KR20200106981A - 기판 후면 퍼징 (purging) 및 열적 싱킹 (sinking) 을 하는 정전 척 페데스탈 - Google Patents

기판 후면 퍼징 (purging) 및 열적 싱킹 (sinking) 을 하는 정전 척 페데스탈 Download PDF

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티모시 에스. 토마스
라메시 찬드라세카란
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Abstract

정전 기판 척은 우연한 후면 증착을 방지하기 위해 기판 후면 퍼징 및 시일들의 고장을 방지하거나 완화하기 위해 열적 싱킹 (thermal sinking) 을 제공한다.

Description

기판 후면 퍼징 (purging) 및 열적 싱킹 (sinking) 을 하는 정전 척 페데스탈
관련된 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2018년 2월 1일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제 15/886,098 호의 우선권의 이익을 주장하고, 이는 모든 목적들을 위해 참조로서 본 명세서에 인용된다.
본 출원은 정전 기판 척 (chuck) 에 관한 것이다. 정전 기판 척들은 박막 증착, 플라즈마 에칭, 포토레지스트 스트립핑 (stripping), 기판 세정뿐만 아니라 리소그래피 (lithography), 이온 주입, 등과 같은 다양한 제조 툴들에서 널리 사용된다.
정전 척들 (electrostatic chuck; ESC) 은 척킹 표면 상에 일 극성의 전하 및 기판 상에 반대 극성의 전하를 인가함으로써 동작한다. 반대 전하들이 끌리기 때문에, 기판은 발생하는 정전기력에 의해 제자리에 홀딩되거나 클램핑된다.
ESC 기판 페데스탈이 개시된다. ESC 기판 페데스탈은 기판을 척킹 (chucking) 하기 위한 척킹 표면, 페데스탈 마운트 (pedestal mount) 및 정전 척을 지지하도록 그리고 페데스탈 마운트에 마운팅되도록 배치된 페데스탈 스템을 갖는 정전 척을 포함한다. 페데스탈 스템은 (a) 정전 척에 가스를 공급하기 위해 스템 벽 내에 또는 인접하게 제공된 하나 이상의 도관들을 갖는 스템 벽, (b) 스템 벽으로부터 페데스탈 마운트에 제공된 히트 싱크 (heat sinking) 엘리먼트로 열을 교환하기 위한 열 교환 표면 및 (c) 스템 벽과 페데스탈 마운트 사이에 제공되는 시일 (seal) 과 인터페이싱하도록 배치된 시일 인터페이스를 포함하고, 시일 인터페이스는 시일이 열 교환 표면에 대해 보다 적은 열을 받도록 충분한 거리에 의해 스템의 원통형 벽 상의 열 교환 표면으로부터 오프셋된다.
비배타적인 실시예에서, 페데스탈 스템은 원통형이고 외부 원통 벽 표면 및 내부 원통 벽 표면을 규정하며 하나 이상의 도관들은 외부 원통 벽 표면과 외부 원통 벽 표면 사이에 각각 형성된다.
또 다른 비배타적인 실시예에서, 페데스탈 스템은 정전 척을 지지하도록 배치된 제 1 원위 단부 및 시일과 인터페이싱하도록 배치된 시일 인터페이스를 포함하는 제 2 원위 단부를 포함한다. 열 교환 표면은 페데스탈 스템의 제 1 원위 단부 및 제 2 원위 단부 중간에 있다.
또 다른 비배타적인 실시예에서, 하나 이상의 도관들은 정전 척에 제공된 가스 분배 네트워크와 유체로 연통하고, 하나 이상의 도관들은 척킹 표면에 척킹된다면 기판의 후면 상에 포지티브 가스 압력을 생성하기 위한 가스 분배 네트워크에 가스를 공급하도록 배치된다.
또 다른 비배타적인 실시예에서, 가스 분배 네트워크는 척킹 표면에 걸쳐 가스를 균등하게 분배하게 위해 정전 척 상에 배치된 채널들과 가스 유입구들의 일 패턴을 포함한다.
