KR20220147155A - 개선된 프로세스 균일도를 갖는 기판 지지부 - Google Patents

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Abstract

기판 프로세싱 시스템 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부가 베이스 플레이트 및 베이스 플레이트 위에 배치된 세라믹 층을 포함한다. 세라믹 층의 외측 주변부 (outer perimeter) 는 에지 링에 의해 둘러싸인다. 세라믹 층의 외측 에지가 에지 링 아래에서 연장하도록, 세라믹 층의 외측 반경은 에지 링의 내측 반경보다 크다.

Description

개선된 프로세스 균일도를 갖는 기판 지지부{SUBSTRATE SUPPORT WITH IMPROVED PROCESS UNIFORMITY}
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2017년 1월 5일 출원된 미국 실용신안 출원번호 제 15/399,244 호의 우선권을 주장한다. 상기 출원의 전체 개시는 본 명세서에 참조로서 인용된다.
본 개시는 기판 프로세싱 시스템들 내 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 기판들을 처리하도록 사용될 수도 있다. 기판 상에서 수행될 수도 있는 예시적인 프로세스들은, 이로 제한되는 것은 아니지만, CVD (chemical vapor deposition), ALD (atomic layer deposition), 도전체 에칭, 유전체 에칭, 및/또는 다른 에칭, 증착, 또는 세정 프로세스들을 포함한다. 기판이 기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버 내에서 페데스탈, ESC (electrostatic chuck), 등과 같은 기판 지지부 상에 배치될 수도 있다. 에칭 동안, 하나 이상의 전구체들을 포함하는 가스 혼합물들이 프로세싱 챔버 내로 도입될 수도 있고 플라즈마는 화학 반응들을 개시하도록 사용될 수도 있다.
기판 지지부는 기판을 지지하도록 구성된 세라믹 층을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 기판은 프로세싱 동안 세라믹 층에 클램핑될 수도 있다. 기판 지지부는 최적의 에지 퍼포먼스 및 수율을 위해 세라믹 층의 외측 주변부 및 기판을 둘러싸도록 배치된 에지 링을 포함할 수도 있다.
기판 프로세싱 시스템 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부는 베이스 플레이트 및 베이스 플레이트 위에 배치된 세라믹 층을 포함한다. 세라믹 층의 외측 주변부 (outer perimeter) 는 에지 링에 의해 둘러싸인다. 세라믹 층의 최상부 표면의 외측 에지가 에지 링 아래에서 연장하도록, 세라믹 층의 외측 반경은 에지 링의 내측 반경보다 크다. 다른 특징들에서, 세라믹 층은 세라믹 층의 최상부 표면 내에 배치된 환형 홈부 (annular groove) 및 환형 홈부 내에 배치된 인서트 (insert) 를 포함한다.
기판 프로세싱 방법은 베이스 플레이트를 제공하는 단계, 베이스 플레이트 위에 세라믹 층을 배치하는 단계, 세라믹 층의 외측 주변부 둘레에 배치된 에지 링을 배치하는 단계를 포함한다. 세라믹 층의 최상부 표면의 외측 에지가 에지 링 아래로 연장하도록 세라믹 층의 외측 반경은 에지 링의 내측 반경보다 크다. 세라믹 층은 세라믹 층의 최상부 표면에 배치된 환형 홈부 및 환형 홈부 내에 배치된 인서트를 포함한다. 방법은 세라믹 층 상에 기판을 배치하는 단계, 및 기판 상에서 적어도 하나의 프로세싱 단계를 수행하는 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 예시적인 기판 지지부이다.
도 2는 본 개시에 따른, 예시적인 프로세싱 챔버의 기능적 블록도이다.
도 3은 본 개시의 원리들에 따른, 세라믹 층을 포함한 예시적인 기판 지지부이다.
도 4는 본 개시의 원리들에 따른, 세라믹 층을 포함하는 예시적인 기판 지지부의 평면도이다.
도 5는 본 개시의 원리들에 따른, 예시적인 세라믹 층의 평면도이다.
도 6은 본 개시의 원리들에 따른, 세라믹 층을 포함하는 또 다른 예시적인 기판 지지부이다.
도 7은 본 개시의 원리들에 따른 예시적인 기판 프로세싱 방법의 단계들을 예시한다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하도록 재사용될 수도 있다.
