KR20230101950A - 선택적인 전-세정을 위한 신속 응답 페디스털 조립체 - Google Patents

선택적인 전-세정을 위한 신속 응답 페디스털 조립체 Download PDF

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KR20230101950A
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라라 하우릴차크
차이타냐 에이. 프라사드
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 개시 내용의 구현예들은 일반적으로 개선된 기판 지지 페디스털 조립체에 관한 것이다. 일 구현예에서, 기판 지지 페디스털 조립체는 샤프트를 포함한다. 기판 지지 페디스털 조립체는 샤프트에 기계적으로 커플링된 기판 지지 페디스털을 더 포함한다. 기판 지지 페디스털은 상단 표면에 세라믹 재료가 코팅된, 기판 지지 플레이트를 포함한다.

Description

선택적인 전-세정을 위한 신속 응답 페디스털 조립체{FAST RESPONSE PEDESTAL ASSEMBLY FOR SELECTIVE PRECLEAN}
본 개시 내용의 구현예들은 일반적으로 챔버의 전-세정에서 이용하기 위한 페디스털에 관한 것이다.
집적 회로들이 규소 및 다른 반도체 기판들 내에 그리고 위에 형성된다. 단결정 규소의 경우에, 기판들은 용융 규소의 배스(bath)로부터 잉곳(ingot)을 성장시키는 것, 그리고 이어서 응고된 잉곳을 다수의 기판들로 톱작업하는 것에 의해서 제조된다. 이어서, 에피텍셜 규소 층이 단결정질 규소 기판 상에 형성되어, 도핑되거나 도핑되지 않을 수 있는 무결함 규소 층을 형성할 수 있다. 트랜지스터들과 같은 반도체 소자들이 에피텍셜 규소 층으로부터 제조될 수 있다. 형성된 에피텍셜 규소 층의 전기적 특성들은 일반적으로 단결정질 규소 기판의 특성들보다 양호하다.
단결정질 규소 및 에피텍셜 규소 층의 표면들은, 전형적인 기판 제조 설비 주변의 조건들에 노출될 때, 오염되기 쉽다. 예를 들어, 기판들의 취급 및/또는 기판 프로세싱 설비 내의 주변 환경에 대한 노출로 인해서, 에피텍셜 층의 증착에 앞서서, 자연 산화물 층이 단결정질 규소 표면 상에 형성될 수 있다. 또한, 주변 환경에 존재하는 탄소 및 산소 종들(species)과 같은 외부 오염물질들이 단결정질 표면에 증착될 수 있다. 단결정질 규소 표면 상의 자연 산화물 층 또는 오염물질들의 존재는 단결정질 표면 상에 후속하여 형성되는 에피텍셜 층의 품질에 부정적인 영향을 미친다. 그에 따라, 에피텍셜 층들이 기판들 상에서 성장되기 전에, 표면 산화물 및 다른 오염물질들을 제거하기 위해서 기판들을 전-세정하는 것이 바람직할 수 있다.
통상적인 전-세정 프로세스들은 기판 지지 페디스털을 갖는 독립형 진공 프로세스 챔버 내에서 종종 실행된다. 기판을 지지하는 페디스털의 상단 플레이트는 기판이 금속 표면들과 접촉하는 것으로부터 초래되는 금속 오염을 방지하기 위해서, 세라믹으로 제조된다. 세라믹 플레이트가 양호하지 못한 열 전도체이기 때문에, 기판과 접촉되는 페디스털의 상단 표면의 온도 제어가 어렵고, 기판의 온도를 안정화하는데 필요한 시간이 너무 길어질 수 있고, 이는 기판 프로세싱 시간 및 기판 프로세스 비용을 바람직하지 못하게 증가시킬 수 있다. 또한, 일부 프로세스들은 기판 온도를 둘 이상의 온도들 사이에서 순환시킬 것이고, 이러한 안정화 시간의 영향은 다수의 횟수들로 반복될 수 있다.
따라서, 당업계에서, 챔버의 전-세정에서 이용하기 위한 개선된 기판 지지 페디스털이 필요하다.
기판 지지 페디스털 조립체가 본원에서 설명된다. 일 구현예에서, 기판 지지 페디스털 조립체는 샤프트 및 샤프트에 커플링된 기판 지지 페디스털을 포함한다. 기판 지지 페디스털은 세라믹 재료가 코팅된 상단 표면을 갖는 알루미늄 기판 지지 플레이트를 포함한다. 기판 지지 페디스털 조립체는 또한, 기판 지지 페디스털의 상단 표면과 기판 사이의 커플링을 더 개선하기 위해서 사용될 수 있는 후방측 가스 채널들을 포함할 수 있다.
