KR20190005704A - 무선 주파수 커플링을 갖는 고 전력 정전 척 설계 - Google Patents

무선 주파수 커플링을 갖는 고 전력 정전 척 설계 Download PDF

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KR20190005704A
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재용 조
비제이 디. 파케
하이타오 왕
칼틱 라마스와미
천레이 장
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Abstract

고 전력 플라즈마 환경들에서 사용하는데 적합한 무선 주파수 커플링을 갖는 정전 척이 설명되는, 몇몇 예들에서, 척은, 베이스 플레이트, 상단 플레이트, 워크피스를 정전기적으로 그립핑하기 위한, 상단 플레이트의 상단 표면 근처의, 상단 플레이트에서의 제1 전극, 및 제1 전극으로부터 이격된, 상단 플레이트에서의 제2 전극을 포함하며, 제1 및 제2 전극들은 제1 전극을 정전기적으로 대전시키기 위해 전력 공급부에 커플링된다.

Description

무선 주파수 커플링을 갖는 고 전력 정전 척 설계
[0001] 본 출원은, 재용 초(Jaeyong Cho) 등에 의한, 발명의 명칭이 무선 주파수 커플링을 갖는 고 전력 정전 척 설계(HIGH POWER ELECTROSTATIC CHUCK DESIGN WITH RADIO FREQUENCY COUPLING)인, 2016년 6월 21일자로 출원된 선행 미국 가출원 일련 번호 제62/352,667호, 및 재용 초 등에 의한, 발명의 명칭이 무선 주파수 커플링을 갖는 고 전력 정전 척 설계(HIGH POWER ELECTROSTATIC CHUCK DESIGN WITH RADIO FREQUENCY COUPLING)인, 2016년 6월 7일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/346,746호에 대해 우선권을 주장하며, 이들의 우선권은 이로써 주장된다.
[0002] 본 설명은 반도체 및 마이크로기계 프로세싱을 위한 워크피스를 운반하기 위한 정전 척, 그리고 특히 척에서의 전극들에 관한 것이다.
[0003] 반도체 칩들의 제조에서, 실리콘 웨이퍼 또는 다른 기판은 상이한 프로세싱 챔버들에서의 다양한 상이한 프로세스들에 노출된다. 챔버들은 다수의 상이한 케미컬 및 물리적인 프로세스들에 웨이퍼를 노출시킬 수 있고, 그에 의해, 미소 집적 회로들이 기판 상에 생성된다. 집적 회로를 형성하는 재료들의 층들은 화학 기상 증착, 물리 기상 증착, 에피택셜 성장 등을 포함하는 프로세스들에 의해 생성된다. 재료의 층들 중 일부는 포토레지스트 마스크들 및 습식 또는 건식 에칭 기법들을 사용하여 패터닝된다. 기판들은 실리콘, 갈륨 비소, 인화 인듐, 유리, 또는 다른 적절한 재료들일 수 있다.
[0004] 이들 제조 프로세스들에서, 플라즈마는 다양한 재료 층들을 증착하거나 또는 에칭하기 위해 사용될 수 있다. 플라즈마 프로세싱은 열 프로세싱에 비해 다수의 이점들을 제공한다. 예컨대, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)은 증착 프로세스들이 유사한 열 프로세스들에서보다 더 낮은 온도들 및 더 높은 증착 레이트들로 수행되게 허용한다. 따라서, PECVD는 재료가 더 낮은 온도들에서 증착되게 허용한다.
[0005] 이들 프로세스들에서 사용되는 프로세싱 챔버들은 전형적으로, 프로세싱 동안에 기판을 지지하기 위해 내부에 배치된, 기판 지지부, 페데스탈, 또는 척을 포함한다. 몇몇 프로세스들에서, 페데스탈은 기판의 온도를 제어하고, 그리고/또는 프로세스에서 사용될 수 있는 상승된 온도들을 제공하도록 적응된 매립된 가열기를 포함할 수 있다.
[0006] HAR(High Aspect Ratio) 플라즈마 에칭은 휨 없는 프로파일들을 달성하기 위해 상당히 더 높은 바이어스 전력을 사용한다. 유전체 에칭을 위해 HAR을 지원하기 위해, 전력은 20 KW로 증가될 수 있고, 이는 ESC(정전 척)에 상당한 영향을 준다. 다수의 현재의 ESC 설계들은 고 바이어스 전력의 직접적인 결과로서 유래하는 그러한 고 전압을 견딜 수 없다. 특히, ESC 내에 설계된 홀들이 고통을 겪을 수 있다. 더욱이, ESC는, 과도한 라디칼들이 본드들을 부식시키는 경우에, 리프트 핀 영역에서 본드 고장들을 겪을 수 있다. 다른 영향은 ESC 표면 온도가 더 높은 레이트로 변화되는 것이다. ESC 표면의 가열은 인가되는 RF 플라즈마 전력에 정비례한다. 열은 또한, 본드 고장의 결과일 수 있다. 부가하여, ESC 상에서 운반되는 웨이퍼의 휨 및 웨이퍼 상의 전하 축적은 또한, 웨이퍼 디-척킹을 더 어렵게 한다.
[0007] 일반적인 프로세스들은 에칭 애플리케이션들을 위해 웨이퍼에 2 MHz 6.5 KW 플라즈마 전력이 인가되는, 웨이퍼를 홀딩하기 위한 ESC를 사용한다. 고 종횡비(예컨대, 100:1) 애플리케이션들은 훨씬 더 높은 플라즈마 전력들을 사용한다. 고 웨이퍼 바이어스를 생성하기 위해 저 주파수 고 전력 플라즈마 전압 내에서 동작하는 ESC가 본원에서 설명된다. 더 높은 전력은 유전체 파괴로 인한, 그리고 ESC 내에 설계된 가스 홀들에서의 플라즈마 점화로 인한 ESC의 고장들을 증가시킬 것이다. 설명되는 ESC는 고 전력 및 고 바이어스 전압을 견딘다.
[0008] 개선된 전극을 갖는 정전 척이 설명된다. 몇몇 예들에서, 척은, 베이스 플레이트, 상단 플레이트, 워크피스를 정전기적으로 그립핑하기 위한, 상단 플레이트의 상단 표면 근처의, 상단 플레이트에서의 제1 전극, 및 제1 전극으로부터 이격된, 상단 플레이트에서의 제2 전극을 포함하며, 제1 및 제2 전극들은 제1 전극을 정전기적으로 대전시키기 위해 전력 공급부에 커플링된다.
[0009] 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들의 도들에서 예로서 그리고 제한적이지 않게 예시된다.
[0010] 도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 듀얼 메시 전극을 갖는 정전 척의 측단면도이다.
[0011] 도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 듀얼 메시 전극을 갖는 대안적인 정전 척의 측단면도이다.
[0012] 도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 듀얼 메시 전극을 갖는 추가의 대안적인 정전 척의 측단면도이다.
[0013] 도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 듀얼 메시 전극을 갖는 추가의 대안적인 정전 척의 측단면도이다.
[0014] 도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 듀얼 메시 전극을 갖는 추가의 대안적인 정전 척의 측단면도이다.
[0015] 도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 도 1의 전기 커넥터의 예의 측단면도이다.
[0016] 도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 다양한 홀들을 도시하는, 도 1의 퍽의 부분적으로 투명한 평면도이다.
[0017] 도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 향상된 로드(rod)를 갖는 정전 척의 측단면도이다.
