KR20060126408A - 클램핑 전기 커넥터를 구비한 기판 지지부 - Google Patents

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Abstract

기판 지지부는 전극 단자를 통해 대전될 수 있는 전극을 구비한 세라믹 디스크를 포함한다. 전기 커넥터는 외부 전원을 상기 전극 단자에 연결한다. 전기 커넥터는 한 쌍의 대향 집게 아암, 상기 전극 단자 둘레에 끼워지는 크기의 홈, 및 상기 전극 단자 둘레로 상기 집게 아암을 조일수 있는 조임 조립체를 수용하기 위한 한 쌍의 관통 홀을 구비한다.

Description

클램핑 전기 커넥터를 구비한 기판 지지부{SUBSTRATE SUPPORT WITH CLAMPING ELECTRICAL CONNECTOR}
도 1 은 전기 커넥터의 실시예를 개방 모드 상태에서 도시한 전개도이다.
도 2a 는 도 1 의 전기 커넥터를 폐쇄 모드 상태에서 우측에서 도시한 사시도이다.
도 2b 는 도 2a 의 전기 커넥터를 좌측에서 도시한 사시도이다.
도 3a 는 전기 커넥터의 다른 실시예를 개방 모드 상태에서 측면도이다.
도 3b 는 도 3a 의 전기 커넥터를 폐쇄 모드에서 도시한 측면도이다.
도 4 는 전극 단자에 연결된 전기 커넥터를 도시한 지지부의 일 실시예의 사시도이다.
도 5 는 도 4 의 전기 커넥터 및 기판 지지부를 포함하는 기판 프로세싱 챔버의 실시예를 도시한 단면도이다.
본 발명의 실시예는 기판 프로세싱 챔버내에서 기판을 유지하기 위한 기판 지지부에 관한 것이다.
전자 회로 및 디스플레이 제조에 있어서, 반도체, 유전체, 및 전기 전도성 재료가 실리콘 웨이퍼 또는 유리와 같은 기판상에 형성된다. 이러한 재료는 화학기상증착(CVD), 물리기상증착(PVD), 이온 주입, 산화 및 질화 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 그 후에, 증착된 재료를 에칭하여 게이트, 비아, 콘택트 홀 및 인터커넥트 라인과 같은 피쳐(feature)를 형성할 수 있다. 통상적인 프로세스에서, 기판을 기판 프로세싱 챔버내의 플라즈마에 노출시켜 기판상의 재료를 에칭하거나 기판상에 재료를 부착한다. 플라즈마는 프로세스 가스를 통해 마이크로웨이브를 통과시킴으로써 또는 프로세스 가스에 에너지를 유도적으로 또는 용량적으로 커플링(inductively or capacitively coupling)함으로써 형성될 수 있다.
프로세싱 중에, 기판은 기판 수용 표면을 가지는 기판 지지부상에서 유지된다. 지지부는 가스 에너지공급부(energizer)의 일부로서 기능하는 매립형 전극을 구비할 수 있고, 상기 전극은 기판을 정전기적으로 유지하기 위해 대전될 수도 있다. 지지부는 또한 프로세싱중에 기판을 가열하기 위한 가열식 히터 및/또는 지지부의 냉각을 위한 또는 기판의 냉각을 위한 수냉 시스템을 구비할 수 있다. 따라서, 지지부는 중공(hollow) 샤프트를 통해 연장하여 저항식 히터, 전극 및 기타 장치에 전력을 공급하는 다수의 전기 커넥터 또는 기타 전도성 구조물을 통상적으로 구비한다. 또한, 보다 정확한 기판 온도 측정이 가능하도록 열전쌍이 제공될 수도 있다. 또한, 통상적으로, 전기 커넥터는 기판 프로세싱중의 부품 가열에 의해 일어날 수 있는 커넥팅 로드와 같은 커넥팅 구조물의 열팽창 이동을 허용할 필요가 있다.
지지부내의 전기 커넥터, 특히 전극에 전력을 제공하거나 전극을 전기적으로 접지시키는 커넥터와 관련한 하나의 문제점은, 커넥터를 통한 전류가 지지부의 샤프트내에서 전기적 아아크(arcing) 또는 글로우(glow) 방전을 초래할 때, 발생한다. 예를 들어, 전기적 아아크는 전극의 접지에 사용되는 RF 커넥터와 주변 샤프트의 벽 사이에서 발생할 수 있다. 전력 공급 로드(rod)에 억지끼워맞춤되는 전기 커넥터가 시간 경과에 따라 느슨해졌을 때 상기 커넥터와 샤프트 측벽 사이의 갭내에서 아아크가 발생된다. 이러한 아아크는 바람직하지 못한데, 이는 커넥터와 샤프트 벽 사이의 접촉 지점을 손상시키고 산화시키기 때문이며, 이는 접촉 지점의 전기 저항을 높여서, 결국 심각한 침식을 초래하고 심지어는 접촉 지점의 용융을 초래하기도 한다. 결국, 커넥터 및 그 주변 영역이 단선(burn out)되고 기판의 프로세싱이 갑자기 중단됨으로써 프로세싱되던 전체 기판이 손실처리된다.