또 다른 비배타적인 실시예에서, 정전 척의 척킹 표면은 척킹 표면에 척킹된다면 기판의 둘레 주위에 부분적인 시일을 생성하도록 배치된 링 시일을 더 포함하고, 부분적인 시일은 기판의 후면으로부터 대기로 포지티브 가스 플로우를 허용하도록 배치된다.
본 출원 및 이의 이점들은, 첨부한 도면들과 함께 취해진 이하의 기술 (description) 을 참조하여 가장 잘 이해될 수도 있다.
도 1은 비배타적인 실시예에 따라 기판을 프로세싱하기 위한 기판 제조 툴의 블록도이다.
도 2a는 또 다른 비배타적인 실시예에 따른 정전 기판 페데스탈의 단면도이다.
도 2b는 정전 기판 페데스탈의 페데스탈 스템의 확대도이다.
도 3은 또 다른 비배타적인 실시예에 따른 정전 기판 페데스탈의 척킹 표면의 도면이다.
도면들에서, 유사한 참조 번호들은 때때로 유사한 구조 엘리먼트들을 지정하기 위해 사용된다. 도면들의 도시들이 개략적이고, 스케일대로 도시되지 않았다는 것이 또한 인식되어야 한다.
본 출원은 이제 첨부한 도면들에 예시된 바와 같이 몇 가지 비배타적인 실시예들을 참조하여 상세히 기술될 것이다. 이하의 기술에서, 본 개시의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시된다. 그러나, 본 개시는 이들 구체적 상세들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 단계들 및/또는 구조체들은 본 개시를 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않았다.
도 1은 비배타적인 실시예에서 사용될 수도 있는 기판 프로세싱 툴 (100) 의 블록도이다. 이 예에서, 프로세싱 툴 (100) 은 프로세싱 챔버 (102), 가스 소스 (104), 무선 주파수 (RF) 소스 (106), 바이어스 소스 (108), 배출 펌프 (110), 온도 제어기 (112), 진공 소스 (114) 및 제어기 (116) 를 포함한다.
프로세싱 챔버 (102) 는 RF 소스 (106) 에 커플링된 엘리먼트 (118), 및 기판 (122) 을 척킹하기 위한 ESC 기판 페데스탈 (120) 을 포함한다.
툴 (100) 의 동작 동안, 기판 (122) 은 소스 (104) 에 의해 공급된 가스를 담는 프로세싱 챔버 (102) 내의 ESC 기판 페데스탈 (120) 상에 척킹된다. 소스 (106) 로부터의 RF 전력이 플라즈마 엘리먼트 (118) 에 인가되면, 프로세싱 챔버 (102) 내에서 기판 (122) 을 프로세싱하기 위한 플라즈마가 생성된다. 툴의 유형에 따라, 플라즈마는 박막 증착, 에칭, 등을 포함하는 다수의 방식들로 기판 (122) 을 프로세싱하도록 사용될 수도 있다.
또한 동작 동안, 제어기 (116) 는 챔버 (102) 내에서 다수의 동작들, 예컨대 바이어스 소스 (108) 를 통해 기판 (122) 에 인가된 바이어스, 배출 펌프 (110) 를 통해 챔버 (102) 밖으로 플라즈마 또는 다른 가스들의 배출, 온도 제어기 (112) 및 진공 소스 (114) 를 통해 기판 페데스탈 (120) 및/또는 기판 (122) 의 온도를 선택적으로 제어할 수도 있다. 이들 엘리먼트들 및 이들의 동작 각각이 공지되었기 때문에, 상세한 설명은 간결성을 위해 본 명세서에 제공되지 않는다.
도 1에서, 다양한 전기 및/또는 공급 튜브 (본 명세서에 일반적으로 “배관 (plumbing)”으로 지칭됨) 는 다양한 컴포넌트들 (108 내지 116) 과 기판 페데스탈 (120) 사이에 제공된다. 도면의 상세들을 과하게 복잡하게 (over-complicating) 하지 않기 위해, 이 배치는 예시될 때 단일 연결부 (124) 로 간략화된다는 것에 주의해야 한다. 챔버 (102) 및/또는 기판 페데스탈 (120) 내외의 다양한 전기 및 공급 튜브의 경로 (routing) 는 복잡하지만, 간결성을 위해 본 명세서에서 다루어지지 않는다는 것이 잘 이해된다.
