KR20220125205A - 증가하는 면적 밀도를 갖는 기판 지지부 및 대응하는 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 프로세싱 시스템을 위한 기판 지지부가 제공되고 바디 및 메사들을 포함한다. 메사들은 바디에 걸쳐 분포되고 바디로부터 이격되는 방향으로 연장한다. 메사들은 기판을 지지하도록 구성된다. 메사들 각각은 기판과 콘택트하고 지지하는 표면 영역을 포함한다. 메사들의 면적 밀도는 기판 지지부의 중심부로부터 방사상 거리가 증가함에 따라 단조적으로 증가한다.

Description

증가하는 면적 밀도를 갖는 기판 지지부 및 대응하는 제조 방법{SUBSTRATE SUPPORT WITH INCREASING AREAL DENSITY AND CORRESPONDING METHOD OF FABRICATING}
본 개시는 기판 프로세싱 시스템들의 기판 지지부들에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술 설명은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제공하기 위한 것이다. 본 발명자들의 성과로서 본 배경기술 섹션에 기술되는 정도의 성과 및 출원시 종래 기술로서 인정되지 않을 수도 있는 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
기판 프로세싱 시스템들은 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들의 에칭, 증착 및/또는 다른 처리를 수행하도록 사용될 수도 있다. 기판 상에서 수행될 수도 있는 예시적인 프로세스들은, 이로 제한되지 않지만, PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 프로세스, PVD (physical vapor deposition) 프로세스, 이온 주입 프로세스, 및/또는 다른 에칭, 증착, 및 세정 프로세스들을 포함한다. 기판은 기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버의 기판 지지부, 예컨대 페데스탈, 정전 척 (ESC), 등 상에 배치될 수도 있다. 예를 들어, PECVD 프로세스에서 에칭 동안, 하나 이상의 전구체들을 포함하는 가스 혼합물이 프로세싱 챔버 내로 도입되고 기판을 에칭하기 위해 플라즈마가 스트라이킹된다.
기판 프로세싱 시스템을 위한 기판 지지부가 제공되고 바디 및 메사들을 포함한다. 메사들은 바디에 걸쳐 분포되고 바디로부터 이격되는 방향으로 연장한다. 메사들은 기판을 지지하도록 구성된다. 메사들 각각은 기판과 콘택트하고 지지하는 표면 영역을 포함한다. 메사들의 면적 밀도는 기판 지지부의 중심부로부터 방사상 거리가 증가함에 따라 단조적으로 증가한다.
다른 특징들에서, 기판의 열 팽창량을 추정하는 단계; 기판 지지부의 하나 이상의 메사들 위의 기판 상에 인가된 압력을 추정하는 단계; 및 기판 지지부의 방사상 거리가 증가함에 따라 면적 밀도들이 단조적으로 증가하도록, 기판 지지부에 걸쳐 면적 밀도들을 추정하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 방법은 기판과 메사들 사이의 러빙 (rubbing) 으로 인한 기판의 마모 깊이를 추정하는 단계로서, 마모 깊이는 열 팽창량, 인가된 압력, 및 면적 밀도들에 기초하여 추정되는, 기판의 마모 깊이를 추정하는 단계; 및 마모 깊이를 최소화하기 위해 마모 깊이에 기초하여 하나 이상의 파라미터들을 조정하는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 추가 적용가능 영역들은 상세한 기술, 청구항들 및 도면들로부터 명백해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시를 목적으로 의도되고, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않았다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 기판 지지부를 포함하는 기판 프로세싱 시스템의 예의 기능적 블록도이다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 기판 지지부의 예시적인 부분의 평면도이다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 기판과 기판 지지부의 상단 절단도이다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 메사들을 포함하는 기판 지지부의 측단면도이다.
도 5는 인접한 메사들 사이에서 기판의 수직 편향을 예시하는 측면도이다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 기판 지지부 제어기를 포함하는 기판 지지부 시스템이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 기판 지지부 제조 방법을 예시한다.
도 8은 기판에 부가된 클램핑 압력을 예시하는 기판 및 기판 지지부의 일부의 예의 측면도이다.
도 9는 국소 영역에 부가된 힘들을 예시하는 기판 및 기판 지지부의 일부의 예의 측면도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하도록 사용될 수도 있다.
전통적으로, 기판과 기판 지지부 사이의 콘택트 영역은 기판의 표면에 걸쳐 균일하게 분포된다. 이 균일하게 분포된 콘택트 영역 배치가 기판 프로세싱 동안 기판 지지부가 실질적으로 가열되지 않을 때 애플리케이션에 적절하다. 그러나, 기판의 실질적인 가열을 포함하는 애플리케이션들에 대해, 기판에 대해 균일하게 분포된 콘택트 영역을 갖는 기판 지지부의 사용은 후면측 마모를 발생시킬 수 있다. 후면측 마모는 기판의 후면측 상의 스크래치를 지칭한다. 기판의 후면측은 기판 지지부와 콘택트하는 기판의 측면을 지칭한다. 프로세싱 동안, 기판의 열 팽창 및 수축은 기판으로 하여금 기판 지지부 상에 러빙 (rub) 하게 하여 기판의 후면측 상에 스크래치를 발생시킨다.
기판의 팽창 및 수축량은, 기판의 중심에서 팽창 및 수축이 최소이거나 없고 기판의 외측 원주 에지에서 팽창 및 수축량이 최대이도록, 기판의 반경에 따라 증가한다. 그 결과, 기판의 후면측 상에서 일어날 수 있는 스크래치들의 양은 기판의 중심 근방에 최소량의 스크래치가 존재하고 기판의 외측 원주 에지 근방에 최대량의 스크래치가 존재하도록, 반경에 따라 증가한다. 기판과 기판 지지부 사이의 표면-대-표면 러빙이 기판의 후면측에서 스크래치되는 입자들을 발생시킨다. 이는 프로세싱 챔버 내 기판 및/또는 다른 기판들 상에 디펙트들을 유발할 수 있다.
이하에 기술된 장치들 및 방법들은 기판들의 후면측의 스크래치를 최소화하도록 설계된 기판 지지부들을 포함한다. 기판과 기판 지지부 사이의 개선된 콘택트가 기판 지지부의 온도가 가변할 수 있는 기판 프로세싱 동안 기판 상에 부가된 힘들을 균일하게 분포시키도록 제공된다. 기판 프로세싱 동안 부가된 힘들의 균일한 분포는 후면측 마모를 최소화한다.
