KR20190088078A - 후면 가스 공급부를 갖는 회전가능 정전 척 - Google Patents

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KR20190088078A
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Abstract

기판 지지 페디스털, 및 기판 지지 페디스털을 포함하는 정전 척의 실시예들이 본원에서 개시된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 페디스털은: 상부 표면 및 상부 표면 반대편의 하부 표면을 갖는 바디; 바디 내에 배치된 하나 이상의 척킹 전극들; 기판을 지지하기 위해 상부 표면으로부터 돌출되는 복수의 기판 지지 엘리먼트들; 하부 표면에서 바디의 중앙에 그리고 부분적으로는 바디를 통해 배치된 홀; 상부 표면에서 바디의 중앙 가까이에 배치된 복수의 가스 홀들 ― 복수의 가스 홀들은 홀 위에 배치되고 그리고 홀에 유동적으로 커플링됨 ―; 및 상부 표면에 형성되고 그리고 복수의 가스 홀들에 유동적으로 커플링된 복수의 가스 분배 홈들을 포함한다.

Description

후면 가스 공급부를 갖는 회전가능 정전 척
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 마이크로전자 디바이스 제조 프로세스들에서 기판들을 유지하는 데 사용되는 정전 척들에 관한 것이다.
[0002] 기판들 상에서의 일부 디바이스들(예컨대, STT-RAM)의 형성은, 물리 기상 증착(PVD; physical vapor deposition) 챔버와 같은 증착 챔버 내에서 증착되는 얇은 막들의 다수의 층들을 필요로 한다. 일부 실시예들에서, 양호한 막 균일성을 획득하기 위해, 증착 프로세스 동안에 기판이 회전될 필요가 있다. 예컨대, 증착 프로세스가 상이한 재료들을 증착시키기 위해 다수의 캐소드들 및 타겟들을 필요로 할 때, 각각의 타겟이 전형적으로 기판에 대해 축을 벗어나(off-axis) 배치되기 때문에, 양호한 막 균일성을 보장하기 위해서는 기판이 회전될 필요가 있다. 일부 층들의 증착은 또한, 기판이 가열되는 것을 필요로 할 수 있다. 또한, 증착 프로세스는 고 진공 압력을 필요로 한다. 증착 프로세스 동안에 기판을 기판 지지부 상에 정전기적으로 유지하기 위해, 정전 척이 종종 사용된다. 통상적으로, 정전 척은 세라믹 바디를 포함하고, 그 세라믹 바디는 세라믹 바디에 배치된 하나 이상의 전극들을 갖는다. 전형적인 정전 척들은 기판 이송들을 용이하게 하기 위해 위 및 아래로 수직으로만 이동한다. 그러나, 본 발명자들은, 그러한 이동 제한이, 기판 상의 불균일한 증착으로 인해, 축-외 증착(off-axis deposition)에 대해 이러한 통상적인 정전 척들을 사용하는 것을 막는다는 것을 관찰하였다.
[0003] 게다가, 저온 프로세스와 고온 프로세스 사이를 스위칭할 때, 통상적인 정전 척들은 정전 척의 많은 부분들의 변경을 필요로 하는데, 왜냐하면, 페디스털이 정전 척의 나머지에 본딩되기 때문이다. 따라서, 고온 정전 척과 저온 정전 척 사이를 스위칭할 때 진공 밀봉들이 깨지기 때문에, 처리량이 부정적으로 영향을 받는다.
[0004] 따라서, 본 발명자들은 개선된 회전가능 가열식 정전 척의 실시예들을 제공한다.
[0005] 기판 지지 페디스털, 및 기판 지지 페디스털을 포함하는 정전 척의 실시예들이 본원에서 개시된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 페디스털은: 상부 표면 및 상부 표면 반대편의 하부 표면을 갖는 바디; 바디 내에 배치된 하나 이상의 척킹 전극들; 기판을 지지하기 위해 상부 표면으로부터 돌출되는 복수의 기판 지지 엘리먼트들; 하부 표면에서 바디의 중앙에 그리고 부분적으로는 바디를 통해 배치된 홀; 상부 표면에서 바디의 중앙 가까이에 배치된 복수의 가스 홀들 ― 복수의 가스 홀들은 홀 위에 배치되고 그리고 홀에 유동적으로 커플링됨 ―; 및 상부 표면에 형성되고 그리고 복수의 가스 홀들에 유동적으로 커플링된 복수의 가스 분배 홈(gas distribution groove)들을 포함한다.
[0006] 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버는 내부 볼륨을 정의하는 챔버 바디; 및 내부 볼륨 내에 배치된 기판 지지부를 포함한다. 기판 지지부는 기판 지지 페디스털을 포함하며, 기판 지지 페디스털은, 상부 표면 및 상부 표면 반대편의 하부 표면을 갖는 바디; 바디 내에 배치된 하나 이상의 척킹 전극들; 기판을 지지하기 위해 상부 표면으로부터 돌출되는 복수의 기판 지지 엘리먼트들; 하부 표면에서 바디의 중앙에 그리고 부분적으로는 바디를 통해 배치된 홀; 상부 표면에서 바디의 중앙 가까이에 배치된 복수의 가스 홀들 ― 복수의 가스 홀들은 홀 위에 배치되고 그리고 홀에 유동적으로 커플링됨 ―; 및 상부 표면에 형성되고 그리고 복수의 가스 홀들에 유동적으로 커플링된 복수의 가스 분배 홈들을 갖는다.
