KR20230164675A - 프로세싱 챔버들의 광섬유 온도 프로브를 위한 장치 - Google Patents

프로세싱 챔버들의 광섬유 온도 프로브를 위한 장치 Download PDF

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KR20230164675A
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마커스 블레이크 프레이타스
데이비드 마사유키 이시카와
비제이 디. 파르케
비즈웨스와렌 시바라마크리슈난
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

내부에 배치된 온도 프로브들을 냉각하기 위한 냉각 조립체를 포함하는 프로세싱 챔버의 페디스털 히터들 상의 온도 프로브 통합을 위한 장치 및 시스템들이 개시된다. 냉각 조립체들은 능동적으로 물로 냉각되고, 핀 스택들에 의해 수동적으로 냉각된다. 추가 냉각 조립체들은 온도 프로브들을 낮추거나 상승시키기 위한 기계적 암 조립체를 포함한다.

Description

프로세싱 챔버들의 광섬유 온도 프로브를 위한 장치
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 프로세싱 챔버들 상의 온도 프로브 통합을 위한 장치 및 시스템들에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용의 실시예들은 프로세싱 챔버의 페디스털 히터들 상의 온도 프로브 통합을 위한 장치 및 시스템들에 관한 것이다.
[0002] 다수의 증착 프로세스들은 주어진 증착 프로세스에 대해 균일한 온도를 유지함으로써 이점을 얻는다. 예컨대, 순환 산화 및 에칭을 수반하는 프로세스들에서, 산화는 상대적으로 높은 온도들에서 수행되고 에칭은 상대적으로 낮은 온도들에서 수행된다. 추가 예들에서, 에칭 프로세스의 일부들은 낮은 온도들에서 수행될 수 있으며, 에칭 후에, 온도를 약 100℃로 상승시켜 화합물들을 승화시키는 것이 바람직할 수 있다. 프로세싱 챔버 내의 온도들을 적절하게 모니터링하기 위해, 고정식(stationary) 또는 리트랙터블(retractable) 프로브들이 종종 활용된다. 고정식 프로브들은 프로브를 저하시킬 높은 온도에 처해지고, 프로브의 재료 특성들에 영향을 미칠 수 있는 온도의 변동들에 처해진다. 리트랙터블 프로브들은 프로세싱 볼륨에 변동을 야기할 수 있으며, 이는 프로세싱 볼륨 내에 로케이팅된 기판에 걸쳐 가스들의 유동 균일성의 변동들을 야기할 수 있다. 일반적으로 광섬유 복합재들로 만들어지는 온도 프로브들은 250도 미만에서 동작하도록 제한된다. 그러나 화학 기상 증착 프로세스들은 500도 초과, 또는 심지어 1000도 만큼 높이 도달할 수 있다.
[0003] 따라서, 저하 없이 더 높은 온도들에서 동작할 수 있는 통합 온도 프로브들의 장치 및 시스템들이 당해 기술 분야에 필요하다.
[0004] 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들은 지지 최상부, 지지 최하부 및 능동 열 전달 컴포넌트(active heat transfer component)를 포함하는 기판 지지부에 관한 것이다. 지지 최상부는 지지 바디의 두께를 정의하는 지지 표면과 최하부 표면을 갖는다. 열 엘리먼트(thermal element)는 지지 바디의 두께 내에 있다. 지지 최하부는 지지 최하부의 두께를 정의하는 최상부 표면과 최하부 표면을 갖는다. 최상부 표면은 지지 최상부의 최하부 표면 근처에 포지셔닝된다. 적어도 하나의 개구가 지지 최하부의 두께를 통해 연장된다. 적어도 하나의 개구는 온도 프로브를 수용하도록 구성된다. 능동 열 전달 컴포넌트는 지지 최하부의 외측 표면 주위로 연장되는 적어도 하나의 도관을 포함한다. 적어도 하나의 도관은 유입구 단부(inlet end) 및 배출구 단부(outlet end)를 가지며 열 전달 유체의 유동을 제공하도록 구성된다.
[0005] 본 개시내용의 부가적인 실시예들은 기판 지지부에 관한 것이며, 기판 지지부는, 지지 최상부 ― 지지 최상부는 지지 바디의 두께를 정의하는 지지 표면과 최하부 표면, 및 지지 바디의 두께 내의 열 엘리먼트를 가짐 ―; 지지 최하부 ― 지지 최하부는 지지 최하부의 두께를 정의하는 최상부 표면과 최하부 표면, 및 지지 최하부의 두께를 통해 연장되는 적어도 하나의 개구를 갖고, 최상부 표면은 지지 최상부의 최하부 표면 근처에 포지셔닝되고, 적어도 하나의 개구는 온도 프로브를 수용하도록 구성됨 ―; 및 지지 최하부의 적어도 하나의 개구를 따라 연장되는 적어도 하나의 열 전달 핀(heat transfer fin)을 포함하는 수동 열 전달 컴포넌트(passive heat transfer component)를 포함하고, 수동 열 전달 컴포넌트는 온도 프로브가 지지 최하부를 통과하도록 허용하기 위한 채널을 갖는다.