도 1은 RF 플라즈마를 사용하여 프로세싱을 수행하기 위한 예시적인 기판 프로세싱 시스템 (100) 을 도시한다. 도 1은 CCP (capacitive coupled plasma) 시스템을 도시하지만, 본 명세서에 개시된 실시예들은 TCP (transformer coupled plasma) 시스템들, ECR (electron cyclotron resonance) 플라즈마 시스템들, ICP (inductively coupled plasma) 시스템들 및/또는 기판 지지부를 포함하는 다른 시스템들 및 플라즈마 소스들에 적용가능하다. 실시예들은 PVD (physical vapor deposition) 프로세스들, PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 프로세스들, CEPVD (chemically enhanced plasma vapor deposition) 프로세스들, 이온 주입 프로세스들, 및/또는 다른 에칭, 증착, 및 세정 프로세스들에 적용가능하다.
기판 프로세싱 시스템 (100) 은 프로세싱 챔버 (102) 를 포함한다. 프로세싱 챔버 (102) 는 프로세싱 챔버 (102) 의 다른 컴포넌트들을 둘러싸고, RF 플라즈마를 담는다. 프로세싱 챔버 (102) 는 상부 전극 (104) 및 기판 지지부 (106) (예를 들어, ESC) 를 포함한다. 동작 동안, 기판 (108) 은 기판 지지부 (106) 상에 배치된다. 기판 지지부 (106) 는 MCA (minimum contact area) 피처들 (107) 을 포함한다. MCA 피처들 (107) 각각은 "메사"로 지칭될 수도 있다. 메사들 (107) 은 기판 지지부 (106) 의 상단 부분 (또는 기판 (108) 에 가장 가까운 부분) 에 걸쳐 분포되고, 기판 지지부로부터 상향으로 멀리 연장하고, 기판 (108) 을 지지한다. 메사들 (107) 은 기판 (108) 과 콘택트한다. 기판 (108) 은 기판 지지부 (106) 상으로 정전 클램핑될 수도 있다. 메사들 (107) 은 기판 지지부 (106) 의 상단 금속성 층의 일부로서 일체로 형성될 수도 있다. 기판 지지부 (106) 는 임의의 수의 메사들을 포함할 수도 있다.
이하에 더 기술된 바와 같이, 기판 (108) 에 대한 메사들 (107) 의 콘택트 표면적은 기판 지지부 (106) 의 반경 (또는 기판 지지부 (106) 의 중심으로부터 떨어진 거리) 및 따라서 기판 (108) 의 반경 (또는 기판 (108) 의 중심으로부터 떨어진 거리) 과 같이 증가한다. 이는 기판 (108) 이 기판 지지부 상에 중심이 위치되기 때문이다. 직경, 표면적, 크기 및/또는 메사들의 수는 기판 지지부 (106) 의 중심으로부터 방사상 거리가 증가함에 따라 기판 지지부 (106) 의 상단 측표면의 단위 면적 당 증가할 수도 있다. 메사들 (107) 은 도 2 및 도 3 그리고 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 실린더 형상일 수도 있고, 그리고/또는 상이하게 성형될 수도 있다 (예를 들어, 반구 (hemi-spherically) 형상 또는 반구 (semi-spherically) 형상). 메사들의 구조 및 형상은 도 2 내지 도 6에 대해 이하에 더 기술된다.
단지 예를 들면, 상부 전극 (104) 은 가스들을 도입하고 분배하는 샤워헤드 (109) 를 포함할 수도 있다. 샤워헤드 (109) 는 프로세싱 챔버 (102) 의 상단 표면에 연결된 일 단부를 포함하는 스템 부분 (111) 을 포함할 수도 있다. 샤워헤드 (109) 는 대체로 실린더형이고 프로세싱 챔버 (102) 의 상단 표면으로부터 이격되는 위치에서 스템 부분 (111) 의 반대편 단부로부터 방사상 외측으로 연장한다. 샤워헤드 (109) 의 기판 대면 표면은 프로세스 가스 또는 퍼지 가스가 흐르는 홀들을 포함한다. 대안적으로, 상부 전극 (104) 은 도전 플레이트를 포함할 수도 있고 가스들은 또 다른 방식으로 도입될 수도 있다.
기판 지지부 (106) 는 하부 전극으로서 작용하는 도전성 베이스플레이트 (110) 를 포함한다. 베이스플레이트 (110) 는 적어도 부분적으로 세라믹 재료로 형성될 수도 있는, 히팅 플레이트 (112) 를 지지한다. 내열층 (114) 이 히팅 플레이트 (112) 와 베이스플레이트 (110) 사이에 배치될 수도 있다. 베이스플레이트 (110) 는 베이스플레이트 (110) 를 통해 냉각제를 흘리기 위한 하나 이상의 냉각제 채널들 (116) 을 포함할 수도 있다.
RF 생성 시스템 (120) 은 RF 전압을 생성하고 상부 전극 (104) 및 하부 전극 (예를 들어, 기판 지지부 (106) 의 베이스플레이트 (110)) 중 하나로 RF 전압을 출력한다. 상부 전극 (104) 및 베이스플레이트 (110) 중 다른 하나는 DC 접지될 수도 있고, AC 접지될 수도 있고, 또는 플로팅 전위에 있을 수도 있다. 단지 예를 들면, RF 생성 시스템 (120) 은 하나 이상의 매칭 및 분배 네트워크들 (124) 에 의해 상부 전극 (104) 및/또는 베이스플레이트 (110) 로 피딩되는 RF 전압들을 생성하는 하나 이상의 RF 생성기들 (122) (예를 들어, 용량 결합된 플라즈마 RF 전력 생성기, 바이어스 RF 전력 생성기, 및/또는 다른 RF 전력 생성기) 을 포함할 수도 있다. 예로서, 플라즈마 RF 생성기 (123), 바이어스 RF 생성기 (125), 플라즈마 RF 매칭 네트워크 (127) 및 바이어스 RF 매칭 네트워크 (129) 가 도시된다.
가스 전달 시스템 (130) 은 하나 이상의 가스 소스들 (132-1, 132-2, …, 및 132-N (집합적으로 가스 소스들 (132)) 을 포함하고, N은 0보다 큰 정수이다. 가스 소스들 (132) 은 하나 이상의 전구체들 및 이들의 혼합물들을 공급한다. 가스 소스들 (132) 은 또한 퍼지 가스를 공급할 수도 있다. 기화된 전구체가 또한 사용될 수도 있다. 가스 소스들 (132) 은 밸브들 (134-1, 134-2, …, 및 134-N (집합적으로 밸브들 (134)) 및 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers) (136-1, 136-2, …, 및 136-N (집합적으로 질량 유량 제어기들 (136)) 에 의해 매니폴드 (140) 에 연결된다. 매니폴드 (140) 의 출력은 프로세싱 챔버 (102) 로 피드된다. 단지 예를 들면, 매니폴드 (140) 의 출력은 샤워헤드 (109) 로 피드된다.