기판의 표면으로부터 오염물질들을 제거하도록 적응된 프로세싱 챔버가 본원에서 설명된다. 일 구현예에서, 프로세싱 챔버는 챔버 본체, 챔버 본체 상에 배치된 덮개 조립체; 및 챔버 본체 내에 적어도 부분적으로 배치된 기판 지지 페디스털 조립체를 포함한다. 기판 지지 페디스털 조립체는 샤프트 및 샤프트에 커플링된 기판 지지 페디스털을 포함한다. 기판 지지 페디스털은 세라믹 재료가 코팅된 상단 표면을 갖는 알루미늄 기판 지지 플레이트를 포함한다. 기판 지지 페디스털 조립체는 또한, 기판 지지 페디스털의 상단 표면과 기판 사이의 커플링을 더 개선하기 위해서 사용될 수 있는 후방측 가스 채널들을 포함할 수 있다.
기판 지지 페디스털 조립체가 본원에서 설명된다. 일 구현예에서, 기판 지지 페디스털 조립체는 세라믹 재료가 코팅된 상단 표면 및 하단 표면을 갖는 알루미늄 기판 지지 플레이트를 포함한다. 기판 지지 플레이트는 제1 직경의 제1 하위-플레이트(first sub-plate) 및 제1 하위-플레이트의 하단 표면에 브레이징된 제2 하위-플레이트를 포함한다. 제2 하위-플레이트는 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가지며, 그에 따라 제2 하위-플레이트의 주변부 주위에 립(lip)을 형성한다. 기판 지지 플레이트는 기판 지지 플레이트를 통해서 연장되고 기판 지지 플레이트의 상단 표면 및 하단 표면 상에서 빠져 나가는 복수의 진공 통로들을 포함한다.
기판 지지 플레이트는 기판 지지 플레이트의 하단 표면에 브레이징된 가스 분배 플레이트를 더 포함하고, 가스 분배 플레이트는 기판 지지 플레이트의 하단 표면으로부터 상단 표면까지 기판 지지 플레이트를 통과하는 진공 척킹 통로들과 정렬된 복수의 통로들을 포함한다. 가스 분배 플레이트는 기판 지지 플레이트의 진공 통로들과 정렬된 복수의 가스 통로들을 더 포함한다.
기판 지지 플레이트는 가스 분배 플레이트의 하단 표면에 브레이징된 기부 플레이트를 더 포함한다. 기부 플레이트는 제1 직경의 제1 하위-플레이트 및 제1 하위-플레이트의 하단 표면에 브레이징된 제2 하위-플레이트를 포함한다. 제2 하위-플레이트는 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가지며, 그에 따라 제2 하위-플레이트의 주변부 주위에 립을 형성한다. 기부 플레이트는 샤프트를 통해서 경로화된(routed), 냉각제 유체를 수용하기 위해서 내부에 형성된 복수의 냉각 채널들을 갖는다.
기판 지지 플레이트는 기부 플레이트에 커플링되고 기부 플레이트 내에 형성된 냉각 채널들을 밀봉하는 캡 플레이트를 더 포함한다.
앞서서 간략히 요약되고 이하에서 더 구체적으로 설명되는 본 개시 내용의 구현예들은 첨부 도면들에 도시된 개시 내용의 예시적인 구현예들을 참조함으로써 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 개시 내용의 전형적인 구현예들만을 도시한 것이고 그에 따라 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않으며, 개시 내용은 다른 마찬가지로 유효한 구현예들을 포함할 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
도 1은 본 개시 내용의 일 구현예에 따른 전-세정 챔버의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 지지 페디스털의 횡단면도이다.
도 3은 도 2의 기판 지지 페디스털의 사시도이다.
도 4는 통상적인 기판 지지 페디스털을 이용하는 챔버 내의 온도 순환을 겪는 기판의 시간 대 온도의 플롯(plot), 및 도 2 및 도 3의 기판 지지 페디스털을 이용하는 챔버 내의 온도 순환을 겪는 기판의 온도의 플롯이다.