[0006] 본 개시내용의 추가적인 실시예들은 기판 지지부에 관한 것이며, 기판 지지부는, 지지 최상부 ― 지지 최상부는 지지 바디의 두께를 정의하는 지지 표면과 최하부 표면, 및 지지 바디의 두께 내의 열 엘리먼트를 가짐 ―; 지지 최하부 ― 지지 최하부는 지지 최하부의 두께를 정의하는 최상부 표면과 최하부 표면, 및 지지 최하부의 두께를 통해 연장되는 적어도 하나의 개구를 갖고, 최상부 표면은 지지부 최상부의 최하부 표면 근처에 포지셔닝되고, 적어도 하나의 개구는 온도 프로브를 수용하도록 구성됨 ―; 및 레일들을 위쪽 또는 아래쪽 방향으로 슬라이딩시키는 베이스, 및 베이스로부터 돌출되는 복수의 온도 프로브를 포함하는 슬라이딩 조립체를 포함한다.
[0007] 본 개시내용의 위의 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0008] 도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 프로세싱 챔버의 등각 단면도를 도시한다.
[0009] 도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 프로세싱 챔버의 단면도를 도시한다.
[0010] 도 3은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 지지 조립체의 등각 저면도이다.
[0011] 도 4는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 지지 조립체의 등각 평면도이다.
[0012] 도 5는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 지지 조립체의 부분 단면 개략도이다.
[0013] 도 6은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 기판 지지부의 단면 개략도이다.
[0014] 도 7은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 기판 지지부의 단면 개략도이다.
[0015] 도 8a는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 기판 지지부의 단면 개략도이다.
[0016] 도 8b는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 냉각 핀의 단면도이다.
[0017] 도 9a는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 초기 상태의 냉각 핀의 단면도이다.
[0018] 도 9a는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 최종 상태의 냉각 핀의 단면도이다.
[0019] 본 개시내용의 여러 예시적인 실시예들을 설명하기 전에, 본 개시내용은 다음 설명에서 제시되는 구성 또는 프로세스 단계들의 세부사항들에 제한되지 않는다고 이해되어야 한다. 본 개시내용은 다른 실시예들이 가능하며, 다양한 방식들로 실시되거나 수행될 수 있다.
[0020] 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "기판"이라는 용어는 프로세스가 작용하는 표면 또는 표면의 일부를 의미한다. 또한, 기판에 대한 언급은 맥락이 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 기판의 일부만을 또한 의미할 수 있다고 당업자들에 의해 이해될 것이다. 추가로, 기판 상의 증착에 대한 언급은 베어(bare) 기판, 및 하나 이상의 막들 또는 피처들이 상부에 증착 또는 형성된 기판 모두를 의미할 수 있다.
[0021] 본원에서 사용되는 바와 같은 "기판"은, 제작 프로세스 동안 막 프로세싱이 수행되는, 임의의 기판, 또는 기판 상에 형성된 재료 표면을 의미한다. 예컨대, 프로세싱이 수행될 수 있는 기판 표면은 애플리케이션에 따라, 실리콘, 실리콘 산화물, 스트레인드(strained) 실리콘, SOI(silicon on insulator), 탄소 도핑된 실리콘 산화물들, 비정질 실리콘, 도핑된 실리콘, 게르마늄, 갈륨 비소, 유리, 사파이어와 같은 재료들, 및 임의의 다른 재료들, 이를테면, 금속들, 금속 질화물들, 금속 합금들 및 다른 전도성 재료들을 포함한다. 기판들은 반도체 기판들을 포함한다(이에 제한되지 않음). 기판들은, 기판 표면을 연마, 에칭, 환원, 산화, 수산화, 어닐링, UV 경화, e-빔 경화 및/또는 베이크(bake)하기 위한 전처리 프로세스에 노출될 수 있다. 본 개시내용에서는, 기판의 표면 자체에 대해 직접 막을 프로세싱하는 것 외에도, 아래에서 보다 상세히 개시되는 바와 같이 기판 상에 형성된 하층에 대해서도, 개시된 막 프로세싱 단계들 중 임의의 단계가 또한 수행될 수 있으며, "기판 표면"이라는 용어는 맥락이 나타내는 것과 같은 그러한 하층을 포함하는 것으로 의도된다. 따라서 예컨대, 막/층 또는 부분 막/층이 기판 표면 상에 증착된 경우, 새로 증착된 막/층의 노출된 표면이 기판 표면이 된다.
[0022] 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "전구체", "반응물", "반응성 가스" 등의 용어들은, 기판 표면, 또는 기판 표면 상에 형성된 막과 반응할 수 있는 임의의 가스성 종(species)을 지칭하기 위해 상호교환 가능하게 사용된다.
