KR20230054155A - 극저온 정전척 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

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권기청
권희태
김지환
김우재
방인영
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광운대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 시스템 및 이의 제어 방법은, 극저온 범위에서도 극저온 식각(Cryogenic Etch) 공정, 극저온 증착(Cryogenic Deposition) 공정 등과 같은 기판의 극저온 공정을 수행할 수 있고, 고 종횡비(High Aspect Ratio)로 피식각체(Feature) 식각 시 이상적인 수직 식각 프로파일(Vertical Etch Profile)을 구현할 수 있다.

Description

극저온 정전척 시스템 및 이의 제어 방법{Cryogenic electrostatic chuck system and control method thereof}
본 발명은 극저온 정전척 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조 공정에서 이용되는 정전척(Electrostatic Chuck, ESC)에 대한, 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
웨이퍼(wafer) 등과 같은 반도체 제조 공정용 기판(Substrate)의 지지(Holding), 온도(Temperature) 및 온도 균일도(Temperature Uniformity) 달성을 위해 그리고 기판에 존재하는 피식각체(Feature)를 식각(Etch)하기 위해 반도체 식각 제조 공정 장치 내 정전척(Electrostatic Chuck, ESC)이 사용된다. 3D NAND, DRAM 등 반도체 디바이스 성능 향상으로 해당 반도체 식각 제조 공정 내 기판에 존재하는 피식각체 종횡비(Aspect Ratio)는 고 종횡비(High Aspect Ratio)로 꾸준히 증가하고 있다.
하지만, 종래의 정전척은 주로 상온 범위(예를 들어, 40 ℃, 60 ℃ 등)에서 작동 가능하도록 제작되어왔다. 예를 들어, 종래의 정전척은 열 팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)가 약 8*10-6/℃인 알루미나(Alumina, Al2O3) 혹은 열 팽창 계수가 약 4*10-6/℃인 질화 알루미늄(Aluminum Nitride, AlN) 등의 유전 물질로 이루어지는 척 세라믹(Chuck Ceramic)과 열 팽창 계수가 약 24*10-6/℃인 알루미늄(Aluminum, Al)으로 이루어지는 척 바디(Chuck Body)로 구성된다. 종래의 정전척을 극저온 범위에서 동작 시킬 경우, 알루미나(Al2O3) 대비 알루미늄(Al)의 팽창/수축률이 약 3배 정도 빠르므로 종래의 정전척의 파괴(Break)가 발생한다. 더불어, 종래의 정전척은 극저온 범위에서 기판과 정전척의 온도 및 온도 균일도를 달성하기 위해 극저온 칠러(Chiller) 등의 장치를 사용하고 있다. 극저온 칠러 등의 장치를 이용하여 극저온 범위에서 기판과 정전척의 온도 및 온도 균일도 달성을 통해 제조 공정(예를 들어, 식각 공정)을 수행한다 하더라도, 다음 제조 공정을 위한 기판 이송(Transfer or Loading)이 필요하다. 즉, 기판 이송 시 극저온 범위에서 기판과 정전척의 온도 및 온도 균일도는 다시 상온 범위가 되어야한다. 결국, 기판 이송은 생산성과 관련된 요소 중 한가지로서 정전척으로부터 원거리에 위치한 기존 극저온 칠러 등의 장치를 사용한 온도 제어보다 정전척으로부터 단거리에 위치한 상태에서 온도 제어가 필요하다. 뿐만 아니라, 종래 상온 범위에서 정전척을 사용한 고 종횡비 식각 시, 보우(Bowing), 클로깅(Clogging) 등과 같은 피식각체의 식각 프로파일 저하 문제가 발생하고 있다.
이와 같은 문제를 극복하기 위한 방안으로 현재 극저온 식각(Cryogenic Etch) 기술이 개발되고 있다. 그러나, 현재 상온 범위에서 작동 가능하도록 제작된 종래의 정전척을 이용해 극저온 식각을 위한 극저온 범위에서 운전 시 척 세라믹과 척 바디로 구성된 종래의 정전척에서 척 세라믹 대비 척 바디의 열 팽창 계수가 월등히 큼으로 정전척의 파괴가 발생한다. 예를 들어, 척 바디로부터 척 세라믹 필링 오프(Peeling off), 척 세라믹 파괴 등의 문제가 발생한다. 이와 함께, 건전한 피식각체 극저온 식각 공정 수행을 위해 기판의 극저온 온도 및 온도 균일도 유지 및 제어가 가능한 정전척 기술이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 목적은, 극저온 범위에서도 극저온 식각(Cryogenic Etch) 공정, 극저온 증착(Cryogenic Deposition) 공정 등과 같은 기판의 극저온 공정을 수행할 수 있는, 극저온 정전척 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 장치는, 정전력에 의해 기판을 고정하는 기판 홀딩부; 및 상기 기판 홀딩부의 아래에 배치되고, 상기 기판 홀딩부의 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion, CTE)를 기반으로 결정된 금속 기반 재료로 이루어지며, 조절 가스 공급부에 의해 공급되는 열 전도 조절 가스로 형성된 압력을 기반으로 열 전도도가 조절되는 열 전도 조절 채널을 포함하는 몸체부;를 포함한다.
여기서, 상기 열 전도 조절 채널은, 복수개의 열 전도 조절 서브 채널을 포함하고, 상기 조절 가스 공급부에 의해 상기 복수개의 열 전도 조절 서브 채널에 공급되는 상기 열 전도 조절 가스로 형성된 압력을 기반으로 상기 열 전도 조절 서브 채널별로 열 전도도가 조절될 수 있다.
여기서, 상기 열 전도 조절 채널은, 격벽을 통해 서로 이격된 상기 복수개의 열 전도 조절 서브 채널을 포함하고, 상기 조절 가스 공급부에 의해 상기 열 전도 조절 서브 채널별로 상기 열 전도 조절 가스가 공급될 수 있다.
여기서, 상기 열 전도 조절 채널은, 격벽을 통해 서로 이격된 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널을 포함하며, 상기 제1 열 전도 조절 서브 채널은, 도넛 형상으로 이루어지고, 상기 제2 열 전도 조절 서브 채널은, 상기 제1 열 전도 조절 서브 채널의 내측에서 상기 격벽을 통해 이격된 원 형상으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제1 열 전도 조절 서브 채널의 직경은, 200mm에서 330mm 사이이고, 상기 제2 열 전도 조절 서브 채널의 직경은, 150mm에서 250mm 사이이며, 상기 격벽의 직경은, 1mm에서 10mm 사이일 수 있다.
여기서, 상기 열 전도 조절 채널은, 두께가 서로 상이한 복수개의 열 전도 조절 서브 채널을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 열 전도 조절 채널은, 격벽을 통해 서로 이격된 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널을 포함하며, 상기 제1 열 전도 조절 서브 채널은, 도넛 형상으로 이루어지고, 상기 제2 열 전도 조절 서브 채널은, 상기 제1 열 전도 조절 서브 채널의 두께보다 더 큰 두께를 가지고, 상기 제1 열 전도 조절 서브 채널의 내측에서 상기 격벽을 통해 이격된 원 형상으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 열 전도 조절 채널은, 오리피스(orifice) 형태의 연결 관을 통해 서로 연결된 상기 복수개의 열 전도 조절 서브 채널을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 열 전도 조절 채널은, 냉매 채널 위에 배치된 제1 열 전도 조절 서브 채널 및 상기 제1 열 전도 조절 서브 채널의 외측 끝에서 상기 냉매 채널 방향으로 상기 냉매 채널의 외측과 이격되게 연장된 제2 열 전도 조절 서브 채널을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기판 홀딩부의 직경은, 상기 기판의 직경과 동일하거나 상기 기판의 직경보다 작고, 상기 몸체부의 직경은, 상기 기판의 직경과 동일하거나 상기 기판의 직경보다 클 수 있다.