[0018] 도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 워크피스 캐리어를 포함하는 플라즈마 에칭 시스템의 도면이다.
[0019] 몇몇 실시예들에서, 메시의 2개의 레벨들이 정전 척(ESC)의 세라믹 상단 플레이트 내부에 형성되거나 또는 부가된다. 하부 메시의 설계는, 실리콘 웨이퍼와 같은 워크피스가 척에 의해 홀딩되는 경우에, 프로세싱 동안에 더 높은 플라즈마 전력들 및 주파수들을 수용하기 위해, 상부 메시와 비교하여 변형된다. 척은 다양한 상이한 방식들로 형성될 수 있다.
[0020] 플라즈마에서의 더 높은 전압들은 척 상단 플레이트 또는 퍽 내에서 정전 방전을 야기할 수 있다. 퍽에서의 전극 메시의 2개의 층들(상부 및 하부), 방전 없는 패러데이 케이지(Faraday cage)가 퍽에 형성될 수 있다.
[0021] 도 1은 상단 퍽에서 듀얼 메시 전극을 갖는 정전 척의 측단면도이다. 예시된 예에서, 척은 Al 냉각 또는 베이스 플레이트(202)를 갖는 ESC이다. 퍽(206)이 유전체 접착제(204)의 층을 이용하여 베이스 플레이트에 본딩된다. 접착제는 퍽과 베이스 플레이트 사이의 전기 및 열 전도를 감쇠시킨다. 퍽은 세라믹 또는 다른 유전체로 제조된다. 퍽은 정전기력을 사용하여 웨이퍼(208)와 같은 워크피스를 홀딩한다. 본원에서 워크피스가 웨이퍼라고 지칭될 것이지만, 척은 다양한 상이한 제품들 및 프로세스들을 위한 다른 워크피스들을 운반할 수 있다. 도면은 본 발명의 특징들을 불명료하게 하지 않도록 간략화된다.
[0022] 베이스 플레이트는 다수의 다른 컴포넌트들, 피처(feature)들, 및 열 유체, 가스 유동, 가열기 전력, 센서들 및 다른 컴포넌트들을 위한 외부 연결들을 포함할 수 있다. 유사하게, 퍽은 베이스 플레이트를 통해 외부 컴포넌트들에 연결된, 가열기들, 센서들, 액체 및 가스 유동 채널들, 및 다른 피처들을 포함할 수 있다. 이들 다른 컴포넌트들 중 일부의 운반 및 물리적인 지지를 위한 부가적인 플레이트들이, 예시된 베이스 플레이트 아래에 있을 수 있다. 다수의 다른 부가적인 피처들이 있을 수 있지만, 웨이퍼의 배면으로부터 척을 통해 냉각 및 열 전도 가스, 이를테면 헬륨을 운반하기 위해, 척 베이스 플레이트 및 상단 플레이트를 통하는 단일 중앙 튜브(230)가 있을 수 있다. 부가적인 가스 홀들 및 다른 홀들이 있을 수 있다. 웨이퍼 및 베이스 플레이트를 통하는 부가적인 홀들(232)이, 예컨대, 디-척킹을 위해 척으로부터 떨어지도록 웨이퍼를 밀기 위한 리프트 핀들을 제공할 수 있다.
[0023] 웨이퍼(208)를 홀딩하기 위한 정전기력은 퍽의 상단 표면 근처의 상부 전극(212), 이를테면 와이어들의 메시 또는 플레이트을 사용하여 생성되며, 그 상부 전극(212)은 베이스 플레이트 및 퍽을 통하는 전기 커넥터 또는 로드(220)를 통해 외부 전력 공급부(222)로부터 와이어 메시에 전압을 인가함으로써 대전된다. 외부 전력 공급부는 AC(교류) 또는 DC(직류) 전력 소스일 수 있다. 본 측단면도에서, 와이어 메시(212)는 웨이퍼 근처의 라인으로서 보인다. 평면 시점에서, 메시는 퍽의 상단 표면 근처의 대부분의 영역을 커버하는 일반적으로 직각으로 교차하는 와이어들의 웹(web)이다. 와이어들은 구리, 알루미늄, 또는 몰리브덴일 수 있다. 대안적으로, 와이어 메시는 퍽에 매립된 솔리드(solid) 또는 대부분 솔리드인 전도성 플레이트일 수 있다. 플레이트는 상이한 정전기 극성들 또는 전하량들을 인가하기 위해 여러 부분들로 이루어질 수 있다. 상단 메시(212) 및 바닥 메시(210)는 스크린 프린팅, 증착, 또는 스피닝에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 전도성 플레이트들은 개별적으로 주조 또는 머시닝될 수 있고, 그 후에, 상단 플레이트가 형성될 때, 상단 플레이트 내에 배치될 수 있다.
[0024] 상단 와이어 메시는 또한, 웨이퍼 상에 바이어스 전압을 유도하고 웨이퍼 상에 이온 충격을 유도하기 위해, 전기 커넥터(220)를 통해 외부 RF(무선 주파수) 전력 생성기(224)에 커플링될 수 있다. RF 전력 공급부(224)는 DC 전압 소스(222)와 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 상단 메시(212)로의 커넥터(220)는 동일한 커넥터일 수 있거나, 또는 동일한 상단 메시로 이어지는 2개 또는 그 초과의 상이한 커넥터들일 수 있다.
[0025] 위에서 언급된 바와 같이, 퍽은 듀얼 메시 또는 듀얼 전극들을 갖는다. 하부 메시(210)가 주 상부 메시(212) 아래에 부가된다. 하부 와이어 메시는 상부 메시와 하부 메시 사이에 연결된 페그들(214)의 시리즈(series)를 사용하여 전압 공급부에 전기적으로 연결되고, 동일한 전압 전위 및 RF 전력을 운반한다. 듀얼 메시는 RF 전력 커플링 관점에서 유전체의 유효 두께를 더 얇게 만들면서, 더 두꺼운 유전체 재료의 열적 U% 이익들을 유지한다. 이 문맥 상에서 U%는 균일성의 양을 지칭한다. 듀얼 메시는 또한, 상단 메시와 바닥 메시 사이의 e-필드 기울기를 감소시키거나 또는 제거한다.
[0026] 페그들(214)을 사용하여 2개의 메시들(210, 212)을 연결시킴으로써, 듀얼 메시는 퍽에서의 헬륨 점화를 방지할 수 있다. 헬륨 점화는 세라믹 플레이트에 매립된 단일 메시 전극에 대한 RF 전력 커플링에 의해 생성되는 전기장으로 인한 것이다. 이는 정전기력을 이용하여 웨이퍼를 클램핑하기 위해 사용되는 상부 전극이다. 하부 메시는 퍽 내부에서 상부 메시와 하부 메시 사이에 일종의 패러데이 케이지를 생성한다. 상부 메시와 하부 메시 사이의 영역에서의 모든 채널들, 홀들, 및 갭들(미도시)은 임의의 전하 축적으로부터 차폐될 것이다. 상부 메시는 더 우수한 정전 그립을 제공하기 위해 퍽의 상단에 가능한 가까이 있다. 하부 메시는 더 큰 페러데이 케이지를 제공하기 위해 퍽의 바닥에 가능한 가까이 있다.
