KR20230117534A - 다중 구역 적층체 히터 플레이트 - Google Patents

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KR20230117534A
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호아킨 아길라르 산티얀
슈브함 가르그
홍 가오
토드 던
샨커 쿠타스
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

히터 조립체는 적층체 히터 플레이트 및 샤프트를 갖는다. 적층체 히터 플레이트는 복수의 층으로 형성되며, 하나 이상의 층은 가열 요소, rf 전극, 냉각 채널, 및 rtd 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

Description

멀티존 라미네이트 히터 플레이트{Multi-zone Laminate Heater Plate}
본 개시는 일반적으로 적층체 히터 플레이트에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는, RF 전극, RTD 센서, 가열 요소, 및 채널을 갖고 통합된 적층체 히터 플레이트에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중에 사용되는 장비는 기판(예, 웨이퍼)을 지지하기 위한 서셉터(즉, 히터 플레이트)를 제공할 수 있다. 일부 경우에, 히터 플레이트는 정전기 척킹(ESC) 기능을 또한 제공한다. 종래의 ESC 서셉터는 원하는 온도 제어를 제공하지 않을 수 있다.
히터 조립체는 적층체 히터 플레이트 및 샤프트를 갖는다. 적층체 히터 플레이트는 복수의 층으로 형성되며, 하나 이상의 층은 가열 요소, RF 전극, 냉각 채널, 및 RTD 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 양태에 따라, 기판 지지 조립체는, 적층체 히터 플레이트(상기 적층체 히터 플레이트는 복수의 층(상기 복수의 층은, RF 전극을 포함한 제1 층; 제1 저항 온도 감지기(RTD)를 포함한 제2 층; 및 가열 요소를 포함한 제3 층을 포함하되 상기 제1, 제2, 제3 층은 수평으로 배열되고 적층됨), 및 상기 복수의 층을 통해 수직으로 연장되는 제1 채널을 포함함); 상기 적층체 히터 플레이트에 결합되며, 측벽에 의해 한정된 중공형 중심 및 상기 측벽 내에 배치되고 상기 제1 채널에 유체 연결된 제2 채널을 추가로 포함한 샤프트를 포함한다.
상기 기판 지지 조립체에서, 복수의 층으로부터 각각의 층은 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 또는 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4)을 포함한 세라믹 재료로 형성된다.
상기 기판 지지 조립체에서, 제2 층은 동심원을 형성하는 제1 복수의 RTD를 포함한다.
상기 기판 지지 조립체에서, 제3 층은 제1 가열 요소, 제2 가열 요소, 및 제3 가열 요소를 포함한 복수의 가열 요소를 포함한다.
상기 기판 지지 조립체에서, 제1 가열 요소는 적층체 히터 플레이트의 중심점으로부터 제1 거리에 배치되고, 제2 가열 요소는 적층체 히터 플레이트의 중심점으로부터 제2 거리에 배치되고, 제3 가열 요소는 적층체 히터 플레이트의 중심점으로부터 제3 거리에 배치되되, 제2 거리는 제1 거리보다 크고, 제3 거리는 제2 거리보다 크다.
상기 기판 지지 조립체에서, 제1, 제2 및 제3 가열 요소는 서로 전기적으로 절연된다.
상기 기판 지지 조립체에서, 제2 층은 제1 층과 제3 층 사이에 배치된다.
상기 기판 지지 조립체에서, 기판 지지 조립체는 제2 복수의 RTD를 포함하는 제4 층을 추가로 포함한다.
상기 기판 지지 조립체에서, 제4 층은 제2 층과 제3 층 사이에 배치된다.
다른 양태에 따라, 적층체 히터 플레이트는 복수의 층을 포함하며, 상기 복수의 층은, 외부에 대면하는 상부 표면을 포함한 제1 층; 전극을 포함한 제2 층; 제1 복수의 저항 온도 감지기(RTD)를 포함한 제3 층; 제2 복수의 RTD를 포함한 제4 층; 및 복수의 가열 요소를 포함한 제5 층을 포함하며, 상기 복수의 가열 요소는 제1 구역 내에 배치된 제1 가열 요소 세트, 제2 구역 내에 배치된 제2 가열 요소 세트, 및 제3 구역 내에 배치된 제3 가열 요소 요소 세트를 포함하고, 상기 제1, 제2, 제3 구역은 상기 히터 플레이트의 중심점과 동심을 이루고, 상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 층은 수평으로 배열되고 적층되고 순차적으로 배열된다.
상기 적층체 히터 플레이트에서, 적층체 히터 플레이트는 상부 표면으로부터 돌출하는 접촉 영역 지지부를 추가로 포함한다.
상기 적층체 히터 플레이트에서, 적층체 히터 플레이트는 적어도 제2 층을 통해 상부 표면으로부터 수직 연장되는 제1 채널을 추가로 포함한다.
상기 적층체 히터 플레이트에서, 제1 가열 요소 세트, 제2 가열 요소 세트, 및 제3 가열 요소 세트는 서로 전기적으로 절연된다.
