KR20140069198A - 정전 척 - Google Patents

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KR20140069198A
KR20140069198A KR1020147010453A KR20147010453A KR20140069198A KR 20140069198 A KR20140069198 A KR 20140069198A KR 1020147010453 A KR1020147010453 A KR 1020147010453A KR 20147010453 A KR20147010453 A KR 20147010453A KR 20140069198 A KR20140069198 A KR 20140069198A
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비제이 디. 파케
스티븐 브이. 산소니
쳉-흐시웅 매튜 트사이
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect
    • 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
    • H01L21/683—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 for supporting or gripping
    • H01L21/6831—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 for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks

Abstract

본원에는 정전 척들의 실시예들이 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판을 유지하기 위한 정전 척은 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 의해 지지되며 기판 지지면을 가진 세라믹 플레이트와, 상기 세라믹 플레이트 내부에 배치되며 제 1 극성을 가진 복수의 제 1 전극들과, 상기 세라믹 플레이트 내부에 배치되며 상기 제 1 극성과는 반대인 제 2 극성을 가진 복수의 제 2 전극들을 포함하며, 복수의 제 1 및 제 2 전극들은 원하는 척킹력과 주파수를 제공하도록 독립적으로 제어가능하다.

Description

정전 척{ELECTROSTATIC CHUCK}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판들을 지지하기 위한 정전 척들에 관한 것이다.
정전 척들은 처리될 기판을 기판 지지체에 고정하기 위해 사용될 수 있다. 정전 척의 요소들은 기판을 고정하기 위한 전극들과, 기판의 배면에 배면 가스를 제공하기 위해 정전 척의 표면에 배치된 그루브들을 포함할 수 있다.
통상의 정전 척들은 강력한 척킹력들을 제공하는 전극들을 포함할 수 있으나, 디척킹시 부분적인 척킹에 대한 제어를 제공하지 않는다. 또한, 이 전극들은 좌우로 불균일한 척킹력을 제공할 수 있다. 또한, 그루브들을 구비한 일부 정전 척들에서, 기판의 중심과 가장자리들에서 기판 냉각율들이 불충분할 수 있다. 또한, 기판 아래에 있는 가스 그루브들에서 아킹을 볼 수 있다. 이러한 정전 척의 요소들은 기판의 처리에 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 본원에서는 개선된 정전 척 디자인을 제공한다.
본원에는 정전 척들의 실시예들이 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판을 유지하기 위한 정전 척은 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 의해 지지되며 기판 지지면을 가진 세라믹 플레이트와, 상기 세라믹 플레이트 내부에 배치되며 제 1 극성을 가진 복수의 제 1 전극들과, 상기 세라믹 플레이트 내부에 배치되며 상기 제 1 극성과는 반대인 제 2 극성을 가진 복수의 제 2 전극들을 포함하며, 복수의 제 1 및 제 2 전극들은 원하는 척킹력과 주파수를 제공하도록 독립적으로 제어가능하다.
일부 실시예들에서, 정전 척은 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 의해 지지되며 기판 지지면을 가진 세라믹 플레이트와, 상기 세라믹 플레이트 내부에 배치된 적어도 하나의 전극과, 상기 세라믹 플레이트의 기판 지지면에 형성된 복수의 그루브들을 포함하며, 상기 복수의 그루브들은 상기 세라믹 플레이트의 중심축을 중심으로 동심으로 배치된 하나 이상의 원형 그루브들과, 상기 하나 이상의 동심 원형 그루브들에 유체 커플링된 하나 이상의 방사상 그루브들과, 상기 하나 이상의 동심 원형 그루브들에 유체 커플링된 하나 이상의 비방사상 오프셋 그루브들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 기판 처리 장치는 처리 영역을 형성하는 챔버와, 상기 처리 영역에 기판을 유지하기 위한 정전 척으로서, 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 의해 지지되며 기판 지지면을 가진 세라믹 플레이트와, 상기 세라믹 플레이트 내부에 배치되며 각각 별도로 제어가능한 복수의 전극들과, 상기 세라믹 플레이트의 기판 지지면에 형성되며, 하나 이상의 원형 그루브들과, 하나 이상의 방사상 그루브들과, 하나 이상의 비방사상 오프셋 그루브들을 포함하는 복수의 그루브들을 포함하는 정전 척과, 각각의 전극이 독립적으로 제어되도록, 상기 복수의 전극들에서 대응하는 전극에 각각 커플링된 복수의 전원들을 포함한다.