여기서, 상기 기판 홀딩부와 상기 몸체부의 사이에 위치하여, 상기 기판 홀딩부와 상기 몸체부를 접합하는 상부 접합부; 및 상기 몸체부의 아래에 위치하여 상기 몸체부와 접합하는 하부 접합부;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 금속 기반 재료는, Al-SiC 및 Al-Si 중 하나인 금속 복합 재료(metal matrix composite, MMC)일 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 장치의 제어 방법은, 정전력에 의해 기판을 고정하는 기판 홀딩부; 및 상기 기판 홀딩부의 아래에 배치되고, 상기 기판 홀딩부의 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion, CTE)를 기반으로 결정된 금속 기반 재료로 이루어지며, 조절 가스 공급부에 의해 공급되는 열 전도 조절 가스로 형성된 압력을 기반으로 열 전도도가 조절되는 열 전도 조절 채널을 포함하는 몸체부;를 포함하는 극저온 정전척 장치의 제어 방법으로서, 상기 기판 홀딩부의 온도, 상기 기판 홀딩부의 온도 균일도, 상기 열 전도 조절 채널 위의 온도 및 상기 열 전도 조절 채널 위의 온도 균일도를 측정하는 단계; 및 압력에 따른 열 전도도 그래프, 목표 온도 및 목표 온도 균일도를 기반으로, 상기 조절 가스 공급부에 의해 상기 열 전도 조절 채널에 공급되는 상기 열 전도 조절 가스의 양 혹은/그리고 압력을 조절하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 시스템 및 이의 제어 방법에 의하면, 극저온 범위에서도 극저온 식각(Cryogenic Etch) 공정, 극저온 증착(Cryogenic Deposition) 공정 등과 같은 기판의 극저온 공정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 고 종횡비(High Aspect Ratio)로 피식각체(Feature) 식각 시 이상적인 수직 식각 프로파일(Vertical Etch Profile)을 구현할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시한 극저온 정전척 장치의 세부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제3 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제4 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제5 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제6 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제7 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 RF 파워 공급 구성의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 RF 파워 공급 구성의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 RF 파워 공급 구성의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 명세서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다" 또는 "포함할 수 있다"등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에 기재된 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터 구조들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 극저온 정전척 시스템 및 이의 제어 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 시스템에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 시스템(10)은 극저온 범위에서도 극저온 식각(Cryogenic Etch) 공정, 극저온 증착(Cryogenic Deposition) 공정 등과 같은 기판(200)의 극저온 공정을 수행할 수 있는 정전척 시스템에 대한 것이다.
여기서, 본 발명에 따른 극저온 범위는 -20℃ ~ -150℃이며, 바람직하게 -40℃ ~ -150℃이다.
즉, 극저온 정전척 시스템(10)은 극저온 범위에서 건전한 정전척(Electrostatic Chuck, ESC) 동작(예를 들어, 정전척 파괴 방지 등)을 위해, 척 바디(Chuck Body)의 재료로 종래의 정전척의 척 바디(Chuck Body) 재료로 사용되는 알루미늄(Aluminum, Al)이 아닌, 척 세라믹(Chuck Ceramic)의 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion, CTE)와 근접하거나 차이가 적은 저 열 팽창 계수(예를 들어, 7*10-6/℃ 등) 특성을 가지는 금속 기반 재료를 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 극저온 정전척 시스템(10)은 생산성(예를 들어, 기판 이송 등) 향상 및 건전한 피식각체(Feauture) 극저온 식각 공정 수행을 위해 기판의 온도(Temperature) 및 온도 균일도(Temperature Uniformity)를 유지 및 제어할 수 있도록 척 바디 내에 금속 기반 재료로 이루어지는 열 전도 조절 구성을 포함할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 극저온 정전척 시스템(10)을 이용하여 반도체 제조 공정 내 기판(200)에 대한 극저온 공정(예를 들어, 극저온 식각 공정, 극저온 증착 공정 등)을 수행할 수 있다. 본 발명을 이용하여 극저온 식각 공정을 수행하는 경우, 고 종횡비(High Aspect Ratio)로 피식각체 식각 시 이상적인 수직 식각 프로파일(Vertical Etch Profile)을 구현할 수 있다.
이를 위해, 극저온 정전척 시스템(10)은 극저온 정전척 장치(100), 챔버(300), 플라즈마 공급 장치(400) 및 처리 가스 공급 장치(500)를 포함할 수 있다.
극저온 정전척 장치(100)는 정전력에 의해 기판(200)의 위치를 고정 및 지지하고, 기판(200)의 온도 및 온도 균일도를 제어할 수 있다.
여기서, 기판의 직경은 200mm, 300mm 등일 수 있으며, 기판에는 Wafer, Glass 등이 있다.
특히, 본 발명에 따른 극저온 정전척 장치(100)는 극저온 범위에서 건전한 정전척 동작을 위해, 척 바디의 재료로 척 세라믹의 열 팽창 계수와 근접하거나 차이가 적은 저 열 팽창 계수 특성을 가지는 금속 기반 재료를 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 극저온 정전척 장치(100)는 생산성 향상 및 건전한 피식각체에 대한 극저온 식각 공정 수행을 위해 기판(200)의 온도 및 온도 균일도를 유지 및 제어할 수 있도록 척 바디 내에 금속 기반 재료로 이루어지는 열 전도 조절 구성을 포함할 수 있다.
챔버(300)는 극저온 정전척 장치(100)를 외부 환경(예를 들어, 대기압 환경 등)과 격리시켜 처리 영역(600)을 진공(예를 들어, 10mTorr, 10-6Torr 등) 환경으로 조성할 수 있다.
그리고, 챔버(300)는 진공 시스템(Vacuum System)(도시하지 않음)과 연결되는 부분인 펌핑 연결부(310) 및 플라즈마 공급 장치(400)와 결합하는 부분에 형성된 개구(Opening)을 포함할 수 있다. 펌핑 연결부(310) 및 플라즈마 공급 장치(400)와 결합되는 개구 각각의 크기는 서로 상이할 수 있다.
그리고, 펌핑 연결부(310)와 연결되는 진공 시스템은 터보-분자 펌프(Turbo-Molecular Pump) 등과 같은 고 진공 펌프, 드라이 펌프(Dry Pump) 등과 같은 저 진공 펌프, 각종 밸브(Valve) 등을 포함할 수 있다.
플라즈마 공급 장치(400)는 챔버(300)에 형성된 개구 부분에 결합되며, 평판 형태인 용량 결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma, CCP) 소스(Source) 등과 같은 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etch, RIE) 장치, 코일 기반 안테나(Antenna) 형태로 이루어진 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP) 소스(Source), 전자 싸이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance, ECR) 등일 수 있다.
처리 가스 공급 장치(500)는 플라즈마 공급 장치(400)와 결합되어, 노즐(Nozzle) 혹은 샤워헤드(Showerhead) 등의 형태로 이루어진 주입구를 통해 처리 가스(Processing Gas) 혹은 공정 가스를 주입할 수 있다.
이때, 처리 가스 공급 장치(500)는 처리 가스 혹은 공정 가스의 처리 영역(600)으로의 균일한 주입을 위해 단일 영역(Single Zone)이나 복수 영역(Multi Zone)으로 구성될 수 있다. 그리고, 처리 가스 공급 장치(500)는 가스 실린더(Gas Cylinder), 가스 캐비넷(Gas Cabinet) 등과 같은 처리 가스 혹은 공정 가스의 공급원, 통합 가스 시스템(Integrated Gas System) 등과 함께 구성될 수 있다.
그러면, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 장치에 대하여 보다 자세히 설명한다.
도 2는 도 1에 도시한 극저온 정전척 장치의 세부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 장치(100)는 기판 홀딩부(110), 상부 접합부(130), 몸체부(140), 하부 접합부(160) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
기판 홀딩부(110)는 정전력에 의해 기판(200)을 고정할 수 있다.