상기 적층체 히터 플레이트에서, 적층체 히터 플레이트는 제2 층과 제5 층 사이에 개재된 제6 층을 추가로 포함한다.
상기 적층체 히터 플레이트에서, 적층체 히터 플레이트는, 제1 채널과 유체 연통하고 제6 층을 통해 수평으로 연장된 제2 채널을 추가로 포함한다.
상기 적층체 히터 플레이트에서, 제2 층은 질화알루미늄(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 또는 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4) 중 하나를 포함한 제1 세라믹 재료를 추가로 포함하고, 제3 층은 상기 제1 세라믹 재료와 상이한 제2 세라믹 재료를 추가로 포함하고, 상기 제2 세라믹 재료는 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 또는 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4) 중 하나를 포함하고, 제5 층은 상기 제1 및 제2 세라믹 재료와 상이한 제3 세라믹 재료를 추가로 포함하고, 상기 제3 세라믹 재료는 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 또는 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4) 중 하나를 포함한다.
상기 적층체 히터 플레이트에서, 복수의 층으로부터 각각의 층은 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 또는 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4) 중 하나를 포함한 동일한 세라믹 재료를 추가로 포함한다.
다른 양태에 따라, 기판 지지 조립체는, 적층체 히터 플레이트(상기 적층체 히터 플레이트는 세라믹 재료로 형성된 복수의 층(상기 복수의 층은, 외부에 대면하는 상부 표면을 포함한 제1 층; 전극을 포함한 제2 층; 제1 복수의 저항 온도 감지기(RTD)를 포함한 제3 층; 제2 복수의 RTD를 포함한 제4 층; 및 복수의 가열 요소를 포함한 제5 층을 포함하며, 상기 복수의 가열 요소는 제1 가열 요소 세트, 제2 가열 요소 세트, 및 제3 가열 요소 세트를 포함함); 상기 상부 표면으로부터 수직으로 그리고 상기 복수의 층으로부터 적어도 하나의 층을 통해 연장되는 제1 채널; 및 제6 층을 통해 수평으로 연장되는 제2 채널을 포함함); 상기 적층체 히터 플레이트에 결합되며 측벽에 의해 한정되는 중공형 중심, 및 상기 측벽 내에 배치된 제3 채널을 추가로 포함한 샤프트를 포함한다.
상기 기판 지지 조립체에서, 세라믹 재료는 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 및 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4) 중 하나를 포함한 세라믹 재료 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 기판 지지 조립체에서, 제1 가열 요소 세트는 제1 구역 내에 배열되고, 제2 가열 요소 세트는 제2 구역 내에 배열되고, 제3 가열 요소 세트는 제3 구역 내에 배열되되, 상기 제1, 제2 및 제3 구역은 적층체 히터 플레이트의 중심점과 동심을 이루고, 각각의 가열 요소 세트는 다른 가열 요소 세트로부터 전기적으로 절연된다.
본원에 개시된 발명의 이들 및 다른 특징부, 양태, 및 이점은 특정 구현예의 도면을 참조하여 이하에서 설명되며, 이는 본 발명을 예시하기 위한 것이고 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 기술의 다양한 구현예에 따른 시스템을 대표적으로 나타낸다.
도 2는 본 기술의 일 구현예에 따른 적층체 히터 플레이트의 단면도를 대표적으로 나타낸다.
도 3은 본 기술의 다양한 구현예에 따른 적층체 히터 플레이트의 상면도를 대표적으로 나타낸다.
도 4는 본 기술의 일 구현예에 따른 적층체 히터 플레이트 일부의 단면도를 대표적으로 나타낸다.
도 5는 본 기술의 다양한 구현예에 따른 적층체 히터 플레이트의 단면도 A-A를 대표적으로 나타낸다.
도 6은 본 기술의 다양한 구현예에 따른 적층체 히터 플레이트의 분해도를 대표적으로 나타낸다.
도 7은 본 기술의 다양한 구현예에 따른 적층체 히터 플레이트의 단면도를 대표적으로 나타낸다.
도면의 요소는 단순성 및 명확성을 위해 예시되고, 반드시 축척에 맞게 도시되지 않았음을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면에서 일부 요소의 상대적인 크기는 다른 요소에 비해 과장되어, 본 개시의 예시된 구현예의 이해를 개선하는 데 도움을 줄 수 있다.
이제 유사한 참조 번호가 본 개시의 유사한 구조적 특징부 또는 양태를 식별하는 도면을 참조할 것이다.
아래에 제공된 예시적인 구현예의 설명은 단지 예시적인 것이고 단지 예시의 목적으로 의도된 것이며, 다음의 설명은 본 개시의 범주 또는 청구범위를 제한하려는 것이 아니다. 또한, 언급된 특징부를 갖는 다수의 구현예를 언급하는 것은 추가 특징부를 갖는 다른 구현예 또는 언급된 특징부의 상이한 조합을 포함하는 다른 구현예를 배제하도록 의도되지 않는다.