이제 도 1을 참조하면, ESC (electrostatic chuck) 와 같은 예시적인 기판 지지부 (10) 가 도시된다. 기판 지지부 (10) 는 세라믹 층 (18) 을 지지하는 도전성 베이스 플레이트 (14) 를 포함한다. 내열층 (22) (예를 들어, 본딩 층) 이 세라믹 층 (18) 과 베이스 플레이트 (14) 사이에 배치될 수도 있다. 기판 (26) 이 기판 지지부 (10) 의 세라믹 층 (18) 상에 배치된다. 기판 지지부 (10) 는 기판 (26) 의 외측 주변부를 둘러싸는 에지 어셈블리 (30) 를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 에지 어셈블리 (30) 는 내측 에지 링 (34) 및 외측 절연체 링 (38) 을 포함할 수도 있다. 갭 (42) 이 기판 (26) 의 외측 주변부와 에지 링 (34) 사이에 규정될 수도 있다. 기판 지지부 (10) 는 베이스 플레이트 (14) 를 둘러싸고 에지 링 (34) 을 지지하는 하나 이상의 링 구조체들 (48, 52, 56, 60) 을 포함할 수도 있다. 구조체들 (48, 52, 56, 및 60) 은 프로세스 균일도, 예컨대 목표된 열 전도도, 목표된 전기적 또는 RF 커플링, 등에 관련된 특성들을 달성하도록 제공될 수도 있다.
기판 (26) 및/또는 기판 지지부 (10) 의 컴포넌트들과 연관된 제작 허용 오차들은 프로세스 불균일도들을 발생시킬 수도 있다. 예를 들어, 에지 링 (34) 의 내측 반경은 기판 지지부 (10) 상에서 프로세싱된 기판들의 외측 반경의 변동량들을 수용하도록 충분히 크게 선택될 수도 있다. 이에 따라, 상이한 기판들이 기판 (26) 의 외측 반경과 에지 링 (34) 의 내측 반경 사이에 상이한 갭 (42) 을 가질 수도 있다. 일부 예들에서 (도시된 바와 같이), 기판 (26) 의 외측 반경은 에지 링 (34) 의 내측 반경과 오버랩할 수도 있고, 목표된 프로세싱 퍼포먼스를 위해 세라믹 층 (18) 의 외측 반경보다 클 수도 있다.
갭 (42) 의 폭의 변동량들은 복수의 기판들의 프로세싱과 연관된 불균일도들을 발생시킬 수도 있다. 예를 들어, 기판 (26) 의 외측 에지와 에지 링 (34) 및/또는 세라믹 층 (18) (예를 들어, 거리, 상대적인 높이, 등) 사이의 위치 관계는 온도 불균일도들, 전기장 불균일도들, 등으로 인해 기판 (26) 의 외측 에지로 하여금 기판 (26) 의 내측 부분과 상이하게 프로세싱되게 할 수도 있다, 그 결과, 기판 (26) 은 에지에서 불균일한 에칭 깊이들, 불균일한 증착된 재료의 양, 등을 가질 수도 있다. 또한, 갭 (42) 은 프로세스 가스들 및 플라즈마에 노출된 세라믹 층 (18) 의 부분들의 부식을 증가시킬 수도 있고 아크발생 (arcing) 가능성을 상승시킬 수도 있다. 부식 및 아크발생과 같은 잠재적인 영향들은 기판 지지부에 인가된 전력을 제한할 수도 있고, 유지보수를 위해 증가된 정지시간 (downtime) 을 유발할 수도 있는, 등 할 수도 있다.
기판 프로세싱 시스템이 특정한 기판 지지부 및/또는 프로세싱 챔버와 연관된 공지의 프로세스 불균일도들을 보상하도록 구성될 수도 있다. 그러나, 기판 (26) 의 외측 반경, 따라서 기판 (26) 과 에지 링 (34) 간의 관계가 가변할 때, 이들 불균일도들을 보상하는 것은 어려울 수도 있다. 본 개시의 원리들에 따른 시스템들 및 방법들은 기판 프로세싱과 연관된 불균일도들을 감소시키도록 구성된 기판 지지부를 구현한다. 예를 들어, 기판 지지부의 세라믹 층이 기판 지지부 상에서 프로세싱된 에지 링 및 기판들에 상대적으로 증가된 직경을 갖고, 교체 가능한 (예를 들어, 희생성 (sacrificial) 또는 소모성) 인서트를 포함할 수도 있다.
