KR20110033925A - 저온 ｐｅｃｖｄ 적용을 위한 받침대 히터 - Google Patents

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Abstract

가열된 지지용 받침대에 동력을 제공하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 공정 키트가 제공된다. 상기 공정 키트는 한 단부에서 기판 지지대와 다른 대향 단부에서 베이스 조립체에 연결되는 전도성 재료로 제조되는 중공형 샤프트를 포함하며, 상기 베이스 조립체는 반도체 처리 툴 상에 배열되는 파워 박스에 결합되도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 베이스 조립체는 플라스틱 수지와 같은 유전체 재료로 제조된 인서트 내에 배열되는 적어도 하나의 노출된 전기 커넥터를 포함한다.

Description

저온 ＰＥＣＶＤ 적용을 위한 받침대 히터 {PEDESTAL HEATER FOR LOW TEMPERATURE PECVD APPLICATION}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 처리 챔버에 관한 것이며, 더 구체적으로 반도체 처리 챔버용 가열식 지지 받침대에 관한 것이다.
반도체 처리에는 기판 상에 미소 집적 회로를 형성하기 위한 다수의 상이한 화학적 및 물리적 공정들을 포함한다. 집적 회로를 형성하는 재료 층들은 화학 기상 증착, 물리 기상 증착, 에피택셜 성장 등에 의해 형성된다. 이들 재료 층의 일부는 포토레지스트 마스크 및 습식 또는 건식 에칭 기술을 사용하여 패턴화된다. 집적 회로를 형성하는데 사용되는 기판은 실리콘, 갈륨 비소(gallium arsenide), 인듐 인(indium phospide), 글라스, 또는 다른 적합한 재료일 수 있다.
집적 회로 제작에 있어서, 다양한 재료 층의 증착 또는 에칭을 위해 플라즈마 공정이 종종 사용된다. 플라즈마 공정은 열 처리 공정보다 종종 많은 장점을 제공한다. 예를 들어, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)은 유사한 열처리 공정에서 달성될 수 있는 것보다 더 저온 및 더 높은 증착 속도에서 증착 공정이 수행될 수 있게 한다. 따라서, PECVD는 예를 들어, 대규모 또는 초대규모 집적 회로(VLSI 또는 ULSI) 소자 제작을 위한 엄격한 열 운영(thermal budget)에 따른 집적 회로 제작에 유리하다.
이들 공정에 사용되는 처리 챔버들은 통상적으로, 처리 공정 중에 기판을 지지하기 위해 내부에 배열되는 기판 지지대 또는 받침대를 포함한다. 몇몇 공정에서, 받침대는 기판 온도를 제어 및/또는 상기 처리 공정에 사용될 수 있는 상승 온도를 제공하도록 구성되는 매설형 히터(embedded heater)를 포함할 수 있다. 통상적으로, 받침대는 일반적으로 바람직한 소자 제작 결과를 제공하는 세라믹 재료로 제조될 수 있다.
그러나, 세라믹 받침대는 다수의 도전을 제시한다. 이들 도전 중의 하나는 받침대 제작 비용이 툴 비용의 상당한 부분을 차지함으로 인해 소유 비용을 상승시킨다는 점이다. 또한, 히터를 캡슐화하기 위해 세라믹을 사용하는 것에 의해 집적회로 소자의 제작 공정에 사용될 수 있는 RF 파워로부터 히터를 차폐하지 못한다. 따라서, RF 파워가 집적회로 소자의 제작 공정에 사용되면, 히터를 차폐하기 위해 RF 필터가 제공되어야 하는데, 이는 툴 비용을 증가시키게 된다.
그러므로, 매설형 히터의 RF 차폐물을 제작 및 제공하는데 저렴하고 비용이 덜 드는 재료로 제조된 받침대가 필요하다.
가열된 지지용 받침대에 동력을 제공하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 공정 키트(process kit)가 제공된다. 상기 공정 키트는 한 단부에서 기판 지지대와 다른 대향 단부에서 베이스 조립체에 연결되는 전도성 재료로 제조되는 중공형 샤프트를 포함하며, 상기 베이스 조립체는 반도체 처리 툴 상에 배열되는 파워 박스에 결합되도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 베이스 조립체는 플라스틱 수지와 같은 유전체 재료로 제조된 인서트 내에 배열되는 적어도 하나의 노출된 전기 커넥터를 포함한다.