본 개시는 일반적으로 반도체 소자의 제작 중에 사용되는 적층체 히터 플레이트에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 시스템(100)은 제어기(105)에 전기적으로 결합된 반응기(103)를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 반응기(103)는 반응 챔버(110) 및 가스 분배 조립체(115)를 포함할 수 있다. 가스 분배 조립체(115)는 복수의 구멍을 포함한 플레이트를 포함할 수 있다. 가스 분배 조립체(115)는 반응 챔버(110) 위에 위치할 수 있다. 다양한 구현예에서, 반응 챔버(110)는 반응 챔버(110)의 측벽에 의해 한정된 반응 공간(120) 및 가스 분배 조립체(115)를 포함할 수 있다. 시스템(100)은 반응 챔버(110)의 반응 공간(120) 내에 그리고 가스 분배 조립체(115) 아래에 배치된 기판 지지 조립체(즉, 히터 조립체)를 추가로 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체는 웨이퍼(135)와 같은 기판을 지지하도록 구성될 수 있다.
다양한 구현예에서, 도 1, 2 및 6을 참조하면, 기판 지지 조립체는 히터 플레이트(125) 및 샤프트(130)를 포함할 수 있다. 샤프트(130)는 히터 플레이트(125)의 바닥 표면에 물리적으로 연결될 수 있다. 샤프트(130)는 샤프트(130)의 측벽에 의해 한정된 중공형 중심을 포함할 수 있다. 도 2는 샤프트(130)로부터 분리된 히터 플레이트(125)를 나타내지만, 완전히 조립될 경우에 샤프트(130)는 히터 플레이트(125)의 바닥면과 접한다. 히터 플레이트(125)는 12 인치 내지 18 인치 범위의 직경을 가질 수 있고, 특정 크기의 웨이퍼(135)를 수용하도록 선택될 수 있다.
다양한 구현예에서, 히터 플레이트(125)는, 수평으로 배열되고, 함께 적층된 다음 적층된 구조(즉, 적층체 히터 플레이트)를 형성하기 위해 함께 접합되는, 복수의 층(215)으로 형성될 수 있다. 층(215)은, 예를 들어 1400°C 내지 1600°C 범위의 고온에 다수의 시간(예, 약 5시간) 동안 복수의 층을 노출시킴으로써 함께 접합될 수 있다. 히터 플레이트(125)는 임의 개수의 층을 포함할 수 있다. 층(215)의 개수는 히터 플레이트(125)의 응용, 원하는 정전기 클램핑 기능, 원하는 냉각 기능, 원하는 온도 감지 기능, 히터 플레이트의 원하는 전체 두께 등에 기초할 수 있다. 각각의 층(215)은 0.3 밀리미터 내지 0.99 밀리미터 범위의 두께를 가질 수 있다. 각각의 층(215)은 알루미나, 마그네슘, 실리카 중 하나와 같은 세라믹 재료, 몰리브덴, 티타늄 및/또는 산소를 포함할 수 있다. 특히, 각각의 층(215)은 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 또는 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4)로 형성될 수 있다. 각각의 층(215)은 습식 연삭, 탈수, 유체 슬러리를 생성하기 위한 용매 첨가, 알루미나 슬러리의 탈기, 또는 알루미나 슬러리를 평평한 플레이트에 붓고 서서히 냉각시키는 것을 포함할 수 있는 종래의 방법을 사용하여 형성될 수 있다.
일부 구현예에서, 적층체 히터 플레이트(125)를 형성하는 데 사용되는 각각의 층(215)은 동일한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 적층체 히터 플레이트(125)는 알루미늄 질화물로 만들어진 층(215)으로만 형성될 수 있다.
대안적으로, 적층체 히터 플레이트(125)는 상이한 재료로 만들어진 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 층은 알루미늄 질화물로 제조될 수 있는 반면, 동일한 스택 내의 다른 층은 알루미늄 산화물로 제조될 수 있고, 동일한 스택 내의 또 다른 층은 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드로 제조될 수 있다.
다양한 구현예에서, 각각의 층(215)은 RF 전극(220), 저항 온도 검출기(RTD) 센서(225), 가열 요소(230), 및 채널(235) 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, RF 전극(220)은 기판(예, 웨이퍼)을 히터 플레이트(125)의 상부 표면(240)에 클램핑하기 위한 정전기 척킹을 제공하도록 구성될 수 있다. RF 전극(220)은 메시 패턴, 구불구불한 패턴, 또는 웨이퍼의 면적에 걸쳐 균일한 클램핑력을 제공하는 임의의 다른 적절한 패턴을 형성할 수 있다. RF 전극(220)은 금속, 예컨대 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀, 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, RF 전극(220)은 적층체 히터 플레이트(125)의 하나 이상의 층 내에 통합되거나 달리 매립될 수 있다. 예시적인 구현예에서, RF 전극(220)은 히터 플레이트(125)의 상부 표면에 또는 그 근처에 위치할 수 있다. 즉, RF 전극(125)은 적층체 히터 플레이트(125)의 상부 층 중 하나 이상 내에 (예를 들어, 상부 15개 층 내에) 통합될 수 있다.