본 발명의 다른 추가적인 실시예들이 하기되어 있다.
첨부 도면들에 도시된 본 발명의 예시적 실시예들을 참조하면, 위에서 약술하고 이하에서 보다 상세하게 설명한 본 발명의 실시예들을 이해할 수 있다. 그러나, 첨부 도면들은 단지 본 발명의 전형적인 실시예들을 도시하고 있을 뿐이며, 본 발명은 다른 동등한 효과를 가진 실시예들을 포함할 수 있으므로, 그 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 아니됨을 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 지지체의 개략적인 측면도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 정전 척의 개략적인 측면도를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 정전 척의 표면에 대향하는 기판의 그루브들의 개략적인 평면도를 도시하고 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 정전 척의 전극들의 개략적인 평면도를 도시하고 있다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들은 가능한 한 동일한 참조번호들을 사용하여 표시하였다. 도면들은 실척에 따라 도시되지 않았으며 명료함을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 요소들과 특징들은 구체적인 언급 없이 다른 실시예들에 유리하게 통합될 수 있다.
본원에는 정전 척들의 실시예들이 제공된다. 본 발명에 따른 장치는, 예컨대, 기판 지지체의 요소들과 플라즈마 간의 아킹을 제한함으로써, 및/또는 위에 배치되어 있는 기판의 영역들에 대해 정전 척에 의해 제공되는 척킹력의 양을 제어가능하게 조정함으로써, 개선된 기판 처리를 유리하게 제공할 수 있다. 또한, 정전 척은 탈착가능하게 및/또는 교환가능하게 장착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지체는, 예컨대, 약 -40 내지 약 250℃ 범위의 저온들에서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지체는 약 400㎜ 보다 큰 직경들을 가진 기판들과 함께 사용될 수 있다. 다른 추가적인 장점들이 하기되어 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 지지체(100)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 지지체(100)는 로딩 위치에서 기판(101)을 수득하거나 제거하도록 구성되어 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 로딩 위치에서, 기판(101)은 기판 지지체(100) 위에서 복수의 리프트 핀(103)에 안착될 수 있다. 기판 지지체(100)는 처리 챔버 내에 배치될 수 있다(챔버 벽체(102)의 단면도가 도 1에 도시되어 있다). 처리 챔버는 임의의 적당한 기판 처리 챔버일 수 있다.
기판 지지체(100)는 본체(104)를 포함할 수 있다. 본체(104)는 내부 용적(106)과 외부 용적(113)을 가질 수 있다. 내부 용적(106)은 처리 챔버의 처리 용적(108)으로부터 분리될 수 있다. 내부 용적(106)은, 예컨대, 약 14.7 평방인치당 파운드(psi)의 분위기로 유지되거나, 질소(N2) 등과 같은 불활성 분위기 하에 유지될 수 있다. 내부 용적(106)은 처리 챔버의 내부 용적(106)에 존재할 수 있는 임의의 가스들로부터 더 격리되고 보호된다. 처리 용적(108)은 대기압 또는 대기압 이하의 압력들로 유지될 수 있다. 외부 용적은 처리 용적(108)으로 개방될 수 있으며, 리프트 핀(103)들의 관통 용적으로서 사용될 수 있다. 예컨대, 기판 지지체(100)는 정전 척(110)에 배치된 상부 리프트 핀 홀(107)들과 본체(104)에 배치된 하부 리프트 핀 홀(109)들에서 (고정되는) 리프트 핀(103)들 주위를 통과할 수 있다.
