 열 전달을 그 사이에 제공하도록 감싸인 구성 요소 또는 개개의 부재 사이 또는 공동 내부에 형성될 수 있다. 본 발명은 작업물이나 인접한 부재에 열을 제공하기 위하여 부재 내에서 구성 요소를 가열하기 위한 둥근 파이프 또는 용기에 유익하게 사용될 수 있고, 가열되는 부재가 열을 필요로 하는 작업물이거나 최종 부재이거나에 상관없이, 가열되는 부재와 친밀하게 접촉함으로써 열이 보다 능률적이고 균일하게 제공될 수 있는 다른 어떤 분야에서도 유익하게 사용될 수 있다.
본 발명은 기판 지지 페데스탈의 하부 내에 수용되어 있는 가열기와 정전기 척 사이에서 현재 유용한 가열기를 갖춘 기계적 접속부를 제거한다. 두 표면 사이의 기계적 접속부는 표면 내의 결함과 변형에 기인하여 좀처럼 완벽하게 짝지어지지 않기 때문에 두 표면 사이에 비능률적이고 균일하지 않게 열을 전달한다. 대조적으로, 본 발명에 따른 가열 요소는 공간이 없는 접촉을 얻도록 정전기 척의 이면 내에 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 열 전도 재료는 가열 부재 주위에 형성되고 정전기 척의 표면에 인접하게 위치된다. 열 전도 재료는 전기 저항 코일과 같은 가열 부재로부터 정전기 척의 열 전달 표면으로 통하는 공간이 없는 열 전도 통로를 형성하는 성형 가능한 재료이어야 한다. 가열 부재가 전기 저항 부재인 경우, 재료는 전기 전도 리드를 통과시켜야할 뿐 아니라 부재를 고정 유지해야 한다. 이면 가스가 정전기 척으로부터 기판으로 열을 전달하도록 사용되는 경우, 재료는 열 전도 재료를 통해 정전기 척의 상부면으로 통하는 통로를 형성할 수 있다. 본 발명의 이러한 특징은 가열 부재로부터 인접 부재로 능률적이고 균일하게 열을 전도하는 이익을 제공한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 열 전도 재료는 정전기 척 내부의 공동을 채우며, 전압이 인가될 때 정전기 척을 가열하기에 충분한 전기 저항을 갖는다. 열 전도성 전기 저항 재료는 정전기 척의 임의의 통로 또는 부재의 주위에 형성되지만, 재료는 직접 인가되는 전압원이 저항 재료의 가열을 야기하기 때문에 분리 가열 코일을 필요로 하지 않는다. 본 발명의 이러한 특징은 정전기 척의 영역에 걸쳐 균일하게 가열하도록 정전기 척의 표면과 정전기 척의 임의의 통로 또는 부재에 인접하여 직접 열을 발생시키는 이점을 갖는다. 다수의 통로는 가열 매개물을 손상하거나 균일하지 않은 가열을 야기하지 않고 가열 매개물 내에 형성될 수 있다.
본 발명은 기판 상에 도체, 반도체 또는 유전체 필름을 증착하기 위한 물리 증착법(PVD) 쳄버 또는 화학 증착법(CVD) 쳄버와 같은 반도체 제조를 위한 어떠한 형태의 진공 증착 쳄버에도 사용할 수 있다. 또한, 본 발명은 진공 척을 포함하는 임의의 기판 지지 페데스탈의 열 전달 표면이나 임의의 형태의 정전기 척에 의해 유익하게 사용될 수 있다. 본 발명은 반도체 기판 상에 금속 필름을 증착하기 위한 통상적인 PVD 쳄버 내의 페데스탈 장착 정전기 척의 양호한 실시예로 후술될 것이다. 본 발명은 단일 쳄버 시스템이나 집적 다중 쳄버 시스템 또는 클러스터 기구 내에서 동일하게 실행될 수 있다. 본 발명의 특징을 기술하기 전에, 양호한 클러스터 기구의 구성 요소, 통상적인 PVD 쳄버 및 그 내부에서 발생하는 제조 공정이 설명되었다.
