KR20190109561A - 이온 지향성 esc - Google Patents
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Abstract
반도체 프로세싱 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부가 제공된다. 기판 지지부 바디가 제공된다. 적어도 하나의 저항 가열 엘리먼트가 기판 지지부 바디 내에 임베딩되거나 기판 지지부 바디 상에 있고, 기판 내 또는 상의 제 1 가열 전류 경로 및 기판 내 또는 상의 제 2 가열 전류 경로를 포함하고, 제 1 가열 전류 경로는 제 2 가열 전류 경로로부터 4 ㎜ 이내에 있고, 제 1 전류 경로를 통해 흐르는 전류는 제 2 가열 전류 경로를 통해 흐르는 전류와 반대 방향이다.
Description
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 모든 목적들을 위해 본 명세서에 참조로서 인용된, 2017년 2월 16일 출원된 미국 특허 출원 번호 제 15/435,046 호의 우선권의 이익을 주장한다.
본 개시는 반도체 디바이스들의 제조에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 반도체 디바이스들을 제조하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 프로세싱 동안, 반도체 웨이퍼들은 온도 제어를 가질 수도 있는 척들에 의해 지지된다. 온도 제어는 저항 가열 엘리먼트들에 의해 제공될 수도 있다.
전술한 바를 달성하기 위해 그리고 본 개시의 목적들에 따라 반도체 프로세싱 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부가 제공된다. 기판 지지부 바디가 제공된다. 적어도 하나의 저항 가열 엘리먼트가 기판 지지부 바디 내에 임베딩되거나 기판 지지부 바디 상에 있고, 기판 내 또는 상의 제 1 가열 전류 경로 및 기판 내 또는 상의 제 2 가열 전류 경로를 포함하고, 제 1 가열 전류 경로는 제 2 가열 전류 경로로부터 4 ㎜ 이내에 있고, 제 1 전류 경로를 통해 흐르는 전류는 제 2 가열 전류 경로를 통해 흐르는 전류와 반대 방향이다.
또 다른 현상에서, 반도체 프로세싱 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부가 제공된다. 기판 지지부 바디가 제공된다. 적어도 하나의 저항 가열 엘리먼트가 기판 지지부 바디 내에 임베딩되거나 기판 지지부 바디 상에 있고, 기판 내 또는 상의 제 1 가열 전류 경로 및 기판 내 또는 상의 제 2 가열 전류 경로를 포함하고, 제 1 가열 전류 경로는 제 2 가열 전류 경로에 역평행하고 (antiparallel) 4 ㎜ 이내에 있다.
본 개시의 이들 및 다른 특징들은 이하의 도면들과 함께 본 개시의 상세한 기술에 이하에 보다 상세히 기술될 것이다.
본 개시는 제한이 아닌, 예로서, 유사한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 지칭하는 첨부된 도면들에 예시된다.
도 1은 일 실시예를 사용할 수도 있는, 플라즈마 프로세싱 시스템의 일 예를 개략적으로 예시한다.
도 2는 일 실시예에 따른, 가열 엘리먼트를 갖는 ESC의 상단 개략도이다.
도 3은 일 실시예의 열 전력 공급부에 사용되는 전자 제어부의 전기적 개략도이다.
도 4는 또 다른 실시예에서 가열 엘리먼트를 갖는 ESC의 상단 개략도이다.
도 5는 또 다른 실시예서 가열 엘리먼트를 갖는 ESC의 상단 개략도이다.
도 1은 일 실시예를 사용할 수도 있는, 플라즈마 프로세싱 시스템의 일 예를 개략적으로 예시한다.
도 2는 일 실시예에 따른, 가열 엘리먼트를 갖는 ESC의 상단 개략도이다.
도 3은 일 실시예의 열 전력 공급부에 사용되는 전자 제어부의 전기적 개략도이다.
도 4는 또 다른 실시예에서 가열 엘리먼트를 갖는 ESC의 상단 개략도이다.
도 5는 또 다른 실시예서 가열 엘리먼트를 갖는 ESC의 상단 개략도이다.
본 개시는 이제 첨부된 도면들에 예시된 바와 같은 몇몇 바람직한 실시예들을 참조하여 상세히 기술될 것이다. 이하의 기술에서, 다수의 구체적인 상세들이 본 개시의 완전한 이해를 제공하도록 진술된다. 그러나, 본 개시는 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 단계들 및/또는 구조체들은 본 개시를 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다.
