KR20080031096A - 조립체 및 히터 조립체 - Google Patents
조립체 및 히터 조립체 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080031096A KR20080031096A KR1020060119243A KR20060119243A KR20080031096A KR 20080031096 A KR20080031096 A KR 20080031096A KR 1020060119243 A KR1020060119243 A KR 1020060119243A KR 20060119243 A KR20060119243 A KR 20060119243A KR 20080031096 A KR20080031096 A KR 20080031096A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- assembly
- ceramic
- heating
- heating element
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 110
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 65
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 claims description 4
- LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B zirconium(4+);tetraphosphate Chemical compound [Zr+4].[Zr+4].[Zr+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000166 zirconium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 14
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- -1 carbon nitrides Chemical class 0.000 description 3
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HZVVJJIYJKGMFL-UHFFFAOYSA-N almasilate Chemical compound O.[Mg+2].[Al+3].[Al+3].O[Si](O)=O.O[Si](O)=O HZVVJJIYJKGMFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012215 calcium aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000404 calcium aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- WNCYAPRTYDMSFP-UHFFFAOYSA-N calcium aluminosilicate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O WNCYAPRTYDMSFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940078583 calcium aluminosilicate Drugs 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 2
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 2
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000006829 Ficus sundaica Species 0.000 description 1
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000581 reactive spray deposition Methods 0.000 description 1
- XLUBVTJUEUUZMR-UHFFFAOYSA-B silicon(4+);tetraphosphate Chemical compound [Si+4].[Si+4].[Si+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XLUBVTJUEUUZMR-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/141—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds
- H05B3/143—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds applied to semiconductors, e.g. wafers heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
반도체 기판 또는 금속/세라믹 몰드와 같은 가열 타겟을 지지하고 가열 타겟의 온도를 조절하며 탈가스 또는 어닐링과 같은 온도 조절을 필요로 하는 산업상의 공정에 사용되는 조립체가 제공된다. 일 실시예에서, 상기 조립체는 가열 타겟을 지지하기 위한 가열 타겟 지지 부재와, 300 ℃ 이상의 온도로 가열 타겟을 가열하기 위한 세라믹 가열 소자와, 기판 지지 부재와 세라믹 가열 층 사이에 배치되는 제 1 열 전도성 층, 및 세라믹 가열 층 아래에 배치되는 제 2 층을 포함한다. 히터 조립체 내의 제 1 층과 제 2 층은 모두 기판에 대해 균일하고 우수한 가열을 제공하면서 세라믹 층에 대한 손상을 초래함이 없이 세라믹 가열 층을 편향시키도록 5 GPa 미만의 탄성 계수를 가진다.
Description
도 1은 세라믹 히터의 일 실시예를 도시하는 사시도,
도 2a 내지 도 2c는 상이한 층 구성을 갖는 도 1의 세라믹 히터의 여러 실시예들을 도시하는 횡단면도,
도 3은 본 발명의 히터 조립체의 일 실시예를 도시하는 분해도,
도 4는 본 발명의 히터 조립체의 다른 실시예를 도시하는 단면도,
도 5는 본 발명의 히터 조립체의 또 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 히터 12, 18 : 기판
16 : 가열 소자 25 : 코팅 층
31 : 지지 부재 36 : 플랫폼
37 : 케이스 S : 가열 타겟
본 발명은 일반적으로, 반도체 처리 챔버 내의 기판 온도를 조절하기 위한 조립체; 유리 몰딩, 탈가스화, 합금화를 포함한 금속 또는 세라믹 몰드의 온도 조절을 위한 조립체; 또는 온도 조절을 필요로 하는 다른 산업상의 공정들에 관한 것이다.
저항식 히터는 고 에너지 효율과 보다 용이한 측정 및 제어로 인해 타겟(target)을 가열하기 위한 인기있는 수단이다. 이들 저항식 히터 중에, 세라믹 히터는 종래 금속 히터가 사용될 수 있는 온도보다 고온이 필요할 때 통상적으로 선택된다. 세라믹 히터는 또한 금속 오염에 민감한 공정에 사용된다. 반도체 공정, 금속 또는 세라믹 몰딩, 탈가스화 및 합금화는 세라믹 히터가 통상적으로 사용되는 분야의 예들이다. 이들 분야에의 적용에는 통상적으로, 600℃ 이상의 온도에 도달하는 타겟을 필요로 한다. 가열식 타겟, 즉 반도체 웨이퍼 또는 몰드의 온도 제어는 소정의 공정 성능을 만족시키는데 중요하다.
저항식 히터를 포함하는 열 조절 장치도 타겟과 저항식 히터 사이에 분리형 타겟 지지 부재를 포함할 수 있다. 그러한 구성은 예를 들어, 저항식 히터가 심각한 처리 환경, 기계적 부하, 또는 오염으로부터 보호되어야할 필요성이 있을 때 바람직하다. 그러한 타겟 지지 부재는 또한 가열식 타겟에 대한 개선된 온도 균일성이 요구될 때에도 바람직하다. 그러한 구성에 있어서는 일반적으로, 가열식 타겟의 온도 제어와 관련하여 두 개의 관심 분야가 있다. 제 1 관심 분야는 가열식 히터와 타겟 지지대 표면 사이의 열 전달이고, 제 2 관심 분야는 조립체 구조물 내부 에 있는 타겟 지지대의 열 조절이다. 조립된 열 조절 장치는 열 접촉 저항의 문제가 있다. 가스에 의한 대류 열 전달이 덜 유효한 진공 또는 저 가스압(20 Pa 이하) 환경하에서 열 접촉 저항 문제는 훨씬 더 중요해 진다. 일반적으로, 아르곤 또는 헬륨과 같은 후면 가스가 그러한 열 전달의 어려움을 보상하기 위해 기판과 타겟 지지대 사이의 열 전달 매체로서 사용된다.