따라서, 플라즈마 분위기에서 전기적 아아크를 감소시킬 수 있는 기판 지지부용 전기 커넥터를 구비하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 교체나 수리 없이 수많은 프로세스 사이클 동안 RF 전류를 신뢰할 수 있게 통과시키는 전기 커넥터를 구비하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 전기적 접촉부의 손실 없이 커넥터 구조물의 열팽창 이동을 허용할 수 있는 전기 커넥터를 구비하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 용이하게 분리 및 교체가 가능한 전기 커넥터를 구비하는 것이 또한 바람직할 것이다.
기판 지지부는 기판을 수용하는 표면을 가지는 세라믹 디스크를 포함한다. 전극이 상기 세라믹 디스크내에 매립되고, 전극 단자는 전극에 전기적으로 커플링된 제 1 단부 및 상기 세라믹 디스크의 외측으로 연장하는 제 2 단부를 구비한다. 전기 커넥터는 외부 전원을 전극 단자에 연결하기 위해 제공되며, 전기 커넥터는 한 쌍의 대향 집게 아암(arm), 상기 전극 단자의 제 2 단부 둘레에 끼워지는 크기의 홈, 및 상기 전극 단자 둘레로 집게 아암을 조일수 있는 조임(tightening) 조립체를 수용하기 위한 한 쌍의 관통 홀을 포함한다.
세라믹 디스크는 저항식 히터에 연결된 제 1 단부 및 상기 세라믹 디스크의 외측으로 연장하는 제 2 단부를 각각 구비하는 한 쌍의 히터 단자를 가지는 매립형 저항식 히터를 또한 가질 수 있다. 이러한 경우에, 한쌍의 제 2 전기 커넥터가 제공되어 외부 전원을 저항식 히터에 연결하며, 상기 제 2 전기 커넥터는 한 쌍의 대향 집게 아암, 히터 단자의 제 2 단부 둘레에 끼워지는 크기의 홈, 및 상기 히터 단자 둘레로 집게 아암을 조일수 있는 조임(tightening) 조립체를 수용하기 위한 한 쌍의 관통 홀을 포함한다.
기판 지지부를 이용하는 기판 프로세싱 장치는 외피 벽, 기판 지지부, 가스 분배기, 가스 배기부, 및 가스 에너지공급부를 포함하는 프로세스 챔버를 포함한다. 외부 전원은 전극에 전력을 제공한다. 제어부는 선택된 전력 레벨을 전극에 제공하기 위해 외부 전원에 명령을 제공하는 프로그램 코드를 포함한다.
전기 커넥터를 이용하는 방법은: 전극 단자가 전기 커넥터의 홈내에 놓이도록 상기 전극 단자상으로 전기 커넥터를 활주시키는 단계; 조임 조립체를 상기 전기 커넥터의 관통 홀내로 삽입하는 단계; 및 상기 전기 커넥터의 대향 집게 아암이 전극 단자를 압착(sqeeze)하도록 상기 조임 조립체를 조이는 단계를 포함한다.
상기 조임 조립체를 느슨하게 하고 전기 커넥터를 전극 단자로부터 회수함으로써 상기 기판 지지부를 개장(refurbish)할 수 있을 것이다. 전극 단자 및 전기 커넥터 중 하나 이상이 세정되거나 교체될 수 있다. 이어서, 전극 단자가 전기 커넥터의 홈내에 놓이도록, 세정된 또는 교체된 전기 커넥터를 세정된 또는 교체된 전극 단자상으로 다시 활주시킨다. 상기 집게 아암들이 상기 전극 단자를 압착하도록, 조임 조립체가 전기 커넥터의 관통 홀내로 삽입되고 조여진다.
본 발명의 예시적인 특징들을 도시한 첨부 도면, 특허청구의 범위, 및 이하의 설명을 참조하면, 본 발명의 이상과 같은 특징, 특성 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1 에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 전기 커넥터(20)의 일 실시예는 외부 전원(24)을 기판 프로세싱 챔버(42)(일 실시예가 도 5 에 도시되어 있음)내의 프로세스 영역(40)내의 챔버 부품(32)의 단자(28)에 연결하는데 사용될 수 있다. 외부 전원(24)은 챔버(42) 부품들의 작동을 위한 전력을 제공하고, 예를 들어 전극 전력 공급부(44), 히터 전력 공급부(46), 및 챔버(42)의 다른 부품(32)들을 작동시키기 위한 기타 전력 공급부를 포함할 수 있다. 상기 챔버 부품(32)은 예를 들어, 전극, 유도 코일, 저항식 히터 및 램프일 수 있다. 통상적으로, 전기 커넥터(20)는 부품(32)의 단자(28)에 고전압을 공급하기 위해 또는 접지하기 위해 사용되며, 이러한 사용은 상기 부품을 아아크 및 글로우 방전에 노출시킬 수 있고 그리고 기 타 침식이나 부품의 열화(劣化)을 유발할 수 있는 플라즈마에 노출시킬 수도 있다. 전기 커넥터(20)는 전기 커넥터(20)와 단자(28) 사이의 전기 접촉부의 침식이나 부식을 방지하거나 감소시켜 부품(32)과의 전기 접촉을 유지시키는데 있어서 특히 유용하다.