[0023] 500도 초과의 온도에서 고온 플래튼들로부터 원치않는 열 손실을 회피하기 위해 온도 프로브를 통한 온도 보상이 요구된다.
[0024] 본 개시내용의 실시예들은 프로세싱 챔버의 페디스털 히터들 상의 온도 프로브 통합을 위한 장치 및 시스템들에 관한 것이다. 일부 실시예들은 히터의 온도 측정들을 획득하기 위해 온도 프로브들이 내부에 배치되는 전용 냉각 조립체를 갖는 페디스털 히터를 제공한다. 추가 실시예들은 냉각 조립체의 구멍들 내에 포지셔닝된 온도 프로브들의 수동적 또는 능동적 냉각을 제공한다. 추가 실시예들은 온도 프로브의 베이스에서 능동적으로 또는 수동적으로 냉각되고, 일부 실시예들에서는 프로브의 중간 지점에서 능동적으로 또는 수동적으로 가열되는 고온 인광체 코어(high temperature phosphor core)를 갖는 온도 프로브를 제공한다. 인광체 세라믹 코어는 본질적으로 고온에 강하고 "RF"(radio frequency)와 호환된다. 능동 또는 수동 냉각 및 가열과 온도 프로브의 통합을 제공하는 실시예들은 프로세스 안정성을 개선하고 고온을 갖는 프로세싱 챔버들에의 통합을 용이하게 한다.
[0025] 도 1 및 도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 배치 프로세싱 챔버(100)를 예시한다. 도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따라, 등각 단면도로서 예시된 프로세싱 챔버(100)를 도시한다. 도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 프로세싱 챔버(100)를 단면으로 도시한다.
[0026] 프로세싱 챔버(100)는, 벽들(104) 및 최하부(106)를 갖는 하우징(102)을 갖는다. 하우징(102)은 최상부 플레이트(300)와 함께 내부 볼륨(109)(프로세싱 볼륨으로 또한 지칭됨)을 정의한다.
[0027] 예시된 프로세싱 챔버(100)는 복수의 프로세싱 스테이션들(110)을 포함한다. 프로세싱 스테이션들(110)은 하우징(102)의 내부 볼륨(109)에 로케이팅되고, 그리고 지지 조립체(200)의 회전 축(211)을 중심으로 원형 어레인지먼트로 포지셔닝된다. 각각의 프로세싱 스테이션(110)은 전방 표면(114)을 갖는 가스 주입기(112)(가스 분배 플레이트로서 또한 지칭됨)를 포함한다. 프로세싱 스테이션들(110)은 내부에서 프로세싱이 발생할 수 있는 구역으로서 정의된다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 프로세싱 스테이션(110)은 아래에서 설명되는 바와 같이 지지 조립체(200)의 지지 표면(231) 및 가스 주입기들(112)의 전방 표면(114)에 의해 한정되는 구역으로서 정의된다. 예시된 실시예에서, 히터들(230)은 기판 지지 표면들로서 작용하고 지지 조립체(200)의 부분을 형성한다.
[0028] 프로세싱 스테이션들(110)은 임의의 적합한 프로세스를 수행하고 임의의 적합한 프로세스 조건들을 제공하도록 구성될 수 있다. 사용되는 가스 주입기(112)의 유형은, 예컨대, 수행되는 프로세스의 유형 및 샤워헤드 또는 가스 주입기의 유형에 따라 의존할 것이다. 예컨대, 원자 층 증착 장치로서 동작하도록 구성된 프로세싱 스테이션(110)은 샤워헤드 또는 볼텍스(vortex) 유형 가스 주입기를 가질 수 있다. 반면에, 플라즈마 스테이션으로서 동작하도록 구성된 프로세싱 스테이션(110)은, 플라즈마 가스가 기판을 향해 흐르도록 허용하면서 플라즈마를 생성하기 위해, 하나 이상의 전극 및/또는 접지된 플레이트 구성을 가질 수 있다. 도 2에 예시된 실시예는 도면의 우측(프로세싱 스테이션(110b))과 도면의 좌측(프로세싱 스테이션(110a))에 상이한 유형의 프로세싱 스테이션(110)을 갖는다. 적합한 프로세싱 스테이션들(110)은 열 프로세싱 스테이션들, 마이크로파 플라즈마, 3-전극 CCP, ICP, 평행 플레이트 CCP, UV 노출, 레이저 프로세싱, 펌핑 챔버들, 어닐링 스테이션들, 및 계측 스테이션들을 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음).
