KR20230076804A - 세라믹에 임베딩된 히터를 위한 코팅된 컨덕터 - Google Patents

세라믹에 임베딩된 히터를 위한 코팅된 컨덕터 Download PDF

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KR20230076804A
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heater
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powder
metal
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KR1020227044326A
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조엘 홀링스워스
람키샨 라오 링감팔리
판카즈 하자리카
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

본 명세서의 다양한 실시 예들은 반도체 프로세싱 장치에서 사용하기 위한 플래튼 (platen) 을 제조하기 위한 기법들, 뿐만 아니라 이러한 기법들에 의해 생성된 플래튼들 및 중간 구조체들에 관한 것이다. 예를 들어, 이러한 기법들은 코팅된 히터를 형성하기 위해 히터 상에 코팅을 증착하는 단계로서, 히터는 상부에 코팅이 형성되는 금속 와이어를 포함하는, 코팅 증착 단계; 코팅된 히터를 분말 내에 배치하는 단계; 분말-기반 복합재 (composite) 를 형성하도록 분말을 응집성 덩어리 (cohesive mass) 로 굳히는 (consolidate) 단계; 및 플래튼을 형성하기 위해 분말-기반 복합재를 소결하는 단계로서, 플래튼은 소결된 세라믹 재료 내에 임베딩된 (embed) 히터를 포함하는, 분말-기반 복합재 소결 단계를 포함할 수도 있다. 히터 상의 코팅은 소결 동안 존재할 수도 있는 탄소-함유 화합물 및/또는 산소-함유 화합물로부터의 화학적 공격으로부터 히터를 보호하도록 작용할 수도 있다. 플래튼은 일단 제조되면, 반도체 프로세싱 장치에 설치될 수도 있는 페데스탈의 일부일 수도 있다.

Description

세라믹 내에 임베딩된 (embed) 히터를 위한 코팅된 컨덕터
반도체 디바이스 제조는 다양한 반도체 프로세싱 장치들에서 수행된 다수의 상이한 프로세스들을 수반한다. 이들 프로세스들은 예를 들어, 리소그래피 (lithography), 증착, 에칭, 등을 포함할 수 있다. 반도체 기판은 통상적으로 이들 제조 프로세스들 동안 페데스탈 또는 다른 유형의 기판 지지부 상에 지지된다. 일부 경우들에서, 페데스탈은 프로세싱 동안 기판을 가열하도록 사용될 수 있는 임베딩된 (embed) 히터를 포함한다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
참조로서 인용
PCT 신청 양식이 본 출원의 일부로서 본 명세서와 동시에 제출되었다. 본 출원이 동시에 제출된 PCT 신청 양식에서 식별된 바와 같이 우선권 또는 이익을 주장하는 출원 각각은 전체가 모든 목적들을 위해 본 명세서에 참조로서 인용되었다.
본 명세서의 다양한 실시 예들은 반도체 프로세싱 장치에서 사용하기 위한 플래튼 (platen) 을 제조하기 위한 방법들, 장치, 및 시스템들, 뿐만 아니라 이러한 방법들, 장치, 및 시스템들에 의해 생성된 플래튼들 및 중간 구조체들에 관한 것이다. 일반적으로, 본 명세서에 기술된 기법들은 히터가 소결 동작에서 세라믹 재료 내에 임베딩되기 (embed) 전에 히터를 코팅하는 것을 수반한다. 코팅은 소결 동작 동안 히터를 보호하여, 소결 동안 히터의 화학적 공격을 방지하고 개선된 균일성을 갖는 플래튼을 생성한다.
개시된 실시 예들의 일 양태에서, 반도체 프로세싱 장치에 사용하기 위한 플래튼을 제조하는 방법이 제공되고, 방법은: 코팅된 히터를 형성하기 위해 히터 상에 코팅을 증착하거나 달리 형성하는 단계로서, 히터는 상부에 코팅이 형성되는 금속 와이어를 포함하는, 히터 상에 코팅을 증착하거나 달리 형성하는 단계; 코팅된 히터를 분말 내에 배치하는 단계; 그린 바디 (green body) 또는 분말-기반 복합재 (composite) 를 형성하도록 분말을 응집성 덩어리 (cohesive mass) 로 굳히는 (consolidate) 단계; 및 플래튼을 형성하기 위해 그린 바디 또는 분말-기반 복합재를 소결하는 단계로서, 플래튼은 소결된 세라믹 재료 내에 임베딩된 히터를 포함하는, 상기 분말-기반 복합재 소결 단계를 포함한다. 용어 그린 바디 (green body) 및 분말-기반 복합재는 본 명세서에서 교환 가능하게 사용될 수도 있다.
코팅을 형성하기 위해 다양한 증착 방법들이 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 원자 층 증착을 사용하여 히터 상에 증착된다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 화학적 기상 증착을 사용하여 히터 상에 증착된다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 전기 도금을 사용하여 히터 상에 증착된다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 무전해 도금을 사용하여 히터 상에 증착된다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 딥 (dip) 코팅을 사용하여 히터 상에 증착된다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 열적 스프레이를 사용하여 히터 상에 증착된다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 플라즈마 스프레이를 사용하여 히터 상에 증착된다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 물리적 기상 증착을 사용하여 히터 상에 증착된다. 다양한 실시 예들에서, 코팅은 적어도 약 5 Å의 두께로 증착된다.
다수의 상이한 재료들 및 재료들의 조합들이 코팅을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시 예들에서, 코팅은 금속을 포함한다. 일부 이러한 경우들에서, 코팅은 금속 옥사이드를 포함할 수도 있다. 일부 경우들에서, 코팅은 칼슘 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 이트륨 옥사이드, 및 란타늄 옥사이드로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함한다. 다른 실시 예들에서, 코팅은 원소 금속이다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 금속 나이트라이드를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 금속간 (intermetallic) 화합물을 포함한다.
일부 구현 예들에서, 코팅은 희생적 재료를 포함하는 희생적 코팅이고, 소결 동안 존재하는 탄소-함유 컴포넌트 및/또는 산소-함유 컴포넌트는 히터의 금속 와이어보다 희생적 재료와 더 반응성이다. 일부 이러한 경우들에서, 금속 와이어는 몰리브덴이고 코팅은 텅스텐이다.
일부 구현 예들에서, 코팅은 배리어 재료를 포함하는 배리어 코팅이고, 소결 동안 존재하는 탄소-함유 컴포넌트 및/또는 산소-함유 컴포넌트는 히터의 금속 와이어보다 배리어 재료와 덜 반응성이다. 일부 이러한 경우들에서, 코팅은 붕소 나이트라이드를 포함한다. 일부 경우들에서, 배리어 재료는 소결 동안 존재하는 탄소-함유 컴포넌트 및/또는 산소-함유 컴포넌트와 실질적으로 비반응성이다.
일부 실시 예들에서, 코팅은 플래튼이 소결된 세라믹 재료 내에 임베딩된 코팅된 히터를 포함하도록 소결을 견딘다 (survive). 다른 실시 예들에서, 코팅은 소결 동안 히터로부터 실질적으로 소모되거나 확산된다.
일부 경우들에서, 코팅은 상이한 조성들을 갖는 2 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 층들은 제 1 조성의 층들이 제 2 조성의 층들과 교번하면서 (alternate) 원자 층 증착을 통해 증착된다. 일부 경우들에서, 히터 상에 코팅을 증착하거나 달리 형성하는 단계는 원자 층 증착을 통해 히터 상에 알루미늄 옥사이드와 이트륨 옥사이드의 교번하는 층들을 증착하는 단계를 포함한다.
일부 실시 예들에서, 코팅을 증착하거나 달리 형성하는 단계는 변환 코팅을 형성하는 단계를 포함한다. 변환 코팅은 히터 자체로부터, 또는 중간 코팅으로부터 형성될 수도 있다.
개시된 실시 예들의 또 다른 양태에서, 반도체 프로세싱 장치에서 사용하기 위한 플래튼이 제공되고, 플래튼은 본 명세서에 청구되거나 달리 기술된 임의의 방법들에 따라 제조된다.
개시된 실시 예들의 또 다른 양태에서, 반도체 프로세싱 장치에 사용하기 위한 플래튼이 제공되고, 플래튼은 상부에 코팅을 갖는 금속 와이어를 포함하는 코팅된 히터; 및 소결된 세라믹 재료를 포함하고, 코팅된 히터는 소결된 세라믹 재료 내에 임베딩된다.
일부 실시 예들에서, 코팅은 적어도 약 5 Å의 두께를 갖는다. 이들 또는 다른 실시 예들에서, 와이어 금속은 약 0.002 내지 0.05 인치의 직경을 가질 수도 있다.
다수의 상이한 재료들이 코팅을 위해 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 금속을 포함한다. 일부 이러한 경우들에서, 코팅은 금속 옥사이드, 금속 나이트라이드, 금속간 화합물, 및/또는 원소 금속을 포함한다. 특정한 예에서 코팅은 붕소 나이트라이드를 포함한다.
개시된 실시 예들의 또 다른 양태에서, 반도체 프로세싱 장치에 사용하기 위한 플래튼이 제공되고, 플래튼은 금속 와이어를 포함하는 히터로서, 금속 와이어는 내부에 임베딩된 카바이드 입자들을 갖지 않는, 히터; 및 소결된 세라믹 재료를 포함하고, 히터는 소결된 세라믹 재료에 임베딩된다.
개시된 실시 예들의 또 다른 양태에서, 반도체 프로세싱 장치에서 플래튼으로서 사용하기 위한 그린 바디 또는 분말-기반 복합재가 제공되고, 그린 바디 또는 분말-기반 복합재는 상부에 코팅을 갖는 금속 와이어를 포함하는 코팅된 히터; 및 소결되지 않은 세라믹 재료를 포함하고, 코팅된 히터는 소결되지 않은 세라믹 재료 내에 임베딩된다.
일부 실시 예들에서, 코팅은 적어도 약 5 Å의 두께를 갖는다. 이들 또는 다른 실시 예들에서, 금속 와이어는 약 0.002 내지 0.05 인치의 직경을 가질 수도 있다.
다수의 재료들 및 재료들의 조합들이 코팅을 위해 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 금속을 포함한다. 일부 이러한 경우들에서, 코팅은 금속 옥사이드를 포함한다. 금속 옥사이드는 칼슘 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 이트륨 옥사이드 및 란타늄 옥사이드로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 코팅은 원소 금속을 포함한다.
일부 구현 예들에서, 코팅은 희생적 재료를 포함하는 희생적 코팅이고, 소결 동작 동안 존재하는 탄소-함유 컴포넌트 및/또는 산소-함유 컴포넌트는 금속 와이어보다 희생적 재료에 더 반응성이다. 일부 이러한 경우들에서, 금속 와이어는 몰리브덴이고 코팅은 텅스텐이다.
일부 구현 예들에서, 코팅은 배리어 재료를 포함하는 배리어 코팅이고, 그리고 소결 동작 동안 존재하는 탄소-함유 컴포넌트 및/또는 산소-함유 컴포넌트는 히터의 금속 와이어보다 배리어 재료와 덜 반응성이다. 일부 이러한 경우들에서, 코팅은 붕소 나이트라이드를 포함한다. 이들 또는 다른 실시 예들에서, 배리어 재료는 소결 동작 동안 존재하는 탄소-함유 컴포넌트 및/또는 산소-함유 컴포넌트와 실질적으로 비반응성일 수도 있다.
개시된 실시 예들의 이들 및 다른 특징들은 연관된 도면들을 참조하여 이하에 더 상세히 기술될 것이다.
도 1은 페데스탈의 플래튼 (platen) 내의 히터의 예시를 제시한다.
도 2는 플래튼을 제조하는 방법을 기술하는 플로우 차트를 제시한다.
도 3은 본 명세서의 다양한 실시 예들에 따른, 히터를 코팅하는 단계를 포함하는, 플래튼을 제조하는 방법을 기술하는 플로우 차트를 제시한다.
도 4 및 도 5는 특히 코팅이 원자 층 증착 또는 화학적 기상 증착을 통해 도포되는 특정한 개시된 실시 예들에 따른 방법들을 수행하기 위한 예시적인 프로세싱 장치의 도면들이다.