하나의 버젼(version)에서, 전기 커넥터(20)는 교류 또는 직류 형태의 전력을 제공하는 전극 전력 공급부(44)를 포함하는 외부 전원(24)을 챔버내의 전극(48)의 단자(28)에 연결하는데 사용된다. 예를 들어, 전극 전원(44)은 챔버내의 제 1 및 제 2 전극(48a, 48b) 사이에 무선주파수 전압을 인가하여 챔버(42)내에서 프로세스 가스로부터 플라즈마를 생성할 수 있다. 제 1 전극(48a)은 챔버(42)의 측벽(60) 또는 천장(58)과 같은 외피 벽(54)에 의해 형성될 수 있고, 예를 들어 알루미늄과 같은 금속 등으로 이루어진 전기 전도성 재료로 제조될 수 있으며, 전기적으로 접지된 또는 플로팅된(floated) 기판 지지부(50)내의 제 2 전극(48b)과 이격된다. 제 1 전극(48a) 및 제 2 전극(48b)은 인가된 RF 에너지를 프로세스 가스에 용량적으로 커플링함으로써 플라즈마를 형성 또는 유지한다. 또한, 전극 전원(44)은 제 2 전극(48b)으로 직류를 제공하여 그 제 2 전극(48b)이 기판 지지부(50)상에서 기판(62)을 정전기적으로 유지하는 정전기적 인력(attraction) 부재로서의 역할을 하게 할 수 있다. 전극 전원(44)은 전극(48a, 48b) 모두 또는 그 중 하나에 전기적으로 연결된 전극 단자(28)를 통해 전압을 제공한다.
다른 용도에서, 외부 전원(24)은 또한 히터 전력 공급부(46)를 포함할 수 있으며, 그러한 히터 전력 공급부는 기판 지지부(50)내의 저항식 히터(64)의 히터 단 자(30a, 30b) 쌍으로 제어가능한 전압을 제공한다. 예를 들어, 저항식 히터(64)는 기판 지지부(50)내의 전기 저항 요소(66)일 수 있다. 다른 버젼에서, 저항식 히터(64)는 기판 지지부의 위쪽에 또는 그 둘레에 위치하는 일련의 방사 램프일 수도 있다. 히터 전력 공급부(46)는 저항식 히터(64)의 두개의 단자(30a, 30b)에 걸쳐 직류 전압을 제공할 수 있으며, 이 때 각각의 단자에 독립적인 극성의 전압을 제공한다. 이러한 버젼에서, 두개의 상이한 전극 커넥터(20a, 20b)가 사용되며, 도 5 에 도시된 바와 같이, 각각의 커넥터(20)는 저항식 히터(64)의 각각의 하나의 단자(30a, 30b)에 연결된다.
하나의 버젼에서, 단자(26)는 기판 지지부(50)의 저항식 히터(64) 또는 전극(48)들 중 하나 또는 양자 모두로부터 연장하는 긴 막대(68)로서 형성된다. 각 단자 막대(68)는 두개의 단부를 구비하며, 그러한 단부들 중 제 1 단부(70a)는 저항식 히터(64) 또는 전극(48)에 직접 연결되거나 또는 접촉 접합부(junction)(72)에 억지 끼워맞춤되며, 상기 접촉 접합부는 다시 저항식 히터(64) 또는 전극(48)에 전기적으로 연결되며, 상기 단부들 중 제 2 단부(70b)는 전기 커넥터(20)에 연결된다. 세장형 막대(68)는 챔버(42)의 프로세스 영역(40)으로부터 연장하여 저항식 히터(64) 또는 전극(48)에서 먼쪽에 위치하는 지점에서 전기적 접속이 이루어질 수 있게 한다. 연장된 단자 막대(68)는 챔버(42)내의 프로세스 영역(40)의 프로세스 가스 분위기내에서의 단자(26) 침식 등을 감소시킨다. 막대(68)의 적절한 지름은 약 2 내지 약 10mm이고, 길이는 약 10 내지 500cm일 수 있다.