[0007] 일부 실시예들에서, 기판 지지 페디스털은: 상부 표면 및 상부 표면 반대편의 하부 표면을 갖는 바디; 바디 내에 배치된 하나 이상의 척킹 전극들; 기판을 지지하기 위해 상부 표면으로부터 돌출되는 복수의 기판 지지 엘리먼트들; 하부 표면에서 바디의 중앙에 그리고 부분적으로는 바디를 통해 배치된 홀; 상부 표면에서 바디의 중앙 가까이에 배치된 복수의 가스 홀들 ― 복수의 가스 홀들은 홀 위에 배치되고 그리고 홀에 유동적으로 커플링됨 ―; 상부 표면에 형성되고 그리고 복수의 가스 홀들에 유동적으로 커플링된 복수의 가스 분배 홈들; 및 홀 내에서 복수의 가스 홀들 아래에 배치된 가스 플러그를 포함하며, 가스 플러그는, 가스 플러그의 중심 축을 따라 연장되고 그리고 제1 직경을 갖는 채널을 포함하고, 채널은 가스 플러그의 최상부 표면에 형성된 팽창 개구(expansion opening)에서 종결되고, 그리고 팽창 개구는, 채널을 통과하는 가스가 복수의 가스 홀들을 통해 유동하기 전에 팽창 개구 내로 팽창되는 것을 가능하게 하기 위해, 제1 직경보다 더 큰 제2 직경을 갖는다.
[0008] 본 개시내용의 다른 그리고 추가의 실시예들은 아래에서 설명된다.
[0009] 앞서 간략히 요약되고 하기에서 보다 상세히 논의되는 본 개시내용의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 정전 척에 사용하기에 적합한 프로세스 챔버의 개략도를 도시한다.
[0011] 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 정전 척의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0012] 도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 정전 척의 상부 부분의 단면도를 도시한다.
[0013] 도 4a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 정전 척의 하부 부분의 단면도를 도시한다.
[0014] 도 4b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 정전 척에 사용하기 위한 베어링 어셈블리의 등각 단면도를 도시한다.
[0015] 도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 기판 지지 페디스털의 평면도를 도시한다.
[0016] 도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 기판 가열 장치의 평면도를 도시한다.
[0017] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통적인 동일한 엘리먼트들을 가리키기 위해 가능한 경우 동일한 도면부호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려지지 않았으며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 피처(feature)들은 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다.
[0018] 기판 지지 페디스털들, 및 기판 지지 페디스털들을 포함하는 회전가능한 가열된 정전 척들의 실시예들이 본원에서 제공된다. 본 발명의 기판 지지 페디스털들은 유리하게, 후면 가스 분배 균일성을 개선한다. 본 발명의 기판 지지 페디스털들은 또한, 상이한 온도에서 실행되는 프로세스에 적합한 다른 페디스털로 신속하게 교환될 수 있는 제거가능 페디스털을 제공함으로써, 고온 프로세스와 저온 프로세스 사이를 스위칭할 때의 처리량을 증가시킨다. 본 발명의 정전 척들은 유리하게, DC 전력 소스로부터의 DC 전력을 회전 페디스털에 배치된 하나 이상의 척킹 전극들에 커플링하는 것을 가능하게 한다.
[0019] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 플라즈마 프로세싱 챔버의 개략적인 단면도이다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 프로세싱 챔버는 물리 기상 증착(PVD) 프로세싱 챔버이다. 그러나, 다른 타입들의 프로세싱 챔버들이 또한 사용될 수 있거나, 또는 본원에서 설명되는 본 발명의 정전 척의 실시예들에 사용하도록 변형될 수 있다.
[0020] 챔버(100)는 기판 프로세싱 동안에 챔버 내부 볼륨(120) 내에 대기 압력 미만의 압력(sub-atmospheric pressure)들을 유지하도록 적합하게 적응된 진공 챔버이다. 챔버(100)는, 챔버 내부 볼륨(120)의 상반부에 위치된 프로세싱 볼륨(119)을 에워싸는 덮개(104)에 의해 커버되는 챔버 바디(106)를 포함한다. 챔버(100)는 또한, 다양한 챔버 컴포넌트들과 이온화된 프로세스 재료 사이의 원하지 않는 반응을 방지하기 위해 그 다양한 챔버 컴포넌트들을 둘러싸는 하나 이상의 차폐부들(105)을 포함할 수 있다. 챔버 바디(106) 및 덮개(104)는 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 챔버 바디(106)는 접지(115)에 대한 커플링을 통해 접지될 수 있다.
[0021] 기판 지지부(124)는, 기판(S), 이를테면, 예컨대 반도체 웨이퍼, 또는 정전기적으로 유지될 수 있는 다른 그러한 기판을 지지하고 유지하기 위해 챔버 내부 볼륨(120) 내에 배치된다. 기판 지지부(124)는 일반적으로, (도 2-도 4와 관련하여 아래에서 더 상세히 설명되는) 정전 척(150), 및 정전 척(150)을 지지하기 위한 중공 지지 샤프트(112)를 포함할 수 있다. 중공 지지 샤프트(112)는, 예컨대 프로세스 가스들, 유체들, 냉각제들, 전력 등을 정전 척(150)에 제공하기 위한 도관을 제공한다.
[0022] 일부 실시예들에서, 중공 지지 샤프트(112)는, 중공 지지 샤프트(112)를 회전시키기 위한 회전 어셈블리 그리고 선택적으로는 (도 1에 도시된 바와 같은) 상부의 프로세싱 포지션과 하부의 이송 포지션(도시되지 않음) 사이에서 정전 척(150)의 수직 이동을 제공하기 위한 수직 리프트로서의 역할을 하는 모터(113)에 커플링된다. 벨로우즈 어셈블리(110)가 중공 지지 샤프트(112) 둘레에 배치되고, 정전 척(150)과 챔버(100)의 최하부 표면(126) 사이에 커플링되어, 챔버(100) 내부로부터의 진공의 손실을 방지하면서 정전 척(150)의 수직 모션을 가능하게 하는 가요성 밀봉부를 제공한다. 벨로우즈 어셈블리(110)는 또한 하부 벨로우즈 플랜지(164)를 포함하며, 하부 벨로우즈 플랜지(164)는 최하부 표면(126)과 접촉하는 o-링(165) 또는 다른 적합한 밀봉 엘리먼트와 접촉하여 챔버 진공의 손실을 방지하는 것을 돕는다.