다양한 구현예에서, 히터 플레이트는 복수의 RTD 센서(225)를 포함하며, 각각의 센서(225)는 온도를 센싱하거나 달리 감지하도록 구성될 수 있다. RTD 센서(225)는 히터 플레이트(125)의 하나 이상의 층 내에 통합되거나 달리 매립될 수 있다. 예를 들어, 적층체 히터 플레이트(125)의 단일 층(215)은 복수의 RTD 센서(225)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 각각의 층은 단일 RTD 센서(225)를 포함할 수 있다. 각각의 RTD는 백금, 니켈, 구리, 또는 이들의 조합으로 형성된 금속 와이어를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 하나 이상의 RTD 센서(225)는 히터 플레이트(125)의 상부 층, 중간 층, 및/또는 바닥 층 내에 통합될 수 있다. 전체 적층체 히터 플레이트(125) 내의 RTD 센서(225)의 특정 배치/위치는 다른 구성 요소, 예컨대 RF 전극(220), 채널(235), 가열 요소(230), 및/또는 보다 정확한 온도 모니터링이 바람직할 수 있는 임의의 다른 영역의 배치에 따라 결정될 수 있다. 예시적인 구현예에서, RTD 센서(225)는 채널(235) 부근, RF 전극(220) 위 및/또는 아래에, 및/또는 가열 요소(230) 위 및/또는 아래에 배열될 수 있다. 또한, 하나 이상의 RTD 센서(225)는 샤프트(130)에 인접하여 위치할 수 있다.
다양한 구현예에서, 하나의 층 내에 배열된 RTD 센서(225)는 등거리 간격 또는 다른 대칭 패턴과 같은 균일한 패턴을 가질 수 있다. 그러나, 다른 층에서, RTD 센서(225)는 불균일한 패턴/간격을 가질 수 있다. 각각의 RTD 센서(225)는 금속, 예컨대 백금, 니켈, 구리, 합금, 및/또는 임의의 다른 적합한 금속을 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 히터 플레이트(125)는, 히터 플레이트(125)를 원하는 온도로 가열하기 위한 복수의 가열 요소(230)를 추가로 포함할 수 있다. 가열 요소(230)는 적층체 히터 플레이트(125)의 하나 이상의 층 내에 통합되거나 달리 매립될 수 있다. 가열 요소(230)는 히터 플레이트(125)에 균일한 열 분포를 제공하도록 배열될 수 있고, 이와 같이 구불구불한 패턴, 대칭 패턴 등과 같은 임의의 적절한 패턴으로 배열될 수 있다. 일부 구현예에서, 가열 요소(230)는 서로 등거리에 이격되어 바깥으로 방사될 수 있다. 예를 들어, 하나의 가열 요소가 중심점으로부터 제1 거리에 배치될 수 있고, 제2 가열 요소는 중심점으로부터 제1 거리보다 더 먼 제2 거리에 배치될 수 있고, 제3 가열 요소는 가열 플레이트(125)의 중심점으로부터 제2 거리보다 더 먼 제3 거리에 배치될 수 있다. 가열 요소(230)는 임의의 적절한 금속, 예컨대 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀, 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 히터 플레이트는, 히터 플레이트(125)의 온도를 제어하기 위한 하나 이상의 채널(235)을 추가로 포함할 수 있다. 채널(235)은, 물 또는 다른 냉각 유체, 또는 불활성 가스(예컨대 헬륨, 아르곤 또는 질소)를 이를 통해 흐르도록 구성될 수 있다. 채널(235)은 히터 플레이트(125) 및 웨이퍼(135)에 개선된 열 균일성을 제공할 수 있다. 또한, 일부 경우에, 가스는 채널(235)을 통해 흐르게 되어 웨이퍼(135)의 배면 상에 퍼지를 제공할 수 있다.
일 구현예에서, 그리고 도 2를 참조하면, 채널(235)은 히터 플레이트(125) 및 샤프트(130)의 측벽 내에 매립될 수 있다.
다른 구현예에서, 도 5 및 도 6을 참조하면, 기판 지지 조립체는, 수직으로 배열되고 복수의 층(215), 예컨대 제1, 제2 및 제3 층(215(1)~215(3))을 통해 히터 플레이트(125)의 상부 표면(240)으로부터 연장되는 제1 채널(505)을 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체는, 수평으로 배열되고 제1 채널(505)에 유체 연결되는 제2 채널(510)을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 기판 지지 조립체는, 제2 채널(510)에 유체 연결되고 샤프트(130)의 측벽을 통해 연장되는, 제3 채널(515)을 추가로 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에 따라, 그리고 도 6을 참조하면, 제2 층(215(2))은 RF 전극(220)을 포함할 수 있고, 제3 층(215(3))은 복수의 제1 RTD 센서(225)를 포함할 수 있고, 제4 층(215(4))은 수평으로 배향된 제2 채널(510)을 포함할 수 있고, 제5 층(215(5))은 복수의 제2 RTD 센서(225)를 포함할 수 있고, 제6 층(215(6))은 복수의 가열 요소(230)를 포함할 수 있다. 후속 층, 예컨대 층(215(7) 및 215(8))은 트레이스 라우팅 또는 다른 전기적 연결에 사용될 수 있다.
