KR20160055257A - 온도 프로파일 제어를 갖는 가열식 기판 지지부 - Google Patents

온도 프로파일 제어를 갖는 가열식 기판 지지부 Download PDF

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Abstract

온도 프로파일 제어를 갖는 기판 지지부들의 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 기판 지지부는, 기판 수용 표면 및 대향하는(opposite) 바닥 표면을 갖는 플레이트; 및 샤프트 히터를 포함하는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 샤프트를 포함하며, 제 1 단부는 바닥 표면에 커플링된다. 온도 프로파일 제어를 갖는 기판 지지부 제조 방법들이 또한 제공된다.

Description

온도 프로파일 제어를 갖는 가열식 기판 지지부{HEATED SUBSTRATE SUPPORT WITH TEMPERATURE PROFILE CONTROL}
[0001] 본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세싱 장비에 관한 것이다.
[0002] 반도체 기판 프로세싱에서, 기판의 온도는 종종 중요한 프로세스 파라미터이다. 프로세싱 동안 기판 표면에 걸친 온도 구배들, 및 온도의 변화들은 종종, 재료 증착, 에칭 레이트, 피쳐 테이퍼 각도들, 스텝 커버리지, 등에 불리하다. 기판 프로세싱 이전, 동안, 및 이후에 기판 온도 프로파일을 제어하여, 프로세싱을 향상시키고, 바람직하지 않은 특성들 및/또는 결함들을 최소화하는 것이 종종 바람직하다.
[0003] 기판은 종종, 기판 지지부를 지지하기 위해 중앙에 위치된 지지 샤프트를 갖는 페디스털 또는 기판 지지부 상에 지지된다. 기판 지지부는 종종, 기판 지지부 상에 배치된 기판을 가열하도록 적응된 하나 또는 그 초과의 매립형 히터들을 포함한다. 그러나, 본 발명자들은, 매립형 히터들을 갖는 종래의 가열식 기판 지지부들이 종종, 기판 지지부의 중앙 영역에 온도 불균일성을 나타내어, 기판에서의 불균일한 프로세스 결과들을 초래한다는 것을 관찰하였다. 본 발명자들은, 몇몇 경우들에, 기판 지지부의 온도 불균일성이 기판 지지부로부터의 열을 흡수하는(drawing) 지지 샤프트에 기인할 수 있다는 것을 관찰하였다.
[0004] 따라서, 본 발명자들은 개선된 온도 균일성을 갖는 가열식 기판 지지부의 실시예들을 제공하였다.
[0005] 온도 프로파일 제어를 갖는 기판 지지부들의 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 기판 지지부는, 기판 수용 표면 및 대향하는(opposite) 바닥 표면을 갖는 플레이트; 및 샤프트 히터를 포함하는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 샤프트를 포함하며, 제 1 단부는 바닥 표면에 커플링된다.
[0006] 몇몇 실시예들에서, 기판 지지부는, 기판 수용 표면 및 대향하는(opposite) 바닥 표면을 갖는 플레이트; 플레이트 내에 배치된 플레이트 히터; 플레이트 내에 배치된 플레이트 온도 센서 ― 플레이트 히터 및 플레이트 온도 센서는 제어기에 커플링됨 ―; 샤프트 히터를 포함하는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 샤프트 ― 제 1 단부는 바닥 표면에 커플링됨 ―; 및 제 1 단부에 배치된 샤프트 온도 센서를 포함하며, 샤프트 온도 센서 및 샤프트 히터는 제어기에 커플링된다.
[0007] 몇몇 실시예들에서, 기판 지지부 제조 방법이 제공되며, 이 방법은, 기판 수용 표면 및 대향하는 바닥 표면을 갖는 플레이트를 형성하는 단계; 세라믹 재료로 된 제 1 층 ― 제 1 층은 제 1 단부 및 대향하는 제 2 단부를 포함함 ― 을 형성하는 단계; 제 1 단부에서 제 1 층 상에 히터를 배치하는 단계; 도관(conduit)을, 도관의 일 단부가 히터에 커플링되고 도관의 제 2 단부가 세라믹 재료의 제 2 단부를 지나 연장하도록, 제 1 층 상에 배치하는 단계; 세라믹 재료로 된 제 2 층을, 제 2 층이 히터를 적어도 부분적으로 커버하도록, 제 1 층의 정상에(atop) 형성하는 단계; 샤프트를 형성하도록, 제 1 층 및 제 2 층을 프로세싱하는 단계; 및 제 1 단부를 플레이트의 바닥 표면에 커플링하는 단계를 포함한다.