타겟 지지 부재는 가열 타겟을 정위치에 유지하기 위한 기능, 예를 들어 진공 또는 정전 척(electrostatic chuck)을 가질 수 있다. 상기 기능의 다른 예로서 타겟 지지 부재는 플라즈마 처리를 위한 RF 전극으로서 작동할 수 있다.
제 2 관심 분야는 타겟 지지 부재의 열 조절이다. 조립체 내부의 타겟 지지 부재의 열 조절은 일반적으로 조립체 내부에 위치되는 금속 냉각 판에 의해 제공된다. 고체 대 고체 접촉을 이루고 있는 재료를 통한 전도성 열 전달의 개선으로 보다 높은 열 전달을 초래하는데, 그 이유는 고체 재료를 통한 열 전도가 결합 표면 내의 표면 불규칙(평탄도, 거칠기 등)에 의해 유도되는 간극을 포함하는 공기 간극 또는 공동을 통한 열 전달에 비해서 높기 때문이다. 개선된 에너지 효율을 위해서는 더 빠른 가열/냉각, 및 탄성 O링과 같은 조립체 내부의 비열저항 부품의 보호가 바람직하다.
열 경계면 재료(TIM) 층이 세라믹 지지 부재와 냉각판 사이의 고체 대 고체 접촉을 최소화하기 위해서 사용되어 왔다. 미국 특허 제 6,292,346 호에는 500 ㎛ 미만의 두께를 갖는 금속 포일 또는 카본 시이트(carbon sheet)의 사용이 설명되어 있다. 미국 특허 제 6,563,686 호에는 개선된 열 전도도를 제공하기 위해 등각 흑 연 틈새 층(conformal graphite interstitial layer)의 사용이 설명되어 있다. 그러나, 흑연 또는 탄소층으로부터 가장 양호한 성능을 얻기 위해서는 결합 표면 내의 공기 간극 또는 공동을 최소화하도록 가열 소자와 타겟 지지 부재에 대해 충분한 압축이 필요하다.
그러나, 전술한 특허들에 설명된 단일 TIM 층을 사용하는 방법은 세라믹 히터에는 적용할 수 없다. 세라믹 히터가 종래의 금속 히터에 대해 다수의 장점을 갖지만, 세라믹 부품들은 일반적으로 고유한 단점인 취성을 가진다. 가열 소자에 대한 손상 없이 TIM 층의 성능을 최대화하기 위해 히터에 대해 충분한 압축력을 얻는 것이 어렵다. 불충분한 압축력으로 인한 비효율적인 열전달은 세라믹 히터의 일반적인 문제점이다. 또한, 종래 기술에서 TIM 압축력 해결 방법은 가열식 타겟 상의 균일한 온도 분포, 반도체 공정 및 렌즈 몰딩 공정에 대한 요건을 제공하는데 실패했다. 신뢰성과 재현성은 TIM에 대한 불충분한 접촉과 관련된 또 다른 문제점이다. 성능은 부품 대 부품 편차 및 조립체 작동기 편차에 의존하는 실제 접촉 면적에 민감하다.
그러므로, 가열 소자에 대한 최소 영향력으로 개선된 열 전달 특성을 갖는 히터 조립체가 필요하다.
일면에서, 본 발명은 웨이퍼 처리 챔버 또는 고온 몰딩 챔버와 같은 프로세스 챔버 내의 타겟을 지지하고 타겟의 온도를 조절하기 위한 조립체 관한 것으로 서, 상기 조립체는 웨이퍼 기판 또는 몰드를 지지하는 타겟 지지 부재와, 타겟을 300℃ 이상의 온도로 가열하기 위한 세라믹 가열 소자와, 상기 타겟 지지 부재와 세라믹 가열 소자 사이에 배치되는 제 1 열 전도 층, 및 상기 세라믹 가열 소자 아래에 배치되는 제 2 층을 포함한다. 상기 제 1 층 및 제 2 층은 모두 기판에 대한 균일하고 우수한 가열을 여전히 제공하면서 세라믹 층에 대한 손상의 원인 없이 세라믹 가열 소자를 편향시키기 위해 5 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 재료를 포함한다.
제 1 실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 층 양자는 흑연과 같은 동일한 재료를 가진다. 제 2 실시예에서, 상기 제 1 층은 흑연 시이트를 포함하며 제 2 층은 세라믹 펠트(felt) 재료를 포함한다. 제 3 실시예에서, 제 2 층은 500 ㎛ 이상의 두께를 가진다.
본 발명에 사용된, 유사한 언어들이 관련된 기본 기능의 변경을 초래함이 없이 어떤 동등한 표현을 바꾸는데 적용될 수 있다. 따라서, "약" 및 "실질적으로"와 같은 용어 또는 용어들에 의해 변경된 값은 몇몇의 경우에 특정된 정밀한 값에 한정되지 않는다.
본 발명에 사용된 용어 "타겟" 또는 "기판"은 본 발명의 가열 조립체에 의해 지지/가열되는 반도체 웨이퍼 또는 몰드를 지칭한다. 또한, "처리 장치"는 지지되는 기판의 온도를 조절하기 위해 하나 이상의 가열 소자 및/또는 냉각 설비를 포함 하는 조립체를 지칭하는 "히터", "히터 조립체", "가열 장치" 또는 "프로세싱 장치"로 사용될 수 있다.
본 발명에 사용된 용어 "회로"는 "전극"과 상호교환적으로 사용될 수 있으며, 용어 "가열 소자"는 "저항기", "가열 저항기" 또는 "히터"와 상호교환적으로 사용될 수 있다. 상기 용어 "회로"는 적어도 하나의 유닛이 존재하는 단일 또는 복수 형태로 사용될 수 있다.
본 발명에 사용된 용어 "시이트"는 "층"과 상호교환적으로 사용될 수 있다.
가열 장치와 같은 조립체는 가열 소자와 타겟 사이의 유효한 열 전도, 예를 들어 웨이퍼 기판의 가열, 몰드의 가열 또는 다른 형태의 시편 컨테이너의 가열을 제공하며, 가열 타겟은 300℃ 이상의 온도로 가열된다. 장치는 결점이 있는, 예를 들어 평평하지 않은 접촉 표면을 갖는 가열소자에 대해서도 타겟에 상당히 균일한 온도 분포를 제공한다. 조립체의 실시예가 사용될 재료, 부품의 조립체, 제작 공정의 설명과 관련하여 도면을 참조하여 다음에 설명된다.