이해를 용이하게 하도록, 도 1은 일 실시예를 사용할 수도 있는, 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 의 일 예를 개략적으로 예시한다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 본 개시의 일 실시예에 따라 스택을 갖는 기판 (140) 을 에칭하도록 사용될 수도 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 챔버 벽 (152) 에 의해 둘러싸인, 플라즈마 프로세싱 챔버 (104) 를 갖는 플라즈마 반응기 (102) 를 포함한다. 매칭 네트워크 (108) 에 의해 튜닝된 플라즈마 전력 공급부 (106) 가 유도 결합된 전력을 제공함으로써 플라즈마 프로세싱 챔버 (104) 내에 플라즈마 (114) 를 생성하도록 전력 윈도우 (112) 근방에 위치된 TCP 코일 (110) 에 전력을 공급한다. TCP 코일 (상부 전원) (110) 은 플라즈마 프로세싱 챔버 (104) 내에서 균일한 확산 프로파일을 생성하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, TCP 코일 (110) 은 플라즈마 (114) 에서 토로이달 (toroidal) 전력 분포를 생성하도록 구성될 수도 있다. 전력 윈도우 (112) 는 에너지로 하여금 TCP 코일 (110) 로부터 플라즈마 프로세싱 챔버 (104) 로 통과되게 하는 동안 플라즈마 프로세싱 챔버 (104) 으로부터 TCP 코일 (110) 을 분리하도록 제공된다. 매칭 네트워크 (118) 에 의해 튜닝된 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (116) 가 정전 척 (ESC) (120) 위에 지지되는 기판 (140) 상에 바이어스 전압을 셋팅하도록 ESC (120) 으로 전력을 제공한다. 제어기 (124) 가 플라즈마 전력 공급부 (106) 및 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (116) 에 대한 지점들을 설정한다.
플라즈마 전력 공급부 (106) 및 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (116) 는 13.56 ㎒, 27 ㎒, 40 ㎒, 60 ㎒, 2 ㎒, 400 ㎑, 또는 이들의 조합들과 같은, 특정한 무선 주파수들에서 동작하도록 구성될 수도 있다. 플라즈마 전력 공급부 (106) 및 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (116) 는 목표된 프로세스 성능을 달성하기 위한 범위의 전력들을 공급하도록 적절히 크기가 정해질 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 플라즈마 전력 공급부 (106) 는 50 내지 5000 W의 범위 내의 전력을 공급할 수도 있고, 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (116) 는 20 내지 2000 V 범위의 바이어스 전압을 공급할 수도 있다. 이에 더하여, TCP 코일 (110) 은 2 개 이상의 서브-코일들을 포함할 수도 있고, ESC는 2 개 이상의 서브-전극들을 포함할 수도 있고, 이는 단일 전력 공급부에 의해 전력공급될 수도 있고 또는 복수의 전력 공급부들에 의해 전력공급될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은 가스 소스/가스 공급 메커니즘 (130) 을 더 포함한다. 가스 소스/가스 공급 메커니즘 (130) 은 샤워헤드 형태의 가스 피드 (136) 로 가스를 제공한다. 프로세스 가스들 및 부산물들은 플라즈마 프로세싱 챔버 (104) 내에서 특정한 압력을 유지하도록 또한 역할을 하는, 압력 제어 밸브 (142) 및 펌프 (144) 를 통해 플라즈마 프로세싱 챔버 (104) 로부터 제거된다. 가스 소스/가스 공급 메커니즘 (130) 은 제어기 (124) 에 의해 제어된다.
히터 전력 공급부 (150) 가 제어기 (124) 에 의해 제어된다. 히터 전력 공급부 (150) 는 전력 리드들 (158) 에 의해 하나 이상의 저항 가열 엘리먼트들 (154) 에 전기적으로 접속된다. CA, Fremont 소재의 Lam Research Corp.에 의한 Kiyo가 일 실시예를 실시하기 위해 사용될 수도 있다.
