KR20000062459A - 온도 제어 및 파열 저항성이 개선된 정전기 척 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제품 지지를 위한 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 상기 장치는 기복을 따르는 지지 페데스탈에 적층되는 가요성 회로를 포함한다. 상기 가요성 회로는 가요성 회로의 파열 저항성을 개선하기 위해 어떤 강화층을 포함한다. 척의 상부면은 페데스탈에 대한 가요성 회로의 적층 이전에 페데스탈의 상부면을 기계가공함으로써 달성되는 기복을 따르는 토포그래피를 가진다. 상기 기복을 따르는 토포그래피는 후면 냉각 가스의 흐름을 개선시켜, 더욱 균일한 웨이퍼 온도 프로파일을 초래한다.

Description

온도 제어 및 파열 저항성이 개선된 정전기 척 {ELECTROSTATIC CHUCK WITH IMPROVED TEMPERATURE CONTROL AND PUNCTURE RESISTANCE}

본 발명은 제품을 지지하는 정전기 척에 관한 것이며, 특히 파열 저항성이 개선된 가요성 회로 및 반도체 웨이퍼에서 척까지의 열전달을 증진시키는 표면 구조를 가진 정전기 척에 관한 것이다.

정전기 척은 컴퓨터 그래픽 플로터에 종이를 지지하는 것에서부터 반도체 웨이퍼 공정 챔버 내에 반도체 웨이퍼를 지지하는 것까지 여러 가지 이용 분야에서 제품을 지지하기 위하여 이용된다. 정전기 척은 제품과 척사이에 정전 흡인력을 발생시킴으로써 제품을 고정시킨다. 전압이 척의 하나 이상의 전극에 인가되어 제품과 전극 각각에 반대 극성의 전하를 유도시키도록 한다. 반대 극성의 전하는 척에 대하여 제품을 당기며, 이에 의하여 제품을 유지한다. 반도체 웨이퍼 처리 장치에서, 정전기 척은 가공 중에 지지부에 웨이퍼를 클램핑하기 위하여 이용된다. 지지부는 전극(정전기 척 이용시) 및 흡열부 모두를 형성할 수 있다. 이들 척은 에칭, 화학 증착(CVD), 이온 주입시 사용된다.

웨이퍼를 처리하기 위하여 사용되는 재료 및 공정은 온도에 매우 민감하다. 처리 중에 웨이퍼로부터의 불충분한 열전달 때문에 이들 재료가 과도한 온도 변동에 노출된다면, 웨이퍼 처리 시스템은 웨이퍼를 손상시킬 수 있다. 웨이퍼와 척사이의 열전달을 최적화하기 위하여, 매우 큰 정전력이 의도적으로 이용되어 최대한의 웨이퍼 표면이 척의 지지 표면과 물리적으로 접촉하도록 한다. 그러나, 웨이퍼 및 척 모두의 표면 거칠기 때문에, 작은 간극이 척과 웨이퍼사이에 남아 있어 최적의 열전달을 방해한다.

처리 중에 웨이퍼를 추가로 냉각하기 위하여, 헬륨과 같은 불활성 가스가 웨이퍼와 지지 표면사이에 형성된 간극으로 펌핑된다. 이러한 가스는 진공에서 보다 웨이퍼와 척사이의 열전달 특성을 양호하기 하는 열전달 매체로서 작용한다. 일반적으로 척은 등고형 표면을 가지고 있어 열전달을 최대화하고 열전달 가스가 주변의 저압 분위기(즉, 반응 챔버)로 유출되는 것을 방지하도록 한다. 냉각 처리를 향상시키기 위하여, 일반적으로 척은 지지부내의 도관을 통하여 물로 냉각된다. 이러한 냉각 기술은 후면 가스 냉각이라고 알려져 있다.