도 6 및 도 7은 특히 코팅이 전기 도금을 통해 도포되는 특정한 개시된 실시 예들에 따른 방법들을 수행하기 위한 예시적인 프로세싱 장치의 도면들이다.
도 8은 특히 코팅이 딥 (dip) 코팅을 통해 도포되는 특정한 개시된 실시 예들에 따른 방법들을 수행하기 위한 예시적인 프로세싱 장치의 도면이다.
도 9는 특히 코팅이 플라즈마 스프레이를 통해 도포되는 특정한 개시된 실시 예들에 따른 방법들을 수행하기 위한 예시적인 프로세싱 장치의 도면이다.
이하의 기술 (description) 에서, 제시된 실시 예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시되었다. 개시된 실시 예들은 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 동작들은 개시된 실시 예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않았다. 개시된 실시 예들이 구체적인 실시 예들과 함께 기술될 것이지만, 이는 개시된 실시 예들을 제한하는 것으로 의도되지 않았다는 것이 이해될 것이다.
종종 웨이퍼들로 지칭되는 반도체 기판들은 반도체 디바이스들을 제작하는 동안 많은 상이한 프로세스들을 겪는다. 많은 경우들에서, 기판들은 이들 제작 프로세스들 동안 페데스탈과 같은 기판 지지부 상에 지지된다. 본 명세서의 다양한 실시 예들은 더 균일한 가열 성능과 같은 개선된 특성들을 갖는 페데스탈들을 생성하기 위한 기법들에 관한 것이다.
페데스탈은 프로세싱 동안 다양한 기능들 및 이점들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 페데스탈은 기판들이 프로세싱 장치 내에서 반복 가능한 위치에 포지셔닝되는 (position) 것을 보장함으로써 어느 정도의 (a degree of) 균일성 및 반복성을 제공한다. 일부 경우들에서, 페데스탈은 예를 들어 정전 척 (electrostatic chuck; ESC) 의 경우 정전기력들을 통해 페데스탈 상에 기판을 고정하기 위한 하드웨어를 제공한다. 이러한 하드웨어는 기판을 페데스탈 상에 클램핑하도록 작용하는 하나 이상의 정전 척 전극들을 포함할 수도 있다. 일부 경우들에서, 페데스탈은 프로세싱 장치에서 플라즈마를 생성하기 위한 하드웨어를 포함한다. 이러한 하드웨어는 예를 들어, 일부 경우들에서 와이어 메시 (wire mesh) 로서 구현될 수도 있는 하나 이상의 무선 주파수 (radio frequency; RF) 전극들을 포함할 수도 있다. 다양한 경우들에서, 페데스탈은 프로세싱 동안 기판의 온도를 제어하기 위한 하드웨어를 제공한다. 이러한 하드웨어는 히터들, 냉각기들, 열 전달 도관들, 등을 포함할 수 있다. 많은 경우들에서, 페데스탈은 하나 이상의 임베딩된 (embed) 히터들을 포함한다. 히터(들)는 온도 제어를 위해 하나 이상의 독립된 존들을 제공할 수도 있다. 불행히도, 히터들은 예를 들어 페데스탈들의 제조 동안 발생할 수 있는 화학 반응들로 인해 기판 상에 목표된 온도 프로파일을 항상 제공할 수 있는 것은 아니다.
도 1은 페데스탈 (100) 의 단면도를 도시한다. 이 예에서, 페데스탈 (100) 은 플래튼 (platen) (101) 및 스템 (stem) (102) 을 포함한다. 플래튼 (101) 은 무선 주파수 (radio frequency; RF) 전극 및 ESC 전극 모두로서 작용하는, 전극 (103) 을 포함하는 다양한 하드웨어를 포함한다. 특정한 실시 예에서, 전극 (103) 은 와이어 메시로서 구현된다. 와이어 메시는 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀, 레늄, 탄탈룸, 크로뮴 (chromium), 하프늄, 이리듐, 오스뮴, 로듐, 루테늄, 티타늄, 바나듐, 지르코늄, 또는 이들의 조합과 같은 내화성 금속 (refractory metal) (예를 들어, 특히 고 융점을 갖는 금속) 으로 이루어질 수도 있다. 이러한 재료들은 페데스탈 (100) 이 높은 프로세싱 온도들을 겪을 경우에 특히 유용하다. 플래튼 (101) 은 또한 히터 (104) 를 포함한다. 이 예에서, 히터 (104) 는 나선으로 코일링되고 (coil) 이어서 플래튼 (101) 내에서 목표된 패턴으로 감기는 (wind) 인발된 와이어 (drawn wire) 이다. 히터 (104) 는 상기 열거된 것들과 같은 내화성 금속으로 이루어질 수도 있다. 히터 (104) 를 형성하는 와이어에 대한 예시적인 두께들은 약 0.002 내지 0.05 인치일 수도 있다. 단일 히터 (104) 만이 도시되지만, 하나 이상의 히터들 (104) 이 플래튼 (101) 전체에 존재할 수도 있다는 것이 이해된다. 히터들 (104) 은 기판 상에 목표된 온도 프로파일을 제공하도록 독립적으로 제어 가능할 수도 있다. 목표된 온도 프로파일은 종종 균일한 온도 프로파일이지만, 불균일한 온도 프로파일들이 일부 경우들에서 유용할 수도 있다. 목표된 온도 프로파일을 달성하기 위해, 히터 (104) 는 포지션 각각에서 특정한 저항 및 길이를 갖도록 설계되어, 히터 (104) 로 하여금 플래튼 (101) 의 부분 각각 및 상부의 임의의 기판에 목표된 양의 줄 (joule) 가열 전력을 제공할 수 있게 한다. 플래튼 (101) 의 바디 (105) 는 고 열 전도도를 제공하는 알루미늄 나이트라이드로 이루어진다. 전극 (103) 및 히터 (104) 는 플래튼 (101) 의 알루미늄 나이트라이드 바디 (105) 내에 임베딩된다.
스템 (102) 은 또한 일부 하드웨어를 포함한다. 예를 들어, 연결 라인들 (106 및 107) 은 전극 (103) 및 히터 (104) 각각에 전기적 접속을 제공한다. 연결 라인들 (106 및 107) 은 도 1에 도시된 바와 같이 스템 (102) 의 중공형 (hollow) 중심 부분에 포지셔닝될 수도 있다. 부가적인 연결 라인들 (미도시) 은 복수의 전극들 (103) 및/또는 히터들 (104) 이 사용되거나 플래튼 (101) 이 부가적인 하드웨어를 포함하는 경우들에 제공될 수도 있다. 스템 (102) 은 플래튼 (101) 을 위한 기계적 지지부로서 역할한다 (serve). 또한, 스템 (102) 은 플래튼 (101) 과 프로세싱 장치의 나머지 부분들 사이에 (예를 들어, 플래튼 (101) 반대편 단부 상의 O-링을 통해) 기밀 시일 (hermetic seal) 및 열적 브레이크 (thermal break) 를 제공한다.
본 명세서에 기술된 기법들은 도 1에 도시된 것과 같은 지판 지지부들, 뿐만 아니라 일부 대안적인 기판 지지부들에 적용 가능하다. 예를 들어, 본 명세서의 기법들은 기판 지지부가 스템을 포함하는 경우들로 제한되지 않는다. 일반적으로, 본 명세서의 실시 예들은 히터가 기판 지지부 내로 임베딩되기 전에 하나 이상의 히터를 코팅하는 것을 수반한다. 이와 같이, 본 명세서의 실시 예들은 히터가 코팅될 수 있는 경우들, 예컨대 도 1의 히터 (104) 에 유용하다. 대조적으로, 일부 기판 지지부들에서 히터는 목표된 패턴으로 실크 스크린되는 페이스트 (paste) 로서 구현된다. 이러한 페이스트-기반 (paste-based) 실크-스크린된 히터들은 동일한 방식으로 코팅될 수 없다.
도 2는 도 1에 도시된 것과 같은 페데스탈의 플래튼을 제작하는 방법을 기술하는 플로우 차트를 제시한다. 발생할 수 있는 특정한 제작 문제들은 도 2의 맥락에서 논의된다. 도 2의 방법은 와이어가 맨드릴 (mandrel) 상에 감기고, 나선 코일을 형성하는 동작 (201) 으로 시작된다. 상기 언급된 바와 같이, 와이어는 몰리브덴 또는 텅스텐과 같은 내화성 금속일 수도 있다. 다음에, 동작 (203) 에서, 나선 코일은 길이로 절단되고 연결 하드웨어 상에 용접된다. 하나 이상의 나선 코일들은 예를 들어 복수의 히터들을 제공하기 위해 특정한 적용 예에 대해 목표된 바와 같이 제공될 수도 있다. 동작 (205) 에서, 나선 코일은 목표된 패턴으로 감겨, 히터를 형성한다.
다음에, 동작 (207) 에서, 히터 및 플래튼 내에 임베딩될 임의의 다른 컴포넌트들 (예를 들어, 도 1의 전극 (103) 참조) 이 다이 (die) 내에 배치되고 (place) 분말로 둘러싸인다. 분말은 알루미늄 나이트라이드 및 소결 보조제를 포함한다. 가장 일반적인 타입의 소결 보조제는 세라믹의 다양한 결정 입자들 (예를 들어, 알루미늄 나이트라이드) 사이에 안착하고 세라믹 입자들이 더 큰 결정들로 성장하는 경향을 억제한다. 결정 입자 사이즈를 제한하는 것은 소결이 완료되는 속도를 증가시킨다. 즉, 소결 보조제는 소결 프로세스로 하여금 더 신속하게 진행되게 한다. 소결 보조제는 또한 알루미늄 나이트라이드로부터 용존 산소를 인출하도록 (draw out) 작용한다. 용존 산소는 알루미늄 나이트라이드가 덜 열 전도성이게 하여 (페데스탈들에 일반적인 고장 모드인) 열 충격의 위험을 증가시킨다. 용존 산소를 인출하고 알루미늄 나이트라이드의 열 전도도를 증가시킴으로써, 전력이 히터에 공급될 때 페데스탈이 열 팽창으로 인해 파손될 위험을 감소시킨다. 일부 경우들에서, 소결 보조제는 이트륨 또는 란타늄과 같은 희토류 원소의 옥사이드를 포함한다. 일부 경우들에서, 소결 보조제는 칼슘, 마그네슘, 등과 같은 알칼리 토금속 (예를 들어, 2 족 금속) 또는 이트륨, 란타늄 등과 같은 희토류 금속의 옥사이드를 포함한다. 소결 보조제에 사용될 수도 있는 예시적인 재료들은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 칼슘 옥사이드 (예를 들어, CaO), 마그네슘 옥사이드 (예를 들어, MgO), 이트륨 옥사이드 (예를 들어, Y2O3), 란타늄 옥사이드 (예를 들어, La2O3), 및 이들의 조합들을 포함한다. 소결 보조제는 분말의 약 5 내지 10 중량％의 농도로 제공될 수도 있다. 분말의 나머지 90 내지 95 중량％은 알루미늄 나이트라이드이다.
동작 (209) 에서, 히터 및 분말 (및 분말 내에 배치된 임의의 다른 컴포넌트들) 은 함께 냉압축되어 (cold press), 그린 바디 (green body) 또는 분말-기반 복합재 (composite) (예를 들어, 소결 전 응집성 세라믹 구조체) 로 지칭되는 복합재를 형성한다. 용어 그린 바디 및 분말-기반 복합재는 교환 가능하게 사용된다. 동작 (209) 에서 냉압축을 위한 예시적인 압력들은 약 100 ㎫ 내지 1000 ㎫일 수도 있고, 예시적인 온도들은 약 0 내지 60 ℃일 수도 있고, 예시적인 냉압축 지속 기간들은 약 10 초 내지 5 분일 수도 있다. 동작 (211) 에서, 그린 구조체는 히터 (및 다른 컴포넌트들) 가 임베딩된 플래튼을 형성하도록 소결된다. 예시적인 소결 온도들은 약 1750 내지 1850 ℃일 수도 있다. 소결 프로세스 동안, 플래튼의 다공성은 실질적으로 감소되고, 그리고 플래튼의 바디 내의 가스 경로들은 실질적으로 차단된다. 소결의 고온 및 압력은 플래튼으로부터 모든 공기/빈 공간을 밀어내도록 (crush) 작용하여, 히터 (및 다른 컴포넌트들) 가 임베딩되는 치밀한 (dense) 세라믹 재료를 형성한다.