전기 커넥터(20)는 도 1, 도 2a 및 도 2b 에 예시적인 버젼이 도시된 한 쌍 의 대향 집게 아암(74a, 74b)을 포함하며, 상기 대향 집게 아암들은 곡선형 커플링 스팬(span)(78)에 의해 단부들 중 하나가 서로 결합되어 있다. 집게 아암(74a, 74b)은 제 1 단부(84a, 84b)를 각각 구비하고 서로 대향하는 제 1 및 제 2 플레이트(80a, 80b)를 포함하며, 상기 플레이트들은 제 2 단부(86a, 86b)에 의해 한정된 곡선형 커플링 스팬(78)으로부터 외측으로 연장한다. 곡선형 커플링 스팬(78)은 대향하는 집게 아암(74a, 74b)과 일체인 C-자형 부재(88)일 수 있다. 일체형 C-자형 부재(88)는 제 1 및 제 2 플레이트(80a, 80b)와 동일한 단일 금속 스트립으로부터 제조되어 연속적인 구조물을 형성할 수도 있다. C-자형 부재(88)는 제 2 단부(86a, 86b)에서 집게 아암(74a, 74b)에 각각 결합된다. 집게 아암(74a, 74b)은 전기 전도체이고, 예를 들어 굴, 강철 또는 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수 있으며, 내식성의 증대를 위해 금과 같은 비-반응성 금속으로 도금될 수도 있다. 집게 아암(74a, 74b)은 예를 들어, 낙하 단조, 캐스팅, 또는 사출 성형에 의해 제조될 수 있으며; 모따기형 엣지(chamfered edge)와 같은 홀 및 아암의 다른 특징부들이 드릴링 또는 모따기 가공에 의해 만들어질 수 있다.
하나의 버젼에서, 제 1 집게 아암(74a)은 균일한 두께의 제 1 플레이트(80a)를 포함하고, 제 2 집게 아암(74b)은 도 2a 및 도 2b 에 도시된 바와 같은 테이퍼형의 제 2 플레이트(80b)를 포함한다. 힘을 가하였을 때 테이퍼 가공된 제 2 플레이트(80b)가 직선형의 제 1 플레이트(80a)를 향해 굽혀질 수 있을 정도로, 제 2 플레이트(80b)를 테이퍼 가공한다. 통상적으로, 테이퍼 각도는 약 5 내지 약 15 도이다.
전기 커넥터(20)는 단자(26)의 외측 윤곽(98)에 대응하는 내측 윤곽(94)을 가지도록 형성되고 단자(26)의 둘레에 꼭 끼워지는 크기를 가지는 홈(90)을 구비한다. 홈(90)은 C-자형 부재(88) 또는 집게 아암(74a, 74b)내의 함몰된 홈일 수 있으며, 커넥터(20)가 단자(26)를 둘러싸면서 연장할 수 있도록 허용하는 반경을 가지도록 그 크기가 결정된다. 전기 커넥터(20)와 단자(26) 사이의 연결을 보다 확실하게 하기 위해, 커넥터(20)의 바닥으로부터 상부까지 홈(90)을 테이퍼 가공할 수 있을 것이다. 집게 아암(74a, 74b)이 압축력에 의해 서로를 향해서 조여질 때 홈(90)에 압축되어 끼워지고 또 단자(26)를 견고하게 유지할 수 있도록, 홈(90)의 크기가 결정된다.
서로 정렬되는 관통 홀(104a-104d)은 집게 아암(74a, 74b)의 부착되지 않은 단부를 통과한다. 관통 홀(104a-104d)은 집게 아암(74a, 74b)을 단자(26) 둘레에 대해 조일 수 있는 조임 조립체(108)를 수용한다. 하나의 버젼에서, 나사 플레이트(110)는 관통 나사 홀(112)을 구비하며, 조임 조립체(108)는 나사 플레이트(110)의 나사 홀(112)내로 관통하는 한 쌍의 나사(114a, 114b)를 포함한다. 각각의 나사(114a, 114b)는 또한 나사를 회전시키기 위한 육각 렌치에 맞는 육각 홀(162a, 162b)을 구비하며, 와셔(118a, 118b)가 또한 사용될 수 있다. 나사 플레이트(110)는 또한 도 2b 에 도시된 바와 같이 집게 아암(74a, 74b) 중 하나 내의 대응 리세스(120)내에 놓일 수 있다. 예를 들어, 리세스(120) 및 나사 플레이트(110)는 둥근 모서리를 가지는 사각형일 수 있다.
조임 조립체(108)는 또한 다른 조임 수단에 의해 형성될 수도 있다. 예를 들어, 다른 버젼에서, 하나 이상의 관통 홀(104a-104d)은 나사구멍(도시 안 됨)을 포함하고, 조임 조립체(108)는 집게 아암(74a, 74b)을 서로에 대해 점차적으로 조이기 위해 나사구멍내로 회전 삽입될 수 있는 크기의 나사를 포함한다. 또 다른 버젼에서, 조임 조립체(108)는 집게 아암(74a, 74b)내의 비-나사산형 홀(104a-104d)을 통해 연장하는 한 쌍의 대응 너트 및 볼트(도시 안 됨)를 포함할 수 있다.