정전기 척은 폴리이미드와 같은 가요성 유전체에 의해 감싸인 구리와 같은 도전성 재료로 구성된 가요성 회로를 가진다. 상기 가요성 회로는 웨이퍼의 전체 하부면 및 간극으로 열전달 가스를 전달하기 위한 특정 채널 또는 홈을 제공함으로써 후면 가스 냉각을 향상시키는 침식된 표면을 가진다. 상기 가요성 회로는 웨이퍼의 전체 하부면에 걸쳐 열전달 가스를 분산시키기 위하여 일련의 동심 링이나 방사 암으로서, 대부분의 지지표면에 걸쳐 편평 플레이트와 같은 다양한 구성으로 형성될 수 있다. 가요성 회로의 침식된 표면은 열전달 가스 흐름 불균일성을 더욱 개선시키기 위하여 그안에 제공된 리브나 홈 또는 채널과 같은 구성을 포함한다.

침식된 표면을 가지는 적층된 가요성 회로를 사용하는 종래의 척의 단점은 기존의 가요성 회로에 사용된 폴리이미드와 같은 유전성 재료가 웨이퍼 처리 시스템에서 웨이퍼의 반복된 클램핑후에 파열될 수 있다는 것이다. 정전기 척의 가요성회로의 상부 유전체 층에서의 파열은 척 전극과 웨이퍼 사이의 단락회로를 초래할 수 있다. 척 전극이 통전되면, 이러한 단락회로는 웨이퍼를 손상시키는 웨이퍼를 통해 흐르는 큰 전류를 생성한다. 이러한 단락회로는 생산 중지 및 생산성의 저하를 초래하는 척의 교체에 의해서만 수리될 수 있다.

그러므로, 파열 저항성 가요성 회로를 가지는 반도체 웨이퍼 처리 척 및 그 제조 방법의 필요성이 존재한다.

본 발명의 목적은 파열 저항성 가요성 회로를 가지는 반도체 웨이퍼 처리 척 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 가요성 회로를 가지는 정전기 척의 평면도.

도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라 얻어진 정전기 척의 단면도.

도 3a-3e는 본 발명의 정전기 척의 실시예 제조시 연속적인 단계를 도시하는 개략적인 측단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

100 : 정전기 척 102 : 페데스탈

111 : 웨이퍼 114, 118 : 유전체 층

112 : 도전층 116 : 파열 저항층

120 : 가요성 회로

종래기술과 연관된 단점들은 웨이퍼의 후면을 지지하기 위하여 적어도 하나의 돌출 영역이 제공된 인접한 제품 지지부를 가지는 파열 저항성 정전기 척에 의해 해결된다.

상기 장치는 페데스탈 표면 위에 배치된 파열 저항성 가요성 회로와 적어도 하나의 돌출 영역이 제공된 표면을 가지는 페데스탈을 포함한다. 파열 저항성 가요성 회로는 도전층 아래에 제1 유전체 층과 도전층 위에 파열 저항층을 포함한다. 바람직하게, 파열 저항층은 합성 폴리아미드 섬유의 편직물을 포함한다. 파열 저항층 위의 제2 유전체 층은 인접 제품 지지표면을 한정한다.

부가적으로, 정전기 척은 그것을 통해 제품 지지표면으로 연장하는 적어도 하나의 열전달 가스 포트를 가진다. 상기 돌출 영역은 척킹될 때 제품이 웨이퍼의 후면에 대한 열전달 가스 흐름을 차단하지 않도록 배열된다. 이와같이, 가스는 척 표면의 모든 비돌출 영역으로 균일하게 확산되며, 웨이퍼와 척 표면 사이의 공간을 충진시킨다.

파열 저항성 가요성 회로를 사용하는 정전기 척을 제조하는 방법은, 유전체 층, 파열 저항층 및 도전층의 적층체를 형성하는 단계; 도전층 위에 전극 패턴을 에칭하는 단계; 가요성 회로를 형성하기 위하여 전극 패턴에 다른 유전체 층을 접착하는 단계; 정전기 척의 페데스탈 표면내에 토포그라피를 기계가공하는 단계; 및 침식된(가공된) 페데스탈 표면에 가요성 회로를 적층시키는 단계를 포함한다. 기계가공에 의해 생성된 토포그라피는 돌출 영역과 비돌출 영역을 포함한다. 가요성 회로는 페데스탈 표면에 접착되고 그 토포그라피에 합치된다. 이와같이, 정전기 척의 지지표면은 돌출 영역과 비돌출 영역을 포함하며, 돌출 영역의 전체 표면은 비돌출 영역의 전체 표면보다 작다.