온도 제어기 (142) 는 히팅 플레이트 (112) 에 배치된 TCE들 (144) (때때로 액추에이터들로 지칭됨) 에 연결될 수도 있다. 시스템 제어기 (160) 와 분리된 것으로 도시되지만, 온도 제어기 (142) 는 시스템 제어기 (160) 의 일부로서 구현될 수도 있다. 예로서, TCE들 (144) 은 이로 제한되는 것은 아니지만, 히팅 플레이트 (112) 의 매크로 존 각각에 대응하는 각각의 매크로 TCE들 (또는 TCE들의 제 1 어레이) 및/또는 히팅 플레이트 (112) 의 마이크로 존 각각에 대응하는 마이크로 TCE들 (또는 TCE들의 제 2 어레이) 을 포함할 수도 있다. 매크로 TCE들은 히팅 플레이트 (112) 의 매크로 존들의 온도들 및/또는 다른 필드들의 정확하지 않은 (coarse) 튜닝에 사용될 수도 있다. 마이크로 TCE들은 히팅 플레이트들의 마이크로 존들의 온도들 및/또는 다른 필드들을 정밀 튜닝에 사용될 수도 있다. 매크로 존들은 마이크로 존들을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 마이크로 존들은 2 이상의 매크로 존들과 오버랩할 수도 있다. 매크로 존들 및 마이크로 존들은 미리 결정될 수도 있고, 매칭할 수도 있고, 상이할 수도 있고, 또는 임의의 형상일 수도 있다.
히팅 플레이트 (112) 는 복수의 온도 제어된 존들을 포함한다 (예를 들어, 4 개의 존들, 존들 각각은 4 개의 온도 센서들을 포함한다). 온도 제어된 존들 각각은 대응하는 매크로 TCE들 및/또는 마이크로 TCE들을 갖는다. 매크로 TCE들은 각각의 온도 제어된 존들 각각에서 선택된 온도들을 대략적으로 달성하도록 제어된다. 마이크로 TCE들은 각각의 온도 제어된 존들의 온도들을 정밀하게 조정하도록 그리고/또는 온도 제어된 존 각각에서 온도 불균일도들에 대해 보상하도록 개별적으로 제어될 수도 있다. 예를 들어, 매크로 TCE의 설정점 온도 각각에 대해, 히팅 플레이트 (112) 의 상단 표면에 걸친 온도 분포 응답이 공지될 수도 있고 맵핑될 수도 있다 (즉, 메모리에 저장됨). 유사하게, 히팅 플레이트 (112) 의 표면에 걸친 마이크로 TCE들 각각의 온도 분포 응답은 공지되고 맵핑될 수도 있다. 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들이 멀티-존 히팅 플레이트들 및/또는 ESC들에 대해 기술되었지만, 본 개시의 원리들은 기판 프로세싱 시스템의 다른 온도 제어된 컴포넌트들에 적용될 수도 있다.
온도 제어기 (142) 는 기판 지지부 (106) 및 기판 지지부 (106) 상의 기판 (예를 들어, 기판 (108)) 의 온도들을 제어하기 위해 TCE들 (144) 의 동작, 따라서 TCE들 (144) 의 온도들을 제어할 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 채널들 (116) 을 통해 냉각제 플로우 (압력들 및 플로우 레이트들) 를 제어하도록 냉각제 어셈블리 (146) 와 통신할 수도 있다. 예를 들어, 냉각제 어셈블리 (146) 는 냉각제 펌프 및 저장부를 포함할 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 기판 지지부 (106) 및 히팅 플레이트 (112) 를 냉각하기 위해 채널들 (116) 을 통해 냉각제를 선택적으로 흘리도록 냉각제 어셈블리 (146) 를 동작시킨다. 온도 제어기 (142) 는 냉각제가 흐르는 레이트 및 냉각제의 온도를 제어할 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 프로세싱 챔버 (102) 내 센서들로부터 검출된 파라미터들에 기초하여 TCE들 (144) 에 공급된 전류 및 채널들 (116) 에 공급된 냉각제의 압력 및 플로우 레이트들을 제어한다.
밸브 (156) 및 펌프 (158) 는 프로세싱 챔버 (102) 로부터의 반응물질들을 배기하도록 사용될 수도 있다. 시스템 제어기 (160) 는 공급된 RF 전력 레벨들, 공급된 가스들의 압력들 및 플로우 레이트들, RF 매칭, 등을 제어하는 것을 포함하여, 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 컴포넌트들을 제어할 수도 있다. 시스템 제어기 (160) 는 밸브 (156) 및 펌프 (158) 의 상태들을 제어한다. 로봇 (170) 은 기판 지지부 (106) 상으로 기판들을 전달하고, 그리고 기판 지지부 (106) 로부터 기판들을 제거하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 로봇 (170) 은 기판 지지부 (106) 와 로드 록 (172) 사이에서 기판들을 이송할 수도 있다. 로봇 (170) 은 시스템 제어기 (160) 에 의해 제어될 수도 있다. 시스템 제어기 (160) 는 로드 록 (172) 의 동작을 제어할 수도 있다.
도 2는 기판 지지부의 부분 (200) 의 평면도를 도시한다. 이 부분 (200) 은 도 1의 기판 지지부 (106) 의 일부로서 포함될 수도 있다. 이 부분 (200) 은 메사들 (202) 을 포함한다. 메사들 (202) 이 동일한 직경을 갖는 것으로 도시되지만, 메사들 (202) 의 직경들은 상이할 수도 있고 기판 지지부의 중심으로부터 기판 지지부의 외측 그리고/또는 최외측 주변 에지로 증가할 수도 있다.
메사들의 면적 밀도는 기판 지지부의 국소 영역 (local regions) 의 메사들의 총 콘택트 면적을 지칭한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 기판 지지부의 국소 영역 (204) 에 대한 면적 밀도는 국소 영역 (204) 내에 있는 메사들 (202) 의 상단 표면 영역들의 총 콘택트 면적을 국소 영역의 면적으로 나눈 것과 같다. 예를 들어, 국소 영역 (204) 의 면적 밀도는 국소 영역 (204) 내 메사들 (202) (도 2에서 영역들 a 내지 d로 라벨링됨) 의 영역들의 일부들의 합을 국소 영역 (204) 의 면적으로 나눈 (또는
Figure pat00001
) 것과 같고, 여기서 rl은 국소 영역 (204) 의 반경이다. 식별된 국소 영역 (204) 내가 아닌 영역들 a 내지 d의 부분들은 합에 포함되지 않는다.