이제 도 2를 참조하면, 예시적인 기판 프로세싱 시스템 (100) 이 도시된다. 단지 예를 들면, 기판 프로세싱 시스템 (100) 은 RF 플라즈마를 사용한 에칭, 증착 및/또는 다른 적합한 기판 프로세싱을 수행하기 위해 사용될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템 (100) 은 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 다른 컴포넌트들을 둘러싸고 RF 플라즈마를 담는 프로세싱 챔버 (102) 를 포함한다. 기판 프로세싱 챔버 (102) 는 상부 전극 (104) 및 ESC (electrostatic chuck) 와 같은 기판 지지부 (106) 를 포함한다. 동작 동안, 기판 (108) 이 기판 지지부 (106) 상에 배치된다. 특정한 기판 프로세싱 시스템 (100) 및 챔버 (102) 가 예로서 도시되지만, 본 개시의 원리들은, 플라즈마를 인-시츄 생성하는 기판 프로세싱 시스템, 리모트 플라즈마를 생성 및 (예를 들어, 플라즈마 튜브, 마이크로파 튜브를 사용한) 전달을 구현하는 기판 프로세싱 시스템, 등과 같은, 다른 타입들의 기판 프로세싱 시스템들 및 챔버들에 적용될 수도 있다.
단지 예를 들면, 상부 전극 (104) 은 프로세스 가스들을 도입하고 분배하는 샤워헤드 (109) 와 같은 가스 분배 디바이스를 포함할 수도 있다. 샤워헤드 (109) 는 프로세싱 챔버의 상단 표면에 연결된 일 단부를 포함하는 스템 부분을 포함할 수도 있다. 베이스 부분은 일반적으로 실린더형이고, 프로세싱 챔버의 상단 표면으로부터 이격되는 위치에 스템 부분의 반대편 단부로부터 외향으로 방사상으로 연장한다. 샤워헤드의 베이스 부분의 기판-대면 표면 또는 대면 플레이트는 프로세스 가스 또는 퍼지 가스가 흐르는 복수의 홀들을 포함한다. 대안적으로, 상부 전극 (104) 은 도전 플레이트를 포함할 수도 있고, 프로세스 가스들은 또 다른 방식으로 도입될 수도 있다.
기판 지지부 (106) 는 하부 전극으로서 역할을 하는, 도전성 베이스플레이트 (110) 를 포함한다. 베이스플레이트 (110) 는 세라믹 층 (112) 을 지지한다. 일부 예들에서, 세라믹 층 (112) 은 세라믹 멀티-존 가열 플레이트와 같은 가열 층을 포함할 수도 있다. 내열 층 (114)(예를 들어, 본딩 층) 은 세라믹 층 (112) 과 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. 기판 지지부 (106) 는 기판 (108) 의 외측 주변부 둘레에 배치된 에지 링 (118) 을 포함할 수도 있다.
RF 생성 시스템 (120) 은 RF 전력을 생성하고 상부 전극 (104) 및 하부 전극 (예를 들어, 기판 지지부 (106) 의 베이스플레이트 (110)) 중 하나로 출력한다. 상부 전극 (104) 및 베이스플레이트 (110) 중 다른 하나는 DC 접지될 수도 있거나, RF 접지될 수도 있거나 플로팅할 수도 있다. 단지 예를 들면, RF 생성 시스템 (120) 은 매칭 및 분배 네트워크 (124) 에 의해 상부 전극 (104) 또는 베이스플레이트 (110) 에 의해 피딩되는 RF 전압을 생성하는 RF 전압 생성기 (122) 를 포함할 수도 있다. 다른 예들에서, 플라즈마는 유도성으로 또는 리모트로 생성될 수도 있다. 예를 목적으로 도시되었지만, RF 생성 시스템 (120) 은 CCP (capacitively coupled plasma) 시스템에 대응하고, 본 개시의 원리들은 단지 예를 들면 TCP (transformer coupled plasma) 시스템들, CCP 캐소드 시스템들, 리모트 마이크로웨이브 플라즈마 생성 및 전달 시스템들, 등과 같은, 다른 적합한 시스템들로 구현될 수도 있다.