본 발명은 정전기 척에 웨이퍼를 효과적으로 클램핑하고 개선된 열전달 특성을 제공하는 파열 저항성 장치에 대한 필요성을 만족시킨다. 특히, 가요성 회로의 파열 저항층은 웨이퍼에 단락회로로부터 전극을 보호한다. 이것은 척 수명을 오래할 뿐만아니라, 웨이퍼가 덜 손상되게 하고, 챔버 정지 시간을 줄이며 생산성을 증가시킨다.

이제 첨부된 도면을 참조로 본 발명이 더욱 상세히 설명될 것이다.

도 1 및 도 2는 고밀도 플라즈마 반응 챔버(도시되지 않음)내의 페데스탈(102)상에 반도체 웨이퍼 같은 처리될 제품을 지지 및 정전기적으로 유지하기 위하여 제공된 정전기 척(100)의 평면도 및 단면도를 도시한다. 특히, 도 2는 점선으로 도시된 반도체 웨이퍼(111)를 가지는 라인 2-2를 따라 얻어진 도 1의 정전기 척의 단면도를 도시한다. 본 발명을 가장 잘 이해하기 위하여, 도 1 및 도 2를 동시에 참조하여야 한다.

플라즈마 반응 챔 및 웨이퍼 처리 동작을 상세히 이해하기 위하여, 여기에서 참조로써 통합되고 1989년 6월 27일 발행된 미국특허 4,842,683에 포함된 도면 및 상세한 설명을 참조하여야 한다. 상기 특허는 캘리포니아주 산타 클라라의 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드에 의해 제조된 고밀도 플라즈마 에칭 반응 챔버를 개시한다.

정전기 척(100)은 웨이퍼(111)가 놓이는 가요성 회로(120)를 포함한다. 특히, 척(100)은 가요성 회로(120)가 접착되는 외형 표면을 가지는 페데스탈(102)을 포함한다. 가요성 회로는 제 1 유전체 층(114), 전도층(112), 파열 저항층(116) 및 제 2 유전체 층(118)을 포함한다.

제 2 유전체 층(118), 파열 저항층(116) 및 전도층(112)을 포함하는 적층부는 하기될 바와같이 어셈블리된다. 전도층(112)은 대략 5 미크론의 균일한 두께를 가지는 구리 같은 전도성 재료이다. 이 층(112)은 정정기 척에 대한 전극을 형성하기 위하여 사용된다. 즉, 전도층은 전극 패턴을 형성하기 위하여 마스킹되고 에칭된다. 접착층(115)은 적층부의 전도층 측면은 제 1 유전체 층(114)에 본딩하고 상기 층(114)은 다른 접착층(113)에 의해 페데스탈 표면(101)에 본딩된다.

파열 저항층(116)은 웨이퍼(111) 같은 기판이 처리동안 절단될 때 형성되는 날카로운 에지를 가진 부분에 의한 파열에 대해 보호한다. 파열 저항층(116)은 바람직하게 높은 장력의 세기, 접착력, 경도 및 파열 강도를 포함한다. 높은 경도 및 접착력은 날카로운 에지의 부분에 의한 파열 저항층(116)의 관통 또는 파열의 감소를 유발한다.