다양한 구현예에서, 하나의 층(215)은 단일 요소를 함유할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 제1 층(215(1))은 단지 RTD 센서(225)만을 포함하고, 제2 층(215(2))은 단지 RF 전극(220)만을 포함하고, 다른 층은 단지 가열 요소(230)만을 포함한다.
다양한 구현예에서, 그리고 도 1 및 도 2를 참조하면, RF 전극(220), RTD 센서(225), 및 가열 요소(230)는 제어기(105) 또는 다른 처리 장치에 연결될 수 있다. 제어기/처리 장치(105)는 제어 신호를 RF 전극(225) 및 가열 요소(230)에 송신 및/또는 이로부터 수신할 수 있다.
또한, 제어기/처리 장치(105)는, 각각의 RTD 센서(225)의 저항을 측정하고 측정된 저항 값을 온도로 변환하도록 구성될 수 있다. 제어기/처리 장치(105)는 측정된 저항 값 및/또는 온도 정보를 사용하여 가열 요소 및/또는 채널을 제어할 수 있다. 예를 들어, 채널(235) 근처에서 감지된 온도가 원하는 것보다 높으면, 제어기/처리 장치(105)는 가열 요소(230)의 온도를 증가시키고/증가시키거나 채널(235)의 냉각 능력을 감소시킬 수 있다. 대안적으로, 채널(235) 근처에서 감지된 온도가 원하는 것보다 낮으면, 제어기/처리 장치(105)는 가열 요소(230)의 온도를 감소시키고/감소시키거나 채널(235)의 냉각 능력을 증가시킬 수 있다.
유사하게, 가열 요소(230) 근처에서 감지된 온도가 원하는 것보다 높으면, 제어기/처리 장치(105)는 가열 요소(230)의 온도를 감소시키고/감소시키거나 채널(235)의 냉각 능력을 증가시킬 수 있다. 대안적으로, 가열 요소(230) 근처에서 감지된 온도가 원하는 것보다 낮으면, 제어기/처리 장치(105)는 가열 요소(230)의 온도를 증가시키고/증가시키거나 채널(235)의 냉각 능력을 감소시킬 수 있다.
또한, 적층체 히터 플레이트(125)의 상부 표면(240)에서 온도를 측정하기 위해 제1 층(215(1))에 또는 이 근처에 RTD가 배치될 수 있다. 상부 표면(240) 근처에서 감지된 온도가 원하는 것보다 높으면, 제어기/처리 장치(105)는 가열 요소(230)의 온도를 감소시키고/감소시키거나 채널(235)의 냉각 능력을 증가시킬 수 있다. 대안적으로, 상부 표면(240) 근처에서 감지된 온도가 원하는 것보다 낮으면, 제어기/처리 장치(105)는 가열 요소(230)의 온도를 증가시킬 수 있다.
다양한 구현예에서, 제어기/처리 장치는 각각의 RTD 센서의 저항을 개별적으로 모니터링할 수 있다. 유사하게, 제어기/처리 장치는 각각의 가열 요소를 개별적으로 제어할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기/처리 장치(105)는 단일 제어 신호로 복수의 가열 요소(230)를 제어할 수 있다. 유사하게, 제어기/처리 장치(105)는 RF 전극을 개별적으로 또는 집합적으로 제어할 수 있다.
다양한 구현예에서, 샤프트 내에 통합된 RTD 센서, 가열 요소, 채널, 및/또는 RF 전극과 같은 다양한 구성 요소는, 히터 플레이트 내에 통합된 가열 요소, 채널, RTD 센서 및/또는 RF 전극과 별도로 제어될 수 있다.
다양한 구현예에서, RF 전극(220), 가열 요소(230), 및 RTD 센서(225)는 스크린 인쇄 또는 다른 적절한 방법에 의해 각각의 층(215)에 개별적으로 적용될 수 있다. 그 다음, 층(215)은 접합 방법, 예컨대 확산 접합, 정적 가압, 또는 임의의 다른 적절한 방법을 사용하여 함께 적층되어 적층체 히터 플레이트(125)를 형성할 수 있다.
RF 전극(220), 가열 요소(230), 및 RTD 센서(225)로/로부터의 전기적 연결은, 층(215)을 통해, 샤프트(130)의 중공형 영역을 통해, 제어기(105)로 라우팅될 수 있다.
다양한 구현예에서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 적층체 히터 플레이트(125)의 상부 표면(240)은, 웨이퍼(135)가 바로 위에 놓이는 상부 표면(240)으로부터 연장되거나 달리 돌출되는 (도 3에 나타낸 대로) 융기된 범프 또는 릿지 패턴을 포함한 최소 접촉 영역(315)을 포함할 수 있다. 최소 접촉 영역(315)은 임의의 원하는 형상 또는 패턴을 포함할 수 있다.