불행하게도, 동작 (211) 의 소결 프로세스는 불균일한 방식으로 히터의 저항률을 변화시켜, 히터의 상이한 부분들에서 저항률의 변동들을 생성한다. 이들 저항률의 변동들은 히터/플래튼이 프로세싱 동안 기판을 가열하도록 사용될 때 고르지 않은 기판 가열을 발생시킬 수 있기 때문에 문제가 된다. 많은 경우들에서, 변동들은 플래튼의 중심과 비교하여 플래튼의 에지들 근방에서 열화된 (degrade) 저항률 (예를 들어, 더 큰 저항률) 을 갖는 중심-대-에지 변동들로 보이지만; 이들 변동들은 항상 반복 가능한 것은 아니고, 그리고 단일 플래튼 내에서뿐만 아니라 미리 결정된 다이 또는 다이들의 세트에 의해 생성되는 상이한 플래튼들 사이에도 상당한 변동이 있다.
이론 또는 작용 메커니즘에 얽매이지 않고, 히터의 금속은 소결 프로세스 동안 탄소 및/또는 산소와 반응한다고 여겨진다. 산소는 소결이 일어나는 분위기에 존재할 수도 있다. 탄소는 소결을 위해 사용된 다이로부터 유래될 수도 있다. 예를 들어, 많은 경우들에서 다이 (die) 는 또한 탄소-탄소 복합재로 지칭되는 열분해 탄소 (pyrolytic carbon) 와 함께 홀딩되는 흑연 섬유 (graphite fiber) 복합 재료로 이루어진다. 다이 재료는 반-다공성 (semi-porous) 이고 실온에서 수분을 흡수한다. 소결 동안, 수분은 탄소와 반응하여, 플래튼을 통해 확산하고 히터, 특히 플래튼의 에지들 근방을 공격하는 탄소-함유 화합물들을 생성한다. 탄소-함유 화합물들은 카바이드들 및/또는 옥시카바이드들을 포함할 수도 있다. 일부 경우들에서, 탄소-함유 화합물들은 일산화탄소, 메탄, 등을 포함할 수도 있다.
플래튼을 통한 탄소-함유 화합물들의 확산은 금속 히터의 특정한 부분들 상에 카바이드 재료들의 형성을 유발한다. 플래튼의 외측 표면들에 더 가까운 히터의 부분들은 (플래튼의 중심에 더 가까운 히터의 부분들과 비교하여) 더 낮은 확산 거리로 인해 영향을 받기 쉽다. 히터 상에 카바이드 재료들이 형성되는 영역들은 열화된 저항률을 나타낸다. 상기 언급된 바와 같이, 소결 동안 보이는 저항률의 변화들은 균일하지 않다. 예를 들어, 중심-대-에지 변동들에 더하여, 또한 계절적 변동들이 있다. 저항률 변화들은 습도가 높을 때 가장 크다.
본 발명자들은 이러한 화학적 공격들 및 관련된 저항률 변화들을 감소시키거나 심지어 방지하기 위해, 히터가 분말 내로 배치되기 전에 히터가 코팅될 수 있다는 것을 발견하였다. 이하에 더 기술된 바와 같이, 다양한 상이한 타입들의 코팅들이 사용될 수도 있다. 코팅은 소결 프로세스 동안 히터를 보호하도록 작용하여, 히터의 표면 상에 카바이드 재료 및/또는 옥시카바이드 재료의 형성을 방지하거나 감소시킨다.
도 3은 본 명세서의 다양한 실시 예들에 따른, 기판 지지부 (또는 이의 일부) 를 제작하는 방법을 기술하는 플로우 차트를 제시한다. 예를 들어, 방법은 도 1에 도시된 페데스탈 (100) 의 플래튼 (101) 을 제작하도록 사용될 수도 있다. 도 3의 방법은 도 2의 방법과 유사하고, 차이점들만이 기술될 것이다. 도 2에 대해 제공된 모든 상세들은 또한 도 3의 방법에 적용될 수도 있다. 도 2에 기술된 단계들에 더하여, 도 3의 방법은 코팅이 히터 상에 형성되는 동작 (206) 을 포함한다. 이 코팅 동작은 동작 (205) 에서 히터가 형성/성형된 후, 그리고 동작 (207) 에서 히터가 분말 내로 배치되기 전에 행해질 수도 있다. 코팅 동작은 또한 코팅이 성형되는 것을 견딜 수 있는 경우들에서 더 이른 시간에 수행될 수도 있다. 특정한 실시 예들에서, 몰리브덴-기반 와이어는 히터를 형성하도록 감기기 전에 탄탈룸 및/또는 텅스텐으로 코팅된다. 일부 이러한 경우들에서, 히터를 형성하기 위해 코팅된 와이어가 감기기 때문에 상승된 온도가 제공될 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 코팅은 적어도 약 5 Å의 최소 두께를 가질 수도 있다. 이들 또는 다른 실시 예들에서, 코팅은 약 100 Å 이하, 예를 들어 약 50 Å 이하, 또는 약 10 Å 이하의 최대 두께를 가질 수도 있다. 많은 경우들에서 코팅은 컨포멀할 (conformal) 수도 있다.
일 실시 예에서, 코팅은 캡슐화 (encapsulating) 세라믹 재료와 함께 사용하기에 적합한 소결 보조제들로서 사용된 것들과 유사한 하나 이상의 물질들로 이루어진다. 이러한 코팅들은 본 명세서에서 종종 소결 보조제 코팅들로 지칭된다. 코팅에 사용된 재료는 분말에 사용된 소결 보조제와 동일한 조성이거나 상이한 조성일 수도 있다. 예시적인 소결 보조제 재료들은 상기에 열거된다. 예시적인 증착 방법들은 이하에 더 기술된다. 소결 보조제 코팅은 적어도 소결 프로세스의 초기 부분 동안 탄소-함유 원소 또는 화합물 및/또는 산소-함유 원소 또는 화합물이 히터 트레이스를 공격하는 것을 감소시키거나 방지하기 위해 히터와 히터 주변들 사이에 일시적인 물리적 배리어를 제공할 수도 있다.
분말 형태의 소결 보조제와 매우 유사하게, 소결 보조제와 유사한 조성을 갖는 코팅의 일부 또는 전부가 소결 프로세스 동안 히터로부터 확산될 것으로 예상된다. 코팅 재료가 히터로부터 확산됨에 따라, 히터의 화학적 열화에 대해 더 적은 보호를 제공한다. 일반적으로, 코팅 재료가 히터로부터 더 느리고 덜 완전하게 확산될수록, 소결 동안 소결 보조제 코팅이 제공하는 보호의 정도가 더 커진다. 이 보호는 다른 요인들과 균형을 이룰 수도 있다. 예를 들어, 소결 동안 히터로부터 코팅 재료를 확산시키는 것의 일 장점은 소결 보조제 코팅이 제조된 플래튼/페데스탈 내에 존재하지 않고, 따라서 프로세싱 동안 히터가 기판으로 열을 전달하는 효율을 손상시킬 (compromise) 수 있는 열적 배리어로서 작용하지 않는다는 것이다. 또 다른 예로서, 코팅이 제 2 소결 단계 동안 금속을 보호하는 것을 중단하면, 제 1 소결 단계 동안 세라믹 바디를 통한 연속적인 가스 통로들의 폐쇄는 퍼니스 (furnace) 분위기로부터 금속 표면으로의 재료 이송 레이트를 감소시킬 것이고, 예를 들어, 세라믹 캡슐화는 프로세싱의 단계에 의해 코팅의 기능의 일부 또는 전부를 수행할 것이다. 소결 단계들은 Sintering Crystalline Solids. I. Intermediate and Final State Diffusion Models. Journal of Applied Physics, 32, 787 (1961) 에 기술되고, 이는 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된다.
특정한 예에서, 소결 보조제 코팅 및 소결 보조제 분말은 모두 이트륨 옥사이드이다. 소결 동안, 이트륨 옥사이드 소결 보조제 코팅은 주변의 이트륨 옥사이드/알루미늄 나이트라이드 내로 확산된다.
또 다른 실시 예에서, 코팅은 희생적 코팅으로서 작용하는 반응성 재료로 이루어진다. 희생적 코팅은 히터의 재료와 비교하여 탄소-함유 원소 또는 화합물 및/또는 산소-함유 원소 또는 화합물에 더 반응성일 수도 있다 (예를 들어, 탄탈룸 또는 지르코늄 코팅은 몰리브덴 또는 텅스텐 히터 와이어, 등보다 더 반응성일 수도 있다). 이러한 방식으로, 그렇지 않으면 소결 동안 히터를 공격할 탄소-함유 원소 또는 화합물 및/또는 산소-함유 원소 또는 화합물이 대신 희생적 코팅의 재료를 우선적으로 공격한다. 희생적 코팅은 소결 프로세스의 과정에 걸쳐 전체적으로 또는 부분적으로 소모될 수도 있다. 소결 보조제 코팅과 매우 유사하게, 희생적 코팅은 소결 프로세스의 초기 부분 동안 히터의 화학적 공격에 대해 가장 큰 보호를 제공하는 한편, 코팅은 완전히 온전하다 (intact). 희생적 코팅은 소결 과정 동안 소모되기 때문에 더 적은 보호를 제공한다. 희생적 코팅이 소결 동안 완전히 소모되는 경우들에서, 희생적 코팅은 마감된 (finished) 플래튼/페데스탈 내에 존재하지 않고, 따라서 열적 배리어로서 작용할 수 없다. 희생적 코팅이 소결 동안 완전히 소모되지 않는 경우들에서, 일부 희생적 코팅은 제조된 플래튼/페데스탈의 히터 상에 남을 수도 있다. 희생적 코팅의 재료에 따라, 임의의 남아 있는 코팅은 열적 배리어로서 작용할 수도 있다.
일반적으로, 희생적 코팅의 재료는 소결 동안 히터를 공격하는 탄소-함유 화합물 및/또는 산소-함유 화합물이 히터 자체의 재료보다 희생적 코팅의 재료에 더 반응성이 있도록 선택되어야 한다. 다양한 실시 예들에서, 희생적 코팅은 히터의 재료로부터 카바이드 재료를 형성하기 위한 형성 엔탈피와 비교하여, 카바이드 재료를 형성하기 위해 더 낮은 (예를 들어, 더 네거티브한) 형성 엔탈피를 갖는 재료로 이루어진다. 이는 탄소-함유 화합물 및/또는 산소-함유 화합물이 히터 자체보다는 희생적 코팅과 우선적으로 반응하는 것을 보장한다. 예를 들어, 히터가 몰리브덴으로 이루어질 때, 희생적 코팅은 몰리브덴으로부터 몰리브덴 카바이드를 형성하는 엔탈피와 비교하여 카바이드 재료를 형성하기 위해 더 낮은 형성 엔탈피를 갖는 재료로 이루어질 수도 있다. 유사하게, 히터가 텅스텐으로 이루어질 때, 희생적 코팅은 텅스텐으로부터 텅스텐 카바이드를 형성하는 엔탈피와 비교하여 카바이드 재료를 형성하기 위해 더 낮은 형성 엔탈피를 갖는 재료로 이루어질 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 희생적 코팅은 소결하기 위해 사용된 온도보다 더 높은 융점을 갖는 재료로 이루어질 수도 있다. 다른 실시 예들에서, 희생적 코팅은 소결하기 위해 사용된 온도보다 더 낮은 융점을 갖는 재료를 포함할 수도 있다. 이러한 실시 예들에서, 이렇게 형성된 액체 (예를 들어, 높은 소결 온도들에서 용융된 코팅의 결과로서 형성되는 액체) 는 커버리지를 유지하기 위해 히터 표면과의 콘택트 시 낮은 습윤 각 (wetting angle) 을 갖고; 분말에 의한 코팅의 흡수를 감소시키기 위해, 액체가 존재하는 분말 구성 성분 각각과의 콘택트 시 높은 습윤 각을 갖는 것이 또한 바람직하다. 필요하다면, 희생적 코팅에 대해 더 유리한 습윤 조건들을 제공하기 위해, 내화성 금속 코팅이 언더-코팅 (under-coat) 으로서 히터에 도포될 수 있다.