[0027] 도 2는 듀얼 메시 차폐부의 대안적인 실시예의 측단면도이다. 도 1의 예에서와 같이, 퍽(306) 또는 상단 플레이트가 절연성 접착제 층(204)에 의해 베이스 플레이트(302)에 부착된다. 베이스 플레이트는 전형적으로 알루미늄인 한편, 상단 플레이트는 전형적으로 세라믹, 이를테면 알루미나이지만, 다른 재료들이 사용될 수 있다. 다른 피처들 중에서, 중앙 가스 홀(330) 및 리프트 핀 홀들(332)이 있다. 도 1의 예에서와 같이, 퍽은 상부 메시(312) 및 하부 메시(310)를 갖고, 그 상부 메시(312)와 하부 메시(310)는 페그들(314) 또는 임의의 다른 적합한 전기 커넥터를 이용하여 전기적으로 함께 연결된다. 메시들은 세라믹이 소성될 때 세라믹에 매립되지만, 대안적으로, 메시들은 다른 방식으로 부착 또는 형성될 수 있다. 상단 메시는 프로세싱될 웨이퍼(308)를 그립핑하기 위한 정전 전하를 제공한다. 도 1에서와 같이, 하부 와이어 메시는 전압 공급부에 전기적으로 연결되고, 동일한 전압 전위를 운반한다.
[0028] 도 2의 예에서, 2개의 메시들은, 베이스 플레이트(302)에서의 채널을 통해 전달되는, 로드(320)의 형태의 전기 커넥터를 통해, 전압 소스(322)에 커플링된다. 전기 커넥터(326)를 사용하여 RF 전력 공급부(324)가 베이스 플레이트(302)에 커플링된다. RF 전력 생성기는 웨이퍼 상에 바이어스 전압을 유도하고, 웨이퍼 상에 이온 충격을 유도한다.
[0029] 듀얼 메시는, 2개의 메시 층들 사이의 퍽에서, 퍽의 이러한 부분을 임의의 전하 축적으로부터 차폐시킴으로써, 임의의 가스들 또는 다른 재료의 점화를 방지하도록, 이전의 예에서와 같이 기능한다. 부가하여, 듀얼 메시(310, 312)는 냉각 플레이트로부터 웨이퍼(308)로의 퍽(306)을 통하는 RF 전력(324) 전도를 향상시킨다. 전도성 메시(310, 312) 및 베이스 플레이트(302)는, 부분적으로, 퍽(306)의 세라믹 재료 및 유전체 접착제 층(304)에 의해 분리된 캐패시터 플레이트들로서 작용한다. 이러한 캐패시턴스는 하부 메시(310)에 의해, 그리고 베이스 플레이트에 가까이 하부 메시를 배치하는 것에 의해 감소된다. 캐패시턴스는 또한, 퍽 정전 전극들(310, 312)에 인가되는 DC 전압과 유사한 DC 전압을 베이스 플레이트에 인가함으로써 감소된다. 그러한 DC 전위는 본원에서 설명되는 예들 중 임의의 것으로 베이스 플레이트에 인가될 수 있다.
[0030] 듀얼 메시 구조는 냉각 플레이트와 웨이퍼 사이의 퍽에 걸친 캐패시턴스 및 임피던스를 대폭 감소시킨다. 사실상, 듀얼 메시는 퍽을 통한 RF 전력 커플링의 목적들을 위해 퍽의 유전체 두께를 감소시킨다. 동시에, 열적 U% 이익이 유지된다. 이는 플라즈마 에칭 챔버에서의 실제 웨이퍼 상의 에칭 레이트가 10 % 또는 그 초과만큼 증가되게 할 수 있다.
[0031] 도 3은 듀얼 메시 차폐부의 대안적인 실시예의 측단면도이고, 여기에서, 워크피스와 냉각 플레이트 사이의 전위 차이를 감소시키기 위해, 냉각 플레이트에 음의 전압이 인가된다. 도 1의 예에서와 같이, 세라믹 퍽(406)이 접착제(404)의 층을 이용하여 알루미늄 베이스 플레이트(402)에 부착된다. 퍽은 매립된 상부 메시(412) 및 하부 메시(410)를 갖고, 그 매립된 상부 메시(412)와 하부 메시(410)는 페그들(414)을 이용하여 전기적으로 함께 연결된다. 도 1에서와 같이, 하부 와이어 메시는 전압 공급부에 전기적으로 연결되고, 동일한 전압 전위를 운반한다. 조립체는, 다른 피처들 중에서, 중앙 가스 홀(430) 및 리프트 핀 홀들(432)을 갖는다.
[0032] 도 3의 예에서, 2개의 메시들은 베이스 플레이트(402)를 통하는 로드(420)를 통해 전압 소스(422)에 커플링된다. RF 전력 공급부(미도시)가 또한, 웨이퍼 상에 바이어스 전압을 유도하기 위해 퍽에 커플링될 수 있다. 제2 RF 전력 공급부(424)가 또한, 전기 커넥터(426)를 사용하여 베이스 플레이트(402)에 커플링된다. 부가하여, DC 전압(440)이 베이스 플레이트에 커플링된다. DC(440) 및 RF(424) 전력 공급부들은 동일할 수 있거나, 또는 도시된 바와 같이 개별적일 수 있다.
[0033] 베이스 플레이트 상의 DC 전위는 베이스 플레이트와 웨이퍼 사이의 전위 차이를 감소시킨다. DC 전극에 인가되는 전력은 DC 방전을 생성하지 않는데, 이는 전극이 세라믹에 매립되어 있기 때문이다. 이는 DC 방전을 지속시키기 위한 전극으로부터의 이차 전자 방출을 방지한다. 다른 한편으로, 웨이퍼와 냉각 플레이트 사이에 전위 차이가 있다. 웨이퍼 상의 전위는 도 1에서의 전극 또는 도 2에서의 베이스 플레이트에 인가되는 RF 전력에 의해 생성되었다.
[0034] 예로서, 정전 전극들 상의 -4 kV의 척킹 전압으로 인해, 4 kV 또는 그 초과의 전위 차이가 있게 될 것이다. 베이스 플레이트의 전압이 부동(float)되게 허용되는 경우에, 차이가 더 크게 될 수 있다. 다른 한편으로, 베이스 플레이트에 약 - 2kV의 전압을 인가함으로써, 전위 차이가 약 2 kV로 절반만큼 감소될 수 있다. 감소된 캐패시턴스는 플라즈마 프로세스 파라미터들에 대한 더 많은 제어를 제공하고, 퍽에서의 가스 홀들 및 베이스 플레이트 내의 아킹(arcing)을 더 감소시킨다. 웨이퍼의 전압까지의 그리고 웨이퍼의 전압을 포함하는 더 높은 전압들이 베이스 플레이트에 인가될 수 있고, 이 경우에는 -4 kV가 인가될 수 있지만, 이는 다른 전압일 수 있다. 이는 퍽에 걸친 전기장을 감소시킨다.
[0035] 도 4는 듀얼 메시를 갖는 도 1의 척의 변형의 측단면도이다. 본 예에서, 척이 또한, 냉각 플레이트(202)를 갖는 ESC이다. 퍽(206)이 유전체 접착제(204)의 층을 이용하여 베이스 플레이트에 본딩된다. 퍽은 정전기력을 사용하여 워크피스(208)를 홀딩한다. 척 베이스 플레이트 및 상단 플레이트를 통하는 단일 중앙 튜브(230)가 웨이퍼의 배면으로부터 척을 통해 냉각 및 열 전도 가스, 이를테면 헬륨, 질소, 또는 몇몇 다른 가스를 운반한다. 베이스 플레이트 및 웨이퍼를 통하는 부가적인 홀들(232)이 가스를 운반하거나, 또는 디-척킹을 위해 척으로부터 떨어지도록 웨이퍼를 밀기 위한 리프트 핀들을 포함한다.