[0008] 본 발명의 다른 그리고 추가의 실시예들이 하기에서 설명된다.
[0009] 상기에서 간략히 요약되고 하기에서 보다 상세히 논의되는, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된, 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조로 하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 기판 지지부의 개략적 측단면도를 도시한다.
[0011] 도 2는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 기판 지지부의 개략적 측단면도를 도시한다.
[0012] 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 기판 지지부를 제조하기 위한 흐름도를 도시한다.
[0013] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 한, 도면들에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해, 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 도시된 것은 아니며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가 언급 없이도 다른 실시예들에 유리하게 포함될 수 있는 것으로 생각된다.
[0014] 본 발명의 실시예들은 개선된 온도 균일성 제어를 갖는 가열식 기판 지지부들을 제공한다. 본 발명의 실시예들은, 기판 상에 생성되는 온도 프로파일에 대한 향상된 제어를 갖는 가열식 기판 지지부를 사용하여, 임의의 프로세스에 대해 기판을 가열하고 지지하는데 사용될 수 있다. 개시된 기판 지지부로부터 이득을 얻을 수 있는 프로세스들의 비-제한적 예들은 화학 기상 증착(CVD), 원자 층 증착(ALD), 또는 레이저 어닐링 프로세스들을 포함한다.
[0015] 도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 기판 지지부(100)의 개략적 측단면도이다. 기판 지지부(100)는 히터 플레이트, 즉, 기판 수용 표면(104) 및 바닥 표면(106)을 포함하는 플레이트(102)를 포함한다. 플레이트(102)는, 세라믹 재료들, 이를테면, 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 알루미나(Al2O3), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 또는 실리콘 카바이드(SiC), 그리고 금속성 재료들, 이를테면, 알루미늄 및 스테인리스 스틸(SST), 또는 실리콘-알루미늄 합금들(Si-Al)과 같은(like) 합금들을 포함하는 하나 또는 그 초과의 프로세스 양립가능한(compatible) 재료들로 형성될 수 있다.
[0016] 플레이트(102) 내에는, 하나 또는 그 초과의 플레이트 히터들(108)(2개의 플레이트 히터들(108)이 도시됨)이 매립되거나 배치된다. 플레이트 히터들(108)은, 도시된 바와 같이, 링들의 형태일 수 있다. 대안적으로, 플레이트 히터들(108)은 플레이트(102) 내에 매립된 별도의 히터 엘리먼트들일 수 있다. 플레이트 히터들(108)은, 플레이트(102)의 가열을 용이하게 하도록 플레이트 히터들(108)에 전력을 제공하기 위해, 전도체들(111)을 통해 DC 소스(110)와 같은 전력 공급부에 커플링된다.
[0017] 저항성 온도 디바이스(RTD)와 같은 플레이트 온도 센서(112)가 플레이트(102)에 매립되거나 커플링되어서, 플레이트(102)에서의 관심 영역의 온도를 감지한다. 플레이트 온도 센서(112)는 전도체(116)를 통해 제어기(114)에 커플링되어, 플레이트(102) 온도에 관한 데이터를 제어기(114)에 제공한다.
[0018] DC 소스(110)는 또한, 전도체(118)를 통해 제어기(114)에 커플링된다. 제어기(114)는 플레이트 온도 센서(112)로부터의 온도 데이터에 기초하여, 플레이트 히터들(108)에 제공되는 전력의 양을 조절하여, 사전선택된 플레이트 온도를 제공한다. 따라서, 플레이트 히터들(108), DC 소스(110), 플레이트 온도 센서(112), 및 제어기(114)는 플레이트(102)의 사전선택된 온도를 유지하기 위해 링크되어(linked), 제 1 폐쇄 루프 제어 회로로서 동작한다.
[0019] 제어기(114)는, 플레이트 온도 센서(112)에 의해 제공되는 데이터로부터 플레이트(102)의 온도를 읽고 모니터링하며 그리고 플레이트 히터들(108)에 제공되는 전력의 양을 조절하도록 적응된 임의의 범용 컴퓨터일 수 있다.