도 2는 가열 엘리먼트 (154) 를 갖는 ESC (120) 의 상단 개략도이다. 이 실시예의 가열 엘리먼트 (154) 는 거의 완전한 제 1 루프를 형성하는 제 1 가열 전류 경로 (204) 및 거의 완전한 제 2 루프를 형성하는 제 2 가열 전류 경로 (208) 로 거의 2 개의 완전한 루프들을 형성하는 단일 도전성 엘리먼트이다. 가열 엘리먼트 (154) 는 가열 엘리먼트 (154) 의 제 1 단부의 제 1 콘택트 지점 (212) 및 가열 엘리먼트 (154) 의 제 1 단부로부터 반대편인 가열 엘리먼트 (154) 의 제 2 단부의 제 2 콘택트 지점 (216) 에서 전력 리드들에 전기적으로 접속된다. 이 예에서, 제 1 전류 경로 (204) 와 제 2 전류 경로 (208) 사이에 "D"로 라벨링된 거리는 4 ㎜보다 작다. 이 예에서, 제 1 전류 경로 (204) 는 제 1 전류 경로 (204) 의 길이의 100 ％를 따라 제 2 전류 경로 (208) 로부터 4 ㎜ 이내에 있고 제 2 전류 경로 (208) 는 제 2 전류 경로 (208) 의 100 ％를 따라 제 1 전류 경로 (204) 로부터 4 ㎜ 이내에 있다. 이 예에서, 제 1 전류 경로 (204) 의 제 2 단부가 제 2 전류 경로 (208) 의 제 1 단부에 전기적으로 접속되기 때문에, 그리고 제 2 전류 경로 (208) 는 제 1 전류 경로 (204) 에 역방향으로 루프되기 때문에, 제 1 전류 경로 (204) 의 전류가 제 2 전류 경로 (208) 의 전류 플로우에 역평행하도록 하는 방식으로 가열 엘리먼트 (154) 를 통해 전류가 흐른다. 이 실시예에서 제 1 가열 전류 경로 (204) 및 제 2 가열 전류 경로 (208) 는 직렬이다.
동작시, 기판 (140) 이 ESC (120) 상에 장착된다. 전압이 도 2에서 화살표들로 나타낸 전류 플로우를 갖는 가열 엘리먼트 내 전류를 생성하도록 열 전력 공급부 (150) 에 의해 제공된다. 프로세스 가스가 프로세싱 챔버 내로 흐른다. RF 전력이 프로세스 가스를 플라즈마로 형성하기 위해 제공된다. 바이어스 전압이 바이어스 전압 전력 공급부 (116) 에 의해 ESC (120) 로 제공되어, 기판이 프로세싱되도록, 플라즈마로부터의 이온들로 하여금 기판 (140) 으로 가속되게 한다.
도 3은 도 1에 도시된 바와 같이, 열 전력 공급부 (150) 내에서 사용되는 전자 제어부 (300) 의 전기적 개략도이다. 전자 제어부 (300) 는 벅 변환기 (buck converter) 라고 한다. 벅 변환기는 가열 엘리먼트에 DC 전압을 제공한다. 벅 변환기는 DC 전압을 하강시키도록 사용된다. 대안적으로, DC 전압이 DC 전압을 가열 엘리먼트에 인가하기 전에 상승되게 되면, 부스트 변환기 (boost converter) 가 사용될 수도 있다. DC 전압을 제공함으로써, 이 실시예는 고정 극성 히터 전압 및 히터 엘리먼트들에 의해 생성된 자기장을 상쇄하기 (cancel) 위한 별도의 수단을 사용함으로써 종래 기술을 사용하여 문제들을 해결한다. 히터 엘리먼트들에 의해 생성된 자기장은 반대 방향들로 흐르는 전류와 함께, 상이한 가열 엘리먼트들의 전류들을 서로 밀접해지게 라우팅함으로써 상쇄된다.