즉, 기판 홀딩부(110)는 전기적 힘을 이용해 기판(200)의 위치를 고정 및 기판(200)을 지지하고, 이와 동시에 기판(200)의 온도 및 온도 균일도를 제어할 수 있다.
이때, 기판 홀딩부(110)는 유전 물질로 이루어질 수 있다. 유전 물질은 알루미나(Alumina, Al2O3), 질화 알루미늄(Aluminum Nitride, AlN) 등일 수 있다.
여기서, 전기적 힘은 유전 물질(Dielectric Material)로 구성된 기판 홀딩부(110)의 비저항(Volume Resistivity)에 따라 쿨롱 힘(Coulomb Force), 존슨-라벡 힘(Johnsen-Rahbek Force) 등으로 분류될 수 있다. 예컨대, 비저항 값이 1016Ω·cm 혹은 1014Ω·cm 이상인 경우, 척킹 파워 공급부(112)를 통해 척킹 전극(111)에 직류(Direct Current, DC) 혹은 교류(Alternative Current, AC) 전원 인가 시, 기판 홀딩부(110)는 유전 물질 내 전압 강하로 인해 발생되는 쿨롱 힘으로 기판(200)의 위치를 고정 및 기판(200)을 지지할 수 있다. 또한, 비저항 값이 1016Ω·cm 혹은 1014Ω·cm 이상인 경우, 기판(200)과 접하는 기판 홀딩부(110) 표면의 표면 조도(Surface Roughness, Ra)는 비저항 값이 1012Ω·cm 혹은 1010Ω·cm 이하인 경우 보다 더 작은 값(예를 들어, 0.3μm 등)을 가지게 된다. 이에 반면, 비저항 값이 1012Ω·cm 혹은 1010Ω·cm 이하인 경우, 척킹 파워 공급부(112)를 통해 척킹 전극(111)에 직류 혹은 교류 전원 인가 시, 기판 홀딩부(110)는 기판(200)과 접하는 유전 물질의 표면을 제외한 간극 전압으로 인해 발생되는 존슨-라벡 힘으로 기판(200)의 위치를 고정 및 기판(200)을 지지할 수 있다. 또한, 비저항 값이 1012Ω·cm 혹은 1010Ω·cm 이하인 경우, 기판(200)과 접하는 기판 홀딩부(110)의 표면의 표면 조도는 비저항 값이 1016Ω·cm 혹은 1014Ω·cm 이상인 경우 보다 더 큰 값(예를 들어, 0.7 μm 등)을 가지게 된다. 이에 반면, 비저항 값이 1016Ω·cm 혹은 1014Ω·cm와 1012Ω·cm 혹은 1010Ω·cm 사이인 경우, 기판(200)의 위치를 고정 및 기판(200)을 지지하기 위한 힘은 위에서 설명한 쿨롱 힘과 존슨-라벡 힘이 혼재한 형태이다.
또한, 기판 홀딩부(110)는 극저온 범위 상태의 기판(200)를 달성하기 위해, 온도 변화 시 기판 홀딩부(110)의 비저항 변화를 고려해 상온 기준 비저항 값이 저저항 범위(1012Ω·cm 혹은 1010Ω·cm 이하)의 비저항 값을 가질 수 있다.
또한, 기판 홀딩부(110)의 직경은 기판(200)의 직경과 동일하거나 기판(200)의 직경보다 작을 수 있다. 바람직하게는, 기판 홀딩부(110)의 직경은 기판(200)의 직경보다 작을 수 있다. 예컨대, 기판(200)의 직경이 300mm 일 경우, 기판 홀딩부(110)의 직경은 300mm 이하의 크기(예를 들어, 296 mm ~ 298 mm 등)가 될 수 있다.
또한, 기판 홀딩부(110)의 두께는 0.3mm ~ 10mm일 수 있으며, 바람직하게 2.5mm, 5mm 등일 수 있다.
이를 위해, 기판 홀딩부(110)는 척킹 전극(111) 및 히터 전극(113)을 포함할 수 있다.
척킹 전극(111)은 기판 홀딩부(110) 내에 매립되어 있으며, 필터(Filter), 직류 혹은 교류 전원 공급 장치(Power Supply) 등으로 구성된 척킹 파워 공급부(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 척킹 전극(111)은 특정 패턴(예를 들어, 원형, 나선형 등) 형태로 형성되며, 단극(Mono-polar) 혹은 양극(Bi-polar)으로 이루어질 수 있다.
또한, 척킹 전극(111)은 극저온 범위의 열 팽창 계수, 전기 전도도(Electrical Conductivity) 등의 특성을 기반으로 결정된 재료로 이루어질 수 있다. 재료는 텅스텐(Tungsten, W), 몰리브덴(Molybdenum, Mo) 등과 같은 금속, 금속을 포함하는 합금(Alloy) 등일 수 있다.
또한, 척킹 전극(111)의 위치는 히터 전극(113) 보다 위에 배치될 수 있다.
히터 전극(113)은 기판 홀딩부(110) 내에 매립되어 있으며, 필터, 직류 혹은 교류 전원 공급 장치 등으로 구성된 히터 파워 공급부(114)와 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 히터 전극(113)은 특정 패턴(예를 들어, 원형, 나선형 등) 형태로 형성되며, 특정 패턴에 따라 단일 영역 혹은 복수 영역으로 이루어질 수 있다.
또한, 히터 전극(113)은 극저온 범위의 열 팽창 계수, 전기 전도도 등의 특성을 기반으로 결정된 재료로 이루어질 수 있다. 재료는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등과 같은 금속, 금속을 포함하는 합금(Alloy) 등일 수 있다.
또한, 히터 전극(113)의 위치는 척킹 전극(111) 보다 아래에 배치될 수 있다.
기판 가스 공급부(120)는 질량 유량계(Mass Flow Meter, MFM), 덤프라인(Dumpline) 등으로 구성되며, 기판(200)의 온도 및 온도 균일도를 제어하기 위해 기판 홀딩부(110)와 접한 기판(200)의 표면과 기판(200)과 접한 기판 홀딩부(110)의 표면 사이 빈 공간으로 특정 조건(예를 들어, Pressure 50Torr, Leakage <1 sccm)에서 기판 가스를 공급할 수 있다.
여기서, 기판 가스는 헬륨(Helium, He), 아르곤(Argon, Ar), 질소(Nitrogen, N2) 등일 수 있으며, 바람직하게 헬륨(He)일 수 있다
이때, 기판 가스 공급부(120)를 통해 공급되는 기판 가스는 기판 홀딩부(110), 몸체부(140) 등 극저온 정전척 장치(100) 내부에 존재하는 가스 유동 경로를 통해 공급될 수 있다. 가스 유동 경로의 패턴, 개수 등은 기판 홀딩부(110) 내부의 영역 구성(단일 영역 혹은 복수 영역)을 기반으로 결정될 수 있다.
상부 접합부(130)는 기판 홀딩부(110)와 몸체부(140)의 사이에 위치하여, 기판 홀딩부(110)와 몸체부(140)를 서로 접합할 수 있다.
즉, 상부 접합부(130)는 기판 홀딩부(110)와 몸체부(140)를 서로 전기적으로 저저항으로 연결하고, 기구적으로 기판 홀딩부(110)와 몸체부(140)를 서로 접합할 수 있다.
상부 접합부(130)는 제1 상부 접합부(131), 제2 상부 접합부(132) 및 제3 상부 접합부(133)로 구성될 수 있다. 이때, 상부 접합부(130)의 제1 상부 접합부(131) 및 제3 상부 접합부(133)는 진공 브레이징(Vacuum Brazing), 에폭시(Epoxy) 등을 이용하여 형성될 수 있다. 물론, 상부 접합부(130)의 제1 상부 접합부(131) 혹은/그리고 제3 상부 접합부(133)은 아래에서 설명할 하부 접합부(160)의 제1 하부 접합부(161)을 형성하는 방법과 동일한 방법을 이용하여 형성될 수도 있다.