일 실시예에서, 반도체 처리 챔버용 받침대가 설명된다. 상기 받침대는 전도성 재료를 포함하는 기판 지지대와, 상기 기판 지지대 내부에 캡슐화되는 가열 소자, 및 제 1 단부에 있는 상기 기판 지지대와 대향 단부에 있는 결합 인터페이스에 연결되는 전도성 재료를 포함하는 중공형 샤프트를 포함하며, 상기 결합 인터페이스는 상기 처리 챔버 상에 배열되는 파워 출구에 연결되도록 구성되며 상기 중공형 샤프트와 전기 절연되는 하나 이상의 노출 전기 커넥터를 포함하는 유전체 플러그를 포함한다.
다른 실시예에서, 반도체 처리 챔버용 받침대가 설명된다. 상기 받침대는 전도성 재료를 포함하는 기판 지지대와, 상기 기판 지지대 내부에 캡슐화되는 가열 소자, 및 제 1 단부에 있는 상기 기판 지지대와 대향 단부에 있는 베이스 조립체에 연결되는 전도성 재료를 포함하는 중공형 샤프트를 포함한다. 상기 베이스 조립체는 내부 체적을 가지며 슬롯 형성된 전도성 부분, 및 상기 내부 체적 내에 배열되는 유전체 플러그를 포함하며, 상기 유전체 플러그는 유전체 플러그로부터 길이방향으로 연장하는 하나 또는 그보다 많은 전도성 부재를 포함하며, 하나 또는 그보다 많은 상기 전도성 부재 각각은 상기 슬롯 형성된 전도성 부분과 전기 절연된다.
전술한 본 발명의 특징들이 더 잘 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 서술한 본 발명에 대해 일부가 첨부 도면에 도시되어 있는 실시예들을 참조하여 더 상세히 설명된다. 그러나, 첨부 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예들만을 도시하므로 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 이해해서는 안 되며 본 발명의 다른 균등한 효과적인 실시예들이 있을 수 있다고 이해해야 한다.
도 1은 플라즈마 시스템의 일 실시예에 대한 부분 횡단면도이며,
도 2a는 도 1에 도시된 받침대의 일 실시예에 대한 평면도이며,
도 2b는 도 2a에 도시된 받침대의 일 실시예에 대한 저면도이며,
도 3a는 받침대의 다른 실시예의 일부분에 대한 횡단면도이며,
도 3b는 받침대의 다른 실시예에 대한 분해도이며,
도 3c는 베이스 조립체의 일 실시예에 대한 저면도이며,
도 4는 베이스 조립체의 다른 실시예에 대한 횡단면도이며,
도 5는 본 발명에서 설명된 받침대의 기판 지지면에 대한 개략적인 저면도이며,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에서 설명된 3 부분의 가열 프로파일로부터 취한 데이터를 그래프화한 도면이다.
이해를 쉽게 하기 위해, 도면에서 공통인 동일한 구성 요소를 지칭하는데에는 가능하다면, 동일한 도면 부호가 사용되었다. 일 실시예에서 설명된 구성 요소들은 특별한 언급 없이도 다른 실시예에 유리하게 사용될 수 있다고 이해해야 한다.
본 발명의 실시예들은 플라즈마 챔버를 기준으로 이후에 도면을 참조하여 설명된다. 일 실시예에서, 플라즈마 챔버는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 시스템에 사용된다. 본 발명에 유리하게 채택될 수 있는 PECVD 시스템의 예에는 모두 미국 캘리포니아 산타 클라라 소재의 어플라이드 머티리얼즈, 인코포레이티드로부터 상업적으로 이용가능한 프로듀서(PRODUCER(등록상표)) SE CVD 시스템, 프로듀서 GT(상표명) CVD 시스템 또는 DXZ(등록상표) CVD 시스템이 포함된다. 프로듀서 SE CVD 시스템(예를 들어, 200 mm 또는 300 mm)은 전도체 필름, 실란, 탄소-도프된 실리콘 산화물 및 다른 재료들과 같은 얇은 필름을 기판 상에 증착하는데 사용될 수 있는 두 개의 격리된 처리 영역을 가지며, 이에 대해서는 미국 특허 제 5,855,681호 및 6,495,233호에 설명되어 있으며 이 두 개의 특허는 본 발명에 참조되었다. 상기 DXZ(등록상표) CVD 챔버는 미국 특허 제 6,364,954호에 설명되어 있으며, 이 특허는 본 발명에 참고되었다. 예시적인 실시예가 두 개의 처리 영역을 포함하지만, 본 발명은 하나의 처리 영역 또는 두 개의 처리 영역보다 많은 처리 영역을 갖는 시스템에도 유리하게 사용될 수 있다고 이해해야 한다. 또한, 본 발명은 다른 챔버들 중에서도, 에칭 챔버, 이온 주입 챔버, 플라즈마 처리 챔버, 및 스트립핑(stripping) 챔버를 포함한 다른 플라즈마 챔버에서도 유리하게 사용될 수 있다고 이해해야 한다. 또한, 본 발명은 다른 제작자로부터 이용가능한 플라즈마 처리 챔버에도 유리하게 사용될 수 있다고 이해해야 한다.