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 소스들은 하나 이상의 전구체들 및 이의 혼합물들을 공급한다. 가스 소스들은 또한 퍼지 가스를 공급할 수도 있다. 기화된 전구체가 또한 사용될 수도 있다. 가스 소스들은 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 피딩된다.
온도 제어기 (142) 가 세라믹 층 (112) 내에 배치된 TCE들 (thermal control elements) (144) 과 같은 복수의 가열 엘리먼트들에 연결될 수도 있다. 예를 들어, 가열 엘리먼트들 (144) 은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 멀티-존 가열 플레이트의 각각의 존들에 대응하는 매크로 가열 엘리먼트들 및/또는 멀티-존 가열 플레이트의 복수의 존들에 걸쳐 배치된 마이크로 가열 엘리먼트들의 어레이를 포함할 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 기판 지지부 (106) 및 기판 (108) 의 온도를 제어하기 위해 복수의 가열 엘리먼트들 (144) 을 가열하도록 사용될 수도 있다. 본 개시의 원리들에 따른 가열 엘리먼트들 (144) 각각은 이하에 보다 상세히 기술된 바와 같이, 포지티브 TCR을 갖는 제 1 재료 및 네거티브 TCR을 갖는 제 2 재료를 포함할 수도 있다.
온도 제어기 (142) 는 채널들 (116) 을 통한 냉각제 플로우를 제어하도록 냉각제 어셈블리 (146) 와 연통할 수도 있다. 예를 들어, 냉각제 어셈블리 (146) 는 냉각제 펌프 및 저장부를 포함할 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 기판 지지부 (106) 를 냉각하기 위해 채널들 (116) 을 통해 냉각제를 선택적으로 흘리도록 냉각제 어셈블리 (146) 를 동작시킨다.
밸브 (150) 및 펌프 (152) 는 프로세싱 챔버 (102) 로부터 반응물질들을 배기하도록 사용될 수도 있다. 시스템 제어기 (160) 는 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 컴포넌트들을 제어하도록 사용될 수도 있다. 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 로드록 (172) 사이에서 기판들을 이송할 수도 있다. 별도의 제어기로서 도시되지만, 온도 제어기 (142) 는 시스템 제어기 (160) 내에 구현될 수도 있다. 일부 예들에서, 보호 시일 (176) 이 세라믹 층 (112) 과 베이스플레이트 (110) 사이의 본딩 층 (114) 의 주변부 둘레에 제공될 수도 있다.
본 개시의 원리들에 따른, 기판 지지부 (106) 의 세라믹 층 (112) 및 에지 링 (118) 은 이하에 보다 상세히 기술된 바와 같이 기판 (108) 에 상대적으로 증가된 외측 직경을 갖는다. 또한, 세라믹 층 (112) 의 외측 반경은, 세라믹 층 (112) 이 에지 링 (118) 아래로 연장하도록 에지 링 (118) 의 내측 반경보다 클 수도 있다. 세라믹 층 (112) 은 도 3, 도 4, 도 5, 및 도 6에 이하에 기술된 바와 같이, 교체 가능한 인서트 (도 2에는 미도시) 를 포함할 수도 있다.
이제 도 3 및 도 4를 참조하면, 예시적인 기판 지지부 (300) 가 도시된다. 기판 지지부 (300) 는 도 3에 단면도 그리고 도 4에 평면도로 도시된다. 기판 지지부 (300) 는 세라믹 층 (308) 을 지지하는 도전성 베이스 플레이트 (304) 를 포함한다. 본딩 층 (312) 이 세라믹 층 (308) 과 베이스 플레이트 (304) 사이에 배치될 수도 있다. 기판 (316) 이 세라믹 층 (308) 상에 배치된다. 기판 지지부 (300) 는 기판 (316) 의 외측 주변부 둘레에 배치된 에지 어셈블리 (320) 를 포함한다. 일부 예들에서, 에지 어셈블리 (320) 는 내측 에지 링 (324) 및 외측 절연체 링 (328) 을 포함할 수도 있다. 간략함을 위해, 외측 절연체 링 (328) 이 도 4에 도시되지 않는다.