또한, 상부 접합부(130)의 제1 상부 접합부(131) 및 제3 상부 접합부(133)는 Al 계열 합금(예를 들어, Al-10Si-1.5Mg 등) 등과 같은 재료로 이루어질 수 있다.
상부 접합부(130)의 제2 상부 접합부(132)는 제1 상부 접합부(131)와 제3 상부 접합부(133) 사이에 위치한다.
여기서, 제2 상부 접합부(132)는 아래에서 설명할 하부 접합부(160)의 제2 하부 접합부(162)처럼 몰리브덴(Mo), 코바(Kovar), 지르코늄(Zrconium, Zr), 텅스텐(W), 티타늄(Titanium, Ti), 니오비움(Niobium, Nb), 백금(Platinum, Pt), 바나듐(Vanadium, V) 등과 같은 재료로 이루어질 수 있다.
또한, 제2 상부 접합부(132)의 직경은 기판 홀딩부(110)의 직경과 동일하거나, 기판 홀딩부(110)의 직경보다 작거나, 기판 홀딩부(110)의 직경보다 클 수 있다. 바람직하게는 제2 상부 접합부(132)의 직경은 기판 홀딩부(110)의 직경과 동일할 수 있다.
또한, 제2 상부 접합부(132)의 두께는 경제성 등을 기반으로 결정될 수 있으며, 예컨대, 3mm, 0.5mm, 0.05mm 등일 수 있다.
몸체부(140)는 기판 홀딩부(110)의 아래에 배치될 수 있다.
이때, 몸체부(140)는 기판 홀딩부(110)의 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion, CTE)를 기반으로 결정된 금속 기반 재료로 이루어질 수 있다. 금속 기반 재료는 Al-SiC 및 Al-Si 중 하나인 금속 복합 재료(metal matrix composite, MMC)일 수 있다. 금속 복합 재료는 Al-SiC, Al-Si 등일 수 있다. 예컨대, Al-SiC의 경우, 금속 복합 재료(MMC)의 열 팽창 계수는 일반적으로 SiC wt% 증가에 따라 Al-SiC의 열 팽창 계수가 감소하는 특징을 가진다. 즉, Al-SiC로 구성된 몸체부(140)의 열 팽창 계수가 wt% SiC에 따라 기판 홀딩부(110)의 열 팽창 계수에 열 팽창 계수 정합(Match) 가능함을 의미한다. 통상적으로 SiC wt% 범위는 15% ~ 85% 범위로 구성하는 것이 일반적이며, 특히 Al-SiC로 구성된 몸체부(140)의 경우, 상부 접합부(130)에 의해 접합된 기판 홀딩부(110) 및 하부 접합부(160) 간의 열 팽창 계수 정합, 열 전도도(Thermal Conductivity) 등을 고려하여 극저온 범위에서 극저온 정전척 장치(100)의 건전한 동작을 위해 Al-SiC의 wt% SiC는 65% ~ 85%가 보다 더 적절할 수 있다. 예를 들어, 알루미나(Al2O3)의 열 팽창 계수가 약 7*10-6/℃ ~ 8*10-6/℃임을 고려 시, Al-70%SiC와 Al-20%SiC의 열 팽창 계수 정합 비교 시, Al-70%SiC가 Al-20%SiC 보다 상대적으로 열 팽창 계수 정합이 된다. Al-70%SiC의 열 팽창 계수는 약 7*10-6/℃이며, Al-20%SiC의 열 팽창 계수는 약 13*10-6/℃ ~ 15*10-6/℃이다. 이에 반면, 금속 복합 재료(MMC)가 Al-Si의 경우, 위에서 설명한 Al-SiC와 유사하게 wt% Si 변화에 따라 기판 홀딩부(110)의 열 팽창 계수에 열 팽창 계수 정합이 될 수 있으므로, 몸체부(140)의 재료로 이용될 수 있다. 물론, 몸체부(140)는 금속 복합 재료(MMC)가 아닌, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo) 등과 같은 금속 혹은 상기 금속을 포함하는 합금 등과 같은 재료로 이루어질 수도 있다.
또한, 몸체부(140)는 금속 복합 재료(MMC)를 이용하여 주조법(Casting), 침투법(Infilteration), 적층 제조 공정(Additive manufacturing process) 등과 같은 방법을 이용하여 제작될 수 있다.
여기서, 몸체부(140)의 직경은 기판(200)의 직경과 동일하거나 기판(200)의 직경보다 클 수 있다. 바람직하게는, 몸체부(140)의 직경은 기판(200)의 직경보다 클 수 있다. 예컨대, 기판(200)의 직경이 300mm 일 경우, 몸체부(140)의 직경은 300mm 이상의 크기(예를 들어, 310mm ~ 340mm 등)가 될 수 있다.
이를 위해, 몸체부(140)는 열 전도 조절 채널(141) 및 냉매 채널(143)을 포함할 수 있다.
열 전도 조절 채널(141)은 조절 가스 공급부(142)에 의해 공급되는 열 전도 조절 가스로 형성된 압력을 기반으로 열 전도도가 조절될 수 있다.
즉, 열 전도 조절 채널(141)은 금속 복합 재료(MMC)로 이루어진 몸체부(140) 내에 매립되어 있으며, 기판 홀딩부(110)의 온도, 기판 홀딩부(110)의 온도 균일도, 기판(200)의 온도, 기판(200)의 온도 균일도 등을 제어하기 위해, 질량 유량계(Mass Flow Meter, MFM), 덤프라인(Dumpline) 등으로 구성된 조절 가스 공급부(142)로부터 공급되는 열 전도 조절 가스가 존재하는 내부 공간을 포함할 수 있다.
여기서, 열 전도 조절 가스는 헬륨(He), 아르곤(Ar), 질소(N2) 등일 수 있으며, 바람직하게 헬륨(He)일 수 있다
또한, 열 전도 조절 채널(141)은 조절 가스 공급부(142)를 통해 공급되는 열 전도 조절 가스의 종류, 조절 가스 공급부(142)를 통해 공급되는 열 전도 조절 가스가 존재하는 내부 공간의 압력(예를 들어, 1mTorr 이하, 10mTorr, 20mTorr, 500mTorr, 300Torr, 760Torr 등), 열 전도 조절 가스의 유량 등을 기반으로 열 전도도가 조절될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 극저온 정전척 장치(100)는 기판 홀딩부(110)의 온도, 기판 홀딩부(110)의 온도 균일도, 기판(200)의 온도, 기판(200)의 온도 균일도 등을 제어할 수 있다.
또한, 열 전도 조절 채널(141)의 직경은 기판(200)의 직경과 동일하거나, 기판(200)의 직경보다 작거나, 기판(200)의 직경보다 클 수 있다. 바람직하게는, 열 전도 조절 채널(141)의 직경은 기판(200)의 직경보다 클 수 있다. 예컨대, 기판(200)의 직경이 300mm 일 경우, 열 전도 조절 채널(141)의 직경은 300mm 이상의 크기(예를 들어, 310mm ~ 330mm 등)가 될 수 있다.
또한, 열 전도 조절 채널(141)의 두께는 0.2mm이거나 0.2mm보다 작을 수 있다. 예컨대, 열 전도 조절 채널(141)의 두께는 0.15mm, 0.1mm, 0.05mm, 0.03mm 등일 수 있다.
또한, 열 전도 조절 채널(141)은 특정 패턴 형태로 형성되며, 특정 패턴에 따라 단일 영역 혹은 복수 영역으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 히터 전극(113)이 단일 영역으로 구성되어 있으면 열 전도 조절 채널(141)도 단일 영역으로 구성될 수 있고, 히터 전극(113)이 복수 영역으로 구성되어 있으면 열 전도 조절 채널(141)도 복수 영역으로 구성될 수 있다.