[0036] 웨이퍼(208)를 홀딩하기 위한 정전기력은 상부 전극(212)을 사용하여 생성되며, 그 상부 전극(212)은 베이스 플레이트 및 퍽을 통하는 전기 커넥터 또는 로드(260)를 통해 외부 전력 공급부(222)로부터 하부 전극(210)에 전압을 인가함으로써 대전된다. 바닥 전극(212)은 또한, 외부 RF(무선 주파수) 전력 생성기(224)에 커플링될 수 있다. 도시된 바와 같이, 커넥터 로드(260)는, 도 1에서와 같이 상부 전극(212) 대신에, 하부 전극(210)에 직접적으로 연결된다.
[0037] 하부 전극(210)은 상부 전극과 하부 전극 사이에 연결된 페그들(214)의 시리즈를 사용하여 상단 전극(212)에 전기적으로 연결되고, 그에 따라, 상부 전극은 하부 전극과 동일한 전압 전위 및 RF 전력을 운반한다. 도 1의 예에서와 같이, 페그들(214)을 사용하여 연결된 전극들(210, 212)은, 큰 패러데이 케이지의 방식으로, 퍽에서의 헬륨 점화 및 다른 정전 방전 효과들을 방지할 수 있다.
[0038] 도 5는 듀얼 메시를 갖는 도 1의 척의 변형의 측단면도이다. ESC는 냉각 플레이트(202), 및 유전체 접착제(204)의 층을 이용하여 부착된 퍽(206)을 갖는다. 퍽은 워크피스(208)를 홀딩하며, 척 베이스 플레이트(202) 및 상단 플레이트(206)를 통하는 다양한 튜브 또는 홀들(230, 232)이 퍽을 통한 웨이퍼의 배면으로의 접근을 제공한다.
[0039] 이 예에서, 퍽에서의 상부 전극(212)으로의 제1 커넥터 또는 로드(220), 및 퍽에서의 하부 전극으로의 제2 커넥터 또는 로드(262)가 있다. 이들 로드들 양자 모두는, 동일한 외부 전력 공급부(222) 및 선택적인 외부 RF(무선 주파수) 전력 생성기(224)로부터 전압을 인가한다. 2개의 로드들은 전극들 양자 모두를 동일한 전력 공급부에 직접적으로 연결시키지만, 상이한 전력 공급부들이 선택적으로 사용될 수 있다.
[0040] 부가하여, 하부 전극(210)은 선택적으로, 상부 전극과 하부 전극 사이에 연결된 페그들(214)의 시리즈를 사용하여, 상단 전극(212)에 전기적으로 연결된다. 도 1의 예에서와 같이, 연결된 전극들(210, 212)은 큰 패러데이 케이지를 형성한다. 도 4 및 도 5의 예들이 도 1의 전극들로의 전력 연결을 사용하지만, 도 2의 연결이 대안적으로 사용될 수 있다.
[0041] 도 6은 전력 공급부에 상단 전극(212)을 연결시키는 전기 커넥터(220)의 예의 측단면도이다. 로드는 하부 전극(미도시)에서의 개구를 통해 연장된다. 로드는, 고 저항성 재료로 제조된, 전극과 접촉하는 상부 부분(240), 및 알루미늄 또는 구리와 같은 저 저항성 재료로 제조된 더 긴 하부 부분(242)을 갖는다. 상부 부분은 알루미나 분말과 혼합된 또는 알루미나 분말로 도핑된 알루미늄과 같은 다양한 재료들 중 임의의 것으로 제조될 수 있다. 알루미나 분말의 입자들의 농도는 로드의 저항률을 결정한다. 고 저항률 재료는 1 킬로 옴 또는 그 초과의 저항을 가질 수 있고, 저 저항률 부분은 1 킬로 옴 미만의 저항을 가질 수 있다.
[0042] 로드의 고 저항성 부분은 전류 유동을 제한하는 역할을 하고, 특히, 로드를 통하는 큰 전류 서지(current surge)들을 제한하는 역할을 한다. 사용 시에, 상부 및 하부 전극들은 챔버에서 플라즈마 전력에 의해 유도되는 고 전하들을 가질 수 있다. 전류 유동을 제한함으로써, 전류는 로드를 통해 전력 공급부로 유동하는 것이 제한된다. 이는 전력 공급부를 보호한다. 부가하여, 전극들 상의 전하는 로드를 통해 유동하고 로드가 전극에 연결되는 곳에 핫 스폿(hot spot)을 생성하는 대신에 전극 상에 더 오래 체류하도록 유도된다. 전류가 충분한 경우에 로드가 과열될 수 있고, 그에 따라, 퍽이 가열될 수 있고, 가능하게는 퍽이 파괴될 수 있다. 알루미나 세라믹 퍽의 경우에, 너무 많은 열은 퍽의 세라믹이 균열되게 할 것이다.
[0043] 도 7은 부분적으로 투명한 뷰(view)의 도 1의 퍽(206)의 평면도이다. 퍽은, 퍽이 홀딩하게 될 웨이퍼보다 약간 더 크게 되도록 사이즈가 설정된 하부 전극(210), 및 퍽이 홀딩하게 될 웨이퍼와 거의 동일한 사이즈가 되도록 사이즈가 설정된 상부 전극(212)을 갖는다. 전극들은, 전극들이 보이게 되도록 투명하게 도시된, 척의 유전체 재료 내에 있다. 상부 전극(212) 및 하부 전극(210)은 작은 와이어들의 그리드, 코팅, 또는 솔리드 플레이트의 형태일 수 있고, 본원에서 이들 용어들 중 임의의 것으로 지칭될 것이다.
[0044] 전극들은 커넥터 페그들(214)의 시리즈와 전기적으로 연결된다. 이들 페그들은 상부 전극의 주변부 주위에 있고 하부 전극 바로 내측에서 연결되는 것으로 도시된다. 페그들은 퍽에 매립되어 형성될 수 있거나, 또는 페그들은 솔리드 또는 홀로우(hollow) 전도성 재료로 형성될 수 있고, 그 후에, 퍽 재료가 경화됨에 따라 적소에 홀딩될 수 있다. 페그들은 상부 전극의 주변부 주위에서 균등하게 또는 균등하지 않게 이격될 수 있다. 페그들은, 프로세싱 챔버에서의 플라즈마 프로세스들에 대해 예상되는 예상된 RF 에너지에 대하여 패러데이 케이지를 형성하도록, 충분히 함께 가까이 있다. 전극들에 부가하여, 중앙 가스 홀(230) 및 리프트 핀 홀들(232)이 있다. 다른 기능들을 수행하기 위해 부가적인 홀들 및 다른 구조들이 있을 수 있다. 도 1에서와 같이, 가열기들, 냉각 채널들, 플라즈마 프로세스 구조들, 및 다른 컴포넌트들은 도면을 불명료하게 하지 않도록 도시되지 않는다.
[0045] 도시된 바와 같이, 홀들(230, 232)은 상부 및 하부 전극들의 둘레 내에 있다. 이는, 홀들이 대체로, 위에서 설명된 바와 같은 패러데이 케이지 내에 있게 되고, 외부 전압, 전하, 및 고 에너지 플라즈마에 의해 야기되는 다른 조건들로부터 보호되는 결과를 갖는다.
