KR20170127534A - 작업물의 온도 균일성을 개선하기 위한 장치 - Google Patents

작업물의 온도 균일성을 개선하기 위한 장치 Download PDF

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KR20170127534A
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Abstract

프로세싱 동안 작업물의 온도 균일성을 개선하기 위한 장치가 개시된다. 장치는, 플래튼의 외부 에지를 독립적으로 가열할 수 있는 개별 제어형 에지 가열기를 갖는 플래튼을 포함한다. 이러한 방식으로, 추가적인 열이 플래튼의 외부 에지 근처에 공급될 수 있으며, 이는 플래튼의 전체에 걸쳐 일정한 온도를 유지하는데 도움을 준다. 이러한 에지 가열기는 플래튼의 외부 표면 상에 배치될 수 있거나, 또는 특정 실시예에 있어서 플래튼 내에 내장될 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 에지 가열기 및 1차 가열 엘리먼트는 2개의 상이한 평면들에 배치될 수 있으며, 여기에서 에지 가열기는 1차 가열 엘리먼트보다 플래튼의 상단 표면에 더 가깝게 배치된다.

Description

작업물의 온도 균일성을 개선하기 위한 장치
본 출원은 2015년 03월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 일련번호 제14/657,193호에 대한 우선권을 주장하며, 이러한 출원의 개시내용의 그 전체가 본원에 참조로서 통합된다.
본 개시의 실시예들은 프로세싱 동안 작업물의 온도 균일성을 개선하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 가열된 작업물의 온도 균일성을 개선하기 위한 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조는 복수의 개별적이고 복잡한 프로세스들을 수반한다. 이러한 프로세스들을 수행하기 위하여, 작업물은 전형적으로 플래튼(platen) 상에 배치된다. 플래튼은 플래튼 내의 전극들에 의해 생성되는 정전력의 인가를 통해 작업물을 유지하도록 설계된 정전 척(chuck)일 수 있다.
플래튼들은 전형적으로 이들이 지지하는 작업물의 직경보다 약간 더 작은 직경을 갖도록 설계된다. 이는, 플래튼이 인입 이온 빔에 노출되지 않는다는 것을 보장한다. 이온 빔과의 접촉은 오염물질들의 생성을 초래할 수 있거나, 또는 플래튼에 손상을 가할 수 있다. 추가적으로, 일부 플래튼들은 측벽이 인입 이온 빔에 노출될 가능성을 최소화하기 위하여 경사지거나 또는 테이퍼진(tapered) 측면 벽들을 갖는다.
작업물을 제 위치에 유지하는 것에 더하여, 플래튼은 또한 작업물을 가열하거나 또는 냉각시키도록 역할할 수 있다. 특히, 플래튼은 전형적으로 일부 실시예들에 있어서 작업물로부터 열을 추출하는 것 또는 다른 실시예들에 있어서 작업물에 열을 공급하는 것이 가능한 재료의 큰 덩어리이다. 특정 실시예들에 있어서, 플래튼은 후면 가스를 플래튼의 상부 표면과 작업물의 후면 사이의 공간에 공급하는 도관들을 그것의 상부 표면 상에 갖는다.
플래튼이 작업물보다 어느 정도 더 작기 때문에, 작업물의 외부 에지(edge)는 플래튼에 의해 효과적으로 가열되지 않거나 또는 냉각되지 않을 수 있다. 실제로, 일부 실시예들에 있어서, 외부 에지 근처의 온도는 작업물의 나머지 부분보다 4-10% 더 작을 수 있다. 추가로, 플래튼의 외부 에지는 플래튼의 나머지 부분보다 더 많은 열을 환경으로 방사하며, 이는 그것의 외부 에지에서 플래튼의 온도를 낮추는데 기여한다. 따라서, 플래튼이 작업물에 열을 공급하는 실시예들에 있어서, 작업물의 외부 에지는 작업물의 나머지 부분보다 더 차가울 수 있다. 반대로, 플래튼이 작업물로부터 열을 제거하는 실시예들에 있어서, 작업물의 외부 에지는 작업물의 나머지 부분보다 더 뜨거울 수 있다.
이러한 온도의 차이는 작업물의 수율에 영향을 줄 수 있다. 추가적으로, 플래튼의 외부 에지를 따른 이러한 온도 구배들은 플래튼 상에 열적 응력을 가할 수 있으며, 이는 플래튼 고장을 초래할 수 있다. 따라서, 작업물에 걸쳐 양호한 온도 균일성을 달성하기 위한, 특히, 작업물이 플래튼에 의해 가열되는 실시예들에 있어서 작업물에 걸쳐 양호한 온도 균일성을 달성하기 위한 장치가 존재하는 경우 유익할 것이다.
프로세싱 동안 작업물의 온도 균일성을 개선하기 위한 장치가 개시된다. 장치는, 플래튼의 외부 에지를 독립적으로 가열할 수 있는 개별 제어형 에지 가열기를 갖는 플래튼을 포함한다. 이러한 방식으로, 추가적인 열이 플래튼의 외부 에지 근처에 공급될 수 있으며, 이는 플래튼의 전체에 걸쳐 일정한 온도를 유지하는데 도움을 준다. 이러한 에지 가열기는 플래튼의 외부 표면 상에 배치될 수 있거나, 또는 특정 실시예에 있어서 플래튼 내에 내장될 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 에지 가열기 및 1차 가열 엘리먼트는 2개의 상이한 평면들에 배치될 수 있으며, 여기에서 에지 가열기는 1차 가열 엘리먼트보다 플래튼의 상단 표면에 더 가깝게 배치된다.