고강도, 경도, 접착력 및 강도 값, 우수한 화학적 호환성 및 중합체 재료를 가지는 강한 접착력을 제공하는 바람직한 재료는 아미드 또는 -CONH- 모듈식 그룹을 포함하는 탄화수소 체인을 가지는 높은 분자 중량 폴리머를 포함하는 폴리이미드 재료이다. 특히, 파열 저항층은 통상적인 폴리아미드 재료와 비교하여 보다 우수한 경도로 인해 증가된 펀쳐 저항을 나타내는 강한 방향성 폴리이미드를 포함한다. 강한 방향성 폴리아미드는 직접적으로 위에 배치되고 전극을 커버하는 연속적인 평면층 형태 또는 전극층을 커버하는 상호 망상조직(intermesh) 섬유층 형태이다. 가장 바람직하게, 강한 방향성 폴리아미드는 아라미드 재료를 포함한다. 파열 저항층은 방향성 시트 형태이거나, 아라미드 섬유층 형태가 될 수 있다. 아라미드 시트 및/또는 섬유는 시트 평면 또는 파이저의 종축에 평행한 방향인 매우 방향성이 높은 폴리아미드 체인을 포함한다. 아라미드의 고방향성 분자 체인은 우수한 파열 저항을 나타내는 경질 중합체를 제공한다. 바람직하게는, 아리미드 시트 또는 섬유 층은 델라웨어주 윌밍턴에 소재하는 듀퐁 드 네모어 컴퍼니에서 제조된 KEVLAR또는 NOMEX아라미드 재료이다. 예를 들면, 켈버는 전형적으로 400×10³psi의 신장 강도(tensile strength), 22g/denier의 건강신도(dry tenacity), 2.5%의 브레이크에서 퍼센트 신장 및 975g/denier의 경직도를 가진다. 노멕스는 90×10³psi의 신장강도, 4-5.3g/denier의 건강신도 및 0.85g-cm의 거칠기를 가진다. 아라미드 재료는 전형적으로 페닐에네디아민 및 테라프탈오일 클로라이드로부터 유도된다.

바람직한 변형에서, 방향성 중합체 층은 종이, 펠트, 직물 또는 피륙과 같은 섬유의 상호 망상조직층을 포함한다. 상호 망상조직 섬유-함유층은 증가된 경도, 파쇠(fracture) 거칠기 및 파열 저항을 제공하는 것을 알려졌다. 섬유-함유층은 직조되지 않고 불규칙한 방향의 짧은 섬유를 포함하는 종이 또는 펠크물 또는 중합체 매트릭스내에 삽입된 폴리아미드의 섬유를 포함하는 휘스커(whisker)일 수 있다. 방향성 폴리아미드가 섬유 형태일 때, 주위 매트릭스 재료는 서로 섬유를 홀딩하는데 사용된다. 바람직하게는, 매트릭스 재료는 컨포멀한 홀딩 표면을 가진 재료와 방향성 폴리아미드 섬유 사이에 우수한 접착력과 화학적 호환성을 제공한다.

바람직한 구성으로, 아라미드 섬유는 종이를 형성하거나 또는 펠트물이 척내에 용이하게 제조되는데, 그 이유는 쉽게 절단되거나 또는 레이저가 이러한 불규칙한 방향의 구조물을 제거하기 때문이다. 선택적으로, 아라미드 섬유는 직물 또는 피륙 패턴과 같은 방향을 가진 피륙물을 포함할 수 있다. 적합한 직물은 델라웨어주 윌밍턴에 소재하는 듀퐁 드 네모어 컴퍼니에서 제조된 "THERMOUNT"직물이고, 40-60의 얀(yarn), 40-60의 데니어, 50-60의 채워짐(fill) 및 60-80의 날실을 가진다. 방향을 가진 피륙물이 절단하기 어렵지만, 피륙물은 섬유의 규칙적인 방향으로 인해 섬유에 평행한 평면에서 예상가능한 특성을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 파열 저항층(116)은 Thermount이다. Thermount는 80×10³psi의 신장강도, 대략 10g/denier의 건강강도 및 대략 0.79g-cm의 파쇠 거칠기를 가진다. 선택적으로, 켈버와 유사한 물리적 특성과 유전체 특성을 가진 다른 파열 저항 재료가 파열 저항층(116)으로서 사용된다.

적층물을 형성하기 위해, 제 2 유전체층(118)이 도전층(112) 상부에 위치하는 파열 저항층(1106)의 상부에 위치한다. 층들은 함께 가열되고 프레싱되어 적층물을 형성한다. Thermount는 에폭시 레신내에 결합된 벨러 직물을 가진 재료에 기초하는 에폭시이다. 따라서, Thermount는 층들이 170 내지 220psi의 압력을 사용하여 150 내지 175℃에서 가열되고 프레싱될 때 도전층(112)과 유전체층(118)에 접착 본드를 형성한다. 제 2 유전체층(118)은 제품 지지 표면(107)을 한정하는 상부 표면을 가진다.