일 실시예에서, 기판 지지부의 면적 밀도는 기판 지지부의 중심으로부터 기판 지지부의 외측 및/또는 최외측 주변 에지로 증가한다. 도 3은 기판 지지부 (222) 상의 예시적인 기판 (220) 의 상단 절단도를 도시한다. 기판 (220) 의 일부는 기판 지지부 (222) 의 메사들 (224) 의 부분을 예시하는 평면도이다. 기판 (220) 및 기판 지지부 (22) 의 반경 r이 도시된다. 메사들 (224) 의 면적 밀도는 중심 (226) 으로부터 주변 에지 (228) 로 증가하고 따라서 기판 (220) 및/또는 기판 지지부 (222) 의 반경과 함께 증가한다. 면적 밀도는 기판 지지부 (222) 의 중심으로부터 방사상 거리가 증가함에 따라 단조적으로 그리고/또는 선형으로 증가할 수도 있다. 일 실시예에서, 메사들 (224) 의 기판 콘택트 표면적들 및/또는 직경들은 중심 (226) 으로부터 주변 에지 (228) 로 크기가 증가하고 따라서 기판 (220) 및/또는 기판 지지부 (222) 의 반경과 함께 증가한다. 반경이 증가하는 메사들 (224) 의 콘택트 표면적들의 크기들을 갖는 것에 더하여 또는 대안적으로, 기판 (220) 의 단위 상단 측 표면적 당 그리고/또는 기판 지지부 (222) 의 국소 영역 당 메사들의 수는 또한 기판 (220) 및/또는 기판 지지부 (222) 의 반경의 증가와 함께 증가할 수도 있다.
도 2에 도시된 예에서, 국소 영역 (204) 은 반경 rl을 갖는다. 반경 rl은 국소 영역의 원주가 메사들 (202) 중 대응하는 메사들의 중심들을 통과하도록 선택될 수도 있다. 반경 rl은 메사들 사이의 거리들 d1, d2와 관련된다. 메사들 (202) 사이의 거리들 d1, d2가 증가함에 따라 그리고/또는 반경 rl이 증가함에 따라, 메사들 (202) 상의 기판의 국소 수직 편향은 기판 상의 압력으로 인해 증가할 수 있다. 국소 수직 편향의 예는 도 5에 도시된다.
도 4는 바디 (242) 를 포함하고 층 (244) 을 포함할 수도 있는 기판 지지부 (240) 를 도시한다. 층 (244) 은 기판 지지부 (240) 의 최상부 층일 수도 있고 그리고/또는 바디 (242) 및/또는 최상부 층 상에 배치될 수도 있다. 바디 (242) 는 도 1의 기판 지지부 (106) 와 유사하게 전극, 히팅 엘리먼트들, 냉각제 채널들, 등을 포함할 수도 있다. 층 (244) 은 메사들 (246) 을 포함한다. 기판 (248) 이 메사들 (246) 의 상단 콘택트 표면들 상에 배치되고 콘택트한다. 메사들 (246) 은 상기 기술된 바와 같이, 증가하는 반경과 함께 증가하는 면적 밀도를 제공하도록 구성된다.
도 5는 인접한 메사들 (262) 사이에서 기판 (260) 의 수직 편향 δ을 예시하는 측면도이다. 프로세싱 동안 기판 (260) 에 하향으로 부가된 힘 f로 인해, 기판 (260) 은 메사들 (262) 사이에서 편향할 수 있다. 이 편향의 예는 수직 편향 δ으로 식별된다. 수직 편향 δ은 인접한 메사들과 면적 밀도 사이의 거리에 기초한다. 인접한 메사들 (262) 간 거리의 예는 도 5에서 dbm으로 식별된다. 메사들 (262) 중 일 메사의 상부 에지의 예시적인 반경 mr이 또한 도시된다.
도 6은 컴퓨터 (272) 및 머시닝 시스템 (274) 을 포함하는 기판 지지부 시스템 (270) 을 도시한다. 컴퓨터 (272) 는 기판 지지부 제어기 (276) 및 메모리 (294) 를 포함한다. 기판 지지부 제어기 (276) 는 슬립 제어기 (278), 편향 제어기 (280), 소프트 폴리싱 제어기 (282), 메사 구성 제어기 (284), 마모 깊이 제어기 (286), 방사상 팽창 제어기 (288), 압력 제어기 (290), 면적 밀도 제어기 (292), 및/또는 제조 제어기 (296) 를 포함할 수도 있다. 제어기들 (278, 280, 282, 284, 286, 288, 290, 292, 296) 의 동작은 도 7의 방법에 대해 이하에 더 기술된다.
메모리 (294) 는 파라미터들 (298) 및/또는 기판 지지부 메사 패턴들 (300) 을 저장한다. 파라미터들 (298) 은 도 1의 프로세싱 시스템 (100) 의 센서들에 의해 검출된 파라미터들 및/또는 도 7의 방법 동안 사용되고, 추정되고, 그리고/또는 결정된 파라미터들을 포함할 수도 있다. 기판 지지부 메사 패턴들은 메사들의 콘택트 표면적들의 형상들 및 크기들; 기판 지지부들의 미리 결정된 국소 영역 각각의 메사들의 수; 메사들의 높이들; 기판 지지부들에 걸친 메사들의 위치들 (또는 레이아웃); 미리 결정된 국소 영역들의 면적 밀도들; 및/또는 기판 지지부들의 중심들로부터 주변 에지들로의 면적 밀도 변동을 포함할 수도 있다.
머시닝 시스템 (274) 은 CNC (computer numerical control) 밀링 머신, 널링 머신 (knurling machine), 몰딩 머신, 캐스팅 머신, 3D 프린터, 및/또는 다른 머신들 및/또는 기판 지지부를 제조하는데 적합한 디바이스들을 포함할 수도 있다. 머시닝 시스템 (274) 은 기판 지지부 (314) 을 제조하는데 사용된 머시닝 제어기 (310) 및 머시닝 툴 (312) 을 포함할 수도 있다. 머시닝 제어기 (310) 는 인터페이스 (320) 를 통해 컴퓨터 (272) 로부터 기판 지지부 메사 패턴들 중 하나를 수신할 수도 있고 기판 지지부 (314) 를 제조하기 위한 머시닝 툴 (312) 의 동작을 제어할 수도 있다. 머시닝 툴 (312) 은 CNC 밀링 툴 및/또는 다른 적합한 머시닝 툴을 포함할 수도 있다.