도 1은 플라즈마 시스템(100)의 부분 횡단면도이다. 플라즈마 시스템(100)은 일반적으로, 한 쌍의 처리 영역(120A,120B)을 한정하는 측벽(112), 바닥 벽(116) 및 내측 벽(101)을 갖춘 처리 챔버 몸체(102)를 포함한다. 각각의 처리 영역(120A-B)은 유사하게 구성되며, 간단한 설명을 위해 단지 처리 영역(120B)에 있는 구성 요소들만 설명할 것이다.
받침대(128)는 시스템(100) 내의 바닥 벽(116)에 형성된 통로(122)를 통해 처리 영역(120B) 내에 배열된다. 받침대(128)는 받침대의 상부 면에 기판(도시 않음)을 지지하도록 구성된다. 받침대(128)는 소정의 처리 온도로 기판 온도를 가열하고 제어하기 위한 가열 소자, 예를 들어 저항 소자를 포함할 수 있다. 이와는 달리, 받침대(128)는 램프 조립체와 같은 원격 가열 소자에 의해 가열될 수 있다.
받침대(128)는 처리 영역(120B) 내에서의 받침대(128)의 승강 운동을 제어하는 구동 시스템을 포함할 수 있는 파워 출구 또는 파워 박스(103)에 스템(126)에 의해 연결된다. 스템(126)도 전력을 받침대(128)에 제공하기 위한 전력 인터페이스를 포함한다. 파워 박스(103)도 열전쌍 인터페이스와 같은, 전력 및 온도 표시를 위한 인터페이스를 포함한다. 스템(126)도 파워 박스(103)에 분리가능하게 연결되도록 구성되는 베이스 조립체(129)를 포함한다. 주변 링(135)은 파워 박스(103) 위에 도시되어 있다. 일 실시예에서, 주변 링(135)은 베이스 조립체(129)와 파워 박스(103)의 상부 표면 사이에 기계식 인터페이스를 제공하도록 구성된 기계식 스톱 또는 랜드(land)로서 채용된 숄더이다.
로드(130)는 바닥 벽(116) 내에 형성된 통로(124)를 통해 배열되며 받침대(128)를 통해 배열되는 기판 리프트 핀(161)을 기동시키는데 사용된다. 기판 리프트 핀(161)은 기판 이송 포트(160)를 통해 처리 영역(120B) 내외로 기판을 이송시키는데 사용되는 로봇(도시 않음)에 의한 기판의 교환을 촉진시키도록 기판을 받침대로부터 선택적으로 이격시킨다.
챔버 리드(104)는 챔버 몸체(102)의 상부에 연결된다. 리드(104)는 리드에 연결되는 하나 또는 그보다 많은 가스 분배 시스템(108)을 수용한다. 가스 분배 시스템(108)은 샤워헤드 조립체(142)를 통해 처리 영역(120B)으로 반응성 가스 및 에칭 가스를 분배하는 가스 입구 통로(142)를 포함한다. 샤워헤드 조립체(142)는 면판(146)에 끼이게 배열된 차단판(144)을 갖춘 환형 베이스 판(148)을 포함한다. RF 소오스(165)는 샤워헤드 조립체(142)에 연결된다. RF 소오스(165)는 샤워헤드 조립체(142)에 전력을 공급하여 샤워헤드 조립체(142)의 면판(146)과 가열식 받침대(128) 사이에 플라즈마의 생성을 촉진시킨다. 일 실시예에서, RF 소오스(165)는 13.56 ㎒ RF 생성기와 같은, 고주파 RF(HFRF) 파워 소오스일 수 있다. 다른 실시예에서, RF 소오스(165)는 HFRF 파워 소오스 및 300 ㎑ RF 생성기와 같은, 저주파 RF(LFRF) 파워 소오스를 포함할 수 있다. 이와는 달리, RF 소오스는 플라즈마 생성을 촉진시키기 위해 받침대(126)와 같은 처리 챔버 몸체(102)의 다른 부분에 연결될 수 있다. 유전체 절연체(158)는 RF 파워가 리드(104)로 유도되는 것을 방지하기 위해 리드(104)와 샤워헤드 조립체(142) 사이에 배열된다. 섀도우 링(106)은 받침대(128)의 소정의 높이에 기판을 결합하는 받침대(128)의 주변에 배열될 수 있다.