내부 용적(106)은 본체(104)의 상단(105)에 있는 정전 척(110)과, 본체(104)의 하부 개구(114)에 용접 또는 납땜될 수 있는 피드스루 구조물(111)에 의해 밀폐될 수 있다. 예컨대, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 정전 척(110)과 본체(104)의 각각의 외부 벽체(119)와 내부 벽체(121) 사이에 복수의 O-링(115)들이 배치될 수 있다. 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 외부 용적(113)은 내부 및 외부 벽체(191, 121)들 사이에 형성될 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 벨로우즈(112)가 피드스루 구조물(111)의 적어도 일부분을 둘러싸고, 내부 용적(106)과 챔버 외부로부터 처리 용적(108)을 격리할 수 있다. 벨로우즈(112)는 기판 지지체(100)의 운동을 가능하게 하는 가요성 섹션과, 기판 지지체(100)에 가스들, 전력, 냉각제 등을 제공하기 위한 통로를 모두 제공할 수 있다. 가스들, 전력, 냉각제 등은 피드스루 구조물(111)을 통해 제공될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 피드스루 구조물(111)은 피드스루 구조물(111)로부터 내부 용적(106) 내에 개별 가스, 전력 및 냉각제 라인들을 제공하기 위한 치구(123)를 포함할 수 있다. 치구(123)는 개별 가스, 전력 및 냉각제 라인들을 분리하기 위해 사용될 수 있으며, 그렇게 분리하기 위한 임의의 적당한 물질을 포함할 수 있다. 도 1에는 본체(104) 상에 안착된 것으로 도시되었으나, 치구(123)는 피드스루 구조물(111) 등의 내부와 같이 임의의 적당한 위치에 배치될 수 있다.
벨로우즈(112)는, 예컨대, 용접 또는 납땜에 의해, 하부 개구(114)에서 본체(104)에 커플링될 수 있다. 벨로우즈(112)의 반대측 하단(116)은 챔버 벽체(102)의 개구(118)에 커플링될 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 벨로우즈(112)의 하단(116)은, O-링(119) 또는 구리 가스켓 등을 통해 챔버 벽체(102)에 커플링될 수 있는 플랜지(117)를 포함할 수 있다. O-링(119)은 챔버 벽체(102)의 처리 용적 대향면 상의 그루브 내에 안착될 수 있다. 챔버 벽체(102)와 본체(104)에 대한 벨로우즈(112)의 다른 설계들과 커플링이 가능하다.
정전 척(10)은 세라믹 플레이트(120)와 베이스 플레이트(122)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 세라믹 플레이트(120)는 베이스 플레이트(122) 상에 안착될 수 있으며, 베이스 플레이트는 본체(105)의 상단(104)에 고정될 수 있다. 세라믹 플레이트(120)는 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 또는 티타니아 도핑 알루미나, 세리아, 사마륨 도핑 알루미늄 질화물 등과 같이 도핑된 세라믹과 같은 임의의 적당한 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 세라믹 플레이트(120)는 세라믹 플레이트(120)의 기판 지지면에 형성된 복수의 그루브(124)들을 포함할 수 있다. 그루브들은, 예컨대, 기판(101)의 배면에 배면 가스를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 그루브들에 대해서는 도 3과 관련하여 이하에서 보다 상세하게 설명한다. 세라믹 플레이트(120)는 복수의 전극(126)들을 더 포함할 수 있으며, 복수의 전극(126)들은 정전 척(110)의 처리면(128)에 기판(101)을 고정하기 위해 사용될 수 있다. 전극(126)들은 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있으며 이하에서 보다 상세하게 설명한다. 베이스 플레이트(122)는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 실리콘 탄화물-알루미늄 실리콘 합금 복합 재료 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(122)는 복수의 패스너(200)들에 의해 본체(104)의 상단(105)에 고정될 수 있다. 이러한 고정 방법은, 예컨대, 정비, 교환 등을 위해 기판 지지체(100)로부터 정전 척(110)이 분리되도록 허용할 수 있다.
예컨대, 패스너(200)들은 도 2에 도시된 바와 같이 나사들, 볼트들 등일 수 있다. 예컨대, 패스너들은 시일을 형성하기 위해 베이스 플레이트(122)와 본체(104)의 상단(105) 사이에 (상기 O-링(115)들과 같은) O-링, 가스켓 등을 압축하기 위해 사용될 수 있다. 패스너(200)들은, 예컨대, 베이스 플레이트(122)와 상단(105) 사이에 균일한 시일을 제공하기 위해 균일하게 이격되도록, 베이스 플레이트(122) 주위에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용되는 패스너(200)들의 개수는 대략 24개일 수 있다.