세라믹 가열 소자의 일반적인
실시예
:
일 실시예에서, 조립체는 도 1에 도시한 바와 같은 세라믹 히터(33)를 포함한다. 세라믹 히터(33)는 내부에 매설된 가열 저항기(16)를 갖는 디스크형의 조밀한 세라믹 기판(12)을 포함하며, 상부면(13)은 가열 타겟, 즉 웨이퍼, 몰드, 또는 다른 시편 컨테이너(S)용 지지 표면으로서의 역할을 한다. 가열 저항기에 전기를 공급하기 위한 전기 터미널(15)은 세라믹 기판(12)의 바닥 표면의 중심에, 또는 다 른 실시예에서 세라믹 기판의 측면에 부착될 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같은 일 실시예에서, 세라믹 베이스 기판은 세라믹 전도 재료를 포함하는 디스크 또는 기판을 포함하며, 상기 기판은 전기 절연된 오버코트 층(19)을 가지며, 상기 층(19)과 베이스 기판(18) 사이의 접착력을 개선하는데 도움을 주는 타이-층(tie-layer)(도시되지 않음)을 선택적으로 가진다. 전기 전도 재료의 예로는 흑연; W 및 Mo와 같은 내화성 금속, 전이 금속, 희토류 금속 및 합금; 하프늄, 지르코늄, 및 세륨의 산화물과 탄화물 및 이들의 혼합물이 있다. 오버코트 층(19)은 B, Al, Si, Ga, Y, 내화성 경질 금속, 전이 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 원소의 산화물, 질화물, 탄화물, 탄소질화물 또는 산소질화물; 알루미늄의 산화물과 산소질화물; 및 이들의 조합물 중에서 하나 이상을 포함한다. 타이-층은 Al, Si, Ta, W와 Mo를 포함하는 내화성 금속, 티타늄과 크롬과 철을 포함하는 전이 금속으로부터 선택되는 원소의 질화물, 탄화물, 탄소질화물, 붕소화물, 산화물, 산소질화물; 및 이들의 혼합물 중의 하나 이상을 포함한다. 상기 예로는 TiC, TaC, SiC, MoC, 및 이들의 혼합물이 있다.
도 2b에 도시한 바와 같은 일 실시예에서, 베이스 기판(18)은 소결 세라믹, 예를 들어, 내마모 저항 및 고온 저항 특성을 갖는, B, Al, Si, Ga, Y, NaZr2(PO4)3의 NZP 구조를 갖는 고온 안정성 지르코늄 인산염, 내화성 경질 금속, 전이 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 원소의 산화물, 질화물, 탄화물, 탄소질화물 또는 산소질화물; 알루미늄의 산화물과 산소질화물; 및 이들의 조합물 중에서 선택 되는 전기 절연 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 베이스 기판(18)은 순도 99.7% 이상의 AlN과 Y2O3, Er2O3, 및 이들의 조합물로부터 선택되는 소결제를 포함한다.
도 2c에 도시한 바와 같은 일 실시예에서, 적합한 회로 설계를 갖는 전극(16)이 세라믹 기판(12) 내에 매설되어 있다. 가열 소자(16)는 열분해 흑연, 텅스텐, 몰리브덴, 레늄 및 백금 또는 이들의 합금; 주기율표의 IVa, Va 및 VIa족에 속하는 금속의 탄화물 및 질화물; 하프늄, 지르코늄 및 세륨의 탄화물 또는 산화물, 및 이들의 조합물로부터 선택되는 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 가열 소자(16)는 기판(또는 기판의 코팅 층)의 열팽창 계수(CTE)와 거의 일치하는 열팽창 계수를 갖는 재료를 포함한다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같은 다른 실시예에서, 가열 소자(33)는 스크린 인쇄법, 스핀 코팅, 플라즈마 스프레이, 스프레이 열분해, 반응성 스프레이 증착, 졸-겔, 연소 토오치, 전기 아아크, 이온 도금, 이온 주입, 스퍼터링 증착, 레이저 절개, 증발, 전기도금, 및 레이저 표면 합금화를 포함하는 공지된 공정에 의해 (도 2b의)전기 절연 베이스 기판(18) 또는 코팅 층(19) 위에 형성되는, 두께가 5 내지 1000 ㎛ 범위인 필름 전극(16)을 포함한다. 일 실시예에서, 필름 전극(16)은 고융점 금속, 예를 들어 텅스텐, 몰리브덴, 레늄 및 백금 또는 이들의 합금을 포함한다. 다른 실시예에서, 필름 전극(16)은 하프늄, 지르코늄, 세륨의 탄화물 또는 산화물, 및 이들의 혼합물 중의 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 히터 조립체에서, 하나 이상의 전극이 사용된다. 적용 분야에 따 라서, 전극은 저항식 가열 소자, 플라즈마 발생 전극, 정전 척 전극, 또는 전자 비임 전극으로서 기능을 한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 일 실시예에서, 세라믹 히터(33)는 B, Al, Si, Ga, Y, 내화성 경질 금속, 전이 금속, 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 원소의 질화물, 탄화물, 탄소질화물 또는 산소질화물; NaZr2(PO4)3의 NZP 구조를 갖는 지르코늄 인산염; 2a족, 3a족 및 4a족의 원소들로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 유리-세라믹 조성물; BaO-Al2O3-B2O3-SiO2 유리; Y, Sc, La, Ce, Gd, Eu, Dy의 산화물 또는 불화물과 이트륨-알루미늄-가닛(YAG)을 포함하는 플라즈마 저항 재료와 SiO2의 혼합물 중의 하나 이상을 포함한다. 일 실시예에서, 코팅 필름은 25 내지 1000℃의 온도에서 2.0 × 10-6/K 내지 10× 10-6/K 범위의 CTE를 갖는 재료를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 층(25)은 NaZr2(PO4)3의 NZP 구조를 갖는 고온 안정성 지르코늄 인산염, 및 유사한 결정 구조를 갖는 실리콘 인산염과 이소 구조의(isostructral) 인산염을 포함한다. 제 3 실시예에서, 층(25)은 원소 주기율표의 2a, 3a, 4a족을 포함하는 유리-세라믹 조성물을 포함한다. 적합한 유리-세라믹 조성물의 예로는 란타늄 알루미노실리케이트(LAS), 마그네슘 알루미노실리케이트(MAS), 칼슘 알루미노실리케이트(CAS), 및 이트륨 알루미노실리케이트(YAS)가 있다. 보호 코팅 층(25)의 두께는 적용 분야 및 사용된 공정, 예를 들어, CVD, 이온 도금, ETP 등에 따라 두께가 적 용 분야에 따라 1 내지 수백 ㎛로 변화된다.