사용시에, 단자가 전기 커넥터(20)의 홈(90)내에 놓일 때까지 전기 커넥터(20)가 단자(26)상에서 활주된다. 이어서, 조임 조립체(108)가 조립되고 조여지게 되며, 그에 따라 조임 조립체(108)가 조여질 때 테이퍼형 제 2 플레이트(80b)를 포함하는 제 2 집게 아암(74b)이 직선형 제 1 플레이트(80a)를 포함하는 제 1 집게 아암(74a)을 향해 굽혀진다.
도 4 를 참조하면, 외부 전원(24)은 가요성 와이어 스트랩(124)에 의해 전기 커넥터(20)에 연결되어 접지를 제공하거나 또는 커넥터(20)를 통해 단자(26)로 전류나 전압을 전달한다. 조임 조립체 자체가 상기 가요성 와이어 스트랩(124)을 전기 커넥터(20)에 커플링시키도록, 가요성 와이어 스트랩(124)은 조임 조립체(108)에 의해 집게 아암(74a, 74b) 커넥터(20)에 부착될 수 있다. 이러한 버젼에서, 와이어 스트랩(124)은 집게 아암(74a, 74b)내의 관통 홀(104a, 104b)과 동일한 간격으로 이격되어 조임 조립체(108)의 나사 또는 너트가 통과할 수 있게 허용하는 한 쌍의 스트랩 홀(126)을 구비한다. 조임 조립체(108)는 와이어 스트랩(124)을 집게 아암(74a, 74b)에 대해 견고하게 접촉시키고 집게 아암(74a, 74b)을 단자(26)에 대해 클램핑시키는 단일 구조물로서의 기능을 한다. 와이어 스트랩(124)은 침식 감 소를 위해 금으로 도금되고 꼬아진(braided) 구리 와이어로 제조될 수 있다.
다른 버젼에서, 도 3a 및 도 3b 에 도시된 바와 같이, 조임 조립체(108)가 조여졌을 때 집게 아암(74a, 74b) 모두가 서로를 향해 이동할 수 있도록 제 1 및 제 2 집게 아암(74a, 74b) 모두가 테이퍼링된다. 집게 아암(74a, 74b)은 제 1 단부(84a, 84b)에서 테이퍼링되고 서로 대향하는 제 1 및 제 2 플레이트(80a, 80b)를 포함한다. 집게 아암(74a, 74b)의 제 2 단부(86a, 86b)는 단자(26)의 외부 윤곽(98)에 대응되는 내부 윤곽(94)을 가짐으로써 홈(90)을 형성하는 C-자형 부재(88)인 곡선형 커플링 스팬(78)으로부터 외측으로 연장한다. 일체형 C-자형 부재(88)가 제 1 및 제 2 플레이트(80a, 80b)와 동일한 하나의 금속 스트립으로부터 제조될 수 있다. 보다 연성이 큰 전도성 재료, 예를 들어 니켈 합금과 같은 연질 재료로 이루어진 라이너(130)를 홈(90) 및 집게 아암(74a, 74b)의 내측 표면에 피복하여 단자(26)를 보다 양호하게 파지할 수 있게 한다. 또한, 이러한 버젼에서, 조임 조립체(108)는 집게 아암(74a, 74b)들을 서로에 대해 조이고 가압하기 위한 나사형 너트(128) 및 볼트(132)를 포함한다.
단자 막대(68)의 연장된 길이로 인해 플라즈마가 형성되는 프로세스 영역(40)으로부터 먼곳에 전체 조립체가 위치되기 때문에, 전기 커넥터(20)는 확실한 전기적 연결을 제공할 수 있으며, 다시 말해 단자(26) 또는 커넥터(20) 주변의 아아크 또는 글로우 방전을 줄일 수 있다. 또한, 중공 샤프트(148)에 부착되지 않고 서로 연결되는 단자 막대(68), 커넥터(20) 및 가요성 와이어 스트랩(124)은 세라믹 디스크(140)내의 전극(48b)에 응력을 가하지 않으면서 방사상 및 길이방향으로 자 유롭게 열팽창될 수 있다. 또한, 하나의 조임 조립체(108)만을 사용하여 단자 막대(68)를 전기 커넥터(20)에 연결하고 와이어 스트랩(124)을 둘레 샤프트(148)내의 접지로 연결할 수 있다. 따라서, 본 발명의 커넥터 조립체는 세라믹 디스크(140)내의 전극(48b)에 열적 응력을 적게 가하며 또 침식을 감소시킨다는 이점을 제공한다.