[0023] 중공 지지 샤프트(112)는, 정전 척(150)에 유체 소스(142), 가스 공급부(141), 척킹 전력 공급부(140), 및 RF 소스들(예컨대, RF 플라즈마 전력 공급부(170) 및 RF 바이어스 전력 공급부(117))을 커플링시키기 위한 도관을 제공한다. 일부 실시예들에서, RF 플라즈마 전력 공급부(170) 및 RF 바이어스 전력 공급부(117)는 개개의 RF 매칭 네트워크들(RF 매칭 네트워크(116)만이 도시됨)을 통해 정전 척에 커플링된다.
[0024] 기판 리프트(130)는, 샤프트(111)에 연결된 플랫폼(108) 상에 장착된 리프트 핀들(109)을 포함할 수 있으며, 샤프트(111)는, 기판 "S"가 정전 척(150) 상에 배치되거나 또는 정전 척(150)으로부터 제거될 수 있도록 기판 리프트(130)를 상승시키고 하강시키기 위한 제2 리프트 메커니즘(132)에 커플링된다. 정전 척(150)은 리프트 핀들(109)을 수용하기 위한 스루-홀들(아래에서 설명됨)을 포함한다. 벨로우즈 어셈블리(131)가 기판 리프트(130)와 최하부 표면(126) 사이에 커플링되어, 기판 리프트(130)의 수직 모션 동안에 챔버 진공을 유지하는 가요성 밀봉부를 제공한다.
[0025] 챔버(100)는 진공 시스템(114)에 커플링되고 진공 시스템(114)과 유체 연통하며, 진공 시스템(114)은 챔버(100)를 배기시키는 데 사용되는 스로틀 밸브(도시되지 않음) 및 진공 펌프(도시되지 않음)를 포함한다. 챔버(100) 내부의 압력은 스로틀 밸브 및/또는 진공 펌프를 조정함으로써 조절될 수 있다. 챔버(100)는 또한, 프로세스 가스 공급부(118)에 커플링되고 프로세스 가스 공급부(118)와 유체 연통하며, 프로세스 가스 공급부(118)는 챔버(100) 내에 배치된 기판을 프로세싱하기 위한 하나 이상의 프로세스 가스들을 챔버(100)에 공급할 수 있다.
[0026] 동작 시에, 예컨대, 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위해, 플라즈마(102)가 챔버 내부 볼륨(120)에서 생성될 수 있다. 플라즈마(102)는, 프로세스 가스를 점화시키고 플라즈마(102)를 생성하기 위해 챔버 내부 볼륨(120) 가까이의 또는 챔버 내부 볼륨(120) 내의 하나 이상의 전극들을 통해, 플라즈마 전력 소스(예컨대, RF 플라즈마 전력 공급부(170))로부터 프로세스 가스에 전력을 커플링시킴으로써, 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마로부터 기판(S) 쪽으로 이온들을 끌어당기기 위해, 용량성으로 커플링된 바이어스 플레이트(아래에서 설명됨)를 통해, 바이어스 전력 공급부(예컨대, RF 바이어스 전력 공급부(117))로부터 정전 척(150) 내에 배치된 하나 이상의 전극들(아래에서 설명됨)에 바이어스 전력이 또한 제공될 수 있다.
[0027] 예컨대, 챔버(100)가 PVD 챔버인 일부 실시예들에서, 기판(S) 상에 증착될 소스 재료를 포함하는 타겟(166)이 기판 위에 그리고 챔버 내부 볼륨(120) 내에 배치될 수 있다. 타겟(166)은 챔버(100)의 접지된 전도성 부분, 예컨대 유전체 아이솔레이터(dielectric isolator)를 통하는 알루미늄 어댑터에 의해 지지될 수 있다. 다른 실시예들에서, 챔버(100)는 동일한 챔버를 사용하여 상이한 재료의 층들을 증착하기 위해 멀티-캐소드 어레인지먼트로 복수의 타겟들을 포함할 수 있다.
[0028] 제어가능 DC 전력 소스(168)가 타겟(166)에 네거티브 전압 또는 바이어스를 인가하기 위해 챔버(100)에 커플링될 수 있다. RF 바이어스 전력 공급부(117)는 기판(S) 상에 네거티브 DC 바이어스를 유도하기 위해 기판 지지부(124)에 커플링될 수 있다. 부가하여, 일부 실시예들에서, 네거티브 DC 셀프-바이어스가 프로세싱 동안에 기판(S) 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 플라즈마 전력 공급부(170)가 또한, 타겟(166)에 RF 전력을 인가하여 기판(S) 상의 증착 레이트의 반경방향 분포의 제어를 용이하게 하기 위해 챔버(100)에 커플링될 수 있다. 동작 시에, 챔버(100)에서 생성된 플라즈마(102) 내의 이온들은 타겟(166)으로부터의 소스 재료와 반응한다. 그 반응은 타겟(166)이 소스 재료의 원자들을 방출하게 하고, 이어서, 그 원자들은 기판(S) 쪽으로 지향되고, 그에 따라 재료가 증착된다.