또한, 적층체 히터 플레이트(125)는, 웨이퍼(135)가 가라앉기 위한 포켓을 생성하기 위해, 히터 플레이트(125)의 주변부 주위에 상승된 에지(405)를 추가로 포함할 수 있다. 상승된 에지(405)는 웨이퍼(135)가 좌우로 이동하는 것을 방지할 수 있고, 웨이퍼(135)가 히터 플레이트(125) 상에서 원하는 중심 위치를 유지할 수 있게 한다.
예시적인 구현예에서, 도 3 및 도 7을 참조하면, 최소 접촉 면적은 제1 링(320), 제2 링(325), 및 제3 링(330)을 포함할 수 있다. 제1, 제2 및 제3 링(320, 325, 330)은 히터 플레이트(125)의 중심점과 동심일 수 있고 서로 동심일 수 있다. 제1 링(320)은 제1 직경을 가질 수 있고 중심점으로부터 제1 거리에 위치할 수 있고, 제2 링(325)은 제2 직경을 가질 수 있고 중심점으로부터 제1 거리에 위치할 수 있고, 제3 링(330)은 제3 직경을 가질 수 있고 중심점으로부터 제3 거리에 위치할 수 있다. 제2 거리는 제1 거리보다 크고 제3 거리보다 작을 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제1 링(320)은 제1 온도 구역(300)을 한정하고, 제2 링(325)은 제2 온도 구역(305)을 한정하고, 제3 링은 제3 온도 구역(310)을 한정한다. 특히, 제1 온도 구역(300)은 제1 링(320) 내의 영역이고, 제2 온도 구역(305)은 제1 링(320)과 제2 링(325) 사이의 영역이며, 제3 온도 구역(310)은 제2 링(325)과 제3 링(330) 사이의 영역이다. 그러나, 다른 구현예에서, 온도 구역은 가열 요소(230)와 같은 다른 구조체에 의해 한정될 수 있다.
다양한 구현예에서, 온도 구역은 가열 요소(230)의 전기적 연결부 및 위치에 따라 한정될 수 있다. 예를 들어, 제1 가열 요소 세트는 전기적으로 연결되고 함께 작동될 수 있는 반면, 제2 가열 요소 세트는 전기적으로 연결되고 함께 작동될 수 있는 반면, 제3 가열 요소 세트는 전기적으로 연결되고 함께 작동될 수 있다. 이 경우, 가열 요소의 제1, 제2 및 제3 세트는 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들어, 각각의 세트는 단일 제어기(105)에 전기적으로 연결될 수 있지만, 제어기(105)는 제1 제어 신호를 생성하고 제1 제어 신호를 제1 가열 요소 세트에 송신할 수 있다. 또한, 제어기(105)는 제2 제어 신호를 생성하고 제2 제어 신호를 제2 가열 요소 세트에 송신할 수 있다. 또한, 제어기(105)는 제3 제어 신호를 생성하고 제2 제어 신호를 제3 가열 요소 세트에 송신할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제1 온도 구역(300) 내에 위치한 가열 요소(230)는 모두 제1 제어 신호를 수신할 수 있고, 제2 온도 구역(305) 내에 위치한 가열 요소(230)는 제2 제어 신호를 수신할 수 있고, 제3 온도 구역(310) 내에 위치한 가열 요소(230)는 제3 제어 신호를 수신할 수 있다. 각각의 제어 신호는 특정 원하는 온도에 대응할 수 있다.
다양한 구현예에서, 제어기(105)는, RTD 센서(225)로부터의 신호 및/또는 데이터에 기초하여, 제어 신호를 생성할 수 있고, RTD 센서(225)로부터의 신호에 기초하여, 가열 요소 세트를 독립적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 가열 요소(230)의 특정 세트에 인접한 RTD 센서로부터의 신호는 이들 특정 가열 요소(230)를 제어하는 데 사용될 수 있다. 특히, 그리고 도 7을 참조하면, 제1 온도 구역(300) 내에 위치하고 제1 가열 요소 세트에 인접한 RTD 센서(225)로부터의 신호가, 제1 가열 요소 세트를 제어하는 데 사용될 수 있다. 유사하게, 제2 온도 구역(305) 내에 위치하고 제2 가열 요소 세트에 인접한 RTD 센서(225)로부터의 신호가, 제2 가열 요소 세트를 제어하는 데 사용될 수 있다. 유사하게, 제3 온도 구역(310) 내에 위치하고 제3 가열 요소 세트에 인접한 RTD 센서(225)로부터의 신호가, 제3 가열 요소 세트를 제어하는 데 사용될 수 있다.