집적 처리 시스템
도 1에 대해 언급하면, 내부에 위치되어 있는 본 발명에 따른 기판 지지부재(20)를 갖춘 다수의 쳄버를 구비한 다중 쳄버 집적 회로 처리 시스템(또는 클러스터 기구, 10)의 평면도가 도시되어 있다. 전형적으로, 기판(23)은 카세트 로드락(cassette loadlock, 16)을 통해 클러스터 기구로부터 장착 및 탈착된다. 블레이드(11)를 갖춘 로봇(18)은 클러스터 기구(10)를 통해 기판(23)을 이동하도록 클러스터 기구(10) 내에 위치되어 있다. 한 개의 로봇(18)은 카세트 로드락(16), 가스 제거 웨이퍼 오리엔테이션 쳄버(17), 사전 청소 쳄버(19), PVD TiN ARC 쳄버(21) 및 냉각 쳄버(23) 등 쳄버의 집단 사이로 기판을 이동하도록 약 10-3과 약 10-7토르 사이의 압력에서 작동하는 버퍼 쳄버(22) 내에 위치된다. 제 2 로봇(15)은 냉각 쳄버(23), 응집 Ti 쳄버(26), CVD TiN 쳄버(27), CVD Al 쳄버(28) 및 PVD AlCu 처리 쳄버(29) 등 쳄버의 제 2 집단 사이로 기판을 이동하도록 이동 쳄버(24) 내에 위치된다. 클러스터 기구(10) 내의 이동 쳄버(24)는 가급적 약 10-7과 약 10-8토르 사이의 진공압에서 유지된다. 도 1의 쳄버 집단은 단일 클러스터 기구 내에서 CVD 및 PVD 공정이 둘 다 가능한 집적 처리 시스템을 포함하고 있다. 쳄버의 특정 형상과 조합은 단지 도시하기 위함이며 본 발명을 제한하지 못한다.
클러스터 기구의 예는 본 발명의 참조가 되는 1993년 2월 16일에 허여된 테프만(Tepman) 등의 미국 특허 제 5,186,718 호, 명칭 단계적 진공 웨이퍼 처리 시스템 및 방법(Staged-Vacuum Wafer Processing System and Method)에 설명되어 있다.
전통적 처리 쳄버 요소
도 2에 대해 언급하면, 본 발명에 따른 정전기 척과 결합되어 있는 처리 쳄버(12)의 단순 단면도가 도시되어 있다. 쳄버(12)는 적어도 한 대의 가스 입구(32)와 (도시되지 않은) 배기 펌프에 연결되어 있는 배출구(33)를 갖고 있는 쳄버 밀폐 벽(30)을 포함하고 있다. 기판 지지 페데스탈(20)은 처리동안 기판을 지지하도록 쳄버(12)의 하단부에 배치되어 있다. 타겟(35)은 기판 상에 증착되는 증착 재료를 제공하도록 쳄버(12)의 상단부에 수용되어 있다. 타겟(35)은 밀폐 벽(30)으로부터 전기적으로 절연되어 있다. 밀폐 벽(30)은 가급적 접지되고, 쳄버 내에서 플라즈마를 일으키고 유지하도록 음전압이 상기 접지된 밀폐 벽(30)에 대하여 타겟(35) 상에 유지된다.
쳄버(12) 내로 기판(23)을 수용하기 위한 준비로, 기판 지지 페데스탈(20)은 구동 장치(42)에 의해 낮춰져서 기판 지지 페데스탈(20)의 바닥이 수직 활강 핀(34)을 갖춘 웨이퍼 핀 위치선정 플랫폼(36)에 가까워진다. 기판 지지 페데스탈(20)은 수직 활강 핀(34)이 관통 연장하는 (도시되지 않은) 세 개의 보어를 포함하고 있다. 기판 지지 페데스탈(20)이 하부 위치에 있을 때, 핀(34) 각각의 상단 팁은 기판 지지 페데스탈(20)의 상부면 위로 돌출한다. 핀의 상단 팁은 기판 지지 페데스탈(20) 상에 위치되는 기판을 수용하도록 기판 지지 페데스탈(20)의 상부면과 평행한 평면을 형성한다.
로봇 아암(19, 도 1에 도시)은 기판(23)을 쳄버(12) 내로 운반하고 기판을 핀(34)의 상단 팁 위에 올려놓는다. 리프트 기계(43)는 핀 플랫폼(36)을 위쪽으로 움직여서, 핀(34)의 상단 팁을 기판(23)의 이면에 대해 위치시키고 로봇 블레이드(19)에서 기판을 더욱 들어올린다. 그 후에 로봇 블레이드는 쳄버(12)로부터 회수되고 구동 장치(42)는 페데스탈(20)을 상승시켜서, 페데스탈의 상단면이 기판의 이면과 접촉하게 하고 타겟으로부터 최적의 거리에 도달할 때까지 더 상승시킨다.