보다 자세히 설명하면, 열 전도 조절 채널(141)은 복수개의 열 전도 조절 서브 채널을 포함하고, 조절 가스 공급부(142)에 의해 복수개의 열 전도 조절 서브 채널에 공급되는 열 전도 조절 가스로 형성된 압력을 기반으로 열 전도 조절 서브 채널별로 열 전도도가 조절될 수 있다.
또한, 열 전도 조절 채널(141)은 격벽을 통해 서로 이격된 복수개의 열 전도 조절 서브 채널을 포함하고, 조절 가스 공급부(142)에 의해 열 전도 조절 서브 채널별로 열 전도 조절 가스가 공급될 수 있다. 예컨대, 열 전도 조절 채널(141)은 격벽을 통해 서로 이격된 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 열 전도 조절 서브 채널은 도넛 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고, 제2 열 전도 조절 서브 채널은 제1 열 전도 조절 서브 채널의 내측에서 격벽을 통해 이격된 원 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고, 기판(200)의 직경이 300mm 일 경우, 제1 열 전도 조절 서브 채널의 직경은 200mm에서 330mm 사이이고, 제2 열 전도 조절 서브 채널의 직경은 150mm에서 250mm 사이이며, 격벽의 직경은 1mm에서 10mm 사이일 수 있다.
또한, 열 전도 조절 채널(141)은 두께가 서로 상이한 복수개의 열 전도 조절 서브 채널을 포함할 수 있다. 예컨대, 열 전도 조절 채널(141)은 격벽을 통해 서로 이격된 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 열 전도 조절 서브 채널은 도넛 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고, 제2 열 전도 조절 서브 채널은 제1 열 전도 조절 서브 채널의 두께보다 더 큰 두께를 가지고, 제1 열 전도 조절 서브 채널의 내측에서 격벽을 통해 이격된 원 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 열 전도 조절 채널(141)은 오리피스(orifice) 형태의 연결 관을 통해 서로 연결된 복수개의 열 전도 조절 서브 채널을 포함할 수 있다.
또한, 열 전도 조절 채널(141)은 냉매 채널(143) 위에 배치된 제1 열 전도 조절 서브 채널 및 제1 열 전도 조절 서브 채널의 외측 끝에서 냉매 채널(143) 방향으로 냉매 채널(143)의 외측과 이격되게 연장된 제2 열 전도 조절 서브 채널을 포함할 수 있다.
정리하면, 본 발명에 따른 열 전도 조절 채널(141)은 "열 전도 조절 채널(141)이 복수개의 열 전도 조절 서브 채널로 이루어지는 구성", "열 전도 조절 채널(141)을 구성하는 복수개의 열 전도 조절 서브 채널이 격벽을 통해 서로 이격되는 구성", "열 전도 조절 채널(141)을 구성하는 복수개의 열 전도 조절 서브 채널의 두께가 서로 상이한 구성", "열 전도 조절 채널(141)을 구성하는 복수개의 열 전도 조절 서브 채널이 오리피스(orifice) 형태의 연결 관을 통해 서로 연결되는 구성" 및 "열 전도 조절 채널(141)이 냉매 채널(143)의 외측을 감싸는 형태로 이루어지는 구성" 중의 적어도 하나의 구성을 통해 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 열 전도 조절 채널(141)의 구현 일례에 대해서는 이하 자세하게 설명한다.
한편, 본 발명에 따른 열 전도 조절 채널(141)이 복수개의 열 전도 조절 서브 채널로 이루어진 경우, 기판 홀딩부(110)에 매립된 척킹 전극(111), 기판 홀딩부(110)에 매립된 히터 전극(113) 및 몸체부(140)에 매립된 냉매 채널(143) 각각도 복수개의 열 전도 조절 서브 채널 각각에 대응되게 복수개로 이루어질 수 있다. 예컨대, 척킹 전극(111)은 열 전도 조절 채널(141)을 구성하는 복수개의 열 전도 조절 서브 채널 각각에 대응되는 복수개의 척킹 서브 전극을 포함하며, 척킹 파워 공급부(112)는 척킹 서브 전극별로 전원을 인가할 수 있다. 그리고, 히터 전극(113)은 열 전도 조절 채널(141)을 구성하는 복수개의 열 전도 조절 서브 채널 각각에 대응되는 복수개의 히터 서브 전극을 포함하며, 히터 파워 공급부(114)는 히터 서브 전극별로 전원을 인가할 수 있다. 그리고, 냉매 채널(143)은 열 전도 조절 채널(141)을 구성하는 복수개의 열 전도 조절 서브 채널 각각에 대응되는 복수개의 냉매 서브 채널을 포함하며, 냉매 공급부(144)는 냉매 서브 채널별로 냉매를 공급할 수 있다.
냉매 채널(143)은 금속 복합 재료(MMC)로 이루어진 몸체부(140) 내에 매립되어 있으며, 기판 홀딩부(110)의 온도, 기판 홀딩부(110)의 온도 균일도, 기판(200)의 온도, 기판(200)의 온도 균일도 등을 제어하기 위해, 극저온 칠러(Chiller), LN2 Dewar, LN2 순환 공급 시스템 등으로 구성된 냉매 공급부(144)를 통해 공급되는 냉매가 유동하는 내부 공간을 포함할 수 있다. 냉매는 갈덴(Galden), 액체 질소(Liquid Nitrogen, LN2) 등일 수 있으며, 냉매 공급부(144)를 통해 냉매 채널(143)의 내부 공간으로 공급될 수 있다.
여기서, 냉매 채널(143)은 특정 패턴(예를 들어, 나선형, 직렬, 병렬 등) 형태로 형성될 수 있다.
또한, 냉매 채널(143)의 위치는 열 전도 조절 채널(141) 보다 아래에 배치될 수 있다.
하부 접합부(160)는 몸체부(140) 아래에 위치하여 몸체부(140)와 접합된다.
즉, 하부 접합부(160)는 몸체부(140)와 서로 전기적으로 저저항으로 연결되며, 기구적으로 몸체부(140)와 접합된다.
하부 접합부(160)는 제1 하부 접합부(161) 및 제2 하부 접합부(162)로 구성될 수 있다. 이때, 하부 접합부(160)의 제1 하부 접합부(161)는 진공 브레이징(Vacuum Brazing), 에폭시(Epoxy) 등을 이용하여 형성될 수 있다. 물론, 하부 접합부(160)의 제1 하부 접합부(161)는 위에서 설명한 상부 접합부(130)의 제1 상부 접합부(131) 혹은/그리고 제3 상부 접합부(133)를 형성하는 방법과 동일한 방법을 이용하여 형성될 수도 있다.
또한, 제1 하부 접합부(161)는 Al 계열 합금(예를 들어, Al-10Si-1.5Mg 등) 등과 같은 재료로 이루어질 수 있다.
제2 하부 접합부(162)는 제1 하부 접합부(161) 아래에 배치될 수 있으며, 제1 하부 접합부(161)에 의해 몸체부(140)와 전기적으로 저저항으로 연결되며, 기구적으로 접합된다.
여기서, 제2 하부 접합부(162)는 몰리브덴(Mo), 코바(Kovar), 지르코늄(Zrconium, Zr), 텅스텐(W), 티타늄(Titanium, Ti), 니오비움(Niobium, Nb), 백금(Platinum, Pt), 바나듐(Vanadium, V) 등과 같은 재료로 이루어질 수 있다.
또한, 제2 하부 접합부(162)의 직경은 몸체부(140)의 직경과 동일하거나, 몸체부(140)의 직경보다 작거나, 몸체부(140)의 직경보다 클 수 있다. 바람직하게는 제2 하부 접합부(162)의 직경은 몸체부(140)의 직경과 동일할 수 있다.
또한, 제2 하부 접합부(162)의 두께는 경제성 등을 기반으로 결정될 수 있으며, 예컨대, 3mm, 0.5mm, 0.05mm 등일 수 있다.
RF 파워 공급부(190) 및 RF 파워 정합부(180)는 금속 복합 재료(MMC)로 이루어진 몸체부(140)와 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, RF 파워 공급부(190) 및 RF 파워 정합부(180)는 처리 영역(600)에 플라즈마(Plasma)를 발생시킬 수 있다.