조립체의 일반적인
실시예
일 실시예에서, 온도 조절 장치, 예를 들어, 가열 소자(33)는 히터 케이스에 의해 전체 또는 부분적으로 둘러싸여 있으며 히터 소자와 히터 케이스 사이의 열 전달 모드는 전도가 우선적이다. 다른 실시예에서, 히터 케이스는 전도 이외에도 히터 케이스를 통해 가열 타겟(S)으로 직접적인 방사 가열을 허용할 수 있는 방사선 투과성을 가진다. 또 다른 실시예에서, 히터 케이스는 불투과성을 가진다. 또 다른 실시예에서, 가열 타겟(S)의 공정은 일반적으로 부분 진공 하에서 수행되며, 후면 가스는 기판(S)과 세라믹 히터(10) 사이의 열 전달을 개선하는데 사용된다.
도 3은 히터 조립체의 실시예를 도시하는 분해도이다. 상부로부터 하부로 시작되는 히터 케이스(37)에 대한 조립체는 타겟 지지 부재(31), 제 1 열전도 시이트(32), 가열 소자(33), 제 2 시이트(34), 선택적인 열 절연층(35), 및 플랫폼(36)을 포함한다. 지지 부재(31)는 가열 타겟(S)을 지지하도록 제공된다. 일 실시예에서, 지지 부재(31)와 플랫폼(36)은 기계식 체결기 또는 다른 체결 수단(38)에 의해 서로 결합됨으로써, 나머지 부품을 충분히 에워싸는 히터 케이스(37)를 형성한다. 기계식 체결기의 예로는 로드, 스크류, 볼트 등이 있다. 일 실시예에서, 지지 부재(31)는 세라믹 본드, 접착제 등의 사용에 의해 플랫폼(36)과 결합된다. 일 실시예에서, 스프링 또는 다른 탄성 수단이 체결 수단(38)으로서 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 시이트는 모두 0.05 내지 30 psi 범위의 가열 소자(33)에 대한 편향력으로 상기 시이트와 가열 소자 사이의 밀착 접촉을 위해서 작동시 가열 소자(33)와 지지 부재(31)에 대해 편향(biasing)(압박)된다. 일 실시예에서, 가열 소자(33)(또는 냉각 설비와 같은 온도 조절 설비)에 대한 편향력은 0.10 내지 20 psi 범위이다.
도 5에 도시한 바와 같은 다른 실시예에서, 히터 케이스(37)는 내측 조립체를 부분적으로 덮고 있다. 도 5에서, 전력은 가열 소자(33)의 전력 공급부(39)를 통해 공급된다. 도 4 및 도 5에서, 전력 공급 수단은 가열 소자(33)로부터 모놀리식(monolithically)으로 연장된다. (도시되지 않은) 또 다른 실시예에서, 전력 공급 수단(39)은 가열 소자(33)에 연결되는 가요성 와이어를 포함한다. 일 실시예에서 전력 공급 수단은 가열 소자(33)의 수직 변위를 제한하지 않음으로써 가열 소자(33)가 카본 시이트 또는 히터 조립체의 다른 부품의 열 팽창에 따라 자유롭게 이동되도록 구성된다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 일 실시예에서, 가열 타겟(S) 측면 상에 있는 제 1 열 전도성 시이트(32)는 제 2 시이트(34) 보다 더 얇아서 상이한 열 저항에 의해 가열 타겟(S) 쪽으로 더욱 효과적인 열전달을 한다.
일 실시예에서, 조립체는 더 큰 열 저항을 제공하기 위해서 제 2 시이트(34) 아래에 배치되는 선택적인 열 절연 층(35)을 더 포함한다. (도시되지 않은) 일 실시예에서, 열 절연 층은 제 2 시이트(34)와 가열 소자(33) 사이에 배치된다. 다른 실시예에서, 추가의 열 절연 층(35)이 제 2 열 전도성 시이트(34) 아래에 배치된다.
도 5의 일 실시예에서, 전력 공급 수단은 전기 전도성 치형 로드를 수용하도 록 설계되며 히터(33)로부터 연장하는 테이퍼진 구멍을 갖춘 흑연 기둥을 포함한다. 전기 전도성 치형 로드는 (도시되지 않은) 가요성 와이어에도 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 매설된 열분해 흑연(PG) 전극이 히터(33) 내부의 가열 소자로서 사용된다. 또 다른 실시예에서, 공정 부하로부터 PBN 세라믹 히터를 보호하기 위해 플랫폼(40) 상에서 마주보는 지지 보스가 타겟 지지 부재(31)로부터 돌출되어 있다.