이때, 필름 증착 처리가 시작된다. 도 2에 도시된 PVD 쳄버(12)의 경우에는, PVD 처리 가스(통상적으로 아르곤)가 가스 입구(32)를 통해 쳄버로 공급되고, DC 전력 공급기는 음전압을 PVD 타겟(35)에 인가한다. 전압은 아르곤 가스를 플라즈마 상태로 들뜨게 하고, 아르곤 이온은 타겟에 재료를 떨어뜨리도록 음으로 편향된 타겟(35)에 충격을 가한다. 그후에 떨어진 재료는 기판(23) 상에 증착된다. 필름 층이 기판(23) 상에 증착된 후, 기판은 쳄버 내로 운반되었던 순서의 역으로 쳄버(12)로부터 제거된다.
지지부재의 신규 특징
도 3에 대해 언급하면, 기판 지지 페데스탈(20)의 상부를 형성하거나 상부에 장착되는 정전기 척(14)을 갖춘 지지부재(50)를 도시하고 있다. 정전기 척(14)은 정전기 척과 기판 사이에 열 전달 가스 또는 마스킹 가스의 제어 통로를 허용하도록 기판(23)과 연합하는 정전기 척(14)의 상면 내에 형성되어 있는 채널(52)을 포함할 수 있다. 가스는 정전기 척(14)과 기판 지지 페데스탈(20)을 관통 연장하는 공급 통로(54)를 통해 채널(52)로 공급된다.
정전기 척(14)은 유전체 재료로 코팅된 전극으로 구성된 본체(56)를 포함하고 있다. 전기 전도 와이어(58)는 포인트(60)에서 전압 소스에 전극을 연결한다. 열 전도 재료(62)는 본체(56)에 의해 형성되는 정전기 척의 바닥의 공동 내에 형성되어 있다. 열전도 재료(62)는 정전기 척과 기판에 능률적으로 열을 전달하기 위하여 작동 온도에서 충분한 열 전도성을 갖는 성형 가능한 재료일 수 있다. 지지부재(20)는 본체(56)를 단지 그 주변에서만 지지하는 중공 부재일 수도 있다.
열전도 재료(62)가 복합물 가열 요소를 형성하려 한다면, 바람직하게는 재료가 복합물 내에서 인접한 파편을 서로 접촉함으로써 전기 저항 가열을 제공하도록 하기에 충분한 양의 탄소 섬유, 금속 쉐이빙(shavings) 또는 유사 재료와 같은 전기 전도성 파편을 포함한다. 파편은 비전기 전도로 경계가 지어질 수도 있지만, 바람직하게는 희망 형상이나 공동으로 형성 가능하거나 변경 가능한 열전도 바인더 재료일 수 있다. 복합물 가열 요소(열전도 재료, 62)가 열을 발생하기 위하여, 전기를 복합물 가열 요소를 통해 지나가게 하는 전기 회로를 완성하도록 복합물 가열 요소(62) 내에 묻힌 리드를 갖춘 전기 전도 와이어(64)가 제공된다. 전기 접속부 또는 터미널, 센서, 냉각 매니포울드 또는 튜브와 같은 임의의 형상을 갖는 부재 또는 구성 요소가 복합물 가열 요소(62)의 표면 위나 또는 표면 내에 연장될 수도 있다. 특히, 열전쌍 또는 다른 온도 측정 장치(66)가 복합물의 온도를 감시하도록 복합물 가열 요소(62)의 표면 위 또는 표면 내에 배치될 수도 있다.
와이어(64)와 같은 각각의 전기 전도 와이어와, 통로(54)와 같은 다른 부재는 쳄버(12)의 외부로 유도하는 기판 지지 페데스탈(20)을 통해 통로(68)와 연통한다(도 2). 이러한 방법에서, 전압 소스, 가스 등은 쳄버(12)의 외부에 위치될 수 있다.
도 4에 대해 언급하면, 본체(56) 내에 성형된 복합물 가열 요소(62)를 갖춘 도 3의 정전기 척(14)의 저면도이다. 전기 전도 와이어(58 및 64)는 복합물 가열 요소(62)와 정전기 척의 전극에 전압 소스를 연결하도록 복합물 가열 요소(62) 내에 성형된다. 통로(54)는 열 전달 가스가 정전기 척의 상면으로 통하도록 정전기 척(14)을 관통하여 형성되어 있다. 어떠한 수의 터미널도 척의 표면에 걸쳐 최상의 온도 균일성을 제공하도록 전략적으로 위치될 수 있다.