도 1 및 도 6의 제어기들의 더 규정된 구조체에 대해, 이하에 제공된 도 7의 방법을 참조하고 용어 "제어기"의 정의가 이하에 제공된다. 본 명세서에 개시된 시스템들은 다수의 방법들을 사용하여 동작될 수도 있고, 예시적인 방법이 도 7에 예시된다. 도 7에서, 기판 지지부 제조 방법이 도시된다. 이하의 태스크들이 도 6의 구현예들에 대해 주로 기술되지만, 태스크들은 본 개시의 다른 구현예들에 적용되도록 용이하게 수정될 수도 있다. 태스크들은 반복적으로 수행될 수도 있다.
방법은 400에서 시작될 수도 있다. 402에서, 슬립 제어기 (278) 는 기판 지지부 상에서 기판의 슬립이 예상되는지를 결정한다. 슬립 제어기 (278) 는 슬립이 예상되는지 결정하기 위해 파라미터 분석을 수행할 수도 있다. 슬립은 통상적으로 기판에 TSV들 (through silicon vias) 을 형성할 때 발생하는, 고열 및 부하 조건들 하에서 발생한다. 식 1은 (i) 기판 지지부의 열 팽창과 연관된 힘과 (ii) 기판과 기판 지지부 사이의 마찰력으로 인한 저항력 간의 관계를 제공한다. 식 1의 좌측은 열 팽창과 연관된 힘이고, 식 1의 우측은 저항력이고, 여기서, E는 기판의 영률 (Young's modulus) 이고; α는 기판의 열 팽창의 계수이고; d는 기판의 직경이고; h는 기판의 두께이고; Qin는 프로세싱 동안 기판 상의 이온 충돌로 인한 기판과 기판 지지부 사이에서 전달된 입력된 열이고; k는 메사의 높이로 나눈 BSG (back-side-gas) 의 열 전도도이고; AW는 기판의 콘택트 표면적이고; Tref는 기판 지지부의 온도이고; T0는 시작 온도 (또는 상온) 이고; μ는 기판과 기판 지지부의 메사들 간의 마찰 계수이고; K는 메사들의 유전체 속성들 (예를 들어, 메사들의 세라믹 재료의 유전체 속성들) 에 종속적인 상수이고; V는 클램핑 전압이고; AMCA는 메사들의 기판 콘택트 표면적들의 합이고, PBSG는 BSG 압력이고; 그리고 AW는 기판과 대면하는 기판 지지부의 측방향 표면적이다 (예를 들어, πr2, 여기서 r은 기판 지지부의 반경). 입력된 열 Qin은 RF 생성된 전력 및 정전 클램핑력에 정비례한다. 정전 클램핑력이 보다 클수록 보다 큰 열이 기판과 기판 지지부 사이에서 전달된다. 메사들의 높이들이 보다 클수록 보다 적은 열이 기판과 기판 지지부 사이에서 전달된다.
Figure pat00002
프로세스 조건들에 대해 예상된 값들을 사용하여, 식 1은 기판의 열 팽창과 연관된 힘 (식 1의 좌측) 이 마찰력으로 인한 저항력 (식 1의 우측) 보다 크다는 것을 나타낼 수도 있다. 이러한 이유로, 기판은 메사들 상에서 슬립하는 것으로 예상된다.
슬립이 발생하면, 기판 지지부 상의 기판의 기계적 마모로 인한 입자 생성을 최소화하도록 이하의 태스크들이 수행된다. 이하의 태스크들은 중심으로부터 증가하는 거리와 함께 기판-대-메사 콘택트량의 단조적 그리고/또는 선형 증가를 제공하는 동안, 기판의 중심에서 기판-대-메사 콘택트량을 최소화하는 것을 포함하여 분산된 기판-대-메사 콘택트량을 제공하도록 지향된다. 기판-대-메사 콘택트량의 증가는 기판 지지부의 반경의 증가로 제공된다. 이는 기판 지지부의 반경에 비례하여 증가하는 메사들의 면적 밀도로 인한 것이다. 면적 밀도의 증가는 기판 지지부의 반경에 따라 메사들의 수를 증가시키고 그리고/또는 메사들 각각의 콘택트 표면적들을 증가시킴으로써 제공될 수도 있다. 이는 기판의 후면에 대한 손상을 최소화한다.
이하의 태스크들 (404, 406, 408, 410, 412, 414, 416) 은 슬립이 예상된다면 수행될 수도 있다. 슬립이 예상되지 않는다면, 이하의 태스크들 (404, 406, 408, 410, 412, 414, 416) 중 하나 이상은 수행되지 않을 수도 있다.
404에서, 편향 제어기 (280) 는 미리 결정된 영역들 (예를 들어, 2 이상의 인접한 메사들 사이의 영역들) 에 대한 수직 편향량들을 추정한다. 도 2를 참조하면, 메사들 (202) 간의 영역들은 대응하는 기판 상의 압력들로 인해 프로세싱 동안 수직 편향을 받을 수 있다. 수직 편향은 식 2 및 식 3을 사용하여 추정될 수 있고, 식들은 (i) 마모 역학의 제 1 원리 분석, 및 (ii) 기판 팽창에 영향을 주는 열 전달 효과들과 연관되고, 여기서 D'는 기판 견고성 (stiffness) 이고, E는 기판의 영률이고, h는 기판의 두께이고, v는 기판 재료에 대한 Poisson 비이고, △P는 클램핑 압력이고, 그리고 rl은 국소 영역의 반경이다. 반경 rl는 국소 영역의 중심 부분이 메사들 사이에 있고 메사들에 의해 지지되지 않기 때문에 지지되지 않는 반경으로 지칭될 수도 있다. 기판의 수직 편향은 δ로 표기되고 메사들 사이의 지점 (예를 들어, 국소 영역의 중심 지점, 예컨대 적어도 부분적으로 국소 영역 내에 있는 메사들 사이의 중심 지점인, 국소 영역 (204) 의 중심 지점) 에서 발생할 수도 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
반경 rl을 적절히 선택하고 그리고/또는 메사들을 서로에 대해 적절히 포지셔닝함으로써, 수직 편향이 최소화될 수 있다. 메사들 간의 거리가 보다 작을수록, 수직 편향이 보다 작다. 메사들의 반경 rl 및 위치들은 이하에 기술된 바와 같이, 414에서 결정될 수도 있다. 수직 편향 δ은 반경 rl에 센서티브하다. 반경 rl의 작은 변화는 수직 편향 δ에서 큰 변화를 유발한다.