[0029] 도 3 내지 도 5는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른 지지 조립체들(200)을 예시한다. 지지 조립체(200)는 회전 가능 중심 베이스(210)를 포함한다. 회전 가능 중심 베이스(210)는 대칭 또는 비대칭 형상을 가질 수 있고, 회전 축(211)을 정의한다. 도 1 내지 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 회전 축(211)은 제1 방향으로 연장된다. 제1 방향은 수직 방향 또는 z-축을 따르는 방향으로서 지칭될 수 있다. "수직"이라는 용어의 사용은 중력의 끌림에 평행한 방향으로 제한되지 않으며, "수평"이라는 용어의 사용은 중력의 끌림에 수직인 방향으로 제한되지 않는다.
[0030] 지지 조립체(200)는 중심 베이스(210)에 연결되어 중심 베이스(210)로부터 연장되는 적어도 2개의 지지 암들(220)을 포함한다. 지지 암들(220)은 내측 단부(221) 및 외측 단부(222)를 갖는다. 내측 단부(221)는 중심 베이스(210)와 접촉하고, 그에 따라, 중심 베이스(210)가 회전 축(211)을 중심으로 회전할 때 지지 암들(220)이 또한 회전하게 된다. 일부 실시예들에서, 지지 암들(220)은 외측 단부들(222)이 동일한 지지 암(220)의 내측 단부들(221)보다 회전 축(211)으로부터 더 멀리 있도록 회전 축(211)에 직각으로 연장된다.
[0031] 지지 암들(220)은 당업자에게 알려진 임의의 적절한 방식에 의해 중심 베이스(210)에 연결될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 내측 단부(221)는 패스너들(예컨대, 볼트들)을 사용하여 중심 베이스(210)에 연결된다. 일부 실시예들에서, 내측 단부(221)는 중심 베이스(210)와 일체로 형성된다.
[0032] 히터(230)가 지지 암들(220)의 외측 단부(222)에 포지셔닝된다. 일부 실시예들에서, 각각의 지지 암(220)은 히터(230)를 갖는다. 히터들(230)의 중심은 회전 축(211)으로부터 일정 거리에 로케이팅되고, 그에 따라, 회전 축(211)을 중심으로 중심 베이스(210)의 회전 시에, 히터들(230)은 회전 축(211) 주위의 원형 경로로 이동하게 된다.
[0033] 히터들(230)은 기판 또는 웨이퍼를 지지하도록 구성된 지지 표면(231)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 히터(230) 지지 표면들(231)은 실질적으로 동일 평면에 있다. 이러한 방식으로 사용되는 바와 같이, "실질적으로 동일 평면에 있음"은, 개별 지지 표면들(231)에 의해 형성된 평면들이 다른 지지 표면들(231)에 의해 형성된 평면들의 ±5°, ±4°, ±3°, ±2°, 또는 ±1° 내에 있음을 의미한다.
[0034] 일부 실시예들에서, 히터들(230)은 지지 암들(220)의 외측 단부(222) 바로 위에 포지셔닝된다. 일부 실시예들에서, 도면들에 예시된 바와 같이, 히터들(230)은 히터 스탠드오프(standoff)(234)에 의해 지지 암들(220)의 외측 단부(222) 위로 상승된다. 히터 스탠드오프들(234)은 히터들(230)의 높이를 증가시키기 위한 임의의 크기 및 길이로 이루어질 수 있다. "페디스털"이라는 용어는 스탠드오프의 최상단에 연결된 지지 표면(231)을 갖는 히터 스탠드오프(234)를 지칭하는 데 사용된다. 지지 표면(231)은 히터(230)의 일부일 수 있거나, 또는 가열 엘리먼트가 없는 상이한 컴포넌트의 일부일 수 있다.
[0035] 일부 실시예들에서, 중심 베이스(210), 지지 암들(220), 및/또는 히터 스탠드오프들(234) 중 하나 이상에 채널(236)이 형성된다. 채널(236)은 히터들(230)에 대한 전기 연결들, 정전 척에 대한 전기 연결들을 라우팅하거나 가스 유동을 제공하는 데 사용될 수 있다.
[0036] 히터들(230)은 당업자에게 알려져 있는 임의의 적합한 유형의 히터일 수 있다. 일부 실시예들에서, 히터(230)는 히터 바디 내에 하나 이상의 가열 엘리먼트들을 갖는 저항성 히터이다.