일 구체적이지만 비배타적인 실시예에서, 툴 (100) 은 ALD (Atomic Layer Deposition) 툴이다. 이 특정한 실시예에서, 통상적으로 전구체들로 지칭된 교번하는 가스 종에 표면을 노출시킴으로써 박막 증착이 기판 상에서 성장한다. 예를 들어, 제 1 전구체가 제 1 프로세싱 단계에서 챔버 (102) 에 부가될 수도 있다. 제 1 전구체 재료가 기판의 표면 상에 흡수되거나 증착된 후, 모든 초과량이 챔버 (102) 로부터 제거된다. 이후, 제 2 프로세싱 단계에서, 제 2 전구체가 챔버 (102) 에 도입되고, 기판의 표면 상에 증착된다. 이 단계가 완료될 때, 제 2 전구체의 모든 초과량이 챔버 (102) 로부터 제거된다. 상기 프로세스는 목표된 두께의 막이 달성될 때까지 복수의 횟수들로 반복될 수도 있다. 예를 들어, 특정한 그러나 비배타적인 ALD 프로세스는 (1) 전구체의 도포, (2) 전구체의 챔버의 퍼징, (3) 플라즈마를 사용하여 증착된 전구체의 반응 또는 변환, 및 이후 (4) 이 3 단계 프로세스를 복수의 횟수들로 반복하는 복수의 단계들을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예들에서, 본 명세서에 기술되지 않은 다른 단계들이 필요에 따라 사용될 수도 있다.
ALD 툴들이 매우 박형인 막들을 증착할 수 있지만, 이들의 사용은 몇 가지 이유들로 문제가 있다. 기판 및 기판 페데스탈 모두는 증착 동안 강렬한 열을 받는다. 이러한 열은 기판 페데스탈에 제공된 다양한 시일들 및 다른 장비의 고장을 유발할 수도 있다. ALD 툴들을 사용하는 또 다른 문제는 증착된 막 재료의 입자들이 매우 작을 수 있어 이들이 기판의 후면 상에 우연히 증착될 수도 있다는 것이다. 이 적용예에서, 출원인들은 이하에 상세하게 기술된 바와 같이 이들 문제들에 대한 해결방안을 고안했다.
도 2a를 참조하면, 비배타적인 실시예에 따른 ESC 기판 페데스탈 (120) 의 단면도가 도시된다. ESC 기판 페데스탈 (120) 은 기판 (미도시) 을 척킹하기 위한 척킹 표면 (204), 페데스탈 마운트 (206) 및 ESC 척 (202) 을 지지하도록 그리고 페데스탈 마운트 (206) 에 제공된 리세스 (recess) (213) 상에 마운팅되도록 배치되는 페데스탈 스템 (208) 을 갖는 ESC 척 (202) 을 포함한다.
페데스탈 스템 (208) 은 ESC 척 (202) 을 지지하도록 배치된 제 1 원위 단부 (210) 및 제 2 원위 단부 (212) 를 포함한다. 원위 단부 (212) 근방에, 페데스탈 마운트 (206) 의 리세스 (213) 내의 마주보는 제 2 시일 인터페이스 (218) 사이에 놓이는 시일과 인터페이스하도록 시일 인터페이스 (214) 가 제공된다. 비배타적인 실시예에서, 시일은 퍼플루오르화된 (perfluoronated) 엘라스토머들 또는 플루오르화된 (fluorinated) 엘라스토머들과 같은, 화학물질들 및 온도들과 양립할 수 있는 엘라스토머들로 이루어진 복수의 o-링들 (216A 및 216B) 을 포함한다. 대안적인 실시예들에서, 시일들 (216A 및 216B) 은 플루오로카본, 실리콘, 또는 플루오르화될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 시일들 (216A 및 216B) 은 최소 고장의 위험을 갖는 시간의 연장된 기간들에 대해 이상적으로, 150 ℃ 이상에서 동작할 수 있다.