전술한 설명에서, 기술은 특정 예시적인 구현예를 참조하여 설명되었다. 나타내고 설명된 특정 구현은, 본 기술 및 이의 최상의 모드를 예시하며, 임의의 방식으로 본 기술의 범주를 달리 제한하도록 의도되지 않는다. 실제로, 간결성을 위해, 방법 및 시스템의 종래 제조, 연결, 제조, 및 다른 기능적 양태는 상세히 설명되지 않을 수 있다. 또한, 다양한 도면에 나타낸 연결 선은, 다양한 요소 사이의 예시적인 기능적 관계 및/또는 단계를 나타내도록 의도된다. 대안적이거나 추가적인 많은 기능적 관계 또는 물리적 연결이 실제 시스템에 존재할 수 있다.
본 기술은 특정 예시적인 구현예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 본 기술의 범주를 벗어나지 않는다면 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 설명 및 도면은 제한적인 것 보다는 예시적인 방식으로 고려되어야 하며, 이러한 모든 변형은 본 기술의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다. 따라서, 본 기술의 범주는 단지 전술한 특정 예시에 의한 것이 아니라, 설명된 일반적인 구현예 및 그의 법적 균등물에 의해 결정되어야 한다. 예를 들어, 임의의 방법 또는 공정 구현예에 인용된 단계는, 달리 명시적으로 명시되지 않는 한, 임의의 순서로 실행될 수 있고, 특정 예시에서 제시된 명시적 순서에 제한되지 않는다. 또한, 임의의 장치 구현예에서 인용된 구성 요소 및/또는 요소는, 본 기술과 실질적으로 동일한 결과를 생성하기 위해 조립되거나 달리 다양한 순서로 작동 가능하게 구성될 수 있고, 따라서 특정 예시에서 인용된 특정 구성으로 제한되지 않는다.
이점, 다른 장점 및 문제점에 대한 해결책은 특정 구현예와 관련하여 위에서 설명되었다. 그러나, 임의의 이점, 장점, 문제점에 대한 해결책 또는 임의의 특정 이점, 장점 또는 해결책이 발생하거나 더 두드러지게 될 수 있는 임의의 요소는, 중요하거나 필수이거나 본질적인 특징부 또는 구성 요소로 해석되어서는 안된다.
용어 "포함하다", "포함하는", 또는 이들의 임의의 변형은, 요소 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품, 조성물 또는 장치가 인용된 요소만을 포함하지 않고, 또한 이러한 공정, 방법, 물품, 조성물 또는 장치에 명시적으로 열거되지 않거나 내재되지 않은 다른 요소를 포함할 수 있도록, 비-배타적인 포함을 참조하게 의도된다. 구체적으로 인용되지 않은 것 이외에, 본 기술의 실시에 사용된 전술한 구조, 배열, 적용, 비율, 요소, 재료 또는 구성 요소의 다른 조합 및/또는 변형은, 동일한 것의 일반 원리를 벗어나지 않는다면, 변경되거나 달리 특정 환경, 제조 사양, 설계 파라미터 또는 기타 작동 요건에 구체적으로 적용될 수 있다.
본 기술은 예시적인 구현예를 참조하여 상기에서 설명되었다. 그러나, 본 기술의 범주를 벗어나지 않는다면 다양한 변형 및 변경이 예시적인 구현예에 이루어질 수 있다. 이들 및 다른 변경 또는 변형은 다음의 청구범위에 표현된 바와 같이 본 기술의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 기판 지지 조립체로서, 상기 기판 지지 조립체는
    적층체 히터 플레이트; 및
    상기 적층체 히터 플레이트에 결합된 샤프트를 포함하고,
    상기 적층체 히터 플레이트는,
    RF 전극을 포함한 제1 층; 제1 저항 온도 감지기(RTD)를 포함한 제2 층; 및 가열 요소를 포함한 제3 층을 포함하는 복수의 층으로서, 상기 제1, 제2 및 제3 층은 수평으로 배열되고 적층된 복수의 층; 및
    상기 복수의 층을 통해 수직으로 연장된 제1 채널을 포함하고,
    상기 적층체 히터 플레이트에 결합된 샤프트는,
    측벽에 의해 한정된 중공형 중심; 및
    상기 측벽 내에 배치되고 상기 제1 채널에 유체 연결된 제2 채널을 포함하는, 기판 지지 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 층으로부터의 각각의 층은 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3) 또는 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4)를 포함한 세라믹 재료로 형성된, 기판 지지 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 층은 동심원들을 형성한 제1 복수의 RTD를 포함하는, 기판 지지 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제3 층은 제1 가열 요소, 제2 가열 요소, 및 제3 가열 요소를 포함한 복수의 가열 요소를 포함하는, 기판 지지 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 가열 요소는 상기 적층체 히터 플레이트의 중심점으로부터 제1 거리에 배치되고, 상기 제2 가열 요소는 상기 적층체 히터 플레이트의 중심점으로부터 제2 거리에 배치되고, 상기 제3 가열 요소는 상기 적층체 히터 플레이트의 중심점으로부터 제3 거리에 배치되되, 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 크고, 상기 제3 거리는 상기 제2 거리보다 큰, 기판 지지 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 가열 요소는 서로 전기적으로 절연된, 기판 지지 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 층은 상기 제1 층과 상기 제3 층 사이에 배치된, 기판 지지 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 제2 복수의 RTD를 포함한 제4 층을 추가로 포함하는, 기판 지지 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제4 층은 상기 제2 층과 상기 제3 층 사이에 배치된, 기판 지지 조립체.