유전체층(114, 118)은 바람직하게는 폴리이미드, 폴리케톤, 폴리에테르케톤, 폴리술폰, 폴리프로필렌, 폴리에테르케톤, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌 테라프타네이트, 풀루오로에틸렌 프로필렌 코폴리머, 셀룰로즈, 트리아세테이트, 실리콘 및 고무와 같은 절연성 중합체 재료가 바람직하다. 컨포멀한 홀딩 하우징 표면을 형성하기 위한 바람직한 재료는 폴리이미드 층을 포함한다. 폴리이미드는 기판(111)과 탄성 폴리이미드층(118) 사이의 공간(109)내에 열전달 유체가 유입될 때 증가된 열전달을 제공하도록 전정 클램핑 압력하에서 약간 변형되기에 충분히 탄성적이다. 폴리마이드는 또한 우수한 온도 저항과 유전체 특성을 제공한다. 예를 들면, 폴리마이드는 3000 내지 3500 volts/mil 범위의 높은 유전체 파괴 강도를 갖는다. 이는 정전기 인력을 최대화하는 얇은층을 사용할 수 있도록 한다. 폴리마이드는 또한 100℃를 초과, 바람직하게 200℃를 초과하는 온도에서 저항을 가지며 동시에 높은 온도 프로세스의 척을 사용하게 한다. 바람직하게, 중합체는 또한 프로세싱동안 기판에서 발생하는 열이 적어도 대략 0.10 watts/m/"k의 적절한 온도 도전성에서 척을 통하여 방산하도록 높은 온도 도전성을 가진다. 게다가, 유전층(114, 118)은 50℃를 초과하는 온도에서 안정적이다. 바람직하게, 제 1 및 제 2 유전층(114, 118)에 사용된 유전체는 Japan, yamaguchi 의 UBE Industries, Ltd에 상표 등록된 브랜드명 UPILEX의 폴리마이드 시트이다. 유전층(114, 119)의 바람직한 두께는 0.002 인치이다.

페데스탈(102)에 가요성 회로(120)를 접착시키기 전에, 척(100)의 구조는 하나 이상의 리브(106, 110)과 같은 외형을 만들기 위해 페데스탈 표면(101)을 가공함으로써 강화된다. 정전기 척은 1996년 11월 5일에 출원된 미국 특허 출원 번호 08/744,039에 개시되어 있다. 페데스탈 표면(101)은 그 위의 가요성 회로(120)가 패턴 형태를 가지도록 특정 형태의 패턴으로 가공된다. 도 2에 대략 1mil의 높이와 1,5내지 2mm의 폭을 가진 림의 바람직한 패턴이 도시되어 있다. 높이는 가요성 회로(120)의 두께에 따라 변경될 수 있다. 폭은 적당한 냉각을 위해 후면 가스에 노출된 웨이퍼 영역의 원하는 양에 따라 변경될 수 있다.

상기 토포그래피의 보기에서와 같이, 상기 페데스탈(102)은 그것의 외경에 상승된 테두리(104)를 갖는다. 테두리(104)의 지름은 대략 처리된 웨이퍼의 지름과 동일하다. 이와 같이, 가요성 회로(120)의 원주상의 에지(122)는 테두리(104)의 외형을 따른다. 이는 웨이퍼(111)가 가요성 회로(120)의 원주상 에지(122)와 접촉하는 부분에서 테두리에 의해 지지되는 것과 같다. 척(100)은 또한 척(100)을 통하여 웨이퍼의 하부 표면으로 열전달 가스를 전달하는 적어도 하나의 포트(108)를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 36 포트는 원주상 에지(122) 주변에서 등거리로 유지되며, 4 포트는 원주상 에지(122)의 방사상 내부로 등거리에서 유지되며, 1 포트는 가요성 회로(120)의 중심에서 유지된다. 웨이퍼(111)가 척(100)상에 위치할 때, 단지 테두리(104)에 의해 지지된다. 이와 같이, 웨이퍼(111)의 하부와 웨이퍼 지지 표면(107)의 상부에서 간격(109)이 만들어진다. 전극(즉, 도전층;112)에 전력이 인가되면 웨이퍼지지 표면(107) 방향으로 웨이퍼를 당기는 정전기 인력이 생성된다. 이 정전기 인력은 또한 클램핑력으로 공지되어 있다. 가요성 회로(120)의 유전체는 반가요성(semi-pliant)이기 때문에, 웨이퍼 접촉 영역(103)의 테두리에서 상대적으로 단단한 밀폐가 생성된다. 이와 같이, 웨이퍼와 웨이퍼 지지 표면(107)을 덮고있는 가요성 회로 사이의 간격(109)은 웨이퍼(111)가 척(100)에 클램핑될 때 진공 챔버로부터 밀폐된다.