작동시, 기판(S)은 가열 소자(33)로부터 제 1 열 전도성 시이트(32)로, 타겟 지지 부재(31)로부터 기판(S)으로 열(즉, 열 에너지)을 우회시킴으로써 열적으로 조절된다. 타겟 지지 부재(31)와 플랫폼(36)은 동, 강철, 고속도강, 텅스텐, 몰리브덴, 코바(등록상표; KOVAR) 또는 이들의 합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 동일하거나 상이한 재료를 포함한다. 두 개의 부품이 상이한 재료를 포함한다면, 제 2 재료보다 0.75 내지 1.25 배 범위의 열팽창 계수(CTE)를 갖는 재료가 바람직하다. 이와는 달리, 세라믹 또는 소결된 경질 합금이 선택된다. 그 예로서는 알루미늄 질화물, 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물, 텅스텐 카바이드, 흑연 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
열 절연 층(35)은 통상적으로, 낮은 열 전도성 재료로 제조된다. 그 예로서는 열분해 붕소 질화물, 실리콘 질화물, 알루미나, 지르코니아, 석영 유리 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 층은 50 ㎛ 내지 1 ㎝ 범위의 두께를 가진다. 일 실시예에서, 열 절연 층(35)은 적어도 100 ㎛의 두께를 가진다. 제 2 실시예에서, 열 절연 층은 5 mm 미만의 두께를 가진다. 제 3 실시예에서, 열 절연 층은 100 내지 2000 ㎛ 범위의 두께를 가진다.
제 1 열 전도성 시이트(32) 및 제 2 열 전도성 시이트(34) 모두는 연성을 갖는 것, 즉 가열 소자에 대한 최소 또는 전무한 손상으로 케이스(32)에 대해 온도 조절 설비, 예를 들어 가열 소자(33)를 탄성적으로 변형시키고 압박하기 위해 시이트에 쿠션/스프링 특성을 부여하는 탄성/가요성을 갖는 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그 예로서는 우수한 연성을 갖는 카본 시이트, 세라믹 섬유, 세라믹 펠트, 세라믹 폼(foam), 흑연 폼 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 제 1 및 제 2 시이트는 동일하거나 상이한 재료를 포함하며, 그 재료는 적어도 5%의 연신율을 가진다. 제 2 실시예에서, 상기 재료는 10 GPa 미만의 탄성 계수를 가진다. 제 3 실시예에서, 상기 시이트는 5 GPa 미만의 탄성 계수를 가진다. 제 4 실시예에서, 상기 시이트는 1 GPa 미만의 탄성 계수를 가진다. 제 5 실시예에서, 상기 시이트는 적어도 20%의 압축률을 갖는 재료를 포함한다. 제 6 실시예에서, 상기 시이트는 적어도 40%의 압축률을 갖는 재료를 포함한다.
연성 특징 이외에도, 제 1 시이트(32)는 우수한 열 전도 특성을 갖는 것도 특징으로 한다. 열 전도 특성은 제 2 시이트에는 요구되지 않는다. 그러나, 일 실시예에서, 제 2 시이트(34)는 흑연과 같은 열 전도성과 연성을 모두 갖는 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 제 2 시이트(34)는 세라믹 펠트 또는 폼과 같은 열 절연성과 연성을 갖는 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 제 1 시이트(32)는 가열 소자와 평행한 평면에서 약 20 W/mK의 열 전도율을 갖는 탄소와 같은 연성 재료를 포함한다. 제 2 실시예에서, 제 1 및 제 2 시이트 중 적어도 하나는 적어도 100 W/mK의 열 전도율을 갖는 흑연 폼으로 이루어지는 층을 포함한다. 제 3 실시예에서, 제 1 및 제 2 시이트 각각은 상이한 재료, 예를 들어 카본 시이트와 흑연 폼의 내층들로 이루어지는 복수의 층들을 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 및 제 2 시이트는 43%의 압축률(ASTM F-36)과 1380 MPa의 탄성 계수를 갖는, 그라포일(등록 상표; Grafoil)로서 상업적으로 이용가능한 흑연 시이트를 포함한다. 다른 실시예에서, 제 1 시이트는 그라포일 시이트이고 제 2 시이트는 2 GPa 미만의 탄성 계수와 20 체적%의 공극율을 갖는 세라믹 섬유이다.
일 실시예에서, 제 1 열 전도성 시이트(32) 및 제 2 시이트(34)는 각각 50 ㎛ 내지 10 mm 범위의 두께를 가진다. 제 2 실시예에서, 각각의 시이트는 100 ㎛ 내지 5 mm 범위의 두께를 가진다. 제 3 실시예에서, 각각의 시이트는 100 ㎛ 내지 2 mm 범위의 두께를 가지며, 제 2 시이트는 제 1 열 전도성 시이트(32)의 1.5 내지 4배의 두께를 가진다. 제 4 실시예에서, 제 1 시이트(32)는 200 ㎛의 두께를 가지며 제 2 시이트(32)는 600 ㎛의 두께를 가진다.
가열 소자(33)가 우수한 쿠션 특성을 갖는 두 개의 시이트(32, 34) 사이에 개재되어 있으므로, 온도 상승시의 열 팽창으로 인해 세라믹 히터(33)와 히터 케이스 사이의 공간을 시이트가 채우게 된다. 또한, 가열 소자(33)의 양 측면 상의 시이트가 히터(33) 양 측면의 전체 표면적에 대해 균일한 지지를 제공하기 때문에, 가열 소자(33)상의 어떤 굴곡도 가열 소자(33)의 부분적인 부위에 과도한 힘의 부과없이 직선으로 설정되는데, 이는 가열 소자(33)가 취성 세라믹 재료로 구성될 때 특히 중요한 기능이다. 또한, 탄소, 흑연, 등과 같은 재료를 포함하는 제 1 시이트(32)의 이방성 열 전도율은 가열 타겟(S)을 통한 열 전달을 가능하게 하면서 평면 방향으로 열을 확산시킨다.