여기서, 바람직한 기판(200)의 처리(예를 들어, 식각 등)를 위해, RF 파워 공급부(190)는 2개 이상인 복수개로 이루어질 수 있다. 에컨대, RF 파워 공급부(190)가 2개인 경우, 13.56MHz 이상(예를 들어, 27.12MHz, 40MHz, 60MHz 등)의 제1 RF 파워 공급부(190-1)와 13.56MHz 미만(예를 들어, 2MHz, 400kHz 등)의 제2 RF 파워 공급부(190-2)로 구성될 수 있다. RF 파워 공급부(190)가 복수개인 경우, 이에 대응하여 RF 파워 정합부(180)도 복수개로 이루어질 수 있다.
온도 측정부(150)는 기판 홀딩부(110)의 온도, 기판 홀딩부(110)의 온도 균일도, 몸체부(140) 내에 매립된 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 및 몸체부(140) 내에 매립된 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 균일도를 측정하여, 기판(200)의 온도 및 온도 균일도를 측정할 수 있다.
여기서, 온도 측정부(150)는 형광 온도계(Fluoroptic thermometry) 혹은 필터와 함께 구성된 열전대(Thermocouple, TC), 제어 모듈(예를 들어, PID 등) 등으로 구성될 수 있다.
또한, 온도 측정부(150)를 이용하여 온도 및 온도 균일도를 측정하는 경우, 해당 온도 측정 위치는 단일 영역 혹은 복수 영역이 될 수 있다. 온도 측정 위치는 기판 홀딩부(110) 내에 매립된 히터 전극(113)의 단일 영역 혹은 복수 영역을 기반으로 결정될 수 있다. 또한, 온도 측정 위치는 몸체부(140) 내에 매립된 열 전도 조절 채널(141)의 단일 영역 혹은 복수 영역을 기반으로 결정될 수 있다.
제어부는 기판(200)의 온도 및 기판(200)의 온도 균일도를 제어할 수 있다.
즉, 제어부는 온도 측정부(150)를 통해 기판 홀딩부(110)의 온도, 기판 홀딩부(110)의 온도 균일도, 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 및 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 균일도를 측정할 수 있다.
그리고, 제어부는 측정된 온도 정보(기판 홀딩부(110)의 온도, 기판 홀딩부(110)의 온도 균일도, 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 및 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 균일도), 압력에 따른 열 전도도 그래프, 목표 온도 및 목표 온도 균일도를 기반으로, 조절 가스 공급부(142)에 의해 열 전도 조절 채널(141)에 공급되는 열 전도 조절 가스의 양 혹은/그리고 압력을 조절하여, 기판(200)의 온도 및 기판(200)의 온도 균일도를 제어할 수 있다.
여기서, 압력에 따른 열 전도도 그래프는 열 전도 조절 채널(141)의 내부 공간의 압력 변화에 따라 변화되는 열 전도 조절 채널(141)의 열전도도를 나타내는 것으로, 미리 획득되어 저장될 수 있다. 예컨대, 압력에 따른 열 전도도 그래프는 압력이 0인 경우 열전도도는 0에 가까우며, 압력이 증가할수록 열전도도가 증가하는 S자 형태의 커브로 이루어져 있다. 이때, 열 전도 조절 채널(141)의 두께에 따라 압력에 따른 열 전도도 그래프는 변경되며, 두께가 작을수록 동일 압력에서 더 높은 열 전도도를 나타내게 된다.
이때, 제어부는 기판(200)의 온도 및 기판(200)의 온도 균일도를 제어하기 위해, 히터 전극(113)과 연결된 히터 파워 공급부(114), 열 전도 조절 채널(141)과 연결된 조절 가스 공급부(142), 척킹 전극(111)과 연결된 척킹 파워 공급부(112), 기판 가스 공급부(120), 냉매 채널(143)과 연결된 냉매 공급부(144), RF 파워 공급부(190)과 RF 파워 정합부(180) 중 적어도 하나를 목표 온도 및 목표 온도 균일도를 기반으로 추가적으로 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 설명의 편의를 위해, 종래에 널리 알려진 척킹 전극(111)과 척킹 파워 공급부(112)의 접속부, 히터 전극(113)과 히터 파워 공급부(114)의 접속부, 기판 가스 공급부(120)에 의해 기판 홀딩부(110) 및 기판(200) 사이의 빈 공간으로 공급되는 기판 가스의 기판 홀딩부(110)와 몸체부(140) 내의 기판 가스 유동 경로, 몸체부(140) 내의 냉매의 유동 경로, 조절 가스 공급부(142)에 의해 열 전도 조절 채널(141)로 공급되는 열 전도 조절 가스의 몸체부(140) 내의 열 전도 조절 가스 유동 경로, 온도 측정부(150)에 의해 온도가 측정되는 위치 및 영역, 챔버(300)의 펌핑 연결부(310)에 접속되는 진공 시스템, 처리 가스의 공급원, 기판(200) 이송을 위한 리프트 핀(Lift Pin), 에지 링(Edge Ring), EMI 가스킷(Gasket), 오-링(O-ring) 등에 대한 상세한 설명은 생략한다.
그러면, 도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열 전도 조절 구성의 구현 일례에 대하여 설명한다.
도 3은 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 극저온 정전척 장치(100)의 제1 실시예에 따른 열 전도 조절 채널(141)은 몸체부(140) 내에 매립되어 있을 수 있다. 열 전도 조절 채널(141)은 조절 가스 공급부(142)에 의해 공급되는 열 전도 조절 가스로 형성된 압력을 기반으로 열 전도도가 조절될 수 있다.
이때, 제어부는 측정된 온도 정보(기판 홀딩부(110)의 온도, 기판 홀딩부(110)의 온도 균일도, 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 및 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 균일도), 압력에 따른 열 전도도 그래프, 목표 온도 및 목표 온도 균일도를 기반으로, 조절 가스 공급부(142)에 의해 열 전도 조절 채널(141)에 공급되는 열 전도 조절 가스의 양 혹은/그리고 압력을 조절하여 열 전도 조절 채널(141)의 열 전도도를 조절하여, 종국적으로 기판(200)의 온도 및 기판(200)의 온도 균일도를 제어할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 극저온 정전척 장치(100)의 제2 실시예에 따른 열 전도 조절 채널(141)은 격벽을 통해 서로 이격된 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널을 포함할 수 있다.
여기서, 기판(200)의 직경은 300mm이고, 격벽의 직경은 1mm에서 10mm 사이일 수 있다.
그리고, 제1 열 전도 조절 서브 채널은 도넛 형상으로 이루어지며, 직경이 200mm에서 330mm 사이일 수 있다.
그리고, 제2 열 전도 조절 서브 채널은 제1 열 전도 조절 서브 채널의 내측에서 격벽을 통해 이격된 원 형상으로 이루어지며, 직경이 150mm에서 250mm 사이일 수 있다.
그리고, 열 전도 조절 채널(141)은 제1 열 전도 조절 서브 채널 및 제2 열 전도 조절 서브 채널별로 열 전도도가 조절될 수 있다. 조절 가스 공급부(142)는 제1 열 전도 조절 서브 채널 및 제2 열 전도 조절 서브 채널별로 공급되는 열 전도 조절 가스의 양 혹은/그리고 압력을 조절할 수 있다.
이때, 제어부는 제1 열 전도 조절 서브 채널 및 제2 열 전도 조절 서브 채널 각각에 대응되는 위치에서 측정된 2개의 온도 정보(기판 홀딩부(110)의 온도, 기판 홀딩부(110)의 온도 균일도, 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 및 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 균일도), 압력에 따른 열 전도도 그래프, 목표 온도 및 목표 온도 균일도를 기반으로, 조절 가스 공급부(142)에 의해 열 전도 조절 채널(141)에 공급되는 열 전도 조절 가스의 양 혹은/그리고 압력을 제1 열 전도 조절 서브 채널 및 제2 열 전도 조절 서브 채널별로 조절하여 열 전도 조절 채널(141)의 열 전도도를 제1 열 전도 조절 서브 채널 및 제2 열 전도 조절 서브 채널별로 조절하여, 종국적으로 기판(200)의 온도 및 기판(200)의 온도 균일도를 제어할 수 있다.