다양한 예들에서, 희생적 코팅은, 알루미늄 금속, 티타늄 금속, 또는 마그네슘 금속과 같은 경금속들; 니켈 알루미나이드, 티타늄 알루미나이드, 마그네슘 실리사이드, 등과 같은 하나 이상의 경금속들을 포함하는 금속간 (intermetallic) 화합물들; 지르코늄 또는 하프늄과 같은 IV 족 내화성 금속들; 및 크로뮴, 니오븀 및 텅스텐과 같은 탄소에 대해 강한 친화도를 갖는 기타 (miscellaneous) 전이 금속들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 재료를 포함할 수도 있다. 희생적 코팅은 히터보다 더 반응성이도록 설계되기 때문에, 히터 자체와는 상이한 재료여야 한다. 특정한 일 실시 예에서, 히터는 몰리브덴이고 희생적 코팅은 텅스텐이다.
또 다른 실시 예에서, 코팅은 그렇지 않으면 히터 자체를 공격할 탄소-함유 원소 또는 화합물 및/또는 산소-함유 원소 또는 화합물로부터의 공격에 매우 내성이 있는 재료로 이루어진다. 이 타입의 코팅은 배리어 코팅으로 지칭될 수도 있고, 그리고 히터와 히터를 공격하고 열화시킬 종 사이에 물리적 배리어를 제공한다. 배리어 코팅은 공격에 내성이 있기 때문에, 소결 프로세스 동안 실질적으로 반응/소모되지 않는다. 또한, 배리어 코팅은 소결 동안 히터로부터 실질적으로 확산되지 않는 재료로 이루어질 수도 있다. 그 결과, 배리어 코팅은 소결 보조제 코팅 또는 희생적 코팅과 비교하여, 소결 동안 히터에 대한 화학적 공격에 대해 우수한 보호를 제공할 수도 있다.
배리어 코팅은 소결 동안 제거/소모/확산되지 않을 수도 있기 때문에, 소결 프로세스가 완료된 후 히터 상에 남아 있을 수도 있다. 배리어 코팅의 재료에 따라, 배리어 코팅은 페데스탈이 기판들을 프로세싱하도록 사용될 때 히터와 주변 세라믹 재료 사이의 열적 배리어로서 작용할 수도 있다.
배리어 코팅을 위해 선택된 재료는 그렇지 않으면 소결 동안 히터를 공격할 탄소-함유 화합물 및/또는 산소-함유 화합물과의 반응들에 상대적으로 내성이 있어야 한다. 다양한 실시 예들에서, 배리어 코팅의 재료는 히터의 재료로부터 카바이드를 형성하기 위한 형성 엔탈피와 비교하여, 카바이드 재료들을 형성하기 위한 더 높은 형성 엔탈피를 갖는다. 예를 들어, 히터가 몰리브덴으로 이루어지는 경우, 히터는 몰리브덴으로부터 몰리브덴 카바이드를 형성하기 위한 형성 엔탈피와 비교하여, 카바이드들을 형성하기 위한 더 높은 형성 엔탈피를 갖는 재료로 이루어진 배리어 코팅으로 코팅될 수도 있다. 유사하게, 히터가 텅스텐으로 이루어지는 경우, 히터는 텅스텐으로부터 텅스텐 카바이드를 형성하기 위한 형성 엔탈피와 비교하여, 카바이드들을 형성하기 위한 더 높은 형성 엔탈피를 갖는 재료로 이루어진 배리어 코팅으로 코팅될 수도 있다. 배리어 코팅을 위해 선택된 재료는 소결 온도보다 더 높은 융점을 가질 수도 있다. 다른 실시 예들에서, 배리어 코팅을 위해 선택된 재료는 소결 온도보다 더 낮은 융점을 가질 수도 있다.
배리어 코팅을 위한 예시적인 재료들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 백금, 팔라듐, 루테늄, 또는 로듐과 같은 귀금속들; 알루미늄 나이트라이드 또는 붕소 나이트라이드와 같은 나이트라이드 화합물들; 고 융점 및 저 증기압을 갖는 옥사이드들, 예컨대 지르코늄 옥사이드, 이트륨 알루미네이트, 마그네슘 알루미네이트, 등을 포함한다. 배리어 코팅은 히터보다 덜 반응하도록 설계되기 때문에, 히터 자체와는 상이한 재료여야 한다.
다양한 실시 예들에서, 히터에 도포된 (예를 들어, 소결 보조제 코팅, 희생적 코팅, 또는 배리어 코팅일 수도 있는) 코팅은 히터로부터 캡슐화 세라믹으로의 열 전도도에 영향을 주지 않는다. 이들 또는 다른 실시 예들에서, 히터에 도포된 코팅은 히터 회로의 전기 저항에 직접적인 영향을 주지 않는다. 다른 실시 예들에서, 코팅은 시스템의 열적 및/또는 전기적 성능에 영향을 줄 수도 있다. 일부 경우들에서, 코팅은 히터로부터 주변 세라믹 재료로의 열 전도도를 유리하게 증가시킬 수도 있다. 일부 이러한 경우들에서, 코팅은 히터로부터 주변 세라믹 재료로의 열 전도도를 현저하게 (materially) 증가시킬 수도 있다. 붕소 나이트라이드 코팅은 열 전도도를 현저하게 상승시키는 재료의 일 예일 수도 있다. 다른 실시 예들에서, 코팅은 히터로부터 주변 세라믹 재료로의 열 전도도를 감소시킬 수도 있다. 다양한 경우들에서, 이 감소는 약 20％ 이하로 제한될 수도 있다.
히터가 세라믹 내에 임베딩되기 전에 히터 상에 코팅을 형성하기 위해 다수의 상이한 증착 기법들이 이용 가능하다. 예를 들어, 다양한 실시 예들에서, 코팅은 원자 층 증착, 화학적 기상 증착, 물리적 기상 증착, 도금, 딥 (dip) 코팅, 열 스프레이, 플라즈마 스프레이, 변환 코팅, 또는 이들의 조합을 통해 형성될 수도 있다. 다른 코팅 기법들이 특정한 적용 예를 위해 목표된 대로 사용될 수도 있다. 코팅의 증착 동안, 히터는 기판 (예를 들어, 작업될 객체 (object)) 으로서 처리된다. 코팅은 통상적으로 코팅된 히터/플래튼/페데스탈이 반도체 기판들을 프로세싱하도록 설치/사용될 반응 챔버로부터 분리된 반응 챔버에서 형성된다.
일부 경우들에서, 코팅은 원자 층 증착을 통해 제공된다. 코팅되지 않은 히터는 반응 챔버에 제공된다. 제 1 반응 물질은 반응 챔버로 전달되고 히터의 표면 상에 흡착되게 한다. 이어서 반응 챔버는 흡착되지 않은 제 1 반응 물질을 제거하기 위해 퍼지되고 그리고/또는 배기될 수도 있다. 다음에, 제 2 반응 물질이 반응 챔버로 전달되고 히터의 표면 상의 제 1 반응 물질과 반응하여, 히터 상에 코팅을 형성한다. 일부 경우들에서, 반응은 열 에너지 (예를 들어, 열적 ALD) 에 의해 구동되고, 다른 경우들에서, 반응은 플라즈마 에너지 (예를 들어, 플라즈마 강화된 ALD) 에 의해 구동된다. 반응 후, 반응 챔버는 다시 퍼지될 수도 있고 그리고/또는 흡착되지 않은 반응 물질들 및 반응 부산물들을 제거하기 위해 배기될 수도 있다. 이들 도징 단계, 반응 단계 및 퍼지 단계는 코팅이 최종 두께에 도달할 때까지 반복될 수 있다.
본 명세서의 많은 실시 예들에서, 코팅은 금속 (예를 들어, 원소 금속, 금속 옥사이드, 등) 을 포함한다. 이와 같이, 코팅을 형성하도록 사용된 적어도 하나의 반응 물질은 금속-함유 반응 물질일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 예를 들어 코팅이 금속 옥사이드를 포함하는 경우, 제 1 반응 물질은 금속-함유 반응 물질일 수도 있고 제 2 반응 물질은 산소-함유 반응 물질일 수도 있다.
다양한 실시 예들에서, 코팅은 각각 별개의 ALD 사이클로 증착되는 2 개 이상의 재료들의 교번하는 층들을 증착함으로써 형성될 수도 있다. 예를 들어, 일부 경우들에서 코팅은 이트륨 옥사이드 층들 (또는 다른 소결 보조제 재료들, 또는 본 명세서에 언급된 다른 코팅 재료들) 과 교번하는 알루미늄 옥사이드 층들을 포함한다. 코팅은 더 많은 알루미늄 옥사이드 층들, 더 많은 이트륨 옥사이드 층들, 또는 실질적으로 동일한 수의 이들 층들을 포함할 수도 있다. 이 타입의 알루미늄-이트륨-옥사이드 재료는 이전에 플루오르화에 내성이 있는 막들을 형성하도록 사용되었다. 이러한 재료들은 PCT 공개 번호 WO2020/023302, 및 PCT 공개 번호 WO2020/123082에서 더 논의되고, 이들 각각은 전체가 본 명세서에 참조로서 인용된다. 이러한 재료들은 세라믹 (예를 들어, 페데스탈의 세라믹 플래튼) 내에 임베딩되기 전에 와이어 (예를 들어, 히터) 를 코팅하도록 이전에 사용되지 않았다.
일부 실시 예들에서, 코팅은 화학적 기상 증착을 통해 제공될 수도 있다. 이 경우, 코팅되지 않은 히터가 반응 챔버에 제공되고 그리고 2 개 이상의 가스상 반응 물질들이 동시에 반응 챔버로 전달된다. 반응 물질들은 가스상으로 서로 반응하고 그리고 히터 상에 반응 생성물 (예를 들어, 코팅) 을 증착한다. 반응은 열 에너지 (예를 들어, 열적 CVD) 또는 플라즈마 에너지 (예를 들어, 플라즈마 강화된 CVD) 에 의해 구동될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 코팅은 도금을 통해 제공될 수도 있다. 도금은 전기 도금 또는 무전해 도금일 수도 있다. 도금이 사용되는 경우, 코팅되지 않은 히터는 내부에 전해질을 갖는 반응 챔버에 제공된다. 전해질은 히터 상에 증착될 금속의 양이온들을 포함한다. 전해질은 특정한 적용 예를 위해 목표된 바와 같이 부가적인 종을 포함할 수도 있다. 히터는 전해질에 침지되고, 그리고 금속 양이온들을 환원시키고 히터의 표면 상에 금속을 증착하기 위해 환원 반응이 발생한다. 전기 도금이 사용되는 경우, 환원 반응은 직류 (direct electrical current) 에 의해 구동되고, 히터는 전해질 셀의 캐소드로서 작용한다. 무전해 도금이 사용되는 경우, 반응은 전해질의 화학적 환원제에 의해 구동된다.
일부 실시 예들에서, 코팅은 딥 코팅을 통해 제공될 수도 있다. 딥 코팅이 사용되는 경우, 코팅되지 않은 히터는 내부에 배스 (bath) 를 갖는 반응 챔버에 제공된다. 히터는 용매에 코팅 재료의 혼합물을 포함하는 배스에 침지된다. 혼합물은 히터가 배스로부터 당겨질 때 (pull out) 히터 상에 증착된다. 과잉 혼합물은 히터의 표면으로부터 배출되게 하고, 이어서 용매는 히터 상에 코팅을 형성하도록 혼합물로부터 증발된다.