[0029] 도 2는 본 개시내용의 실시예들에 따른 정전 척(척(200))의 개략적인 단면도를 도시한다. 척(200)은, 기판 지지 페디스털(예컨대, 디스크(disc)(202)), 디스크(202)의 최하부로부터 연장되는 샤프트(204), 및 하우징(206)을 포함하며, 하우징(206)은, 디스크(202), 샤프트(204), 및 척(200)의 (아래에서 설명되는) 모든 컴포넌트들을 에워싼다.
[0030] 디스크(202)는 유전체 재료, 이를테면, 세라믹 재료, 예컨대, 알루미늄 나이트라이드, 알루미늄 옥사이드, 보론 나이트라이드, 티타늄 옥사이드로 도핑된 알루미나 등으로 형성된다. 일부 실시예들에서, 디스크(202)는, 디스크(202)의 벌크 전기 저항률(bulk electrical resistivity)을 제어하기 위해 도핑된 알루미늄 나이트라이드로 형성된다. 디스크(202)는 디스크(202)의 상부 표면 근처에 배치된 하나 이상의 척킹 전극들(208)을 포함한다. 하나 이상의 척킹 전극들(208)은 적합한 전도성 재료, 이를테면, 몰리브덴, 티타늄 등으로 제작된다. 하나 이상의 척킹 전극들(208)은 프로세싱 동안에 디스크의 상부 표면에 기판을 충분하게 고정시킬 임의의 구성으로 배열될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 척킹 전극들(208)은 단일 전극 정전 척, 양극성 정전 척 등을 제공하도록 배열될 수 있다.
[0031] 위에서 주목된 바와 같이, 디스크(202)는 또한, 하나 이상의 RF 바이어스 전극들(210)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 RF 바이어스 전극들(210)은 플라즈마로부터 디스크(202) 상에 배치된 기판 쪽으로 이온들을 끌어당기도록 구성된다. 전력은 RF 바이어스 전력 공급부(117)를 통해 RF 바이어스 전극들(210)에 전달된다. 일부 실시예들에서, RF 바이어스 플레이트(도시되지 않음)는, RF 바이어스 전력을 RF 바이어스 전극들(210)에 용량성으로 커플링시켜 임의의 직접적인 전기 커플링을 제거하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 디스크(202)가 회전되고 있는 동안에, 전력이 RF 바이어스 전극들(210)에 전달될 수 있다.
[0032] 디스크(202) 및 기판(기판이 디스크(202) 상에 배치된 경우)의 가열을 용이하게 하기 위해, 척(200)은 복수의 램프들(214)을 포함하는 램프 하우징(216)을 포함한다. 램프 하우징(216)은 복수의 램프들(214)의 열을 견딜 수 있는 재료로 형성된다. 예컨대, 램프 하우징(216)은 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 복수의 램프들(214)은, 방사(radiation)를 통해 디스크(202)를 가열하기에 충분한 열을 방출할(emitting) 수 있는 임의의 타입의 램프를 포함한다. 예컨대, 복수의 램프들(214)은 할로겐 램프들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 램프들(214)의 총 전력 출력은 대략 2.25 킬로와트(kW) 내지 9.5 kW이다.
[0033] 척(200)은 또한, 회전 동안에 척(200)에 증가된 강성을 제공하기 위해 디스크(202) 가까이에(예컨대, 디스크(202)로부터 대략 3 인치 내에) 위치된 베어링(218)을 포함한다. 베어링(218)은, 예컨대 크로스 롤러 베어링(cross roller bearing) 등을 포함할 수 있다.
[0034] 척(200)은, 디스크(202)를 회전시키기 위한 자기 구동 어셈블리(magnetic drive assembly)(222)를 더 포함한다. 자기 구동 어셈블리(222)는 내측 자석(222A) 및 외측 자석(222B)을 포함한다. 내측 자석(222A)은 샤프트(204)에 부착 또는 고정된다. 일부 실시예들에서, 내측 자석(222A)은, 디스크(202) 반대편에 있는 샤프트(204)의 단부 가까이의 샤프트(204)의 하부 부분에 부착된다. 외측 자석(222B)은 내측 자석(222A) 가까이에서 하우징(206) 외부에 배치된다. 외측 자석(222B)은 내측 자석(222A) 및 샤프트(204) 및 디스크(202)를 구동시키기 위해, 적합한 메커니즘, 예컨대 벨트 드라이브 또는 모터에 의해 구동될 수 있다. 내측 자석(222A)이 하우징(206) 내에 배치되기 때문에, 내측 자석(222A)은 진공 압력에 있고, 외측 자석(222B)이 하우징(206) 외부에 배치되기 때문에, 외측 자석(222B)은 대기 압력에 있다. 그러나, 대신에, 내측 자석(222A)과 외측 자석(222B) 둘 모두가 하우징(206) 내에 배치될 수 있다. 따라서, 자기 구동 어셈블리(222)는, 정적으로 유지되는 프로세스 챔버 및 척(200)의 나머지 컴포넌트들(예컨대, 하우징(206), 램프 하우징(216) 등)에 대해 디스크(202) 및 샤프트(204)를 회전시킨다. 대안적으로, 자기 구동 어셈블리(222)는 디스크(202) 및 샤프트(204)를 회전시키기 위해 다른 구성들을 사용할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 내측 자석(222A) 및 외측 자석(222B)은 회전자 및 고정자로서 각각 기능할 수 있고, 회전자를 전자기적으로 구동시키기 위해 전도체가 고정자 주위에 래핑된다(wrapped).