즉, 기판(200)의 식각 공정 등을 수행하는 경우, 기판(200)의 중심 영역보다 에지 영역이 온도가 더 높게 된다. 따라서, 기판(200)의 중심 영역과 에지 영역의 온도 및 온도 균일도 제어를 개별적으로 수행하기 위해, 본 실시예와 같이 열 전도 조절 채널(141)을 기판(200)의 중심 영역에 대응되는 제2 열 전도 조절 서브 채널과 기판(200)의 에지 영역에 대응되는 제1 열 전도 조절 서브 채널로 구성하여, 제1 열 전도 조절 서브 채널 및 제2 열 전도 조절 서브 채널별로 열 전도도를 제어할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제3 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 극저온 정전척 장치(100)의 제3 실시예에 따른 열 전도 조절 채널(141)은 위에서 설명한 극저온 정전척 장치(100)의 제2 실시예(도 4 참조)에 따른 열 전도 조절 채널(141)과 실질적으로 동일하며, 차이가 있는 부분에 대해서만 설명한다.
도 5를 참조하면, 제2 열 전도 조절 서브 채널은 제1 열 전도 조절 서브 채널의 두께보다 더 큰 두께를 가지고 있다.
여기서, 제1 열 전도 조절 서브 채널의 두께는 0.05mm일 수 있다.
그리고, 제2 열 전도 조절 서브 채널의 두께는 0.1mm일 수 있다.
도 6은 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제4 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 극저온 정전척 장치(100)의 제4 실시예에 따른 열 전도 조절 채널(141)은 위에서 설명한 극저온 정전척 장치(100)의 제3 실시예(도 5 참조)에 따른 열 전도 조절 채널(141)과 실질적으로 동일하며, 차이가 있는 부분에 대해서만 설명한다.
도 6을 참조하면, 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널은 오리피스(orifice) 형태의 연결 관을 통해 서로 연결될 수 있다.
여기서, 오리피스(orifice) 형태의 연결 관의 두께는 제1 열 전도 조절 서브 채널의 두께보다 더 작은 두께를 가지고 있다.
즉, 와류를 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널별로 발생시켜 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널의 압력을 서로 다르게 조절하기 위해, 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널을 오리피스(orifice) 형태의 연결 관을 통해 연결할 수 있다.
도 7은 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제5 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 극저온 정전척 장치(100)의 제5 실시예에 따른 열 전도 조절 채널(141)은 위에서 설명한 극저온 정전척 장치(100)의 제1 실시예(도 3 참조)에 따른 열 전도 조절 채널(141)과 실질적으로 동일하며, 차이가 있는 부분에 대해서만 설명한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 열 전도 조절 채널(141)은 두께가 도 3에 도시한 제1 실시예와 같이 균일한 형상으로 이루어져 있지 않고, 중심 영역의 두께가 에지 영역의 두께보다 더 두꺼운 형상으로 이루어져 있다.
즉, 열 전도 조절 채널(141)의 두께에 따라 압력에 따른 열 전도도 그래프는 변경되며, 두께가 작을수록 동일 압력에서 더 높은 열 전도도를 나타내는 점을 이용하여, 기판(200)의 중심 영역에 대응되는 열 전도 조절 채널(141)의 중심 영역의 두께를 기판(200)의 에지 영역에 대응되는 열 전도 조절 채널(141)의 에지 영역의 두께보다 더 두꺼운 형상으로 형성할 수 있다.
도 8은 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제6 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 극저온 정전척 장치(100)의 제6 실시예에 따른 열 전도 조절 채널(141)은 위에서 설명한 극저온 정전척 장치(100)의 제1 실시예(도 3 참조)에 따른 열 전도 조절 채널(141)과 실질적으로 동일하며, 차이가 있는 부분에 대해서만 설명한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 열 전도 조절 채널(141)은 도 3에 도시한 제1 실시예에 따른 열 전도 조절 채널(141)인 제1 열 전도 조절 서브 채널 및 제1 열 전도 조절 서브 채널의 외측 끝에서 연장된 제2 열 전도 조절 서브 채널을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 열 전도 조절 서브 채널은 냉매 채널(143) 위에 배치될 수 있다.
그리고, 제2 열 전도 조절 서브 채널은 제1 열 전도 조절 서브 채널의 외측 끝에서 냉매 채널(143) 방향으로 냉매 채널(143)의 외측과 이격되게 연장될 수 있다.
그리고, 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널이 서로 연결되는 부분에는 내부 격벽, 오리피스(orifice) 형태의 연결 관 등이 형성되어, 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널 간의 열 전도 조절 가스의 유동을 방지할 수 있다.
이때, 조절 가스 공급부(142)는 제1 열 전도 조절 서브 채널에는 열 전도 조절 가스를 공급하고, 제2 열 전도 조절 서브 채널에는 열 전도 조절 가스를 공급하지 않을 수 있다.
즉, 제2 열 전도 조절 서브 채널에는 열 전도 조절 가스가 공급되지 않아, 제2 열 전도 조절 서브 채널의 압력은 0이 되고, 이로 인해 제2 열 전도 조절 서브 채널의 열전도도는 0에 가깝게 된다. 이에 따라, 냉매 채널(143)의 외측을 절연시킬 수 있다.
도 9는 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 제7 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 극저온 정전척 장치(100)의 제7 실시예에 따른 열 전도 조절 채널(141)은 위에서 설명한 극저온 정전척 장치(100)의 제2 실시예(도 4 참조)에 따른 열 전도 조절 채널(141)과 실질적으로 동일하며, 차이가 있는 부분에 대해서만 설명한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 열 전도 조절 채널(141)은 격벽을 통해 서로 이격된 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널은 반원 형상으로 이루어져 있다.
그러면, 도 10 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RF 파워 공급 구성의 구현 일례에 대하여 설명한다.
도 10은 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 RF 파워 공급 구성의 다른 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 RF 파워 공급 구성의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이며, 도 12는 도 2에 도시한 극저온 정전척 장치의 RF 파워 공급 구성의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 RF 파워 공급부(190) 및 RF 파워 정합부(180)는 금속 복합 재료(MMC)로 이루어진 몸체부(140)와 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 RF 파워 공급부(190) 및 RF 파워 정합부(180)는 도 3에 도시된 바와 같이 몸체부(140)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 RF 파워 공급부(190) 및 RF 파워 정합부(180)는 도 10에 도시된 바와 같이 하부 접합부(160)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 RF 파워 공급부(190) 및 RF 파워 정합부(180)는 도 11에 도시된 바와 같이 척킹 전극(111)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 RF 파워 공급부(190) 및 RF 파워 정합부(180)는 각각 2개로 이루어지며, 제2 RF 파워 공급부(190-2) 및 제2 RF 파워 정합부(180-2)는 몸체부(140)와 전기적으로 연결되고, 제1 RF 파워 공급부(190-1) 및 제1 RF 파워 정합부(180-1)는 플라즈마 공급 장치(400)와 전기적으로 연결될 수 있다.
그러면, 도 13을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 장치의 제어 방법에 대하여 설명한다.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 극저온 정전척 장치(100)의 제어부는 기판 홀딩부(110)의 온도, 기판 홀딩부(110)의 온도 균일도, 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 및 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 균일도를 측정할 수 있다(S110).