일부 실시 예들에서, 코팅은 열적 스프레이 또는 플라즈마 스프레이를 통해 제공될 수도 있다. 플라즈마 스프레이는 열 스프레이의 일 타입이다. 열 스프레이가 사용되는 경우, 코팅되지 않은 히터는 반응 챔버에 제공되고 가열된 코팅 재료로 스프레이된다. 예를 들어, 코팅 재료는 전기적 수단 (예를 들어, 플라즈마 또는 아크 (arc)) 또는 화학적 수단 (예를 들어, 연소 원복) 에 의해 가열될 수도 있고 (일부 경우들에서 용융될 수도 있고), 이어서 마이크로미터-사이즈 입자들의 형태로 히터를 향해 가속될 수도 있다. 코팅 재료 피드스톡 (feedstock) 은 통상적으로 분말 또는 와이어로서 (또는 일부 경우들에서 액체 현탁액으로서) 제공되고, 그리고 용융된 형태 또는 반-용융된 형태로 용융될 수도 있다. 플라즈마 스프레이가 사용되는 경우, 코팅 재료 피드스톡은 코팅될 히터를 향해 용융된 코팅 재료를 추진하는 플라즈마 토치로부터 방출되는 플라즈마 제트 (jet) 에서 용융될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 코팅은 히터 컨덕터 자체의 재료로부터 또는 일부 중간 코팅으로부터 형성된, 변환 코팅을 포함할 수도 있다. 침탄 (carburization), 질화 (nitridation) 및 양극 산화 (anodization) 는 변환 코팅 프로세스들의 예들이다. 본 명세서에 기술된 코팅들 중 임의의 코팅들은 변환 코팅이 형성되는 중간 코팅으로서 사용될 수도 있다. 특정한 실시 예들에서, 히터 와이어 또는 히터 와이어 상의 중간 코팅은 균일하고 보호하는 (protective) 코팅 층을 형성하는 조건들 하에서 제어된 양들의 탄소에 노출된다. 특정한 실시 예들에서, 코팅은 희생적 코팅으로부터 성장된 배리어 코팅을 갖는 희생적 코팅을 포함할 수도 있다. 즉, 희생적 코팅이 제공될 수도 있고 이어서 배리어 코팅으로 변환될 수도 있다. 구체적인 예로서, 희생적 코팅은 양극 산화, 제어된 표면 질화 (또는 다른 질화 프로세스), 등을 통해 배리어 코팅으로 변환될 수도 있는, 알루미늄 (또는 알루미늄-함유 금속간 재료) 일 수도 있다. 또 다른 예에서, 희생적 코팅은 양극 산화, 질화, 등을 통해 배리어 코팅으로 변환될 수도 있는, 티타늄일 수도 있다. 특정한 실시 예들에서, 배리어 코팅은 금속 코팅과 반응 물질 (예를 들어, 산소-함유 반응 물질, 질소-함유 반응 물질, 탄소-함유 반응 물질, 등) 의 반응 (예를 들어, 완전한 반응) 에 의해 형성될 수도 있다. 특정한 예에서, 금속 코팅은 이어서 이트륨 옥사이드 코팅을 생성하도록 산화 분위기에 노출되는, 이트륨이다.
일부 실시 예들에서, 코팅은 물리적 기상 증착을 통해, 예컨대 스퍼터링 또는 열적 증발을 통해 제공될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 코팅을 형성하기 위한 적절한 프로세싱 조건들은 당업자에 의해 선택될 수도 있다.
본 명세서에 기술된 기법들은 이전의 제작 방법들과 비교하여 개선된 균일성을 갖는 플래튼들을 형성하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 히터 와이어들 내 비금속상들 (non-metal phases) 의 함량은 히터 각각 내의 중심-대-에지 (center-to-edge) 비교 시 그리고 일 히터와 또 다른 히터 비교 시, 평균 크기에서 그리고 (더 중요하게) 가변성에서 감소될 것이다. 관련 동작 온도에서 플래튼의 열적 균일성이 개선되어야 한다. 또한, 히터 저항은 히터들의 집단 내에서 더 적은 가변성을 나타내야 한다. 이들 인자들은 실질적으로 개선된 히터 균일성 및 기판 프로세싱 균일성을 제공하도록 결합된다.
장치
본 명세서에 기술된 기법들은 임의의 적절한 장치 또는 장치들의 집합에 의해 수행될 수도 있다. 적절한 장치는 본 명세서에 기술된 방법들을 수행하기 위한 하드웨어, 및 이러한 방법들을 유발하도록 구성된 제어기를 포함한다. 상기 언급된 바와 같이, 히터 상에 코팅을 형성하기 위해 다수의 상이한 기법들이 이용 가능하다. 코팅을 형성하기 위해 사용된 장치는 사용되는 코팅 기법에 종속될 것이다. 일부 예시적인 장치들이 이하에 논의된다. 이러한 장치들은 도 2 또는 도 3과 관련하여 기술된 임의의 하나 이상의 동작들을 수행하기 위한 하나 이상의 부가적인 장치와 쌍을 이룰 수도 있다. 특정한 실시 예에서, 부가적인 장치는 동작 (209) 에서 냉압축을 수행하고 그리고/또는 동작 (211) 에서 소결을 수행하기 위한 압축을 포함할 수도 있다.
또한, 일단 히터가 플래튼/페데스탈을 형성하도록 코팅되고 세라믹 내에 임베딩되면, 플래튼/페데스탈은 반도체 프로세싱 장치에 설치될 수도 있다. 플래튼/페데스탈은 증착 장치들, 에칭 장치들, 플라즈마 처리 장치들, 이온 주입 장치들, 등을 포함하지만 이로 제한되지 않는 다양한 반도체 프로세싱 장치들에서 사용될 수도 있다. 일반적으로, 이러한 플래튼들/페데스탈들은 프로세싱 동안 기판이 지지되고 가열되는 다양한 맥락들에서 유용할 수도 있다.
도 4는 어느 하나가 플라즈마 강화될 수도 있는, ALD (atomic layer deposition) 및/또는 CVD (chemical vapor deposition) 를 사용하여 재료 (예컨대 본 명세서에 기술된 히터 코팅) 를 증착하기 위해 사용될 수도 있는 프로세스 스테이션 (400) 의 실시 예를 개략적으로 도시한다. 간략함을 위해, 프로세싱 스테이션 (400) 은 저압 분위기를 유지하기 위한 프로세스 챔버 바디 (402) 를 갖는 독립형 프로세스 스테이션으로서 도시된다. 그러나, 복수의 프로세스 스테이션들 (400) 이 공통 프로세스 툴 환경에 포함될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 일부 실시 예들에서, 이하에 상세히 논의된 하드웨어 파라미터들을 포함하는, 프로세스 스테이션 (400) 의 하나 이상의 하드웨어 파라미터들이 하나 이상의 컴퓨터 제어기들에 의해 프로그램적으로 조정될 수도 있다는 것이 인식될 것이다.
프로세스 스테이션 (400) 은 분배 샤워헤드 (406) 로 프로세스 가스들을 전달하기 위해 반응 물질 전달 시스템 (401) 과 유체로 연통한다 (fluidly communicate). 반응 물질 전달 시스템 (401) 은 샤워헤드 (406) 로 전달을 위해, 프로세스 가스들을 블렌딩 (blending) 및/또는 컨디셔닝하기 (conditioning) 위한 혼합 용기 (mixing vessel) (404) 를 포함한다. 하나 이상의 혼합 용기 유입구 밸브들 (420) 은 프로세스 가스들의 혼합 용기 (404) 로의 도입을 제어할 수도 있다. 유사하게, 샤워헤드 유입구 밸브 (405) 는 샤워헤드 (406) 로의 프로세스 가스들의 도입을 제어할 수도 있다.
일부 반응 물질들은 프로세스 스테이션에서 기화되고 후속하는 프로세스 스테이션으로 전달되기 전에 액체 형태로 저장될 수도 있다. 예를 들어, 도 4의 실시 예는 혼합 용기 (404) 로 공급될 액체 반응 물질을 기화시키기 위한 기화 지점 (403) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 기화 지점 (403) 은 가열된 기화기일 수도 있다. 이러한 기화기들로부터 생성된 반응 물질 증기가 다운스트림 (downstream) 전달 파이핑 (piping) 에서 응결될 수도 있다. 응결된 반응 물질로의 양립할 수 없는 가스들의 노출은 작은 입자들을 생성할 수도 있다. 이들 작은 입자들은 파이핑을 막고 (clog), 밸브 동작을 방해하고 (impede), 기판들을 오염시키는, 등을 할 수도 있다. 이들 문제들을 해결하기 위한 일부 접근법들은 잔류 반응 물질을 제거하기 위해 전달 파이핑을 스윕핑 (sweep) 및/또는 배기하는 것을 수반한다. 그러나, 전달 파이핑을 스윕핑하는 것은 프로세스 스테이션 사이클 시간을 증가시킬 수도 있어, 프로세스 스테이션 쓰루풋 (throughput) 을 열화시킨다. 따라서, 일부 실시 예들에서, 기화 지점 (403) 의 다운스트림 전달 파이프는 열 추적될 수도 있다. 일부 예들에서, 혼합 용기 (404) 는 또한 열 추적될 수도 있다. 일 비제한적인 예에서, 기화 지점 (403) 의 다운스트림 파이프는 혼합 용기 (404) 에서 대략 100 ℃로부터 대략 150 ℃로 연장하는 상승하는 온도 프로파일을 갖는다.
일부 실시 예들에서, 반응 물질 액체는 액체 주입기에서 기화될 수도 있다. 예를 들어, 액체 주입기는 액체 반응 물질의 펄스들을 혼합 용기의 업스트림 (upstream) 의 캐리어 가스 스트림 내로 주입할 수도 있다. 일 시나리오에서, 액체 주입기는 더 높은 압력으로부터 더 낮은 압력으로 액체를 플래싱함으로써 (flash) 반응 물질을 기화시킬 수도 있다. 또 다른 시나리오에서, 액체 주입기는 가열된 전달 파이프 내에서 후속하여 기화되는 분산된 (disperse) 마이크로 액적들 (microdroplets) 로 액체를 원자화할 수도 있다. 더 작은 액적들은 더 큰 액적들보다 더 빠르게 기화될 수도 있고, 액체 주입과 완전한 기화 사이의 지연을 감소시킨다는 것이 인식될 것이다. 더 빠른 기화는 기화 지점 (403) 으로부터 다운스트림의 파이프 길이를 감소시킬 수도 있다. 일 시나리오에서, 액체 주입기는 혼합 용기 (404) 에 바로 장착될 수도 있다. 또 다른 시나리오에서, 액체 주입기는 샤워헤드 (406) 에 바로 장착될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 기화 지점 (403) 의 업스트림의 액체 유량 제어기 (liquid flow controller; LFC) 가 기화 및 프로세스 스테이션 (400) 으로의 전달을 위해 액체의 질량 유량 (mass flow) 를 제어하기 위해 제공될 수도 있다. 예를 들어, LFC는 LFC의 다운스트림에 위치된 열적 질량 유량 미터 (mass flow meter; MFM) 를 포함할 수도 있다. 이어서 LFC의 플런저 (plunger) 밸브가 MFM과 전기적으로 통신하는 PID (proportional-integral-derivative) 제어기에 의해 제공된 피드백 제어 신호들에 응답하여 조정될 수도 있다. 그러나, 이는 피드백 제어를 사용하여 액체 플로우를 안정화시키기 위해 1 초 이상 소요될 수도 있다. 이는 액체 반응 물질을 도즈하기 (dose) 위한 시간을 연장할 수도 있다. 따라서, 일부 실시 예들에서, LFC는 피드백 제어 모드와 직접 제어 모드 사이에서 동적으로 스위칭될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, LFC는 LFC 및 PID 제어기의 센싱 튜브를 디스에이블함으로써 (disable) 피드백 제어 모드로부터 직접 제어 모드로 동적으로 스위칭될 수도 있다.
샤워헤드 (406) 는 기판 (412) 을 향해 프로세스 가스들을 분배한다 (예를 들어, 이 경우 기판 (412) 은 코팅될 히터일 수도 있다). 도 4에 도시된 실시 예에서, 기판 (412) 은 샤워헤드 (406) 밑에 위치되고, 페데스탈 (408) 상에 놓인 것으로 도시된다. 샤워헤드 (406) 는 임의의 적합한 형상을 가질 수도 있고, 기판 (412) 으로 프로세스 가스들을 분배하기 위해 임의의 적합한 수 및 배열의 포트들을 가질 수도 있다는 것이 인식될 것이다.