이해를 돕기 위해서, 가능한 경우에, 동일한 참조 번호들을 이용하여 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 표시하였다. 도면들은 실제 축척으로 도시된 것이 아니고, 명료함을 위해서 단순화될 수 있다. 추가적인 언급이 없이도, 일 구현예의 요소들 및 특징들이 다른 구현예들에 유리하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
반도체 기판 프로세싱에서, 전-세정(precleaning) 프로세스를 이용하여, 산화물들이 반도체 기판의 표면으로부터 제거된다. 해당 세정 프로세스는 전-세정 챔버 내에서 실시되는 플라즈마 프로세스를 포함할 수 있다. 전-세정 챔버는 챔버 본체, 덮개 조립체, 및 지지 조립체를 포함한다. 지지 조립체는 기판이 위에 놓이는 기판 지지 페디스털을 포함한다. 기판 지지 페디스털 및 기판은 기판 지지 페디스털의 샤프트를 상승시키는 작동기에 의해서 챔버 본체 내에서 수직으로 이동될 수 있다. 기판 지지 페디스털은 프로세스되는 기판의 온도를 높이기 위해서 덮개 조립체에 근접한 위치까지 상승될 수 있다. 이어서, 기판은 기판의 냉각을 촉진하기 위해서, 상승 위치로부터 멀리 하강된다. 이러한 가열 및 냉각은 몇 번의 순환들에 걸쳐 반복될 수 있다.
기판의 신속한 가열 및 냉각을 돕기 위해서, 기판 지지 페디스털은 효율적인 열 전달을 향상하기 위해 본질적으로 전체적으로 금속 플레이트들로 제조된다. 기판 지지 페디스털은 기판의 금속 오염을 방지하는 세라믹과 같은 비-금속 재료로 상단 표면이 코팅된 기판 지지 플레이트를 포함한다. 전체적으로 세라믹으로 제조된 관련 기술의 기판 지지 플레이트들과 비교할 때, 기판 지지 플레이트 상의 얇은 코팅은 기판을 가열 및 냉각하는데 필요한 시간을 상당히 단축한다. 기판 지지 페디스털은 페디스털을 통한 양호한 열 전도도를 추가적으로 향상 및 촉진하기 위해서 함께 브레이징된 다수의 기능들을 갖는 많은 수의 하부 금속 플레이트들을 더 포함한다.
도 1은 산화물들과 같은 오염물질들을 기판의 표면으로부터 제거하도록 적응된 전-세정 프로세싱 챔버(100)의 횡단면도이다. 환원 프로세스를 실시하도록 적응될 수 있는 예시적인 프로세싱 챔버들에는 미국 캘리포니아 산타클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.로부터 입수할 수 있는 SiconiTM 프로세싱 챔버들이 포함된다. 다른 제조자들로부터의 챔버들이 또한 본원에서 개시된 발명의 이점을 취하도록 적응될 수 있다.
프로세싱 챔버(100)는 열적 또는 플라즈마-기반의 세정 프로세스 및/또는 플라즈마 보조 건식 에칭 프로세스를 실시하는데 있어서 특히 유용할 수 있다. 프로세싱 챔버(100)는 챔버 본체(112), 덮개 조립체(114), 및 페디스털 조립체(116)를 포함한다. 덮개 조립체(114)는 챔버 본체(112)의 상부 단부에 배치되고, 페디스털 조립체(116)는 적어도 부분적으로 챔버 본체(112) 내에 배치된다. 진공 시스템을 이용하여 프로세싱 챔버(100)로부터 가스들을 제거할 수 있다. 진공 시스템은 챔버 본체(112) 내에 배치된 진공 포트(121)에 커플링된 진공 펌프(118)를 포함한다. 프로세싱 챔버(100)는 또한, 프로세싱 챔버(100) 내의 프로세스들을 제어하기 위한 제어기(102)를 포함한다.
덮개 조립체(114)는 전구체 가스들 및/또는 플라즈마를 프로세싱 챔버(100) 내의 프로세싱 영역(122)에 제공하도록 구성된 복수의 적층된 구성요소들을 포함한다. 제1 플레이트(120)가 제2 플레이트(140)에 커플링된다. 제3 플레이트(144)가 제2 플레이트(140)에 커플링된다. 덮개 조립체(114)가 원격 플라즈마 소스(124)에 연결되어 플라즈마-부산물들을 생성할 수 있고, 이어서, 플라즈마-부산물들은 덮개 조립체(114)의 나머지를 통과할 수 있다. 원격 플라즈마 소스(124)는 가스 소스(152)에 커플링된다(또는 원격 플라즈마 소스(124)가 없는 경우에, 가스 소스(152)가 덮개 조립체(114)에 직접적으로 커플링된다). 가스 소스(152)는 덮개 조립체(114)에 제공되는 플라즈마로 에너지화되는(energized) 헬륨, 아르곤, 또는 다른 불활성 가스를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 가스 소스(152)는 프로세싱 챔버(100) 내에서 기판과 반응하기 위해서 활성화되는 프로세스 가스들을 포함할 수 있다.