일부 실시예들에서, 패스너(200)들은 도 2에 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(122) 속으로 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다. 예컨대, 베이스 플레이트(122)는 패스너(200)를 적어도 부분적으로 삽입하기 위해 복수의 카운터 보링된 개구(202)들을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 패스너의 헤드(204)가 베이스 플레이트(122) 위로 부분적으로 연장할 수 있도록, 각각의 카운터 보링된 개구(202)는 각각의 패스너(200)를 부분적으로 수용한다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 각각의 패스너의 헤드(204)는 베이스 플레이트(122) 위로 약 2㎜까지 연장될 수 있다. 패스너들은 스테인리스 스틸, 티타늄(Ti) 등 중 하나 이상과 같은 임의의 적당한 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 정전 척(110)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 세라믹 플레이트(120)를 중심으로 하여 배치되어 베이스 플레이트(122)의 노출된 부분들 중 적어도 일부를 덮는 증착 링(206)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 세라믹 플레이트(120)와 증착 링(206) 사이에 갭(201)이 존재한다. 그러나, 갭(201)은 선택적일 수 있으며, 일부 실시예들에서, 증착 링(206)은 세라믹 플레이트(120)와 접촉할 수 있다. 증착 링(206)은 알루미늄 산화물(Al2O3), 실리콘 탄화물(SiC), 스테인리스 스틸, 티타늄(Ti) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 증착 링(206)은 기판 처리 중의 손상으로부터 베이스 플레이트(122), 패스너(200)들 등의 노출된 부분들을 보호하기 위해, 또는 그러한 표면들 상에 재료들의 증착을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 플라즈마 손상은 아킹 등을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 증착 링(206)은, 정전 척(110)의 처리면(128) 상의 처리 위치에 기판이 배치될 때, 기판(101)의 높이 아래에 놓이며 대체로 평탄한 표면 프로파일을 가질 수 있다. 대안적으로, 증착 링(206)은, 예컨대, 기판(101)의 둘레 가장자리 부근에서는 더 두껍고 베이스 플레이트(122)의 둘레 가장자리 부근에서는 더 얇은, 경사진 프로파일을 가질 수 있다(미도시). 예컨대, 경사진 프로파일은 증착 링(206) 상에서의 오염 물질들, 처리 물질들 등의 축적을 저감할 수 있다. 또한, 증착 링(206)은, 증착 링(206)의 하부 표면이 베이스 플레이트(122)와 접촉할 수 있도록, 패스너(200)들의 헤드(204)들을 수용하기 위해 증착 링(206)의 하부 표면의 위치들에 배치된 피쳐(212)를 포함할 수 있다. 예컨대, 피쳐(212)는 패스너(200)의 헤드(204)를 수용하도록 구성된 그루브, 또는 복수의 리세스들 또는 슬롯들일 수 있다.
일부 실시예들에서, 증착 링(206)은 복수의 패스너(208)들에 의해 베이스 플레이트(122)에 체결될 수 있다. 예컨대, 패스너(208)들은 도 2에 도시된 바와 같이 나사들, 볼트들 등일 수 있다. 상기 패스너(200)들과 마찬가지로, 각각의 패스너(208)들은 카운터 보링된 개구(210)들을 통해 증착 링(206)의 표면 속으로 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다. 패스너(208)들이 유사한 방사상 길이에 배치될 수 있으나 기판 지지체(100) 주위에서 상기 패스너(200)들과는 다른 방사상 위치에 배치될 수 있음을 나타내기 위해, 도 2에서는 패스너(208)들을 가상도로 나타내었다. 