선택적으로, 냉각 채널(147)이 가스 분배 시스템(108)의 환형 베이스 판(108) 내에 형성되어 작동 중에 환형 베이스 판(148)을 냉각시킨다. 물, 에틸렌 글리콜, 가스 등과 같은 열 전달 유체가 냉각 채널(147)을 통해 순환되어 베이스 판(148)이 예정 온도로 유지된다.
챔버 라이너 조립체(127)가 챔버 몸체(102)의 측벽(101,112)에 매우 가까운 처리 영역(120B) 내에 배열되어 측벽(101,112)이 처리 영역(120B) 내의 처리 환경에 노출되는 것을 방지한다. 라이너 조립체(127)는 처리 영역(120B)으로부터의 가스와 부산물을 배기하고 처리 영역(120B) 내의 압력을 제어하도록 구성되는 펌핑 시스템(164)에 연결된 주변 펌핑 공동(125)을 포함한다. 복수의 배기 포트(131)가 챔버 라이너 조립체(127) 상에 형성될 수 있다. 배기 포트(131)는 시스템(100) 내의 처리를 촉진시키는 방식으로 처리 영역(120B)으로부터 주변 펌핑 공동(125)으로 가스의 흐름을 허용하도록 구성된다.
도 2a는 플라즈마 시스템(100)에 사용되는 받침대(128)의 일 실시예에 대한 평면도이다. 받침대(128)는 원형 기판 지지대(205) 반대 편에 스템(126) 및 베이스 조립체(129)를 포함한다. 일 실시예에서, 스템(126)은 관형 부재 또는 중공형 샤프트로서 구성된다. 일 실시예에서, 베이스 조립체(129)는 파워 출구 또는 파워 박스(103) 내에 그리고 그 상부에 배열되는 전기 접점을 갖는 분리가능한 정합 인터페이스로서 사용된다. 기판 지지대(205)는 실질적으로 평탄한 기판 수용면 또는 기판 지지면(210)을 포함한다. 기판 지지면(210)은 200 mm 기판, 300 mm 기판, 또는 450 mm 기판을 지지하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 지지면(210)은 지지면(210)의 평면 위로 연장하는 범프(bump) 또는 돌기일 수 있는 복수의 구조물(215)을 포함한다. 복수의 구조물(215) 각각의 높이는 지지면(210)으로부터 조금 상승되거나 조금 이격된 실질적으로 평탄한 기판 수용 평면 또는 면을 제공하기 위해 실질적으로 동일하다. 일 실시예에서, 각각의 구조물(215)은 지지면(210)의 재료와 상이한 재료로 형성 또는 코팅된다. 기판 지지면(205)도 리프트 핀(161)(도 1)을 수용하도록 관통 형성되는 복수의 개구(220)를 포함한다.
일 실시예에서, 기판 지지대(205) 및 스템(126)의 몸체는 전도성 금속 재료로 제조되는 반면에, 베이스 조립체(129)는 전도성 금속 재료와 절연 재료의 조합물로 제조된다. 전도성 금속 재료로 기판 지지대(205)를 제작하는 것은 세라믹으로 제조된 기판 지지대에 비해서 소유 비용을 낮춘다. 또한, 전도성 금속 재료는 RF 파워로부터 매설형 히터(본 도면에 도시 않음)를 차폐하는 역할을 한다. 이는 기판 지지대(205)의 효율과 수명을 증가시킴으로써 소유 비용을 감소시킨다.
일 실시예에서, 기판 지지대(205) 및 스템(126)의 몸체는 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 재료만으로 제조된다. 특정 실시예에서, 기판 지지대(205) 및 스템의 몸체는 모두 6061 Al로 제조된다. 일 실시예에서, 베이스 조립체(129)는 기판 지지대(205) 및 스템(126)의 전도성 부분으로부터 베이스 조립체(129)의 부분을 전기적으로 절연시키기 위해 내부에 배열되는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)과 같은 절연 부분 및 알루미늄 부분을 포함한다. 일 실시예에서, 기판 지지대(205)의 몸체는 알루미늄 재료로 제조되는 반면에, 지지면(210) 상에 배열된 각각의 구조물(215)은 알루미늄 산화물과 같은 세라믹 재료로 제조 또는 코팅된다.