제 1 실시예에 따르면, 작업물 홀딩 및 가열 장치가 개시된다. 작업물 홀딩 및 가열 장치는, 플래튼으로서, 여기에서 플래튼은 상단 표면, 하단 표면, 및 상단 표면과 하단 표면 사이에서 연장하는 측벽을 포함하는, 플래튼; 제 1 평면에 배치된 1차 가열 엘리먼트; 및 제 2 평면에 배치된 에지 가열기를 포함하며, 여기에서 제 2 평면은 제 1 평면보다 상단 표면에 더 가깝다. 특정 실시예들에 있어서, 에지 가열기는 플래튼 내에 내장될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 에지 가열기는 플래튼의 외부 표면에 부착된다.
제 2 실시예에 따르면, 작업물 홀딩 및 가열 장치가 개시된다. 작업물 홀딩 및 가열 장치는, 플래튼으로서, 여기에서 플래튼은 상단 표면, 하단 표면, 및 상단 표면과 하단 표면 사이에서 연장하는 측벽을 포함하며, 여기에서 측벽은 상단 표면에 평행한 수평 환형 링 부분을 포함하는, 플래튼; 1차 가열 엘리먼트; 및 수평적인 환형 링 부분 상에 배치된 에지 가열기를 포함한다.
제 3 실시예에 따르면, 작업물 홀딩 및 가열 장치가 개시된다. 작업물 홀딩 및 가열 장치는, 플래튼으로서, 여기에서 플래튼은 상단 표면, 하단 표면, 및 상단 표면과 하단 표면 사이에서 연장하는 테이퍼진 측벽을 포함하는, 플래튼; 1차 가열 엘리먼트; 및 테이퍼진 측벽에 평행하게 배치된 에지 가열기를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 에지 가열기는 테이퍼진 측벽에 부착된다. 다른 실시예들에 있어서, 에지 가열기는 플래튼 내에 내장된다.
본 개시의 더 양호한 이해를 위하여, 본원에 참조로서 포함되는 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어진다.
도 1은 일 실시예에 따른 에지 가열기를 가진 플래튼을 갖는 시스템의 블록도이다.
도 2a 내지 도 2b는 일 실시예에 따른 테이퍼진 측벽에 부착된 에지 가열기를 갖는 플래튼들의 측면도들이다.
도 3a 내지 도 3b는 다른 실시예에 따른 에지 가열기를 가진 플래튼들의 측면도들이다.
도 4a 내지 도 4b는 다른 실시예에 따른 에지 가열기를 가진 플래튼들의 측면도들이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 복수의 에지 가열기들을 갖는 플래튼의 측면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 복수의 에지 가열기들을 갖는 플래튼의 측면도이다.
도 7은 테이퍼진 측벽을 따라 배치된 내장된 에지 가열기를 갖는 플래튼의 측면도이다.
도 8은 온도의 함수로서 에지 가열기가 없는 상태 및 있는 상태의 플래튼의 온도의 비교를 도시한다.
이상에서 설명된 바와 같이, 전통적인 플래튼들 상에 배치된 작업물들의 에지들은 플래튼으로부터 돌출할 수 있으며, 이는 이러한 에지들이 작업물의 나머지 부분들과는 상이한 온도로 유지되게끔 한다. 또한, 플래튼의 외부 에지가 환경에 노출되기 때문에, 외부 에지는 환경으로 더 많은 열을 방사하는 경향이 있으며, 이는 유효하게 플래튼의 외부 에지를 따른 온도를 낮춘다. 다시 말해서, 플래튼의 내부에서 생성되는 열은 플래튼 내에 남아 있을 개연성이 더 크며, 반면 외부 에지 근처에서 생성된 열은 환경으로 소산될 개연성이 더 크다.
이러한 문제를 처리하기 위한 하나의 접근방식은 플래튼의 외부 에지 근처에 개별 제어형 에지 가열기를 제공하는 것이다. 이러한 에지 가열기는 플래튼의 외부 에지 근처에서 상실되는 것으로 알려진 열을 보상하기 위하여 사용될 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 에지 가열기는 플래튼 내의 1차 가열 엘리먼트보다 작업물에 더 가깝게 배치된다.
도 1은 시스템(10)의 컴포넌트들을 보여주는 대표적인 예시를 도시한다. 플래튼(100)은 정전 척(electrostatic chuck; ESC) 또는 임의의 다른 유형의 플래튼일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 플래튼(100)은 플래튼(100)의 상부 표면 상에서 끝나는 복수의 도관들을 포함하며, 이들은 후면 가스를 플래튼(100)의 상부 표면과 작업물(30)의 하부 표면 사이의 용적에 전달한다. 플래튼(100)은 또한 그것의 외부 에지 근처에 외부 밀봉 링(미도시)을 가질 수 있으며, 이는 후면 가스를 이러한 용적 내에 국한시키고 후면 가스 누출을 최소화하도록 역할한다. 외부 밀봉 링은 플래튼(100)의 상부 표면으로부터 위쪽으로 연장하며 작업물(30)과 접촉하고, 이는 후면 가스를 포함하는 벽을 형성한다. 이러한 외부 밀봉 링은, 외부 밀봉 링이 작업물(30)과 접촉하기 때문에 효과적일 수 있다. 추가로, 플래튼(100)은 그 아래에 복수의 전극들이 배치되는 상부 유전체 층을 포함할 수 있다. 교류 전압 파형들이 이러한 전극들에 인가되며, 이는 작업물(30)을 제 위치에 홀딩하는 정전력을 생성한다. 이러한 상부 유전체 층은 이온 빔 충돌에 견디는 것이 불가능할 수 있다. 따라서, 외부 밀봉 링 및 상부 유전체 층 때문에, 플래튼(100)이 전형적으로 그 위에 배치된 작업물(30)보다 더 작으며, 이는 이온 빔이 플래튼(100)에 충돌하지 못한다는 것을 보장한다. 일부 실시예들에 있어서, 작업물(30)은 플래튼(100)으로부터 2-3 mm 돌출할 수 있지만, 다른 치수들이 또한 가능하고 이는 본 개시의 범위 내에 속한다.