[0020] 플레이트(102)는 샤프트(120)의 제 1 단부(126) 상에 놓이고 그러한 제 1 단부에 의해 지지될 수 있다. 샤프트(120)는 전술된 바와 같은 프로세스 양립가능한 재료들로 형성될 수 있다.
[0021] 제 1 단부(126)는 플레이트(102), 및 기판 수용 표면(104) 상에 기판이 배치되는 경우 기판(122)을, 예를 들면, 기판 프로세싱 또는 이송을 위해, 챔버(124) 내의 소정 위치에(in a position) 지지하도록, 바닥 표면(106)에 장착된다. 몇몇 실시예들에서, 샤프트(120)는 샤프트(120)에 커플링되는, 적합한 리프트 액츄에이터, 회전 액츄에이터, 또는 리프트와 회전의 조합 액츄에이터(미도시)에 의해, 챔버(124) 내에서 기판(122) 및 플레이트(102)의 회전 포지셔닝(positioning) 및 수직 포지셔닝 중 하나 또는 그 초과의 포지셔닝을 제공할 수 있다.
[0022] 몇몇 실시예들에서, 제 1 단부(126)는 바닥 표면(106)에 대한 샤프트(120)의 장착을 용이하게 하기 위해, 플랜지(128)를 포함한다. 플랜지(128)는 임의의 적합한 기계식 파스너들(fasteners), 접착제들, 용접, 브레이징, 등을 이용하여 바닥 표면(106)에 장착될 수 있다. 플랜지(128)는 샤프트(120)의 일체형 컴포넌트일 수 있거나, 예를 들면, 용접에 의해 샤프트(120)에 커플링되는 별도의 컴포넌트일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 샤프트(120)의 제 1 단부(126)는, 플랜지 없이 바닥 표면(106)에 장착될 수 있다. 예를 들면, 샤프트(120)의 제 1 단부(126)를 바닥 표면(106)에 장착하기 위해 접착제들, 용접, 브레이징, 등이 이용될 수 있다. 샤프트(120)는 플레이트(102)의 바닥 표면(106)과 샤프트(120) 사이의 열 저항을 최소화하기 위해 바닥 표면(106)에 직접 커플링될 수 있다.
[0023] 적어도 하나의 샤프트 히터(130)가 플랜지(128)에 커플링된다. 몇몇 실시예들에서, 적어도 하나의 샤프트 히터(130)는 플랜지(128)에 적어도 부분적으로 매립된다. 몇몇 실시예들에서, 적어도 하나의 샤프트 히터(130)는 저항성 히터이다. 전도체(134)의 제 1 단부(133)가 샤프트 히터(130)에 커플링된다. 전도체(134)의 제 2 단부(135)는 샤프트(120)의 제 2 단부(127)를 지나 연장하며, DC 소스(140)와 같은 전력 공급부에 커플링되며, 그에 따라 적어도 하나의 샤프트 히터(130)에 전력을 제공하는 것을 용이하게 하여 샤프트(120)의 제 1 단부(126)를 가열한다.
[0024] 저항성 온도 디바이스와 같은 샤프트 온도 센서(132)가 또한, 플랜지(128) 내에 매립되거나 플랜지(128)에 커플링된다. 전도체(138)의 제 1 단부(137)가 샤프트 온도 센서(132)에 커플링된다. 전도체(138)의 제 2 단부(139)가 샤프트(120)의 제 2 단부(127)를 지나 연장하며, 제어기, 예를 들면, 제어기(114)에 커플링된다. DC 소스(140)는 또한, 예를 들면, 전도체(136)를 통해 제어기(114)에 커플링될 수 있다. 전술된 제 1 폐쇄 루프 제어 회로와 유사한 제어 회로는, 제 2 폐쇄 루프 제어 회로로서 동작하도록 링크되는(linked), 제어기(114), 샤프트 온도 센서(132), DC 소스(140), 및 샤프트 히터(130)를 포함한다. 제 2 폐쇄 루프 회로에서, 제어기(114)는 샤프트 온도 센서(132)에 의해 제공되는 온도 데이터에 응답하여, 샤프트 히터(130)에 대한 전력을 조절하며, 그에 따라 샤프트(120)의 제 1 단부(126)의 온도 제어를 용이하게 한다. 제 1 폐쇄 루프 회로 및 제 2 폐쇄 루프 회로는 도시된 바와 같은 공통 제어기(114)를 가질 수 있거나, 폐쇄 루프 회로들은 서로 통신할 수 있는 별도의 제어기들을 가질 수 있다.