도 2b는 받침대(128)의 일 실시예에 대한 저면도이다. 스템(126)은 기판 지지대(205)에 연결되는 제 1 단부 및 기판 지지대(205) 반대편의 제 2 단부에 있는 베이스 조립체(129)를 포함한다. 본 실시예에서, 베이스 조립체(129)는 유전체 플러그(230)를 포함 및/또는 연결되는 슬롯을 갖춘 전도성 부분(225)을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 전도성 부분(225)은 파워 박스(103)(도 1)와 결합되도록 구성되는 플러그 또는 수형(male) 인터페이스로서 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 전도성 부분(225)은 외측 면 또는 벽을 통해 적어도 부분적으로 형성된 슬롯을 갖춘 횡단면이 원형일 수 있다. 유전체 플러그(230)는 소켓 또는 수형 인터페이스로서 구성될 수 있거나, 선택적으로 파워 박스(103) 내의 전기 접점을 수용 또는 전기 접점과 결합하도록 구성되는 소켓 또는 수형 인터페이스로서 구성되는 부분 또는 부분들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 전도성 부분(225)은 스템(126)의 일체형 연장부일 수 있으며 알루미늄 재료로 제조되는 반면에, 유전체 플러그(230)는 PEEK 수지로 제조된다.
베이스 조립체(129)도 도 1의 파워 박스(103)와 인터페이스 접속되는 O형 링(240)을 수용하도록 구성되는 주변 링(135)을 포함한다. 본 실시예에서, 슬롯을 갖춘 전도성 부분(225)은 유전체 플러그(230)를 수용하도록 구성되는 개구를 포함하며, 유전체 플러그(230)는 상기 전도성 부분(225)에 체결된다. 유전체 플러그(230)도 파워 박스(103)로부터의 전기 도입선을 수용하도록 내부에 형성된 개구 또는 소켓을 포함한다.
도 3a는 도 1에 도시한 바와 같은 파워 출구 또는 파워 박스(103)에 연결되는 스템(126)을 갖춘 받침대에 대한 일 실시예의 일부의 횡단면도이다. 기판 지지대(205)는 전도성 몸체(300) 내에 배열 또는 캡슐화된 저항 히터(305)와 같은 매설형 가열 소자를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 몸체(300)는 알루미늄과 같은 전도성 금속으로 구성되는 재료로 제조된다. 저항식 히터(305)는 스템(126) 내에 배열되는 전도성 도입선(315)에 의해 파워 박스(103) 내에 배열되는 파워 소오스(310)에 연결된다. 스템(126)도 열전쌍(도시 않음)을 수용하도록 구성되는 길이방향 채널 또는 구멍(350)을 포함한다. 본 실시예에서, 유전체 플러그(230)는 전도성 도입선(315)을 파워 박스(103) 내에 배열된 각각의 소켓(326)에 연결하기 위해 내부에 배열되는 하나 또는 그보다 많은 전도성 플러그(320)를 포함한다. 일 실시예에서, 전도성 플러그(320)는 다중 접점 플러그이다. 전도성 도입선(315) 및 은 전도성 플러그(320)는 작동 중에 전기적으로 바이어스될 수 있으나, 유전체 플러그(230)의 주변 벽(325)에 의해 상기 전도성 부분(225), 스텝(126) 및 기판 지지대(205)와는 전기 절연된다.
일 실시예에서, 상기 스템(126) 및 기판 지지대(205)는 알루미늄으로 제조되며 전기 접지된다. 알루미늄 재료는 가열 소자를 캡슐화하며 저항식 히터(305)에 대한 유효한 RF 차폐물의 역할을 한다. 알루미늄 재료에 의한 RF 차폐는 세라믹과 같은 상이한 재료로 제조된 가열된 받침대에 필요할 수 있는, 저항식 히터(305)에 대한 RF 커플링을 필터링 제거하기 위한 대역 통과 필터에 대한 필요성을 제거한다. 저항식 히터(305)용 파워 터미널로서 전도성 플러그(320)를 사용하는 전기 인터페이스에 대한 설계에 의해 파워 박스(103)로부터의 표준 게이지 와이어 및 커넥터가 통상적으로 설계된 전기 커넥터와는 대조적으로 사용될 수 있게 한다. 전도성 플러그(320)는 PEEK 수지를 포함한 독특한 기본 설계에 의해 장착된다. 전도성 플러그(320)는 베이스 조립체(129)의 전도성 부분(225) 상에 체결된 유전체 플러그(320)에 의해 기계적으로 지지되는 파워 터미널 조립체를 포함한다. PEEK 수지는 접지된 히터 몸체(기판 지지대(205) 및 스템(126))에 대해 라이브 파워 터미널(전도성 플러그(320))을 전기 절연시킨다. 따라서, 받침대(128)는 대역 통과 필터의 제거에 의해 비용을 최소화하며 저렴한 알루미늄 재료를 사용함으로써, 소유 비용을 상당히 감소시킨다. 또한, 본 발명에서 설명한 바와 같이 받침대(128)는 대량 재설계 및/또는 긴 작동 중단 없이 기존 챔버 내의 본래 받침대를 대체하도록 개조될 수 있다.