페데스탈 스템 (208) 은 또한 페데스탈 스템 (208) 의 제 1 원위 단부 (210) 및 제 2 원위 단부 (212) 중간에 있는 열 교환 엘리먼트 (220) 를 포함한다. 비배타적인 실시예에서, 열 교환 표면들 (220) 은 스템 벽 (208) 으로부터 외측으로 연장하는 돌출부이고, 페데스탈 마운트 (206) 에 제공된 히트 싱크 엘리먼트들 (222) 과 열적으로 콘택트하도록 배치된다. 이 배치로, 엘리먼트들 (222) 및 페데스탈 마운트 (206) 모두 열을 싱킹한다 (sink).
볼트들 또는 스크루들과 같은 기계적 고정 엘리먼트들 (215) 은 히트 싱크 엘리먼트 (222) 및 페데스탈 스템 (208) 을 페데스탈 마운트 (206) 에 기계적으로 고정하도록 배치된다. 기판 페데스탈 (120) 을 조립할 때, 페데스탈 스템은 페데스탈 마운트 (206) 의 리세스 (213) 내로 삽입된다. 히트 싱크 엘리먼트 (222) 는 이후 페데스탈 스템 (208) 으로부터 돌출되는 열 교환 표면 (220) 을 규정하는 돌출부가 히트 싱크 엘리먼트들 (222) 과 페데스탈 마운트 (206) 사이에 “샌드위치”되도록 페데스탈 마운트 (206) 의 상단에 마운팅된다. 따라서, 엘리먼트들 (215) 에 의해 고정될 때, 3 개의 컴포넌트들은 단일 어셈블리에 함께 고정된다. 조립의 용이함을 위해, 히트 싱크 엘리먼트 (222) 는 복수의 부분들로 분할될 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크 엘리먼트 (222) 는 2 개 이상의 플레이트들 (예를 들어, 페데스탈 스템 (208) 을 둘러싸도록 설계된 2 개의 180° 반원 플레이트들) 로 이루어질 수 있다.
열 교환 표면 (220) 이 페데스탈 스템 (208) 의 길이를 따라 시일 인터페이스 (214) 및 시일들 (216A/216B) 로부터 오프셋된다는 것에 주의한다. 이 배치로, 척킹 표면 (204) 에 척킹된 기판의 프로세싱 동안 생성된 열은 시일들 (216A 및 216B) 의 위치에 도달하기 전 히트 싱크 엘리먼트 (222) 에 적어도 부분적으로 전달된다. 결과로서, 시일들 (216A 및 216B) 은 페데스탈 스템 (208) 의 열 교환 표면 (220) 보다 상대적으로 저온으로 유지된다.
또 다른 비배타적인 실시예들에서, 페데스탈 스템은 원통형이고, 외부 원통 벽 표면 (224A) 및 내부 원통 벽 표면 (224B) 을 규정한다. 하나 이상의 도관들 (226) 은 외부 원통 벽 표면 (224A) 과 내부 원통 벽 표면 (224B) 사이에 각각 형성된다. 대안적으로, 하나 이상의 도관들 (예시되지 않음) 은 외측 원통 벽 표면 (224A) 및/또는 내측 원통 벽 표면 (224B) 에 인접하게 제공된다. 본 명세서에 사용된 용어 “도관”이 가스를 이송하기 위한 임의의 통로, 예컨대 이로 제한되는 것은 아니지만, 튜브들, 중공형 실린더, 유체 라인, 덕트 (duct), 파이프라인, 호스, 등을 커버하는 것으로 넓게 이해되어야 한다는 것을 주의해야 한다.
하나 이상의 도관들 (226) 은 ESC 척 (202) 에 제공된 가스 분배 네트워크 (도 2에 예시되지 않음) 와 유체로 연통한다.