[0037] 일부 실시예들의 히터(230)는 부가적인 컴포넌트들을 포함한다. 예컨대, 히터들은 정전 척을 포함할 수 있다. 정전 척은, 히터가 이동되는 동안, 히터 지지 표면(231) 상에 포지셔닝된 웨이퍼가 적소에 홀딩될 수 있도록, 다양한 와이어들 및 전극들을 포함할 수 있다. 이는, 프로세스의 시작 시에 웨이퍼가 히터 상에 척킹될 수 있게 하고, 그리고 상이한 프로세스 구역들로 이동하는 동안, 동일한 히터 상의 그 동일한 포지션에 유지될 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 와이어들 및 전극들은 지지 암들(220) 내의 채널들(236)을 통해 라우팅된다. 도 5는 지지 조립체(200)의 일부의 확대도(expanded view)를 도시하며, 여기서, 채널(236)이 도시된다. 채널(236)은 지지 암(220) 및 히터 스탠드오프(234)를 따라 연장된다. 제1 전극(251a) 및 제2 전극(251b)은 히터(230), 또는 히터(230) 내부의 컴포넌트(예컨대, 저항성 와이어 또는 정전 척)와 전기적으로 연통한다. 예시된 실시예에서, 제1 와이어(253a)는 제1 커넥터(252a)에서 제1 전극(251a)에 연결되고; 제2 와이어(253b)는 제2 커넥터(252b)에서 제2 전극(251b)에 연결된다. 일부 실시예들에서, 2개 초과의 와이어들이 있다. 예컨대, 가열 엘리먼트 및 정전 척을 갖는 예시적인 실시예에서, 적어도 2개의 와이어들이 가열 엘리먼트와 접촉하고, 적어도 2개의 와이어들이 정전 척과 접촉한다.
[0038] 와이어들은 지지 암들(220) 및 지지 조립체(200)를 통해 라우팅되어 전력 소스(미도시)와 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 소스로의 연결은, 와이어들(253a, 253b)을 엉키게 하거나 또는 끊어지게 하지 않으면서, 지지 조립체(200)의 연속적인 회전을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 와이어(253a) 및 제2 와이어(253b)는 지지 암(220)의 채널(236)을 따라 중심 베이스(210)로 연장된다. 중심 베이스(210)에서, 제1 와이어(253a)는 중심 제1 커넥터(254a)와 연결되고, 제2 와이어(253b)는 중심 제2 커넥터(254b)와 연결된다. 중심 커넥터들(254a, 254b)은, 전력 또는 전자 신호들이 중심 커넥터들(254a, 254b)을 통과할 수 있도록, 연결 플레이트(258)의 일부일 수 있다. 예시된 실시예에서, 지지 조립체(200)는 와이어들을 꼬이게 하거나 끊어지게 하지 않으면서 연속적으로 회전할 수 있는데, 이는 와이어들이 중심 베이스(210)에서 종결되기 때문이다. 일부 실시예들에서, 지지 조립체(200)는 와이어를 꼬이게 하거나 끊어지게 하지 않으면서 약 360°까지의 회전을 허용하도록 구성된다. 제2 연결은 연결 플레이트(258)의 반대편 측(프로세싱 챔버의 외부)에 있다.
[0039] 일부 실시예들에서, 와이어들은 채널(236)을 통해 프로세싱 챔버 외부의 전력 공급기(270) 또는 전기 컴포넌트에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된다. 이러한 종류의 실시예들에서, 와이어들은 지지 조립체(200)가 와이어들을 꼬이게 하거나 끊어지게 하지 않으면서 제한된 양으로 회전될 수 있게 하기에 충분한 유격을 갖는다. 일부 실시예들에서, 지지 조립체(200)는, 회전 방향이 반전되기 전에, 약 1080°, 990°, 720°, 630°, 360°, 또는 270° 이하만큼 회전된다. 이는 히터들(230)이 와이어들을 끊어지게 하지 않으면서 스테이션들(110) 각각을 통해 회전될 수 있게 한다.
[0040] 도 4를 참조하면, 히터(230) 및 지지 표면(231)은 배면 가스의 유동을 제공하기 위해 하나 이상의 가스 배출구들(또는 개구들(237))을 포함할 수 있다. 배면 가스는 아래에서 설명되는 바와 같이 지지 표면(231)으로부터 웨이퍼의 제거를 보조하거나 다른 프로세스들이 발생하도록 허용할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 지지 표면(231)은 복수의 개구들(237) 및 가스 채널(238)을 포함한다. 개구들(237) 및/또는 가스 채널(238)은 진공 소스 또는 가스 소스(예컨대, 퍼지 가스 또는 반응 가스) 중 하나 이상과 유체 연통할 수 있다. 이러한 종류의 실시예들에서, 개구들(237) 및/또는 가스 채널(238)과 가스 소스의 유체 연통을 가능하게 하기 위해, 가스 라인이 포함될 수 있다.
[0041] 아래에서 추가로 상세히 설명된 바와 같이, 히터(230)의 온도 또는 히터(230) 상의 기판의 온도 중 하나 이상을 측정하기 위해, 온도 측정 디바이스(예컨대, 고온계, 서미스터, 열전대)가 지지 표면에 대해 포지셔닝된다. 일부 실시예들에서, 온도 측정 디바이스를 위한 제어 및/또는 측정 와이어들이 채널(236)을 통해 라우팅된다. 적합한 온도 측정 디바이스들이 당업자에게 알려져 있으며, 광학 고온계들 및 접촉 열전대들을 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음). 일부 실시예들에서, 온도 측정 디바이스는 온도 프로브(900)(도 6에 도시됨)이다.