페디스털 조립체(116)는 프로세싱 중에 기판(110)을 지지하기 위한 기판 지지 페디스털(132)을 포함한다. 기판 지지 페디스털(132)은 챔버 본체(112)의 하단부 내에 형성된 중앙에-위치된 개구부를 통해서 연장되는 샤프트(136)에 의해서 작동기(134)에 커플링된다. 작동기(134)는 샤프트(136) 주위에서의 진공 누출을 방지하는 벨로우즈들(미도시)에 의해서, 챔버 본체(112)에 대해서 가요적으로(flexibly) 밀봉될 수 있다. 작동기(134)는 기판 지지 페디스털(132)이 챔버 본체(112) 내에서 하나 이상의 프로세싱 위치들과, 방출 또는 전달 위치 사이에서 수직으로 이동할 수 있게 한다. 전달 위치는 챔버 본체(112)의 측벽 내에 형성된 슬릿 밸브의 개구부의 약간 아래에 위치되고, 그에 따라 기판(110)이 프로세싱 챔버(100)의 내외로 로봇에 의해서 전달될 수 있게 한다.
일부 프로세스 동작들에서, 기판(110)은, 어닐링 단계의 실시와 같은, 부가적인 열적 프로세싱 동작들을 실시하기 위해서, 상승 핀들에 의해서 상단 표면으로부터 이격될 수 있다. 기판(110)은, 기판(110)이 기판 지지 페디스털(132)과 직접 접촉되게 배치하여 기판(110)의 냉각을 촉진하기 위해서, 하강될 수 있다.
도 2는 기판 지지 페디스털(132)의 횡단면적인 상세도이다. 기판 지지 페디스털(132)은 기판 지지 플레이트(200), 가스 분배 플레이트(206), 기부 플레이트(208), 및 캡 플레이트(214)를 포함한다. 비록 기판 지지 플레이트(200), 가스 분배 플레이트(206), 기부 플레이트(208), 및 캡 플레이트(214)가 이하에서 분리된 개별적인 플레이트들로서 설명되지만, 플레이트들(200, 206, 208, 214) 중 임의의 하나 이상이, 예를 들어 로스트 폼 주조(lost foam casting) 또는 3D 프린팅에 의해서, 하나의 일체형 구성요소로서 제조될 수 있다는 것이 고려된다.
기판 지지 플레이트(200)는 프로세싱 중에 기판(110)을 지지하기 위한 상단 표면(202), 측면 표면(203), 및 하단 표면(205)을 포함한다. 기판 지지 플레이트(200)는 0.1 인치 내지 0.75 인치의 두께를 갖는다. 기판 지지 플레이트(200)는 일반적으로, 금속, 예를 들어 알루미늄과 같이 양호한 열 전도도를 갖는 재료로 제조된다.
기판 지지 플레이트(200)는 제1 직경의 제1 하위-플레이트(220a) 및 제1 직경보다 큰 제2 직경의 제2 하위-플레이트(220b)를 포함할 수 있고, 그에 따라 제2 하위-플레이트(220b)의 주변부 주위에 립(221)을 형성할 수 있다. 하위-플레이트들(220a, 220b)이 함께 브레이징되어, 양호한 열 전달을 보장할 수 있다. 대안적으로, 기판 지지 플레이트(200)가 일체형 구조를 가질 수 있다. 제1 직경은 기판(110)의 직경과 실질적으로 동일하거나 그보다 약간 작을 수 있다. 제2 직경은 제1 직경보다 크고, 선택적으로 기판(110)을 둘러싸는 프로세싱 링(미도시)을 지지하기에 충분할 수 있다.
기판 지지 플레이트(200)의 상단 표면(202)은 페디스털(132)의 기판 지지 표면을 형성한다. 기판(110)의 금속 오염을 방지하기 위해서, 상단 표면(202)은 세라믹 코팅(204)으로 덮인다. 적합한 세라믹 코팅들에는 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 실리카, 규소, 이트리아, YAG, 또는 다른 비-금속 코팅 재료들이 포함된다. 코팅(204)은 50 미크론 내지 1000 미크론 범위의 두께를 갖는다. 기판(110)은 프로세싱 중에 상단 표면(202) 상에 배치된 코팅(204)에 대해서 진공 척킹될 수 있게 구성된다. 세라믹 코팅(204)은 측면 표면(203) 및 립(221) 상에 존재하지 않는다.