플래튼(100)은 플래튼(100)을 지지하기 위하여 사용되는 베이스(20) 상에 배치될 수 있다. 베이스(20)는 플래튼(100)과는 상이한 재료로 만들어질 수 있다. 추가로, 플래튼(100)의 온도는, 환경에 노출된 외부 표면들 및 특히 플래튼(100)의 측벽들이 환경으로 열을 방사하여 이러한 외부 표면들에서의 온도를 낮추는 경향이 있기 때문에 불균등하거나 또는 비-균일할 수 있다.
플래튼(100)은 디스크-형 작업물을 지지하기 위하여 원통형 형상을 가질 수 있다. 플래튼(100)의 외부 에지는, 플래튼(100)의 외측 직경에 최인접한 플래튼(100)의 부분으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 플래튼(100)의 원주인 외측 직경을 갖는 몇 밀리미터의 환형 링이 외부 에지인 것으로 간주될 수 있다. 이러한 외부 에지는 플래튼(100)의 나머지 부분과는 상이한 온도를 가질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플래튼(100)은 플래튼(100)을 가열하기 위하여 사용되는 1차 가열 엘리먼트(110)를 가질 수 있다. 1차 가열 엘리먼트(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 플래튼(100) 내에 배치될 수 있거나, 또는, 플래튼(100)의 하단 표면과 같이 플래튼(100)의 외부 표면 상에 배치될 수 있다. 1차 가열 엘리먼트(110)는, 1차 가열 엘리먼트(110)를 통한 전류의 흐름이 저항성 재료를 통한 열의 생성을 초래하도록 하는 전기적으로 저항상 재료를 포함하는 필름일 수 있다. 플래튼(100)의 온도는 1차 가열 엘리먼트(110)를 통과하는 전류의 양을 조절함으로써 제어될 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 제어기(40)가 1차 가열 엘리먼트(110)를 통한 전류의 흐름을 제어함으로써 플래튼(100)의 온도를 조절하기 위하여 사용될 수 있다.
플래튼(100)은 또한 플래튼(100)의 온도를 모니터링하기 위하여 사용되는 제 1 온도 센서(115)를 포함할 수 있다. 제어기(40)는, 제 1 온도 센서(115)를 사용하여 플래튼(100)의 온도를 모니터링하고 모니터링된 온도에 기초하여 1차 가열 엘리먼트(110)를 통과하는 전류를 조정함으로써 플래튼(110)의 온도를 조절할 수 있다. 따라서, 제 1 온도 센서(115), 1차 가열 엘리먼트(110) 및 제어기(40)는 플래튼(100)의 온도를 모니터링하고 제어하기 위한 제 1 제어 루프를 형성한다.
시스템(10)은 또한 플래튼(100)의 에지 근처에 배치되는 에지 가열기(120)를 포함한다. 도 1이 에지 가열기(120)가 플래튼(100)으로부터 분리되는 것으로 도시하지만, 에지 가열기(120)가 특정 실시예들에서 플래튼(100)의 표면 상에 배치될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다른 실시예들에 있어서, 에지 가열기(120)는 플래튼(100) 내에 배치될 수 있다. 에지 가열기(120)는 전기적으로 저항성 재료를 갖는 얇은 필름 재료일 수 있다. 얇은 필름의 사용은 또한 이하에서 더 상세하게 설명될 바와 같이 에지 가열기(120)가 다양한 표면들에 더 용이하게 적용(apply)되는 것을 가능하게 할 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 얇은 필름은 약 .01 mm 두께이지만, 다른 두께들이 또한 가능하다. 그러면 전류가 열을 생성하기 위하여 전기적 저항성 재료를 통과하게 된다. 얇은 필름 재료의 두께 및/또는 폭은 온도 균일성을 생성하기 위하여 필름 내에서 생성되는 열의 양을 제어하기 위해 변화될 수 있다.
제 2 온도 센서(125)는 외부 에지에서의 온도를 측정하기 위하여 플래튼(100)의 외부 에지 근처에 배치될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 플래튼(100)의 외부 에지는 환경으로의 열의 방사에 기인하여 플래튼(100)의 나머지 부분보다 더 차가울 수 있다. 제 2 온도 센서(125)가 에지 가열기(120) 상에 장착되는 것으로 도시되지만, 다른 실시예들이 가능하다. 특정 실시예들에 있어서, 제 2 온도 센서(125)는 에지 가열기(120)로부터 분리되어 그것의 외부 에지 근처에서 플래튼(100) 상에 배치될 수 있다. 이러한 제 2 온도 센서(125), 에지 가열기(120) 및 제어기(40)는 그것의 외부 에지에서 플래튼(110)의 온도를 모니터링하고 제어하기 위한 제 2 제어 루프를 형성할 수 있다. 이러한 제 2 제어 루프는 제 1 제어 루프와 독립적으로 동작할 수 있다.