저항식 히터(64) 또는 전극(48)의 단자(26)를 연결하기 위해 전기 커넥터(20)를 이용하는 기판 지지부가 도 5 에 개략적으로 도시되어 있다. 일반적으로, 기판 지지부(20)는 챔버내의 플라즈마에 노출된 기판 수용 표면(22)을 가지는 세라믹 디스크(140)를 포함한다. 세라믹 디스크(140)는 알루미늄 질화물 또는 알루미늄 산화물로 이루어진 하나의 단량체 구조물이다. 일반적으로, 세라믹 디스크(140)는 편평하며 기판(62)을 수용할 수 있는 크기의 지름 또는 폭(예를 들어 200 내지 약 300mm)을 갖는다. 세라믹 디스크(140)는 또한 기판(62)을 세라믹 디스크(140)상으로 하강시키거나 기판(62)을 상승시키는 리프트 핀이 통과할 수 있는 리프트 핀 홀(도시 안 됨)을 가질 수 있다.
세라믹 디스크(140)는 전극(48a)(챔버(42)의 벽)과 결합하여 가스 에너지공급부로서 작용하는 매립형 전극(48b)을 구비한다. 예를 들어, RF 에너지가 전극(48a)에 인가되고 전극(48b)이 접지되었을 때, 전기 에너지는 프로세스 가스를 용량 커플링시킴으로써 프로세스 가스의 플라즈마를 형성 또는 유지한다. 전극(48b)은 또한 기판을 지지부상에서 정전기적으로 유지하기 위한 정전기 인력 부재로서 작용할 수도 있다. 하나의 버젼에서, 전극(48b)은 몰리브덴과 같은 금속으 로 제조되고 세라믹 디스크(140)내에 매립된 금속 그물망을 포함한다. 전극 단자(28)의 제 1 단부(70a) 및 단자(28)의 제 2 단부(70b)에 브레이징된 전극(48b)은 전기 커넥터(20)에 의해 외부 전원(24)의 전극 전력 공급부(44)에 전기적으로 연결된다. 하나의 버젼에서, 전극 단자(28)는 니켈계 합금을 포함한다.
세라믹 디스크(140)는 또한 지지부(20)상에서 유지되는 기판(62)을 가열하기 위한 저항식 히터(64)를 포함할 수 있다. 저항식 히터(64)는 전압 인가시에 열을 발생하는 전기 저항 와이어일 수 있다. 저항식 히터(64)는 또한 DC 전압을 제공하는 외부 전원(24)에 연결되어 한 쌍의 단자 막대 및 대응하는 전기 커넥터(20)를 통해 저항식 히터(64)로 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 저항식 히터(64)는 동심적(同心的)으로 감겨져서 세라믹 디스크(140)의 중심으로부터 엣지까지 나선을 형성하는 원통형 단면의 금속 와이어일 수 있다. 적합한 금속 와이어는 몰리브덴 또는 니크롬 와이어일 수 있다.
기판 지지부(20)는 또한 세라믹 디스크(140)를 프로세싱 챔버내에 유지시키고 정위치시키기 위해 중공 샤프트(148)를 포함한다. 그러한 중공 샤프트(148)는 보호 덮개를 제공하며, 히터 단자(30a, 30b) 및 전극 단자(28)와 같은 단자(26)들이 상기 중공 샤프트를 통과하여 챔버(42) 외부의 환경으로부터 세라믹 디스크(140)까지 도달하게 된다. 하나의 버젼에서, 중공 샤프트(148)는 알루미늄 산화물과 같은 세라믹으로 제조된 중공 실린더이고, 나사 및 볼트와 같은 기구적인 메카니즘에 의해서 또는 소결, 고온 압착, 및 기타 방법과 같은 제조 공정에 의해 세라믹 디스크(140)에 부착된다.
기판(64)상에 재료를 부착하거나 재료를 에칭하기 위해, 기판 프로세싱 챔버(42)내에서 기판 지지부(20)를 이용할 수 있다. 예를 들어, 챔버(42)는 화학기상증착 공정에 의해 기판상에 재료를 부착하기 위한 도 5 에 도시된 바와 같은 화학기상증착(CVD) 챔버일 수 있다. 챔버(42)는 단독형 챔버 또는 플랫폼에 장착된 다수의 챔버를 포함하는 대형 프로세싱 시스템의 일부일 수 있다. 예시적인 챔버(42)는 기판이 프로세싱되는 프로세스 영역(40)을 둘러싸는 외피 벽(54)을 구비한다. 기판 지지부(20)는 기판(62)을 프로세스 영역(40)내에 유지하며, 지지부 중공 샤프트는 챔버(42)내에서 지지부(20)를 승하강시키는 리프트 모터(152)에 부착된다. 하강된 위치에서, 지지부(20)는 포트(154)와 정렬되며, 상기 포트를 통해 기판(62)이 챔버(42)내로 도입되고 지지부(20)상에 적재될 수 있다. 기판(62)은 로봇 아암(도시 안 됨)에 의해 챔버(42)내로 적재될 수 있다. 챔버(42)는 또한 기판 지지부(20) 아래쪽의 챔버(42) 부분을 기판(62) 위쪽의 프로세스 영역(40)과 분리하는 엣지 링(156)을 포함할 것이다.