[0046] 본 설명에서, 다수의 세부사항들이 제시되지만, 본 발명이 이들 특정한 세부사항들 없이도 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 몇몇 경우들에서, 본 발명을 불명료하게 하는 것을 피하도록, 잘-알려진 방법들 및 디바이스들이 상세히 도시되기 보다는 블록도 형태로 도시된다. 본 명세서의 전체에 걸친 "실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 참조는 그 실시예에 관하여 설명되는 특정한 피처, 구조, 기능, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서의 전체에 걸친 다양한 개소들에서의 "실시예에서" 또는 "일 실시예에서"라는 문구의 출현들이 반드시 본 발명의 동일한 실시예를 참조하는 것은 아니다. 게다가, 특정한 피처들, 구조들, 기능들, 또는 특성들은 하나 또는 그 초과의 실시예들에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 예컨대, 제1 실시예 및 제2 실시예와 연관된 특정한 피처들, 구조들, 기능들, 또는 특성들이 상호 배타적이지 않은 어떠한 부분에서도 제1 실시예가 제2 실시예와 조합될 수 있다.
[0047] 도 8은 전극에 척킹 전류를 제공하기 위한 향상된 로드를 갖는 정전 척의 측단면도이다. 설명되는 전도성 로드는 다른 척 예들 중 임의의 것에 적응될 수 있다. 다른 도면들에서와 같이, 베이스 플레이트(502)는, 상부 전극(512) 상의 전하를 사용하여 실리콘 웨이퍼와 같은 워크피스를 정전기적으로 그립핑하는 상단 플레이트(506)를 지지한다. 로드(520)는 전하를 설정 및 소산시키기 위해 베이스 플레이트를 통해 전극(512)에 전류를 전도한다. 하부 전극(510)은 수직 페그들(514)의 어레이를 통해 상부 전극에 커플링된다. 위에서 언급된 바와 같이, 페그들로 인해, 로드는 상부 전극, 또는 하부 전극, 또는 이들 양자 모두에 연결될 수 있다. 전극들 및 페그들은 전형적으로(그러나 필수적이지는 않음) 세라믹인 상단 플레이트 내에 매립된다.
[0048] 베이스 플레이트는 열 전도성이고, 냉각제 채널들, 가열기들, 및 다른 열 제어 엘리먼트들을 가질 수 있다. 일반적인 열 전도성 재료들은 또한, 전기 전도성이고, 알루미늄이 베이스 플레이트를 위한 일반적인 재료이다. 이에 반하여, 상단 플레이트는, 상단 플레이트가 정전 전하를 유지하게 허용하기 위해 유전체이고, 그에 따라 전형적으로 또한, 매우 낮은 열 전도율을 갖는다. 이는 상단 플레이트를 매우 얇게 만듬으로써 보상된다.
[0049] 이들 전기 특성들로 인해, 척이 RF 플라즈마에 배치되는 경우에, RF 전류는 전도성 베이스 플레이트의 표면에 걸쳐 그리고 상단 플레이트를 통해 상부 및 하부 전극으로 유동하는 경향을 갖는다. 이는 베이스 플레이트의 표면 상에서 발생하고 상단 플레이트를 통해 하부 전극으로 이동하는 화살표들로 도시된다. 전극들이 전기적으로 연결되므로, RF 전류 유동은 자유롭게 전극들 양자 모두를 통한다. RF 전류는 메시가 로드에 연결된 포인트(522)에 집중되는 경향을 갖는다. 축적의 양은 플라즈마의 임피던스 및 로드의 임피던스에 따라 좌우된다. 로드는 전도성이고, 연결된 전력 공급부에 전류를 전도하고, 그에 따라, RF 전류는 화살표들에 의해 도시된 바와 같이 전력 공급부를 향하여 로드 아래로 유동하는 경향을 갖는다. 로드가 또한 전극들에 RF 전류를 공급하고 있는 경우에, RF 전류의 농도가 증가된다. 고 RF 전류 농도는 상단 플레이트 내에, 또는 상단 플레이트와 워크피스 사이에 아킹을 야기할 수 있다.
[0050] 도시된 바와 같은 향상된 로드(520)는 냉각 플레이트(502)를 통해 이어지는 부분 주위의 또는 그 부분에 커플링된 인덕터(524)를 포함한다. 본원에서의 다른 예들과 같이, 인덕터 및 로드는, 로드가 연장되는 홀 내의 전기 절연체(526)에 의해 전도성 베이스 플레이트로부터 전기적으로 절연된다.
[0051] 인덕터(524)는 와이어 코일, 실린더, 또는 비드와 같은 다양한 상이한 형태들 중 임의의 것을 취할 수 있다. 인덕턴스는 RF 플라즈마의 예상되는 주파수에 기초하여 선택될 수 있다. 인덕터는 인가되는 RF 플라즈마에 의해 생성되는 RF 전류에 대한 초크(choke) 또는 블록을 제공한다. 이러한 효과는 화살표들이 인덕터(524)에서 중단되는 것에 의해 도시된다. 초크 효과는 로드와 전극들의 연결 포인트에서의 RF 전류의 집중을 방지한다. RF 전류가 도 4 및 도 5에서와 같이 전력 공급부로부터 전극들에 인가되는 경우에, 인덕턴스가 또한, 공급되는 전력이 전극에 도달하게 허용하면서 또한 플라즈마에 의해 생성되는 RF 전류를 차단하도록 선택된다.
[0052] RF 전력이 또한 척킹 전극(512)에 인가되는 경우에, 플라즈마에 의해 생성되는 RF 전류가 로드 내로 유동하는 것을 차단하고, 동시에, 전극에 인가되는 RF 전력이 전극을 통해 웨이퍼로 유동하게 허용하는 인덕턴스를 선택하는 것은 매우 어렵다. 이는 플라즈마 및 인가되는 RF 전력의 주파수들이 유사하게 되는 경향을 갖기 때문이다. 로드 상의 인덕터는 또한, 인덕터를 통과하려고 시도하고 있는 주파수와 직접적으로 관련된 임피던스를 생성할 것이다. 코일 인덕터의 경우에, 임피던스는 2π × 주파수 × 인덕턴스에 의해 정의된다.
[0053] 도 9는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 페데스탈 또는 척(128)을 갖는 플라즈마 시스템(100)의 부분적인 단면도이다. 페데스탈(128)은, 기판이 다수의 프로세스 및 챔버 조건들을 받는 동안에, 넓은 온도 범위에 걸친, 페데스탈 상에 위치된 기판의 온도의 능동 제어를 허용하는 능동 냉각 시스템을 갖는다. 플라즈마 시스템(100)은, 프로세싱 구역(120)을 정의하는, 측벽들(112) 및 바닥 벽(116)을 갖는 프로세싱 챔버 바디(102)를 포함한다.
[0054] 페데스탈, 캐리어, 척, 또는 ESC(128)가 시스템(100)에서의 바닥 벽(116)에 형성된 통로(122)를 통해 프로세싱 구역(120)에 배치된다. 페데스탈(128)은 페데스탈(128)의 상부 표면 상에 기판(미도시)을 지지하도록 적응된다. 기판은, 다양한 상이한 재료들 중 임의의 것으로 제조된, 챔버(100)에 의해 적용되는 프로세싱을 위한 다양한 상이한 워크피스들 중 임의의 것일 수 있다. 페데스탈(128)은, 원하는 프로세스 온도로 기판 온도를 가열하고 제어하기 위해, 가열 엘리먼트들(미도시), 예컨대 저항성 엘리먼트들을 선택적으로 포함할 수 있다. 대안적으로, 페데스탈(128)은 램프 조립체와 같은 원격 가열 엘리먼트에 의해 가열될 수 있다.