제어기(40)는, 제 1 온도 센서(115) 및 제 2 온도 센서(125)와 같은 하나 이상의 소스들로부터 입력들을 수신할 수 있는 임의의 적절한 디바이스일 수 있다. 제어기(40)는 또한 1차 가열 엘리먼트(110) 및 에지 가열기(120)로 제어 전류와 같은 출력들을 제공할 수 있다.
시스템(10)의 전반적인 아키텍처를 정의하였으며, 다양한 실시예들이 설명될 것이다. 이러한 실시예들이 오로지 예시적일 뿐이며, 본 개시가 제공되는 이러한 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 주의해야만 한다.
도 2a는 에지 가열기(220)를 가진 플래튼(200)의 제 1 실시예를 도시한다. 도 2a는, 테이퍼지거나(tapered) 또는 경사질 수 있는 측벽(201)을 가질 수 있는 플래튼(200)의 측면도를 도시한다. 다시 말해서, 플래튼(200)의 측벽(201)은 플래튼(200)의 상단 표면과 45°와 같은 예각을 형성할 수 있다. 측벽(201)이 상단 표면과 형성하는 각도는 구현 결정이며, 본 개시에 의해 한정되지 않는다. 테이퍼진 측벽의 사용은 측벽(201)에 충돌하는 이온 빔에 의해 초래되는 스퍼터링(sputtering)의 양을 감소시킬 수 있다.
이러한 특정 실시예에 있어서, 1차 가열 엘리먼트(210)는 플래튼(200)의 하단 상에 배치될 수 있다. 이와 같이, 1차 가열 엘리먼트(210)는 플래튼(200)의 상단 표면으로부터 약 8-10 mm 떨어질 수 있다. 측벽(201)이 테이퍼지기 때문에, 1차 가열 엘리먼트(210)는 상단 표면의 최외측 부분들까지 연장하지 않는다. 따라서, 열이 생성되는 위치 및 측벽들에서 초래되는 손실들에 기인하여, 플래튼(200)의 외부 에지는 플래튼(200)의 나머지 부분보다 더 낮은 온도일 수 있다.
도 2b는 도 2a의 변형예를 도시하며, 여기에서 1차 가열 엘리먼트(211)가 플래튼(250) 내에 배치되거나 또는 그 안에 내장된다. 이는 플래튼(250)을 2 부분으로 제조함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 플래튼(250)은 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 그런 다음, 1차 가열 엘리먼트(211)가 2개의 수평적인 세라믹 부분들 사이에 위치될 수 있다. 1차 가열 엘리먼트(210)에 연결하기 위하여 사용되는 와이어들이 플래튼(250)의 외측을 통해 연장할 수 있다. 그런 다음, 그 사이에 개재된 1차 가열 엘리먼트(211)를 갖는 2개의 세라믹 부분들을 포함하는 어셈블리가 구워질 수 있고, 이는 1차 가열 엘리먼트(211)를 플래튼(250) 내에 봉입한다. 또 다른 실시예에 있어서, 플래튼(250) 내에 배치되는 복수의 1차 가열 엘리먼트들(211)이 존재할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 1차 가열 엘리먼트(211)는 플래튼(250)의 상단 표면으로부터 약 1-5 mm에 배치될 수 있다.
도 2a의 플래튼(200)과 유사하게, 플래튼(250)은 테이퍼진 측벽(201)을 가질 수 있다. 다시 한번, 측벽(201)의 테이퍼 때문에, 1차 가열 엘리먼트(211)는 플래튼(250)의 상단 표면의 외측 직경까지 연장하지 않는다.
특정 실시예들에 있어서, 도 2a 및 도 2b의 실시예들은, 1차 가열 엘리먼트(210)가 플래튼의 하단 표면 상에 배치되고 적어도 하나의 1차 가열 엘리먼트(211)가 플래튼 내에 내장되도록 조합될 수 있다. 다시 말해서, 1차 가열 엘리먼트들(210, 211)의 수 및 배치가 본 개시에 의해 한정되지 않는다.
이러한 실시예들의 각각에 있어서, 에지 가열기(220)는 측벽(201) 상에 배치된다. 이상에서 설명된 바와 같이, 에지 가열기(220)는 측벽(201)에 부착되는 얇은 필름일 수 있다. 측벽(201)이 테이퍼지기 때문에, 에지 가열기(220)는 측벽(201)의 형상과 매칭되기 위하여 절두원뿔형 형상일 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 에지 가열기(220)는 예컨대 접착제를 사용하여 측벽(201)에 부착될 수 있다. 에지 가열기(220)가 이온 빔에 노출될 가능성을 감소시키기 위하여, 보호 코팅이 에지 가열기(220) 위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 유리 층이 에지 가열기(220)를 형성하는 얇은 필름을 커버하기 위하여 사용될 수 있다. 물론, 다른 재료들이 에지 가열기(220)를 커버하기 위하여 사용될 수 있다.