육방정계 탄소 및/또는 흑연의 열 전도율이 층과 평행한 방향으로는 높으나 두께 관통 방향으로는 낮으므로, 이러한 이방성 특성은 타겟 지지 부재(31), 그에 따라 가열 타겟(S)에 대한 열 균일도를 더욱 개선한다. 또한, 가열 소자에서 발생된 열이 제 1 열 전도성 시이트(32) 및 제 2 시이트(34)를 통해 전도되므로, 제 1 및 제 2 시이트 사이의 열 저항차를 제어함으로써, 예를 들어 더 두꺼운 제 2 시이트(34)를 제공하거나 제 2 시이트(34)용으로 세라믹 펠트와 같은 열 절연 재료를 사용함으로써 더욱 많은 열이 제 1 시이트(32) 쪽으로 전달되게 할 수 있다.
두 시이트(32, 34)용으로 열 전도성 재료를 사용하는 본 발명의 일 실시예에서, 히터의 열 성능은 아주 정밀하게 예측될 수 있다. 히터 조립체 내부의 부품들 사이의 열 접촉 저항은 통상적으로 제품 간의 편차, 조립체 작동기의 편차, 표면 조건 및 편평도 조건 등으로 인한 낮은 신뢰도와 재현성으로 인해 예측하는 것이 어렵다. 그러한 예측불가능성은 가열 소자를 설계할 때 문제가 된다. 열 접촉 저항을 발견하기 위한 실험이 종종 요구되는데, 이는 종종 고가이며 시간소모적이다. 그러나, 두 시이트(32, 34)에 대해 동일한 열 전도율과 탄성도를 갖는 연성 재료의 사용으로 가열 소자(33)가 동일한 열 전도성 재료의 시이트들 사이에 있다면 히터 양 측면 상의 접촉 상태가 항상 균일해진다. 예정된 전력이 가열 소자에서 발생되는 한, 모두 전달되어 열 접촉 저항의 변동에 의한 성능 변화를 최소화하면서 기판 을 300 내지 700℃ 범위의 온도로 가열하기 위한 우수한 열 성능 모델을 제공할 수 있다.
본 발명에서 도시된 실시예들은 가열 타겟을 가열하기 위한 적어도 가열 소자를 갖는 조립체를 위한 것이다. 그러나, 냉각 설비를 갖는 실시예들도 본 발명에서 설명된 가열 소자 대신에 조립체에 조립되는 냉각설비인 경우에는 본 발명의 범주 내에 있는 것이다. 일 실시예에서, 냉각 판은 기판의 온도를 -80℃로 조절하기 위해 가열 소자 대신에 사용된다. 제 2 실시예에서, 냉각 판은 -80 내지 600℃ 범위로 타겟 온도를 조절하기 위해 가열 소자 대신에 사용된다. 반도체 웨이퍼 홀더와 같은 조립체 내의 냉각 설비와 관련하여 제 1 열 전도성 시이트(32)와 제 2 시이트(34)를 사용하는 것에 의해 기판의 온도를 균일하게 조절할 수 있다.
전술한 이러한 설명들은 양호한 실시예를 포함한 본 발명을 설명하기 위한 예로서 사용된 것이며 본 기술 분야의 당업자들이 본 발명을 실시하고 이용할 수 있게 한다. 본 발명의 특허가능한 사상은 특허청구범위에 의해 정의되며 본 기술 분야의 당업자들에게 존재할 수 있는 다른 예들을 포함할 수 있다. 그러한 다른 예들은 특허청구범위의 글자 그대로의 의미와 다르지 않는 구성 소자를 갖거나 특허청구범위의 글자 그대로의 의미와 실질적으로 상이하지 않은 균등한 구성 소자를 갖는 한 본 발명의 특허청구범위의 범주 내에 있는 것이라고 이해해야 한다. 본 발명에서 지칭된 모든 인용 부호들은 단지 참조로서 병기한 것이다.
가열 소자에 대한 최소 영향력으로 열 전달 특성을 개선한 히터 조립체가 제공된다.
Claims (15)
- 프로세스 챔버 내의 가열 타겟의 온도를 조절하고 지지하기 위한 조립체에 있어서,상부면 및 바닥면을 구비하고, 상기 가열 타겟을 지지하도록 구성된 타겟 지지 부재와,상부면과 바닥면을 가지며, 기판 온도를 조절하기 위한 온도 조절 설비와,베이스 지지 부재와 상기 온도 조절 설비 사이에 배치되고, 상기 온도 조절 설비의 상부면에 대해 편향되며, 상기 온도 조절 설비에 평행한 평면에서 20 W/mK 이상의 열 전도율과 1 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 재료를 포함하는 제 1 층과,상기 온도 조절 설비의 아래에 배치되고, 상기 온도 조절 설비의 바닥면에 대해 편향되며, 1 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 재료를 포함하는 제 2 층을 포함하는조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 온도 조절 설비는 -80 ℃ 내지 600 ℃ 범위로 상기 기판의 온도를 조절하는 냉각판과 세라믹 히터를 포함하는조립체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 온도 조절 설비는 300 ℃ 이상의 온도로 상기 가열 타겟을 가열하는 세라믹 히터인조립체.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 층 또는 상기 제 2 층은 5 % 이상의 연신율을 갖는 재료를 포함하는조립체.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 층 또는 상기 제 2 층은 20 % 이상의 압축률을 갖는 재료를 포함하는조립체.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 층 및 상기 제 2 층은 각각 50 ㎛ 내지 10 mm의 두께를 가지는조립체.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 2 층은 500 ㎛ 이상의 두께를 가지며, 상기 제 1 층은 100 ㎛ 이상의 두께를 가지는조립체.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 2 시이트는 상기 제 1 시이트의 두께보다 1.5 내지 4 배의 두께를 가지는조립체.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 층 및 상기 제 2 층은 모두 30 psi 미만의 압력으로 상기 세라믹 가열 소자에 대해 편향되는조립체.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 층은 적어도 흑연 층을 포함하며,상기 제 2 층은 흑연 시이트, 세라믹 펠트(felt), 세라믹 폼, 카본 시이트(carbon sheet), 세라믹 섬유 및 흑연 폼으로부터 선택되는 재료를 포함하는조립체.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 온도 조절 설비는 상기 가열 타겟을 300 ℃ 이상의 온도로 가열하기 위한 세라믹 히터이며, 상기 조립체는상기 제 2 층 아래에 있는 열 절연 층과,상기 타겟 지지 부재에 밀봉 결합되며, 상기 제 1 층, 상기 제 2 층, 상기 세라믹 히터 및 상기 열 절연 층을 수용하는 케이스를 형성하는 플랫폼을 더 포함하는조립체.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 층 및 상기 제 2 층 양자는 각각 복수의 흑연 시이트를 포함하는조립체.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 시이트는 흑연 시이트이며,상기 조립체는 웨이퍼 프로세스 챔버 및 유리 몰드 내의 적어도 하나의 반도체 웨이퍼를 지지하고 온도를 조절하는조립체.