[0025] 몇몇 실시예들에서, 제 1 폐쇄 루프 제어 회로(플레이트 히터들(108), DC 소스(110), 플레이트 온도 센서(112), 및 제어기(114)) 및 제 2 폐쇄 루프 회로(샤프트 히터(130), DC 소스(140), 샤프트 온도 센서(132), 및 제어기(114))는, 예를 들면, 제어기(114)를 통해 함께 링크된다. 제어기(114)는 제 1 및 제 2 폐쇄 루프 제어 회로들을 독립적으로 제어하여, 플레이트(102) 및 샤프트(120)를 각각, 제 1 온도 및 제 2 온도로 유지하도록 구성될 수 있다. 제 1 및 제 2 온도들은 동일한 온도일 수 있다.
[0026] 도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 기판 지지부(200)의 간략화된 개략적 측단면도를 도시한다. 플레이트(102)는 전술된 바와 같이 구성될(constructed) 수 있으며, 명확성을 위해 일부 세부사항들(예를 들면, 전술된 제 1 폐쇄 루프 회로의 컴포넌트들)은 생략된 상태로 예시된다. 세라믹 지지 샤프트, 즉 샤프트(220)가, 샤프트(220)의 제 1 단부(226) 상에 놓이는 플레이트(102)를 지지하도록 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 단부(226)는 전술된 바와 같이, 플레이트(102)의 바닥 표면(106)에 장착되도록 적응된 플랜지(228)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 단부(226)는 전술된 바와 같이, 플랜지가 없이, 플레이트(102)의 바닥 표면(106)에 장착될 수 있다.
[0027] 예시된 바와 같은 샤프트(220)는, (부가적인 층들이 사용될 수 있지만) 세라믹 재료로 된 2개의 층들, 즉 제 1 층(202) 및 제 2 층(204)을 포함한다. 샤프트(220)는 비-제한적 예들에서, 상기에서 논의된 세라믹 재료들로 형성될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 전기 컴포넌트들이 제 1 층(202)과 제 2 층(204) 사이의 인터페이스(212)에 배치될 수 있다.
[0028] 예를 들면, 인터페이스(212)에서 플랜지(228)의 일부에 샤프트 히터(230)가 배치될 수 있다. 도 1의 실시예의 샤프트 히터(130)와 유사하게, 전도체(234)의 제 1 단부(233)가 샤프트 히터(230)에 커플링된다. 전도체(234)의 제 2 단부(235)는 샤프트(220)의 제 2 단부(227)를 지나 연장하며, 전력 소스, 예를 들면, DC 소스(240)에 커플링되어서, 샤프트 히터(230)에 전력을 제공하고 샤프트(220)의 제 1 단부(226)를 가열하는 것을 용이하게 한다. 전도체(234)는 제 1 층(202)과 제 2 층(204) 사이의 인터페이스(212)를 따라 완전히 또는 부분적으로 배치될 수 있다.
[0029] 전도체(234) 및 샤프트 히터(230) 중 하나 또는 그 초과는 제 2 층(204) 또는 제 1 층(202)의 표면(213) 상에 프린팅될 수 있다. 예를 들면, 샤프트 히터(230) 및 전도체(234) 중 적어도 하나는, 제 1 층(202)의 일부 상에 스크린 프린팅되는(screen printed), 적합한 전기 저항률(electrical resistivity)을 갖는, 텅스텐, 몰리브덴, 또는 다른 금속의 용액에 의해 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 샤프트 히터(230) 및 전도체(234)는 세라믹 재료로 된 제 1 층(202)의 외측 표면(203) 상에 프린팅될 수 있다. 예를 들면, 세라믹 재료로 된 제 1 층(202)이 형성될 수 있으며, 샤프트 히터(230) 및 전도체(234)가 외측 표면(203) 상에 프린팅될 수 있다. 세라믹 재료로 된 제 2 층(204)이 제 1 층(202) 위에 형성되어, 샤프트 히터(230) 및 전도체(234)를 적어도 부분적으로 커버할 수 있다. 결합된 제 1 및 제 2 층들(202 및 204)은, 예를 들면, 소결(sintering)에 의해 추가로 프로세싱될 수 있으며, 그에 따라 전도체(234) 및 샤프트 히터(230)가 인터페이스(212)에 배치된 상태의 완성된(finished) 샤프트(220)를 형성한다.