클램핑되었을 때 웨이퍼가 위치하는 웨이퍼 지지 표면(107)을 위한 토포그래피를 형성하기 위해, 페데스탈(102)의 표면(101)은 바람직하게 공통 레벨에서 들려진 하나 이상의 리브(106, 110)와 같은 일련의 돌출 및 비돌출부로 가공된다. 리브(106, 110)는 페데스탈(102) 주변에서 연속적이거나 방사상 조각으로 떨어져 있다. 이 방법에서, 웨이퍼의 후면과 접촉하는 지지 표면의 돌출 영역은 비돌출 영역 보다 작은 영역을 가진다. 이와 같이, 웨이퍼의 후면은 예를 들면 아르곤 또는 헬륨 가스와 같은 열전달 매체에 의해 대부분 접촉되어 있다.

도 3a-3e는 가요성 회로(120)를 형성하고 상기 회로(12)를 페데스탈(102)에 고정시키는데 사용된 단계들을 도시한다. 상기 과정은 유전체 층(118), 파열 저항층(116) 및 도체층(112)의 사전-제작된 적층물(300)로 시작된다. 상기 적층물은 상기 층들(118, 116 및 112)을 누적하고 압력하에서 상기 층들을 가열(예를 들면 200 psi 압력 165℃ 로 가열)함으로써 상기 파열 저항층(116)의 에폭시가 상기 유전체 층(118) 및 상기 도체층(112)에 접착되어 만들어 진다. 도 3b 에서 도시한 바와 같이, 상기 도체층은 마스킹되고 에칭되어 전극 구조를 형성한다. 종래의 구리 포토레지스트 및 습식 에칭 공정이 사용된다. 도 3c 에서, 접착층(115)이 적층물(30)의 전극 측면 사이에 부가되고, 제 1 유전체 층(114)은 상기 접착물에 부가된다. 적절한 접착물들은 예를 들면 메타크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 에폭시, 접착물 함유 실리콘, 및 상기의 혼합물 등과 같은 아크릴을 포함한다. 상기 가요성 회로(12)는 170~220 psi 의 압력과 150~175℃ 의 온도에서 60~90 분 동안 회로를 압축함으로써 완성된다.

적합한 압력 형성 장치로는 오토클레이브(autoclave), 플래튼(platen) 프레스, 또는 이소스태틱(isostatic) 프레스 등이 있다. 오토클레이브는 가요성 회로 어셈블리에 매우 일정한 압력을 인가하므로 오토클레이브가 바람직하다. 일반적인 오토클레이브는 약 1~10 피트 범위의 직경을 가지는 압력 저항 금속 챔버를 가진다. 이산화탄소 또는 질소와 같은 압축된 불활성 가스가 상기 오토클레이브를 압축시키는데 사용된다. 적절한 오토클레이브로는 미국 캘리포니아 산타페 스프링스의 "BARON AUTOCLAVES"사, 미국 캘리포니아 애너햄의 "AOV INDUSTRIES"사, 및 미국 캘리포니아 아주사의 "MELCO STEEL"사에서 제작한 것들이 있다. 오토클레이브를 사용하는 대신, 플래튼 또는 이소스태틱 프레스가 가요성 회로(120)를 완성하는데 사용될 수 있다. 플래튼 프레스가 사용될 때(미도시), 실리콘 또는 스테인레스 스틸 플레이트와 같은 압력-분산 시트가 가요성 회로를 가로지는 플래튼 압력을 일정하게 분산시키기 위해 전기적으로 절연 필름상에 위치된다. 등압 프레스는 가요성 회로를 적당한 이소스태틱 몰딩 백에 배치시키고, 이소스태틱 프레스를 이용하여 충분한 압력을 상기 백에 인가함으로써 사용된다.