또 다른 실시예들에서, 페데스탈 스템 (208) 은 다수의 열적으로 전도성인 재료들로 이루어질 수도 있다. 이러한 재료들은 알루미늄 나이트라이드, 알루미늄 옥사이드, 세라믹, 다른 열적으로 전도성인 재료들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 2b는 상기 기술된 많은 피처들의 우수한 도면을 도시하는 ESC 기판 페데스탈 (120) 의 페데스탈 스템 (208) 의 확대도이다. 특히, 도 2b는:
(a) 스템 벽 (208) 으로부터 외측으로 연장하거나 돌출하고, 페데스탈 마운트 (206) 에 제공된 히트 싱크 엘리먼트 (222) 와 열적 콘택트하게 배치되는, 열 교환 표면 (220);
(b) 페데스탈 마운트 (206) 의 리세스 (213) 에 위치된 마주보는 제 2 시일 인터페이스 (218) 사이에 놓이는 o-링 시일들 (216A 및 216B) 과 인터페이싱하도록 배치된 시일 인터페이스 (214); 및
(c) 페데스탈 스템 (208) 의 외부 원통 벽 표면 (224A) 과 내부 원통 벽 표면 (224B) 사이에 형성된 가스 도관(들) (226) 을 예시한다.
도 2b에서 보다 분명한 것과 같이, 열 교환 표면 (220) 및 시일 인터페이스 (214) 는 거리 (235) 만큼 오프셋된다.
다양한 실시예들에서, 오프셋 범위는 상당히 가변할 수도 있다. 예를 들어, 오프셋은 대략 0.25 인치 (6.35 mm) 이상, 0.25 내지 8.0 인치 (203.2 mm) 이상, 0.25 내지 1.5 인치 (38.1 mm), 0.5 내지 5.0 인치 (12.7 mm에서 127 mm) 또는 0.25보다 큰 임의의 다른 적합한 오프셋의 범위일 수도 있다. 미리 결정된 실시예에서 사용된 실제 오프셋 치수 (235) 는 페데스탈 스템 (208) 의 길이, 소산되어야 하는 열의 양, 열을 견디기 위한 시일들 (216A 및/또는 216B) 의 유형 및/또는 수명, 등과 같은 몇 가지 요인들에 따라 가변할 수도 있다. 이러한 바와 같이, 구체적이지만 비배타적인 실시예들로, 오프셋 치수 (235) 는 0.25 인치 (6.25 mm) 를 넘는 임의의 값일 수도 있다. 본 명세서에 제공된 임의의 특정한 치수들이 예시적이고 제한하지 않는다는 것을 의미한다는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 오프셋 거리가 보다 클수록, 통상적으로 온도 차가 보다 커진다.
또한, 비배타적인 실시예들에서, 시일들 (216A 및/또는 216B) 은 200 ℃ 이하, 바람직하게 약 150 ℃ 내지 160 ℃로 유지된다. 다시, 이들 온도 값들이 단지 예시적이고 제한하는 것으로 의도되지 않았다는 것이 이해되어야 한다. 실제 실시예들에서, 광범위한 온도 차들 및 타겟 온도들이 사용될 수도 있다.
마지막으로, 도시된 도관(들) (226) 의 배치는 제한하는 것으로 의도되지 않았다. 이전에 주지된 바와 같이, 도관들은 또한 외부 원통 벽 표면 (224A) 및/또는 내부 원통 벽 표면 (224B) 에 인접하게 위치될 수 있다.
상기 기술된 배치로, 페데스탈 스템 (208) 의 중심 영역 (230) 은 상대적으로 점유되지 않는다. 결과로서, 공간은 이 중심 영역 (230) 을 통해 다양한 컴포넌트들 (108) 로부터 정전 척 (202) 으로 전기 케이블들이 진행되고, 하우스들을 공급하는, 등 (예를 들어, “배관”) 을 하도록 이용 가능하다.
도 3을 참조하면, 정전 척 (202) 의 척킹 표면 (204) 의 상면도가 도시된다. 이 실시예에서, 표면 (204) 은 가스 분배 네트워크 (302) 및 링 시일 (304) 을 포함한다.