[0030] 추가 프로세싱에 앞서, 그리고 유사한 방식으로, 저항성 온도 디바이스(RTD)와 같은 샤프트 온도 센서(232)가 또한 인터페이스(212)에 배치될 수 있다. 샤프트 온도 센서(232)는 제 1 층(202)의 외측 표면(203) 상에 프린팅될 수 있다. 전도체(238)의 제 1 단부(237)는 샤프트 온도 센서(232)에 커플링될 수 있다. 전도체(238)의 제 2 단부(239)는 제 1 층(202)의 제 2 단부(227)를 지나 연장하며, 제어기(214)에 커플링된다. DC 소스(240)는 또한, 예를 들면, 전도체(236)를 통해 제어기(214)에 커플링될 수 있다.
[0031] 샤프트 히터(230), DC 소스(240), 샤프트 온도 센서(232), 및 제어기(214)는, 전술된 제 2 폐쇄 루프 회로와 구성 및 기능이 유사한 폐쇄 루프 회로를 포함한다.
[0032] 몇몇 기판 프로세스들에서, 기판 수용 표면의 온도 프로파일은 기판 수용 표면 상에 지지되는 기판의 온도 프로파일을 예측한다. 기판 수용 표면에 걸친 온도 불균일성들은 기판 수용 표면 상에 지지되는 기판에 대한 불균일한 프로세스 성능(performance)에 의해 명백하게 나타난다. 본 발명자들은 몇몇 경우들에, 샤프트의 장착 위치에 대향하는, 플레이트의 중앙 영역에서 열이 손실되는 것을 관찰하였다. 본 발명자들은, 샤프트가, 플레이트와 샤프트의 인터페이스에서 플레이트로부터 열의 일부를 제거하는 히트 싱크(heat sink)를 생성하는 것으로 보이는 것을 주목하였다. 플레이트에 샤프트를 장착하는 것은, 기판 장착 표면에서의 온도 불연속성을 야기한다.
[0033] 본 발명의 기판 지지부는, 플레이트로부터의 열 손실을 감소시키기 위해, 샤프트의 제 1 단부(장착 단부)에 온도 센서 및 히터를 포함할 수 있다. 샤프트의 제 1 단부의 히터는, 샤프트에 대한 열 손실을 보상하기 위해 폐쇄 루프 제어에 의해 부가적인 열을 생성한다. 샤프트 히터들의 폐쇄 루프 제어는 유리하게, 샤프트의 제 1 단부의 온도의 정확한 제어를 허용하는 것이 관찰되었다. 플레이트의 온도에 대한 폐쇄 루프 제어와 함께 사용될 때, 플레이트와 샤프트의 제 1 단부 사이의 온도 차이는 최소화될 수 있다. 샤프트의 제 1 단부의 온도가 플레이트 온도와 동일한, 또는 실질적으로 동일한 경우들에, 본 발명자들은 열이 플레이트에 전달되지도 않고 플레이트로부터 전달되지도 않는 단열 인터페이스(adiabatic interface)가 확립될 수 있다는 것을 주목하였다. 그러한 조건들 하에서, 본 발명자들은 기판 지지 표면 상으로의 또는 기판 지지 표면 상에 지지된 기판 상으로의, 샤프트의 열 전사(thermal imprint)가 없음을 관찰하였다. 따라서, 기판의 프로세싱은 유리하게, 기판에 걸쳐서 보다 균일한 온도를 유지함으로써 실행될 수 있다. 부가적으로, (예를 들면, 프로세싱 동안 기판에 대한 보다 균일한 열 구배를 유지하기 위해) 프로세싱 동안 기판으로의 또는 기판으로부터의 다른 열 전달 소스들을 보상하거나, 또는 (예를 들면, 프로세싱 동안 기판에 대한, 의도적으로(purposefully) 불균일한 열 구배를 유지하기 위해) 프로세싱 불균일성들 또는 불균일한 유입 기판들의 다른 소스들을 보상하기 위해, 기판 지지부는 기판 지지부의 표면에 걸쳐서 의도적인 불균일한 열 구배(예를 들면, 중앙 영역이 더 고온 또는 중앙 영역이 더 저온)를 발생시키도록 동작할 수 있다.