406에서, 소프트 폴리싱 제어기 (282) 는 기판 지지부의 국소 영역들에서 기판 수직 편향량들에 기초하여 소프트 폴리싱 양 및/또는 메사 에지 반경들 (예를 들어, 반경 mr) 을 추정한다. 구절 "소프트 폴리싱"은 메사들의 상부 주변 에지들의 라운딩 (rounding) 을 지칭한다. 메사들의 반경들 및/또는 소프트 폴리싱량들은 이 반경들을 갖도록 상부 주변 에지들을 폴리싱하는 동안 결정될 수도 있다. 반경들이 보다 클수록, 보다 큰 수직 편향이 일어날 수도 있다. 그러나, 반경들이 보다 클수록, 메사들의 에지들에서 응력이 보다 국소화된다. 결정된 수직 편향들에 기초하여, 메사들의 에지들에서 편향량들이 결정될 수도 있다. 소프트 폴리싱의 양들 및/또는 반경들은 메사들의 에지들에서의 편향량들에 기초하여 결정될 수도 있다. 수직 편향이 보다 클수록, 반경 rl이 보다 많이 감소될 수도 있다.
408에서, 방사상 팽창 제어기 (288) 는 기판의 방사상 팽창량 L을 추정한다. 방사상 팽창량 L은 기판이 균일하게 가열될 때 기판 지지부에 대한 기판의 부분의 측방향 슬라이딩 거리와 같다. 방사상 팽창량 L은 기판의 중심으로부터 팽창 및 이동 지점까지 측정될 수도 있다. 방사상 팽창량 L은 기판의 반경에 따라 증가한다. 기판의 중심은 이동하지 않는다. 중심으로부터 이격된 지점들이 기판의 열 팽창 동안 중심으로부터 외측으로 이동한다. 방사상 팽창량 L은 마모 깊이 D에 선형으로 관련되고, 식 4를 이용하여 추정될 수도 있고, 여기서, α는 기판의 열 팽창 계수이고, r은 기판의 중심으로부터 팽창 지점까지의 거리이고, △T는 기판의 온도의 변화이다.
Figure pat00005
온도 변화 △T는
Figure pat00006
와 같고, 이는 식 1의 좌측의 일부이다. 식 4는 기판 지지부가 프로세싱 동안 팽창하지 않는다는 가정에 기초한다. 기판 지지부가 팽창한다면, 그러면 열 팽창 계수 α는 식 4에서 (i) 기판의 열 팽창 계수와 (ii) 기판 지지부의 열 팽창 계수 사이의 차로 대체된다. 이는 414에서 면적 밀도를 결정하는 것과 유사한 결과들을 제공한다.
410에서, 압력 제어기 (290) 는 ("메사/기판 계면"으로 지칭되는) 콘택트 지점에서 기판 상의 압력 p를 추정한다. 이제 도 8 및 도 9를 참조하면, 기판의 부분 (413) 에 부가된 힘 및 부분 (413) 과 메사들 (415) 사이에 부가된 힘들을 도시한다. 식 5에 기초하고 그리고 기판의 마모가 문제이기 때문에, 메사/기판 계면에서 압력 p는 추정되고 이하의 태스크 412에서 사용된다. 식 5는 압력 p를 결정하기 위해 사용될 수도 있고, 여기서 po는 평균 클램핑 압력이고, 단위 면적 당 평균 기판 클램핑 힘에 직접 관련된다.
Figure pat00007
412에서, 면적 밀도 제어기 (292) 가 기판 지지부에 걸친 그리고/또는 기판 지지부의 미리 결정된 국소 영역들의 메사들의 면적 밀도를 결정한다. 메사들은 메사들의 면적 밀도들이 기판 지지부의 반경에 따라 단조적으로 그리고/또는 선형으로 증가하도록 스케일링되고 구성될 수도 있다. 면적 밀도 제어기 (292) 는 하나 이상의 국소 영역들에 대한 면적 밀도 γ를 추정할 수도 있다. 식 6이 면적 밀도 γ를 추정하도록 사용될 수도 있고, 여기서 AMCA는 국소 영역에 대응하는 총 메사 콘택트 표면적이고, 그리고 Ao는 대응하는 국소 영역의 총 측방향 국소 표면적이다.
Figure pat00008
414에서, 마모 깊이 제어기 (286) 는 기판 지지부 상의 기판의 하나 이상의 마모 깊이들을 추정한다. 마모 깊이는 방사상 팽창량 L, 압력 p, 및 412에서 결정된 면적 밀도들에 기초하여 추정될 수도 있다. 마모는 프로세싱 동안 기판 가열로 인해 일어날 수 있고, 이는 기판으로 하여금 팽창하게 한다. 기판의 열 팽창으로 인해, 기판의 후면과 메사들 간의 러빙이 일어난다. 전통적인 기판 지지부는 기판의 중심과 비교하여 기판의 외측 주변 에지들 근방에서 증가된 마모를 유발할 수 있다. 이는 기판 반경에 따라 증가된 팽창으로 인한 것이다. 클램핑으로부터의 가압력은 열 팽창을 방지하기 충분하지 않다.
마모 깊이 D는 하나 이상의 메사들에 대해 식 7 및 식 8을 사용하여 추정될 수도 있고, 여기서 k는 입자 형성 확률이고 (콘택트 표면적에 걸쳐 일정한 것으로 가정될 수도 있음), S는 마모될 기판 재료의 강도이고, F는 콘택트 표면 상의 힘이고, Aa은 하나 이상의 메사들 중 하나의 기판 콘택트 표면(들)의 면적이고, L은 메사들 중 하나에 대응하는 위치에서 기판의 부분의 슬라이딩 거리이고, k는
Figure pat00009
이고, 그리고 p는 하나 이상의 메사들의 기판 콘택트 표면(들) 상의 평균 압력이고,
Figure pat00010
와 같다.
Figure pat00011
식 8은 식 4 및 식 5로부터 방사상 팽창량 L 및 압력 p를 식 7에 대해 치환함으로써 제공된다.