측벽(201)을 따른 에지 가열기(220)의 배치는 몇몇 목적들에 기여한다. 이상에서 설명된 바와 같이, 플래튼 내의 열이 환경에 노출된 이러한 표면들로부터 방사한다. 결과적으로, 측벽(201)이 열 손실의 소스이다. 측벽(201) 상에 에지 가열기(220)를 배치함으로써, 에지 가열기(220)는 측벽(201)에 기인하는 손실들에 대응하기 위하여 사용될 수 있다. 이는, 플래튼 전체에 걸친 온도가 더 균일하다는 것을 보장하는데 도움을 줄 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 평평할 수 있는 에지 가열기(320)를 사용하는 다른 실시예를 도시한다. 도 3a의 실시예에서, 플래튼(300)의 측벽(301)은 도 2a 내지 도 2b에 도시된 것과 유사하게 테이퍼진 부분(302)을 갖는다. 이전과 같이, 테이퍼진 부분(302)은 플래튼(300)의 상단 표면과 예각, 예컨대 45°를 형성할 수 있다. 그러나, 이러한 실시예에 있어서, 측벽(301)은 또한 노치(notch)(303)를 갖는다. 이러한 노치(303)는 플래튼(300)의 상단 표면과 평행한 측벽(301)의 수평 부분을 생성한다. 이러한 수평 부분은 플래튼(300)의 전체를 둘러 연장하며, 따라서 수평 환형 링 부분(304)을 형성한다. 수직 부분(305)이 또한 노치(303)에 의해 생성된다. 특정 실시예들에 있어서, 수직 부분(305)은 완전한 수직이 아닐 수 있다. 오히려, 수직 부분(305)은 단순히, 수평 환형 링 부분(304)을 플래튼(300)의 하단 표면에 결합하는 표면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 수평 환형 링 부분(304)은 플래튼(300)의 상단 표면으로부터 거리 "t"에 존재한다. 이러한 거리 "t"는 1차 가열 엘리먼트(210)로부터 플래튼(300)의 상단 표면까지의 거리 "t2"보다 더 작을 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 거리 "t"는 2-3 mm일 수 있지만, 다른 거리들이 또한 가능하다. 이에 반해서, 거리 "t2"는 8-10 mm일 수 있다.
거리 "d"는 수평 환형 링 부분(304)의 내부 직경을 나타낸다. 특정 실시예들에 있어서, 수평 환형 링 부분(304)의 내부 직경은 약 280 mm일 수 있으며, 반면 플래튼(300)의 직경은 약 294 mm일 수 있다. 수평 환형 링 부분(304)의 외측 직경은 약 284-290 mm일 수 있다. 따라서, 수평 환형 링 부분(304)은 약 3-4 mm의 폭을 가질 수 있다.
플래튼(300) 둘레의 수평 환형 링 부분(304)의 생성은, 에지 가열기(320)가 도 2a 내지 도 2b의 절두원뿔형 형상과는 대조적으로 평평한 링이 되도록 하는 것을 가능하게 한다. 이러한 평평한 링은 제조, 비용 및 어셈블리 관점에서 유익할 수 있다. 추가로, 수평 환형 링 부분(304)의 사용은, 플래튼(300)의 상단 표면에 평행하며 그 위에 에지 가열기(320)가 배치될 수 있는 표면을 생성한다.
이상에서 언급된 바와 같이, 에지 가열기(320)는 얇은 필름을 포함하는 평평한 링일 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 에지 가열기(320)는 에지 가열기(320)를 이온 빔으로부터 보호하기 위하여 유리 층과 같은 보호 코팅으로 커버될 수 있다. 에지 가열기(320)는 접착제를 사용하여 수평 환형 링 부분(304)에 부착될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 에지 가열기(320)는 열 또는 다른 수단에 의해 수평 환형 링 부분(304)에 결합될 수 있다.
에지 가열기(320)는 1차 가열 엘리먼트(210)보다 플래튼(300)의 상단 표면에 더 가까우며, 에지 가열기(320)는 작업물(30) 및 플래튼(300)의 외부 에지로 더 많이 포커싱된 열을 제공하는 것이 가능할 수 있다. 추가적으로, 에지 가열기(320)에 의해 생성되는 열은 1차 가열 엘리먼트(210)에 의해 생성되는 열과 독립적이다. 따라서, 플래튼(300)의 상단 표면에 걸쳐 더 균일한 온도 프로파일을 달성하는 것이 가능하다.
도 3b는 수평 환형 링 부분(304)을 갖는 플래튼(350)의 다른 실시예를 도시한다. 도 3a와 유사하게, 이러한 실시예는 테이퍼진 부분(302)을 갖는 측벽(301), 수평 환형 링 부분(304), 및 수직 부분(305)을 포함하며, 여기에서 에지 가열기(320)는 수평 환형 링 부분(304) 상에 배치된다. 이러한 실시예는, 1차 가열 엘리먼트(211)가 플래튼(350) 내에 내장된다는 점에 있어서 도 3a와 상이하다. 1차 가열 엘리먼트(211)는 도 2b와 관련하여 설명된 기술을 사용하여 내장될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, "t2"로 라벨링된 1차 가열 엘리먼트(211)로부터 플래튼(300)의 상단 표면까지의 거리는 2-8 mm일 수 있으며, 반면 "t"로 라벨링된 에지 가열기(320)로부터 플래튼(300)의 상단 표면까지의 거리는 1-7 mm일 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 1차 가열 엘리먼트(211)는 하단 표면 위 1 mm에 존재할 수 있으며, 반면 에지 가열기(320)는 상단 표면에 더 가깝게 배치된다.
도 3a 내지 도 3b의 실시예들은 플래튼의 밑면 상에 수평 환형 링 부분(304)을 생성하기 위하여 플래튼의 형상을 수정한다. 이러한 수평 환형 링 부분(304)은 상단 표면에 평행할 수 있다. 실시예들 둘 모두에 있어서, 플래튼의 측벽(301)은, 상단 표면으로부터 수평 환형 링 부분(304)까지 연장하는 테이퍼진 부분(302), 수평 환형 링 부분(304), 및 수평 환형 링 부분(304)으로부터 플래튼의 하단 표면까지 연장하는 수직 부분(305)을 포함할 수 있다. 이상에서 언급된 바와 같이, 수직 부분(305)은 수직이 아닐 수 있으며, 오히려 단순히 수평 환형 링 부분(304)과 플래튼의 하단 표면 사이에서 연장하는 표면이다.
도 4a 내지 도 4b는 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 이전의 실시예들과 달리, 에지 가열기(420)는 플래튼(400)에 부착되는 것이 아니라 플래튼(400) 내에 내장된다. 도 4a에 있어서, 도 2a 및 도 3a의 실시예들과 유사하게, 1차 가열 엘리먼트(210)는 플래튼(400)의 하단 상에 배치될 수 있다. 플래튼(400)은 약 8 mm일 수 있는 두께 "t2"를 가질 수 있다. 이전과 같이, 플래튼(400)은 테이퍼진 측벽들(401)을 가질 수 있다.
도 4a의 실시예에 있어서, 에지 가열기(420)는 플래튼(400) 내에 내장된다. 이는 2개의 수평 부분들로부터 플래튼(400)을 제조함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 플래튼(400)은 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 그러면, 에지 가열기(420)는 2개의 수평적인 세라믹 부분들 사이에 위치될 수 있다. 그런 다음 어셈블리가 구워질 수 있고, 이는 에지 가열기(420)를 플래튼(400) 내에 봉입한다. 에지 가열기(420)는 도 3a에 도시된 것과 유사하게 평평한 링일 수 있다. 에지 가열기(420)에 대한 전기적 연결들은 플래튼(400)을 통해 환경으로 전달될 수 있으며, 여기에서 이들이 제어기(40)에 연결된다. 도 3a의 실시예와 유사하게, 에지 가열기(420)는 플래튼(400)의 상단 표면 아래 거리 "t"에 배치될 수 있으며, 여기에서 거리 "t"는 약 1-7 mm일 수 있다. 추가적으로, 거리 "d"는 에지 가열기(420)의 내부 직경일 수 있으며 약 280 mm일 수 있고, 반면 플래튼(400)의 직경은 약 294 mm일 수 있다. 에지 가열기(420)는 약 1-4 mm의 폭을 가질 수 있다.
도 4b는 도 4a의 변형예를 도시하며, 여기에서 1차 가열 엘리먼트(211)가 또한 플래튼(450) 내에 내장된다. "t2"로 라벨링된 1차 가열 엘리먼트(211)로부터 플래튼(450)의 상단 표면까지의 거리는 2-8 mm일 수 있으며, 반면 "t"로 라벨링된 에지 가열기(420)로부터 플래튼(450)의 상단 표면까지의 거리는 1-7 mm일 수 있다.
도 4b의 플래튼(450)을 제조하는 것이 이전의 실시예들보다 더 복잡할 수 있다. 플래튼은 3개의 수평 부분들로 이루어질 수 있다; 상단 부분, 중간 부분 및 하단 부분. 에지 가열기(420)는 상단 부분과 중간 부분 사이에 배치되며, 반면 제 1 가열 엘리먼트(211)는 중간 부분과 하단 부분 사이에 배치된다. 그런 다음, 그 사이에 배치된 1차 가열 엘리먼트(211) 및 에지 가열기(420)를 갖는 3개의 세라믹 부분들을 포함하는 전체 어셈블리가 구워질 수 있고, 이는 1차 가열 엘리먼트(211) 및 에지 가열기(420)를 플래튼(450) 내에 봉입한다.
도 3a 내지 도 3b 및 도 4a 내지 도 4b는 1차 가열 엘리먼트(210)와 상이한 수평 평면에 존재하는 에지 가열기의 사용을 도시한다. 특히, 1차 가열 엘리먼트, 에지 가열기 및 플래튼의 상단 표면이 모두 평행한 평면들을 형성할 수 있다. 에지 가열기가 배치되는 평면과 상단 표면 사이의 거리는 1차 가열 엘리먼트가 배치되는 평면과 상단 표면 사이의 거리보다 더 작을 수 있다. 다시 말해서, 이러한 실시예들에 있어서 에지 가열기는 1차 가열 엘리먼트보다 플래튼의 상단 표면에 더 가깝게 배치될 수 있다. 에지 가열기를 상단 표면에 더 가깝게 배치함으로써, 에지 가열기는 외부 에지를 따라 플래튼의 온도를 더 양호하게 조절할 수 있다. 에지 가열기 및 1차 가열 엘리먼트가 상이한 평면들에 배치되는 본원에서 설명되는 구성은 몇몇 방식들로 달성될 수 있다. 예를 들어, 1차 가열 엘리먼트(210)가 플래튼의 하단 표면 상에 배치될 수 있거나(도 3a 및 도 4a 참조) 또는 1차 가열 엘리먼트(211)가 플래튼 내에 배치될 수 있다(도 3b 및 도 4b 참조). 에지 가열기(320)는 플래튼의 외부 표면 상에, 예컨대 수평 환형 링 부분(304) 상에 배치될 수 있거나(도 3a 및 도 3b 참조), 또는 플래튼 내에 배치될 수 있다(도 4a 및 도 4b 참조).