[0034] 본 발명자들은 또한, 종래의 기판 지지부들에서 가열된 플레이트와 가열되지 않은 샤프트 사이의 온도 차이는 또한, 샤프트와 플레이트의 바닥 사이의 인터페이스에 열 응력들을 야기할 수 있음을 관찰하였다. 열 응력들은, 예를 들면, 상이한 온도들로 인해 플레이트 및 샤프트가 상이하게 팽창하거나 수축하기 때문에, 샤프트와 플레이트 사이의 부착 문제를 일으킬 수 있다.
[0035] 본 발명에서, 상기 논의된 바와 같이, 샤프트 히터는 유리하게, 그러한 인터페이스에서 플레이트와 샤프트 사이의 온도차(temperature differential)를 최소화하거나 실질적으로 제거할 수 있다. 따라서, 열 응력들 및 연관된 단점들이 또한 최소화되거나 실질적으로 제거될 수 있다.
[0036] 본 발명자들은 상기 개시된 본 발명의 가열식 기판 지지부를 형성하는 신규한 방법을 개발하였다. 이 방법은, 플레이트(102)(도 1) 및 샤프트(220)(도 2)를 참조로 하여, 도 3의 300에서 시작하는 것으로 개요가 기술된다(outlined). 302에서, 기판 수용 표면(104) 및 대향하는 바닥 표면(106)을 갖는 플레이트(102)가 형성된다. 플레이트(102)는, 플레이트(102)에 매립된, 하나 또는 그 초과의 플레이트 히터들(108), 및 플레이트 온도 센서(112), 이를테면 저항성 온도 디바이스(RTD)를 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 플레이트 히터들(108) 및 플레이트 온도 센서(112)는 제 1 폐쇄 루프 제어 회로를 형성하기 위해 제어기(114) 및 DC 소스(110)에 커플링될 수 있다.
[0037] 플레이트(102)는 상기 열거된 바와 같은 세라믹 재료들로 형성될 수 있다. 플레이트(102)를 형성하는 것은 세라믹 재료들을 고밀화하기(densify) 위해 소결을 포함할 수 있다. 특정 재료(세라믹스(ceramics) 또는 금속성)에 적합한 다른 제조 프로세스들이 적절하게 사용될 수 있다. 플레이트(102)를 형성하는 것은 샤프트(220)를 형성하는 것과 별도로 일어날 수 있다.
[0038] 304에서, 세라믹 재료로 된 제 1 층(202)이 형성되며, 제 1 층(202)은 제 1 단부(226) 및 대향하는 제 2 단부(227)를 포함한다. 제 1 층(202)은 플랜지(228)에 대응하는 영역을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 층(202)은, (플랜지(228)를 포함하는, 샤프트의 제 1 단부(226)에 대응하는) 상부 엣지(242), (제 2 단부(227)에 대응하는) 대향하는 바닥 엣지(244), 및 세로방향(lengthwise) 엣지들(미도시)을 갖는, 세라믹 재료로 된 시트로 형성된다.
[0039] 306에서, 상부 엣지(242)에서 제 1 층(202) 상에 샤프트 히터(230)가 배치된다. 몇몇 실시예들에서, 샤프트 히터(230)는, 상기 논의된 바와 같이 스크린 프린팅 기술들을 사용하여, 적합한 전기 저항률을 갖는, 텅스텐, 몰리브덴, 또는 다른 금속을 포함하는 용액을 이용하여, 제 1 층(202)의 표면(213) 상에 프린팅된다. 샤프트 히터(230)는 상부 엣지(242)에 동일한 또는 상이한 구성의 복수의 층들을 프린팅함으로써 형성될 수 있다.