그런 다음, 극저온 정전척 장치(100)의 제어부는 측정된 온도 정보(기판 홀딩부(110)의 온도, 기판 홀딩부(110)의 온도 균일도, 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 및 열 전도 조절 채널(141) 위의 온도 균일도), 압력에 따른 열 전도도 그래프, 목표 온도 및 목표 온도 균일도를 기반으로, 조절 가스 공급부(142)에 의해 열 전도 조절 채널(141)에 공급되는 열 전도 조절 가스의 양 혹은/그리고 압력을 조절할 수 있다(S120).
여기서, 압력에 따른 열 전도도 그래프는 열 전도 조절 채널(141)의 내부 공간의 압력 변화에 따라 변화되는 열 전도 조절 채널(141)의 열전도도를 나타내는 것으로, 미리 획득되어 저장될 수 있다. 예컨대, 압력에 따른 열 전도도 그래프는 압력이 0인 경우 열전도도는 0에 가까우며, 압력이 증가할수록 열전도도가 증가하는 S자 형태의 커브로 이루어져 있다. 이때, 열 전도 조절 채널(141)의 두께에 따라 압력에 따른 열 전도도 그래프는 변경되며, 두께가 작을수록 동일 압력에서 더 높은 열 전도도를 나타내게 된다.
이때, 제어부는 기판(200)의 온도 및 기판(200)의 온도 균일도를 제어하기 위해, 히터 전극(113)과 연결된 히터 파워 공급부(114), 열 전도 조절 채널(141)과 연결된 조절 가스 공급부(142), 척킹 전극(111)과 연결된 척킹 파워 공급부(112), 기판 가스 공급부(120), 냉매 채널(143)과 연결된 냉매 공급부(144), RF 파워 공급부(190)과 RF 파워 정합부(180) 중 적어도 하나를 목표 온도 및 목표 온도 균일도를 기반으로 추가적으로 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록 매체로서는 자기기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 극저온 정전척 시스템, 100 : 극저온 정전척 장치,
110 : 기판 홀딩부, 111 : 척킹 전극,
112 : 척킹 파워 공급부, 113 : 히터 전극,
114 : 히터 파워 공급부, 120 : 기판 가스 공급부,
130 : 상부 접합부, 131 : 제1 상부 접합부,
132 : 제2 상부 접합부, 133 : 제3 상부 접합부,
140 : 몸체부, 141 : 열 전도 조절 채널,
142 : 조절 가스 공급부, 143 : 냉매 채널,
144 : 냉매 공급부, 150 : 온도 측정부,
160 : 하부 접합부, 161 : 제1 하부 접합부,
162 : 제2 하부 접합부, 180 : RF 파워 정합부,
190 : RF 파워 공급부, 200 : 기판,
300 : 챔버, 310 : 펌핑 연결부,
400 : 플라즈마 공급 장치, 500 : 처리 가스 공급 장치,
600 : 처리 영역

Claims (13)

  1. 정전력에 의해 기판을 고정하는 기판 홀딩부; 및
    상기 기판 홀딩부의 아래에 배치되고, 상기 기판 홀딩부의 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion, CTE)를 기반으로 결정된 금속 기반 재료로 이루어지며, 조절 가스 공급부에 의해 공급되는 열 전도 조절 가스로 형성된 압력을 기반으로 열 전도도가 조절되는 열 전도 조절 채널을 포함하는 몸체부;
    를 포함하는 극저온 정전척 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 열 전도 조절 채널은,
    복수개의 열 전도 조절 서브 채널을 포함하고, 상기 조절 가스 공급부에 의해 상기 복수개의 열 전도 조절 서브 채널에 공급되는 상기 열 전도 조절 가스로 형성된 압력을 기반으로 상기 열 전도 조절 서브 채널별로 열 전도도가 조절되는,
    극저온 정전척 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 열 전도 조절 채널은,
    격벽을 통해 서로 이격된 상기 복수개의 열 전도 조절 서브 채널을 포함하고, 상기 조절 가스 공급부에 의해 상기 열 전도 조절 서브 채널별로 상기 열 전도 조절 가스가 공급되는,
    극저온 정전척 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 열 전도 조절 채널은, 격벽을 통해 서로 이격된 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널을 포함하며,
    상기 제1 열 전도 조절 서브 채널은, 도넛 형상으로 이루어지고,
    상기 제2 열 전도 조절 서브 채널은, 상기 제1 열 전도 조절 서브 채널의 내측에서 상기 격벽을 통해 이격된 원 형상으로 이루어지는,
    극저온 정전척 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 열 전도 조절 서브 채널의 직경은, 200mm에서 330mm 사이이고,
    상기 제2 열 전도 조절 서브 채널의 직경은, 150mm에서 250mm 사이이며,
    상기 격벽의 직경은, 1mm에서 10mm 사이인,
    극저온 정전척 장치.
  6. 제2항에서,
    상기 열 전도 조절 채널은,
    두께가 서로 상이한 복수개의 열 전도 조절 서브 채널을 포함하는,
    극저온 정전척 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 열 전도 조절 채널은, 격벽을 통해 서로 이격된 제1 열 전도 조절 서브 채널과 제2 열 전도 조절 서브 채널을 포함하며,
    상기 제1 열 전도 조절 서브 채널은, 도넛 형상으로 이루어지고,
    상기 제2 열 전도 조절 서브 채널은, 상기 제1 열 전도 조절 서브 채널의 두께보다 더 큰 두께를 가지고, 상기 제1 열 전도 조절 서브 채널의 내측에서 상기 격벽을 통해 이격된 원 형상으로 이루어지는,
    극저온 정전척 장치.
  8. 제2항에서,
    상기 열 전도 조절 채널은,
    오리피스(orifice) 형태의 연결 관을 통해 서로 연결된 상기 복수개의 열 전도 조절 서브 채널을 포함하는,
    극저온 정전척 장치.
  9. 제2항에서,
    상기 열 전도 조절 채널은,
    냉매 채널 위에 배치된 제1 열 전도 조절 서브 채널 및 상기 제1 열 전도 조절 서브 채널의 외측 끝에서 상기 냉매 채널 방향으로 상기 냉매 채널의 외측과 이격되게 연장된 제2 열 전도 조절 서브 채널을 포함하는,
    극저온 정전척 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 기판 홀딩부의 직경은, 상기 기판의 직경과 동일하거나 상기 기판의 직경보다 작고,
    상기 몸체부의 직경은, 상기 기판의 직경과 동일하거나 상기 기판의 직경보다 큰,
    극저온 정전척 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 기판 홀딩부와 상기 몸체부의 사이에 위치하여, 상기 기판 홀딩부와 상기 몸체부를 접합하는 상부 접합부; 및
    상기 몸체부의 아래에 위치하여 상기 몸체부와 접합하는 하부 접합부;
    를 더 포함하는 극저온 정전척 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 금속 기반 재료는,
    Al-SiC 및 Al-Si 중 하나인 금속 복합 재료(metal matrix composite, MMC)인,
    극저온 정전척 장치.
  13. 정전력에 의해 기판을 고정하는 기판 홀딩부; 및 상기 기판 홀딩부의 아래에 배치되고, 상기 기판 홀딩부의 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion, CTE)를 기반으로 결정된 금속 기반 재료로 이루어지며, 조절 가스 공급부에 의해 공급되는 열 전도 조절 가스로 형성된 압력을 기반으로 열 전도도가 조절되는 열 전도 조절 채널을 포함하는 몸체부;를 포함하는 극저온 정전척 장치의 제어 방법으로서,
    상기 기판 홀딩부의 온도, 상기 기판 홀딩부의 온도 균일도, 상기 열 전도 조절 채널 위의 온도 및 상기 열 전도 조절 채널 위의 온도 균일도를 측정하는 단계; 및
    압력에 따른 열 전도도 그래프, 목표 온도 및 목표 온도 균일도를 기반으로, 상기 조절 가스 공급부에 의해 상기 열 전도 조절 채널에 공급되는 상기 열 전도 조절 가스의 양 혹은/그리고 압력을 조절하는 단계;
    를 포함하는 극저온 정전척 장치의 제어 방법.
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