가스 분배 네트워크 (302) 는 가스 유출구들 (306), 채널들 (308) 의 그리드 (grid) 및 균등화 링 (310) 을 포함한다. 가스 유출구들 (306) 은 페데스탈 스템 (208) 을 통해 정전 척 (202) 에 가스 공급을 제공하는 하나 이상의 도관들 (226) 과 유체로 연통한다. 유출구들 (306) 을 통해 공급된 가스가 이후 채널들 (308) 을 통해 기판 (122) 의 후면에 인접하게 분배된다. 균등화 링 (310) 은 척킹 표면 (204) 에 걸쳐 가스 압력을 균등화하도록 돕는다. 결과로서, 포지티브인, 실질적으로 동일한, 압력이 기판 (122) 의 후면의 표면 영역 위에 생성된다.
링 시일 (304) 은 표면 (204) 상에 척킹된다면 기판 (122) 의 주변부 또는 둘레를 콘택트하도록 배치된다. 링 시일 (304) 은 부분적인 시일을 생성하도록 배치되고, 기판 (122) 의 후면 상의 포지티브 압력 가스가 챔버 (102) 내 측정 (sounding) 대기로 천천히 빠져나가게 된다는 것을 의미한다. 즉, 포지티브 가스 플로우는 기판 (122) 의 후면과 척킹 표면 (204) 사이의 공간에 진입하는 것으로부터 증착 재료 및/또는 다른 입자들 또는 오염물질들을 퍼지하거나 방지한다. 결과로서, 우연한 증착 또는 오염이 방지되거나 상당히 감소된다.
또한, 가스는 기판 (122) 과 척킹 표면 (204) 사이의 열 전도를 향상시킴으로써 냉각을 위해 또한 사용될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 포지티브 압력은 대략 10 내지 30 Torr 범위의 가스에 의해 생성된다. 일 특정한 실시예에서, 사용된 가스는 헬륨이다. 그러나, 질소, 아르곤, 또는 다른 불활성 가스를 포함하는 다른 퍼지 가스들이 사용될 수도 있다.
비배타적 실시예에서, 링 시일 (304) 은 매우 연마되고 평평한 세라믹으로 이루어진다. 다른 실시예들에서, 링 시일 (304) 은 통상적으로, 거리의 12 인치 (304.8 mm) 마다 0.001 인치 (0.0254 mm) 의 평탄도보다 작은, 주로 평평한 재료로 이루어진다. 다시, 이들 평탄도 특성들은 단지 예시적이고, 보다 크거나 보다 작은 평탄도 특성들을 갖는 링 시일이 사용될 수도 있다.
도 3에 예시된 특정한 실시예는 예시적이고, 임의의 방식으로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것에 주의한다. 예를 들어, 가스 유출구들 (306) 의 수는 이 특정한 실시예에 도시된 6 개보다 많거나 적을 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 가스 유출구들 (306) 각각은 전용 도관 (226) 에 연결된다. 다른 실시예들에서, 도관 (226) 은 1 개보다 많은 유출구 (306) 를 공급할 수 있다. 또한, 채널들 (308) 의 그리드는 임의의 패턴으로 가정될 수 있고, 예시된 바와 같이 “별” 패턴으로 제한되지 않는다.
상기 기술된 실시예들은 따라서 이하를 포함하는 다수의 문제들을 해결한다:
(1) 척킹된다면 기판 (122) 뒷면 상에 압력이 생성될 수 있도록, 페데스탈 스템 (208) 을 통해 헬륨 또는 다른 퍼지 가스와 같은 가스를 제공한다. 이 포지티브 압력은 박막 재료의 우연한 오염 및 증착을 방지하는 것을 돕고 또한 기판의 냉각을 돕는다.
(2) 페데스탈 스템 (208) 의 벽들 내 또는 벽들에 인접한 가스 도관들 (226) 의 배치는 퍼지 가스로 하여금 척킹 표면 (204) 에 공급되게 한다. 또한, 페데스탈 스템 (208) 내의 공간 (230) 은 다른 필요한 “배관”으로 하여금 정전 척 (202) 에 공급되게 하도록 빈다 (free).