[0040] 308에서와 같이, 제 1 층(202)의 표면(213) 상에 전도체(234)가 배치될 수 있다. 전도체(234)의 제 1 단부(233)는 샤프트 히터(230)에 커플링될 수 있다. 제 1 층(202)의 바닥 엣지(244)로 제 2 단부(235)가 연장한다. 몇몇 실시예들에서, 제 2 단부(235)는 바닥 엣지(244)를 지나 연장한다. 몇몇 실시예들에서, 전도체(234)는, 상기와 같이 유사한 재료들을 이용하여, 프린팅, 예를 들면, 스크린 프린팅될 수 있다. 전도체(234)가 표면(213) 상에 프린팅 될 때, 부가적인 전도체(미도시)가 바닥 엣지(244)에서 전도체(234)에 커플링되어, 전도체(234)를 바닥 엣지(244)를 지나 연장시킬 수 있다.
[0041] 선택적으로, 310에서, 저항성 온도 디바이스(RTD)와 같은 샤프트 온도 센서(232)가, 제 1 층의 상부 엣지(242)에서 제 1 층(202) 상에 배치될 수 있다. 샤프트 온도 센서(232)는, 샤프트 온도 센서(232)와 일체로 형성될 수 있거나 별도로 형성될 수 있는 전도체(238)에 커플링될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 샤프트 온도 센서(232) 또는 전도체(238) 중 적어도 하나는, 이를테면 스크린 프린팅에 의해서 표면(213) 상에 프린팅될 수 있다.
[0042] 312에서, 세라믹 재료로 된 제 2 층(204)은, 제 2 층(204)이 샤프트 히터(230)를 적어도 부분적으로 커버하도록, 제 1 층(202)의 정상에 형성된다. 전도체(234)가 표면(213) 상에 프린팅되는 경우, 제 2 층(204)은 전도체(234)를 적어도 부분적으로 커버할 수 있다. 제 1 층(202)이 세라믹 재료로 된 시트로서 형성되는 실시예들에서, 제 2 층(204)은 또한, 상부 엣지(242)와 정렬되는 상부 엣지(246), 바닥 엣지(244)와 정렬되는, 대향하는 바닥 엣지(248), 및 세로 방향 엣지들(미도시)을 갖는, 세라믹 재료로 된 시트로서 형성될 수 있다.
[0043] 314에서, 표면(213) 상에 배치된 히터를 갖는 제 1 층(202), 및 제 1 층의 정상에 형성되어 히터를 적어도 부분적으로 커버하는 제 2 층(204)은, 샤프트(220)를 형성하도록 함께 프로세싱된다. 프로세싱은 세라믹 재료들로 된 제 1 및 제 2 층들(202, 204)을 고밀화하기 위한 절차를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 층들(202, 204)은 샤프트(220)를 형성하기 위해, 상승된 온도 및 고압 하에서 소결될 수 있다.
[0044] 제 1 및 제 2 층들(202 및 204)이 세라믹 재료들로 된 시트들로 형성되는 실시예들에서, 시트들은, 상부 엣지(246)가 상부 엣지(242)와 정렬되고 바닥 엣지(248)가 바닥 엣지(244)와 정렬되도록, 개방 단부형 튜브(open ended tube)로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 층들(202 및 204)은, 제 1 층(202)의 세로 방향 엣지들이 결합되고 제 2 층(204)의 세로방향 엣지들이 결합되도록, 관형 형태로 합쳐질(rolled into) 수 있다. 관형 형태는 원통 또는 다른 편리한 형상일 수 있다.
[0045] 316에서, 샤프트(220)의 제 1 단부(226)는 플레이트(102)의 바닥 표면(106)에 커플링되어서, 본 발명에 따른 기판 지지부를 형성한다. 커플링은 적절하게, 임의의 적합한 기계식 파스너들, 이를테면 나사가공된 파스너들 또는 기계식 클램핑 디바이스들, 또는 접착제들을 이용하여 달성될 수 있다.
[0046] 따라서, 개선된 온도 균일성 제어를 갖는 가열식 기판 지지부들의 실시예들이 제공되었다. 본 발명의 실시예들은, 기판 상에 생성되는 온도 프로파일에 대한 향상된 제어를 갖는 가열식 기판 지지부를 이용하여, 임의의 프로세스에 대해 기판을 가열하고 지지하기 위해 이용될 수 있다. 개시된 기판 지지부로부터 이득을 얻을 수 있는 프로세스들의 비-제한적 예들은, 화학 기상 증착(CVD), 원자 층 증착(ALD), 또는 레이저 어닐링 프로세스들을 포함한다.