세라믹 층 (308) 의 직경 및 외측 반경 (및, 이에 따라, 외측 에지 (332)) 뿐만 아니라, 에지 링 (320) 내측 반경이 기판 지지부 (300) 상에서 프로세싱될 기판들에 상대적으로 증가한다. 기판 (316) 과 에지 링 (324) 사이의 갭 (336) 의 폭이 증가될 수도 있다. 예를 들어, 세라믹 층 (308) 의 외측 반경은 기판 지지부 (300) 상에서 프로세싱된 최대로 가능한 기판의 외측 반경보다 미리 결정된 최소 오프셋만큼 클 수도 있다. 단지 예를 들면, 300 ㎜ 기판들 (즉, 150 ㎜ 반경을 갖는) 에 대해, 기판의 제작 변동량은 1 ㎜만큼 높을 수도 있고, 150.5 ㎜의 외측 반경을 발생시킨다. 이에 따라, 세라믹 층 (308) 의 외측 반경은 150.5 ㎜ + 오프셋일 수도 있다. 일부 예들에서, 오프셋은 적어도 1 ㎜이다. 다른 예들에서, 오프셋은 적어도 2 ㎜이다. 이와 같이, 300 ㎜ 기판들을 프로세싱하기 위한 기판 지지부에 대해, 세라믹 층 (308) 의 외측 반경은 1 ㎜의 오프셋을 제공하도록 151.5 ㎜일 수도 있다. 유사하게, 450 ㎜ 기판들 프로세싱하기 위한 기판 지지부에 대해, 세라믹 층 (308) 의 외측 반경은 1 ㎜의 오프셋을 제공하도록 226.1 ㎜일 수도 있다. 단지 예를 들면, 직경 d (예를 들어, d ㎜) 및 v ㎜의 제작 변동량을 갖는 기판들을 프로세싱기 위한 구성에서, 세라믹 층은 (d + v)/2 와 미리 결정된 오프셋의 합 이상의 외측 반경을 가질 수도 있다.
1 ㎜ 및 2 ㎜의 오프셋들이 제공될 수도 있지만, 단지 예를 들면, 오프셋은 세라믹 층 (308) 이 에지 링 (324) 아래로 연장하기 충분한 임의의 양을 가질 수도 있다. 예를 들어, 세라믹 층 (308) 은 에지 링 (324) 의 내측 반경보다 큰 최소량인 외측 반경을 가질 수도 있다. 예를 들어, 세라믹 층 (308) 의 외측 반경은 에지 링 (324) 의 내측 반경보다 1 ㎜, 2 ㎜, 3 ㎜, 등 클 수도 있다. 이에 따라, 세라믹 층 (308) 은 에지 링 (324) 아래로 연장하고, 세라믹 층 (308) 의 외측 에지 (332) 는 에지 링 (324) 아래에 배치된다 (즉, 에지 링 (324) 이 세라믹 층 (308) 의 외측 에지 (332) 과 오버랩한다).
세라믹 층 (308) 이 에지 링 (324) 아래로 연장하고 기판 (316) 보다 크기 때문에, 세라믹 층 (308) 의 일부는 기판 (316) 또는 에지 링 (324) 에 의해 커버되지 않는다. 이에 따라, 세라믹 층 (308) 은 교체 가능한 인서트 (340) 를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 인서트 (340) 는 환형이고 에지 링 (324) 아래의 세라믹 층 (308) 의 상부 표면의 환형 슬롯 또는 홈부 (344) 내에 배치된다. 단지 예를 들면, 인서트 (340) 는 에지 링 (324) 아래 세라믹 층 (308) 의 부분과 프로세스 가스들 및 플라즈마에 노출된 세라믹 층 (308) 의 부분 (즉, 기판 (316) 또는 에지 링 (324) 에 의해 커버되지 않는 세라믹 층 (308) 의 부분) 사이의 계면에 배치된다. 인서트 (340) 에 대응하는 세라믹 층 (308) 의 이 부분은 프로세스 가스들 (예를 들어, 플라즈마) 에 대해 증가된 노출, 따라서 증가된 부식 및 마모를 경험할 수도 있다. 이에 따라, 교체 가능한 인서트 (340) 를 사용하지 않고, 갭 (336) 에 의해 유발된 플라즈마로의 증가된 노출은 세라믹 층 (308) 의 증가된 부식을 발생시킬 것이고, 그리고 세라믹 층 (308) 은 빈번한 교체를 필요로 할 것이다.