도 3a는 받침대(128)의 다른 실시예에 대한 분해도이다. 도시된 바와 같이, 세라믹 재료로 제조될 수 있는 복수의 슬리브 또는 인서트(360)는 기판 지지대(205) 내에 배열된 개구(220)(도 2a 및 도 2b)에 의해 수용될 수 있다. 인서트(360)는 리프트 핀(161)(도 1)을 수용하도록 구성된다. 베이스 조립체(129)는 전도성 부분(225) 및 유전체 플러그(230)를 포함한다. 전도성 부분(225)은 유전체 플러그(230)의 하부에 배열되는 연장 부재 또는 이어(ear: 362)를 수용하도록 구성되는 방사상 슬롯을 포함한다. 전도성 부분(225) 및 유전체 플러그(230)는 볼트 또는 스크류와 같은 패스너(365)에 의해 서로 연결된다. 일 실시예에서, 패스너(365)는 전도성 부분(225)에 연결 또는 전도성 부분 내에 배열되는 각각의 치형 인서트(370)와 연결된다. 일 실시예에서, 치형 인서트(370)는 HELICOIL(등록 상표) 인서트를 포함한다.
전도성 플러그(단지 하나만이 도시됨)는 유전체 플러그(230)의 캡 섹션 내에 전도성 플러그(320)를 유지하도록 구성되는 스톱 또는 커플링 섹션으로서 구성된 숄더 섹션(363)을 갖춘 샤프트를 포함한다. 전도성 플러그(320)도 암형 나사부를 갖춘 전도성 인서트(375) 내측으로 나사결합되도록 구성된 치형 단부(364)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 플러그(320)는 황동 재료로 제조되고 은(Ag)으로 도금되며, 전도성 인서트(375)는 황동 재료로 제조된다. 전도성 인서트(375)는 PEEK 수지와 같은 유전체 재료로 제조될 수 있는 절연 재킷(380) 내측에 삽입될 수 있다. 열전쌍(도시 않음)을 안내 및 장착하기 위한 가이드 부재(385)는 가이드 부재로부터 연장하도록 재킷(380)에 연결되거나 재킷에 인접되게 배열될 수 있다. 가이드 부재(385)는 알루미늄 재료로 제조될 수 있다.
도 3c는 베이스 조립체(129)의 저면도이다. 유전체 플러그(230)는 전도성 부분(225) 내에 꼭 맞게 끼워 맞춰지도록 구성되는 실질적으로 원형 몸체를 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 이어(362)는 상기 몸체로부터 외측 반경 방향으로 연장하며 실질적으로 균등하게 이격되어 있다. 일 실시예에서, 각각의 이어(362)는 120도 간격과 같은 균등한 각도 증분으로 위치된다. 유전체 플러그(230)의 몸체도 개구(390,392)와 같은 복수의 오목부 또는 개구를 포함한다. 일 실시예에서, 개구(390)는 파워 박스(103)(도시 않음) 상에 배열되는 수형 플러그를 수용하는데 사용되는 사다리꼴 형상을 갖춘 암형 인터페이스이다. 하나 또는 그보다 많은 전도성 플러그(320)가 개구(390) 내에 수용된다. 개구(392)는 열전쌍(도시 않음) 및/또는 열전쌍과 연결되는 신호 라인의 일부분을 수용하도록 암형 인터페이스로서 구성될 수 있다. 전도성 부분의 바닥면도 핀 또는 장착 인터페이스를 색인하도록 구성될 수 있는 하나 또는 그보다 많은 오목부 또는 개구(394)를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 개구(394)는 전도성 재료로 제조된 핀과 같은 접지 장치를 수용하도록 구성된다.