가요성 회로(120)가 형성된 후, 이는 페데스탈 표면(101)에 적층된다. 예를 들어, 도 3d에서, 제 2 접착층(115)이 페데스탈 표면(101)에 인가되며, 도 3e에서 가요성 회로(120)가 약 2,000 psi의 압력과 약 163℃의 온도에서 페데스탈 표면(101)에 대해 압박된다. 제 2 접착은 대체로 제 1 접착과 동일한 접착이다. 가요성 회로(120)는 약 60분 동안 또는 제 2 접착층(115)이 설치될 때까지 페데스탈 표면(101)에 대해 압박된다. 파열 저항층(116)이 이미 치유되었기 때문에, 적층 프로세스의 열과 압력 하에서는 흐르지 않게 된다. 그러나, 파열 저항층은 여전히 가요성이 있으므로, 페데스탈 표면(101) 상에 가공된 토포그래피를 따르게 된다. 가요성 회로는 오토클레이브, 플래튼 프레스 또는 이소스태틱 프레스와 같은 프레스를 이용하여 페데스탈 표면에 적층될 수 있다.

그 결과 웨이퍼지지 표면(107)에 걸쳐 형세가 형성되며, 이는 클램프된 웨이퍼(111)에 부가적인 지지력을 제공한다. 구체적으로는, 웨이퍼(111)(도 2)는 외경 테두리 접촉 영역(103)과 그로부터 방사상으로 내측에 있는 적어도 하나의 다른 지점(예를 들어, 리브(106, 110))에서 지지된다. 이에 따라 형성되는 기복을 따르는 피가공재 지지 표면(107)은 연속적이다(즉, 채널들이나 홈들을 형성하기 위해 잘려지지 않는다).

프로세스하는 동안 웨이퍼를 냉각시키기 위해, 바람직하게는 헬륨인 열전달 가스가 열전달 가스 포트들을 통해 웨이퍼(111)의 배면과 웨이퍼 지지 표면(107) 사이의 용적으로 펌프된다. 리브(106, 110)가 부가되면 웨이퍼와 웨이퍼 지지 표면(107) 사이의 제어되지 않은 간극이 제거된다. 따라서, 열전달 가스에 노출되는 웨이퍼 표면 영역이 크게 증가된다. 이는 종래 기술에 비해 더 크고 균일한 가스 압력 분포를 가져온다. 그 결과, 웨이퍼로부터 페데스탈로의 열전달이 균일하게 된다. 개선된 형세는 웨이퍼 온도의 불균일성을 웨이퍼에 걸쳐 약 5℃까지 감소시킬 수 있다.

웨이퍼 지지 표면은 또한 웨이퍼 지지 표면(107) 상에 분포된 섬 패턴, 일련의 동심원들 또는 조각들 또는 양자의 결합으로 형성될 수도 있다. 패턴은 외경 림에 의해 제공되는 것을 넘는 부가적 지지력을 웨이퍼에 제공하는 외에 웨이퍼의 전 영역에 균일한 헬륨 분포와 흐름을 가져온다. 예를 들어, 웨이퍼가 통상적인 지지 표면 상에 위치한다면 그 웨이퍼는 웨이퍼의 굽힘으로 인해 하나 이상의 헬륨 포트들을 차단하게 된다. 본 발명의 리브는 가스 분포 방해를 방지하고 가스 분포를 개선시키기 위해 웨이퍼 포트상에 유지되도록 패터닝될 수 있다. 한편, 본 발명의 내용을 따르면, 척에서 지지 표면과 물리적으로 접촉하는 웨이퍼 영역은 열전달 가스에 노출되는 웨이퍼 영역보다 상당히 작게 된다.

본 발명의 내용을 구현한 여러 실시예들이 도시되고 상세히 설명되었지만, 당업자는 여전히 이들 내용을 구현하는 다른 변형된 실시예들을 쉽게 고안할 수 있을 것이다.

본 발명은 정전기 척에 웨이퍼를 효과적으로 클램핑하고 개선된 열전달 특성을 제공하는 파열 저항성 장치에 대한 필요성을 만족시킨다. 특히, 가요성 회로의 파열 저항층은 웨이퍼에 단락회로로부터 전극을 보호한다. 이것은 척 수명을 오래할 뿐만아니라, 웨이퍼가 덜 손상되게 하고, 챔버 정지 시간을 줄이며 생산성을 증가시킨다.