(3) 열 교환 표면 (220) 에서 열의 싱킹으로부터의 시일들 (216A 및 216B) 의 오프셋은 시일들 (216A 및 216B) 의 근방에서 상당히 보다 낮은 온도들을 발생시킨다. 결과로서, 시일들 (216A 및 216B) 의 용융 또는 고장 가능성은 상당히 감소된다.
본 출원이 ADL 툴의 맥락으로 기술되었지만, 이것이 결코 제한으로 해석되는 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다. 대조적으로 본 명세서에 기술된 ESC 기판 페데스탈 (120) 은 화학적 기상 증착 툴들, 리소그래피 툴들, 플라즈마 에칭 또는 화학적 에칭 툴들, 이온 주입 툴들, 기판 세정 툴들, 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 매우 다양한 기판 프로세싱 툴들에서 사용될 수도 있다.
몇 개의 실시예들만이 상세히 기술되었지만, 본 출원은 본 명세서에 개시된 정신 또는 범위로부터 벗어나지 않고 많은 다른 형태들로 구현될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 예를 들어, 기판은 반도체 웨이퍼, 별개의 반도체 디바이스, 평평한 패널 디스플레이, 또는 임의의 다른 유형의 워크피스일 수 있다.
따라서, 본 실시예들은 예시적이고, 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 하며, 실시예들은 본 명세서에 주어진 세부사항들로 한정되지 않고, 첨부된 청구항들의 범위 및 등가물들 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (21)

  1. 기판을 척킹 (chucking) 하기 위한 척킹 표면을 갖는 정전 척 (electrostatic chuck; ESC);
    페데스탈 마운트 (pedestal mount);
    상기 페데스탈 마운트에 제공된 히트 싱크 (heat sinking) 엘리먼트; 및
    상기 정전 척을 지지하도록 그리고 상기 페데스탈 마운트에 마운팅되도록 배치된 페데스탈 스템을 포함하고, 상기 페데스탈 스템은,
    (a) 상기 정전 척에 가스를 공급하기 위해 스템 벽 내에 또는 인접하게 제공된 하나 이상의 도관들을 갖는 상기 스템 벽;
    (b) 상기 스템 벽으로부터 상기 페데스탈 마운트에 제공된 상기 히트 싱크 엘리먼트로 열을 교환하기 위한 열 교환 표면; 및
    (c) 상기 스템 벽과 상기 페데스탈 마운트 사이에 제공되는 시일 (seal) 과 인터페이싱하도록 배치된 시일 인터페이스로서, 상기 시일 인터페이스는 상기 시일이 상기 열 교환 표면에 대해 보다 적은 열을 받도록 오프셋 (offset) 거리만큼 상기 스템의 상기 벽 상의 상기 열 교환 표면으로부터 오프셋되는, 상기 시일 인터페이스를 포함하는, 정전 척 기판 페데스탈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오프셋 거리는 0.25 인치 (6.35 mm) 보다 큰, 정전 척 기판 페데스탈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 페데스탈 마운트는,
    상기 페데스탈 스템을 수용하기 위한 리세스 (recess); 및
    상기 페데스탈 스템의 상기 스템 벽이 상기 페데스탈 마운트의 상기 리세스 내에 위치될 때 상기 스템 벽의 상기 시일 인터페이스와 마주보게 배치된 제 2 시일 인터페이스를 더 포함하고,
    상기 시일은 상기 스템 벽의 상기 시일 인터페이스와 상기 페데스탈 마운트의 상기 제 2 시일 인터페이스 사이에 위치되는 하나 이상의 o-링(들)인, 정전 척 기판 페데스탈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 교환 표면은 상기 스템 벽으로부터 연장하는 돌출부이고, 상기 돌출부는 상기 페데스탈 마운트 상에 상기 열 교환 표면을 콘택트하도록 배치된, 정전 척 기판 페데스탈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시일은 200 ℃ 이하의 온도로 유지되는, 정전 척 기판 페데스탈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 페데스탈 스템은 원통형이고 외부 원통 벽 표면 및 내부 원통 벽 표면을 규정하며, 상기 하나 이상의 도관들은 상기 외부 원통 벽 표면과 상기 외부 원통 벽 표면 사이에 각각 형성되는, 정전 척 기판 페데스탈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 도관들은 상기 페데스탈 스템의 외부 벽 또는 내부 벽에 인접하게 제공되는, 정전 척 기판 페데스탈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 페데스탈 스템은,