[0055] 척은 또한, 척의 상단 표면에 웨이퍼(미도시)를 홀딩하기 위해 척 내에 매립된 상부 및 하부 연결된 전극들(미도시)을 포함한다. 척은 도 1에서 더 상세히 도시된 바와 같은 상단 플레이트 및 베이스 플레이트를 포함한다.
[0056] 페데스탈(128)은, 프로세싱 구역(120) 내의 페데스탈(128)의 상승 및 이동을 제어하는 구동 시스템을 포함할 수 있는 전력 아웃릿 또는 전력 박스(103)에 샤프트(126)에 의해 커플링된다. 샤프트(126)는 또한, 페데스탈(128)에 전력을 제공하기 위한 전력 인터페이스들을 포함한다. 전력 박스(103)는 또한, 열전대 인터페이스와 같은 전력 및 온도 표시자들을 위한 인터페이스들을 포함한다. 샤프트(126)는 또한, 전력 박스(103)에 분리가능하게 커플링되도록 적응된 베이스 조립체(129)를 포함한다. 주변 링(135)이 전력 박스(103) 위에 도시된다. 일 실시예에서, 주변 링(135)은, 전력 박스(103)의 상부 표면과 베이스 조립체(129) 사이의 기계적인 인터페이스를 제공하도록 구성된 기계적인 정지부 또는 랜드(land)로서 적응된 숄더(shoulder)이다.
[0057] 로드(130)는 바닥 벽(116)에 형성된 통로(124)를 통해 배치되고, 페데스탈(128)을 통해 배치된 기판 리프트 핀들(161)을 활성화하기 위해 사용된다. 기판 리프트 핀들(161)은, 전형적으로, 기판 이송 포트(160)를 통해 로봇(미도시)을 사용하여, 워크피스가 제거되고 챔버 내로 인입되고 챔버 밖으로 인출되게 허용하기 위해, 페데스탈 상단 표면으로부터 떨어지도록 워크피스를 리프트한다.
[0058] 챔버 덮개(104)가 챔버 바디(102)의 상단 부분에 커플링된다. 덮개(104)는 덮개(104)에 커플링된 하나 또는 그 초과의 가스 분배 기스템들(108)을 수용한다. 가스 분배 시스템(108)은, 샤워헤드 조립체(142)를 통해 프로세싱 구역(120B) 내로 반응물 및 세정 가스들을 전달하는 가스 유입구 통로(140)를 포함한다. 샤워헤드 조립체(142)는 페이스플레이트(146)에 대해 중간에 배치된 블로커 플레이트(144)를 갖는 환상 베이스 플레이트(148)를 포함한다.
[0059] 무선 주파수(RF) 소스(165)가 샤워헤드 조립체(142)에 커플링된다. RF 소스(165)는, 가열된 페데스탈(128)과 샤워헤드 조립체(142)의 페이스플레이트(146) 사이의 플라즈마의 생성을 용이하게 하기 위해 샤워헤드 조립체(142)에 전력을 공급한다. 일 실시예에서, RF 소스(165)는 고 주파수 무선 주파수(HFRF) 전력 소스, 이를테면 13.56 MHz RF 생성기일 수 있다. 다른 실시예에서, RF 소스(165)는 HFRF 전력 소스 및 저 주파수 무선 주파수(LFRF) 전력 소스, 이를테면 300 kHz RF 생성기를 포함할 수 있다. 대안적으로, RF 소스는, 플라즈마 생성을 용이하게 하기 위해, 프로세싱 챔버 바디(102)의 다른 부분들, 이를테면 페데스탈(128)에 커플링될 수 있다. 유전체 아이솔레이터(158)가 덮개(104)에 RF 전력을 전도하는 것을 방지하기 위해 덮개(104)와 샤워헤드 조립체(142) 사이에 배치된다. 페데스탈(128)의 원하는 높이에서 기판과 맞물리는 섀도우 링(106)이 페데스탈(128)의 주변부 상에 배치될 수 있다.
[0060] 선택적으로, 냉각 채널(147)이 동작 동안에 환상 베이스 플레이트(148)를 냉각시키기 위해 가스 분배 시스템(108)의 환상 베이스 플레이트(148)에 형성된다. 물, 에틸렌 글리콜, 가스 등과 같은 열 전달 유체가 냉각 채널(147)을 통해 순환될 수 있고, 그에 따라, 베이스 플레이트(148)는 미리 정의된 온도로 유지된다.
[0061] 챔버 라이너 조립체(127)가, 프로세싱 구역(120) 내의 프로세싱 환경에 대한 측벽들(101, 112)의 노출을 방지하기 위해, 챔버 바디(102)의 측벽들(101, 112)에 매우 근접하게 프로세싱 구역(120) 내에 배치된다. 라이너 조립체(127)는, 프로세싱 구역(120)으로부터 가스들 및 부산물들을 배기하고 프로세싱 구역(120) 내의 압력을 제어하도록 구성된 펌핑 시스템(164)에 커플링된 주변 펌핑 공동(125)을 포함한다. 복수의 배기 포트들(131)이 챔버 라이너 조립체(127) 상에 형성될 수 있다. 배기 포트들(131)은 시스템(100) 내의 프로세싱을 증진시키는 방식으로 프로세싱 구역(120)으로부터주변 펌핑 공동(125)으로의 가스들의 유동을 허용하도록 구성된다.
[0062] 시스템 제어기(170)가 챔버에서의 제작 프로세스를 제어하기 위해 다양한 상이한 시스템들에 커플링된다. 제어기(170)는 온도 제어 알고리즘들(예컨대, 온도 피드백 제어)을 실행하기 위한 온도 제어기(175)를 포함할 수 있고, 소프트웨어, 또는 하드웨어, 또는 소프트웨어와 하드웨어 양자 모두의 조합일 수 있다. 시스템 제어기(170)는 또한, 중앙 프로세싱 유닛(172), 메모리(173), 및 입력/출력 인터페이스(174)를 포함한다. 온도 제어기는 페데스탈 상의 센서(미도시)로부터 온도 판독(143)을 수신한다. 온도 센서는 냉각제 채널 근처에 있을 수 있거나, 웨이퍼 근처에 있을 수 있거나, 또는 페데스탈의 유전체 재료에 배치될 수 있다. 온도 제어기(175)는, 열 교환기(177)와 같은, 플라즈마 챔버(105) 외부의 열 싱크 및/또는 열 소스와 페데스탈 조립체(142) 사이의 열 전달의 레이트에 영향을 미치는 제어 신호들을 출력하기 위해, 감지된 온도 또는 온도들을 사용한다.
[0063] 시스템은 또한, 온도 피드백 루프에 기초하여 제어되는 유동을 갖는 제어되는 열 전달 유체 루프(141)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 온도 제어기(175)는 열 교환기(HTX)/칠러(177)에 커플링된다. 열 전달 유체는, 열 전달 유체 루프(141)를 통해 밸브에 의해 제어되는 레이트로 밸브(미도시)를 통해 유동한다. 밸브는, 열 유체의 유량을 제어하기 위해, 열 교환기 내부 또는 외부의 펌프 내에 또는 열 교환기 내에 포함될 수 있다. 열 전달 유체는 페데스탈 조립체(142)에서의 도관들을 통해 유동하고, 그 후에, HTX(177)로 복귀한다. 열 전달 유체의 온도는 HTX에 의해 증가 또는 감소되고, 그 후에, 유체는 루프를 통해 페데스탈 조립체로 복귀된다.