종래 기술의 시스템들은 전류가 역평행이 아니라, 평행하게 흐르는 가열 엘리먼트들을 제공한다. 가열 엘리먼트들을 통해 흐르는 전류는 이온들이 플라즈마 시스 (plasma sheath) 를 통해 웨이퍼로 가속화될 때 이온들이 이동하는 방향에 수직으로 이온들에 대한 힘을 유발하는 자기장을 생성한다. 이 힘은 이온 궤적을 웨이퍼 표면에 직교하지 않는 방향으로 강제하는 경향이 있고, 이는 고 종횡비 에칭을 제한할 것이다. 표면에 직교하지 않게 시프팅되는 이온 궤적의 프로세스 영향을 최소화하기 위해, 종래 기술 히터들은 고 주파수 AC로 전력 공급된다. 교번하는 히터 전류는 자기장의 방향을 역전시키고, 이어서 이온 궤적의 힘 및 방향을 역전시킨다. 전체적인 효과는 균일도를 개선하기 위해 자화되지 않은 또는 0 전류 상태에 대해 이온 궤적을 앞뒤로 스윕핑 (sweep) 하는 것이다. 이 접근 방법의 문제점들은 다음과 같다: 1) 이온 궤적들이 웨이퍼 표면에 직교하지 않게 스윕핑되어 잠재적으로 프로세스에 영향을 준다. 2) 자기장 라인들이 부가적인 중심 및 에지 균일도 문제들에 원인이 될 수 있는, 웨이퍼의 중심 및 에지 근방에서 웨이퍼에 평행하지 않다. 3) 이온 방향의 시프팅이 항상 일 측면으로 되기 때문에, 고 이온 지향성을 필요로 하는 프로세스에 DC 전력공급된 히터가 옵션이 되지 않을 수도 있다. 4) 교번하는 히터 극성에 의해 생성된 자기장들이 자기장들에 의해 유발된 이온 궤적의 모든 시프팅을 평균화할만큼 충분히 빠르지 않다. AC가 20 ㎑ 이상의 고주파수이지만, 이온 궤적의 시프팅들을 평균화하기 위해 1 ㎒보다 큰 교번하는 주파수를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
종래 기술은, 히터 전력이 50 또는 60 ㎐ AC 라인 전압의 위상 각 또는 사이클 스킵 제어를 통해 제어되는, 교번하는 극성의 전압을 사용하였다. 다른 구성들은 ESC 히터들에 대한 전력을 제어하기 위해 고주파수 (300 ㎐) 가변 듀티 사이클, 교번하는 극성의 전압을 사용하려고 시도한다. 고주파수 및 가변 듀티 사이클은 히터 전력의 보다 정밀한 제어 및 보다 빠른 응답을 제공하도록 사용된다. 히터 전력의 교번하는 극성은 히터 전류로부터 생성된 자기장의 프로세스 균일도에 대한 영향을 최소화하도록 사용된다. 고주파수 교번하는 극성 접근방법을 사용한 문제점들은: 1) 교번하는 극성 접근방법이 히터 전류의 방향을 계속해서 스위칭하도록 부가적인 스위칭 컴포넌트들을 필요로 한다. 2) 2 개의 직렬 스위칭 디바이스들이 동시에 턴온된다면 슈팅 스루 (shoot through) 로 인해 증가된 디바이스 고장 위험이 있다. 3) 교번하는 극성 접근방법은 디바이스, 기생 커패시턴스 및 부하 커패시턴스가 사이클 각각에서 충전되고 방전되어 보다 높은 스위칭 손실들, 보다 낮은 신뢰성 및 증가된 RF 간섭을 발생시킬 것을 필요로 한다. 4) 히터 전압 및 전류는 생성된 복잡한 파형들로 인해 결정하기 보다 어렵다. (전압 및 전류의 측정값들은 히터 코일의 저항 및 히터 전력을 계산하는데 유용할 수 있다.) 5) 교번하는 히터 극성에 의해 생성된 자기장들은 자기장들에 의해 유발된 이온 궤적의 모든 시프팅을 평균화할만큼 충분히 빠르지 않다는 것이다.
종래 기술을 사용한 문제점들은 다음에 의해 해결된다: 1) 출력 전압의 극성을 스위칭할 필요가 더 이상 필요하지 않기 때문에, 히터 제어 컴포넌트 수를 감소시키는 고정 극성 히터의 사용. 이는 단순한 벅 변환기를 갖는 H 브리지 구성을 대체하게 한다. 2) 디바이스들이 변환기 입력 전압 양단에 직렬로 접속되지 않기 때문에 슈팅 스루로 인한 디바이스 고장 위험이 제거된다. 3) 디바이스, 기생 커패시턴스 및 부하 커패시턴스가 사이클 각각에서 충전되거나 방전되지 않기 때문에, 스위칭 손실들 및 RFI 가 감소된다. 4) 히터 전압 및 전류의 측정값들은 단일 극성 히터 전원을 사용하여 생성된 보다 단순한 전압 및 전류 파형들로 인해 단순화된다. 5) 고 종횡비 피처들에 대한 고정 자기장의 효과를 최소화하기 위해, 인접한 2 개의 가열 엘리먼트들은, 별도의 가열 엘리먼트들에 의해 생성된 자기장이 상쇄되도록, 반대 방향으로 흐르는 전류로 전력 공급된다.