도 4는 베이스 조립체(129)의 일 실시예에 대한 횡단면도이다. 주변 링(135)은 O형 링과 같은 시일(410)을 수용하도록 내부에 형성되는 홈을 포함한다. 시일(410)은 전도성 부분(225)의 접지를 촉진시키도록 전도성 재료 또는 절연 재료로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 플러그(320)는 각각의 전도성 인서트(375)에 연결된 것으로 도시되어 있다. 일 실시예에서, 각각의 전도성 인서트(375)는 베이스 조립체(129)의 다른 전도성 부분들과 절연 재킷(380)에 의해 서로 전기 절연된다. 각각의 절연 재킷(380)은 PEEK 수지와 같은 절연 재료로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 도입선(315)의 적어도 일부분은 전도성 플러그(320)와 전기 접속되게 전도성 도입선(315)을 밀기 위한 전도성 인서트(375) 및 재킷(380) 모두의 내측으로 적어도 부분적으로 연장한다. 하나의 일면에서, 전도성 플러그(320)는 전도성 도입선(315)과 접촉되지 않는다.
도 5는 본 발명에서 설명한 바와 같은 받침대(128)의 기판 지지대(205)의 개략적인 평면도이다. 기판 지지대(205)는 300 mm 기판 적용에 사용하기 위한 예시적인 크기이다. 본 발명 및 예들을 설명하는데 도움을 주기 위해, 기판 지지대(205)의 지지면(210)은 7 개의 별도의 동심원으로 도식적으로 분할된다. 각각의 동심원의 내측 반경은 방위각(azimuth)으로 지칭된다. 방위각은 반경 23 mm, 46 mm, 69 mm, 92 mm, 115 mm, 및 137 mm에 놓인다. 도 5는 스포크(spoke)들로 더욱 도식적으로 분할된다. 스포크는 원의 중심으로부터 외측으로 방사상으로 퍼진다. 스포크는 30도마다 발생하여 총 12 개를 형성한다. 중심을 포함하면, 지지면(210) 상에 73 개의 교차점이 있다(12 개의 스포크는 중심 반경을 포함한 6 개의 방위각과 교차한다).
도 6a는 각각의 방위각 주위에서의 평균 온도 프로파일을 도시적으로 도시한다(R0 = 지지면(210)의 중심, R6 = 최외측 방위각). 방위각 주위의 온도 측정은 스포크 교차점에서 수행된다. 본 실시예에서, 받침대(128)는 7 mm의 두께를 갖는 300 mm 실리콘 카바이드 웨이퍼를 지지하는데 사용되었다. 히터 온도는 400 ℃로 설정되었으며, 압력은 4 Torr로 설정되었다. 아르곤이 2 SLM의 속도로 챔버를 통해 유동되었다. 표준 베이스 온도는 75±1 ℃로 유지되었다. 각각의 방위각에서 받침대의 평균 온도는 389 ℃ 내지 392 ℃ 범위였다.
도 6b는 각각 6 개의 방위각 주위에서 온도 범위를 도시적으로 나타낸다. 도 6b의 데이터는 3 개의 별도의 런(run)(런 A, B 및 C) 중에 전술한 예와 동일한 공정 변수 하에서 수집되었다. 상기 범위는 각각의 방위각 주위의 12 지점으로 구성되며(30°, 60°, 90°, ..., 330°), 여기서 방위각은 스포크와 교차한다. 방위각(R1-R6)에 대한 각각의 온도 범위는 통상적으로 7 ℃ 미만이었다. 예를 들어, 일 예에서 온도 범위는 제 2 방위각에서 약 5 ℃였다. 예를 제시할 목적으로, 온도 범위는 임의 데이터 세트에 대한 최대치와 최소치 사이의 차이로서 정의된다.
도 6c는 각각 12 개의 스포크에 따른 온도 범위를 도시적으로 나타낸다. 도 6c의 데이터는 전술한 예와 동일한 공정 변수 하에서 수집되었다. 3 개의 별도의 런(런 A, B 및 C)에 대해, 방위각 교차점에서 각각의 스포크의 길이에 따른 온도 범위가 수집되었다. 3 개의 런에 대한 각각의 스포크를 따른 온도 범위는 약 3 ℃ 내지 약 8 ℃ 범위였다. 예를 들어, 하나의 런에서 60°스포크에서의 온도는 약 5 ℃였다.