[0047] 전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명의 다른 그리고 추가의 실시예들이 안출될 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판 지지부로서,
    기판 수용 표면 및 대향하는(opposite) 바닥 표면을 갖는 플레이트; 및
    샤프트 히터를 포함하는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 샤프트를 포함하며,
    상기 제 1 단부는 상기 바닥 표면에 커플링되는
    기판 지지부.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단부는 플랜지를 포함하고, 상기 샤프트 히터는 상기 플랜지 내에 배치되는
    기판 지지부.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트 히터는 저항성 히터인
    기판 지지부.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 샤프트 히터는 상기 제 1 단부의 일부(portion)에 매립되는
    기판 지지부.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 샤프트 히터는 상기 샤프트에 매립된 전도체를 포함하는
    기판 지지부.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트 히터에 커플링되고 제어기에 커플링되는 전력 공급부; 및
    상기 제어기에 커플링되며 상기 제 1 단부에 배치되는 샤프트 온도 센서를 더 포함하며,
    상기 샤프트 히터, 상기 전력 공급부, 상기 제어기, 및 상기 샤프트 온도 센서는 제 1 폐쇄 루프 제어 회로로 링크되는(linked)
    기판 지지부.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 플레이트는,
    상기 플레이트 내에 배치된 플레이트 히터;
    상기 제어기에 커플링되며 상기 플레이트 히터에 커플링되는 전력 공급부; 및
    상기 제어기에 커플링되며 상기 플레이트 내에 배치되는 플레이트 온도 센서를 더 포함하며,
    상기 플레이트 히터, 상기 전력 공급부, 상기 제어기, 및 상기 플레이트 온도 센서는 제 2 폐쇄 루프 제어 회로로 링크되는
    기판 지지부.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 플레이트 및 상기 샤프트를 사전선택된(preselected) 온도로 유지하기 위해, 상기 제 1 폐쇄 루프 제어 회로 및 상기 제 2 폐쇄 루프 제어 회로를 독립적으로 제어하도록 구성되는
    기판 지지부.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트는 세라믹 재료로 된 층으로 형성되는
    기판 지지부.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 세라믹 재료는, 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 알루미나(Al2O3), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 또는 실리콘 카바이드(SiC) 중 하나 또는 그 초과를 포함하는
    기판 지지부.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 샤프트는 세라믹 재료로 된 둘 또는 그 초과의 층들로 형성되는
    기판 지지부.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 샤프트 히터는 세라믹 재료로 된 층 상에 배치되는
    기판 지지부.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 샤프트는, 상기 샤프트 히터에 커플링되며 그리고 상기 세라믹 재료로 된 층 상에 배치되는 전도체를 더 포함하는
    기판 지지부.
  14. 기판 지지부 제조 방법으로서,
    기판 수용 표면 및 대향하는 바닥 표면을 갖는 플레이트를 형성하는 단계;
    세라믹 재료로 된 제 1 층 ― 상기 제 1 층은 제 1 단부 및 대향하는 제 2 단부를 포함함 ― 을 형성하는 단계;
    상기 제 1 단부에서 상기 제 1 층 상에 히터를 배치하는 단계;
    도관(conduit)을, 상기 도관의 일 단부가 상기 히터에 커플링되고 상기 도관의 제 2 단부가 상기 세라믹 재료의 제 2 단부를 지나 연장하도록, 상기 제 1 층 상에 배치하는 단계;
    세라믹 재료로 된 제 2 층을, 상기 제 2 층이 상기 히터를 적어도 부분적으로 커버하도록, 상기 제 1 층의 정상에(atop) 형성하는 단계;
    샤프트를 형성하도록, 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층을 프로세싱하는 단계; 및
    상기 제 1 단부를 상기 플레이트의 상기 바닥 표면에 커플링하는 단계를 포함하는
    기판 지지부 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 히터는 세라믹 재료로 된 층 상에 프린팅되는
    기판 지지부 제조 방법.
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