Figure pat00012
기판의 후면에 걸쳐 균일한 마모 패턴을 제공하기 위해, 기하 함수들이어야 하는 식 8의 유일한 파라미터들은 r 및 γ이다. 따라서, r에 독립적인 상수여야 하는 마모 깊이 D에 대해, 면적 밀도 γ는 반경 r에 정비례하도록 (또는
Figure pat00013
) 설정된다.
그 결과, 면적 밀도는 r에 비례하는 백분율 (또는 기판 지지부의 중심으로부터의 거리) 로서 증가한다. 이는 r이 증가할 때 감소하는 메사들에 걸친 압력을 발생시킨다. 이는 r의 증가에 따른 슬라이딩 거리 L의 증가를 보상한다. 면적 밀도의 증가는 기판의 표면에 걸쳐 균일한 마모를 발생시킨다. 마모 깊이에 따라, 태스크들 (408, 410, 412, 414) 은 추정된 마모 깊이를 감소시키도록 반복될 수도 있다. 하나 이상의 파라미터들, 예컨대 면적 밀도들, 메사 높이들, 콘택트 표면적들의 크기들, 등이 반복 각각 전에 조정될 수도 있다.
416에서, 메사 구성 제어기 (284) 는 기판 지지부의 메사들에 대한 메사 구성들 및/또는 메사들에 대한 메사 패턴을 결정한다. 416A에서, 메사 구성 제어기 (284) 는 하나 이상의 결정된 면적 밀도들에 기초하여 메사들의 콘택트 표면 영역들의 형상들 및 크기들을 결정한다. 메사들은 실린더 형상, 반구 형상, 반구 형상일 수도 있고 그리고/또는 다른 형상들을 가질 수도 있다. 메사들은 균일하게 성형될 수도 있고 또는 상이한 형상들을 가질 수도 있다. 메사들의 콘택트 표면적들은, 기판의 중심으로부터 더 이격된 메사들이 기판의 중심에 보다 가까운 메사들보다 큰 콘택트 표면적을 갖도록 증가할 수도 있다. 이에 더하여, 또는 대안적으로, 메사들의 수는 기판 지지부의 반경의 증가와 함께 증가할 수도 있다.
태스크 416B는 메사 구성 제어기 (284) 가 메사들의 높이를 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 정전 클램핑력이 보다 작을수록 기판과 기판 지지부 사이에서 보다 적은 열이 전달된다. 메사들의 높이가 보다 높을수록, 기판 상의 압력이 보다 작고 기판과 기판 지지부 사이에서 보다 적은 열이 전달된다. 메사들의 높이를 조정 및/또는 최대화함으로써, 정전 클램핑력이 보다 적고 기판 마모가 보다 적다. 면적 밀도들은 메사들의 높이로 하여금 균일하게 하도록 설정될 수도 있다. 정전 클램핑 역학 및 상이한 BSG 압력의 역학을 고려함으로써, 개시된 방법은 기판 마모를 더 최소화한다.
414B에서, 메사 구성 제어기 (284) 는 기판 지지부에 걸친 메사들의 수, 위치 및 패턴을 결정한다. 증가하는 면적 밀도의 상이한 패턴들이 상이한 프로세스 RF 전력 레벨들 및 조건들로 인한 기판 팽창량에 따라 구현될 수도 있다. 이들 패턴들 각각은 기판과 기판 지지부 사이의 콘택트 압력 및 메사들의 상부 주변 에지들에서 응력 집중을 최소화하는 것을 포함하여 기판에 걸쳐 최소이고 균일한 마모를 제공하도록 기판 지지부 반경에 따라 단조적으로 그리고/또는 선형으로 증가하는 면적 밀도를 포함한다.
메사들 사이의 영역들의 크기들 및 형상들 그리고/또는 기판 지지부의 국소 영역들의 반경들은 최소화될 수도 있고 그리고/또는 이 영역들 및/또는 국소 영역들에서 기판의 수직 편향들을 최소화하도록 설정될 수도 있다. 메사들 사이의 영역들의 크기들 및 형상들 및/또는 기판 지지부의 국소 영역들의 반경들은 메사들의 외측 주변 에지들의 결정된 반경과 양립가능한 방식으로 또는 결정된 반경에 기초하여 설정될 수도 있다. 메사들의 외측 주변 에지들의 결정된 반경들은 메사들 사이의 영역들의 크기들 및 형상들 및/또는 기판 지지부의 국소 영역들의 반경들에 기초하여 406에서 결정될 수도 있다.
태스크들 (402, 404, 406, 408, 410, 412, 414 및/또는 416) 은 수직 편향들, 마모 깊이, 메사들의 외측 주변 에지들에서 국소 응력을 최소화하도록 태스크들 418을 수행하기 전에 반복적으로 수행될 수도 있고, 또한 기판과 기판 지지부 사이의 콘택트를 최소화하는 동안 기판의 후면에 걸쳐 균일한 마모를 제공할 수도 있다. 태스크들 (402, 404, 406, 408, 410, 412, 414, 및 416) 동안 결정된 파라미터들은 관련되고 따라서 파라미터들 중 일 파라미터의 변경은 다른 파라미터들의 값들에 영향을 줄 수 있다. 이들 태스크들의 반복적인 수행은 이들 파라미터들의 추가 변화들이 수직 편향, 마모 깊이, 국소 응력, 등의 추정된 값들을 무시할 정도로 변화시킬 때까지 파라미터들로 하여금 조정되게 한다. 파라미터들은 수직 편향, 마모 깊이, 국소 응력, 등의 값들의 변화들이 미리 결정된 범위들 내일 때까지 반복적으로 조정될 수도 있다.
418에서, 제조 제어기 (296) 는 태스크들 (402, 404, 406, 408, 410, 412, 414, 416) 동안 결정된 바와 같은 기판 지지부에 대한 파라미터들을 머시닝 시스템 (274) 으로 전송한다. 머시닝 제어기 (310) 는 기판 지지부 및/또는 기판 지지부의 층 (예를 들어, 최상부 층) 을 형성하도록 머시닝 툴 (312) 의 동작을 제어한다. 층은 416에서 결정된 메사 패턴의 메사들을 갖도록 형성된다. 제조는 소프트 폴리싱을 수행하는 것을 포함할 수도 있다. 메사들의 외측 주변 에지들의 라운딩은 에지들에서 응력 집중들을 감소시키고 기판과 기판 지지부 사이에서 슬립이 일어날 때 고체-대-고체 측방향 콘택트를 감소시키도록 기판 지지부의 표면 거칠기를 감소시킨다. 방법은 420에서 종료될 수도 있다.