[0035] 척(200)은 또한, 디스크(202) 반대편에 있는 샤프트(204)의 단부에 위치된 베어링 어셈블리(224)를 포함한다. 베어링 어셈블리(224)는 샤프트(204)를 지지하고, 샤프트(204)의 회전을 용이하게 한다. 부가하여, 본 발명자들은, 척(200)을 회전시키면서 척킹 전극들(208)에 전력을 제공하는 것을 용이하게 하기 위해, 베어링 어셈블리(224)를 통해 척킹 전극들(208)에 전력을 라우팅하는 개선된 방식을 제공한다. 전력은 DC 전력 소스(226)로부터 하우징(206) 내의 연결부들(도 4a 참조)을 통해 인출되고, 베어링 어셈블리(224)로 라우팅된다. 전류는 베어링 어셈블리(224)를 통해 흐르고, 이어서, 샤프트(204)의 내부 내에 배치된 복수의 척킹 전력 라인들(228)을 통해 척킹 전극들(208)로 라우팅된다.
[0036] 도 3의 척(200)의 단면도를 참조하면, 복수의 램프들(214)이, 세라믹 플레이트와 같은 유전체 플레이트(302)에 배치된 복수의 전도체들(304)로부터 전력을 받는다. 전도체들(304)은, 히터 전력 라인들(예컨대, 전도체들)(310, 320)을 통해 DC 전력 소스(226)로부터 또는 다른 전력 공급부(도시되지 않음)로부터 전력을 받을 수 있다. 일부 실시예들에서, 전도체들(304)을 보호하기 위해 그리고 척(200)의 임의의 다른 전도성 엘리먼트들과 전도체들(304) 사이의 의도하지 않은 접촉을 방지하기 위해, 유전체 층(306)이 유전체 플레이트(302)의 정상에 배치될 수 있다. 유전체 층(306)의 개구들이 제공되어, 전도체들(304)을 각각의 램프들(214)에 커플링시키는 것을 용이하게 한다. 일부 실시예들에서, 도 6에 예시된 바와 같이, 복수의 램프들은 복수의 구역들, 예컨대, 램프들의 내측 어레이 및 독립적으로 제어가능한 램프들의 외측 어레이로 분할될 수 있다.
[0037] 위에서 설명된 바와 같이, 복수의 램프들(214)의 활성화 시에, 열이 생성되고, 디스크(202)가 가열된다. 열이 모든 각각의 방향으로 방출되기 때문에, 하우징(206)을 냉각상태(cool)로 유지하기 위해 복수의 유체 채널들(308)이 하우징(206)에 형성된다. 하우징(206)을 냉각시키기 위해, 임의의 적합한 냉각제(예컨대, 물, 프로필렌 글리콜 등)가 유체 채널들(308)을 통해 유동될 수 있다.
[0038] 디스크(202) 상의 기판의 배치 및 제거를 용이하게 하기 위해, 척(200)은 또한, 디스크(202)로부터 기판을 상승시키거나 또는 디스크(202) 상으로 기판을 하강시키기 위해 복수의 리프트 핀들(314)을 포함하는 리프트 핀 어셈블리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 리프트 핀들(314) 중 적어도 하나는 디스크(202)의 온도를 측정하기 위한 고온계(pyrometer)를 포함할 수 있다. 리프트 핀들(314) 반대편에 배치된 디스크(202)의 구역은, 고온계에 의해 디스크(202)의 온도를 모니터링하는 것을 용이하게 하기 위해 매우 높은 방사율(emissivity)을 갖도록 처리될 수 있다.
[0039] 척(200)은 유전체 페디스털 지지부(312)를 더 포함하며, 디스크(202)는 유전체 페디스털 지지부(312)에 제거가능하게 커플링된다. 페디스털 지지부(312)는, 복수의 척킹 전력 라인들(228)에 대응하고 그리고 복수의 척킹 전력 라인들(228)에 커플링된 복수의 전기 탭들(332)을 포함한다. 복수의 전기 탭들(332)은 하나 이상의 척킹 전극들(298)에 커플링되고, 적어도 포지티브 탭 및 네거티브 탭을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 전기 탭들(332)은 또한, 포지티브 탭과 네거티브 탭 사이의 전압을 밸런싱하기 위한 중앙 탭을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 전기 탭들(332)을 복수의 램프들(214)에 의해 방출되는 방사로부터 차폐하기 위해, 금속성 슬리브(330)가 페디스털 지지부(312) 둘레에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속성 슬리브는 알루미늄으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 페디스털 지지부(312)는 알루미늄 옥사이드로 형성될 수 있다.
[0040] 페디스털 지지부(312)는, 프로세싱 동안에 기판이 디스크(202) 상에 배치될 때 후면 가스들을 디스크(202)를 통해 기판의 후면으로 제공하기 위해, 페디스털 지지부(312)를 통해 제1 단부(371)로부터 제2 단부(372)까지 배치된 중앙 채널(334)을 더 포함한다. 중앙 채널(334)은 샤프트(204) 내에 배치된 도관(318)에 유동적으로 커플링되고, 가스 공급부(141)에 유동적으로 커플링된다. 일부 실시예들에서 그리고 도 3에 예시된 바와 같이, 도관(318)은 페디스털 지지부(312) 내로(즉, 중앙 채널(334) 내로) 부분적으로 연장된다. 그러한 실시예들에서, 동적 밀봉 O-링(388)이 도관(318)의 외측 벽과 중앙 채널(334)의 내측 벽 사이에 배치된다. 동적 밀봉 O-링(388)은, 정적인 도관(318)을 중심으로 한 페디스털 지지부(312)의 회전 동안에 임의의 후면 가스들의 누설을 방지하기 위한 동적 밀봉을 제공한다.