상기 실시예는 히터를 통해 흐르는 전류에 의해 생성된 자기장을 상쇄함으로써 히터 전류에 의해 유발된 이온 궤적을 상당히 감소시키고, 자기장을 상쇄하기 위해 사용된 방법은 반대 (역평행) 방향들로 가열 엘리먼트들에서 전류가 흐르게 하는 것이다.
자기장의 상쇄는 가열 엘리먼트들이 서로 인접하게 될 때, 가장 효과적이 된다. AC가 제공된다면, 히터 엘리먼트가 여전히 역평행 전류들을 갖기 때문에, 상기 실시예의 전원이 DC 또는 AC일 수도 있다. AC가 사용되면, AC는 10 ㎑ 이하의 저주파수로 있을 것이다. 저주파수 AC는 스위칭하기 보다 쉽고 고주파수 AC는 자계 효과들을 상쇄하기 위해 필요하지 않다.
자기장을 상쇄시키고 이온 궤적에서 시프팅을 감소시킴으로써, 상기 실시예는: 1) 고 종횡비 프로세스들에서 개선. 2) 중심 및 에지 균일도의 개선. 3) 제어 전자장치를 단순화할 수 있는 DC 전력공급된 히터들을 사용할 능력을 제공한다.
도 4는 또 다른 실시예에서 가열 엘리먼트 (154) 를 갖는 ESC (120) 의 상단 개략도이다. 이 예에서 가열 엘리먼트 (154) 는 거의 완전한 제 1 루프를 형성하는 제 1 가열 전류 경로 (404) 및 거의 완전한 제 2 루프를 형성하는 제 2 가열 전류 경로 (408) 를 갖는 거의 2 개의 완전한 루프들을 형성하는 2 개의 별도의 도전성 엘리먼트들이다. 제 1 가열 전류 경로 (404) 는 제 1 가열 전류 경로 (404) 의 제 1 단부의 제 1 콘택트 지점 (412) 및 제 1 가열 전류 경로 (404) 의 제 1 단부로부터 반대편의 제 1 가열 전류 경로 (404) 의 제 2 단부의 제 2 콘택트 지점 (416) 에서 전력 리드들에 전기적으로 접속된다. 제 2 가열 전류 경로 (408) 는 제 2 가열 전류 경로 (408) 의 제 1 단부의 제 3 콘택트 지점 (420) 및 제 2 가열 전류 경로 (408) 의 제 1 단부로부터 반대편 제 2 가열 전류 경로 (408) 의 제 2 단부의 제 4 콘택트 지점 (424) 에서 전력 리드들에 전기적으로 접속된다. 이 예에서, 제 1 전류 경로 (404) 와 제 2 전류 경로 (408) 사이에 "D"로 라벨링된 거리는 4 ㎜보다 작다. 이 예에서, 제 1 전류 경로 (404) 는 제 1 전류 경로 (404) 의 길이의 100 ％를 따라 제 2 전류 경로 (408) 로부터 4 ㎜ 이내이다. 이 예에서, 리드들은 전류의 흐름을 나타내는 화살표들로 도시된 바와 같이, 제 1 전류 경로 (404) 의 전류가 제 2 전류 경로 (408) 의 전류 플로우에 역평행하도록 하는 방식으로 전류로 하여금 가열 엘리먼트 (154) 를 통해 흐르게 하는 방식으로 제 1 가열 전류 경로 (404) 및 제 2 가열 전류 경로 (408) 에 연결된다. 이는 제 1 콘택트 지점 (412) 및 제 3 콘택트 지점 (420) 을 열 전력 공급부 (150) 의 동일한 제 1 단자 또는 전력 리드에 연결함으로써 그리고 제 2 콘택트 지점 (416) 및 제 4 콘택트 지점 (424) 을 열 전력 공급부 (150) 의 동일한 제 2 단자 또는 전력 리드에 연결함으로써 달성될 수도 있다. 이 실시예에서, 제 1 전류 가열 경로 (404) 및 제 2 전류 가열 경로 (408) 는 역평행 방향의 전류를 갖는 전기적으로 병렬 회로들이다.