기판 지지 플레이트(200)는 복수의 진공 통로들(250)을 포함한다. 진공 통로들(250)은 기판 지지 플레이트(200)를 통해서 연장되어, 상단 표면(202)들 및 하단 표면들(205) 상에서 빠져 나간다. 진공이 진공 통로들(250)을 통해서 인가되어, 기판(110)을 상단 표면(202)에 고정시킨다. 진공 통로들(250)이 기판 지지 플레이트(200)를 통해서 달리 경로화될 수 있다는 것 그리고 동일한 기능을 제공하는 것이 고려된다. 진공 채널들이 또한 Ar, He, 또는 N2와 같은 가스 소스에 연결될 수 있고, 그에 따라 기판(110)의 뒤쪽에서 후방측 퍼지를 제공하여 프로세스 가스들을 기판(110)의 후방부로부터 멀리에서 유지하거나, 페디스털(132)과 기판(110) 사이의 열 전도를 증가시키기 위한 후방측 가스를 제공할 수 있다.
가스 분배 플레이트(206)는 기판 지지 플레이트(200) 아래에 배치된다. 가스 분배 플레이트(206)는 상단 표면(207), 측면 표면(209), 및 하단 표면(211)을 갖는다. 가스 분배 플레이트(206)의 상단 표면(207)은 기판 지지 플레이트(200)의 하단 표면(205)에 기계적으로 커플링된다. 가스 분배 플레이트(206)는 열 전도성 재료, 예를 들어 알루미늄과 같은 금속으로 제조된다.
접경되는 플레이트들(200, 206) 사이의 열 전달을 더 촉진하기 위해서, 가스 분배 플레이트(206)의 상단 표면(207)이 기판 지지 플레이트(200)의 하단 표면(205)에 브레이징된다. 세라믹 코팅(204)은 측면 표면(209) 상에 존재하지 않고, 그에 따라 페디스털(132)의 추가적인 열적 응답을 촉진한다. 가스 분배 플레이트(206)는 0.1 인치 내지 0.75 인치 범위의 두께를 갖는다. 가스 분배 플레이트(206)는 통로들(213)에 인가된 진공이 상단 표면(202)에 효과적으로 제공되도록 기판 지지 플레이트(200)의 진공 통로들(250)과 정렬되는 복수의 가스 통로들(213)을 더 포함한다. 진공 통로들(250)은 샤프트(136)를 통해서 경로화되는 진공 라인들(미도시)에 커플링된다.
기부 플레이트(208)는 가스 분배 플레이트(206) 아래에 배치되고, 가스 분배 플레이트(206)를 지지 플레이트(200)에 대해서 개재한다(sandwich). 기부 플레이트(208)는 상단 표면(215), 측면 표면(217), 및 하단 표면(219)을 갖는다. 기부 플레이트(208)의 상단 표면(215)은 가스 분배 플레이트(206)의 하단 표면(211)에 기계적으로 커플링된다. 기부 플레이트(208)는 0.1 인치 내지 0.75 인치 범위의 두께를 갖는다. 기부 플레이트(208)는 열 전도성 재료, 예를 들어 알루미늄과 같은 금속으로 제조된다. 접경되는 플레이트들(206, 208) 사이의 열 전달을 더 촉진하기 위해서, 기부 플레이트(208)의 상단 표면(215)이 가스 분배 플레이트(206)의 하단 표면(211)에 브레이징된다.
기부 플레이트(208)는 제1 직경의 제1 하위-플레이트(226a) 및 제1 직경보다 큰 제2 직경의 제2 하위-플레이트(226b)를 포함할 수 있고, 그에 따라 제2 하위-플레이트(226b)의 주변부 주위에 립(227)을 형성할 수 있다. 세라믹 코팅(204)은 측면 표면(217) 또는 립(227) 상에 존재하지 않고, 그에 따라 페디스털과 주변 환경 사이의 양호한 열 전달을 촉진한다.
가스 분배 플레이트(206)의 직경이 제2 하위-플레이트(220a)의 직경과 동일할 수 있고, 그에 따라 가스 분배 플레이트(206)의 외부 둘레가 기판 지지 플레이트(200)와 정렬될 수 있다. 가스 분배 플레이트(206)의 직경이 제1 하위-플레이트(226a)의 직경과 동일할 수 있고, 그에 따라 가스 분배 플레이트(206)의 외부 둘레가 기부 플레이트(208)와 정렬될 수 있다. 기부 플레이트(208)는 냉각 채널들(210)을 통해서 기판(110)을 냉각시키기 위한 냉각제 유체를 수용하기 위해서 내부에 형성된 복수의 냉각 채널들(210)을 갖는다. 냉각제 유체는 채널들(210)을 통해서 기부 플레이트(208)의 재료와 직접 접촉되어, 또는 채널들(210) 내에 배치된 도관을 통해서 유동할 수 있다.