도 5에 대해 언급하면, 성형 가능한 복합물 가열 요소(62) 내에 배치되어 있는 분리 가열 코일(65)을 갖춘 정전기 척(80)의 제 2 실시예의 저면도이다. 전기 와이어(64)는 코일을 가열하기에 충분한 에너지를 제공하도록 전기 저항 가열 코일(65)의 단부에 전압 소스를 연결한다. 코일(65)은 정전기 척을 덮는 어떠한 형상일 수도 있지만, 와이어(58, 64)와 통로(54)가 위치될 수 있도록 선택되어야 한다. 필요시, 제 2 코일이 추가 가열 능력을 제공하도록 사용될 수도 있다.
제 6도에 대해 언급하면, 본체(56)의 표면 위로 열 전달 가스가 통과하기 위한 방사상 채널(70)을 갖춘 정전기 척의 양호한 실시예의 평면도이다. 채널(70)은 공지되어 있는 어떠한 형상이라도 된다.
전술한 바와 같이, 열 전도 및 선택적 전기 저항 재료는 가열 부재를 통한 열 전달의 균일성과 효율을 증진하도록 친밀하게 접촉하는 인접 부재를 갖춘 가열 부재를 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명은 균일한 가열이 유익한 많은 분야에 유용하다. 본 발명이 주로 정전기 척에 대해 설명되었지만, 본 발명은 진공 처리 쳄버와 관련 장치를 통해 추가적으로 적용될 수도 있다. 특히, 본 발명은 기판 지지 페데스탈에 기판을 고정하도록 기판의 바닥면을 진공으로 하는 진공 척으로 사용되기에 매우 적합하다. 균일한 열 분배를 훌륭하게 달성하기 위하여 편평한 페데스탈이 본 발명에 사용될 수도 있다. 이면 가스의 사용을 허용하도록 적소에 웨이퍼를 유지하는 무게 클램핑 기계를 사용하여 웨이퍼를 고정하는 것 또한 가능하다.
비록 본 발명에 따른 양호한 실시예에 대하여서만 설명하였지만, 다른 실시예가 본 발명의 범위 내에서 있을 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해 한정된다.
기판의 표면을 균일하게 가열할 수 있고, 장비, 센서, 와이어 등이 지지부재 내에 위치되거나 관통할 수 있는, 가열기와 친밀한 열 관계로 일체식 정전기 척을 갖춘 기판 지지부재가 제공되며, 기판 표면을 균일하고 반복 가능하게 가열할 수 있는 가열기가 제공된다.

Claims (16)

  1. 기판을 가열하기 위한 기판 지지부재에 있어서,
    a) 기판을 지지하기 위한 편평 상부면과 하부면을 가지며, 진공 처리 환경에 적당한 재료로 구성된 강성 본체와,
    b) 상기 본체의 하부면에 인접하게 위치되는 전기 저항 가열 부재와, 그리고
    c) 전압원에 상기 전기 저항 가열 부재를 연결하기 위한 전기 전도성 리드를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 본체에 장착되는 열전쌍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 열전쌍이 상기 가열 부재 속으로 성형되는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 부재가 경화 가능한 재료 내에 캡슐된 저항 가열 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 부재가 약 섭씨 600도에 이르는 온도까지 상기 기판 지지부재를 가열하기에 충분한 저항을 갖춘 복합 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 복합 재료가 약 섭씨 2도인 설정점 온도 내에서 기판 지지부재의 온도를 제어하기에 충분히 균일한 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전압원이 약 10 내지 약 100 볼트 사이의 교류를 제공하도록 제어 가능한 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 복합 재료가 경화 가능한 재료의 전도성 파편을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 복합 재료를 열전쌍 주위에 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 복합 재료가 이면 가스를 상기 복합 재료를 통해 상기 기판으로 전달하기 위한 통로 주위에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 이면 가스가 기판 지지부재와 기판 사이의 경계면에서 정전기 척으로 전달되는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  12. 기판을 가열하기 위한 기판 지지부재에 있어서,
    a) 전극과, 기판을 그 위에 수용하도록 형상화된 상기 전극 상에 배치되는 전기 절연체와, 그리고 오목한 기저부를 갖춘 정전기 척과,
    b) 상기 오목부 내부에 위치되는 전기 저항 가열 코일과,
    c) 상기 정전기 척의 오목부와 열 접촉하는 상기 가열 코일의 주위에 형성되는 성형 가능한 열 전도 재료와, 그리고
    d) 상기 전기 저항 가열 부재를 전압원에 연결하기 위한 전기 전도성 리드를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  13. 제 12 항에 있어서, 열 전달 가스를 상기 정전기 척의 표면으로 배달하도록 상기 열 전도 재료와 상기 정전기 척을 통과하는 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 강성 본체에 장착되는 열전쌍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 열전쌍이 상기 강성 본체 속으로 성형되는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 전극이 열 전도 재료를 관통하는 전도성 리드를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
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