[0064] HTX는 열 전달 유체를 가열하고, 그에 따라 기판을 가열하기 위한 가열기(186)를 포함한다. 가열기는 열 교환기 내의 또는 열 교환기를 갖는 파이프 주위의 저항성 코일들을 사용하여 형성될 수 있고, 여기에서, 가열된 유체는 교환기를 통해 열 유체를 수용하는 도관으로 열을 전도한다. HTX는 또한, 열 유체로부터 열을 인출하는 냉각기(188)를 포함한다. 이는 주변 공기 내로 또는 냉각제 유체 내로 또는 다양한 다른 방식들 중 임의의 것으로 열을 덤핑하기 위한 라디에이터를 사용하여 행해질 수 있다. 온도 제어되는 유체가 먼저 가열 또는 냉각되고, 그 후에, 열 전달 유체 루프에서 제어 유체의 열이 열 유체의 열과 교환되도록, 가열기와 냉각기가 조합될 수 있다.
[0065] 페데스탈 조립체(142)에서의 유체 도관들과 HTX(177) 사이의 밸브(또는 다른 유동 제어 디바이스들)는 유체 루프로의 열 전달 유체의 유동의 레이트를 제어하기 위해 온도 제어기(175)에 의해 제어될 수 있다. 온도 제어기(175), 온도 센서, 및 밸브는 구성 및 동작을 간략화하기 위해 조합될 수 있다. 실시예들에서, 열 교환기는, 열 전달 유체가 유체 도관으로부터 복귀한 후에 열 전달 유체의 온도를 감지하고, 유체의 온도 및 챔버(102)의 동작 상태에 대해 요망되는 온도에 기초하여 열 전달 유체를 가열 또는 냉각시킨다.
[0066] 전기 가열기들(미도시)이 또한, 페데스탈 조립체에 열을 가하기 위해, 페데스탈 조립체에서 사용될 수 있다. 전형적으로 저항성 엘리먼트들의 형태인 전기 가열기들은, 원하는 온도를 획득하기 위해 가열기 엘리먼트들을 에너자이징(energize)하도록 온도 제어 시스템(175)에 의해 제어되는 전력 공급부(179)에 커플링된다.
[0067] 열 전달 유체는, 액체, 이를테면(그러나 이에 제한되지 않음) 탈이온수/에틸렌 글리콜, 3M으로부터의 Fluorinert® 또는 Solvay Solexis, Inc.로부터의 Galden®과 같은 불화계 냉각제, 또는 과불소화 비활성 폴리에테?들을 함유하는 것들과 같은 임의의 다른 적합한 유전체 유체일 수 있다. 본 설명이 PECVD 프로세싱 챔버의 상황에서 페데스탈을 설명하지만, 본원에서 설명되는 페데스탈은 다양한 상이한 챔버들에서 그리고 다양한 상이한 프로세스들을 위해 사용될 수 있다.
[0068] 가압 가스 공급부 또는 펌프 및 가스 레저부아(reservoir)와 같은 배면 가스 소스(178)가 질량 유동 미터(185) 또는 다른 타입의 밸브를 통해 척 조립체(142)에 커플링된다. 배면 가스는 헬륨, 아르곤, 또는 챔버의 프로세스들에 영향을 미치지 않으면서 퍽과 웨이퍼 사이에 열 대류를 제공하는 임의의 가스일 수 있다. 가스 소스는, 시스템이 연결된 시스템 제어기(170)의 제어 하에서, 아래에서 더 상세히 설명되는 페데스탈 조립체의 가스 배출구를 통해 웨이퍼의 배면으로 가스를 펌핑한다.
[0069] 프로세싱 시스템(100)은 또한, 도 7에서 구체적으로 도시되지 않은 다른 시스템들, 이를테면, 특히 플라즈마 소스들, 진공 펌프 시스템들, 접근 도어들, 마이크로머시닝, 레이저 시스템들, 및 자동화된 핸들링 시스템들을 포함할 수 있다. 예시된 챔버는 예로서 제공되고, 워크피스 및 원하는 프로세스들의 성질에 따라, 다양한 다른 챔버들 중 임의의 것이 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 설명되는 페데스탈 및 열 유체 제어 시스템은 상이한 물리적인 챔버들 및 프로세스들의 사용을 위해 적응될 수 있다.
[0070] 본 설명 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "a", "an", 및 "the"와 같은 단수 형태들은, 문맥상 명확히 다르게 표시되지 않는 한, 복수 형태들을 또한 포함하도록 의도된다. 또한, 본원에서 사용되는 바와 같은 "및/또는"이라는 용어는 연관된 나열된 아이템들 중 하나 또는 그 초과의 임의의 그리고 모든 가능한 조합들을 지칭하고 포함한다는 것이 이해될 것이다.
[0071] "커플링된" 및 "연결된"이라는 용어들은, 이들의 파생어들과 함께, 컴포넌트들 사이의 기능적인 또는 구조적인 관계들을 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있다. 이들 용어들이 서로에 대한 동의어들로서 의도된 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 특정한 실시예들에서, "연결된"은 2개 또는 그 초과의 엘리먼트들이 서로 직접적으로 물리적으로, 광학적으로, 또는 전기적으로 접촉하는 것을 표시하기 위해 사용될 수 있다. "커플링된"은 2개 또는 그 초과의 엘리먼트들이 서로 직접적으로 또는 간접적으로(이들 사이에 다른 개재하는 엘리먼트들을 가지면서) 물리적으로, 광학적으로, 전기적으로 접촉하는 것을 표시하기 위해, 그리고 2개 또는 그 초과의 엘리먼트들이 (예컨대, 인과 관계에서와 같이) 서로 협력하거나 또는 상호작용하는 것을 표시하기 위해 사용될 수 있다.
[0072] 본원에서 사용되는 바와 같은 "위", "아래", "사이", 및 "상"이라는 용어들은 하나의 컴포넌트 또는 재료 층의 다른 컴포넌트들 또는 층들에 대한 상대적인 위치를 지칭하며, 이는 그러한 물리적인 관계들이 주의되어야 하는 경우에 해당된다. 예컨대, 재료 층들의 상황에서, 다른 층 위에 또는 아래에 배치된 하나의 층은 다른 층과 직접적으로 접촉할 수 있거나, 또는 하나 또는 그 초과의 개재하는 층들을 가질 수 있다. 더욱이, 2개의 층들 사이에 배치된 하나의 층은 2개의 층들과 직접적으로 접촉할 수 있거나, 또는 하나 또는 그 초과의 개재하는 층들을 가질 수 있다. 대조적으로, 제2 층 "상"의 제1 층은 제2 층과 직접적으로 접촉한다. 유사한 구별들이 컴포넌트 조립체들의 상황에서 이루어질 것이다.
[0073] 위의 설명이 예시적인 것으로 의도되고 제한적이도록 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 도면들에서의 흐름도들이 본 발명의 특정한 실시예들에 의해 수행되는 동작들의 특정한 순서를 도시하지만, 그러한 순서가 요구되지 않는다는 것이 이해되어야 한다(예컨대, 대안적인 실시예들은 상이한 순서로 동작들을 수행할 수 있거나, 특정한 동작들을 조합할 수 있거나, 특정한 동작들을 오버래핑할 수 있거나, 이와 유사한 것을 행할 수 있다). 게다가, 위의 설명을 읽고 이해할 시에, 다수의 다른 실시예들이 당업자에게 자명하게 될 것이다. 본 발명이 특정한 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 설명되는 실시예들에 제한되지 않고, 첨부된 청구항들의 사상 및 범위 내의 변형 및 변경을 가지면서 실시될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 그에 따라, 본 발명의 범위는, 첨부된 청구항들에 권리가 주어지는 동등물들의 전체 범위와 함께, 첨부된 청구항들을 참조하여 결정되어야 한다.