[0042] 도 6 내지 도 9b는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따라 기판 지지부(500)에의 하나 이상의 온도 프로브들(900)의 통합을 달성하기 위한 능동 열 전달 컴포넌트(600)를 갖는 기판 지지부(500)를 예시한다. 그러나, 당업자는 도 6 내지 도 9b에 예시된 페디스털이 도 1 내지 도 5에 도시된 페디스털들(스탠드오프들(234) 및 히터(230))과 동등하다는 것을 인식할 것이다. 도 6 내지 도 9b에 예시된 실시예들은 단지 가능한 구성들을 표현할 뿐이며 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 받아들여서는 안 된다.
[0043] 도 6에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(500)는 지지 바디의 두께(T)를 정의하는 최하부 표면(502)과 최하부 표면 반대편의 기판 지지 표면(504)을 갖는 지지 최상부를 포함한다. 지지 최상부는 기판 지지부(500)의 두께 내에 하나 이상의 열 엘리먼트들(507)을 더 포함한다. 기판(505)은 기판 지지부(500) 위에 포지셔닝되고, 지지 최상부(501)의 리프트 핀 개구들(506)을 통해 연장되는 복수의 리프트 핀들(508)에 의해 리프팅될 수 있다. 기판 지지부는 이전에 설명된 실시예들에 따라 전기 또는 제어 와이어들이 통과하는 히터 스탠드오프(510)를 더 포함한다. 기판 지지부(500)의 온도를 모니터링하기 위해, 기판 지지부(500)는 기판 지지부(500)의 최하부 표면(502)에 대해 배치된 능동 열 전달 컴포넌트(600)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 능동 열 전달 컴포넌트(600)는 히터 스탠드오프(510)가 통과하는 중앙 구멍을 갖는 원통형 바디 케이싱을 갖는다. 일부 실시예들에서, 능동 열 전달 컴포넌트(600)는 기판 지지부(500)의 최하부 표면(502) 상에 배치된 단일의 격리된 조립체이다. 일부 실시예들에서, 다수의 프로브 열 전달 컴포넌트들(600)이 존재한다. 일부 실시예들에서, 열 전달 컴포넌트(600)는 열 전달 유체의 유동들 제공하도록 구성된 유입구(611) 단부 및 배출구 단부(613)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 열 전달 유체는 물이다. 일부 실시예들에서, 열 전달 유체는 냉각제이다.
[0044] 도 7에 도시된 바와 같이, 능동 열 전달 컴포넌트(600)는 복수의 도관들로 구성된다. 일부 실시예들에서, 복수의 도관들은 두께(Tp)를 정의하는 서로 인접한 복수의 수냉 코일들(620)을 갖는 수냉 블록으로서 구성된 복수의 수냉 코일들(620)을 포함한다. 복수의 수냉 코일들(620)은 기판 지지부의 최하부 표면(502)과 접촉하는 최상부 표면(602) 및 최하부 표면(604)을 갖는다. 복수의 수냉 코일들(620) 각각은 유입구 및 배출구(미도시)를 갖고, 유입구들 및 배출구들 각각은 인접한 수냉 코일(620)의 인접한 유입구 및 인접한 배출구에 연결된다. 일부 실시예들에서, 복수의 수냉 코일들(620)은 루프를 형성하면서 직렬로 연결된다. 일부 실시예들에서, 복수의 수냉 코일들(620)은 루프를 형성하면서 병렬로 연결된다. 일부 실시예들에서, 루프를 통해 물 또는 냉각제를 추진(propel)하기 위해 물 펌프가 수냉 코일들(620)에 연결된다. 복수의 수냉 코일들(620)은 수냉 코일들(620)을 통해 연장되고 온도 프로브들(900)을 수용하도록 구성되는 프로브 개구들(610)을 더 포함한다.
[0045] 각각의 온도 프로브(900)는 프로브 단부(910) 및 베이스(920)를 갖는 샤프트(shaft) 또는 중공 튜브(hollow tube)를 포함한다. 샤프트 또는 중공 튜브 내에는 프로브 단부(910)를 베이스(920)에 연결하는 광 파이프를 둘러싸는 인광체 세라믹 코어가 있다. 일부 실시예들에서, 광 파이프는 광섬유 케이블이다. 일부 실시예들에서, 광 파이프는 프로브 단부에 의해 생성된 것을 베이스(920)로 송신한다. 일부 실시예들에서, 베이스(920)는 프로브 단부(910)로부터 광 파이프의 반대편 단부에 온도 변환기(temperature converter)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 샤프트 또는 중공 튜브는 적어도 하나의 광섬유 케이블을 에워싼다.