예컨대, 패스너(208)들은 스테인리스 스틸, 티타늄(Ti) 등 중 하나 이상과 같은 임의의 적당한 물질을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가스 공급원(즉, 도 1에 도시되고 후술하는 가스 공급원(130))이 중앙 가스 라인(217)을 통해 복수의 그루브(124)들에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 중앙 가스 라인(217)은 베이스 플레이트(122)에 배치된 복수의 가스 채널(219)들에 의해 복수의 그루브(124)들에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 채널(219)들은 베이스 플레이트(122)의 상부 표면에 형성되며, 세라믹 플레이트(120)의 하부 표면에 의해 덮인다. 대안적으로, 가스 채널(219)들은 세라믹 플레이트(120), 베이스 플레이트(122), 또는 이들의 조합 내에 배치될 수 있다(미도시). 일부 실시예들에서, 각각의 가스 채널(219)이 정전 척(110) 내에서 중앙 가스 라인(217)에 근접하도록 배향되어, 대략 4개의 가스 채널(219)들이 존재할 수 있다(미도시). 일부 실시예들에서, 각각의 가스 채널(219)은 다공성 플러그(211)를 통해 대응하는 그루브(124)에 커플링될 수 있다. 예컨대, 다공성 플러그(211)는 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), VESPEL® 등과 같은 임의의 적당한 다공성 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 다공성 플러그(211)들은 원하는 유량으로, 예컨대, 후술하는 바와 같이 고주파수 및/또는 전력으로 작동할 수 있는 전극(126)들과의 근접성으로 인한 가스의 아킹을 제한하거나 방지하는 밀도 또는 유량으로, 가스를 그루브(124)들에 제공하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 중앙 가스 라인(217) 주위에 배치된 각각의 그루브(124)들(외부 그루브(124)들)과 각각의 가스 채널(219)들 사이에 다공성 플러그(211)들을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 처리 용적(108)으로부터 내부 용적(106)을 격리된 상태로 유지하면서도, 다공성 플러그(211)를 보다 용이하게 삽입할 수 있도록 투(two) 플러그 구조가 사용될 수 있다. 예컨대, 다공성 플러그(211)가 베이스 플레이트(122)의 개구(221)를 통해 삽입될 수 있으며, 상기 개구(221)를 밀봉하기 위해 O-링(224)이 주위에 배치된 제 2 플러그(223)가 상기 플러그(211) 뒤에 삽입될 수 있다. 개구(221)를 통해 배치된 다공성 플러그(211)는 세라믹 플레이트(120)에 다공성 플러그를 견고하게 유지하기 위해 다공성 플러그 주위에 배치된 (O-링(225)과 같은) O-링을 (선택적으로) 더 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예(미도시)들에서, 각각 다공성 플러그(211)는, 그루브(124)들의 베이스에 유체적으로 배치되어 각각의 다공성 플러그(211)를 통해 그루브(124)들을 가스 채널(219)들에 커플링하는 복수의 홀들과 당접할 수 있다. 복수의 홀들은 각각의 다공성 플러그(211)의 직경보다 작을 수 있으며, 이에 따라, 각각의 다공성 플러그(211)가 그루브(124)들 속으로 유입되는 것이 방지된다. 또한, O-링(225)과 같은 O-링이 사용되는 경우, O-링(225)을 수용하기 위한 그루브(미도시)가 플러그(211)의 외부 표면에 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 중앙 가스 라인(217)은 스프링 부하식 메커니즘을 사용하여 베이스 플레이트(122)의 배면에 대하여 가압될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙 가스 라인(217)의 외부 주위에 스프링(226)이 배치될 수 있다. 스프링(226)은 가스 라인(217)과 베이스 플레이트(122)의 배면 사이에 시일을 형성하기 위해 베이스 플레이트(122)의 배면에 대하여 중앙 가스 라인(217)의 단부에 배치된 O-링(228)을 가압하도록 인장 상태로 작동할 수 있다. 스프링(226)은 도 2에 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(122)의 배면에 대하여 O-링(228)을 가압하는데 필요한 장력을 제공하기 위해 스프링(226)의 하단에 있는 치구(123)에 대해 가압될 수 있다.