기판 지지 페디스털(132)은, 기부 플레이트(208) 내의 채널들(210)을 밀봉하기 위해서, 기부 플레이트(208)에 기계적으로 커플링되고 그 아래에 위치되는 캡 플레이트(214)를 더 포함한다. 캡 플레이트(214)는 상단 표면(222) 및 측면 표면(223)을 갖는다. 캡 플레이트(214)는 0.1 인치 내지 0.75 인치 범위의 두께를 갖는다. 캡 플레이트(214)는 열 전도성 재료, 예를 들어 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 캡 플레이트(214)의 직경이 제2 하위-플레이트(226a)의 직경과 동일할 수 있고, 그에 따라 기부 플레이트(208)의 외부 둘레가 캡 플레이트(214)와 정렬될 수 있다. 접경되는 플레이트들(208, 214) 사이의 열 전달을 더 촉진하기 위해서, 캡 플레이트(214)의 상단 표면(222)이 기부 플레이트(208)의 하단 표면(219)에 브레이징된다. 세라믹 코팅(204)은 측면 표면(223) 상에 존재하지 않고, 그에 따라 페디스털과 주변 환경 사이의 양호한 열 전달을 촉진한다.
유체 공급 도관(216) 및 유체 복귀 도관(218)이 샤프트(136)를 통해서 배치된다. 유체 공급 도관(216)은 기부 플레이트(208) 내에 형성된 채널들(210)의 유입구 포트(미도시)에 커플링되는 한편, 유체 복귀 도관(218)은 열적 기부 플레이트(208) 내에 형성된 채널들(210)의 배출구 포트(미도시)에 커플링된다. 도관들(216, 218)을 통해서 제공되는 유체가 기부 플레이트(208)의 냉각 채널들(212)을 통해서 순환되어, 효율적인 페디스털(132)의 온도 제어를 제공한다.
기판 지지 페디스털(132)은 또한, 가스 분배 플레이트(206)와 유사한 부가적인 가스 분배 플레이트들(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 부가적인 가스 분배 플레이트들이 Ar, He, 또는 N2와 같은 가스 소스들에 연결되어, 페디스털(132) 상의 다른 위치들에 퍼지 유동들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 부가적인 가스 분배 플레이트가 통합되어 기판(110)의 에지에서 퍼지 유동을 제공할 수 있다. 가스 분배 플레이트(206), 또는 부가적인 가스 분배 플레이트들이 다수의 구역으로 분할될 수 있고, 그에 따라 상이한 퍼지 유동들 또는 진공 설정점들(vacuum set points)을 기판 지지 페디스털(132)의 상이한 지역들에 제공할 수 있다.
도 3은 도 2의 기판 지지 페디스털(132)의 사시도이다. 기판 지지 페디스털(132)의 상단 표면(202)은 일반적으로 복수의 접촉점들(310)을 포함하고, 기판은 프로세싱 중에 그러한 접촉점들 상에 놓인다. 접촉점들(310)은 예를 들어, 기판 지지 플레이트(200)와 일체로 형성될 수 있고, 세라믹 코팅(204)으로 형상추종적으로(conformally) 코팅될 수 있다. 접촉점들(310)은 또한 편평한 금속 표면 상에서 코팅 재료로 형성될 수 있다. 일 구현예에서, 접촉점들(310)은 페디스털(132)의 상단 표면(202)의 중앙점(312)(즉, 페디스털(132)의 중심선 또는 중앙 축)을 중심으로 하는 동심적인 원들로 배열된다. 부가적으로 또는 대안적으로, 접촉점들(310)이 방위각적으로 대칭적인 패턴으로 배열되어, 기판의 균일한 프로세싱을 보장할 수 있다. 접촉점들(310)이 메사(mesa), 돌출부들 또는 범프들(bumps)의 형태일 수 있다. 접촉점들(310)은 작은 접촉 표면적을 제공하고, 그에 따라 기판이 상단 표면(202)의 전체와 직접 접촉하는 것을 방지한다. 일 구현예에서, 접촉점들(310)은 페디스털(132)의 상단 표면(202) 상에 배치된 사파이어 볼들이다.