[0041] 페디스털 지지부(312)는 제1 단부(371)에서 디스크(202)에 커플링되고 제2 단부(372)에서 샤프트(204)에 커플링된다. 페디스털 지지부(312)는 디스크(202)를 복수의 램프들(214)에 대해 이격된 관계로 지지한다. 샤프트에 대한 디스크(202)의 커플링은 도 5와 관련하여 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다.
[0042] 디스크(202)의 다음의 설명은, 디스크(202)의 단면을 도시하는 도 3, 및 디스크(202)의 평면도를 도시하는 도 5를 참조하여 이루어질 것이다. 일부 실시예들에서, 디스크(202)는 대략 5 mm 내지 대략 7 mm의 두께를 가질 수 있다. 디스크(202)는 상부 표면(340) 및 하부 표면(341)을 갖는다. 복수의 기판 지지 엘리먼트들(502)(도 5에 도시됨)은 상부 표면(340)으로부터 돌출되어 기판을 지지한다. 일부 실시예들에서, 복수의 기판 지지 엘리먼트들(502) 각각은 대략 2.5 미크론 내지 대략 3.25 미크론의 높이를 갖는다. 일부 실시예들에서, 복수의 기판 지지 엘리먼트들(502) 중 적어도 일부는 아치형(또는 선형 및 세장형)일 수 있고, 복수의 동심 원형 경로들(도 5에서 최상으로 확인됨)을 따라 정렬될 수 있다.
[0043] 홀(378)은 하부 표면(341)에서 디스크(202) 중앙에 그리고 부분적으로는 디스크(202)를 통해 형성된다. 복수의 가스 홀들(379)이 홀(378)에 유동적으로 커플링되도록, 복수의 가스 홀들(379)이 상부 표면(340)에서 홀(378) 위의 디스크(202)의 중앙 가까이에 형성된다. 디스크(202)는, 상부 표면(340)에 형성되고 그리고 가스 홀들(379)에 유동적으로 커플링된 복수의 가스 분배 홈(gas distribution groove)들을 더 포함한다.
[0044] 도 5에 예시된 바와 같이, 복수의 가스 분배 홈들은 복수의 반경방향 홈들(504), 복수의 환형 홈들(506), 및 복수의 중간 홈(intermediate groove)들(508)을 포함한다. 복수의 반경방향 홈들(504)은 복수의 가스 홀들(379)에 대응하고 그리고 복수의 가스 홀들(379)로부터 반경방향 외측으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 3개의 가스 홀들(379) 및 3개의 대응하는 반경방향 홈들(504)이 있으며, 그 3개의 대응하는 반경방향 홈들(504) 각각은 개개의 가스 홀(379)로부터 복수의 환형 홈들(506) 중 최외측 환형 홈까지 이어진다. 복수의 환형 홈들(506)은 복수의 반경방향 홈들(504)과 교차하고 그리고 복수의 반경방향 홈들(504)에 유동적으로 커플링된다. 복수의 중간 홈들(508)은 복수의 환형 홈들(506) 사이에 배치되고 그리고 복수의 환형 홈들(506)과 교차한다. 복수의 가스 분배 홈들은 유리하게, 가스들이 프로세싱되고 있는 기판의 후면을 가로질러 균일하게 분배되도록, 복수의 가스 홀들(379)을 통해 유동하는 가스들을 위한 유동 경로를 제공한다. 일부 실시예들에서, 복수의 가스 분배 홈들 각각은 대략 100 미크론의 깊이를 갖는다. 복수의 환형 홈들(506) 중 최외측 환형 홈에 인접한 외측 링(516)은 실질적으로, 복수의 가스 분배 홈들에서 유동되는 가스들을 포함한다. 복수의 가스 분배 홈들의 패턴은 디스크(202)의 상부 표면(340)에 아일랜드들(514) 및 외측 링(516)을 형성한다. 기판 지지 엘리먼트들(502)은 아일랜드들(514) 및 외측 링(516)으로부터 돌출된다. 기판이 디스크(202) 상에 배치될 때 기판의 중심을 추가로 지지하기 위해, 부가적인 기판 지지 엘리먼트들(518)이 디스크(202)의 중앙 가까이에 형성될 수 있다.
[0045] 위에서 설명된 바와 같이, 본 발명자들은, 통상적인 기판 지지 페디스털들이 척에 본딩되기 때문에 저온 척과 고온 척 사이의 스위칭이 시스템의 처리량을 감소시킨다는 것을 발견하였다. 따라서, 일부 실시예들에서, 디스크(202)는 복수의 장착 홀들(510)을 포함할 수 있으며, 복수의 장착 홀들(510)은, 더 용이하게 제거가능하고 그리고 교체가능한 방식으로 디스크(202)를 척에(예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 페디스털 지지부(312)와 같은 기저 지지부에) 커플링시키는 것을 유리하게 용이하게 하기 위해, 대응하는 복수의 고정 엘리먼트(fixation element)들(이를테면, 볼트들 등)을 수용하도록 디스크(202)를 통해 연장된다. 디스크(202)는 복수의 리프트 핀 홀들(512)을 더 포함하며, 리프트 핀들(314)은 복수의 리프트 핀 홀들(512)을 통해 연장되어, 기판을 디스크(202)로부터 리프팅하거나 또는 프로세싱될 기판을 수용한다.