    상기 정전 척을 지지하도록 배치된 제 1 원위 단부; 및
    상기 시일과 인터페이싱하도록 배치된 상기 시일 인터페이스를 포함하는 제 2 원위 단부를 포함하고,
    상기 열 교환 표면은 상기 페데스탈 스템의 상기 제 1 원위 단부 및 상기 제 2 원위 단부 중간에 있는, 정전 척 기판 페데스탈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 페데스탈 스템은 이하:
    (a) 알루미늄 나이트라이드;
    (b) 알루미늄 옥사이드;
    (c) 세라믹;
    (d) 열적으로 전도성인 재료; 및
    (e) 상기 (a) 내지 상기 (d) 의 임의의 조합 중 하나로부터 적어도 부분적으로 이루어지는, 정전 척 기판 페데스탈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 도관들은 상기 정전 척에 제공된 가스 분배 네트워크와 유체로 연통하고, 상기 하나 이상의 도관들은, 상기 척킹 표면에 척킹된다면 상기 기판의 후면 상에 포지티브 가스 압력을 생성하기 위해 상기 가스 분배 네트워크에 상기 가스를 공급하도록 배치된, 정전 척 기판 페데스탈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 포지티브 가스 압력은 10 내지 30 Torr 범위인, 정전 척 기판 페데스탈.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 가스 분배 네트워크는 상기 척킹 표면에 걸쳐 상기 가스를 균등하게 분배하게 위해 상기 정전 척 상에 배치된 채널들과 가스 유입구들의 패턴을 포함하는, 정전 척 기판 페데스탈.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전 척의 상기 척킹 표면은, 상기 척킹 표면에 척킹된다면 상기 기판의 둘레 주위에 부분적인 시일을 생성하도록 배치된 링 시일을 더 포함하고, 상기 부분적인 시일은 상기 기판의 후면으로부터 대기로 포지티브 가스 플로우를 허용하도록 배치되는, 정전 척 기판 페데스탈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 링 시일은 세라믹인, 정전 척 기판 페데스탈.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전 척에 공급된 상기 가스는, 상기 척킹 표면에 척킹된다면 상기 기판의 후면 상에 재료의 우연한 증착을 방지하도록 사용되는 퍼지 가스인, 정전 척 기판 페데스탈.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스는 이하:
    (a) 헬륨;
    (b) 질소;
    (c) 아르곤; 또는
    (d) 불활성 가스 중 하나인, 정전 척 기판 페데스탈.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트 싱크 엘리먼트는 상기 페데스탈 마운트에 기계적으로 고정되는, 두 개 이상의 세그먼트들 (segments) 을 포함하는 원형 플레이트인, 정전 척 기판 페데스탈.
  18. 제 1 항에 있어서,
    어셈블리 내에 상기 페데스탈 스템, 상기 페데스탈 마운트 및 상기 히트 싱크 엘리먼트를 기계적으로 고정하기 위한 하나 이상의 기계적 패스너들 (fasteners) 을 더 포함하는, 정전 척 기판 페데스탈.
  19. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 o-링(들)은 적어도 150 ℃의 온도를 견딜 수 있는 엘라스토머 (elastomer) 로 이루어지는, 정전 척 기판 페데스탈.
  20. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 o-링(들)은,
    퍼플루오르화된 (perfluoronated) 엘라스토머들;
    플루오르화된 (fluorinated) 엘라스토머들;
    플루오로카본 엘라스토머들; 또는
    실리콘 엘라스토머들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 엘라스토머로 이루어지는, 정전 척 기판 페데스탈.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 링 시일은 평평하고, 12 인치 (304.8 mm) 의 거리마다 0.001 인치 (0.0254 mm) 이하의 평탄도를 갖는, 정전 척 기판 페데스탈.
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