페디스털(132)의 상단 표면(202)은 (도 2에 도시된 바와 같이) 가스 분배 플레이트(206) 내의 통로들(250)을 통해서 가스 분배 플레이트(206)로부터 퍼지 가스를 수용하기 위해서 반경방향 분배 채널들(332)과 상호 연결된 복수의 동심적인 가스 분배 채널들(330)을 더 가질 수 있다.
도 4는, 도 2 및 도 3의 기판 지지 페디스털(132)을 이용하는 챔버(100)와 같은 프로세싱 챔버에 대한 기판(110)의 온도의 플롯(406)에 대한, 통상적인 냉각 페디스털을 이용하는 프로세싱 챔버 내에 배치된 기판(110)의 시간 대 온도의 플롯(402)이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 플롯(402)은 약 58 ℃의 비교적 일정한 온도 피크들 및 약 42 ℃의 낮은 저점부들(troughs)을 갖는다. 또한, 플롯(406) 대 플롯(402)에서, 온도의 현저한 상향 이동이 있다. 플롯(406)은 약 60 ℃에서 시작되는 (플롯(402)의 피크들보다 상당히 더 고온인) 피크들 및 몇 번의 순환들에 걸친 약 63 ℃까지의 상향 이동을 가지며, 이는, 통상적인 페디스털에 비교되는, 기판 지지 페디스털(132)을 이용한 매우 견조하고 반복 가능한 온도 제어를 나타낸다. 그에 따라, 기판 지지 페디스털(132)은 통상적인 페디스털보다 더 신뢰 가능하게 가열 및 냉각시킨다.
전술한 내용이 본 개시 내용의 구현예들에 관한 것이지만, 개시 내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고도, 개시 내용의 다른 그리고 추가적인 구현예들이 도출될 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 기판 지지 페디스털 조립체로서:
    샤프트; 및
    상기 샤프트에 결합된 기판 지지 페디스털을 포함하고,
    상기 기판 지지 페디스털은,
    상단 표면 및 하단 표면을 갖는 알루미늄 기판 지지 플레이트 - 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트는 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트의 상기 하단 표면으로부터 상기 상단 표면까지 연장되는 수직 통로들을 더 포함하고, 상기 상단 표면은 세라믹 재료로 코팅되고, 상기 수직 통로들은 진공 통로들을 포함함 -;
    상기 알루미늄 기판 지지 플레이트의 상기 하단 표면과 접촉하는 가스 분배 플레이트 - 상기 가스 분배 플레이트는 상기 진공 통로들과 정렬된 복수의 가스 통로를 포함함 -;
    상기 가스 분배 플레이트로부터 상기 수직 통로들을 통해 가스를 수용하도록 구성된 복수의 동심적인(concentric) 가스 분배 채널; 및
    상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널에 결합된 복수의 반경방향(radial) 분배 채널 - 상기 세라믹 재료는 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널 및 상기 복수의 반경방향 분배 채널 위에 배치됨 -
    을 포함하는, 기판 지지 페디스털 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 재료는 알루미늄 산화물인, 기판 지지 페디스털 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반경방향 분배 채널은 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널의 내부 동심적인 채널로부터 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널의 외부 동심적인 채널까지 연장되는, 기판 지지 페디스털 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 알루미늄 기판 지지 플레이트는:
    내부 주변부 및 상기 내부 주변부를 둘러싸는 외부 주변부; 및
    상기 상단 표면 아래에서 밖으로 연장되는 립을 더 포함하고, 상기 립은 상기 외부 주변부와 상기 내부 주변부 사이에서 연장되고, 상기 세라믹 재료는 상기 내부 주변부까지 연장되고 상기 상단 표면만을 코팅하여, 상기 립이 노출되고 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트의 측면들이 노출되고 상기 세라믹 재료에 의해 코팅되지 않도록 하는, 기판 지지 페디스털 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트는 상기 기판 지지 페디스털의 상이한 지역들에 상이한 퍼지 유동들 또는 진공 설정 점들(vacuum set points)을 제공하기 위해 다수의 구역으로 분할되는, 기판 지지 페디스털 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지 페디스털의 상기 상단 표면은, 상기 가스 분배 플레이트로부터 상기 가스 분배 플레이트 내의 상기 복수의 가스 통로를 통해서 퍼지 가스를 수용하기 위해 상기 복수의 반경방향 분배 채널과 상호 연결된 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널을 갖는, 기판 지지 페디스털 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 세라믹 재료는 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널 및 상기 반경방향 분배 채널들을 덮는, 기판 지지 페디스털 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지 페디스털은:
    상기 가스 분배 플레이트의 하단부에 브레이징된(brazed) 기부 플레이트(base plate)를 더 포함하고, 상기 기부 플레이트는 상기 샤프트를 통해 전달된 냉각제 유체를 수용하기 위해서 내부에 형성된 복수의 냉각 채널을 갖는, 기판 지지 페디스털 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트 및 상기 기부 플레이트가 알루미늄으로 제조되는, 기판 지지 페디스털 조립체.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기판 지지 페디스털은:
    상기 기부 플레이트에 결합되고 상기 기부 플레이트 내에 형성된 상기 냉각 채널들을 밀봉하는 캡 플레이트를 더 포함하는, 기판 지지 페디스털 조립체.