- 프로세스 챔버 내의 가열 타겟을 가열하고 지지하기 위한 히터 조립체에 있 어서,상부면 및 바닥면을 구비하고, 상기 가열 타겟을 지지하도록 구성된 타겟 지지 부재와,상부면과 바닥면을 가지며, 상기 가열 타겟을 300 ℃ 이상의 온도로 가열하기 위한 세라믹 가열 소자와,상기 타겟 지지 부재와 상기 세라믹 가열 소자 사이에 배치되고, 상기 세라믹 가열 소자의 상기 상부면에 대해 편향되며, 상기 세라믹 가열 소자에 평행한 평면에서 20 W/mK 이상의 열 전도율과 1 GPa 미만의 탄성 계수를 가지는 제 1 층과,상기 세라믹 가열 소자의 아래에 배치되고, 상기 세라믹 가열 소자의 상기 바닥면에 대해 편향되며, 1 GPa 미만의 탄성 계수를 갖는 재료를 포함하는 제 2 층을 포함하며,상기 세라믹 가열 소자는, B, Al, Si, Ga, Y, 내화성 경질 금속, 전이 금속 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 원소의 질화물, 탄화물, 탄소질화물 또는 산소질화물; NaZr2(PO4)3의 NZP 구조를 갖는 지르코늄 인산염; 2a족, 3a족 및 4a족의 원소들로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 유리-세라믹 조성물; BaO-Al2O3-B2O3-SiO2 유리; Y, Sc, La, Ce, Gd, Eu, Dy의 산화물 또는 불화물과 이트륨-알루미늄-가닛(YAG)을 포함하는 플라즈마 저항 재료와 SiO2의 혼합물 중 하나로 이루어진 오버-코팅 층을 포함하는히터 조립체.
- 프로세스 챔버 내의 가열 타겟을 가열하고 지지하기 위한 히터 조립체에 있어서,상부면 및 바닥면을 가지며, 상기 가열 타겟을 지지하도록 구성되며, 투명 또는 불투명 석영 재료를 포함하는 타겟 지지 부재와,상부면과 바닥면을 가지며, 상기 가열 타겟을 300 ℃ 이상의 온도로 가열하기 위한 세라믹 가열 소자와,상기 타겟 지지 부재와 상기 세라믹 가열 소자 사이에 배치되고, 상기 세라믹 가열 소자의 상기 상부면에 대해 편향되며, 상기 세라믹 가열 소자에 평행한 평면에서 20 W/mK 이상의 열 전도율과 20 % 이상의 압축률을 갖는 재료를 포함하는 제 1 층과,상기 세라믹 가열 소자의 아래에 배치되고, 상기 세라믹 가열 소자의 상기 바닥면에 대해 편향되며, 5 % 이상의 연신율을 갖는 재료를 포함하는 제 2 층을 포함하는히터 조립체.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US82615006P | 2006-09-19 | 2006-09-19 | |
| US60/826,150 | 2006-09-19 | ||
| US11/554,573 | 2006-10-30 | ||
| US11/554,573 US20080066683A1 (en) | 2006-09-19 | 2006-10-30 | Assembly with Enhanced Thermal Uniformity and Method For Making Thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080031096A true KR20080031096A (ko) | 2008-04-08 |
Family
ID=39105138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060119243A KR20080031096A (ko) | 2006-09-19 | 2006-11-29 | 조립체 및 히터 조립체 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20080066683A1 (ko) |
| JP (1) | JP2008078106A (ko) |
| KR (1) | KR20080031096A (ko) |
| CN (1) | CN101150038A (ko) |
| DE (1) | DE102006056614A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190027052A (ko) * | 2017-09-05 | 2019-03-14 | 이동현 | 기판 처리용 히터 |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7470919B2 (en) * | 2005-09-30 | 2008-12-30 | Applied Materials, Inc. | Substrate support assembly with thermal isolating plate |
| US8092637B2 (en) * | 2008-02-28 | 2012-01-10 | Hitachi High-Technologies Corporation | Manufacturing method in plasma processing apparatus |
| DE102008031587A1 (de) * | 2008-07-03 | 2010-01-07 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts |
| US8449679B2 (en) * | 2008-08-15 | 2013-05-28 | Lam Research Corporation | Temperature controlled hot edge ring assembly |
| JP5835722B2 (ja) | 2009-12-10 | 2015-12-24 | オルボテック エルティ ソラー，エルエルシー | 自動順位付け多方向直列型処理装置 |
| US20110315081A1 (en) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | Law Kam S | Susceptor for plasma processing chamber |
| KR101234358B1 (ko) * | 2010-11-02 | 2013-02-28 | 에이피시스템 주식회사 | 지지 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 장치 |
| US8459276B2 (en) | 2011-05-24 | 2013-06-11 | Orbotech LT Solar, LLC. | Broken wafer recovery system |
| US8893527B1 (en) * | 2011-07-21 | 2014-11-25 | WD Media, LLC | Single surface annealing of glass disks |
| CN103088288A (zh) * | 2011-11-03 | 2013-05-08 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 基片处理设备及其腔室装置 |
| JP5842701B2 (ja) * | 2012-03-27 | 2016-01-13 | 信越化学工業株式会社 | 希土類元素が拡散された酸化物セラミック蛍光材料 |
| FR3003999A1 (fr) * | 2013-03-29 | 2014-10-03 | Semco Engineering | Mandrin electrostatique a dispositif de serrage a effort controle. |
| CN103173823B (zh) * | 2013-04-09 | 2015-09-30 | 上海华力微电子有限公司 | 一种应用于铜电镀机台中的退火腔体 |
| CN103243313A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-08-14 | 光垒光电科技（上海）有限公司 | 衬底支撑结构、含有上述衬底支撑结构的反应腔室 |
| US9255033B2 (en) | 2013-08-16 | 2016-02-09 | Schott Corporation | Piezoelectric glass ceramic compositions and piezoelectric devices made therefrom |
| US9976211B2 (en) | 2014-04-25 | 2018-05-22 | Applied Materials, Inc. | Plasma erosion resistant thin film coating for high temperature application |
| TWI710472B (zh) * | 2014-04-25 | 2020-11-21 | 美商應用材料股份有限公司 | 用於高溫應用的耐電漿腐蝕薄膜塗層 |