일 실시예에서, 기판 상에 얇은 필름을 증착하는 방법이 이중 처리 영역(120A,120B)을 사용하여 설명된다. 상기 방법은 내부에 배열된 각각의 받침대(128) 상에 처리 챔버의 각각의 처리 영역 내에 있는 적어도 하나의 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 받침대(128)는 기판 지지대 내부에 캡슐화되는 전도성 재료의 저항식 히터(305)를 포함하는 기판 지지대(205), 및 제 1 단부에서 기판 지지대에 연결되는 전도성 재료를 포함하는 스템(126)을 포함한다. 기판 지지대도 대향 단부에 결합 인터페이스로서 구성되는 베이스 조립체(129)를 포함한다. 결합 인터페이스는 처리 챔버 상에 배열되는 파워 출구에 연결되도록 구성되며 중공형 샤프트와 전기 절연되는 적어도 하나의 노출 전기 커넥터를 포함하는 유전체 플러그(320)를 포함한다. 상기 방법은 또한, 처리 영역(120A,120B) 중 적어도 하나에 하나 또는 그보다 많은 반응성 가스를 유동시키는 단계 및 샤워헤드 조립체(142)와 기판 지지대(205) 사이에 RF 에너지를 사용하여 플라즈마를 생성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 반응성 가스는 수소와 같은 캐리어 가스 내에 유동될 수 있다.
전술한 설명이 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 추가의 실시예들이 본 발명의 기본 범주로부터 이탈함이 없이 창안될 수 있으며 본 발명의 범주는 다음의 특허청구범위에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 반도체 처리 챔버용 받침대로서,
    전도성 재료를 포함하는 기판 지지대와,
    상기 기판 지지대 내부에 캡슐화되는 가열 소자, 및
    제 1 단부에서 상기 기판 지지대와 대향 단부에서 결합 인터페이스에 연결되는 전도성 재료를 포함하는 중공형 샤프트를 포함하며,
    상기 결합 인터페이스는 상기 처리 챔버 상에 배열되는 파워 출구에 연결되도록 구성되며 상기 중공형 샤프트와 전기 절연되는 하나 이상의 노출 전기 커넥터를 포함하는 유전체 플러그를 포함하는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합 인터페이스는 적어도 부분적으로 출구 표면을 통해 형성되는 복수의 슬롯을 더 포함하는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유전체 플러그는 각각의 상기 슬롯과 결합하는 복수의 연장된 부재를 포함하는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유전체 플러그는 원형 횡단면을 포함하며 상기 복수의 연장된 부재들 각각은 그로부터 반경 방향으로 연장하는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 연장된 부재들은 균등하게 이격되어 있는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합 인터페이스는 외측 표면 상에 배열되는 주변 링을 더 포함하는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 주변 링은 상기 처리 챔버의 밀봉을 촉진시키도록 구성되는 O형 링을 포함하는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지대는 지지면 상에 배열되는 복수의 돌기를 포함하는 기판 수용면을 포함하며, 상기 복수의 돌기 각각은 세라믹 재료로 제조 또는 코팅되는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 노출 전기 커넥터는 상기 중공형 샤프트 내에 배열되는 전도성 도입선에 의해 전기 접속되는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  10. 반도체 처리 챔버용 받침대로서,
    전도성 재료를 포함하는 기판 지지대와,
    상기 기판 지지대 내부에 캡슐화되는 가열 소자, 및
    제 1 단부에서 상기 기판 지지대와 대향 단부에서 베이스 조립체에 연결되는 전도성 재료를 포함하는 중공형 샤프트를 포함하며,
    상기 베이스 조립체는 내부 체적을 가지는 슬롯 형성된 전도성 부분, 및 상기 내부 체적 내에 배열되는 유전체 플러그를 포함하며,
    상기 유전체 플러그는 유전체 플러그를 통해 길이방향으로 연장하는 하나 또는 그보다 많은 전도성 부재를 포함하며, 하나 또는 그보다 많은 상기 전도성 부재 각각은 상기 슬롯 형성된 전도성 부분과 전기 절연되는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  11. 제 10 항에 있어서,
    하나 또는 그보다 많은 상기 전도성 부재 각각의 적어도 일부분은 상기 베이스 조립체로부터 연장하는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬롯 형성된 전도성 부분은 상기 중공형 샤프트의 연장부인,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 유전체 플러그는 상기 슬롯 형성된 전도성 부분 내의 각각의 슬롯과 결합하는 복수의 연장 부재를 포함하는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유전체 플러그는 원형 횡단면을 포함하며 상기 복수의 연장 부재 각각은 그로부터 반경 방향으로 연장하는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 연장 부재는 균등하게 이격되는,
    반도체 처리 챔버용 받침대.
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