대신, 교체 가능한 인서트 (340) 는 기판 지지부 (300) 의 컴포넌트들의 보다 적은 비용, 보다 적은 시스템 정지시간으로 교체될 수도 있고, 및 보다 효율적인 디스어셈블 (disassembly) 및 재어셈블 (reassembly) 될 수도 있다. 예를 들어, 인서트 (340) 는 에지 어셈블리 (320) 의 내측 에지 링 (324) 을 제거하고 이어서 인서트 (340) 를 제거함으로써 교체될 수도 있다. 단지 예를 들면, 인서트 (340) 는 세라믹 층 (308) 과 동일한 재료 (예를 들어, 임의의 적합한 세라믹) 를 포함할 수도 있다. 이에 따라, 프로세스 가스들로의 노출은 인서트 (340) 의 부식을 유발할 수도 있다. 이와 같이, 인서트 (340) 는 희생성 또는 소모성을 특징으로 할 수도 있다.
일부 예들에서, 기판 지지부 (300) 는 도 1에 도시된 바와 같은 링 구조체들 (48, 52, 56, 및 60) 과 같은 구조체들을 생략 및/또는 간략화할 수도 있다. 예를 들어, 세라믹 층 (308) 의 외측 반경을 기판 (316) 에 상대적으로 증가시키는 것이 기판 (316) 의 에지에서 프로세스 균일도를 개선하기 때문에, 프로세스 균일도를 개선하기 위해 제공된 부가적인 구조체들이 필수적일 수도 있다. 단지 예를 들면, 도 1의 에지 링 (34) 바로 아래의 링 구조체들 (52, 56 및 60) 은 도 3에 도시된 예에서 생략된다.
이제 도 5를 참조하면, 교체 가능한 인서트 (340) 를 갖는 세라믹 층 (308) 의 예가 도시된다. 일부 예들에서, 인서트 (340) 는 인서트 (340) 를 세라믹 층 (308) 에 부착하기 위해 하나 이상의 탭 홀들 (tap holes) (예를 들어, 쓰레드된 탭 홀들) (348) 을 포함할 수도 있다. 세라믹 층 (308) 은 세라믹 층 (308) 의 홈부 (344) 로부터 인서트 (340) 의 제거를 용이하게 하도록 하나 이상의 컷아웃들 (352) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 컷아웃들 (352) 은 홈부 (344) 로부터 인서트 (340) 를 들러올리기 (prying) 위한 툴을 수용하도록 구성될 수도 있다.
이제 도 6을 참조하면, 기판 지지부 (320) 의 또 다른 예가 도시된다. 이 예에서, 인서트 (340) 는 도 3에 도시된 예에서보다 넓다. 이에 따라, 인서트 (340) 는 에지 링 (324) 아래로부터, 갭 (336) 내로, 그리고 기판 (316) 의 외측 에지 아래로 연장한다. 즉, 인서트 (340) 는 갭 (336) 에서 프로세스 가스들에 노출된 세라믹 층 (308) 의 전체 부분을 점유한다.
이제 도 7을 참조하면, 예시적인 기판 프로세싱 방법 (700) 이 704에서 시작된다. 708에서, 세라믹 층을 포함하는 기판 지지부가 제공된다. 기판 지지부는 200 ㎜, 300 ㎜, 450 ㎜, 등과 같은, 표준 사이즈를 갖는 기판 (즉, 웨이퍼) 을 프로세싱하게 구성된다. 세라믹 층은 상기 기술된 바와 같이 기판 지지부 상에서 프로세싱될 기판들의 외측 반경보다 큰 외측 반경을 갖는다. 예를 들어, 기판 지지부가 직경 d 및 v의 제작 변동량을 갖는 표준 기판들을 프로세싱하게 구성된다면, 세라믹 층은 (d + v)/2 와 미리 결정된 오프셋의 합 이상의 외측 반경을 가질 수도 있다. 712에서, 기판이 세라믹 층 상에 배치된다. 716에서, 하나 이상의 기판 프로세싱 단계들이 기판 상에서 수행된다. 방법 (700) 은 720에서 종료된다.