일부 실시 예들에서, 마이크로볼륨 (407) 이 샤워헤드 (406) 아래에 위치된다. 프로세스 스테이션의 전체 볼륨이 아니라 마이크로볼륨에서 ALD 및/또는 CVD 프로세스를 수행하는 것은 반응 물질 노출 및 스윕핑 시간들을 감소시킬 수도 있고, 프로세스 조건들 (예를 들어, 압력, 온도, 등) 을 변경하기 위한 시간들을 감소시킬 수도 있고, 프로세스 스테이션 로봇들의 프로세스 가스들로의 노출을 제한할 수도 있는, 등을할 수도 있다. 예시적인 마이크로볼륨 사이즈들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 0.1 리터 내지 2 리터의 체적들을 포함한다. 이 마이크로볼륨은 또한 생산성 쓰루풋에 영향을 준다. 사이클 당 증착 레이트가 떨어지지만, 사이클 시간 또한 동시에 감소한다. 특정한 경우들에서, 후자의 효과는 미리 결정된 (given) 타깃 두께의 막에 대한 모듈의 전체 쓰루풋을 개선하기에 충분히 극적이다.
일부 실시 예들에서, 페데스탈 (408) 은 기판 (412) 을 마이크로볼륨 (407) 에 노출하고 그리고/또는 마이크로볼륨 (407) 의 체적을 가변시키도록 상승되거나 하강될 수도 있다. 예를 들어, 기판 이송 페이즈에서, 페데스탈 (408) 은 기판 (412) 으로 하여금 페데스탈 (408) 상으로 로딩되게 하도록 하강될 수도 있다. 증착 프로세스 페이즈 동안, 페데스탈 (408) 은 마이크로볼륨 (407) 내에 기판 (412) 을 포지셔닝시키도록 상승될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 마이크로볼륨 (407) 은 증착 프로세스 동안 고 플로우 (high flow) 임피던스 (impedance) 의 영역을 생성하도록 페데스탈 (408) 의 일부뿐만 아니라 기판 (412) 을 완전히 인클로징할 (enclose) 수도 있다.
선택 가능하게, 페데스탈 (408) 은 마이크로볼륨 (407) 내에서 프로세스 압력, 반응 물질 농도, 등을 조절하기 (modulate) 위해 증착 프로세스의 부분들 동안 하강 및/또는 상승될 수도 있다. 프로세스 챔버 바디 (402) 가 증착 프로세스 동안 기준 압력으로 유지되는 일 시나리오에서, 페데스탈 (408) 을 하강시키는 것은 마이크로볼륨 (407) 으로 하여금 배기되게 할 수도 있다. 마이크로볼륨 대 프로세스 챔버 체적의 예시적인 비들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 1:400 내지 1:10의 체적 비들을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 페데스탈 높이는 적합한 컴퓨터 제어기에 의해 프로그램적으로 조정될 수도 있다는 것이 인식될 것이다.
또 다른 시나리오에서, 페데스탈 (408) 의 높이를 조정하는 것은 플라즈마 밀도로 하여금 증착 프로세스에 포함된 플라즈마 활성화 및/또는 처리 사이클들 동안 가변되게 할 수도 있다. 증착 프로세스 페이즈의 종료 시, 페데스탈 (408) 은 페데스탈 (408) 로부터 기판 (412) 의 제거를 허용하도록 또 다른 기판 이송 페이즈 동안 하강될 수도 있다.
본 명세서에 기술된 예시적인 마이크로볼륨 변동들이 높이 조정 가능한 페데스탈을 참조하지만, 일부 실시 예들에서, 샤워헤드 (406) 의 포지션은 마이크로볼륨 (407) 의 체적을 가변시키도록 페데스탈 (408) 에 대해 조정될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 또한, 페데스탈 (408) 및/또는 샤워헤드 (406) 의 수직 포지션은 본 개시의 범위 내의 임의의 적합한 메커니즘에 의해 가변될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 일부 실시 예들에서, 페데스탈 (408) 은 기판 (412) 의 배향을 회전시키기 위한 회전 축을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 이들 예시적인 조정들 중 하나 이상이 하나 이상의 적합한 컴퓨터 제어기들에 의해 프로그램적으로 수행될 수도 있다는 것이 인식될 것이다.
도 4에 도시된 실시 예를 다시 참조하면, 샤워헤드 (406) 및 페데스탈 (408) 은 플라즈마에 전력을 공급하기 위해 RF 전력 공급부 (414) 및 매칭 네트워크 (416) 와 전기적으로 통신한다. 일부 실시 예들에서, 플라즈마 에너지는 프로세스 스테이션 압력, 가스 농도, RF 소스 전력, RF 소스 주파수 및 플라즈마 전력 펄스 타이밍 중 하나 이상을 제어함으로써 제어될 수도 있다. 예를 들어, RF 전력 공급부 (414) 및 매칭 네트워크 (416) 는 목표된 조성의 라디칼 종을 갖는 플라즈마를 형성하도록 임의의 적합한 전력에서 동작될 수도 있다. 적합한 전력들의 예들이 상기에 포함되었다. 유사하게, RF 전력 공급부 (414) 는 임의의 적합한 주파수의 RF 전력을 제공할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, RF 전력 공급부 (414) 는 고주파수 RF 전력 소스 및 저주파수 RF 전력 소스를 서로 독립적으로 제어하도록 구성될 수도 있다. 예시적인 저주파수 RF 주파수들은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 50 ㎑ 내지 400 ㎑의 주파수들을 포함할 수도 있다. 예시적인 고주파수 RF 주파수들은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 1.8 ㎒ 내지 2.45 ㎓의 주파수들을 포함할 수도 있다. 임의의 적합한 파라미터들은 표면 반응들을 위한 플라즈마 에너지를 제공하도록 이산적으로 (discretely) 또는 연속적으로 (continuously) 조절될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 일 비-제한적인 예에서, 플라즈마 전력은 연속적으로 전력 공급된 플라즈마들에 대해 기판 표면과의 이온 충돌 (ion bombardment) 을 감소시키도록 간헐적으로 펄싱될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 플라즈마는 하나 이상의 플라즈마 모니터들에 의해 인 시츄 (in-situ) 모니터링될 수도 있다. 일 시나리오에서, 플라즈마 전력은 하나 이상의 전압 센서들, 전류 센서들 (예를 들어, VI 프로브들) 에 의해 모니터링될 수도 있다. 또 다른 시나리오에서, 플라즈마 밀도 및/또는 프로세스 가스 농도는 하나 이상의 광 방출 분광법 (optical emission spectroscopy; OES) 센서들에 의해 측정될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 플라즈마 파라미터들은 이러한 인 시츄 플라즈마 모니터들로부터의 측정 값들에 기반하여 프로그램적으로 조정될 수도 있다. 예를 들어, OES 센서는 플라즈마 전력의 프로그램적 제어를 제공하기 위해 피드백 루프 (feedback loop) 내에서 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 다른 모니터들이 플라즈마 및 다른 프로세스 특성들을 모니터링하도록 사용될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 이러한 모니터들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 적외선 (IR) 모니터들, 음향 모니터들 및 압력 트랜스듀서들 (transducers) 을 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 플라즈마는 입력/출력 제어 (input/output control; IOC) 시퀀싱 인스트럭션들을 통해 제어될 수도 있다. 일 예에서, 플라즈마 프로세스 페이즈에 대한 플라즈마 조건들을 설정하기 위한 인스트럭션들은 증착 프로세스 레시피의 대응하는 플라즈마 활성화 레시피 페이즈에 포함될 수도 있다. 일부 경우들에서, 프로세스 레시피 페이즈들은 증착 프로세스 페이즈에 대한 모든 인스트럭션들이 해당 프로세스 페이즈와 동시에 실행되도록 순차적으로 배열될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 플라즈마 파라미터들을 설정하기 위한 인스트럭션들은 플라즈마 프로세스 페이즈에 선행하는 레시피 페이즈에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 레시피 페이즈는 불활성 가스 및/또는 반응 물질 가스의 플로우 레이트를 설정하기 위한 인스트럭션들, 플라즈마 생성기를 전력 설정점으로 설정하기 위한 인스트럭션들 및 제 1 레시피 페이즈에 대한 시간 지연 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 제 2, 후속 레시피 페이즈는 플라즈마 생성기를 인에이블하기 (enable) 위한 인스트럭션들 및 제 2 레시피 페이즈에 대한 시간 지연 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 제 3 레시피 페이즈는 플라즈마 생성기를 디스에이블하기 위한 인스트럭션들 및 제 3 레시피 페이즈에 대한 시간 지연 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 이들 레시피 페이즈들은 본 개시의 범위 내에서 임의의 적합한 방식으로 더 세분되고 그리고/또는 반복될 수도 있다는 것이 인식될 것이다.
일부 증착 프로세스들에서, 플라즈마 스트라이크들 (strikes) 은 대략 수 초 이상의 지속 기간 지속된다. 특정한 구현 예들에서, 훨씬 더 짧은 플라즈마 스트라이크들이 사용될 수도 있다. 이들은 대략 10 ㎳ 내지 1 초, 통상적으로 약 20 내지 80 ㎳일 수도 있고, 50 ㎳가 특정한 예이다. 이러한 매우 짧은 RF 플라즈마 스트라이크들은 플라즈마의 매우 신속한 안정화를 필요로 한다. 이를 달성하기 위해, 플라즈마 생성기는 임피던스 매칭이 특정한 전압으로 미리 설정되는 한편, 주파수가 플로팅되도록 구성될 수도 있다. 통상적으로, 고주파수 플라즈마들은 약 13.56 ㎒의 RF 주파수에서 생성된다. 본 명세서에 개시된 다양한 실시 예들에서, 주파수는 이 표준 값과 상이한 값으로 플로팅되게 된다. 임피던스 매칭을 미리 결정된 전압으로 고정하는 동안 주파수가 플로팅하게 함으로써, 플라즈마는 일부 타입들의 증착 사이클들과 연관된 매우 짧은 플라즈마 스트라이크들을 사용할 때 중요할 수도 있는 결과를 훨씬 더 신속하게 안정화할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 페데스탈 (408) 은 히터 (410) 를 통해 온도 제어될 수도 있다. 히터 (410) 는 본 명세서에 기술된 방법들을 사용하여 제조될 수도 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 증착 프로세스 스테이션 (400) 에 대한 압력 제어가 버터플라이 밸브 (418) 에 의해 제공될 수도 있다. 도 4의 실시 예에 도시된 바와 같이, 버터플라이 밸브 (418) 는 다운스트림 진공 펌프 (미도시) 에 의해 제공된 진공을 쓰로틀한다 (throttle). 그러나, 일부 실시 예들에서, 프로세스 스테이션 (400) 의 압력 제어는 또한 프로세스 스테이션 (400) 으로 도입된 하나 이상의 가스들의 플로우 레이트를 가변시킴으로써 조정될 수도 있다.
복수의 프로세스 스테이션들이 멀티-스테이션 프로세싱 툴의 실시 예의 개략도를 도시하는, 도 5에 도시된 바와 같이, 멀티-스테이션 프로세싱 툴 분위기에 포함될 수도 있다는 것이 인식될 수도 있다. 프로세싱 장치 (500) 는, 각각 특정한 프로세스 스테이션에서, 페데스탈과 같은 기판 홀더 내에 홀딩된 기판 상에서 프로세싱 동작들을 수행하도록 사용될 수도 있는, 복수의 제조 프로세스 스테이션들을 포함하는 챔버 (563) 를 채용한다. 도 5의 실시 예에서, 챔버 (563) 는 4 개의 프로세스 스테이션들 (551, 552, 553, 및 554) 을 갖는 것으로 도시된다. 다른 유사한 멀티-스테이션 프로세싱 장치들은 구현 예, 그리고 예를 들어, 병렬 프로세싱의 목표된 레벨, 사이즈/공간 제약들, 비용 제약들, 등에 따라 더 많거나 더 적은 프로세스 스테이션들을 가질 수도 있다. 또한, 로딩 포트 (580) 로부터 챔버 (563) 내로, 그리고 프로세스 스테이션들 (551, 552, 553, 및 554) 중 하나 상으로 기판들을 이동시키도록 구성된, 시스템 제어기 (590) 의 제어 하에 동작할 수도 있는 기판 핸들러 로봇 (575) 이 도 5에 도시된다.
도 5는 또한 프로세싱 장치 (500) 의 프로세스 조건들 및 하드웨어 상태들을 제어하도록 채용된 시스템 제어기 (590) 의 실시 예를 도시한다. 시스템 제어기 (590) 는 본원에 개시된 바와 같이, 하나 이상의 메모리 디바이스들, 하나 이상의 대용량 저장 디바이스들, 및 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있다.