| KR20190010748A (ko) * | 2014-06-23 | 2019-01-30 | 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 | 정전 척 |
| US20170051407A1 (en) * | 2015-08-17 | 2017-02-23 | Applied Materials, Inc. | Heating Source For Spatial Atomic Layer Deposition |
| DE102016217129A1 (de) | 2016-09-08 | 2018-03-08 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Wechselplattformträger mit verbesserter Temperierung |
| CN106765000B (zh) * | 2017-01-18 | 2019-04-30 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 电加热设备 |
| US20180213608A1 (en) * | 2017-01-20 | 2018-07-26 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck with radio frequency isolated heaters |
| JP6831269B2 (ja) * | 2017-02-28 | 2021-02-17 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックヒータ |
| JP6947932B2 (ja) * | 2018-06-26 | 2021-10-13 | 京セラ株式会社 | 試料保持具 |
| US20210053286A1 (en) * | 2019-08-20 | 2021-02-25 | Applied Materials, Inc. | Deflection restraint system for build plate in additive manufacturing |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW277139B (ko) * | 1993-09-16 | 1996-06-01 | Hitachi Seisakusyo Kk | |
| US6729269B2 (en) * | 1997-09-02 | 2004-05-04 | Ut-Battelle, Llc | Carbon or graphite foam as a heating element and system thereof |
| JP3980187B2 (ja) * | 1998-07-24 | 2007-09-26 | 日本碍子株式会社 | 半導体保持装置、その製造方法およびその使用方法 |
| DE69937255T2 (de) * | 1998-11-20 | 2008-07-03 | Steag RTP Systems, Inc., San Jose | Schnell-aufheiz- und -kühlvorrichtung für halbleiterwafer |
| US6563686B2 (en) * | 2001-03-19 | 2003-05-13 | Applied Materials, Inc. | Pedestal assembly with enhanced thermal conductivity |
| JP2002359236A (ja) * | 2001-03-27 | 2002-12-13 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体製造装置 |
| US20030019858A1 (en) * | 2001-07-27 | 2003-01-30 | Applied Materials, Inc. | Ceramic heater with thermal pipe for improving temperature uniformity, efficiency and robustness and manufacturing method |
| EP1588404A2 (en) * | 2003-01-17 | 2005-10-26 | General Electric Company | Wafer handling apparatus |
| US8038796B2 (en) * | 2004-12-30 | 2011-10-18 | Lam Research Corporation | Apparatus for spatial and temporal control of temperature on a substrate |
-
2006
- 2006-10-30 US US11/554,573 patent/US20080066683A1/en not_active Abandoned
- 2006-11-29 KR KR1020060119243A patent/KR20080031096A/ko not_active Application Discontinuation
- 2006-11-29 JP JP2006320935A patent/JP2008078106A/ja active Pending
- 2006-11-30 CN CNA2006100647267A patent/CN101150038A/zh active Pending
- 2006-11-30 DE DE102006056614A patent/DE102006056614A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190027052A (ko) * | 2017-09-05 | 2019-03-14 | 이동현 | 기판 처리용 히터 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102006056614A1 (de) | 2008-03-27 |
| CN101150038A (zh) | 2008-03-26 |
| US20080066683A1 (en) | 2008-03-20 |
| JP2008078106A (ja) | 2008-04-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20080031096A (ko) | 조립체 및 히터 조립체 | |
| USRE46136E1 (en) | Heating apparatus with enhanced thermal uniformity and method for making thereof | |
| KR101310521B1 (ko) | 열 균일성을 강화시킨 가열 장치 및 이의 제조방법 | |
| JP6153200B2 (ja) | ヒータを備え急速に温度変化する基板支持体 | |
| US20060021705A1 (en) | Substrate mounting apparatus and control method of substrate temperature | |
| TWI785727B (zh) | 用於高溫處理之具有金屬結合背板的靜電定位盤組件 | |
| JP4855177B2 (ja) | 静電チャック装置 | |
| EP2511950B1 (en) | Electrostatic chuck apparatus | |
| WO2007087196A2 (en) | Advanced ceramic heater for substrate processing | |
| KR100709536B1 (ko) | 가열 장치 | |
| US6535371B1 (en) | Layered ceramic/metallic assembly, and an electrostatic chuck using such an assembly | |
| JP2007227441A (ja) | ウェハ保持体およびそれを搭載したヒータユニット、ウェハプローバ | |
| WO2019131115A1 (ja) | 静電チャック装置 | |
| JP2007291524A (ja) | スパッター源用ターゲット | |
| KR102635169B1 (ko) | 코팅 타입 고온 정전척 | |
| JP2002033287A (ja) | 加熱装置 | |
| CN101154555A (zh) | 增强均热性的加热装置及其制造方法 | |
| US11309203B2 (en) | Wafer stage and method of manufacturing the same | |
| JP2024013794A (ja) | 保持装置 | |
| JP2022094466A (ja) | 静電チャック装置 | |
| JP2022050879A (ja) | ウエハ支持体 | |
| JP2003124085A (ja) | 基板加熱構造体および基板処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |