KR20190100976A - 라디오 주파수 격리된 히터들을 갖는 정전 척 - Google Patents

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데이비드 벤자민슨
켄 샤츠
드미트리 루보미르스키
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Abstract

기판 지지 어셈블리를 위한 히터 어셈블리는 가요성 바디를 포함한다. 히터 어셈블리는 가요성 바디에 배치된 하나 이상의 저항성 가열 엘리먼트들을 더 포함한다. 히터 어셈블리는, 가요성 바디의 상단 표면 상에 배치되고 가요성 바디의 외부 측벽 상으로 적어도 부분적으로 연장되는 제1 금속 층을 더 포함한다. 히터 어셈블리는, 가요성 바디의 바닥 표면에 배치되고 가요성 바디의 외부 측벽 상으로 적어도 부분적으로 연장되는 제2 금속 층을 더 포함하고, 여기서, 제1 금속 층과 제2 금속 층이 가요성 바디의 외부 측벽을 둘러싸고 가요성 바디의 외부 측벽 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 형성하도록, 가요성 바디의 외부 측벽에서 제2 금속 층은 제1 금속 층에 커플링된다.

Description

라디오 주파수 격리된 히터들을 갖는 정전 척
[0001] 본원에서 설명된 구현들은 일반적으로 반도체 제조에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 온도 제어식 기판 지지 어셈블리(assembly) 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다.
[0002] 집적 회로들에 대한 디바이스 패턴들의 피처 크기가 작아짐에 따라, 이러한 피처들의 임계 치수(CD; critical dimension) 규격들은, 안정적이고 반복가능한 디바이스 성능을 위한 더 중요한 기준이 된다. 챔버 및 기판 온도, 유동 컨덕턴스, 및 라디오 주파수(RF; radio frequency) 필드들과 같은 챔버 비대칭성들에 기인하여, 프로세싱 챔버 내에서 프로세싱된 기판에 걸친 허용가능한 CD 변동(variation)은 달성하기가 어렵다.
[0003] 정전 척을 활용하는 프로세스들에서, 기판의 표면에 걸친 온도 제어는 RF 간섭에 기인하여 훨씬 더 난제이다. 예컨대, 정전 척은 RF 생성기로부터의 RF 신호들에 노출되는 저항 히터 어셈블리를 포함한다. 저항 히터 어셈블리가 RF 신호들을 위한 경로가 되어서, 정전 척의 표면에 걸친 RF 신호의 균등한 분포가 방지되고 저항 히터 어셈블리의 성능이 영향을 받는다. 히터 어셈블리는 또한, 에칭 프로세스 동안 화학물질들에 노출될 수 있으며, 이는 히터 어셈블리를 열화시킨다.
[0004] 본원에서 설명된 구현들은 RF 신호로부터 보호되는 히터 어셈블리를 갖는 기판 지지 어셈블리를 제공한다.
[0005] 일 구현에서, 기판 지지 어셈블리를 위한 히터 어셈블리는 가요성 바디, 및 가요성 바디에 배치된 하나 이상의 주요 저항성 가열 엘리먼트들을 포함한다. 히터 어셈블리는 가요성 바디에 배치된 복수의 부가적인 저항성 가열 엘리먼트들을 더 포함한다. 히터 어셈블리는, 가요성 바디의 상단(top) 표면 상에 배치되고 가요성 바디의 외부 측벽 상으로 적어도 부분적으로 연장되는 제1 금속 층을 더 포함한다. 히터 어셈블리는, 가요성 바디의 바닥 표면에 배치되고 가요성 바디의 외부 측벽 상으로 적어도 부분적으로 연장되는 제2 금속 층을 더 포함하고, 여기서, 제1 금속 층과 제2 금속 층이 가요성 바디의 외부 측벽을 둘러싸고 가요성 바디의 외부 측벽 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 형성하도록, 가요성 바디의 외부 측벽에서 제2 금속 층은 제1 금속 층에 커플링된다.
[0006] 일 구현에서, 기판 지지 어셈블리는 금속 냉각 플레이트, 금속 냉각 플레이트에 커플링된 히터 어셈블리, 및 히터 어셈블리 상에 배치된 정전 척을 포함한다. 히터 어셈블리는 상부(upper) 표면, 하부 표면 및 외부 측벽을 포함하는 바디를 포함하며, 여기서, 바디의 하부 표면은 금속 냉각 플레이트 상에 배치된다. 바디는 바디에 배치된 하나 이상의 저항성 가열 엘리먼트들을 더 포함한다. 바디는 바디의 상부 표면 상에 배치된 금속 층을 더 포함하고, 여기서, 금속 층은 바디의 외부 측벽을 따라 금속 냉각 플레이트로 연장되고 금속 냉각 플레이트에 커플링되며, 금속 층과 금속 냉각 플레이트는 함께, 히터 어셈블리를 둘러싸고 히터 어셈블리의 외부 측벽 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 형성한다. 정전 척은 세라믹 바디, 및 세라믹 바디에 배치된 전극을 포함한다.
[0007] 일 구현에서, 방법은 상부 표면, 하부 표면 및 외부 측벽을 갖는 바디를 포함하는 히터 어셈블리를 제공하는 단계를 포함하고, 여기서, 히터 어셈블리는 가요성 바디, 및 가요성 바디에 배치된 복수의 가열 엘리먼트들을 더 포함한다. 방법은 히터 어셈블리의 상부 표면 상에 제1 금속 층을 배치하는 단계를 더 포함하고, 여기서, 제1 금속 층은 바디의 외부 측벽 상으로 적어도 부분적으로 연장된다. 방법은 히터 어셈블리의 하부 표면에 제2 금속 층을 배치하는 단계를 더 포함하고, 여기서, 제2 금속 층은 바디의 외부 측벽 상으로 적어도 부분적으로 연장된다. 방법은, 제1 금속 층과 제2 금속 층이 바디의 외부 측벽을 둘러싸고 바디의 외부 측벽 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 형성하도록, 제1 금속 층과 제2 금속 층을 커플링하는 단계를 더 포함한다.
[0008] 본 발명의 구현들의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 더욱 상세한 설명이 구현들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이 구현들 중 일부는 첨부된 도면들에서 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들이 본 발명의 일부 실시예들만을 예시하고, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 한다.
[0009] 도 1은 기판 지지 어셈블리의 일 실시예를 갖는 프로세싱 챔버의 개략적인 측단면도이다.
[0010] 도 2는 기판 지지 어셈블리의 일부분들을 상세화하는 개략적인 부분 측단면도이다.
[0011] 도 3a-도 3d는 기판 지지 어셈블리 내에서 공간적으로 튜닝가능한 히터들 및 주요 저항성 히터들에 대한 다양한 위치들을 예시하는 개략적인 부분 측면도들이다.
[0012] 도 4는 도 2의 섹션 라인(3A-3A)을 따라 절취된 단면도이다.
[0013] 도 5는 공간적으로 튜닝가능한 히터들 및 주요 저항성 히터들을 위한 배선 스키마(wiring schema)에 대한 그래픽적인 묘사이다.
[0014] 도 6은 공간적으로 튜닝가능한 히터들 및 주요 저항성 히터들을 위한 대안적인 배선 스키마에 대한 그래픽적인 묘사이다.
[0015] 도 7은 실시예들에 따른, 바디 상에 금속 층들을 배치하는 예시이다.
[0016] 도 8은 일 실시예에 따른, 히터 어셈블리의 예시이다.
[0017] 도 9는 다른 실시예에 따른, 히터 어셈블리의 예시이다.
[0018] 도 10은 추가적인 실시예에 따른, 히터 어셈블리의 예시이다.
[0019] 도 11은 실시예에 따른, 금속 층의 예시이다.
[0020] 도 12는 실시예에 따른, 히터 어셈블리의 예시이다.
[0021] 도 13은 히터 어셈블리를 프로세싱하기 위한 방법의 일 실시예의 흐름 다이어그램이다.
[0022] 도 14는 히터 어셈블리를 프로세싱하기 위한 방법의 다른 실시예의 흐름 다이어그램이다.
[0023] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통인 동일한 엘리먼트들을 표기하기 위해 동일한 참조 부호들이 사용되었다. 일 구현에서 개시된 엘리먼트들이 특정 언급 없이 다른 구현들에서 유익하게 사용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0024] 본원에서 설명된 구현들은 금속으로 둘러싸인 히터 어셈블리를 포함하는 기판 지지 어셈블리를 제공한다. 금속은 히터 어셈블리를 둘러싸고, 히터 어셈블리 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 제공한다. 실시예들에서 금속으로 히터 어셈블리를 둘러쌈으로써, 히터 어셈블리는 임의의 RF 신호들로부터 차폐된다. RF 신호들은 대개는, 히터 어셈블리에서 저항성 히터들의 동작에 대한 약간의 RF 영향을 도입할 것이다. 저항성 히터들에 대한 RF 신호들에 의한 영향의 양은 히터 어셈블리의 중심 근처에서보다 히터 어셈블리의 주변부 근처에서 더 클 수 있다. 그러한 간섭은 저항성 히터들이 타겟 온도보다 더 높은 온도 및/또는 더 낮은 온도로 열을 출력하게 할 수 있고, 이에 따라 제조 프로세스에 불확실성을 도입할 수 있다. 금속 층 또는 필름으로 히터 어셈블리를 감쌈으로써, RF 신호들에 의한 그러한 RF 영향이 감소되거나 또는 제거될 수 있다. 히터 어셈블리 주위의 금속 층 또는 필름은 패러데이 케이지(faraday cage)로서의 역할을 할 수 있고, 히터 어셈블리 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 제공할 수 있다. 따라서, RF 신호가 히터 어셈블리에 도달할 때, 그 RF 신호는 히터 어셈블리의 임의의 부분을 통하는 것이 아니라 히터 어셈블리 주위로 유동할 것이다. RF 신호가 히터 어셈블리 주위로 유동하게 하는 것은, 히터 어셈블리에 의해 출력되는 온도들의 정확성을 개선시킬 수 있다. 부가적으로, 이는 RF 신호가 히터 어셈블리 주위로 유동하게 할 수 있으며, 또한, 기판 지지 어셈블리에 의해 지지되는 기판에 더욱 균등한 분포의 RF 전력이 전달되게 할 수 있다.
[0025] 게다가, 히터 어셈블리는 부식성 환경에 의해 유발되는 부식 및/또는 침식에 취약할 수 있는 폴리이미드와 같은 가요성 재료로 구성될 수 있다. 금속으로 히터 어셈블리를 둘러쌈으로써, 히터 어셈블리는 부식성 환경으로부터(예컨대, 프로세싱 챔버 내의 화학 및 에칭 화학물질들로부터) 보호될 수 있다. 또한, 히터 어셈블리를 둘러싸고, 히터 어셈블리 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 제공하기 위한 방법들이 본원에서 설명된다.
[0026] 실시예들에서, 기판 지지 어셈블리는 다수의 가열 존들을 포함한다. 각각의 가열 존은 그 가열 존에 위치된 가열 엘리먼트에 의해 가열될 수 있다. 기판 지지 어셈블리는 대략 2 개의 가열 존들 내지 수백 개의 가열 존들(예컨대, 일부 실시예들에서, 150 개의 가열 존들 또는 200 개의 가열 존들)을 포함할 수 있다.
[0027] 에칭 프로세싱 챔버에서의 기판 지지 어셈블리가 아래에서 설명되지만, 기판 지지 어셈블리는 다른 유형들의 프로세싱 챔버들, 이를테면, 물리 기상 증착 챔버들, 화학 기상 증착 챔버들, 이온 주입 챔버들, 및 히터 어셈블리를 둘러싸고 히터 어셈블리 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 제공하는 것이 바람직한 다른 프로세싱 챔버들에서 활용될 수 있다. 또한, 둘러싸인 히터 어셈블리들이, 반도체 프로세싱에 사용되지 않는 표면들을 포함하는 다른 표면들의 온도를 제어하기 위해 또한 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0028] 하나 이상의 실시예들에서, 기판 지지 어셈블리는, 온도, 유동 컨덕턴스, 전기장들(예컨대, RF 필드들), 플라즈마 화학 등과 같은 챔버 불균일성들을 보상하기 위해 기판 온도를 조정하는 것에 기반하여 에칭, 증착, 주입 등과 같은 프로세스들 동안 지지되는 기판의 에지에서의 임계 치수(CD; critical dimension) 변동의 정정을 허용한다. 부가적으로, 일부 실시예들은, 기판에 걸친 온도 균일성을 약 ± 0.3 ℃ 미만으로 제어할 수 있는 기판 지지 어셈블리를 제공한다.
[0029] 도 1은 기판 지지 어셈블리(126)를 갖는 예시적인 에칭 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 위에서 논의된 바와 같이, 기판 지지 어셈블리(126)는 다른 프로세싱 챔버들, 이를테면, 플라즈마 처리 챔버들, 어닐링 챔버들, 물리 기상 증착 챔버들, 화학 기상 증착 챔버들, 이온 주입 챔버들 등에서 활용될 수 있다. 부가적으로, 기판 지지 어셈블리(126)는 표면 또는 워크피스, 이를테면 기판의 온도 프로파일을 제어하는 능력이 바람직한 다른 시스템들에 사용될 수 있다. 표면에 걸쳐 있는 많은 이산 구역들에 걸친 온도의 독립적인 그리고 국부적인 제어는 유익하게, 온도 프로파일의 방위각 튜닝, 온도 프로파일의 중심 대 에지 튜닝, 그리고 국부적인 온도 조도(asperity)들, 이를테면 열점 및 냉점의 감소를 가능하게 한다.
[0030] 일 실시예에서, 프로세싱 챔버(100)는 접지 챔버 바디(102)를 포함한다. 챔버 바디(102)는, 내부 볼륨(124)을 둘러싸는 벽들(104), 바닥(106) 및 덮개(lid)(108)를 포함한다. 기판 지지 어셈블리(126)는 내부 볼륨(124)에 배치되고, 프로세싱 동안 기판(134)을 지지한다.
[0031] 프로세싱 챔버(100)의 벽들(104)은 개구(미도시)를 포함할 수 있고, 이 개구를 통해, 기판(134)이 내부 볼륨(124) 안팎으로 로봇으로 이송될 수 있다. 펌핑 포트(110)가 챔버 바디(102)의 벽들(104) 또는 바닥(106) 중 하나에 형성되고, 펌핑 시스템(미도시)에 유체식으로 연결된다. 펌핑 시스템은 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(124) 내의 진공 환경을 유지할 수 있고, 프로세싱 챔버로부터 프로세싱 부산물들을 제거할 수 있다.
[0032] 가스 패널(112)은 챔버 바디(102)의 덮개(108) 및/또는 벽들(104)에 형성된 하나 이상의 입구 포트들(114)을 통해 프로세스 가스들 및/또는 다른 가스들을 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(124)에 제공할 수 있다. 가스 패널(112)에 의해 제공되는 프로세스 가스들이 내부 볼륨(124) 내에서 에너지를 공급받아, 기판 지지 어셈블리(126) 상에 배치된 기판(134)을 프로세싱하기 위해 활용되는 플라즈마(122)가 형성될 수 있다. 프로세스 가스들은 챔버 바디(102) 외부에 포지셔닝된 플라즈마 애플리케이터(120)로부터 프로세스 가스들에 유도식으로(inductively) 커플링된 RF 전력에 의해 에너지를 공급받을 수 있다. 도 1에서 묘사된 실시예에서, 플라즈마 애플리케이터(120)는 매칭 회로(118)를 통해 RF 전력원(116)에 커플링된 한 쌍의 동축 코일들이다.
[0033] 제어기(148)는 프로세싱 챔버(100)의 동작 및 기판(134)의 프로세싱을 제어하기 위해 프로세싱 챔버(100)에 커플링된다. 제어기(148)는 다양한 서브프로세서들 및 서브제어기들을 제어하기 위한 산업 세팅에서 사용될 수 있는 범용 데이터 프로세싱 시스템일 수 있다. 일반적으로, 제어기(148)는 다른 공통 구성요소들 중에서 메모리(174) 및 입력/출력(I/O) 회로(176)와 통신하는 중앙 프로세싱 유닛(CPU; central processing unit)(172)을 포함한다. 제어기(148)의 CPU에 의해 실행되는 소프트웨어 커맨드들은, 예컨대, 프로세싱 챔버가 에천트 가스 혼합물(즉, 프로세싱 가스)을 내부 볼륨(124)에 유입시키게 하고, 플라즈마 애플리케이터(120)로부터 RF 전력의 인가에 의해 프로세싱 가스로부터 플라즈마(122)를 형성하게 하며, 그리고 기판(134) 상의 재료의 층을 에칭하게 할 수 있다.
[0034] 기판 지지 어셈블리(126)는 일반적으로, 적어도 기판 지지부(132)를 포함한다. 기판 지지부(132)는 진공 척, 정전 척, 서셉터 또는 다른 워크피스 지지 표면일 수 있다. 도 1의 실시예에서, 기판 지지부(132)는 정전 척이며, 정전 척(132)으로서 이하에서 설명될 것이다. 기판 지지 어셈블리(126)는 부가적으로, 히터 어셈블리(170)를 포함할 수 있으며, 히터 어셈블리(170)는 주요 저항성 가열 엘리먼트들(154)(주요 저항성 히터들로 또한 지칭됨), 및 공간적으로 튜닝가능한 가열 엘리먼트들(140)(공간적으로 튜닝가능한 히터들로 또한 지칭됨)로 본원에서 지칭되는 복수의 부가적인 저항성 가열 엘리먼트들을 포함한다. 실시예들에서, 히터 어셈블리(170)는 알루미늄, 구리, 티타늄, 텅스텐, 스테인레스 스틸, 이러한 금속들 중 하나 이상의 조합 또는 합금, 또는 다른 금속으로 구성될 수 있는 금속 층으로 둘러싸인다. 히터 어셈블리(170)를 둘러싸는 금속 층은 RF 필드가 히터 어셈블리(170) 주위로 유동하게 할 수 있고, 부가적으로, 히터 어셈블리(170)의 바디를 부식 및 침식으로부터 보호할 수 있다.
[0035] 기판 지지 어셈블리(126)는 또한, 냉각 기재(130)를 포함할 수 있다. 냉각 기재(130)는 대안적으로, 기판 지지 어셈블리(126)와 별개일 수 있다. 기판 지지 어셈블리(126)는 지지 페데스탈(125)에 제거가능하게 커플링될 수 있다. 페데스탈 기재(128) 및 설비 플레이트(180)를 포함할 수 있는 지지 페데스탈(125)은 챔버 바디(102)에 장착된다. 기판 지지 어셈블리(126)의 하나 이상의 구성요소들의 정비를 허용하기 위해, 기판 지지 어셈블리(126)는 지지 페데스탈(125)로부터 주기적으로 제거될 수 있다.
[0036] 설비 플레이트(180)은, 다중 리프팅 핀들을 올리고 낮추도록 구성된 하나 이상의 구동 메커니즘들을 수납하도록 구성된다. 부가적으로, 설비 플레이트(180)는 정전 척(132) 및 냉각 기재(130)로부터의 유체 연결들을 수납하도록 구성된다. 설비 플레이트(180)는 또한, 정전 척(132) 및 히터 어셈블리(170)로부터의 전기 연결들을 수납하도록 구성된다. 무수한 연결들이 기판 지지 어셈블리(126)의 외부로 또는 내부로 이어질 수 있으며, 설비 플레이트(180)는 개개의 말단(terminus)으로의 연결들을 위한 인터페이스를 제공할 수 있다.
[0037] 정전 척(132)은 장착 표면(131), 및 장착 표면(131)에 대향하는 워크피스 표면(133)을 갖는다. 정전 척(132)은 일반적으로, 유전체 바디(150)에 임베딩된 척킹 전극(136)을 포함한다. 척킹 전극(136)은 모노 폴라(polar) 또는 바이폴라 전극, 또는 다른 적절한 어레인지먼트로서 구성될 수 있다. 척킹 전극(136)은 라디오 주파수(RF; radio frequency) 필터(182)를 통해 척킹 전력원(138)에 커플링될 수 있고, 척킹 전력원(138)은 유전체 바디(150)의 상부 표면에 기판(134)을 정전식으로(electrostatically) 고정하기 위해 RF 또는 직류(DC; direct current) 전력을 제공한다. RF 필터(182)는, 프로세싱 챔버(100) 내에 플라즈마(122)를 형성하기 위해 활용되는 RF 전력이 전기 장비를 손상시키거나 또는 챔버 외부에 전기적 위험을 제공하는 것을 방지한다. 유전체 바디(150)는 세라믹 재료, 이를테면 AlN 또는 Al2O3로 제작될 수 있다. 대안적으로, 유전체 바디(150)는 폴리머, 이를테면 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아릴에테르케톤 등으로 제작될 수 있다.
[0038] 정전 척(132)의 워크피스 표면(133)은 기판(134)과 정전 척(132)의 워크피스 표면(133) 사이에 정의된 간극 공간(interstitial space)에 후면 열 이송 가스를 제공하기 위한 가스 통로들(미도시)을 포함할 수 있다. 정전 척(132)은 또한, 프로세싱 챔버(100) 안팎으로 로봇 이송을 용이하게 하기 위해 기판(134)을 정전 척(132)의 워크피스 표면(133) 위로 상승시키기 위한 리프트 핀들을 수납하기 위한 리프트 핀 홀들(양자 모두가 미도시)을 포함할 수 있다.
[0039] 온도 제어식 냉각 기재(130)는 열 이송 유체 소스(144)에 커플링된다. 열 이송 유체 소스(144)는, 냉각 기재(130)에 배치된 하나 이상의 도관들(160)을 통해 순환되는 열 이송 유체, 이를테면 액체, 가스 또는 이들의 조합을 제공한다. 이웃 도관들(160)을 통해 유동하는 유체는, 냉각 기재(130)의 상이한 구역들과 정전 척(132) 사이의 열 이송의 국부적인 제어를 가능하게 하기 위해 격리될 수 있으며, 이는 기판(134)의 측면 온도 프로파일을 제어하는 것을 보조한다.
[0040] 열 이송 유체 소스(144)의 출구와 온도 제어식 냉각 기재(130) 사이에 유체 분배기(미도시)가 유체 커플링될 수 있다. 유체 분배기는 도관들(160)에 제공되는 열 이송 유체의 양을 제어하도록 동작한다. 유체 분배기는 프로세싱 챔버(100)의 외부, 기판 지지 어셈블리(126) 내에, 페데스탈 기재(128) 내에, 또는 다른 적절한 위치에 배치될 수 있다.
[0041] 히터 어셈블리(170)는 바디(152)에 임베딩된 하나 이상의 주요 저항성 히터들(154) 및/또는 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 포함할 수 있다. 바디(152)는 부가적으로, 복수의 온도 센서들을 포함할 수 있다. 복수의 온도 센서들 각각은, 히터 어셈블리의 구역에서의 온도 및/또는 히터 어셈블리의 구역과 연관된 정전 척의 구역의 온도를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 바디(152)는 가요성 폴리이미드 또는 다른 가요성 폴리머이다. 다른 실시예에서, 바디는 세라믹, 이를테면 AlN 또는 Al2O3이다. 일 실시예에서, 바디는 디스크 형상을 갖는다.
[0042] 주요 저항성 히터들(154)은 챔버 프로세스들을 수행하기 위한 온도로 기판 지지 어셈블리(126)의 온도를 상승시키도록 제공될 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 주요 저항성 히터들(154)에 상보적(complimentary)이며, 주요 저항성 히터들(154)에 의해 정의된 복수의 측면으로 분리된 가열 존들 중 하나 이상의 가열 존들 내의 복수의 이산 위치들에서 정전 척(132)의 국부화된 온도를 조정하도록 구성된다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 기판 지지 어셈블리(126) 상에 배치된 기판(134)의 온도 프로파일에 대한 국부화된 조정들을 제공한다. 주요 저항성 히터들(154)이 전역 매크로 스케일(globalized macro scale)로 동작하는 한편, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 국부화된 마이크로 스케일(localized micro scale)로 동작한다.
[0043] 주요 저항성 히터들(154)은 RF 필터(184)를 통해 주요 히터 전력원(156)에 커플링될 수 있다. 주요 히터 전력원(156)은 900 와트 이상의 전력을 주요 저항성 히터들(154)에 제공할 수 있다. 제어기(148)는, 일반적으로 기판(134)을 거의 미리 정의된 온도로 가열하도록 세팅되는 주요 히터 전력원(156)의 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 주요 저항성 히터들(154)은 측면으로 분리된 가열 존들을 포함하고, 여기서, 제어기(148)는 주요 저항성 히터들(154)의 하나의 존이 하나 이상의 다른 존들에 위치된 주요 저항성 히터들(154)에 관련하여 우선적으로 가열되는 것을 가능하게 한다. 예컨대, 주요 저항성 히터들(154)은 복수의 분리된 가열 존들에서 동심으로 배열될 수 있다.
[0044] 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 RF 필터(186)를 통해 튜닝 히터 전력원(142)에 커플링될 수 있다. 튜닝 히터 전력원(142)은 10 와트 이하의 전력을 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 튜닝 히터 전력원(142)에 의해 공급되는 전력은 주요 저항성 히터들의 전력원(156)에 의해 공급되는 전력보다 수십 배(order of magnitude) 더 적다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 부가적으로, 튜닝 히터 제어기(202)에 커플링될 수 있다. 튜닝 히터 제어기(202)는 기판 지지 어셈블리(126) 내에 또는 외부에 위치될 수 있다. 튜닝 히터 제어기(202)는, 기판 지지 어셈블리(126)에 걸쳐 측면으로 분포된 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에서 국부적으로 생성되는 열을 제어하기 위하여, 튜닝 히터 전력원(142)으로부터 개별적인 튜닝가능한 히터들(140)로 또는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 그룹들로 제공되는 전력을 관리할 수 있다. 튜닝 히터 제어기(202)는, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 중 하나의 공간적으로 튜닝가능한 히터의 출력을 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 중 다른 공간적으로 튜닝가능한 히터에 관련하여 독립적으로 제어하도록 구성된다. 광학 컨버터(178)는 프로세싱 챔버(100) 내의 RF 에너지의 영향으로부터 제어기(148)를 디커플링하기 위해 튜닝 히터 제어기(202) 및 제어기(148)에 커플링될 수 있다.
[0045] 정전 척(132) 및/또는 히터 어셈블리(170)는 온도 피드백 정보를 제공하기 위한 복수의 온도 센서들(미도시)을 포함할 수 있다. 온도 피드백 정보는, 주요 저항성 히터들(154)의 동작성(operability)을 결정하기 위해, 주요 히터 전력원(156)에 의해 주요 저항성 히터들(154)에 인가되는 전력을 제어하기 위해, 냉각 기재(130)의 동작들을 제어하기 위해, 그리고/또는 튜닝 히터 전력원(142)에 의해 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 인가되는 전력을 제어하기 위해 제어기(148)에 전송될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 온도 피드백 정보는, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 동작성을 결정하기 위해 그리고/또는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 인가되는 전력을 제어하기 위해 히터 제어기(202)에 제공될 수 있다. 각각의 온도 센서는, 공간적으로 튜닝가능한 히터들 중 하나에 근접하여 위치될 수 있고, 인근의 공간적으로 튜닝가능한 히터의 동작성을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 온도 센서는 저항 온도 검출기(RTD; resistance temperature detector)이다. 본원에서 사용된 바와 같이, 근접이란 용어는 2 mm 미만만큼 분리된 것을 의미할 수 있다. 온도 센서들과 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 분리하는 재료는 폴리이미드, Al2O3, AlN 또는 다른 유전체 재료일 수 있다.
[0046] 프로세싱 챔버(100)에서의 기판(134)에 대한 표면의 온도는 펌프에 의한 프로세스 가스들의 진공배기에 의해, 슬릿 밸브 도어에 의해, 플라즈마(122)에 의해, RF 신호 또는 RF 필드에 의해 그리고/또는 다른 팩터들에 의해 영향받을 수 있다. 냉각 기재(130), 하나 이상의 주요 저항성 히터들(154), 및 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 전부는 기판(134)의 표면 온도를 제어하는 것을 돕는다.
[0047] 주요 저항성 히터들(154)의 2 존 구성에서, 주요 저항성 히터들(154)은, 하나의 존으로부터 다른 존으로 약 +/- 10 ℃의 변동을 갖는 프로세싱에 적절한 온도로 기판(134)을 가열하기 위해 사용될 수 있다. 주요 저항성 히터들(154)의 4 존 구성에서, 주요 저항성 히터들(154)은, 특정 존 내에서 약 +/- 1.5 ℃의 변동을 갖는 프로세싱에 적절한 온도로 기판(134)을 가열하기 위해 사용될 수 있다. 각각의 존은 프로세스 조건들 및 파라미터들에 따라 인접한 존들로부터 약 0 ℃ 내지 약 20 ℃로 변할 수 있다. 그러나, 기판에 걸친 임계 치수들에서의 변동들을 최소화하는 장점은, 기판 표면의 표면의 결정된 프로세스 온도에서의 허용가능한 변동을 감소시켰다. 기판(134)에 대한 표면 온도의 절반 정도의 변동이, 내부에서의 구조들의 형성 시 나노미터만큼의 차이를 야기할 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은, 온도 프로파일에서의 변동들을 약 +/- 0.3 ℃로 감소시킴으로써, 주요 저항성 히터들(154)에 의해 초래되는, 기판(134)의 표면의 온도 프로파일을 개선시킨다. 온도 프로파일은, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 사용을 통해, 기판(134)의 구역들에 걸쳐, 균일하게 만들어지거나 또는 미리 결정된 방식으로 정밀하게 변하도록 만들어질 수 있다.
[0048] 도 2는 기판 지지 어셈블리(126)의 일부분들을 예시하는 개략적인 부분 단면도이다. 도 2에는 정전 척(132), 냉각 기재(130), 히터 어셈블리(170) 및 설비 플레이트(180)의 일부분들이 포함된다.
[0049] 히터 어셈블리(170)의 바디(152)는 폴리머, 이를테면 폴리이미드로 제작될 수 있다. 이에 따라서, 실시예들에서, 바디(152)는 가요성 바디일 수 있다. 바디(152)는 일반적으로 원통형일 수 있지만, 다른 기하학적인 형상들로 또한 형성될 수 있다. 바디(152)는 상부 표면(270) 및 하부 표면(272)을 갖는다. 상부 표면(270)이 정전 척(132)을 향하는 한편, 하부 표면(272)은 냉각 기재(130)를 향한다. 일 실시예에서, 냉각 기재(130)의 상부 표면은 리세스부를 포함할 수 있고, 바디(152)는 냉각 기재(130)의 리세스부에 배치될 수 있다.
[0050] 히터 어셈블리(170)의 바디(152)는 둘 이상의 유전체 층들(도 2에서 4 개의 유전체 층들(260, 261, 262, 264)로서 도시됨)로 형성될 수 있고, 단일 바디(152)를 형성하기 위해 압력 하에서 층들(260, 261, 262, 264)은 가열될 수 있다. 예컨대, 바디(152)는 주요 저항성 히터들(154)과 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 분리하는 폴리이미드 층들(260, 261, 262, 264)로 형성될 수 있다. 폴리이미드 층들(260, 261, 262, 264)은, 히터 어셈블리(170)의 단일 바디(152)를 형성하기 위해 압력 하에서 가열될 수 있다. 바디(152)를 형성하기 전에, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)이 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 층들(260, 261, 262, 264)에, 그 상에 또는 그 사이에 배치될 수 있다. 부가적으로, 조립 전에, 주요 저항성 히터들(154)이 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 층들(260, 261, 262, 264)에, 그 상에 또는 그 사이에 배치될 수 있는데, 층들(260, 261, 262, 264) 중 적어도 하나는 주요 저항성 히터들(154)과 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 분리하여 전기적으로 절연시킨다. 이러한 방식으로, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 및 주요 저항성 히터들(154)은 히터 어셈블리(170)의 일체형 부품이 된다. 일 실시예에서, 히터 어셈블리(170)는 온도 센서들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 히터 어셈블리(170)는 어떤 온도 센서들도 포함하지 않을 수 있다.
[0051] 바디(152)의 바닥 표면에 금속 층(141)이 배치될 수 있다. 금속 층(141)은 바디(152)의 측벽(280)을 지나 그리고/또는 측벽(280) 상으로 연장될 수 있다. 부가적으로, 금속 층(143)이 바디(152)의 상단 표면 상에 배치될 수 있고, 바디(152)의 측벽(280)을 지나 그리고/또는 측벽(280) 상으로 연장될 수 있다. 금속 층들(141 및 143)은 바디(152)를 둘러싸도록 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, 금속 층들(141 및 143)은, 금속 층(141)을 금속 층(143)에 용접(welding)함으로써(예컨대, 도 10에서 예시된 바와 같이, 금속 층(141)의 외경(outer diameter)에 있는 또는 외경 근처의 영역을, 금속 층(143)의 외경에 있는 또는 외경 근처의 영역에 용접함으로써) 커플링될 수 있다. 용접부(weld)는 금속 층들(141 및 143) 사이에 갭들이 없는 연속적인 용접부일 수 있다. 연속적인 용접부는 바디(152)를 둘러싸도록 금속 층들(141 및 143)의 직경들 주위에 있을 수 있다. 연속적인 용접부는 바디(152)의 측벽(280)을 따라 RF 신호들을 위한 연속적인 전기 전도성 경로를 제공할 수 있다. 용접 동작은 금속 층들(141 및 143)의 직경들 주위에 연속적인 용접부를 형성할 수 있는 임의의 동작을 사용하여 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 용접부는 전자 빔 용접부(본원에서 "EB 용접부"로 또한 지칭됨)일 수 있고, 여기서, 금속 층들(141 및 143)이 접촉하는 동안 고속 전자들의 빔이 금속 층들(141 및 143)에 적용된다. 다른 실시예에서, 용접부는 용접부를 생성하기 위해 비-소모성 텅스텐 전극을 사용하는 텅스텐 불활성 가스 용접부(본원에서 "TIG 용접부"로 또한 지칭됨)일 수 있다. 금속 층들(141 및 143)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 아연(Zn), 텅스텐, 스테인레스 스틸, 이러한 금속들 중 임의의 금속의 합금 또는 조합, 또는 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다. 금속 층들(141 및 143)은 0.001" 내지 0.125"의 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 금속 층들은 .002" 내지 .030"의 두께를 가질 수 있다.
[0052] 일 실시예에서, 금속 층(141)은 도 11 및 도 12에서 예시된 금속 링(미도시)에 의해 금속 층(143)에 커플링될 수 있다.
[0053] 일 실시예에서, 히터 어셈블리(170)는 바디(152)의 상단 표면 상에는 금속 층(143)을 포함할 수 있지만, 바디(152)의 바닥 표면에는 금속 층(141)을 포함하지 않을 수 있다. 금속 층(141)이 없는 실시예에서, 금속 층(143)은 바디(152)를 둘러싸도록 냉각 기재(130)에 커플링될 수 있다. 금속 층(143)은 연속적인 용접부에 의해 냉각 플레이트(130)에 커플링될 수 있다. 용접 동작은 연속적인 용접부를 형성할 수 있는 임의의 프로세스, 이를테면, EB 용접, TIG 용접 또는 다른 적절한 프로세스를 사용하여 수행될 수 있다.
[0054] 주요 저항성 히터들(154) 및 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 위치들에 대한 대안적인 구성들은, 주요 저항성 히터들(154) 및/또는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 중 하나 이상을 정전 척(132)에 또는 정전 척(132) 아래에 배치할 수 있다. 도 3a-도 3d는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 및 주요 저항성 히터들(154)에 대한 다양한 위치들을 상세화하는, 기판 지지 어셈블리(126)의 개략적인 부분도들이다.
[0055] 도 3a에서 묘사된 실시예에서, 기판 지지 어셈블리(126)를 위한 히터 어셈블리(170)가 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 및 금속 층들(141 및 143)을 포함하는 한편, 주요 저항성 히터들(154)은 정전 척(132)에, 예컨대 척킹 전극(136) 아래에 배치된다. 대안적으로, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)이 정전 척(132)에 배치될 수 있는 한편, 주요 저항성 히터들(154)은 히터 어셈블리(170)에 배치된다.
[0056] 도 3b에서 묘사된 실시예에서, 기판 지지 어셈블리(126)를 위한 히터 어셈블리(170)는 금속 층들(141 및 143)을 포함하고, 내부에 배치된 주요 저항성 히터들(154)을 갖는다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 정전 척(132)에, 예컨대 척킹 전극(136) 아래에 배치된다.
[0057] 도 3c에서 묘사된 실시예에서, 기판 지지 어셈블리(126)를 위한 히터 어셈블리(170)가 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 및 금속 층(143)을 포함하는 한편, 주요 저항성 히터들(154)은 정전 척(132)에, 예컨대 척킹 전극(136) 아래에 배치된다. 금속 층(143)은 냉각 기재(130)에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)이 정전 척(132)에 배치될 수 있는 한편, 주요 저항성 히터들(154)은 히터 어셈블리(170)에 배치된다. 대안적으로, 히터 어셈블리(170)는 주요 저항성 히터들(154)을 포함할 수 있고 정전 척은 어떤 히터들도 포함하지 않을 수 있거나, 또는 히터 어셈블리(170)는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 포함할 수 있고 정전 척은 어떤 히터들도 포함하지 않을 수 있다.
[0058] 도 3d에서 묘사된 실시예에서, 기판 지지 어셈블리(126)를 위한 히터 어셈블리(170)는 금속 층(143)을 포함하고, 내부에 배치된 주요 저항성 히터들(154)을 갖는다. 금속 층(143)은 냉각 기재(130)에 커플링될 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 정전 척(132)에, 예컨대 척킹 전극(136) 아래에 배치된다.
[0059] 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140), 주요 저항성 히터들(154)이 다른 배향들로 배열될 수 있다는 것이 고려된다. 예컨대, 기판 지지 어셈블리(126)는 기판(134)을 가열하기 위한 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)를 가질 수 있지만, 기판 지지 어셈블리(126)에는 주요 저항성 히터들(154)이 없을 수 있다. 대안적으로, 기판 지지 어셈블리(126)는 주요 저항성 히터들(154)을 가질 수 있지만, 기판 지지 어셈블리(126)에는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)이 없을 수 있다. 일 실시예에서, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 및 주요 저항성 히터들(154)은 기판 지지 어셈블리(126) 내에서 서로 바로 아래에 배치된다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 기판 지지 어셈블리(126)에 의해 지지되는 기판(134)의 온도 프로파일에 대한 미세 튜닝 제어를 제공할 수 있다.
[0060] 도 3a-도 3d에서 도시된 예들 각각에서, 하나 이상의 전도성 평면들이 다수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 대한 공통 접지로서 사용되도록 정전 척(132) 및/또는 히터 어셈블리(170)에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 전도성 평면은 공간적으로 튜닝가능한 히터들에 대한 공통 접지로서 사용되고, 비아들에 의해, 공간적으로 튜닝가능한 히터들에 연결된다. 일 실시예에서, 제2 전도성 평면은 온도 센서들에 대한 공통 접지로서 사용되고, 비아들에 의해, 온도 센서들에 연결된다. 전도성 평면들은 각각, 정전 척 내에 배치된 금속 층들, 또는 히터 어셈블리(170) 내에 배치된 전도성 평면들일 수 있다.
[0061] 도 2를 다시 참조하면, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 히터 어셈블리(170)의 바디(152)에 형성되거나 또는 배치될 수 있다. 대안적으로, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 정전 척(132)에 형성되거나 또는 배치될 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 도금, 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 물리 기상 증착, 스탬핑, 와이어 메쉬, 패턴 폴리이미드 플렉스(flex) 회로에 의해 또는 다른 적절한 방식에 의해 형성될 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)로부터 정전 척(132) 또는 히터 어셈블리(170)의 외부 표면으로의 연결들을 제공하기 위해 비아들이 히터 어셈블리(170) 또는 정전 척(132)에 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 금속 층(미도시)이 히터 어셈블리(170)에 또는 정전 척(132)에 형성될 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)로부터 금속 층으로의 연결을 제공하기 위해 비아들이 히터 어셈블리(170) 또는 정전 척(132)에 형성될 수 있다. 금속 층을 정전 척(132) 또는 히터 어셈블리(170)의 외부 표면에 연결하는 부가적인 비아들이 형성될 수 있다.
[0062] 일 예에서, 정전 척(132)의 바디(150)는, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)과 바디(150)의 장착 표면(131) 사이에, 내부에 형성된 비아들을 가질 수 있다. 다른 예에서, 히터 어셈블리(170)의 바디(152)는, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)과 냉각 기재(130)에 인접한 바디(152)의 표면 사이에, 내부에 형성된 비아들을 가질 수 있다. 다른 예에서, 정전 척(132)의 바디(150)는, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)과 금속 층 사이에 그리고 금속 층과 바디(150)의 장착 표면(131) 사이에, 내부에 형성된 비아들을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 기판 지지 어셈블리(126)의 제작이 단순화된다.
[0063] 일 실시예에서, 히터 어셈블리(170)를 형성하면서, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)이 히터 어셈블리(170) 내에 배치된다. 다른 실시예에서, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 정전 척(132)의 장착 표면(131) 상에 직접적으로 배치된다. 예컨대, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 정전 척(132)의 장착 표면(131)에 접착될 수 있는 시트 형태일 수 있거나, 또는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 다른 기법들에 의해 증착될 수 있다. 예컨대, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 물리 기상 증착, 화학 기상 증착, 스크린 인쇄 또는 다른 적절한 방법들에 의해 장착 표면(131) 상에 증착될 수 있다. 주요 저항성 히터들(154)은 위에서 도시된 바와 같이 정전 척(132) 또는 히터 어셈블리(170)에 있을 수 있다.
[0064] 주요 저항성 히터들(154)은 정전 척(132) 또는 히터 어셈블리(170)의 바디(152)에 형성되거나 또는 배치될 수 있다. 주요 저항성 히터들(154)은 도금, 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 물리 기상 증착, 스탬핑, 와이어 메쉬 또는 다른 적절한 방식에 의해 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 기판 지지 어셈블리(126)의 제작이 단순화된다. 일 실시예에서, 히터 어셈블리(170)를 형성하면서, 주요 저항성 히터들(154)이 히터 어셈블리(170) 내에 배치된다. 다른 실시예에서, 주요 저항성 히터들(154)은 정전 척(132)의 장착 표면(131) 상에 직접적으로 배치된다. 예컨대, 주요 저항성 히터들(154)은 정전 척(132)의 장착 표면(131)에 접착될 수 있는 시트 형태일 수 있거나, 또는 주요 저항성 히터들(154)은 다른 기법들에 의해 증착될 수 있다. 예컨대, 주요 저항성 히터들(154)은 물리 기상 증착, 화학 기상 증착, 스크린 인쇄 또는 다른 적절한 방법들에 의해 장착 표면(131) 상에 증착될 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 위에서 도시된 바와 같이 정전 척(132) 또는 히터 어셈블리(170)에 있을 수 있다.
[0065] 일부 실시예들에서, 주요 저항성 히터들(154)은 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)과 유사하게 제작된다. 주요 저항성 히터들(154)이 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)과 유사하게 제작되는 실시예들에서, 주요 저항성 히터들은 선택적으로, 부가적인 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 이점 없이 활용될 수 있다. 다시 말해서, 기판 지지 어셈블리(126)의 주요 저항성 히터들(154)은 그 자체가 공간적으로 튜닝가능할 수 있는데, 즉, 복수의 이산 저항성 가열 엘리먼트들로 분할될 수 있다. 주요 저항성 히터들(154)을 작은 저항성 히터들의 형태로 분할하는 것은 기판(134)의 표면 상의 열점 및 냉점의 국부적인 제어를 허용한다. 구현될 온도 제어의 레벨에 따라, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 부가적인 층이 선택적이다.
[0066] 히터 어셈블리(170)는 결합제(bonding agent)(244)를 활용하여 정전 척(132)의 장착 표면(131)에 커플링될 수 있다. 결합제(244)는 접착제, 이를테면, 아크릴계 접착제, 에폭시, 실리콘계 접착제, 네오프렌계 접착제 또는 다른 적절한 접착제일 수 있다. 일 실시예에서, 결합제(244)는 에폭시이다. 결합제(244)는 0.01 내지 200 W/mK의 범위에서, 그리고 일 예시적인 실시예에서는 0.1 내지 10 W/mK의 범위에서 선택되는 열 전도 계수를 가질 수 있다. 결합제(244)를 포함하는 접착제 재료들은 부가적으로, 적어도 하나의 열 전도성 세라믹 충전제, 예컨대, 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 알루미늄 나이트라이드(AlN) 및 티타늄 디보라이드(TiB2) 등을 포함할 수 있다.
[0067] 일 실시예에서, 히터 어셈블리(170)는 결합제(242)를 활용하여 냉각 기재(130)에 커플링된다. 결합제(242)는 결합제(244)와 유사할 수 있으며, 접착제, 이를테면, 아크릴계 접착제, 에폭시, 네오프렌계 접착제, 실리콘계 접착제 또는 다른 적절한 접착제일 수 있다. 일 실시예에서, 결합제(242)는 에폭시이다. 결합제(242)는 0.01 내지 200 W/mK의 범위에서, 그리고 일 예시적인 실시예에서는 0.1 내지 10 W/mK의 범위에서 선택되는 열 전도 계수를 가질 수 있다. 결합제(242)를 포함하는 접착제 재료들은 부가적으로, 적어도 하나의 열 전도성 세라믹 충전제, 예컨대, 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 알루미늄 나이트라이드(AlN) 및 티타늄 디보라이드(TiB2) 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 결합제는 유전체일 수 있다. 일 실시예에서, 결합제는 직류에서 비-전도성일 수 있다.
[0068] 결합제들(244, 242)은, 정전 척(132), 냉각 기재(130) 및 히터 어셈블리(170) 중 하나 이상을 정비할 때 제거될 수 있다. 다른 실시예들에서, 히터 어셈블리(170)는 패스너들 또는 클램프들(미도시)을 활용하여 정전 척(132) 및 냉각 기재(130)에 제거가능하게 커플링된다.
[0069] 히터 어셈블리(170)는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140A, 140B, 140C, 140D) 등으로서 예시적으로 도시된 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 포함할 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 일반적으로, 히터 어셈블리(170)와 정전 척(132) 사이에서 복수의 저항성 히터들이 열 이송을 수행하는, 히터 어셈블리(170) 내에 둘러싸인 볼륨이다. 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)는 히터 어셈블리(170)에 걸쳐 측면으로 배열될 수 있으며, 그리고 히터 어셈블리(170) 내에 셀(200)을 정의하여, 그 셀(200)과 정렬된, 히터 어셈블리(170)의 구역(그리고 주요 저항성 히터(154)의 부분)에 부가적인 열을 국부적으로 제공한다. 히터 어셈블리(170)에 형성되는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 수는 변할 수 있으며, 그리고 주요 저항성 히터들(154)의 수보다 적어도 수십 배 더 많은 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)(및 셀들(200))이 있다는 것이 고려된다. 히터 어셈블리(170)가 4 개의 주요 저항성 히터들(154)을 갖는 일 실시예에서, 40 개보다 더 많은 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)이 있을 수 있다. 그러나, 300 mm 기판과 함께 사용하도록 구성된 기판 지지 어셈블리(126)의 주어진 실시예에서, 약 200 개, 약 400 개 또는 훨씬 더 많은 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)이 있을 수 있다는 것이 고려된다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 예시적인 분포는 도 3a-도 3d를 참조하여 아래에 추가로 설명된다.
[0070] 히터 어셈블리(170)는 금속 층들(141 및 143)을 더 포함할 수 있다. 금속 층들(141 및 143)은 히터 어셈블리(170)의 바디(152)를 둘러싸도록 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, 도 10에서 예시된 바와 같이, 금속 층(141)의 외경 근처의 영역을 금속 층(143)의 외경 근처의 영역에 용접함으로써, 금속 층들(141 및 143)은 커플링될 수 있다. 용접부는 바디(152)를 둘러싸도록 금속 층들(141 및 143)의 직경들 주위에 있는 연속적인 용접부일 수 있다. 금속 층들(141 및 143)은 Al, Ag, Cu, Au, Zn 또는 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 금속 층들(141, 143)은, 적어도, 사용되는 RF 주파수에서 금속 층들(141, 143)에 사용되는 금속의 스킨 깊이인 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 금속 층들(141, 143)은, 사용되는 RF 주파수들에서 금속 층들(141, 143)에 사용되는 금속의 스킨 깊이의 2-50 배(예컨대, 3 배, 4 배, 5 배, 10 배 등)인 두께를 갖는다. 스킨 깊이는 RF 주파수와 재료의 전기 전도도 및 투과성의 함수이다. (실시예들에서 사용될 수 있는) 13.56 MHz의 RF 주파수에서의 알루미늄의 경우, 스킨 깊이는 약 .001"이다. 이에 따라서, 금속 층들(141 및 143)은 0.001" 내지 0.040"의 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 금속 층들은 약 0.002-0.03"의 두께를 갖는다. 다른 실시예에서, 금속 층(141)은 도 11 및 도 12에서 예시된 금속 링에 의해 금속 층(143)에 커플링될 수 있다.
[0071] 셀들(200)은 히터 어셈블리(170)의 바디(152)를 포함하는 하나 이상의 층들(260, 262, 264)을 통해 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 셀들은 바디(152)의 하부 및 상부 표면(270, 272)에 대해 열려 있다. 셀들은 측벽들(214)을 포함할 수 있다. 측벽들(214)은 열 초크(216)로서의 역할을 하는 재료(또는 갭)로 구성될 수 있다. 바디(152)의 상부 표면(270)에 열 초크들(216)이 형성될 수 있다. 열 초크들(216)은 인접한 셀들(200)을 분리하고 이 인접한 셀들(200) 사이의 전도를 감소시킨다. 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 제공되는 전력 및 결과적으로 셀(200)을 통한 열 이송을 개별적으로 그리고 독립적으로 제어함으로써, 기판(134)의 특정 지점들이 가열되거나 또는 냉각되는 것을 가능하게 하여서, 기판(134)의 표면의 정확히 어드레싱가능한 측면 온도 프로파일 튜닝 및 제어를 가능하게 하는, 온도 제어에 대한 픽셀별 접근법이 실현될 수 있다.
[0072] 바디(152)의 측면 최외곽 측벽(280)과 반경방향 최외곽 셀들(200) 사이에 부가적인 열 초크(216)가 형성될 수 있다. 바디(152)의 측면 최외곽 측벽(280)과 최외곽 셀들(200) 사이에 위치된 이러한 최외곽 열 초크(216)는, 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(124)과 측면 최외곽 측벽(280)에 인접한 셀들(200) 사이의 열 이송을 최소화한다. 내부 볼륨(124)과 최외곽 셀들(200) 사이의 열 이송의 최소화는 기판 지지 어셈블리(126)의 에지에 더 가까운, 더욱 정밀한 온도 제어, 및 결과적으로 기판(134)의 외경 에지에 대한 더 나은 온도 제어를 허용한다.
[0073] 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)는 튜닝 히터 제어기(202)에 독립적으로 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, 튜닝 히터 제어기(202)는 기판 지지 어셈블리(126)에 배치될 수 있다. 튜닝 히터 제어기(202)는 각각의 셀(200)에서 히터 어셈블리(170)에서의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 온도를, 다른 셀들(200)에 관련하여 조절할 수 있다. 대안적으로, 튜닝 히터 제어기(202)는 셀들(200)의 그룹에 걸쳐 히터 어셈블리(170)에서의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 그룹의 온도를, 셀들(200)의 다른 그룹에 관련하여 조절한다. 튜닝 히터 제어기(202)는, 개별적으로 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 대해 온(on)/오프(off) 상태를 토글링하고 그리고/또는 듀티 사이클을 제어할 수 있다. 대안적으로, 튜닝 히터 제어기(202)는, 개별적으로 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 전달되는 전력량을 제어할 수 있다. 예컨대, 튜닝 히터 제어기(202)는 하나 이상의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 10 와트의 전력, 다른 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 9 와트의 전력, 그리고 또 다른 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 1 와트의 전력을 제공할 수 있다.
[0074] 일 실시예에서, 각각의 셀(200)은, 예컨대, 더욱 정밀한 온도 제어를 가능하게 하는 열 초크(216)를 사용하여, 이웃 셀들(200)과 열적으로 격리될 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 셀(200)이 인접한 셀에 열적으로 접합되어서(joined), 히터 어셈블리(170)의 상부 표면(270)을 따라 아날로그(즉, 매끄러운 또는 블렌딩된) 온도 프로파일이 생성될 수 있다. 예컨대, 주요 저항성 히터들(154)과 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 사이의 열 확산기로서 금속 층, 이를테면 알루미늄 포일이 사용될 수 있다.
[0075] 주요 저항성 히터들(154)에 의해 생성되는 온도 프로파일을 평활화하거나 또는 정정하기 위한, 독립적으로 제어가능한 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 사용은 매우 작은 공차들로의, 기판에 걸친 국부적인 온도 균일성의 제어를 가능하게 하고, 기판(134)을 프로세싱할 때, 정밀한 프로세스 및 CD 제어를 가능하게 한다. 부가적으로, 주요 저항성 히터들(154)에 관련하여 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 작은 크기 및 고밀도는, 이웃 영역들의 온도에 실질적으로 영향을 주지 않고, 기판 지지 어셈블리(126) 상의 특정 위치들에서의 온도 제어를 가능하게 한다. 이는, 스큐잉(skewing) 또는 다른 온도 비대칭성들을 도입하지 않고, 국부적인 열점 및 냉점이 보상될 수 있게 한다. 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 갖는 기판 지지 어셈블리(126)는 그 위에서 프로세싱되는 기판(134)의 온도 균일성을 약 ± 0.3 ℃ 미만으로 제어하는 능력을 갖는다.
[0076] 기판 지지 어셈블리(126)의 일부 실시예들의 다른 이점은, RF 전력이 제어 회로를 통해 이동하는 것을 방지하는 능력이다. 예컨대, 튜닝 히터 제어기(202)는 전력 회로(210) 및 광학 전력 제어기(220)를 포함할 수 있다. 전력 회로(210)는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 커플링된다. 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)는, 전력 회로(210)에 연결되는 한 쌍의 전력 리드(lead)들(연결기들(250))을 갖는다. 50 개의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 갖는 예시적인 히터 어셈블리(170)에서, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 제어하기 위해 60 개의 고온(hot) 및 1 개의 공통 전력 리드(연결기들(250))이 사용될 수 있다. RF 에너지가 플라즈마를 형성하기 위해 프로세싱 챔버(100)에 공급될 수 있고, 전력 리드들에 커플링될 수 있다. 필터들, 이를테면 도 1에서 도시된 RF 필터들(182, 184, 186)이, RF 에너지로부터 전기 장비, 이를테면 주요 히터 전력원(156)을 보호하기 위해 사용될 수 있다. 전력 회로(210)에서 전력 리드들(커넥터들(250))을 종단하고, 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 대해 광학 전력 제어기(220)를 활용함으로써, 전력 회로(210)와 전력원(156) 사이에 단일 RF 필터(184)가 사용될 수 있다. 전용 RF 필터를 갖는 각각의 히터 대신에, 공간적으로 튜닝가능한 히터들은 하나의 RF 필터를 사용할 수 있으며, 이는 사용되는 RF 필터들의 수를 상당히 감소시킨다. 전용 RF 필터들을 위한 공간은 매우 제한되며, 기판 지지 어셈블리 내에서 활용되는 히터들의 수가 또한 제한된다. 주요 히터 존들의 수는 제한되지 않으며, 공간적으로 튜닝가능한 히터들을 구현하는 것이 가능해진다. 광학 전력 제어기(220)와 함께 전력 회로(210)의 사용은 더 많은 히터들, 및 결과적으로 우수한 측면 온도 제어를 허용한다.
[0077] 전력 회로(210)는 복수의 연결기들(250)에 대한 전력을 스위칭하거나 또는 사이클링할 수 있다. 전력 회로(210)는 하나 이상의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 활성화하기 위해 연결기들(250) 각각에 전력을 제공한다. 전력원이 궁극적으로, 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 전력을 공급하지만, 전력 회로(210)는 단일 전력원, 즉 튜닝 히터 전력원(142)을 가지며, 단일 필터(184)를 사용한다. 유리하게는, 많은 히터들 및 히터 존들의 사용을 가능하게 하면서, 부가적인 필터들을 위한 공간 및 비용이 경감된다.
[0078] 광학 전력 제어기(220)는 연결기들(250) 및 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 공급되는 전력을 제어하기 위해 광섬유 인터페이스(226), 이를테면 광섬유 케이블에 의해 전력 제어기(210)에 커플링될 수 있다. 광학 전력 제어기(220)는 광 도파관(228)을 통해 광학 컨버터(178)에 커플링될 수 있다. 광학 컨버터(178)는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 기능을 제어하는 신호들을 제공하기 위한 제어기(148)에 커플링된다. 광섬유 인터페이스(226) 및 광 도파관(228)은 전자기 간섭 또는 라디오 주파수(RF; radio frequency) 에너지에 영향을 받지 않는다. 튜닝 히터 제어기(202)로부터의 RF 에너지 송신으로부터 제어기(148)를 보호하기 위한 RF 필터가 불필요하며, 이는 다른 유틸리티들을 라우팅하기 위해 기판 지지 어셈블리(126)에서 더 많은 공간을 허용한다.
[0079] 광학 제어기(220)는 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140) 또는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 그룹들/구역들을 조절하기 위한 커맨드들 또는 명령들을 전력 회로(210)에 전송할 수 있다. 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)는 전력 회로(210)에 부착되는 포지티브 리드 및 네거티브 리드의 조합, 즉 연결기들(250)을 사용하여 활성화될 수 있다. 전력은 전력 회로(210)로부터 포지티브 리드를 통해 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)로 유동하고, 네거티브 리드를 통해 다시 전력 회로(210)로 복귀할 수 있다. 일 실시예에서, 네거티브 리드들은 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 사이에서 공유된다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 각각, 공통 네거티브 리드를 공유하면서 개별적인 전용 포지티브 리드를 가질 수 있다. 이 어레인지먼트에서, 전력 회로(210)로부터 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)로의 연결기들(250)의 수는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 수보다 한 개 더 많다. 예컨대, 기판 지지 어셈블리(126)가 일백(100) 개의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 가지면, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)과 전력 회로(210) 사이의 총 101 개의 연결기들(250)의 경우, 100 개의 포지티브 리드들과 1 개의 네거티브 리드가 있을 것이다. 다른 실시예에서, 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)는 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)를 전력 회로(210)에 연결하는 별개의 네거티브 리드를 갖는다. 이 어레인지먼트에서, 전력 회로(210)로부터 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)로의 연결기들(250)의 수는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 수의 2 배이다. 예컨대, 기판 지지 어셈블리(126)가 일백(100) 개의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 가지면, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)과 전력 회로(210) 사이의 총 200 개의 연결기들(250)의 경우, 100 개의 포지티브 리드들과 100 개의 네거티브 리드들이 있을 것이다.
[0080] 광학 전력 제어기(220)는, 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에서의 온도를 측정함으로써 프로그램 및 교정될 수 있다. 광학 제어기(220)는 개별적인 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 대한 전력 파라미터들을 조정함으로써 온도를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 대한 증분(incremental) 전력 증가들을 이용하여 온도가 조절될 수 있다. 예컨대, 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 공급되는 전력의 백분율 증가, 예컨대 9% 증가로 온도 상승이 획득될 수 있다. 다른 실시예에서, 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)를 온과 오프로 사이클링함으로써, 온도가 조절될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 대한 전력을 사이클링하는 것과 이 전력을 증분식으로 조정하는 것의 조합에 의해, 온도가 조절될 수 있다. 이 방법을 사용하여, 온도 맵이 획득될 수 있다. 온도 맵은 CD 또는 온도를 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 대한 전력 분포 곡선과 상관시킬 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)는, 개별적인 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 대한 전력 세팅들을 조절하는 프로그램에에 기반하여, 기판 상에서의 온도 프로파일을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 로직은 외부적으로 연결된 제어기, 이를테면 제어기(148)에 또는 광학 제어기(220)에 직접적으로 배치될 수 있다.
[0081] 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 어레인지먼트는 도 4를 참조하여 이제 논의될 것이다. 도 4는 일 실시예에 따른, 섹션 라인(3A-3A)을 따라 절취된, 도 2의 단면도이다.
[0082] 이제 도 4를 참조하면, 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 히터 어셈블리(170)의 바디(152)를 통하는 단면 라인(3A-3A)의 평면을 따라 배치된다. 열 초크(216)가 각각의 이웃 셀(200) 사이에 배치되며, 각각의 셀(200)은 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 중 적어도 하나와 연관된다. 부가적으로, 열 초크(216)는 기판 지지 어셈블리(126)의 외부 표면(426)을 따라 배치된다. 외부 표면(426) 주위에는 금속 층(442)이 있고, 이 금속 층(442)은 금속 층들(141 및 143)을 포함한다. 금속 층(442)은 히터 어셈블리(170)를 둘러싸기 위해 금속 층들(141 및 143) 사이에 연속적인 용접부를 포함한다. 도시된 셀들(200)의 수는 단지 예시를 위한 것이며, 임의의 수의 실시예들이 실질적으로 더 많은(또는 더 적은) 셀들(200)을 가질 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 수는 주요 저항성 히터들(154)의 수보다 적어도 수십 배 더 많을 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 어셈블리(126)에 걸쳐 위치된 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 수는 수백 개를 초과할 수 있다.
[0083] 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)는 단자들(406, 408)에서 끝나는 저항기(404)를 갖는다. 전류가 하나의 단자, 이를테면 406으로 라벨링된 단자에 들어가고 다른 단자, 이를테면 408로 라벨링된 단자에 존재함에 따라, 전류는 저항기(404)의 와이어를 가로질러 이동하고 열을 생성한다. 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)는 기판 지지 어셈블리(126)의 외부 표면(426)을 따라 적절한 온도 상승을 제공하기 위한 설계 전력 밀도를 가질 수 있다. 저항기(404)에 의해 방출되는 열의 양은, 통과하는 전류의 제곱에 비례한다. 전력 설계 밀도는 약 1 와트/셀 내지 약 100 와트/셀, 이를테면 10 와트/셀일 수 있다.
[0084] 저항기(404)는 니크롬, 레늄, 텅스텐, 백금, 탄탈럼 또는 다른 적절한 재료들의 필름으로 형성될 수 있다. 저항기(404)은 전기 비저항(ρ)을 가질 수 있다. 낮은 ρ는 저항기(404)를 가로지르는 전하의 이동을 용이하게 허용하는 재료를 표시한다. 저항(R)은 와이어의 단면적(A)에 걸친 길이(l) 곱하기 ρ에 따라 좌우되거나, 또는 단순히
Figure pct00001
이다. 백금은 20 ℃에서 약 1.06×10-7(Ω·m)의 ρ를 갖는다. 텅스텐은 20 ℃에서 약 6.60×10-8(Ω·m)의 ρ를 갖는다. 니크롬은 20 ℃에서 약 1.1×10-8 내지 약 1.5×10-8(Ω·m)의 ρ를 갖는다. 3 개의 전술된 재료들 중에서, 니크롬으로 구성된 저항기(404)는 전하가 더욱 용이하게 이동하고 더 많은 열을 생성할 수 있게 한다. 그러나, 텅스텐에 대한 전기 특성들은 소정의 온도 범위들에서 저항성 히터로서 재료를 구별할 수 있다.
[0085] 저항기(404)는, 전류가 저항기(404)를 따라 전달될 때 열을 효율적으로 제공하도록 구성된 필름 두께(미도시) 및 와이어 두께(472)를 가질 수 있다. 저항기(404)에 대한 와이어 두께(472)의 증가는 저항기(404)의 저항(R)의 감소를 야기할 수 있다. 와이어 두께(472)는 텅스텐 와이어의 경우 약 0.05 mm 내지 약 0.5 mm의 범위이고, 니크롬 와이어의 경우 약 0.5 mm 내지 약 1 mm의 범위일 수 있다.
[0086] 공식
Figure pct00002
를 상기하면, 재료, 와이어의 길이 및 와이어 두께가, 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 의해 생성되는 열 그리고 비용 및 전력 소비를 제어하기 위해 저항기(404)에 대해 선택될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 일 실시예에서, 저항기(404)는 약 0.08 mm의 와이어 두께(472) 및 10 와트의 전력에서 약 90 옴의 저항을 갖는 텅스텐으로 구성된다.
[0087] 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 기판 지지 어셈블리(126)의 표면을 따라 열 프로파일을 효율적으로 생성하기 위한 패턴(490)으로 구성될 수 있다. 패턴(490)은, 리프트 핀들 또는 다른 기계, 유체 또는 전기 연결들을 위한 홀들(422)에 그리고 이 홀들(422) 주위에 클리어런스(clearance)를 제공하면서, 중심점을 중심으로 대칭일 수 있다. 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)는 튜닝 히터 제어기(202)에 의해 제어될 수 있다. 튜닝 히터 제어기(202)는 히터(440)를 정의하는 단일의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)를 턴 온(turn on)할 수 있거나; 또는 내부 웨지(wedge)(462), 주변 그룹(464), 파이 형상 영역(460), 또는 인접하지 않은 구성들을 포함하는 다른 기하학적 구성을 정의하도록 그룹화된 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 턴 온할 수 있다. 이러한 방식으로, 온도는 기판 지지 어셈블리(126)의 표면을 따라 독립적인 위치들에서 정밀하게 제어될 수 있으며, 그러한 독립적인 위치들은 기술분야에서 알려진 바와 같은 동심 링으로 제한되지 않는다. 도시된 패턴이 더 작은 유닛들로 구성되지만, 패턴은 대안적으로, 더 큰 그리고/또는 더 작은 유닛들을 가질 수 있거나, 에지로 연장될 수 있거나, 또는 다른 형태들을 가질 수 있다.
[0088] 대안적인 실시예에서, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 그리드의 형태로 배열되어서, 그리드 패턴으로 또한 배열된 온도 제어 셀들(200)의 어레이를 정의한다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 그리드 패턴은 행들과 열들로 구성된 X/Y 그리드일 수 있다. 대안적으로, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 그리드 패턴은 어떤 다른 균일하게 패킹된 형태, 이를테면 육각형 폐쇄 팩(hexagon close pack)을 가질 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)이 그룹들로 또는 단독으로 활성화될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
[0089] 다른 실시예에서, 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 바디(152)에 폴라 어레이(polar array)로 배열될 수 있다. 선택적으로, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 사이에 열 초크들(216) 중 하나 이상이 배치될 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 폴라 어레이 패턴이 이웃 셀들(200)을 정의하며, 이 이웃 셀들(200)은 또한, 폴라 어레이로 배열된다. 선택적으로, 열 초크들(216)은 인접한 셀들(200)을 이웃 셀들(200)로부터 격리시키기 위해 활용될 수 있다.
[0090] 다른 실시예에서, 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)이 동심 채널들로 바디(152)에 배열된다. 선택적으로, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 동심 채널 패턴은 열 초크들(216)에 의해 분리될 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 및 셀들(200)이 다른 배향들로 배열될 수 있다는 것이 고려된다.
[0091] 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 수 및 밀도는 기판에 걸친 온도 균일성을, 기판(134)을 프로세싱할 때 정밀한 프로세스 및 CD 제어를 가능하게 하는 매우 작은 공차들로 제어하기 위한 능력에 기여한다. 부가적으로, 하나의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 대한, 다른 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 관련된 개별적인 제어는, 이웃 영역들의 온도에 실질적으로 영향을 주지 않고, 기판 지지 어셈블리(126)에 있는 특정 위치들에서의 온도 제어를 가능하게 하며, 이는, 스큐잉 또는 다른 온도 비대칭성들을 도입하지 않고, 국부적인 열점 및 냉점이 보상되는 것을 가능하게 한다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 약 0.1 ℃의 증분들로 온도 상승을 제어하는 능력을 이용하여 약 0.0 ℃ 내지 약 10.0 ℃의 개별적인 온도 범위를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 주요 저항성 히터들(154)과 함께 기판 지지 어셈블리(126)에서의 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은, 그 위에서 프로세싱되는 기판(134)의 온도 균일성을 약 ± 0.3 ℃ 미만으로 제어하는 능력을 갖는다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 기판 지지 어셈블리(126) 상에서 프로세싱되는 기판(134)의 측면 온도 프로파일의 측면 튜닝 및 방위각 튜닝 둘 모두를 허용한다.
[0092] 도 5를 참조하면, 주요 저항성 히터들(154) 및 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 위한 배선 스키마에 대한 그래픽적인 묘사가 제공된다. 배선 스키마는, 멀티플렉스 제어와는 대조적으로, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 대한 개별적인 제어를 제공한다. 개별적인 제어는 임의의 하나의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140) 또는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 선택이, 임의의 다른 공간적으로 튜닝가능한 히터(140) 또는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 선택과 동시에 활성 상태가 되는 것을 가능하게 한다. 배선 스키마는, 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들 중 하나의 공간적으로 튜닝가능한 히터로의 출력에 대한, 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들 중 다른 공간적으로 튜닝가능한 히터에 관련된 독립적인 제어를 허용한다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은, 다른 공간적으로 튜닝가능한 히터(140) 또는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 선택에 대한 전력을 허용하기 위하여, 온 상태와 오프 상태 사이에서 전력이 사이클링되게 하지 않는다. 이 어레인지먼트는 유리하게는, 맞춤형 온도 프로파일을 달성하기 위해, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에서의 빠른 응답 시간을 허용한다.
[0093] 주요 저항성 히터들(154) 및 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 제어 보드(502)에 부착될 수 있다. 제어 보드(502)는 단일 RF 필터(510)를 통해 전력원(578)에 부착될 수 있다. 각각의 히터(154, 140)가 단일 RF 필터(510)를 공유하고 자신만의 RF 필터를 갖지 않기 때문에, 기판 지지 어셈블리(126)에서의 공간은 절약되며, 부가적으로, 부가적인 필터들과 연관된 비용들은 유리하게 완화된다. 제어 보드(502)는 도 1 및 도 2에서 도시된 제어기(202)와 유사하며, 전기 제어기(210) 및 광학 제어기(220)의 유사한 버전을 갖는다. 제어 보드(502)는 기판 지지 어셈블리(126)의 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 제어 보드(502)는 설비 플레이트(180)와 냉각 기재(130) 사이에 형성된다.
[0094] 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140(1-n))은 상징적으로 도시되며, 그리고 공간적으로 튜닝가능한 히터(1401)가, 공통 존에서의 공간적으로 튜닝가능한 히터들의 큰 그룹, 또는 대안적으로, 기판 지지 어셈블리(126)에 걸쳐 배치된 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 전부를 표현할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일 구현에서, 주요 히터들(154)보다 수십 배 더 많은 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140), 그리고 전기 제어기(210) 및 광학 제어기(220)로의 수십 배 더 많은 연결들이 있다.
[0095] 전기 제어기(210)는, 냉각 기재(130)를 통해 형성된 하나 이상의 홀들 또는 슬롯들(520)을 통해, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)로부터의 복수의 연결기들(512)을 수용한다. 연결기들(512)은 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)과 전기 제어기(210) 사이에서 통신하기에 적절한 다수의 연결들을 포함할 수 있다. 연결기들(512)은 케이블, 개별적인 와이어들, 리본과 같은 편평한 가요성 케이블, 정합(mating) 연결기, 또는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)과 전기 제어기(210) 사이에서 신호들을 송신하기 위한 다른 적절한 기법일 수 있다. 일 실시예에서, 연결기들(512)은 리본 케이블들이다. 연결기들(512)은 전력 리본(512)이란 용어를 사용하여 논의될 것이다.
[0096] 전력 리본(512)은 하나의 단부에서는, ESC(132)에서 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 연결될 수 있고, 다른 단부에서는, 전기 제어기(210)에 연결될 수 있다. 전력 리본(512)은 직접적인 배선, 소켓, 또는 적절한 리셉터클을 통해 전기 제어기에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 전기 제어기(210)는 고밀도의 연결들을 위해 구성된 소켓을 갖는다. 전력 리본들(512)은, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)로부터 전기 제어기(210)로의 많은수의 연결들, 이를테면 50 개 이상의 연결들을 제공하기 위해 고밀도 연결기들을 사용할 수 있다. 전기 제어기(210)는 종래의 인쇄 회로 보드들보다 더 큰 단위 면적당 배선 밀도를 갖는 고밀도 인터커넥트(HDI; high density interconnect)를 가질 수 있다. HDI는 전력 리본(512)의 고밀도 연결기와 인터페이싱할 수 있다. 연결기는 유리하게는, 고밀도의 연결들, 그리고 기판 지지 어셈블리(126)의 쉬운 어셈블리 및 디스어셈블리(disassembly)를 허용한다. 예컨대, ESC(132)는 유지보수, 재포장 또는 교체를 경험할 수 있으며, 그리고 연결기들은 유지보수를 위해 ESC(132)를 제거하는 빠르고 쉬운 방법을 제공하고, ESC(132)를 다시 기판 지지 어셈블리(126)에 빠르게 재연결한다.
[0097] 전기 제어기(210)는 부가적으로, 냉각 기재(130)를 통해 형성된 슬롯(520)을 통해, 주요 저항성 히터들(154)로부터의 복수의 전력 리본들(522)을 수용할 수 있다. 전력 리본들(512, 522)은 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140) 및 주요 저항성 히터(154)에 대한 다수의 전력 리드들을 그래픽적으로 묘사한다. 예컨대, 전력 리본(512)은 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 대한 복수의 별개의 포지티브 전력 리드 및 네거티브 전력 리드를 포함한다. 마찬가지로, 전력 리본(522)은 각각의 주요 저항성 히터(154)에 대한 별개의 포지티브 전력 리드 및 네거티브 전력 리드를 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 전력 리드는 광학 제어기(220)에 의해 관리되는 스위치(560)를 갖는다. 스위치(560)는 전기 제어기(210)에, 제어 보드(502) 상에 또는 다른 적절한 위치에 상주할 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 및 주요 저항성 히터(154)에 대한 전력 리드들을 라우팅하기 위해 단일 리본, 또는 심지어 3 개 이상의 동일하게 이격된 리본들이 활용될 수 있다는 것이 고려된다. 동일하게 이격된 리본들은 필드 균일성 및 프로세싱 결과들의 균일성을 향상시킨다.
[0098] 광학 제어기(220)는 외부 제어기(도 1의 148)에 연결되고, 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 전력을 공급하기 위한 명령들을 전기 제어기에 제공하도록 구성된다. 광학 제어기(220)는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 관리하기 위한 복수의 제어 리본들(540)을 수용한다. 일 실시예에서, 제어 리본들(540)은 제어 보드(502)에 임베딩되고, 광학 제어기(220)를 전기 제어기(210)에 연결한다. 예컨대, 제어 리본들(540)은 2 개의 제어기들(210, 220)을 연결하는 회로일 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 리본은 제어 보드(502) 외부의 케이블 또는 다른 적절한 연결을 통해 광학 제어기(220)를 전기 제어기(210)에 부착할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제어 리본(540)은 냉각 기재를 통해 형성된 슬롯(520)을 통과할 수 있고, 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)를 개별적으로 관리할 수 있다.
[0099] 광학 제어기(220)는 선택적으로, 주요 저항성 히터들(154)을 관리하기 위한 복수의 제어 리본들(550)을 수용할 수 있다. 대안적으로, 주요 저항성 히터들은 제2 광학 제어기에 의해 또는 외부 제어기에 의해 관리될 수 있다. 제어 리본(540)과 유사하게, 제어 리본(550)은 제어 보드(502)에 임베딩될 수 있거나, 또는 주요 저항성 히터들(154)에 부착될 수 있다. 대안적으로, 주요 저항성 히터들은 제어 리본(550)을 갖지 않을 수 있으며, 전력의 사이클링 및 세기는 전력원(138)에서 외부적으로 관리될 수 있다.
[00100] 리본들(540, 550)은 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140) 및 주요 저항성 히터(154)에 대한 다수의 제어 리드들을 그래픽적으로 묘사한다. 예컨대, 제어 리본(540)은 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 대한 별개의 포지티브 제어 리드 및 네거티브 제어 리드를 포함한다. 광학 제어기(220)는 프로그램, 온도 측정 디바이스, 외부 제어기, 사용자 또는 다른(another other) 소스로부터 입력을 취할 수 있다. 광학 전력 제어기(220)는 어느 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 및/또는 주요 저항성 히터들(154)을 관리할지를 결정할 수 있다. 광학 제어기(220)가 RF 환경 외부에 있는 다른 디바이스들, 이를테면 전기 제어기(210)와 통신하기 위해 옵틱스(optics)를 사용하기 때문에, 광학 전력 제어기(220)는 RF 간섭에 영향을 받지 않으며 RF 신호를 프로세싱 챔버의 외부의 구역들로 전파하지 않는다. 단일 리본, 또는 심지어 3 개 이상의 리본들이 제어 리드들을 라우팅하기 위해 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
[00101] 제어 리본들(540)은, 스위치(560)의 상태를 제어하기 위해 광학 제어기(220)에 의해 생성된 신호들을 제공한다. 스위치(560)는 전계 효과 트랜지스터, 또는 다른 적절한 전자 스위치일 수 있다. 대안적으로, 스위치(560)는 전기 제어기(210)에서의 광학 제어식 회로 보드에 임베딩될 수 있다. 스위치(560)는 에너지가 공급된(energized)(활성) 상태와 에너지가 공급되지 않은(de-energized)(비활성) 상태 사이에서의 히터들(154, 140)에 대한 단순한 사이클링을 제공할 수 있다.
[00102] 제어기(202)는 하나 이상의 선택된 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 인가되는 전력의 지속기간, 듀티 사이클, 전압 또는 전류 중 적어도 하나 이상을, 서로에 관련하여 그리고 동시에 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제어기(202)는, 전력의 90%가 통과할 수 있게 하도록 스위치(5601)에게 명령하기 위해, 제어 리본(5401)을 따라 신호를 제공한다. 전기 제어기(210)는 전력 리본(5121)을 따라 약 10 와트의 전력을 제공한다. 스위치(5601)는 공급되는 전력의 90%가 공간적으로 튜닝가능한 히터(1401)를 통과할 수 있게 하며, 이 공간적으로 튜닝가능한 히터(1401)는 약 9 와트의 전력을 이용하여 가열한다.
[00103] 다른 실시예에서, 제어기(202)는, 전력의 100%가 통과할 수 있게 하도록 스위치(5602)에게 명령하기 위해, 제어 리본(5502)을 따라 신호를 제공한다. 전기 제어기(210)는 전력 리본(5222)을 따라 약 100 와트의 전력을 제공한다. 스위치(5602)는 공급되는 전력의 100%가 주요 저항성 히터(1542)를 통과할 수 있게 하며, 이 주요 저항성 히터(1542)는 약 100 와트의 전력을 이용하여 가열한다. 유사하게, 주요 저항성 히터들(154(1-N))은 모두 제어기(202)로부터 동작될 수 있다.
[00104] 또 다른 실시예에서, 튜닝 히터 제어기(202)는, 전력이 통과할 수 있게 하는 활성 상태 또는 전력이 통과하는 것을 방지하는 비활성 상태에 있도록 스위치들(560)에게 명령하기 위해, 제어 리본(540)을 따라 신호를 제공한다. 전기 제어기(210)는 전력 리본(512)을 따라 약 10 와트의 전력을, 활성 상태에서 스위치(560)에 커플링되는 각각의 개별적인 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 제공한다. 튜닝 히터 제어기(202)는, 스위치(560)가 계속 활성 상태로 있는 지속기간과, 다른 스위치들(560)에 관련하여 각각의 스위치(560)의 듀티 사이클 중 적어도 하나를 독립적으로 제어하며, 이는 궁극적으로, 기판 지지 어셈블리(126) 및 그 위에 포지셔닝된 기판의 온도 균일성을 제어한다. 주요 저항성 히터들(154)에 대한 전력을 제어하는 스위치들(560)은 유사하게 제어될 수 있다.
[00105] 다른 실시예에서, 별개의 존을 표현하는 각각의 주요 저항성 히터(154(1-N))는 별개의 제어기(202)를 가질 수 있다. 이 실시예에서, 하나의 주요 저항성 히터(154(1-N))를 갖는 존에 공통인 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140(1-N))은 공통 주요 저항성 히터(154(1-N))와 제어기(202)를 공유할 수 있다. 예컨대, 4 개의 존들이 있다면, 4 개의 주요 저항성 히터들(154(1-4)) 및 4 개의 동일하게 이격된 제어기들(202)이 있을 것이다.
[00106] 다른 실시예들에서, 단일 제어기에 의해 서비스되는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 수를 분할하기 위해 별개의 제어기들(202)이 활용될 수 있다. 예컨대, 각각의 제어 리본(540)은 세팅된 수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 개별적으로 관리하기 위한 별개의 광학 제어기(220)를 가질 수 있다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 제어를 분할하는 것은, 냉각 기재를 통해 형성된 슬롯들(520)을 통해 리본들을 라우팅하기 위한 더 작은 제어기들 및 더 적은 공간을 허용한다.
[00107] 도 6을 참조하면, 주요 저항성 히터들(154) 및 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 위한 다른 배선 스키마에 대한 그래픽적인 묘사가 제공된다. 도 6에서 묘사된 배선 스키마는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)의 개별적인 제어를 제공한다. 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)은 튜닝 히터 제어기(202)에 부착된다. 제어 보드(502) 상의 전기 제어기(210)는 RF 필터(184)를 통해 전력원(156)에 부착된다. 광학 제어기(220)는 외부 제어기(도 1의 148)에 연결되고, 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 전력을 공급하기 위한 명령들을 전기 제어기에 제공하도록 구성된다. 광학 제어기(220)는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 관리하기 위해 전기 제어기(210)와 광섬유 인터페이스(226)를 통해 통신한다. 도 5의 배선 스키마와 유사하게, 도 6의 배선 스키마는 복수의 공간적으로 튜닝가능한 히터들 중 하나의 출력에 대한, 다른 공간적으로 튜닝가능한 히터들에 관련된 독립적인 제어를 제공한다.
[00108] 주요 저항성 히터들(154)은 선택적으로, 튜닝 히터 제어기(202'), 튜닝 히터 제어기(202), 또는 기판 지지 어셈블리(126)로부터 외부의 다른 제어기에 부착될 수 있다. 튜닝 히터 제어기(202')는 튜닝 히터 제어기(202)와 실질적으로 유사할 수 있다. 주요 저항성 히터들(154)의 제어가 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 대해 설명된 것과 유사할 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 대안적으로, 주요 저항성 히터들(154)은 도 1에서 도시된 바와 같이 외부적으로 관리될 수 있다.
[00109] 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140(1-n))은 상징적으로 도시되며, 그리고 공간적으로 튜닝가능한 히터(1401)가, 공통 존에서의 공간적으로 튜닝가능한 히터들의 큰 그룹, 또는 대안적으로, 기판 지지 어셈블리(126)에 걸쳐 배치된 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 전부를 표현할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)는 전기 제어기(210)로부터 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)로 전력을 송신하기 위한 연결기(250)를 갖는다.
[00110] 전기 제어기(210)는, 냉각 기재(130)를 통해 형성된 하나 이상의 홀들 또는 슬롯들(520)을 통해, 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)로부터의 복수의 전력 리본들(612)을 수용한다. 리본들(612)은 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 대한 다수의 전력 리드들을 그래픽적으로 묘사한다. 전력 리본(612)은 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)로의 전력을 위한 전기 경로를 제공한다. 일 실시예에서, 전력 리본(612)은 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 대한 별개의 포지티브 전력 리드들을 포함한다. 전력 리본(612)은 선택적으로, 전력 리본(612)에 부착된 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 전부에 공통인 단일 네거티브 전력 리드를 가질 수 있다. 대안적으로, 전력 리본(612)은 어떤 네거티브 전력 리턴 경로도 갖지 않을 수 있으며, 전류를 위한 리턴 경로는 별개의 케이블, 공통 버스 또는 다른 적절한 연결기를 통해 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 전력 리본(612)은 각각의 공간적으로 튜닝가능한 히터(140)에 대한 별개의 네거티브 전력 리드들을 포함한다. 전력 리본(612)은 선택적으로, 전력 리본(612)에 부착된 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140) 전부에 공통인 단일 포지티브 전력 리드를 가질 수 있다. 대안적으로, 전력 리본(612)은 어떤 포지티브 전력 공급 경로도 갖지 않을 수 있으며, 전류를 위한 전력 공급 경로는 별개의 케이블, 공통 버스 또는 다른 적절한 연결기를 통해 제공될 수 있다.
[00111] 전기 제어기(210)는 내부에 형성된 복수의 스위치들(660)을 가질 수 있다. 각각의 스위치(660)는 개별적인 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)을 제어하기 위해 전력 리본들(612) 중 하나로부터의 포지티브 전력 리드를 수용할 수 있다. 광학 제어기(220)는 전기 제어기(210)에 대한 광섬유 인터페이스(226)를 통해 스위치들(660)을 관리한다. 회로(640)는 광학 신호를, 스위치들(660)에 제공되는 명령들을 위한 전기 신호로 변환하기 위해 튜닝 히터 제어기(202) 또는 전기 제어기(210)에 임베딩될 수 있다.
[00112] 스위치들(660)은 전계 효과 트랜지스터, 또는 다른 적절한 전자 스위치일 수 있다. 스위치(660)는 에너지가 공급된(활성) 상태와 에너지가 공급되지 않은(비활성) 상태 사이에서의 히터들(154, 140)에 대한 단순한 사이클링을 제공할 수 있다. 대안적으로, 스위치(660)는 공간적으로 튜닝가능한 히터들(140)에 공급되는 전력량을 제어할 수 있는 다른 적절한 디바이스일 수 있다.
[00113] 스위치들(660)은 기판 지지 어셈블리(126)의 내부에, 이를테면, 정전 척(132), 냉각 기재(130), 히터 어셈블리(170) 및 설비 플레이트(180)에 형성될 수 있다. 대안적으로, 스위치들(660)은 기판 지지 어셈블리(126) 또는 심지어 프로세싱 챔버(100)의 외부에, 이를테면 제어기(148)에 형성될 수 있다.
[00114] 도 7-도 10 그리고 도 12는 금속 층으로 감싸이는 히터 어셈블리의 다양한 구성들을 예시한다. 도 7은 히터 어셈블리의 바디(704) 상에 금속 층들(702 및 706)을 배치하는 프로세스를 도시하는 예시(700)이다. 금속 층들(702 및 706)은 도 2의 금속 층들(143 및 141)에 각각 대응할 수 있다. 바디(704)는 도 2의 바디(152)에 대응할 수 있다. 실시예들에서, 바디(704)의 측벽이 수직(vertical)으로서 도시될 수 있지만, 바디(704)의 측벽은 도 14에서 예시된 바와 같이 만곡될 수 있거나, 또는 다른 형상들을 가질 수 있다. 금속 층들(702 및 706)이 바디(704)보다 큰 직경을 가져서, 금속 층들(702 및 706)의 일부분들이 바디(704)의 측벽을 넘어 연장될 수 있게 된다. 바디(704)의 상단 표면 상에 금속 층(702)이 배치될 수 있다. 부가적으로, 바디(704)의 바닥 표면에 금속 층(706)이 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 금속 층들(702 및 706)은 라미네이션 프로세스에 의해 바디(704) 상에 배치될 수 있다. 라미네이션 프로세스는, 금속 층들(702 및 706)과 바디(704)가 열과 압력을 겪게 하여서, 바디(704)의 표면들과 금속 층들(702 및 706) 사이에 결합부(bond)를 형성하는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 금속 층들(702 및 706)을 바디(704)에 접착하기 위한 결합제를 사용하여 금속 층들(702 및 706)이 바디(704) 상에 배치될 수 있다. 일단 금속 층들(702 및 706)이 바디(704) 상에 배치되었다면, 바디(704)의 측벽을 넘어 연장되는 금속 층들(702 및 706)의 부분들은 도 7에서 예시된 바와 같이 접힐 수 있고, 함께 크림프(예컨대, 접히거나 또는 압축)될 수 있다.
[00115] 도 8은 일 실시예에 따른, 히터 어셈블리(800)의 예시이다. 히터 어셈블리(800)는 바디(804), 금속 층(802) 및 금속 층(806)을 포함한다. 히터 어셈블리(800), 금속 층들(802 및 806) 그리고 바디(804)는 도 2의 히터 어셈블리(170), 금속 층들(143 및 141) 그리고 바디(152)에 각각 대응할 수 있다. 금속 층들(802 및 806)은 바디(804)의 상단(상부) 표면 및 바닥(하부) 표면에 배치될 수 있고, 도 7에서 앞서 설명된 프로세스를 사용하여 함께 크림프될 수 있다. 그런 다음, 용접 프로세스는 금속 층들을 함께 결합(bond)하기 위해 수행될 수 있다. 연속적인 용접부(808)는 바디(804)를 둘러싸도록 금속 층들(802 및 806)을 커플링할 수 있다. 용접은 연속적인 용접부를 생성할 수 있는 임의의 프로세스, 이를테면, EB 용접, TIG 용접 또는 다른 적절한 프로세스를 사용하여 수행될 수 있다. 이는, RF 신호들 및 에칭 화학물질들로부터 차폐되는 바디를 갖는 히터 어셈블리(800)를 야기한다.
[00116] 도 9는 다른 실시예에 따른, 히터 어셈블리(900)의 예시이다. 히터 어셈블리(900)는 바디(904), 금속 층(902), 금속 층(906) 및 금속 링(908)을 포함한다. 히터 어셈블리(900), 금속 층들(902 및 906) 그리고 바디(904)는 도 2의 히터 어셈블리(170), 금속 층들(143 및 141) 그리고 바디(152)에 각각 대응할 수 있다. 금속 층들(902 및 906)은 도 7에서 앞서 설명된 프로세스를 사용하여 바디(904)의 표면들 상에 배치될 수 있고, 두께(912)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 두께(912)는 0.001" 내지 0.125"일 수 있다. 본 실시예에서, 금속 층들(902 및 906)은 바디(904)의 측벽을 넘어 연장되거나 또는 바디(904)의 측벽을 넘어 최소로만 연장되는 부분들을 갖지 않을 수 있다. 예컨대, 금속 층들(902, 906)의 직경은 바디(904)의 직경과 거의 동일할 수 있다. 바디(904)의 측벽 상에 금속 링(908)이 위치될 수 있다. 금속 링(908)은 Al, Ag, Cu, Au, Zn, 스테인레스 스틸, 이러한 금속들 중 임의의 금속의 합금, 또는 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다. 금속 링(908)은 0.001" 내지 0.25"의 두께(914)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 금속 링(908)은 약 0.125-0.25"의 두께를 갖는다. 금속 링(908)은 바디(904)를 둘러싸도록 금속 층(902)의 상단 표면 및 금속 층(906)의 바닥 표면의 연속적인 용접부들(910)에 의해 금속 층들(902 및 906)에 커플링될 수 있다. 용접은 연속적인 용접부를 생성할 수 있는 임의의 프로세스, 이를테면, EB 용접, TIG 용접 또는 다른 적절한 프로세스를 사용하여 수행될 수 있다.
[00117] 도 10은 추가적인 실시예에 따른, 히터 어셈블리(1000)의 예시이다. 히터 어셈블리(1000)는 바디(1004), 금속 층(1002), 금속 층(1006) 및 금속 링(1008)을 포함한다. 히터 어셈블리(1000), 금속 층들(1002 및 1006) 그리고 바디(1004)는 도 2의 히터 어셈블리(170), 금속 층들(143 및 141) 그리고 바디(152)에 각각 대응할 수 있다. 금속 층들(1002 및 1006)은 도 7에서 앞서 설명된 프로세스를 사용하여 바디(1004)의 표면들 상에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 금속 층들(1002 및 1006)은 바디(904)의 측벽을 넘어 연장되는 부분들을 갖는다. 바디(1004)의 측벽 상에 금속 링(1008)이 위치될 수 있다. 금속 링(1008)은 Al, Ag, Cu, Au, Zn, 스테인레스 스틸, 이러한 금속들 중 임의의 금속의 합금, 또는 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다. 금속 링(1008)은 0.001" 내지 0.25"의 두께(1012)를 가질 수 있다. 금속 링(1008)은 바디(1004)를 둘러싸도록 금속 층들(1002 및 1006)의 양측에 있는 연속적인 용접부들(1010)에 의해 금속 층들(1002 및 1006)에 커플링될 수 있다. 용접은 연속적인 용접부를 생성할 수 있는 임의의 프로세스, 이를테면, EB 용접, TIG 용접 또는 다른 적절한 프로세스를 사용하여 수행될 수 있다.
[00118] 도 11은 실시예에 따른, 금속 층(1100)의 예시이다. 금속 층(1100)은 도 2의 금속 층들(141 및 143)에 대응할 수 있다. 금속 층(1100)은 외경 근처의 부분(1102) 및 중심 근처의 부분(1104)을 포함한다. 외경에 더 많은 재료를 제공하여, 앞서 설명된 용접 프로세스들을 수행하기 위하여, 외경 근처의 부분(1102)은 중심 근처의 부분(1104)보다 더 큰 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 외경 근처의 부분은 외경으로부터 거의 히터 어셈블리의 바디의 직경으로 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 중심 근처의 부분은 거의 히터 어셈블리의 바디의 직경으로부터 금속 층(1100)의 중심으로 연장될 수 있다. 외경 근처의 부분(1102)은 0.001" 내지 0.125"의 두께를 가질 수 있다. 중심 근처의 부분(1104)은 0.001" 내지 0.125"의 두께를 가질 수 있다. 이에 따라서, 금속 층(1100)은 금속 층(1100)의 나머지보다 더 두꺼운, 외주 주위의 링을 가질 수 있다.
[00119] 도 12는 다른 실시예에 따른, 히터 어셈블리(1200)의 예시이다. 히터 어셈블리(1200)는 바디(1204), 금속 층(1202) 및 금속 층(1206)을 포함한다. 히터 어셈블리(1200), 금속 층들(1202 및 1206) 그리고 바디(1204)는 도 2의 히터 어셈블리(170), 금속 층들(143 및 141) 그리고 바디(152)에 각각 대응할 수 있다. 본 실시예에서, 바디(1204)의 측벽은 만곡될 수 있다. 금속 층들(1202 및 1206)은 도 7에서 앞서 설명된 프로세스를 사용하여 배치되고 함께 크림프될 수 있다. 바디(1204)의 만곡된 측벽에 기인하여, 금속 층들(1202 및 1206)의 크림핑(crimping)은 바디(1204)의 주변부 주위에 만곡된 또는 원뿔의 형상을 야기할 수 있다. 연속적인 용접부(1208)는 바디(1204)를 둘러싸도록 금속 층들(1202 및 1206)을 커플링할 수 있다. 용접은 연속적인 용접부를 생성할 수 있는 임의의 프로세스, 이를테면, EB 용접, TIG 용접 또는 다른 적절한 프로세스를 사용하여 수행될 수 있다. 이는, 프로세싱 챔버에서 RF 신호들 뿐만 아니라 에칭 화학물질들로부터 차폐되는 바디를 갖는 히터 어셈블리(1200)를 야기한다.
[00120] 도 13은 히터 어셈블리를 프로세싱하기 위한 방법의 일 실시예의 흐름 다이어그램(1300)이다. 블록(1302)에서, 히터 어셈블리를 위한 바디가 제공될 수 있다. 블록(1302)의 바디는 도 2의 바디(152)에 대응할 수 있다. 일 실시예에서, 바디는 폴리이미드로 형성된 가요성 바디일 수 있다. 바디는 공간적으로 튜닝가능한 히터들, 주요 저항성 히터들 및 온도 센서들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 바디의 두께는 0.003" 내지 0.020"일 수 있다. 블록(1304)에서, 바디의 상부 표면 상에 제1 금속 층이 배치될 수 있다. 제1 금속 층은 도 2의 금속 층(143)에 대응할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 금속 층은 라미네이션 프로세스를 통해 바디의 상부 표면 상에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 금속 층은, 금속 층을 바디의 상부 표면에 접착하기 위한 결합제를 사용하여 바디의 상부 표면 상에 배치될 수 있다. 블록(1306)에서, 바디의 하부 표면에 제2 금속 층이 배치될 수 있다. 제2 금속 층은 도 2의 금속 층(141)에 대응할 수 있다. 제2 금속 층은, 블록(1304)에 개시된 프로세스들과 유사한 프로세스들을 사용하여 바디의 하부 표면에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 금속 층과 제2 금속 층은 단일 프로세스에서 바디에 결합된다. 예컨대, 제1 금속 층은 상부 표면 상에 배치될 수 있고, 제2 금속 층은 하부 표면에 배치될 수 있으며, 그런 다음, 라미네이션 프로세스가 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 라미네이션 프로세스는 2 개의 금속 층들이 바디의 외부 측벽 주위에서 크림프(crimp)되게 하고 접촉하게 한다.
[00121] 블록(1308)에서, 제1 금속 층과 제2 금속 층은, 바디를 둘러싸고 바디 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 형성하도록 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 금속 층은 용접 프로세스, 이를테면, EB 용접, TIG 용접, 또는 도 7 및 도 8에서 설명된 다른 적절한 프로세스에 의해 제2 금속 층에 커플링될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 9 및 도 10에서 설명된 바와 같이, 제1 금속 층과 제2 금속 층을 금속 링에 용접함으로써, 제1 금속 층과 제2 금속 층은 커플링될 수 있다.
[00122] 도 14는 히터 어셈블리를 프로세싱하기 위한 방법의 다른 실시예의 흐름 다이어그램(1400)이다. 블록(1402)에서, 히터 어셈블리를 위한 바디가 제공될 수 있다. 블록(1402)의 바디는 도 2의 바디(152)에 대응할 수 있다. 일 실시예에서, 바디는 폴리이미드로 형성된 가요성 바디일 수 있다. 바디는 공간적으로 튜닝가능한 히터들, 주요 저항성 히터들 및 온도 센서들을 포함할 수 있다. 블록(1404)에서, 바디의 상부 표면 상에 금속 층이 배치될 수 있다. 금속 층은 도 2의 금속 층(143)에 대응할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 금속 층은 라미네이션 프로세스를 통해 바디의 상부 표면 상에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 금속 층은, 금속 층을 바디의 상부 표면에 접착하기 위한 결합제를 사용하여 바디의 상부 표면 상에 배치될 수 있다. 블록(1406)에서, 금속 층은, 바디를 둘러싸고 바디 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 형성하도록 냉각 기재에 커플링될 수 있다. 금속 층은 바디보다 더 큰 직경을 가질 수 있고, 바디의 외부 측벽을 따라 금속 냉각 플레이트(냉각 기재로 또한 지칭됨)로 연장될 수 있다. 블록(1406)의 냉각 기재는 도 2의 냉각 기재(130)에 대응할 수 있다. 일 실시예에서, 금속 층은 용접 프로세스, 이를테면, EB 용접, TIG 용접, 또는 도 7 및 도 8에서 설명된 다른 적절한 프로세스에 의해 냉각 기재에 커플링될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 9 및 도 10에서 설명된 프로세스들과 유사한 프로세스를 사용하여 금속 층과 냉각 기재를 금속 링에 용접함으로써, 금속 층과 냉각 기재는 커플링될 수 있다. 금속 층과 금속 냉각 플레이트는 함께, 히터 어셈블리를 둘러싸고, 히터 어셈블리의 외부 측벽 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 형성한다. 다른 실시예에서, 바디는 냉각 기재 상에 배치될 수 있고, 그런 다음, 금속 층이 바디 상에 배치되고 냉각 기재에 커플링될 수 있다.
[00123] 전술된 내용이 본 발명의 구현들에 관한 것이지만, 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않고, 다른 그리고 추가적인 구현들이 고안될 수 있으며, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 가요성 바디;
    상기 가요성 바디에 배치된 하나 이상의 저항성 가열 엘리먼트들;
    상기 가요성 바디의 상단 표면 상에 배치되고, 상기 가요성 바디의 외부 측벽 상으로 적어도 부분적으로 연장되는 제1 금속 층; 및
    상기 가요성 바디의 바닥 표면에 배치되고, 상기 가요성 바디의 상기 외부 측벽 상으로 적어도 부분적으로 연장되는 제2 금속 층
    을 포함하고,
    상기 제1 금속 층과 상기 제2 금속 층이 상기 가요성 바디의 상기 외부 측벽을 둘러싸고 상기 가요성 바디의 상기 외부 측벽 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 형성하도록, 상기 가요성 바디의 상기 외부 측벽에서 상기 제2 금속 층은 상기 제1 금속 층에 커플링되는,
    기판 지지 어셈블리를 위한 히터 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가요성 바디는 폴리이미드를 포함하는,
    기판 지지 어셈블리를 위한 히터 어셈블리.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 금속 층 및 상기 제2 금속 층은 알루미늄을 포함하는,
    기판 지지 어셈블리를 위한 히터 어셈블리.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 금속 층은 용접부(weld)에 의해 상기 제2 금속 층에 커플링되는,
    기판 지지 어셈블리를 위한 히터 어셈블리.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 가요성 바디를 에워싸는 금속 링
    을 더 포함하고,
    상기 제1 금속 층 및 상기 제2 금속 층은 개개의 용접부들을 통해 상기 금속 링에 커플링되는,
    기판 지지 어셈블리를 위한 히터 어셈블리.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 금속 층의 직경 및 상기 제2 금속 층의 직경이 상기 가요성 바디의 직경보다 더 큰,
    기판 지지 어셈블리를 위한 히터 어셈블리.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 금속 층의 제1 부분 및 상기 제2 금속 층의 제1 부분은 상기 제1 금속 층 및 상기 제2 금속 층의 중심 근처에서 제1 두께를 가지며, 그리고 상기 제1 금속 층의 제2 부분 및 상기 제2 금속 층의 제2 부분은, 상기 제1 금속 층 및 상기 제2 금속 층의 외주(outer perimeter) 근처에서, 상기 제1 두께보다 더 큰 제2 두께를 갖는,
    기판 지지 어셈블리를 위한 히터 어셈블리.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 히터 어셈블리는 기판 지지 어셈블리의 구성요소이며, 상기 기판 지지 어셈블리는 상기 히터 어셈블리, 상기 히터 어셈블리의 바닥 표면에 커플링된 금속 냉각 플레이트, 및 상기 히터 어셈블리의 상부 표면에 커플링된 정전 척을 포함하는,
    기판 지지 어셈블리를 위한 히터 어셈블리.
  9. 금속 냉각 플레이트;
    상기 금속 냉각 플레이트에 커플링된 히터 어셈블리; 및
    상기 히터 어셈블리 상에 배치된 정전 척
    을 포함하며,
    상기 히터 어셈블리는,
    상부 표면, 하부 표면 및 외부 측벽을 포함하는 바디 ―상기 바디의 상기 하부 표면은 상기 금속 냉각 플레이트 상에 배치됨―,
    상기 바디에 배치된 하나 이상의 저항성 가열 엘리먼트들, 및
    상기 바디의 상기 상부 표면 상에 배치된 금속 층
    을 포함하며,
    상기 금속 층은 상기 바디의 상기 외부 측벽을 따라 상기 금속 냉각 플레이트로 연장되고 상기 금속 냉각 플레이트에 커플링되며, 상기 금속 층과 상기 금속 냉각 플레이트는 함께, 상기 히터 어셈블리를 둘러싸고 상기 히터 어셈블리의 상기 외부 측벽 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 형성하며,
    상기 정전 척은 세라믹 바디, 및 상기 세라믹 바디에 배치된 전극을 포함하는,
    기판 지지 어셈블리.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 금속 층은 상기 바디의 상기 상부 표면 상에 배치된 제1 부분 및 상기 외부 측벽을 따라 연장되는 제2 부분을 포함하고, 상기 금속 층의 제2 부분은 상기 히터 어셈블리를 에워싸는 금속 링을 포함하며, 그리고 상기 금속 층의 제1 부분 및 상기 금속 냉각 플레이트는 각각, 상기 금속 링에 용접되는,
    기판 지지 어셈블리.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트의 상부 표면은 리세스부(recessed portion)를 포함하며, 상기 히터 어셈블리는 상기 냉각 플레이트의 상기 리세스부에 배치되는,
    기판 지지 어셈블리.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트에 커플링된 라디오 주파수(RF; radio frequency) 신호 생성기
    를 더 포함하고,
    상기 RF 신호 생성기에 의해 생성될 RF 신호는, 상기 히터 어셈블리에 들어가지 않고, 상기 연속적인 전기 전도성 경로를 따라 이동하는 것인,
    기판 지지 어셈블리.
  13. 상부 표면, 하부 표면 및 외부 측벽을 갖는 바디를 포함하는 히터 어셈블리를 제공하는 단계 ―상기 히터 어셈블리는 가요성 바디, 및 상기 가요성 바디에 배치된 복수의 가열 엘리먼트들을 더 포함함―;
    상기 히터 어셈블리의 상기 상부 표면 상에 제1 금속 층을 배치하는 단계 ―상기 제1 금속 층은 상기 바디의 외부 측벽 상으로 적어도 부분적으로 연장됨―;
    상기 히터 어셈블리의 상기 하부 표면에 제2 금속 층을 배치하는 단계 ―상기 제2 금속 층은 상기 바디의 상기 외부 측벽 상으로 적어도 부분적으로 연장됨―; 및
    상기 제1 금속 층과 상기 제2 금속 층이 상기 바디의 상기 외부 측벽을 둘러싸고 상기 바디의 상기 외부 측벽 주위에 연속적인 전기 전도성 경로를 형성하도록, 상기 제1 금속 층과 상기 제2 금속 층을 커플링하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 바디의 상기 상부 표면 상에 상기 제1 금속 층을 배치하는 단계는 상기 바디의 상기 상부 표면 상에 상기 제1 금속 층을 라미네이팅하는 단계를 포함하고, 상기 바디의 상기 하부 표면에 상기 제2 금속 층을 배치하는 단계는 상기 바디의 바닥 표면에 상기 제2 금속 층을 라미네이팅하는 단계를 포함하며, 상기 제1 금속 층 및 상기 제2 금속 층의 라미네이팅은, 열과 압력을 적용함으로써 수행되는,
    방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 금속 층과 상기 제2 금속 층을 커플링하는 단계는,
    상기 바디 주위에 금속 링을 배치하는 단계 ―상기 금속 링은 상기 제1 금속 층과 상기 제2 금속 층 사이에 배치됨―; 및
    상기 금속 링을 상기 제1 금속 층 및 상기 제2 금속 층에 용접하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
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