도 3에는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 정전 척(110)의 처리면(128)에 배치된 복수의 그루브(124)들이 도시되어 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 기판(101)의 배면에 가스를 제공하기 위해 복수의 그루브(124)들이 사용될 수 있다. 예컨대, 세라믹 플레이트(120)와 기판(101) 사이에서 균일한 열전달을 가능하게 하기 위해 가스가 사용될 수 있다. 또한, 예컨대, 압력 변환기 또는 임의의 적당한 압력 감지 장치에 의해, 그루브(124)들의 압력이 모니터링될 수 있다. 예컨대, 그루브(124)들에서의 압력 강하는 기판(101)이, 예컨대, 균열 등이 생김으로써, 손상되었다는 신호일 수 있다. 압력 강하의 결과로서, 챔버에서의 증착 공정이 처리 분위기에 대한 정전 척(110)의 노출을 방지하기 위해 중단될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 그루브(124)들은 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 원형 그루브(302)들, 복수의 방사상 그루브(304)들, 및 복수의 오프셋 그루브(306)들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 오프셋 그루브(306)들은 비방사상 그루브들이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 비방사상 오프셋 그루브들은 세라믹 플레이트(120)의 중심으로부터 방사상으로 연장되는 라인을 따르지 않는 그루브들이다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 복수의 원형 그루브(302)들은 동심일 수 있으며, 복수의 오프셋 그루브(306)들을 통해 유체 커플링될 수 있다. 복수의 방사상 그루브(304)들은 유체 커플링될 수 있으며, 최내측 원형 그루브의 내부와 최외측 원형 그루브의 외부에 배치될 수 있다. 그러나, 이 디자인은 예시에 불과하며, 다른 구성들도 가능하다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 방사상 그루브들은 세라믹 플레이트(120)의 내부로부터 세라믹 플레이트(120)의 둘레 가장자리까지 연속적으로 연장되지 않는다. 일부 실시예들에서, 방사상 그루브들은 한 세트의 원형 그루브들 사이보다 더 연장되지 않거나, 그루브(124)들에서 플라즈마에 의한 아킹을 제한하기에 적당한 어떤 길이보다 더 길게 연장되지 않다. 예컨대, 아킹은 길고 연속적인 방사상 그루브들 내의 고전력 또는 고주파수에서 발생할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서는, 방사상 그루브(304)들의 길이를 제한하기 위해 복수의 오프셋 그루브(306)들이 도입된다. 예컨대, 길고 연속적인 방사상 그루브들이 사용되면, 고전력 및/또는 고주파수로 그루브들을 통해 흐르는 가스에서 아킹이 발생할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사상 및/또는 오프셋 그루브(304, 306)들의 길이는 약 2㎝ 내지 약 5㎝의 범위일 수 있다. 그러나, 다른 길이들이 사용될 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 복수의 전극(126)들을 도시하고 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 복수의 전극(126)들은 정전 척(110)의 처리면(128)에 기판(101)을 고정하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 정전 척(110)으로부터의 제어된 디척킹을 위해, 또는 휘어진 기판들을 척킹하는 등을 위해, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 배열된 복수의 전극(126)들이 사용될 수 있다. 예컨대, 디척킹 중에, 가스가 그루브(124)들을 통해 여전히 흐르고 있을 수 있으며/또는 그루브들 내의 압력이 처리 용적(108) 내의 압력보다 높을 수 있다. 따라서, 예컨대, 정전 척(110)으로부터 기판(101)이 튀는 것을 방지하기 위해, 전극(126)들 중 일부가 다른 정전 척들보다 먼저 턴 오프되어 기판(101)을 점진적으로 디척킹할 수 있다. 예컨대, 척킹 중에, 400㎜ 이상의 대형 기판들은 휘어질 수 있다. 따라서, 휘어진 기판을 정전 척(110)에 대해 평탄화하기 위해, 전극(126)들 중 일부가 다른 전극(126)들보다 고전력 및/또는 주파수로 작동하여 기판을 평탄화할 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 복수의 전극(126)들이 동심 패턴으로 배열될 수 있으며, 복수의 외부 전극(404)들이 복수의 내부 전극(402)들 주위에 배치될 수 있다. 예컨대, 도 4a에 도시된 바와 같이, 세라믹 플레이트(120)의 각 사분면은 하나의 내부 전극의 방사상 외측에 배치된 하나의 외부 전극(404)을 포함한다. 그러나, 임의의 적당한 개수의 내부 및 외부 전극(402, 404)들이 사용될 수 있다. 