Claims (19)

1. 제품을 유지하기 위한 장치에 있어서,

   적어도 하나의 돌출 영역을 갖는 연속적인 제품 지지 표면을 구비하는 파열 저항성 정전기 척을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 파열 저항성 정전기 척은,

   적어도 하나의 돌출 영역을 갖는 페데스탈 표면을 구비하는 페데스탈; 및

   상기 페데스탈 표면상에 배치되고 상기 페데스탈 표면을 따르는 파열 저항성 가요성 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 파열 저항성 가요성 회로는,

   제1 유전체 층, 상기 제1 유전체 층상에 배치된 도전층, 상기 도전층상에 배치된 파열 저항층, 및 상기 파열 저항층상에 배치된 제2 유전체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제2 유전체 층은 상기 제품 지지 표면을 한정하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 파열 저항층은 아라미드 폴리이미드 섬유로 이루어진 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 지지 표면은 돌출 영역과 비돌출 영역을 더 포함하는데, 상기 돌출 영역의 전체 표면적은 상기 비돌출 영역의 전체 표면적보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제품을 유지하기 위한 장치에 있어서,

   적어도 하나의 돌출 영역을 가지는 소정 표면을 구비한 페데스탈; 및

   상기 표면상에 배치된 파열 저항성 가요성 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 파열 저항성 가요성 회로는 제1 유전체 층, 상기 제1 유전체 층상에 배치된 도전층, 상기 도전층상에 배치된 파열 저항층, 및 제품 지지 표면을 한정하는 상기 파열 저항층상에 배치된 제2 유전체 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 지지 표면은 돌출 영역과 비돌출 영역을 더 포함하는데, 상기 돌출 영역의 전체 표면적은 상기 비돌출 영역의 전체 표면적보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 제1 유전체 층, 도전층 및 파열 저항층을 통해 연장하는 적어도 하나의 열전달 가스 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 7항에 있어서, 상기 파열 저항층은 아라미드 폴리이미드 섬유로 이루어진 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 9항에 있어서, 상기 제품 지지 표면은 연속적인 것을 특징으로 하는 장치.
13. 웨이퍼를 유지하기 위한 장치에 있어서,

    돌출 영역과 비돌출 영역을 갖는 소정 표면을 구비하는 페데스탈; 및

    상기 페데스탈의 표면 위에 배치되는 가요성 회로를 포함하며, 상기 가요성 회로는 제1 유전체 층, 상기 제1 유전체 층상에 배치된 접착층, 상기 제2 접착층상에 배치된 도전층, 상기 도전층상에 배치된 파열 저항층, 및 상기 파열 저항층상에 배치된 제2 유전체 층을 포함하며, 상기 가요성 회로는 돌출 영역과 비돌출 영역을 가지는 제품 지지 표면을 제공하기 위해 상기 페데스탈 표면을 따르는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 13항에 있어서, 상기 파열 저항층은 아라미드 폴리아미드 섬유로 이루어진 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 13항에 있어서, 상기 제1과 제2 유전체 층, 및 도전층과 파열 저항층을 통해 연장하는 적어도 하나의 열전달 가스 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 기복을 따르는 표면을 갖는 정전기 척을 제조하는 방법에 있어서,

    (a) 도전층, 제1 유전체 층, 및 파열 저항층을 포함하는 적층물을 제공하는 단계;

    (b) 전극 패턴을 형성하기 위해 상기 도전층을 에칭하는 단계;

    (c) 가요성 회로를 형성하기 위해 상기 도전층에 제2 유전체 층을 접착시키는 단계; 및

    (d) 적어도 하나의 돌출 영역을 가지는 페데스탈 표면에 상기 가요성 회로의 제2 유전체 층을 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 16항에 있어서, 상기 파열 저항층은 아라미드 폴리아미드 섬유로 이루어진 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 유전체 층은 폴리이미드 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 16항에 있어서, 상기 페데스탈 표면에 상기 가요성 회로를 접착하기 이전에 상기 돌출 영역을 형성하기 위해 상기 페데스탈 표면을 기계가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.