이 실시예에서, 제 2 가열 엘리먼트는 제 3 전류 경로 (428) 및 제 4 전류 경로 (432) 를 갖는다. 제 3 전류 경로 (428) 및 제 4 전류 경로 (432) 는 또한 역평행 전류 경로 플로우들을 가져, 서로의 자기장들을 충분히 소거할 수 있다. 제 1 가열 엘리먼트 (154) 는 제 1 가열 존 내에 있을 수도 있고, 그리고 제 2 가열 엘리먼트는 제 2 가열 존 내에 있을 수도 있다. 상이한 가열 존들은 2 개의 독립적으로 제어된 온도 제어부들을 제공하기 위해 상이한 전류량들을 가질 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 제 1 전류 경로, 제 2 전류 경로, 제 3 전류 경로, 및 제 4 전류 경로는 단일 온도 존을 제공하도록 모두 함께 제어되는 단일 가열 엘리먼트를 형성하도록 전기적으로 접속될 수도 있다.
다른 실시예들에서, 벅 변환기는 또 다른 타입의 변환기로 대체될 수도 있다. 바람직하게, 제 1 가열 전류 경로는 제 1 가열 전류 경로의 길이의 적어도 50 ％에 대해 제 2 가열 전류 경로에 거리 D 이내에 있고 제 2 가열 전류 경로는 제 2 가열 전류 경로의 길이의 적어도 50 ％에 대해 제 1 가열 전류 경로에 거리 D 이내에 있다. 보다 바람직하게, 제 1 가열 전류 경로는 제 1 가열 전류 경로의 길이의 적어도 75 ％에 대해 제 2 가열 전류 경로에 거리 D 이내에 있고, 제 2 가열 전류 경로는 제 2 가열 전류 경로의 길이의 적어도 75 ％에 대해 제 1 가열 전류 경로에 거리 D 이내에 있다. 가장 바람직하게, 제 1 가열 전류 경로는 제 1 가열 전류 경로의 길이의 100 ％에 대해 제 2 가열 전류 경로에 거리 D 이내에 있고, 제 2 가열 전류 경로는 제 2 가열 전류 경로의 길이의 100 ％에 대해 제 1 가열 전류 경로에 거리 D 이내에 있다. 바람직하게, 제 1 가열 전류 경로는 ESC의 반경과 동일한 길이에 대해 제 2 가열 전류 경로에 거리 D 이내에 있다. 보다 바람직하게, 제 1 가열 전류 경로는 ESC의 직경과 동일한 길이에 대해 제 2 가열 전류 경로에 거리 D 이내에 있다. 바람직하게, 제 1 가열 전류 경로는 적어도 5 ㎝의 길이에 대해 제 2 가열 전류 경로에 거리 D 이내에 있다. 바람직하게, D는 4 ㎜이다. 보다 바람직하게, D는 2 ㎜이다.
인접한 전류 경로들에서 자기장을 충분히 상쇄시키기 위해, 전류들은 실질적으로 동일해야 한다. 바람직하게, 실질적으로 동일한 전류는 25 ％ 미만의 차를 갖는다.
도 5는 또 다른 실시예에서 가열 엘리먼트 (154) 를 갖는 ESC (120) 의 상단 개략도이다. 이 예에서 가열 엘리먼트 (154) 는 거의 완전한 제 1 루프를 형성하는 제 1 가열 전류 경로 (504), 거의 완전한 제 2 루프를 형성하는 제 2 가열 전류 경로 (508) 및 거의 완전한 제 3 루프를 형성하는 제 3 가열 전류 경로 (528) 를 갖는, 거의 3 개의 완전한 루프들을 형성하는 3 개의 별도의 도전성 엘리먼트들이다. 제 1 가열 전류 경로 (504) 는 제 1 단부 (512) 및 제 1 가열 전류 경로 (504) 의 제 1 단부 (512) 로부터 반대편의 제 1 가열 전류 경로 (504) 의 제 2 단부의 콘택트 지점 (516) 을 갖는다. 제 2 가열 전류 경로 (508) 는 제 2 가열 전류 경로 (508) 의 제 1 단부 및 제 2 가열 전류 경로 (508) 의 제 1 단부로부터 반대편의 제 2 단부 (524) 에서 콘택트 지점 (520) 을 갖는다. 제 3 가열 전류 경로 (528) 는 제 1 단부 (532) 및 제 3 가열 전류 경로 (528) 의 제 1 단부 (532) 로부터 반대편의 제 3 가열 전류 경로 (528) 의 제 2 단부의 콘택트 지점 (536) 을 갖는다. 이 예에서, 제 1 전류 경로 (504), 제 2 전류 경로 (508), 및 제 3 전류 경로 (528) 는 모두 제 1 전류 경로 (504) 의 길이의 100 ％를 따라 서로 4 ㎜ 이내에 있다. 이 예에서, 리드들은, 전류의 플로우를 나타내는 화살표들에 의해 도시된 바와 같이, 제 1 전류 경로 (504) 의 전류가 제 2 전류 경로 (508) 의 전류 플로우에 역평행하고 제 2 전류 경로 (508) 의 전류 플로우가 제 3 전류 경로 (528) 의 전류 플로우에 역평행하도록, 전류로 하여금 가열 엘리먼트 (154) 를 통해 흐르게 하는 방식으로 제 1 가열 전류 경로 (504), 제 2 가열 전류 경로 (508), 및 제 3 가열 전류 경로 (528) 에 연결된다. 이에 더하여, 제 1 전류 경로 (504) 및 제 3 전류 경로 (528) 에서 전류의 합은 제 2 전류 경로 (508) 의 전류와 실질적으로 동일하다. 이는 콘택트 지점 (520) 을 열 전력 공급부 (150) 의 제 1 단자에 연결하고, 콘택트 지점 (516) 및 콘택트 지점 (536) 을 열 전력 공급부 (150) 의 제 2 단자에 연결하고 그리고 제 1 가열 전류 경로 (504) 의 제 1 단부 (512), 제 2 가열 전류 경로 (508) 의 제 2 단부 (524), 및 제 3 가열 전류 경로 (528) 의 제 1 단부 (532) 를 함께 연결함으로써 달성될 수도 있다. 이에 더하여, 제 2 가열 전류 경로의 전류는 제 1 가열 전류 경로의 전류와 제 3 가열 전류 경로의 전류의 합과 동일할 것이다.
전류 경로들에 의해 생성된 자기장들을 실질적으로 상쇄시키기 위해 역평행 전류 플로우를 갖는 인접한 전류 경로들을 사용하는 다른 구성들이 제공될 수도 있다. 이러한 시스템들은 저항 가열 엘리먼트들에 의해 생성된 자기장들을 저감시킴으로써 고 종횡비 에칭을 개선한다. 다른 구성들에서, 기판 지지부는 용량 결합 플라즈마 또는 다른 전력공급된 플라즈마 프로세싱 챔버에서 사용될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 제 1 가열 전류 경로 및 제 2 가열 전류 경로가 복수의 도전성 경로들로 이루어질 수도 있고 합들이 실질적으로 동일하도록, 제 1 가열 전류 경로들을 통해 흐르는 전류들의 합은 제 2 가열 전류 경로들을 통해 흐르는 전류들의 25 ％ 이내이다. 다른 기판 지지부들이 ESC 대신 사용될 수도 있다. 예를 들어, 기판 지지부는 기계적 척 시스템을 사용할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 가열 전류 경로들은 대부분 원형의 원주를 형성하거나 나선을 형성한다. 이러한 구성은 내측 존들 및 외측 존들이 별도로 제어되게 한다. 다른 실시예들에서, 가열 전류 경로들은 선형일 수도 있고 또는 다른 구성들을 가질 수도 있다. 저항 가열 엘리먼트는 ESC의 기판 지지부 바디 내에 임베딩될 수도 있고 또는 기판 지지부 바디의 표면 상에 임베딩될 수도 있다.
본 개시가 몇몇 바람직한 실시예들의 면에서 기술되었지만, 본 개시의 범위 내에 속하는 변경들, 수정들, 치환들 및 다양한 대체 등가물들이 있다. 본 개시의 방법들 및 장치들을 구현하는 많은 대안적인 방식들이 있다는 것을 또한 주의한다. 따라서 이하에 첨부된 청구항들은 본 개시의 진정한 정신 및 범위 내에 속하는 모든 이러한 변경들, 치환들 및 다양한 대체 등가물들을 포함하는 것으로 해석되도록 의도된다.