  10. 적층체 히터 플레이트로서,
    상기 적층체 히터 플레이트는 복수의 층을 포함하고,
    상기 복수의 층은,
    바깥을 대면하는 상부 표면을 포함한 제1 층;
    전극을 포함한 제2 층;
    제1 저항 온도 감지기(RTD)를 포함한 제3 층;
    제2 복수의 RTD를 포함한 제4 층; 및
    복수의 가열 요소를 포함하는 제5 층으로서, 상기 복수의 가열 요소는 제1 구역 내에 배치된 제1 가열 요소 세트, 제2 구역 내에 배치된 제2 가열 요소 세트, 및 제3 구역 내에 배치된 제3 가열 요소 세트를 포함하되, 상기 제1, 제2 및 제3 구역은 상기 히터 플레이트의 중심점과 동심인, 제5 층을 포함하며,
    상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 층은 수평으로 배열되고 순서대로 적층된, 적층체 히터 플레이트.
  11. 제10항에 있어서, 상기 상부 표면으로부터 돌출한 접촉 영역 지지부를 추가로 포함하는, 적층체 히터 플레이트.
  12. 제10항에 있어서, 상기 상부 표면으로부터 적어도 상기 제2 층을 통해 수직으로 연장된 제1 채널을 추가로 포함하는, 적층체 히터 플레이트.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제1 가열 요소 세트, 상기 제2 가열 요소 세트, 및 상기 제3 가열 요소 세트는 서로 전기적으로 절연된, 적층체 히터 플레이트.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제2 층과 상기 제5 층 사이에 개재된 제6 층을 추가로 포함하는, 적층체 히터 플레이트.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 채널과 유체 연통하고 상기 제6 층을 통해 수평으로 연장된 제2 채널을 추가로 포함하는, 적층체 히터 플레이트.
  16. 제10항에 있어서, 상기 제2 층은 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 또는 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4) 중 하나를 포함한 제1 세라믹 재료를 추가로 포함하고,
    상기 제3 층은 상기 제1 세라믹 재료와 상이한 제2 세라믹 재료를 추가로 포함하되, 상기 제2 세라믹 재료는 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 또는 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4) 중 하나를 포함하고,
    상기 제5 층은 상기 제1 및 제2 세라믹 재료와 상이한 제3 세라믹 재료를 추가로 포함하되, 상기 제3 세라믹 재료는 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 또는 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4) 중 하나를 포함하는, 적층체 히터 플레이트.
  17. 제10항에 있어서, 상기 복수의 층으로부터의 각각의 층은 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 또는 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4) 중 하나를 포함하는 동일한 세라믹 재료를 추가로 포함하는, 적층체 히터 플레이트.
  18. 기판 지지 조립체로서, 상기 기판 지지 조립체는
    적층체 히터 플레이트; 및
    상기 적층체 히터 플레이트에 결합된 샤프트를 포함하고,
    상기 적층체 히터 플레이트는,
    세라믹 재료로 형성된 복수의 층으로서, 바깥을 대면하는 상부 표면을 포함한 제1 층; 전극을 포함한 제2 층; 제1 저항 온도 감지기(RTD)를 포함한 제3 층; 제2 복수의 RTD를 포함한 제4 층; 및 제1 가열 요소 세트, 제2 가열 요소 세트 및 제3 가열 요소 세트를 포함하는 복수의 가열 요소를 포함하는 제5 층을 포함하는, 복수의 층;
    상기 상부 표면으로부터 수직으로 그리고 상기 복수의 층으로부터 적어도 하나의 층을 통해 연장된 제1 채널; 및
    제6 층을 통해 수평으로 연장된 제2 채널을 포함하고,
    상기 적층체 히터 플레이트에 결합되는 샤프트는,
    측벽에 의해 한정된 중공형 중심; 및
    상기 측벽 내에 배치된 제3 채널을 포함하는, 기판 지지 조립체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 세라믹 재료는 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 및 디알루미늄 마그네슘 테트라옥사이드(Al2MgO4) 중 하나를 포함한 세라믹 재료 중 적어도 하나를 포함하는, 기판 지지 조립체.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제1 가열 요소 세트는 제1 구역 내에 배열되고, 상기 제2 가열 요소 세트는 제2 구역 내에 배열되고, 상기 제3 가열 요소 세트는 제3 구역 내에 배열되고, 상기 제1, 제2 및 제3 구역은 상기 적층체 히터 플레이트의 중심점과 동심이고, 각각의 가열 요소 세트는 상기 다른 가열 요소 세트로부터 전기적으로 절연된, 기판 지지 조립체.
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