프로세스 가스가 프로세스 가스 밸브(160) 및 프로세스 가스 유입구(162)를 통해 프로세스 가스 공급원(158)으로부터 도입되어, 프로세스 영역(40)에 걸쳐 프로세스 가스를 분배하는 가스 분배기(164)로 공급된다. 가스 분배기(164)는 프로세스 가스가 통과하는 다수의 홀(168)을 가지는 샤워헤드 플레이트(166)일 수 있다. 퍼지 가스가 또한 퍼지 가스 밸브(172) 및 퍼지 가스 공급원(174)에 의해 공급되는 퍼지 가스 유입구(170)로부터 챔버내로 도입될 수 있다. 가스는 배기 밸브(182)를 통해 가스 배기부(184)로 연결된 가스 배출구(180)를 통해 챔버로부터 배출된다.
도시된 버젼에서, 가스 에너지공급부(190)는 전극 전원(44)에 의해 제 1 및 제 2 전극(48a, 48b)으로 공급되는 전력을 이용하여 챔버(42)내의 프로세스 가스로 에너지를 공급하며, 이때 제 1 전극(48a)은 전기 전도성 재료로 제조된 가스 분배기(164)에 의해 형성된다. 이러한 버젼에서, 기판 지지부(20)내의 제 1 전극(48a)과 외피 벽(54)은 제 2 전극(48b)에 대해 접지된다. 전극 전원(44)은 약 100 와트 내지 약 5000 와트의 RF 전력을 전극(48a, 48b)에 제공할 수 있다.
프로세스 챔버(42)는 또한 저항식 히터(64)로 전력을 공급하기 위한 저항식 히터 전력 공급원(46)을 포함한다. 하나의 버젼에서, 히터 전력 공급원(46)은 약 100 내지 약 4000 와트의 직류를 저항식 히터(64)로 공급할 수 있다.
제어부(200)를 이용하여 기판 프로세스 챔버(42)의 챔버 부품(32)들을 제어하며, 이때 상기 챔버 부품은 히터 전력 공급원(46), 전극 전력 공급원(44), 리프트 모터(152), 프로세스 가스 밸브(160), 퍼지 가스 밸브(172), 배기 가스 밸브(182) 및 기타 부품을 포함한다. 적절한 제어부(200)는 미국 캘리포니아 산타 클라라에 소재하는 인텔 코포레이션에서 상업적으로 공급하는 펜티엄 프로세서와 같은 중앙 연산 장치(CPU)를 가지는 컴퓨터(도시 안 됨)를 포함할 수 있으며, 그러한 중앙 연산 장치는 메모리, 주변 컴퓨터 부품, 및 챔버(42)의 부품(32)들에게 명령을 제공하기 위한 프로그램 코드와 결합된다. 제어부(200)는 예를 들어 아날로그 및 디지털 입력 및 출력 보드, 인터페이스 보드, 및 모터 제어부 보드를 포함하는 다수의 인터페이스 카드(도시 안 됨)를 더 포함할 수 있다. 조작자와 제어 부(200) 사이의 인터페이스는 예를 들어 디스플레이 및 라이트(light) 펜을 통해 이루어질 수 있다.
기판 지지부(20)는 또한 유효 수명의 연장을 위해 개장될 수 있다. 개장 프로세스는 조임 조립체(108)를 느슨하게하고 전극 단자(28) 또는 히터 단자(30a, 30b)로부터 전기 커넥터(20)를 회수하는 것을 포함한다. 전기 커넥터(20) 및 단자(26)는 알콜이나 아세톤과 같은 세정 용매로 세정된다. 세정 후에, 세정된 전기 커넥터(20) 및 단자, 또는 오래된 커넥터(20) 및 단자가 침식이나 부식의 징후를 보이는 경우에 교체된 커넥터(20) 또는 단자(26)가 조립된다. 이어서, 조임 조립체(108)가 가요성 와이어 스트랩(124)의 스트랩 홀(126)로 그리고 전기 커넥터(20)의 집게 아암(74a, 74b)의 관통 홀(104a-104d)을 통해서 삽입된다. 이어서, 조임 조립체(108)를 조여서 전기 커넥터(20)를 와이어 스트랩(124) 및 단자(26)상에 클램핑한다. 이어서, 와이어 스트랩(124)의 타단부를 중공 샤프트(148)내의 금속 케이싱(150)에 연결하여 전극 단자(26)를 전기적으로 접지시킨다.