Claims (18)
- 반도체 프로세싱 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부에 있어서,
기판 지지부 바디; 및
상기 기판 지지부 바디 내에 임베딩되거나 상기 기판 지지부 바디 상의 적어도 하나의 저항 가열 엘리먼트로서, 상기 기판 지지부 바디 내 또는 상의 제 1 가열 전류 경로 및 상기 기판 지지부 바디 내 또는 상의 제 2 가열 전류 경로를 포함하고, 상기 제 1 가열 전류 경로는 제 2 가열 전류 경로로부터 4 ㎜ 이내에 있고, 상기 제 1 전류 경로를 통해 흐르는 상기 전류는 상기 제 2 가열 전류 경로를 통해 흐르는 상기 전류와 반대 방향인, 상기 적어도 하나의 저항 가열 엘리먼트를 포함하는, 기판 지지부. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전류 경로는 길이를 갖고, 상기 제 1 가열 전류 경로의 상기 길이의 적어도 1/2에 대해, 상기 제 1 가열 전류 경로는 상기 제 2 가열 전류 경로로부터 4 ㎜ 이내에 있는, 기판 지지부. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전류 경로는 길이를 갖고, 상기 제 1 가열 전류 경로의 상기 길이의 적어도 1/2에 대해, 상기 제 1 가열 전류 경로는 상기 제 2 가열 전류 경로로부터 2 ㎜ 이내에 있는, 기판 지지부. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전류 경로 및 상기 제 2 가열 전류 경로는 실질적으로 동일한 양의 전류를 반송하도록 구성되는, 기판 지지부. - 제 4 항에 있어서,
상기 저항 가열 엘리먼트에 전기적으로 접속된 DC 전원을 더 포함하는, 기판 지지부. - 제 5 항에 있어서,
상기 DC 전원과 상기 저항 가열 엘리먼트 사이에 전기적으로 접속된 벅 변환기 (buck converter) 또는 부스트 변환기 (boost converter) 를 더 포함하는, 기판 지지부. - 제 4 항에 있어서,
상기 저항 가열 엘리먼트에 전기적으로 접속된 AC 전원을 더 포함하는, 기판 지지부. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전류 경로 및 상기 제 2 가열 전류 경로는 하나 이상의 도전성 경로들로 이루어지고, 상기 제 1 가열 전류 경로들을 통해 흐르는 상기 전류들의 합은 상기 제 2 가열 전류 경로들을 통해 흐르는 상기 전류들의 합의 25 ％ 이내인, 기판 지지부. - 제 2 항에 있어서,
상기 저항 가열 엘리먼트에 전기적으로 접속된 저주파수AC 전원을 더 포함하는, 기판 지지부. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전류 경로 및 상기 제 2 가열 전류 경로는 실질적으로 동일한 양의 전류를 반송하도록 구성되는, 기판 지지부. - 제 1 항에 있어서,
상기 저항 가열 엘리먼트에 전기적으로 접속된 DC 전원을 더 포함하는, 기판 지지부. - 제 11 항에 있어서,
상기 DC 전원과 상기 저항 가열 엘리먼트 사이에 전기적으로 접속된 벅 변환기 또는 부스트 변환기를 더 포함하는, 기판 지지부. - 제 1 항에 있어서,
상기 저항 가열 엘리먼트에 전기적으로 접속된 AC 전원을 더 포함하는, 기판 지지부. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전류 경로 및 상기 제 2 가열 전류 경로는 하나 이상의 도전성 경로들로 이루어지고, 상기 제 1 가열 전류 경로들을 통해 흐르는 상기 전류들의 합은 상기 제 2 가열 전류 경로들을 통해 흐르는 상기 전류들의 합의 25 ％ 이내인, 기판 지지부. - 제 1 항에 있어서,
상기 저항 가열 엘리먼트에 전기적으로 접속된 저주파수AC 전원을 더 포함하는, 기판 지지부. - 반도체 프로세싱 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부에 있어서,
기판 지지부 바디; 및
상기 기판 지지부 바디 내에 임베딩되거나 상기 기판 지지부 바디 상의 적어도 하나의 저항 가열 엘리먼트로서, 상기 기판 지지부 바디 내 또는 상의 제 1 가열 전류 경로 및 상기 기판 지지부 바디 내 또는 상에, 상기 제 1 가열 전류 경로에 역평행하고 (antiparallel) 4 ㎜에 있는 제 2 가열 전류 경로를 포함하는, 상기 적어도 하나의 저항 가열 엘리먼트를 포함하는, 기판 지지부. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전류 경로는 길이를 갖고, 상기 제 1 가열 전류 경로의 상기 길이의 적어도 1/2에 대해, 상기 제 1 가열 전류 경로는 상기 제 2 가열 전류 경로에 역평행하고 상기 제 2 가열 전류 경로로부터 4 ㎜ 이내에 있는, 기판 지지부. - 제 17 항에 있어서,
상기 저항 가열 엘리먼트에 전기적으로 접속된 DC 전원을 더 포함하는, 기판 지지부.
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