[0046] 일부 실시예들에서, 온도 프로브(900)가 프로브 개구(610) 내로 삽입될 때, 프로브 단부(910)는 기판 지지부(500)의 최하부 표면(502)과 접촉하여 기판 지지부(500)의 최하부 표면(502)의 온도를 측정한다. 일부 실시예들에서, 프로브 단부(910)는 기판 지지부(500)의 구멍을 통해 그리고 기판 지지부(500)의 두께(T)를 통해 돌출함으로써 프로세싱 볼륨 내의 온도를 측정할 수 있다. 베이스(920)는 프로세싱 볼륨 내의 온도를 모니터링하기 위해 제어기(590)에 연결되는 단자 연결들을 포함한다. 광섬유 케이블은 프로세싱 챔버 내에 존재하는 고온들에 의해 저하되거나 손상되지 않고 프로브 단부(910)로부터 베이스(920)로 온도 데이터를 전달한다.
[0047] 도 7의 복수의 수냉 코일들(620)은 수냉 코일들(620)을 통해 물 또는 냉각제를 통과시킴으로써 온도 프로브(900)의 샤프트를 능동적으로 냉각시켜, 온도 프로브(900)의 샤프트로부터 수냉 코일들(620)을 통해 순환하는 물 또는 냉각제로의 열 전달을 달성한다.
[0048] 도 8a 및 도 8b는 비-진공 환경 내에서 복수의 핀 스택들(720)과 주변 공기 사이의 열 전달을 달성함으로써 온도 프로브(900)를 수동적으로 냉각하기 위해 복수의 핀 스택들(720)을 활용하는 수동 열 전달 컴포넌트(700)의 대안적인 실시예를 예시한다. 이는 환경들을 통해 공기가 유동하는 환경에서 유리하다. 복수의 핀 스택들(720) 각각은, 두께(Tpf)를 정의하는 최상부 표면(702)과 최하부 표면(704)을 포함하며, 최상부 표면(702)은 기판 지지부의 최하부 표면(502)과 접촉한다. 복수의 핀 스택들(720)은 복수의 핀 스택들(720)을 통해 연장되고 온도 프로브들(900)을 수용하도록 구성되는 프로브 개구들(710)을 더 포함한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 핀 스택들(720) 각각은 프로브 개구(710)가 관통하여 연장되는 솔리드 코어(724) 및 복수의 얇은 블레이드들(722)을 포함하고, 복수의 얇은 블레이드들(722)은 공기가 얇은 블레이드들(722)을 지나 유동할 때 핀 스택들(720)을 수동적으로 냉각하기 위해 증가된 표면적을 생성한다.
[0049] 도 9a 및 도 9b는 기판 지지부(500)의 온도를 측정하기 위해 온도 프로브들(900)을 위쪽 포지션으로 상승시키고 온도 판독이 행해진 후에 온도 프로브들(900)을 하강된 포지션으로 낮추는 기계적 암들을 갖는 슬라이딩 조립체(800)를 예시한다. 도 9a는 하강된 포지션의 슬라이딩 조립체(800)를 예시하고, 도 9b는 위쪽 포지션의 슬라이딩 조립체(800)를 예시한다. 슬라이딩 조립체(800)는 온도 프로브들(900)을 지지 조립체(200)를 향해 위쪽 방향으로 또는 지지 조립체(200)로부터 멀어지는 아래쪽 방향으로 전진시킨다. 슬라이딩 조립체(800)는 베이스(802)의 두께를 통해 연장되는 프로브 개구들(830)을 포함하는 베이스(802)를 갖는다. 온도 프로브들(900)은 도 9b에 도시된 바와 같이 완전히 전진될 때, 프로브 단부들(910)이 기판 지지부(500)와 접촉하게 되도록 베이스(802)로부터 연장된다. 따라서, 온도 프로브들(900)은 온도의 측정을 행하기 위해 지지 표면(500)으로 상승되고, 후속적으로 온도의 측정을 행한 후 기판 지지부(500)로부터 하강되고, 이에 따라 온도 프로브들(900)에 대한 열 노출을 제한할 수 있다.
[0050] 베이스(802)는 레일들(804, 806) 상에서 위쪽 또는 아래쪽 방향으로 슬라이딩한다. 레일들(804, 806) 각각은 기판 지지부(500)의 최하부 표면(502)과 접촉하는 최상부 표면(808)을 갖는다. 베이스(802)는 제1 링크 및 제2 링크(810, 812)에 연결되고, 2개의 제1 링크 및 제2 링크(810, 812)는 각각 제1 전기자 및 제2 전기자(814, 816)에 연결된다. 전기자들(814, 816)은 기판 지지부(500)의 최하부 표면(502)과 접촉하는 최상부 베이스(818)에 연결된다. 레일들(804, 806) 상에 포지셔닝되는 스토퍼들(820)은 베이스(802)가 레일들(804, 806)을 따라 위쪽으로 전진할 때 베이스(802)의 모션을 제한하도록 구성된다. 제어 암들(822, 824)은, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 위쪽 방향으로의 제어 암들(822, 824)의 전진이 베이스(802)를 기판 지지부(500)를 향해 전진시키도록, 제1 링크 및 제2 링크(810, 812)의 길이를 따라 피봇 지점을 중심으로 제1 링크 및 제2 링크(810, 812)에 연결된다.