도 3a 내지 도 3b 및 도 4a 내지 도 4b가 링 형상의 단일 에지 가열기를 도시하지만, 다른 실시예들이 가능하다. 예를 들어, 복수의 에지 가열기들이 사용될 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 플래튼의 외부 둘레에 더 가까운 에지 가열기는 상단 표면에 가장 가까울 수 있으며, 동시에 각각의 연속적인 에지 가열기가 그 상단 표면으로부터 더 멀리에 배치된다.
도 5는 플래튼(500) 내에 배치된 1차 가열 엘리먼트(211)를 포함하는 도 3b의 실시예의 변형예를 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 플래튼(500)은 복수의 노치(notch)들을 가지며, 이들의 각각이 수평 환형 링 부분을 생성한다. 플래튼(500)의 측벽(501)은 테이퍼진 부분(502)을 가질 수 있다. 측벽(501)은 제 1 수평 환형 링 부분(504) 및 제 1 수직 벽(505)을 생성하는 제 1 노치(503)를 가질 수 있다. 추가로, 측벽(501)은 제 2 수평 환형 링 부분(507) 및 제 2 수직 벽(508)을 생성하는 제 2 노치(506)를 가질 수 있다 제 2 수직 측벽(508)은 제 2 수평 환형 링 부분(507)과 플래튼(500)의 하단 표면 사이에서 연장한다. 물론, 추가적인 수평 환형 링 부분들을 생성하는 추가적인 노치들이 또한 포함될 수 있다. 제 1 에지 가열기(520)는 제 1 수평 환형 링 부분(504) 상에 배치될 수 있다. 제 2 에지 가열기(525)는 제 2 수평 환형 링 부분(507) 상에 배치될 수 있다. 이상에서 언급된 바와 같이, 플래튼(500)의 외부 에지에 더 가까운 제 1 수평 환형 링 부분(504)은 플래튼(500)의 외부 에지로부터 더 멀리에 배치되는 제 2 수평 환형 링 부분(507)보다 상단 표면에 더 가깝게 배치된다. 추가적인 수평 환형 링 부분들이 존재하는 경우, 이들 각각은 그것의 인접한 이웃보다 상단 표면으로부터 약간 더 멀리에 존재할 것이다. 예를 들어, 제 1 수평 환형 링 부분(504)은 상단 표면 아래 1-2 mm에 배치될 수 있으며, 반면 제 2 수평 환형 링 부분(507)은 플래튼(500)의 상단 표면 아래 3-4 mm에 배치될 수 있다. 각각의 에지 가열기(520, 525)는 3-10 mm 사이의 폭일 수 있다.
추가로, 도시되지는 않았지만, 복수의 노치들 및 플래튼(500)의 하단 표면 상에 배치된 1차 가열 엘리먼트(210)를 갖는 도 3a의 유사한 변형예가 또한 이용될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 이러한 실시예는 2개 이상의 수평 환형 링 부분들을 가질 수 있으며, 여기에서 에지 가열기는 이러한 수평 환형 링 부분들의 각각 상에 배치된다.
도 6은 복수의 내장된 에지 가열기들을 갖는 도 4b의 변형예를 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 에지 가열기들(620, 621, 622) 모두가 플래튼(600) 내에 내장된다. 이상에서 설명된 바와 같이, 플래튼(600)의 외부 에지에 가장 가깝게 배치되는 에지 가열기(620)는 플래튼의 상단 표면에 가장 가깝게 배치될 수 있다. 에지 가열기들의 외부 에지로부터 더 멀어짐에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 에지 가열기와 상단 표면 사이의 거리가 증가하며, 여기에서 에지 가열기(620)는 플래튼(600)의 상단 표면에 가장 가깝게 배치되고, 외부 에지로부터 가장 먼 에지 가열기(622)는 플래튼(600)의 상단 표면으로부터 가장 멀리에 배치된다. 예를 들어, 에지 가열기(620)는 상단 표면으로부터 1-2 mm 떨어질 수 있으며, 반면 에지 가열기(622)는 플래튼(600)의 상단 표면으로부터 5-6 mm 떨어질 수 있다. 추가적으로, 1차 가열 엘리먼트(211)가 또한 플래튼(600) 내에 배치될 수 있다. 이러한 플래튼(600)은 도 4b의 실시예에서 설명된 방식으로 제조될 수 있으며, 여기에서 플래튼(600)은 더 많은 수의 수평 부분들을 갖는다. 3개의 에지 가열기들(620, 621, 622)이 도시되었지만, 임의의 수의 에지 가열기들이 플래튼(600) 내에 내장될 수 있다.
추가로, 다수의 내장된 에지 가열기들을 가지며 1차 가열 엘리먼트(210)가 플래튼의 하단 표면 상에 배치되는 도 4a의 변형예가 마찬가지로 사용될 수 있다.
도 7은 도 2b에 도시된 것과 유사한 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 에지 가열기(720)는 소정의 각도로 배치될 수 있으며, 이는 테이퍼진 측벽(701)과 평행할 수 있다. 따라서, 도 2a 내지 도 2b에 도시된 실시예들과 유사하게, 에지 가열기(720)는 절두원뿔형 형상일 수 있다. 그러나, 도 2b의 실시예와는 다르게, 에지 가열기(720)는 플래튼(700) 내에 내장된다. 이러한 실시예에 있어서, 1차 가열 엘리먼트(211)는 플래튼(700) 내에 배치된다. 그러나, 다른 실시예에 있어서, 1차 가열 엘리먼트는, 도 2a에 도시된 바와 같이 플래튼(700)의 하단 표면에 부착될 수 있다. 이러한 구성을 제조하기 위하여, 세라믹의 3개 이상의 피스들이 사용될 수 있다. 가열기 재료들은 이러한 세라믹 피스들 사이에 샌드위치된다. 그런 다음 공동-굽기(co-fire) 프로세스가 이어지고, 이는 내장된 가열 엘리먼트들을 갖는 단일 플래튼을 야기할 것이다.