[0046] 도 3을 다시 참조하면, 일부 실시예들에서, 디스크(202)는 가스 플러그(380)를 더 포함하며, 가스 플러그(380)는 홀(378) 내에서 복수의 가스 홀들(379) 아래에 배치된다. 일부 실시예들에서, 가스 플러그(380)는 가스 플러그(280)의 외측 벽과 홀(378)의 내측 벽 사이에 배치된 경사형 스프링(canted spring)(390)을 이용하여 적소에 홀딩될 수 있다. 가스 플러그(380)는 채널(382)을 포함하며, 채널(382)은 제1 직경을 갖고 가스 플러그(380)의 중심 축을 따라 연장된다. 채널(382)은 가스 플러그의 최상부 표면에 형성된 팽창 개구(expansion opening)(384)에서 종결된다. 팽창 개구(384)는 제1 직경보다 더 큰 제2 직경을 가지며, 채널(382)을 통해 유동하는 후면 가스들이 복수의 가스 홀들(379)을 통해 유동하기 전에 팽창 개구(384) 내로 팽창되는 것을 가능하게 하도록 구성된다. 복수의 가스 홀들(379)의 개개의 사이즈들이 팽창 개구(384)의 사이즈와 비교하여 상대적으로 작기 때문에, 팽창 개구(384)는 초크 포인트(choke point)로서 작용하여, 유리하게는 복수의 가스 홀들(379) 각각을 통한 균일한 가스 유동을 초래한다. 이와 함께, 도관(318), 중앙 채널(334), 채널(382), 팽창 개구(384), 가스 홀들(379), 및 복수의 가스 분배 홈들은 프로세싱되고 있는 기판의 후면에 후면 가스들을 제공한다. 일부 실시예들에서, 가스 플러그(380)는, 예컨대 알루미늄 옥사이드와 같은 유전체 재료로 형성된다.
[0047] 도 4a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 척의 최하부 부분에 배치된 베어링 어셈블리의 단면도를 도시한다. 도 4b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 베어링 어셈블리의 등각 단면도를 도시한다. 일부 실시예들에서, 베어링 어셈블리는 위에서 논의된 베어링 어셈블리(224)이다. 일부 실시예들에서, 베어링 어셈블리(224)는 포지티브 및 네거티브 전력 연결부들(402, 404)에 전기적으로 커플링된 복수의 베어링들(450)을 포함하며, 포지티브 및 네거티브 전력 연결부들(402, 404)은 DC 전력 공급부(예컨대, 척킹 전력 공급부(140))의 개개의 포지티브 및 네거티브 리드들에 전기적으로 커플링된다. 예컨대, 복수의 베어링들(450) 중 제1 베어링(451)은 제1 전도성 엘리먼트(420)를 통해 포지티브 전력 연결부(402)에 전기적으로 커플링될 수 있다. 유사하게, 제2 베어링(452)은 제1 전도성 엘리먼트(420)와 유사한 제2 전도성 엘리먼트(도시되지 않음)를 통해 네거티브 전력 연결부(404)에 전기적으로 커플링될 수 있다. 전도성 엘리먼트들은, 각각의 전도성 엘리먼트가 복수의 베어링들(350) 중 하나의 베어링과만 전기적으로 접촉하도록, 구성된다. 제1 베어링(451)이 포지티브 전력 연결부(402)에 전기적으로 커플링되는 예에서, 포지티브 탭(412)(도 4a)은 포지티브 DC 전력을 받기 위해 제1 너브(nub)(411)(도 4b)의 제1 홀(413) 내로 연장된다. 유사하게, 네거티브 탭(414)(도 4a)은 네거티브 DC 전력을 받기 위해 제2 너브(417)(도 4b)의 제2 홀(415) 내로 연장된다. 포지티브 및 네거티브 탭들(412, 414)은, DC 전력을 하나 이상의 척킹 전극들(208)에 제공하기 위해 복수의 척킹 전력 라인들(228)에 전기적으로 커플링된다. 일부 실시예들에서, 위에서 언급된 중앙 탭(도시되지 않음)은 제3 베어링(453)에 커플링될 수 있다.
[0048] 일부 실시예들에서, 베어링 어셈블리(224)는 복수의 고정 홀(fixation hole)들(430)을 포함하는 베이스 부분(422)을 가질 수 있으며, 복수의 고정 홀들(430)은, 베어링 어셈블리(224)를 척(200)에 커플링시키기 위해 대응하는 복수의 고정 엘리먼트들(431)을 수용하기 위한 것이다. 도 4a에 예시된 바와 같이, 도관(318)은 베어링 어셈블리(224)의 중간을 통해 연장되고 베이스 부분(422)에서 종결된다. 임의의 가스들의 누설을 방지하기 위해, 제1 밀봉 부재(408)가 베이스 부분(422)과 도관(318)의 계면에서 도관(318) 둘레에 배치될 수 있다. 가스 연결부(418)는 일 단부에서 도관(318) 반대편의 베이스 부분(422)에 커플링되고 그리고 반대편 단부에서 가스 공급부(141)에 커플링된다. 임의의 가스들의 누설을 방지하기 위해, 제2 밀봉 부재(410)가 가스 연결부(418)의 부분과 베이스 부분(422) 사이에 배치될 수 있다.
[0049] 도 6은 복수의 램프들(214)을 갖는 램프 하우징(216)의 평면도를 도시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 복수의 램프들(214)은, 디스크(202) 및 디스크(202)의 정상에 배치된 기판을 가열한다. 램프 하우징(216)은 또한, 중앙 홀(602) ― 중앙 홀(602)을 통해 페디스털 지지부(312)가 연장됨 ― 및 복수의 홀들(270)을 포함하여서, 복수의 리프트 핀들(314)이 램프 하우징(216)을 통과하는 것을 가능하게 한다. 특정 구성으로 도시되었지만, 램프들의 형상 및 개수는 디스크(202) 상에 원하는 열 프로파일을 제공하도록 변화될 수 있다.
[0050] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 고안될 수 있다.