[0074] 듀얼 전극 시스템의 상이한 실시예들의 예들은 상단 플레이트에서 듀얼 DC 전극을 갖는 ESC를 포함하고, 여기에서, 2개의 전극들은 이격되고, 전력 공급부에 연결된다.
[0075] 실시예들은, 상부 전극에 전압을 인가함으로써 대전되는, 퍽의 상단 표면 근처의 2개의 전극들 중 상부 전극에 의해, ESC의 정전기력이 생성되는 위의 설계를 포함한다.
[0076] 실시예들은 전극들이 와이어들의 메시에 의해 각각 형성되는 위의 설계를 포함한다.
[0077] 실시예들은 메시가 일반적으로 직각으로 교차하는 와이어들의 웹인 위의 설계를 포함한다.
[0078] 실시예들은 RF 생성기에 연결된 Al 베이스 플레이트를 포함하는 위의 설계를 포함한다.
[0079] 실시예들은, 하부 전극이 상부 전극과 하부 전극 사이에 부착된 페그들의 시리즈를 통해 전압 공급부에 전기적으로 연결되고, 동일한 전압 전위를 운반하는 위의 설계를 포함한다.
[0080] 실시예들은 상부 전극과 하부 전극 사이의 영역에 채널, 홀들, 및/또는 갭들이 있는 위의 설계를 포함한다.
[0081] 실시예들은, 상부 전극과 하부 전극 사이의 영역에서의 임의의 채널, 홀들, 및 갭들이 상부 및 하부 메시에 의해, 임의의 전하 축적으로부터 차폐되는 위의 설계를 포함한다.
[0082] 실시예들은 전극들이 전기 전도성 로드에 의해 전력 공급부에 연결되는 위의 설계를 포함한다.
[0083] 실시예들은, 로드가, 전극들 가장 가까이에, 예컨대 1 킬로 옴을 초과하는 저항을 갖는 고 저항률 섹션을 갖고, 전력 공급부 가장 가까이에, 예컨대 1 킬로 옴 미만의 저항을 갖는 저 저항률 섹션을 갖는 위의 설계를 포함한다.
[0084] 실시예들은 고 저항률 부분이 알루미나 입자들과 혼합된 알루미늄으로 형성되는 위의 설계를 포함한다.
[0085] 실시예들은 위의 실시예들 중 임의의 것의 기능들을 수행하기 위한 수단을 포함한다.
[0086] 실시예들은 플라즈마 프로세싱 챔버에서 워크피스를 프로세싱하기 위한 방법을 포함하며, 그 방법은, 워크피스를 그립핑하기 위해, 제1 전압으로, 정전 척의 상단 플레이트에서의 전극을 구동시키는 단계, 및 상단 플레이트 내에 패러데이 케이지를 형성하기 위해, 제1 전압으로, 상단 플레이트에서의 제2 전극을 구동시키는 단계를 포함하고, 제2 전극은 상단 플레이트의 상단 표면 근처에 있다.
[0087] 실시예들은 전극들이 또한, 챔버에서 플라즈마를 바이어싱하기 위해 무선 주파수로 구동되는 위의 설계를 포함한다.

Claims (15)

  1. 정전 척으로서,
    베이스 플레이트;
    상단 플레이트;
    워크피스(workpiece)를 정전기적으로 그립핑(grip)하기 위한, 상기 상단 플레이트의 상단 표면 근처의, 상기 상단 플레이트에서의 제1 전극; 및
    상기 제1 전극으로부터 이격된, 상기 상단 플레이트에서의 제2 전극
    을 포함하며,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 제1 전극을 정전기적으로 대전시키기 위해 전력 공급부에 커플링되는,
    정전 척.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 공급부는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 양자 모두에 직류 전력을 제공하는,
    정전 척.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전력 공급부는 상기 워크피스 상에 바이어스 전압을 유도하기 위해 상기 제1 전극에 교류를 더 제공하는,
    정전 척.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 유전체 접착제를 이용하여 상기 상단 플레이트에 부착되는,
    정전 척.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 전극에 상기 제1 전극을 전기적으로 연결시키기 위한 복수의 전도성 페그(peg)들을 더 포함하는,
    정전 척.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 전도성 메시(mesh)로 형성되는,
    정전 척.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 상단 플레이트는 세라믹이고, 상기 전극들 및 상기 페그들은 상기 세라믹에 매립되는,
    정전 척.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 인가되는 직류 전압과 동일한 극성을 갖는 직류 전압을 상기 베이스 플레이트에 인가하기 위해, 상기 베이스 플레이트에 커플링된 전력 공급부를 더 포함하는,
    정전 척.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트에 인가되는 직류 전압은 상기 전극들에 인가되는 직류 전압의 대략 절반인,
    정전 척.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 제2 전극에 커플링된 로드(rod)에 의해 상기 전력 공급부에 커플링되고, 복수의 전도성 페그들이 상기 전력 공급부로부터의 전력을 상기 제2 전극으로부터 상기 제1 전극으로 전기적으로 연결시키는,
    정전 척.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 로드에 의해 상기 전력 공급부에 커플링되고, 상기 로드는 상기 전극에 커플링된 고 전기 저항 섹션 및 상기 전력 공급부에 커플링된 더 낮은 전기 저항 섹션을 갖는,
    정전 척.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 상기 베이스 플레이트를 통해 연장되는 로드에 의해 상기 전력 공급부에 커플링되고, 상기 로드는 상기 베이스 플레이트 내에 인덕터를 갖는,
    정전 척.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 영역에서의 임의의 채널, 홀들, 또는 갭들은 상기 제1 전극 및 하부 전극에 의해 전하 축적으로부터 차폐되는,
    정전 척.
  14. 플라즈마 프로세싱 챔버에서 워크피스를 프로세싱하는 방법으로서,
    상기 워크피스를 그립핑하기 위해, 제1 전압으로, 정전 척의 상단 플레이트에서의 전극을 구동시키는 단계 ― 상기 제1 전극은 상기 상단 플레이트의 상단 표면 근처에 있음 ―; 및
    상기 상단 플레이트 내에서 상기 제1 전극과 함께 패러데이 케이지를 형성하기 위해, 상기 제1 전압으로, 상기 상단 플레이트에서의 제2 전극을 구동시키는 단계
    를 포함하는,
    워크피스를 프로세싱하는 방법.
  15. 플라즈마 프로세싱 챔버로서,
    플라즈마 챔버;
    상기 플라즈마 챔버에서 가스 이온들을 함유하는 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 소스; 및
    베이스 플레이트, 상단 플레이트, 워크피스를 정전기적으로 그립핑하기 위한, 상기 상단 플레이트의 상단 표면 근처의, 상기 상단 플레이트에서의 제1 전극, 및 상기 제1 전극으로부터 이격된, 상기 상단 플레이트에서의 제2 전극을 포함하는 정전 척
    을 포함하며,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 제1 전극을 정전기적으로 대전시키기 위해 전력 공급부에 커플링되는,
    플라즈마 프로세싱 챔버.
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