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 하위부분들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열적 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, 엔드 포인트 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/로드 포트들로 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 (19)

  1. 기판 프로세싱 시스템 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부에 있어서,
    베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 상에 배치된 세라믹 층으로서, 상기 세라믹 층은 (i) 상기 세라믹 층의 최상부 표면에 배치된 환형 홈부 (annular groove) 및 (ii) 상기 환형 홈부 내에 배치된 제거 가능한 인서트 (insert) 를 포함하는, 상기 세라믹 층; 및
    상기 세라믹 층 상에 배치된 에지 링을 포함하고,
    상기 세라믹 층의 상기 최상부 표면의 외측 주변부 (outer perimeter) 가 상기 에지 링 아래로 연장하도록, 상기 세라믹 층의 상기 외측 주변부가 상기 에지 링의 내측 주변부의 방사상 외부로 연장하는, 기판 지지부.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트는 세라믹을 포함하는, 기판 지지부.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트는 적어도 부분적으로 상기 에지 링 아래에 위치되는, 기판 지지부.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 세라믹 층 상에 배치될 때, 상기 인서트는 상기 기판 아래로 연장하는, 기판 지지부.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는 300 ㎜ 기판을 지지하도록 구성되고, 그리고 상기 세라믹 층은 적어도 151.5 ㎜의 외측 반경을 갖는, 기판 지지부.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는 450 ㎜ 기판을 지지하도록 구성되고, 그리고 상기 세라믹 층은 적어도 226.5 ㎜의 외측 반경을 갖는, 기판 지지부.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는 직경 d ㎜를 갖는 기판을 지지하도록 구성되고, 그리고
    상기 기판이 상기 세라믹 층 상에 배치될 때, (i) 상기 기판과 연관된 제작 변동량이 v ㎜이고, (ii) 상기 세라믹 층은 (d + v)/2 과 미리 결정된 오프셋의 합 이상의 외측 반경을 갖는, 기판 지지부.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트는 상기 세라믹 층에 상기 인서트의 부착을 용이하게 하도록 구성된 하나 이상의 홀들을 포함하는, 기판 지지부.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 층은 상기 환형 홈부로부터 상기 인서트의 제거를 용이하게 하도록 상기 인서트의 외측 주변부 둘레에 하나 이상의 컷아웃들을 포함하는, 기판 지지부.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트는 상기 세라믹 층과 동일한 세라믹 재료로 구성되는, 기판 지지부.
  11. 기판 프로세싱 시스템 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부에 있어서,
    베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 상에 배치된 세라믹 층;
    상기 세라믹 층의 최상부 표면에 배치된 환형 홈부;
    상기 환형 홈부 내에 배치된 제거 가능한 인서트; 및
    상기 세라믹 층 상에 배치된 제거 가능한 에지 링을 포함하고,
    상기 세라믹 층의 상기 최상부 표면의 외측 주변부가 상기 에지 링 아래로 연장하도록 상기 세라믹 층의 상기 외측 주변부가 상기 에지 링의 내측 주변부의 방사상 외부로 연장되고, 그리고
    상기 인서트는 적어도 부분적으로 상기 에지 링 아래에 위치되는, 기판 지지부.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 인서트는 세라믹을 포함하는, 기판 지지부.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 인서트는 상기 세라믹 층과 동일한 세라믹 재료를 포함하는, 기판 지지부.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 세라믹 층 상에 배치될 때, 상기 인서트는 상기 기판 아래로 연장하는, 기판 지지부.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는 300 ㎜ 기판을 지지하도록 구성되고, 그리고 상기 세라믹 층은 적어도 151.5 ㎜의 외측 반경을 갖는, 기판 지지부.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는 450 ㎜ 기판을 지지하도록 구성되고, 그리고 상기 세라믹 층은 적어도 226.5 ㎜의 외측 반경을 갖는, 기판 지지부.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는 직경 d ㎜를 갖는 기판을 지지하도록 구성되고, 그리고
    상기 기판이 상기 세라믹 층 상에 배치될 때, (i) 상기 기판과 연관된 제작 변동량이 v ㎜이고, 그리고 (ii) 상기 세라믹 층은 (d + v)/2 과 미리 결정된 오프셋의 합 이상의 외측 반경을 갖는, 기판 지지부.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 인서트는 상기 세라믹 층에 상기 인서트의 부착을 용이하게 하도록 구성된 하나 이상의 홀들을 포함하는, 기판 지지부.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 세라믹 층은 상기 환형 홈부로부터 상기 인서트의 제거를 용이하게 하도록 상기 인서트의 외측 주변부 둘레에 하나 이상의 컷아웃들을 포함하는, 기판 지지부.
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