상기 기술된 태스크들은 예시적인 예들을 의미하게 되고, 이 태스크들은 순차적으로, 동기하여, 동시에, 연속적으로, 오버랩하는 시간 기간들 동안 또는 애플리케이션에 따라 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 또한, 임의의 태스크들이 구현예 및/또는 이벤트들의 시퀀스에 따라 수행되지 않을 수도 있고 또는 스킵될 수도 있다.
상기 기술된 방법은 최소이고 균일한 기판 후면 마모를 발생시킨다. 이는 예컨대 프로세스들 동안 30 내지 70 ㎾의 RF 전력이 기판 프로세싱 시스템의 전극들에 제공되는 고전력 프로세스들에 대해 사실이다. 방법은 기판의 중심 근방 메사들과 기판 지지부 사이에 증가하는 콘택트 표면적을 갖지 않고, 대신 기판 지지부의 반경 (또는 중심으로부터의 거리) 에 따라 증가하는 면적 밀도를 포함한다.
전술한 기술은 본질적으로 단순히 예시적이고 어떠한 방법으로도 개시, 이들의 애플리케이션 또는 용도들을 제한하도록 의도되지 않는다. 개시의 광범위한 교시가 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시는 특정한 예들을 포함하지만, 다른 수정 사항들이 도면들, 명세서, 및 이하의 청구항들을 연구함으로써 명백해질 것이기 때문에, 본 개시의 진정한 범위는 이렇게 제한되지 않아야 한다. 방법 내의 하나 이상의 단계들이 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시예들 각각이 특정한 피처들을 갖는 것으로 상기에 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시예에 대하여 기술된 임의의 하나 이상의 이들 피처들은, 조합이 명시적으로 기술되지 않아도, 임의의 다른 실시예들의 피처들로 및/또는 임의의 다른 실시예들의 피처들과 조합하여 구현될 수 있다. 즉, 기술된 실시예들은 상호 배타적이지 않고, 하나 이상의 실시예들의 또 다른 실시예들과의 치환들이 본 개시의 범위 내에 남는다.
엘리먼트들 간 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들, 등 간) 의 공간적 및 기능적 관계들은, "연결된 (connected)", "인게이지된 (engaged)", "커플링된 (coupled)", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "~의 상단에 (on top of)", "위에 (above)", "아래에 (below)", 및 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. "직접적 (direct)"인 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 간의 관계가 상기 개시에서 기술될 때, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개하는 엘리먼트가 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 하나 이상의 중개하는 엘리먼트들이 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 구 A, B, 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B, 및 적어도 하나의 C"를 의미하도록 해석되지 않아야 한다.
일부 구현예들에서, 제어기는 상술한 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부일 수 있다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부품들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴들 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하는 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), ASIC (application specific integrated circuit) 으로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 이산화 실리콘, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해서 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안에 수행될 프로세스 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정한, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 이 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제어기는 예를 들어 서로 네트워킹되어서 함께 공통 목적을 위해서, 예를 들어 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 위해서 협력하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는, (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 수 있다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.

Claims (10)

  1. 기판의 열 팽창량을 추정하는 단계;
    기판 지지부의 복수의 메사들 중 하나 이상의 메사들 위의 상기 기판 상에 인가된 압력을 추정하는 단계;
    상기 기판 지지부의 중심부로부터 최외측 에지로 방사상 거리가 증가함에 따라 상기 복수의 메사들의 면적 밀도들이 선형으로 증가하도록, 상기 기판 지지부에 걸쳐 상기 면적 밀도들을 추정하는 단계로서, 상기 면적 밀도들은 콘택트 표면적 일부들의 합을 상기 기판 지지부의 대응하는 국소 영역의 면적으로 나눈 것으로 각각 규정되고, 그리고 상기 콘택트 표면적 일부들은 상기 대응하는 국소 영역의 상기 복수의 메사들 중 메사들의 일부들인, 상기 면적 밀도들을 추정하는 단계;
    상기 기판과 상기 복수의 메사들 사이의 러빙 (rubbing) 으로 인한 상기 기판의 마모 깊이를 추정하는 단계로서, 상기 마모 깊이는 상기 열 팽창량, 상기 인가된 압력, 및 상기 면적 밀도들에 기초하여 추정되는, 상기 기판의 마모 깊이를 추정하는 단계; 및
    상기 마모 깊이를 최소화하기 위해 상기 마모 깊이에 기초하여 하나 이상의 파라미터들을 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 기판 지지부 사이의 슬립 (slip) 이 예상되는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    슬립이 예상된다면, 상기 열 팽창량, 상기 인가된 압력, 상기 면적 밀도들, 및 상기 마모 깊이가 추정되는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들에 대한 상기 기판의 수직 편향량들을 추정하는 단계; 및
    상기 수직 편향량들에 기초하여, 상기 복수의 메사들의 주변 에지들의 반경들 또는 폴리싱 양을 추정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 기판 지지부 사이에 슬립이 예상되는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    슬립이 예상된다면, (i) 상기 수직 편향량들이 추정되고, 그리고 (ii) 상기 복수의 메사들의 상기 주변 에지들의 상기 반경들 또는 상기 폴리싱 양이 추정되는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 파라미터들은 상기 면적 밀도들, 상기 복수의 메사들의 높이들, 상기 복수의 메사들의 주변 에지들의 반경들, 상기 복수의 메사들 중 인접한 메사들 간의 거리들, 상기 기판 지지부의 상기 중심부로부터 거리들에서 메사들의 수, 및 상기 복수의 메사들의 콘택트 면적들의 크기들 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들의 상기 면적 밀도들은 상기 기판 지지부의 상기 중심부와 복수의 국소 영역들의 중심 지점들 사이의 거리들에 직접적으로 관련되고; 그리고
    상기 복수의 국소 영역들 각각은 상기 복수의 메사들 중 2 이상의 메사들의 부분들을 포함하는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들을 포함하도록 상기 기판 지지부를 제조하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 메사들은 상기 면적 밀도들 또는 상기 하나 이상의 파라미터들을 조정하는 단계로부터 발생되는 면적 밀도들을 갖는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들은 균일한 높이를 갖도록 제조되는, 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들은 상기 복수의 메사들의 표면적들이 상기 방사상 거리의 증가와 선형으로 증가하도록 제조되는, 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 메사들은 상기 기판 지지부의 국소 영역들의 상기 복수의 메사들의 수들이 상기 방사상 거리의 증가와 선형으로 증가하도록 제조되는, 방법.
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