RF 서브시스템 (595) 은 RF 전력을 생성하고 RF 입력 포트들 (567) 을 통해 챔버 (563) 로 RF 전력을 전달할 수도 있다. 특정한 실시 예들에서, 챔버 (563) 는 RF 입력 포트들 (567) 에 더하여 입력 포트들 (도 5에 도시되지 않은 부가적인 입력 포트들) 을 포함할 수도 있다. 따라서, 챔버 (563) 는 8 개의 RF 입력 포트들을 활용할 수도 있다. 특정한 실시 예들에서, 챔버 (563) 의 프로세스 스테이션들 (551 내지 554) 은 각각 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트를 활용할 수도 있고, 제 1 입력 포트가 제 1 주파수를 갖는 신호를 전달할 수도 있고 제 2 입력 포트가 제 2 주파수를 갖는 신호를 전달할 수도 있다. 듀얼 주파수들의 사용은 향상된 플라즈마 특성들을 야기할 수도 있다.
도 6은 예를 들어 히터 상에 코팅을 형성하기 위해 전기 도금이 발생할 수도 있는 전기 도금 셀의 일 예를 제공한다. 종종, 전기 도금 장치는 기판들 (예를 들어, 이 경우 기판이 코팅될 히터임) 이 프로세싱되는 하나 이상의 전기 도금 셀들을 포함한다. 명료성을 보존하기 위해 도 6에 단 하나의 전기 도금 셀이 도시된다. 일부 경우들에서, 본 명세서에서와 같이, 도금 셀의 애노드 영역 및 캐소드 영역은 멤브레인에 의해 분리되어 상이한 조성의 도금 용액들이 영역 각각에서 사용될 수도 있다. 캐소드 영역의 도금 용액은 캐소드액 (catholyte) 그리고 애노드 영역에서, 애노드액 (anolyte) 으로 불린다. 도금 장치 내로 애노드액 및 캐소드액을 도입하기 위해 다수의 엔지니어링 설계들이 사용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전기 도금 장치 (601) 의 도식적인 (diagrammatical) 단면도가 도시된다. 도금 배스 (bath) (603) 는 레벨 (605) 로 도시된 도금 용액을 포함한다. 이 용기의 캐소드액 부분은 캐소드액 내에 기판들을 수용하도록 구성된다. 기판 (607) (예를 들어, 코팅될 히터) 은 도금 용액 내로 침지되고 그리고 예를 들어, 기판 (607) 과 함께 클램쉘 기판 홀더 (609) 의 회전을 허용하는, 회전 가능한 스핀들 (611) 상에 장착된 "클램쉘" 기판 홀더 (609) 에 의해 홀딩된다. 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 양태들을 갖는 클램쉘-타입 도금 장치의 일반적인 기술은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 인용된 Patton 등에 허여된 미국 특허 번호 제 6,156,167 호 및 Reid 등에 허여된 미국 특허 번호 제 6,800,187 호에 상세히 기술된다. 다른 타입들의 기판 홀더들이 목표된 바와 같이 사용될 수도 있다.
애노드 (613) 는 도금 배스 (603) 내에서 기판 (607) 아래에 배치되고 멤브레인 (615), 바람직하게 이온 선택성 멤브레인에 의해 기판 영역으로부터 분리된다. 예를 들어, Nafion?? CEM (cationic exchange membrane) 이 사용될 수도 있다. 애노드 멤브레인 아래 영역은 종종 "애노드 챔버"로 지칭된다. 이온-선택성 애노드 멤브레인 (615) 은 도금 셀의 애노드 영역과 캐소드 영역 사이의 이온 연통을 허용하는 한편, 애노드에서 생성된 입자들이 기판 근방으로 들어가서 기판을 오염시키는 것을 방지한다. 애노드 멤브레인은 또한 도금 프로세스 동안 전류 플로우를 재분배하여 도금 균일성을 개선하는데 유용하다. 적합한 애노드 멤브레인의 상세한 기술은 Reid 등에 허여된 미국 특허 제 6,126,798 호 및 제 6,569,299 호에 제공되고, 모두 전체가 본 명세서에 참조로서 인용된다. 양이온 교환 멤브레인들과 같은 이온 교환 멤브레인들이, 특히 이들 애플리케이션들에 적합하다. 이들 멤브레인들은 통상적으로 이오노머 재료들, 예컨대 설폰기들을 함유하는 퍼플루오르화된 코-폴리머들 (예를 들어, Nafion??), 설폰화된 폴리이미드들 및 양이온 교환에 적합한 것으로 당업자에게 공지된 다른 재료들로 이루어진다. 적합한 Nafion?? 멤브레인들의 선택된 예들은 Dupont de Nemours Co.로부터 입수 가능한 N324 및 N424 멤브레인들을 포함한다.
도금 동안, 도금 용액으로부터의 이온들이 기판 상에 증착된다. 금속 이온들은 확산 경계 층을 통해 확산되어야 한다. 확산을 보조하는 통상적인 방식은 펌프 (617) 에 의해 제공된 전기 도금 용액의 대류 플로우를 통한 것이다. 부가적으로, 진동 교반 또는 음파 교반 부재가 기판 회전과 함께 사용될 수도 있다. 예를 들어, 진동 변환기 (vibration transducer) (608) 가 클램쉘 기판 홀더 (609) 에 부착될 수도 있다.
도금 용액은 펌프 (617) 에 의해 도금 배스 (603) 에 연속적으로 제공된다. 일반적으로, 도금 용액은 애노드 멤브레인 (615) 및 확산기 플레이트 (619) 를 통해 기판 (607) 의 중심으로 그리고 이어서 기판 (607) 을 가로 질러 방사상으로 외향으로 흐른다. 도금 용액은 또한 도금 배스 (603) 의 측면으로부터 배스의 애노드 영역 내로 제공될 수도 있다. 이어서 도금 용액은 도금 배스 (603) 를 오버플로우 (overflow) 저장부 (621) 로 오버플로우한다. 이어서 도금 용액은 필터링되고 (미도시) 펌프 (617) 로 리턴되어 도금 용액의 재순환을 완료한다. 도금 셀의 특정한 구성들에서, 주 도금 용액과의 혼합이 저 투과성 멤브레인들 또는 이온 선택성 멤브레인들을 사용하여 방지되는 동안, 구별되는 전해질이 애노드가 담긴 도금 셀의 부분을 통해 순환된다.
기준 전극 (631) 은 별도의 챔버 (633) 내 도금 배스 (603) 의 외부에 위치되고, 챔버는 메인 도금 배스 (603) 로부터 오버플로우에 의해 보충된다. 대안적으로, 일부 실시 예들에서, 기준 전극은 가능한 기판 표면에 가깝게 포지셔닝되고, 기준 전극 챔버는 모세관을 통해 또는 또 다른 방법에 의해, 기판의 측면에 또는 기판 바로 아래에 연결된다. 일부 바람직한 실시 예들에서, 장치는 기판 주변부에 연결되고 기판의 주변부에서 금속 시드 층의 전위를 센싱하도록 구성되지만 기판으로 어떠한 전류도 전달하지 않는 콘택트 센싱 리드들 (leads) 을 더 포함한다.
기준 전극 (631) 은 제어된 전위에서 전기 도금이 목표될 때 통상적으로 채용된다. 기준 전극 (631) 은 수은/수은 설페이트, 은 클로라이드, 포화된 칼로멜, 또는 구리 금속과 같은 다양한 일반적으로 사용되는 타입들 중 하나일 수도 있다. 기판 (607) 과 직접 콘택트하는 콘택트 센싱 리드는 더 정확한 전위 측정 (미도시) 을 위해, 일부 실시 예들에서 기준 전극에 더하여 사용될 수도 있다.
DC 전력 공급부 (635) 는 기판 (607) 으로의 전류 플로우를 제어하도록 사용될 수 있다. 전력 공급부 (635) 는 하나 이상의 슬립 링들, 브러시들 및 콘택트들 (미도시) 을 통해 기판 (607) 에 전기적으로 접속된 네거티브 출력 리드 (639) 를 갖는다. 전력 공급부 (635) 의 포지티브 출력 리드 (641) 는 도금 배스 (603) 내에 위치된 애노드 (613) 에 전기적으로 접속된다. 전력 공급부 (635), 기준 전극 (631) 및 콘택트 센싱 리드 (미도시) 는 다른 기능들 중에서, 전기 도금 셀의 엘리먼트들에 제공된 전류 및 전위의 변조를 허용하는 시스템 제어기 (647) 에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 전위-제어된 레짐 (regime) 및 전류-제어된 레짐에서 전기 도금을 허용할 수도 있다. 제어기는 도금 셀의 다양한 엘리먼트들에 인가되어야 하는 전류 및 전압 레벨들, 뿐만 아니라 이들 레벨들이 변화되어야 하는 시간들을 특정하는 프로그램 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 순방향 전류가 인가될 때, 전력 공급부 (635) 는 애노드 (613) 에 대해 음의 전위를 갖도록 기판 (607) 을 바이어싱한다. 이는 전류로 하여금 애노드 (613) 로부터 기판 (607) 으로 흐르게 하고, 전기 화학적 환원 (예를 들어, Cu2+ + 2e- = Cu0) 이 기판 표면 (캐소드) 상에서 발생하고, 이는 기판 (607) 의 표면 상에 전기적으로 전도성 층 (예를 들어, 구리) 의 증착을 발생시킨다. 불활성 애노드 (614) 는 도금 배스 (603) 내에서 기판 (607) 아래에 설치될 수도 있고 멤브레인 (615) 에 의해 기판 영역으로부터 분리될 수도 있다.
장치는 또한 도금 용액의 온도를 특정한 레벨로 유지하기 위한 히터 (645) 를 포함할 수도 있다. 도금 용액은 도금 배스의 다른 엘리먼트들로 열을 전달하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 기판 (607) 이 도금 배스 내로 로딩될 때, 히터 (645) 및 펌프 (617) 는 장치 전체의 온도가 실질적으로 균일해질 때까지 전기 도금 장치 (601) 를 통해 도금 용액을 순환시키도록 턴온될 (turn on) 수도 있다. 일 실시 예에서, 히터는 시스템 제어기 (647) 에 연결된다. 시스템 제어기 (647) 는 전기 도금 장치 내에서 도금 용액 온도의 피드백을 수신하고 부가적인 가열에 대한 필요성을 결정하도록 열전대 (thermocouple) 에 연결될 수도 있다.
제어기는 통상적으로 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 하나 이상의 프로세서들을 포함할 것이다. 프로세서는 CPU 또는 컴퓨터, 아날로그 입력/출력 연결부 및/또는 디지털 입력/출력 연결부, 스텝퍼 모터 제어기 보드들, 등을 포함할 수도 있다. 특정한 실시 예들에서, 제어기는 전기 도금 장치의 모든 액티비티들을 제어한다. 본 실시 예들에 따른 프로세스 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함하는 비일시적, 머신-판독가능 매체가 시스템 제어기에 커플링될 수도 있다.
통상적으로 제어기 (647) 와 연관된 사용자 인터페이스가 있을 것이다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 조건들의 그래픽 소프트웨어 디스플레이들 및 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰들, 등과 같은 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수도 있다. 전기 도금 프로세스들을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 임의의 종래의 컴퓨터 판독 가능 프로그래밍 언어, 예를 들어, 어셈블리어, C, C++, Pascal, Fortran, 또는 다른 언어들로 작성될 수 있다. 컴파일링된 객체 코드 또는 스크립트가 프로그램에서 식별된 태스크들을 수행하기 위해 프로세서에 의해 실행된다. 본 명세서의 실시 예들에 따라 사용될 수도 있는 도금 장치의 일 예는 Lam Research Sabre 툴이다. 전착은 더 큰 전착 장치를 형성하는 컴포넌트들에서 수행될 수 있다.