  11. 프로세싱 챔버로서:
    챔버 본체; 및
    상기 챔버 본체의 프로세싱 영역 내에 적어도 부분적으로 배치된 페디스털 조립체를 포함하고,
    상기 페디스털 조립체는
    프로세싱 중에 기판을 지지하기 위한 기판 지지 페디스털 - 상기 기판 지지 페디스털은,
    샤프트; 및
    상단 표면 및 하단 표면을 갖는 알루미늄 기판 지지 플레이트를 포함하고, 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트는 상기 샤프트에 기계적으로 결합되고, 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트는 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트의 상기 하단 표면으로부터 상기 상단 표면까지 연장되는 수직 통로들을 포함하고, 상기 상단 표면은 세라믹 재료로 코팅되고, 상기 수직 통로들은 진공 통로들을 포함함 -;
    상기 알루미늄 기판 지지 플레이트의 상기 하단 표면과 접촉하는 가스 분배 플레이트 - 상기 가스 분배 플레이트는 상기 진공 통로들과 정렬된 복수의 가스 통로를 포함함 -;
    상기 가스 분배 플레이트로부터 상기 수직 통로들을 통해 가스를 수용하도록 구성된 복수의 동심적인 가스 분배 채널; 및
    상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널에 결합된 복수의 반경방향 분배 채널 - 상기 세라믹 재료는 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널 및 상기 복수의 반경방향 분배 채널 위에 배치됨 -
    을 포함하는, 프로세싱 챔버.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 세라믹 재료는 알루미늄 산화물인, 프로세싱 챔버.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 반경방향 분배 채널은 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널의 내부 동심적인 채널로부터 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널의 외부 동심적인 채널까지 연장되는, 프로세싱 챔버.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 알루미늄 기판 지지 플레이트는:
    내부 주변부 및 상기 내부 주변부를 둘러싸는 외부 주변부; 및
    상기 상단 표면 아래에서 밖으로 연장되는 립을 더 포함하고, 상기 립은 상기 외부 주변부와 상기 내부 주변부 사이에서 연장되고, 상기 세라믹 재료는 상기 내부 주변부까지 연장되고 상기 상단 표면만을 코팅하여, 상기 립이 노출되고 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트의 측면들이 노출되고 상기 세라믹 재료에 의해 코팅되지 않도록 하는, 프로세싱 챔버.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트는 상기 기판 지지 페디스털의 상이한 지역들에 상이한 퍼지 유동들 또는 진공 설정 점들을 제공하기 위해 다수의 구역으로 분할되는, 프로세싱 챔버.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 기판 지지 페디스털의 상기 상단 표면은, 상기 가스 분배 플레이트로부터 상기 가스 분배 플레이트 내의 상기 복수의 가스 통로를 통해서 퍼지 가스를 수용하기 위해 상기 복수의 반경방향 분배 채널과 상호 연결된 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널을 갖는, 프로세싱 챔버.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 세라믹 재료는 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널 및 상기 반경방향 분배 채널들을 덮는, 프로세싱 챔버.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 기판 지지 페디스털은:
    상기 가스 분배 플레이트의 하단부에 브레이징된 기부 플레이트를 더 포함하고, 상기 기부 플레이트는 상기 샤프트를 통해서 전달된 냉각제 유체를 수용하기 위해서 내부에 형성된 복수의 냉각 채널을 갖는, 프로세싱 챔버.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트 및 상기 기부 플레이트가 알루미늄으로 제조되는, 프로세싱 챔버.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 기판 지지 페디스털은:
    상기 기부 플레이트에 결합되고 상기 기부 플레이트 내에 형성된 상기 냉각 채널들을 밀봉하는 캡 플레이트를 더 포함하는, 프로세싱 챔버.
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