추가로, 특정 실시예들에 있어서, 추가적인 가열 엘리먼트들이 플래튼 내의 열적 응력을 감소시키기 위하여 에지 가열기와 1차 가열 엘리먼트(210) 사이를 브리지(bridge)하기 위해 사용될 수 있다.
도 8은 본 시스템을 사용하여 달성될 수 있는 온도 균일성의 개선을 도시한다. 특히, 이러한 도면은 도 3a에 도시된 시스템과 비교하여 전통적인 플래튼의 온도 프로파일을 도시한다. 보여질 수 있는 바와 같이, 외부 에지에서의 온도 롤-오프(roll-off)가 도 3a의 시스템에 의해 크게 감소된다. 예를 들어, 전통적인 플래튼의 온도 구배는 8%만큼 클 수 있다. 도 3a의 시스템은 2% 미만의 온도 구배를 나타내었다.
본 출원에서 이상에서 설명된 실시예들은 다수의 이점들을 가질 수 있다. 예를 들어, 에지 가열기를 도입함으로써, 플래튼의 전체에 걸친 온도 균일성이 개선될 수 있다. 이러한 개선된 온도 균일성은 플래튼 내의 열적 응력을 감소시킬 수 있으며, 이는 그것의 수명을 연장하고 고장들을 감소시킨다. 추가로, 작업물(30)이 더 일정하기 가열될 수 있음에 따라, 개선된 온도 균일성은 반도체 디바이스 수율에 긍정적인 영향을 가질 수 있다. 추가로, 개별적인 에지 가열기의 사용은 플래튼의 외부 에지의 독립적인 전류 제어를 가능하게 한다. 따라서, 플래튼의 메인 부분을 가열하기 위하여 사용되는 전류의 양이 외부 에지를 가열하기 위하여 사용될 수 있는 전류의 양에 영향을 주지 않는다. 이는 또한 작업물(30)의 더 균일한 가열을 가능하게 할 수 있다.
본 개시는 본원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본원에서 설명된 실시예들에 더하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 수정예들이 이상의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들이 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 추가로, 본 개시가 본원에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락에서 설명되었지만, 당업자들은 이의 유용함이 이에 한정되지 않으며, 본 개시가 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들은 본원에서 설명된 바와 같은 본 개시의 완전한 폭과 사상의 관점에서 해석되어야만 한다.

Claims (15)

  1. 작업물 홀딩 및 가열 장치로서,
    상단 표면, 하단 표면, 및 상기 상단 표면과 상기 하단 표면 사이에서 연장하는 측벽을 포함하는 플래튼;
    제 1 평면에 배치된 1차 가열 엘리먼트; 및
    제 2 평면에 배치된 에지 가열기로서, 상기 제 2 평면은 상기 제 1 평면보다 상기 상단 표면에 더 가까운, 상기 에지 가열기를 포함하는, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 평면, 상기 제 2 평면 및 상기 상단 표면은 서로 평행한, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 가열 엘리먼트는 상기 플래튼의 상기 하단 표면에 부착되는, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 가열 엘리먼트는 상기 플래튼 내에 내장되는, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 에지 가열기는 상기 플래튼 내에 내장되는, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 에지 가열기는 상기 플래튼의 외부 표면에 부착되는, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 작업물 홀딩 및 가열 장치는, 상기 제 1 평면 및 상기 제 2 평면과는 상이한 제 3 평면에 배치되는 제 2 에지 가열기를 더 포함하며, 상기 상단 표면, 상기 제 1 평면, 상기 제 2 평면 및 상기 제 3 평면은 모두 평행한, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 가열 엘리먼트 및 상기 에지 가열기는 독립적으로 제어되는, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  9. 작업물 홀딩 및 가열 장치로서,
    상단 표면, 하단 표면, 및 상기 상단 표면과 상기 하단 표면 사이에서 연장하는 측벽을 포함하는 플래튼으로서, 상기 측벽은 상기 상단 표면에 평행한 수평 환형 링 부분을 포함하는, 상기 플래튼;
    1차 가열 엘리먼트; 및
    상기 수평 환형 링 부분 상에 배치되는 에지 가열기를 포함하는, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 에지 가열기는 링 형상인, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 측벽은, 상기 상단 표면에 평행한 제 2 수평 환형 링 부분을 더 포함하며, 상기 제 2 수평 환형 링 부분 상에 배치되는 제 2 에지 가열기를 더 포함하는, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 측벽은, 상기 상단 표면과 상기 수평 환형 링 부분 사이에서 연장하는 테이퍼진(tapered) 부분, 및 상기 수평 환형 링 부분과 상기 하단 표면 사이에서 연장하는 수직 부분을 더 포함하는, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  13. 작업물 홀딩 및 가열 장치로서,
    상단 표면, 하단 표면, 및 상기 상단 표면과 상기 하단 표면 사이에서 연장하는 테이퍼진 측벽을 포함하는 플래튼;
    1차 가열 엘리먼트; 및
    상기 테이퍼진 측벽에 평행하게 배치되는 에지 가열기를 포함하는, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 에지 가열기는 상기 테이퍼진 측벽 상에 배치되는, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 에지 가열기는 상기 플래튼 내에 내장되는, 작업물 홀딩 및 가열 장치.
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