도 7은 쌍을 이루거나 복수의 "듀엣" 구성으로, 전기 도금 배스를 각각 포함하는 전기 도금 셀들 (707) 의 세트를 갖는 전착 장치 (700) 를 예시한다. 전기 도금 그 자체 (per se) 에 더하여, 전착 장치 (700) 는 예를 들어, 다양한 다른 전기 도금 관련 프로세스들 및 하위 단계들, 예컨대 스핀-린싱, 스핀-건조, 금속 및 실리콘 습식 에칭, 무전해 증착, 사전 습식 처리 및 사전 화학 처리, 환원, 어닐링, 전기 에칭 및/또는 전기 폴리싱, 포토레지스트 스트립핑 및 표면 사전 활성화를 수행할 수도 있다. 전착 장치 (700) 는 도 7에 위에서 아래로 보는 것으로 개략적으로 도시되고, 단일 레벨 또는 "플로어"만이 도면에 드러나지만, 이러한 장치, 예를 들어, Lam SabreTM 3D 툴이 서로 상단 상에 "스택된" 2 개 이상의 레벨들을 가질 수 있고, 각각은 잠재적으로 프로세싱 스테이션들의 동일하거나 상이한 타입들을 갖는 것이 당업자에 의해 쉽게 이해된다.
도 7을 다시 참조하면, 전기 도금될 기판 (706) 은 일반적으로 프론트 엔드 로딩 FOUP (701) 를 통해 전착 장치 (700) 에 피딩되고 (feed), 이 예에서, 이는 액세스 가능한 스테이션들의 일 스테이션으로부터 또 다른 스테이션으로 복수의 차원들에서 스핀들 (spindle) (703) 에 의해 구동된 기판 (706) 을 집어넣고 (retract) 이동시킬 수 있는, 프론트-엔드 로봇 (702) 을 통해 FOUP로부터 전착 장치 (700) 의 메인 기판 프로세싱 영역에 전달된다―2 개의 프론트-엔드 액세스 가능한 스테이션들 (704) 및 또한 2 개의 프론트-엔드 액세스 가능한 스테이션들 (708) 이 이 예에서 도시된다. 프론트-엔드 액세스 가능한 스테이션들 (704 및 708) 은 예를 들어, 전처리 스테이션들 및 SRD (spin rinse drying) 스테이션들을 포함할 수도 있다. 프론트-엔드 로봇 (702) 의 좌우 (from side-to-side) 측방향 이동은 로봇 트랙 (702a) 을 활용하여 달성된다. 기판들 (706) 각각은 모터 (미도시) 에 연결된 스핀들 (703) 에 의해 구동된 컵/콘 어셈블리 (미도시) 에 의해 홀딩될 수도 있고, 그리고 모터는 장착 브라켓 (709) 에 부착될 수도 있다. 이 예에서 또한 도시된 것은 전기 도금 셀들 (707) 의 4 개의 "듀엣들"이고, 총 8 개의 전기 도금 셀들 (707) 이다. 시스템 제어기 (미도시) 가 전착 장치 (700) 의 속성들 중 일부 또는 전부를 제어하기 위해 전착 장치 (700) 에 커플링될 수도 있다. 시스템 제어기는 본 명세서에 앞서 기술된 프로세스들에 따른 인스트럭션들을 실행하도록 프로그래밍되거나 달리 구성될 수도 있다.
유사한 장치가 무전해 증착을 위해 사용될 수도 있지만, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 특정한 엘리먼트들이 생략될 수도 있다.
도 8은 일부 실시 예들에서 히터를 코팅하도록 사용될 수도 있는 딥 코팅 장치 (800) 의 간략화된 도면을 제공한다. 딥 코팅 장치 (800) 는 용기 (801) 및 기판 지지부 (803) 를 포함한다. 동작 동안, 딥 코팅 용액 (802) 이 용기 (801) 에 제공되고, 그리고 기판 (예를 들어, 코팅될 히터 (미도시)) 이 기판 지지부 (803) 상에 포지셔닝된다. 기판 및 기판 지지부 (803) 는 기판이 딥 코팅 용액 (802) 에 침지되도록 하강된다.
딥 코팅 프로세스는 이하에 더 기술되는 제어기에 의해 제어될 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 기판 지지부가 하강되고 그리고/또는 상승되는 속도를 제어하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 딥 코팅 장치 (800) 는 도 6의 전기 도금 장치 (601) 에 사용된 배관과 유사하게, 용기 (801) 로 그리고/또는 용기 (801) 로부터 딥 코팅 용액 (802) 을 제공하기 위한 배관 및 연관된 하드웨어를 더 포함할 수도 있다. 이러한 경우들에서, 제어기는 용기 (801) 로부터 딥 코팅 용액 (802) 의 도입 및 제거를 제어하도록 구성될 수도 있다.
도 9는 플라즈마 스프레이 장치의 관련 부분들을 강조하는, 통상적인 플라즈마 스프레이 프로세스를 예시한다. 상기 언급된 바와 같이, 플라즈마 스프레이는 열 스프레이의 일 타입이다. 종종 분말 (912) 의 형태인 코팅 재료는 보통 외부 분말 포트 (932) 를 통해 고온 플라즈마 불꽃 (914) 내로 주입된다. 분말은 신속하게 가열되고 고속으로 가속된다. 고온 재료는 기판 표면 (916) (예를 들어, 코팅될 히터의 표면) 상에 충돌하고 코팅 (918) 을 형성하도록 신속하게 냉각된다.
플라즈마 스프레이 건 (920) 은 모두 (예를 들어, 물 또는 다른 열 전달 유체에 의해) 냉각되는, 애노드 (922) 및 캐소드 (924) 를 포함한다. 플라즈마 가스 (926) (예를 들어, 아르곤, 질소, 수소, 헬륨) 는 일반적으로 화살표 (928) 로 나타낸 방향으로 그리고 애노드의 수축 노즐을 통해 캐소드 주위로 흐른다. 플라즈마는 고 전압 방전에 의해 개시되고, 이는 국부적인 이온화 및 DC 아크에 대한 전도성 경로로 하여금 캐소드 (924) 와 애노드 (922) 사이에 형성되게 한다. 아크로부터의 저항 가열은 가스로 하여금 플라즈마를 형성하게 한다. 플라즈마는 자유 또는 중성 플라즈마 불꽃 (예를 들어, 전류를 전달하지 않는 플라즈마) 으로서 애노드 노즐 부분을 나간다. 플라즈마가 안정화되고 스프레이할 준비가 되면, 전기 아크는 노즐 아래로 연장한다. 분말 (912) 은 매우 신속하게 가열되고 가속되어 노즐 팁과 기판 표면 사이의 스프레이 거리 (936) 는 대략 125 내지 150 ㎜일 수 있다. 플라즈마 스프레이된 코팅들은 기판 표면 (916) 상에 충돌하는 (impact) 용융되거나 열-연화된 (heat-softened) 입자들에 의해 생성된다. 플라즈마 스프레이 프로세스와 관련된 다양한 프로세싱 조건들은 이하에 더 논의된 바와 같이, 제어기 (미도시) 에 의해 제어될 수도 있다. 제어기는 이로 제한되는 것은 아니지만, 기판 포지셔닝, 온도, 압력, 플로우 레이트, 전력, 등을 포함하는 스프레이 프로세스의 다양한 양태들을 제어하도록 구성될 수도 있다. 플라즈마가 사용되지 않는 유사한 실시 예에서, 플라즈마를 생성하기 위한 하드웨어는 코팅 재료를 가열하도록 구성된 다른 하드웨어와 교환될 수도 있다.
시스템 제어기
일부 구현 예들에서, 제어기는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱을 위한 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정한 프로세싱 컴포넌트들 (기판 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 다른 기판의 프로세싱 전에, 프로세싱 동안에, 그리고 프로세싱 후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자 장치와 통합될 수도 있다. 전자 장치는 시스템들 또는 시스템의 서브 파트들 또는 다양한 컴포넌트들을 제어할 수도 있는 "제어기 (controller)"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정들, 진공 설정들, 전력 설정들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정들, RF 매칭 회로 설정들, 주파수 설정들, 플로우 레이트 설정들, 유체 전달 설정들, 포지션 및 동작 설정들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드 록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 가능하게 하고, 엔드포인트 측정들을 가능하게 하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자 장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), ASICs (Application Specific Integrated Circuits) 로서 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 수행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기와 통신하는 또는 시스템과 통신하는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현 예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 그렇지 않으면 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합인 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 팹 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하거나, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하거나, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하거나, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하거나, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하거나, 새로운 프로세스를 시작하기 위해서, 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 가 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는, 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성되는 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은, 공통 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 일 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는 원격으로 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 (spin-rinse) 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition; PVD) 챔버 또는 모듈, 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; CVD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 에칭 (atomic layer etch; ALE) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈 및 반도체 웨이퍼들의 제작 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상기 주지된 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.
결론
전술한 실시 예들이 이해의 명확성의 목적들을 위해 일부 상세히 기술되었지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 본 명세서에 개시된 실시 예들은 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 동작들은 개시된 실시 예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않았다. 또한, 개시된 실시 예들이 구체적인 실시 예들과 함께 기술될 것이지만, 특정한 실시 예들은 개시된 실시 예들을 제한하는 것으로 의도되지 않았다는 것이 이해될 것이다. 본 실시 예들의 프로세스들, 시스템들, 및 장치를 구현하는 많은 대안적인 방식들이 있다는 것을 주의해야 한다. 따라서, 본 실시 예들은 예시적이고, 제한적이지 않은 것으로 간주될 것이며, 실시 예들은 본 명세서에 주어진 상세들로 제한되지 않을 것이다.

Claims (10)

  1. 반도체 프로세싱 장치에서 사용하기 위한 플래튼 (platen) 을 제조하는 방법에 있어서,
    코팅된 히터를 형성하기 위해 히터 상에 코팅을 증착하거나 달리 코팅을 형성하는 단계로서, 상기 히터는 상부에 상기 코팅이 형성되는 금속 와이어를 포함하는, 상기 히터 상에 코팅을 증착하거나 달리 코팅을 형성하는 단계;
    상기 코팅된 히터를 분말 내에 배치하는 (place) 단계;
    분말-기반 복합재 (composite) 를 형성하도록 상기 분말을 응집성 덩어리 (cohesive mass) 로 굳히는 (consolidate) 단계; 및
    플래튼을 형성하기 위해 상기 분말-기반 복합재를 소결하는 단계로서, 상기 플래튼은 소결된 세라믹 재료 내에 임베딩된 (embed) 상기 히터를 포함하는, 상기 분말-기반 복합재 소결 단계를 포함하는, 플래튼 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅은 원자 층 증착 (atomic layer deposition), 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition), 전기 도금, 무전해 도금, 딥 (dip) 코팅, 열적 스프레이 또는 플라즈마 스프레이, 및 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition) 으로 구성된 그룹으로부터 선택된 기법을 사용하여 상기 히터 상에 증착되는, 플래튼 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 적어도 약 5 Å의 두께로 증착되는, 플래튼 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 금속, 금속 옥사이드, 원소 금속, 금속 나이트라이드, 또는 금속간 (intermetallic) 화합물을 포함하는, 플래튼 제조 방법.
  5. 반도체 프로세싱 장치에서 사용하기 위한 플래튼에 있어서,
    플래튼은 본 명세서에 청구되거나 달리 기술된 임의의 방법들에 따라 제조되는, 플래튼.
  6. 반도체 프로세싱 장치에서 사용하기 위한 플래튼에 있어서,
    상부에 코팅된 금속 와이어를 포함하는 코팅된 히터; 및
    소결된 세라믹 재료를 포함하고, 상기 코팅된 히터는 상기 소결된 세라믹 재료 내에 임베딩되는, 플래튼.
  7. 반도체 프로세싱 장치에서 사용하기 위한 플래튼에 있어서,
    금속 와이어를 포함하는 히터로서, 상기 금속 와이어는 내부에 임베딩된 카바이드 입자들을 갖지 않는, 상기 히터; 및
    소결된 세라믹 재료를 포함하고, 상기 히터는 상기 소결된 세라믹 재료 내에 임베딩되는, 플래튼.
  8. 반도체 프로세싱 장치에서 플래튼으로서 사용하기 위한 분말-기반 복합재에 있어서,
    상부에 코팅된 금속 와이어를 포함하는 코팅된 히터; 및
    소결되지 않은 세라믹 재료를포함하고, 상기 코팅된 히터는 상기 소결되지 않은 세라믹 재료 내에 임베딩되는, 분말-기반 복합재.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 코팅은 적어도 약 5 Å의 두께를 갖는, 분말-기반 복합재.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 금속 또는 금속 옥사이드 또는 원소 금속 또는 희생적 코팅 또는 배리어 코팅을 포함하는, 분말-기반 복합재.
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