Claims (15)

  1. 상부 표면 및 상기 상부 표면 반대편의 하부 표면을 갖는 바디;
    상기 바디 내에 배치된 하나 이상의 척킹 전극들;
    기판을 지지하기 위해 상기 상부 표면으로부터 돌출되는 복수의 기판 지지 엘리먼트들;
    상기 하부 표면에서 상기 바디의 중앙에 그리고 부분적으로는 상기 바디를 통해 배치된 홀;
    상기 상부 표면에서 상기 바디의 중앙 가까이에 배치된 복수의 가스 홀들 ― 상기 복수의 가스 홀들은 상기 홀 위에 배치되고 그리고 상기 홀에 유동적으로 커플링됨 ―; 및
    상기 상부 표면에 형성되고 그리고 상기 복수의 가스 홀들에 유동적으로 커플링된 복수의 가스 분배 홈(gas distribution groove)들을 포함하는,
    기판 지지 페디스털.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 바디는 유전체 디스크(dielectric disc)인,
    기판 지지 페디스털.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 유전체 디스크는 대략 5 mm 내지 대략 7 mm의 두께를 갖는,
    기판 지지 페디스털.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 분배 홈들은,
    상기 복수의 가스 홀들에 대응하고 그리고 상기 복수의 가스 홀들로부터 반경방향 외측으로 연장되는 복수의 반경방향 홈들;
    상기 복수의 반경방향 홈들에 유동적으로 커플링된 복수의 환형 홈들; 및
    상기 복수의 환형 홈들 사이에 배치된 복수의 중간 홈(intermediate groove)들을 포함하는,
    기판 지지 페디스털.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 엘리먼트들 각각은 대략 2.5 미크론 내지 대략 3.25 미크론의 높이를 갖는,
    기판 지지 페디스털.
  6. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 분배 홈들은 대략 100 미크론의 깊이를 갖는,
    기판 지지 페디스털.
  7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 장착 홀들을 더 포함하며,
    상기 복수의 장착 홀들은, 상기 기판 지지 페디스털을 기저 지지부에 커플링시키기 위해 대응하는 복수의 고정 엘리먼트(fixation element)들을 수용하도록 구성되는,
    기판 지지 페디스털.
  8. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀 내에서 상기 복수의 가스 홀들 아래에 배치된 가스 플러그를 더 포함하며,
    상기 가스 플러그는, 상기 가스 플러그의 중심 축을 따라 연장되고 그리고 제1 직경을 갖는 채널을 포함하고,
    상기 채널은 상기 가스 플러그의 최상부 표면에 형성된 팽창 개구(expansion opening)에서 종결되고, 그리고
    상기 팽창 개구는, 상기 채널을 통과하는 가스가 상기 복수의 가스 홀들을 통해 유동하기 전에 상기 팽창 개구 내로 팽창되는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 제1 직경보다 더 큰 제2 직경을 갖는,
    기판 지지 페디스털.
  9. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항의 기판 지지 페디스털;
    상기 기판 지지 페디스털 아래에 배치되고, 그리고 상기 기판 지지 페디스털 및 상기 기판을 가열하도록 구성된 복수의 램프들을 갖는 램프 하우징 ― 상기 램프 하우징은 중앙 홀을 포함함 ―;
    페디스털 지지부 ― 상기 페디스털 지지부는 상기 중앙 홀을 통해 연장되고 그리고 상기 페디스털 지지부의 제1 단부에서 상기 기판 지지 페디스털의 하부 표면에 커플링되어서 상기 기판 지지 페디스털을 상기 복수의 램프들에 대해 이격된 관계로 지지하며, 복수의 전기 탭(electrical tap)들이 상기 페디스털 지지부를 통과하고 그리고 상기 기판 지지 페디스털의 하나 이상의 척킹 전극들에 커플링됨 ―;
    상기 제1 단부 반대편의, 상기 페디스털 지지부의 제2 단부에 커플링된 샤프트; 및
    상기 샤프트, 상기 페디스털 지지부, 및 상기 기판 지지 페디스털을 상기 램프 하우징에 대해 회전시키기 위해, 상기 페디스털 지지부 반대편에서 상기 샤프트에 커플링된 회전 어셈블리를 포함하는,
    정전 척.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 복수의 전기 탭들을 상기 복수의 램프들에 의해 생성된 방사로부터 차폐하기 위해 상기 페디스털 지지부 둘레에 배치된 금속성 슬리브를 더 포함하는,
    정전 척.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 복수의 램프들은 할로겐 램프들을 포함하고, 그리고 대략 2.25 kW 내지 대략 9.5 kW의 총 전력 출력을 갖는,
    정전 척.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 복수의 램프들은 램프들의 내측 어레이 및 독립적으로 제어가능한 램프들의 외측 어레이를 포함하는,
    정전 척.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 샤프트 둘레에 배치된 베어링 어셈블리를 더 포함하는,
    정전 척.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 베어링 어셈블리는, 전력이 상기 베어링 어셈블리를 통해 공급되어 상기 하나 이상의 척킹 전극들에 전력을 제공할 수 있도록, 상기 척킹 전극에 전기적으로 커플링되는,
    정전 척.
  15. 제14 항에 있어서,
    포지티브 리드 및 네거티브 리드를 갖는 DC 전력 소스를 더 포함하며,
    상기 베어링 어셈블리는 적어도 제1 베어링 및 제2 베어링을 포함하고,
    상기 복수의 전기 탭들은 적어도 포지티브 탭 및 네거티브 탭을 포함하고,
    상기 포지티브 리드는 상기 제1 베어링에 커플링되고 그리고 상기 네거티브 리드는 상기 제2 베어링에 커플링되고, 그리고
    상기 포지티브 탭은 상기 제1 베어링에 커플링되고 그리고 상기 네거티브 탭은 상기 제2 베어링에 커플링되는,
    정전 척.
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