본 발명의 바람직한 버젼과 관련하여 본 발명을 상세히 설명하였지만, 기타 버젼도 가능할 것이다. 예를 들어, 집게 아암(74a, 74b)은 원형 단면을 가지는 원통형상과 같은 다른 구성도 가능할 것이고 심지어는 사각이나 정방형 단면도 가능할 것이다. 조임 조립체(108)가 또한 집게 아암(74a, 74b)을 서로에 대해 클립핑(clip)하는 탄성 금속 클립일 수 있고, 또는 집게 아암(74a, 74b)들 자체가 서로에 대해 편향되는 스프링일 수도 있다. 또한, 세라믹 디스크(140)는 이상에서 특정하여 언급한 재료 이외의 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 추가적으로, 바닥, 상 부, 위쪽 및 아래쪽과 같은 상대적인 의미의 용어들은 몇몇 경우에 서로 바뀔 수 있으며 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 사용된 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 명세서에 기재된 바람직한 버젼 및 상대적인 용어들로 한정되지 않는다 할 것이다.
예를 들어, 본 발명은 플라즈마 분위기에서 전기적 아아크를 감소시킬 수 있는 기판 지지부용 전기 커넥터를 제공한다. 또한, 교체나 수리 없이 수많은 프로세스 사이클 동안 RF 전류를 신뢰할 수 있게 통과시키는 전기 커넥터를 제공할 수 있을 것이다. 또한, 전기적 접촉부의 손실 없이 커넥터 구조물의 열팽창 이동을 허용할 수 있는 전기 커넥터를 제공할 수 있을 것이며, 용이하게 분리 및 교체가 가능한 전기 커넥터를 제공할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 기판 프로세싱 챔버용 기판 지지부로서:
    (a) 기판을 수용하는 표면을 가지는 세라믹 디스크;
    (b) 상기 세라믹 디스크내의 전극;
    (c) 상기 세라믹 디스크내의 전극에 전기적으로 커플링된 제 1 단부 및 상기 세라믹 디스크의 외측으로 연장하는 제 2 단부를 구비하는 전극 단자; 및
    (d) 외부 전원을 상기 전극 단자에 연결하기 위한 전기 커넥터로서, 한 쌍의 대향 집게 아암(arm), 상기 전극 단자의 제 2 단부 둘레에 끼워지는 크기의 홈, 및 상기 전극 단자 둘레로 상기 집게 아암을 조일수 있는 조임(tightening) 조립체를 수용하기 위한 한 쌍의 관통 홀을 포함하는 전기 커넥터를 포함하는 기판 지지부.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 관통 홀은 나사 구멍을 포함하고, 상기 조임 조립체는 상기 나사 구멍내로 회전 진입이 가능한 크기의 나사를 포함하는 기판 지지부.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 조임 조립체는 볼트와 너트를 포함하는 기판 지지부.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 관통홀 및 조임 조립체를 수용하기 위한 리세스 부분을 포함하는 기판 지지부.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 홈은 상기 집게 아암들 중 하나내에 위치하는 기판 지지부.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 집게 아암은 원형 커플링 스팬에 의해 일단부에서 결합되는 제 1 및 제 2 플레이트를 포함하는 기판 지지부.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트는 균일한 두께를 가지며, 상기 제 2 플레이트는 테이퍼링되는 기판 지지부.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 조임 조립체가 상기 전기 단자에 대해 조여질 때 상기 제 2 플레이트가 상기 제 1 플레이트를 향해 굽혀질 수 있는 정도의 양(量)으로 상기 제 2 플레이트가 테이퍼링되는 기판 지지부.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 디스크는 알루미늄 질화물을 포함하는 기판 지지부.
  10. 제 1 항에 있어서,
    (e) 상기 세라믹 디스크내의 저항식 히터;
    (f) 상기 저항식 히터에 연결된 제 1 단부 및 상기 세라믹 디스크의 외측으 로 연장하는 제 2 단부를 각각 구비하는 한 쌍의 히터 단자; 및
    (g) 외부 전원을 상기 저항식 히터에 연결하기 위한 한 쌍의 제 2 전기 커넥터로서, 한 쌍의 대향 집게 아암, 히터 단자의 제 2 단부 둘레에 끼워지는 크기의 홈, 및 상기 히터 단자 둘레로 상기 집게 아암을 조일수 있는 조임 조립체를 수용하기 위한 한 쌍의 관통 홀을 각각 포함하는 한 쌍의 제 2 전기 커넥터를 더 포함하는 기판 지지부.
  11. 기판 프로세싱 장치로서:
    (1) 외피 벽, 상기 제 1 항에 따른 기판 지지부, 가스 분배기 및 가스 배기부를 포함하는 프로세스 챔버;
    (2) 전력을 전극에 제공하기 위한 외부 전원; 및
    (3) 선택된 전력 레벨을 전극에 제공하기 위해 상기 외부 전원에 명령을 제공하는 프로그램 코드를 포함하는 제어부를 포함하는 기판 프로세싱 장치.
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