또한, 2개의 인접한 전극들이 동일한 극성을 갖지 않도록, 각각의 인접한 전극들의 극성이 서로 반대가 되도록 제어될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 복수의 전극(126)들이 세라믹 플레이트(120) 주위에 방사상 패턴으로 배열될 수 있으며, 각각의 전극은 방사상 각도(408)에 의해 형성되는 세라믹 플레이트(120)의 둘레 가장자리와 중심 사이의 영역(406)을 점유한다. 예컨대, 도 4b에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 각각의 영역(406)이 동일한 방사상 각도(408)에 의해 형성되며, 8개의 영역(406)들을 점유하고 있는 8개의 전극(126)들이 존재할 수 있다. 또한, 2개의 인접한 전극들이 동일한 극성을 갖지 않도록, 각각의 인접한 전극들의 극성이 서로 반대가 되도록 제어될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 기판 지지체(100)는, 예컨대, 처리 챔버 외부의 공급원들로부터, 가스를 복수의 그루브(124)들에 제공하거나, 전력을 복수의 전극(126)들에 제공하는 등을 위해, 통로를 제공하는 피드스루 구조물(111)을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 공급원(130)과 전원(131, 132)들이 피드스루 구조물(111)을 통해 복수의 그루브(124)들과 복수의 전극(126)들에 각각 커플링될 수 있다. 예컨대, 전원(131, 132)들은 복수의 전원들일 수 있으며(미도시), 예컨대, 각각의 전극(126)이 독립적으로 제어될 수 있도록, 각각의 전원이 각각의 전극(126)에 커플링될 수 있다. 예컨대, 전원(132)은 약 13.56 ㎒ 내지 약 100 ㎒ 범위의 주파수로 RF 전력을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 주파수는 약 60 ㎒일 수 있다. 예컨대, 전력 공급원(131)은, 예컨대, 기판(101)을 척킹 또는 디척킹하기 위해, DC 전력을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 가스 공급원(130)은 도 2에 도시된 바와 같이 중앙 가스 라인(217)을 통해 복수의 그루브(124)들에 커플링될 수 있다.
선택적으로, 기판 지지체(100)는 정전 척(110)의 베이스 플레이트(122) 아래에 있는 내부 용적(106) 내에 배치된 냉각 플레이트(134)를 포함할 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각 플레이트(134)는 베이스 플레이트(122)의 내부 용적 대향면에 직접 접촉할 수 있다. 그러나, 이러한 냉각 플레이트(134)의 실시예는 예시에 불과하며, 냉각 플레이트가 베이스 플레이트(122)와 직접 접촉하지 않을 수 있다. 냉각 플레이트(134)는, 냉각제가 통과하여 순환되도록 하기 위한 복수의 냉각 채널들(미도시)을 포함할 수 있다. 예컨대, 냉각제는 임의의 적당한 액체 또는 가스 냉각제를 포함할 수 있다. 냉각제는 피드스루 구조물(111)을 통해 냉각 플레이트(134)에 커플링된 냉각제 공급원(136)을 통해 냉각 플레이트(134)에 공급될 수 있다. 본체(104)의 작은 부분을 점유하는 것으로 도시되어 있으나, 일부 실시예들에서, 냉각 플레이트(134)는 내부 용적(106) 및/또는 외부 용적(113)의 상당 부분을 점유하도록 피드스루 구조물(111)을 향하여 연장될 수 있다. 냉각 플레이트(134)는 도 1에 도시된 바와 같이 기판(101)과 실질적으로 유사한 면적을 가질 수 있다. 따라서, 냉각 플레이트(134)는 기판(101)의 실질적으로 모든 영역에 대해 냉각을 제공할 수 있다.
작동시, 로딩 위치로부터 처리 위치로 기판 지지체를 이동시키기 위해, 피드스루 구조물(111)이 기판 지지체(100)를 처리 위치로 리프팅하도록, 리프트 메커니즘(138)이 피드스루 구조물(111)과 맞물릴 수 있다. 기판 지지체(100)가 도 1에 도시된 바와 같이 리프트 핀(103) 상에 안착된 기판(101)을 향하여 상승할 때, 리프트 핀(103)들은 고정적으로 유지될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 실시예들에 관한 것이나, 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않고 다른 추가적인 실시예들이 안출될 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판을 유지하기 위한 정전 척으로서,
    베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트에 의해 지지되며 기판 지지면을 가진 세라믹 플레이트;
    상기 세라믹 플레이트 내부에 배치되며 제 1 극성을 가진 복수의 제 1 전극들; 및
    상기 세라믹 플레이트 내부에 배치되며 상기 제 1 극성과는 반대인 제 2 극성을 가진 복수의 제 2 전극들을 포함하며,
    복수의 제 1 및 제 2 전극들은 원하는 척킹력과 주파수를 제공하도록 독립적으로 제어가능한,
    정전 척.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 제 1 및 제 2 전극들이 복수의 내부 전극들 주위에 배치된 복수의 외부 전극들을 포함하도록, 복수의 제 1 및 제 2 전극들이 동심 패턴으로 배치된,
    정전 척.
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수의 제 1 및 제 2 전극들이 상기 세라믹 플레이트의 4개의 사분면들 내에 배치되고, 상기 세라믹 플레이트의 각 사분면이 하나의 내부 전극의 방사상 외측에 배치된 하나의 외부 전극을 포함하는,
    정전 척.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 인접한 전극들이 동일한 극성을 갖지 않도록, 각각의 인접한 전극들의 극성이 서로 반대인,
    정전 척.
  5. 제 1 항에 있어서,
    2개의 인접한 전극들이 동일한 극성을 갖지 않도록, 복수의 제 1 및 제 2 전극들이 세라믹 플레이트 주위에서 방사상 패턴으로 교호하여 배열된,
    정전 척.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각각의 전극이 125°의 방사상 각도에 의해 형성된 상기 세라믹 플레이트의 둘레 가장자리와 상기 세라믹 플레이트의 중심 사이의 영역을 점유하는,
    정전 척.
  7. 제 1 항에 있어서,
    각각의 복수의 제 1 전극들과 각각의 복수의 제 2 전극들이 독립적으로 제어가능한,
    정전 척.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 기판 지지체의 본체에 커플링되고, 상기 본체는 상기 정전 척에 인접한 중앙 개구를 포함하며, 상기 중앙 개구는 상기 정전 척과 함께 상기 정전 척의 베이스 플레이트 아래에 밀폐된 공동을 형성하는,
    정전 척.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 정전 척의 베이스 플레이트 아래에 형성된 공동은 방사상 내부 용적과 방사상 외부 용적을 포함하는,
    정전 척.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 내부 용적과 상기 외부 용적은 상기 정전 척의 베이스 플레이트 아래에 있는 상기 공동 내에 배치된 내부 벽체에 의해 분할되는,
    정전 척.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 정전 척의 베이스 플레이트 아래에 있는 상기 공동 내에 냉각 플레이트가 배치된,
    정전 척.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세라믹 플레이트의 기판 지지면에 형성된 복수의 그루브들을 더 포함하며, 상기 복수의 그루브들은 상기 세라믹 플레이트의 중심축을 중심으로 동심으로 배치된 하나 또는 둘 이상의 원형 그루브들과, 상기 하나 또는 둘 이상의 동심 원형 그루브들에 유체 커플링된 하나 또는 둘 이상의 방사상 그루브들과, 상기 하나 또는 둘 이상의 동심 원형 그루브들에 유체 커플링된 하나 또는 둘 이상의 비방사상 오프셋 그루브들을 포함하는,
    정전 척.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 동심 원형 그루브들은 상기 하나 또는 둘 이상의 비방사상 오프셋 그루브들을 통해 서로 유체 커플링된 복수의 동심 원형 그루브들을 포함하는,
    정전 척.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 동심 원형 그루브들은 최내측 원형 그루브와 최외측 원형 그루브를 포함하며, 상기 하나 또는 둘 이상의 비방사상 오프셋 그루브들은 서로로부터 균일하게 이격된 4개의 비방사상 오프셋 그루브들을 포함하고, 각각의 비방사상 오프셋 그루브는 상기 최내측 원형 그루브를 상기 최외측 원형 그루브에 유체 커플링하는,
    정전 척.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 방사상 그루브들은 복수의 방사상 그루브들을 포함하며, 상기 복수의 방사상 그루브들 중 적어도 하나는 최내측 원형 그루브의 내부 반경에 유체 커플링되어 상기 세라믹 플레이트의 중심을 향하여 연장하고, 상기 복수의 방사상 그루브들 중 적어도 하나는 최외측 원형 그루브의 외부 반경에 유체 커플링되어 상기 세라믹 플레이트의 둘레 가장자리를 향하여 연장하는,
    정전 척.
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