[0051] 본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예", "특정 실시예들", "하나 이상의 실시예들" 또는 "실시예"에 대한 언급은, 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 재료 또는 특성이 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 위치들에서 "하나 이상의 실시예들에서", "특정 실시예들에서", "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"와 같은 문구들의 출현들이 반드시 본 개시내용의 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 더욱이, 특정 특징들, 구조들, 재료들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
[0052] 본원에서의 개시내용이 특정 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당업자들은 설명된 실시예들이 단지 본 개시내용의 원리들 및 애플리케이션들을 예시한다는 것을 이해할 것이다. 본 개시내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시내용의 방법 및 장치에 대해 다양한 수정들 및 변형들이 행해질 수 있다는 것이 당업자들에게 자명할 것이다. 따라서, 본 개시내용은 첨부된 청구항들 및 이들의 등가물들의 범위 내에 있는 수정들 및 변형들을 포함할 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판 지지부로서,
    지지 최상부 ― 상기 지지 최상부는 지지 바디의 두께를 정의하는 지지 표면과 최하부 표면, 및 상기 지지 바디의 두께 내의 열 엘리먼트(thermal element)를 가짐 ―;
    지지 최하부 ― 상기 지지 최하부는 상기 지지 최하부의 두께를 정의하는 최상부 표면과 최하부 표면, 및 상기 지지 최하부의 두께를 통해 연장되는 적어도 하나의 개구를 갖고, 상기 최상부 표면은 상기 지지 최상부의 최하부 표면 근처에 포지셔닝되고, 상기 적어도 하나의 개구는 온도 프로브(temperature probe)를 수용하도록 구성됨 ―; 및
    상기 지지 최하부의 외측 표면 주위로 연장되는 적어도 하나의 도관을 포함하는 능동 열 전달 컴포넌트(active heat transfer component)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 도관은 유입구 단부(inlet end) 및 배출구 단부(outlet end)를 가지며 열 전달 유체의 유동을 제공하도록 구성되는,
    기판 지지부.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 지지 최하부의 개구 내에 포지셔닝된 적어도 하나의 온도 프로브를 더 포함하고,
    상기 온도 프로브는 상기 지지 최상부의 최하부 표면과 접촉하는 인광체 팁(phosphor tip)을 갖고, 광 파이프가 상기 인광체 팁에 연결되고 적어도 부분적으로 상기 지지 최하부를 통해 프로브 접촉부까지 연장되는,
    기판 지지부.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 온도 프로브의 광 파이프는 상기 인광체 팁에 의해 생성된 광을 상기 인광체 팁으로부터 상기 광 파이프의 반대편 단부의 온도 변환기(temperature converter)로 송신하는,
    기판 지지부.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 광 파이프는 적어도 하나의 광섬유 케이블을 에워싸는 중공 튜브(hollow tube)를 포함하는,
    기판 지지부.
  5. 기판 지지부로서,
    지지 최상부 ― 상기 지지 최상부는 지지 바디의 두께를 정의하는 지지 표면과 최하부 표면, 및 상기 지지 바디의 두께 내의 열 엘리먼트를 가짐 ―;
    지지 최하부 ― 상기 지지 최하부는 상기 지지 최하부의 두께를 정의하는 최상부 표면과 최하부 표면, 및 상기 지지 최하부의 두께를 통해 연장되는 적어도 하나의 개구를 갖고, 상기 최상부 표면은 상기 지지 최상부의 최하부 표면 근처에 포지셔닝되고, 상기 적어도 하나의 개구는 온도 프로브를 수용하도록 구성됨 ―; 및
    상기 지지 최하부의 적어도 하나의 개구를 따라 연장되는 적어도 하나의 열 전달 핀(heat transfer fin)을 포함하는 수동 열 전달 컴포넌트(passive heat transfer component)를 포함하고,
    상기 수동 열 전달 컴포넌트는 상기 온도 프로브가 상기 지지 최하부를 통과하도록 허용하기 위한 채널을 갖는,
    기판 지지부.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 수동 열 전달 컴포넌트는 비-진공 환경 내에서 복수의 핀 스택들과 주변 공기 사이의 열 전달을 달성함으로써 상기 온도 프로브를 수동적으로 냉각하기 위한 핀 스택인,
    기판 지지부.
  7. 제5 항에 있어서,
    핀 스택들 각각은 상기 개구가 관통하여 연장되는 솔리드 코어 및 복수의 얇은 블레이드들을 포함하고, 상기 복수의 얇은 블레이드들은 공기가 상기 얇은 블레이드들을 지나 유동할 때 상기 핀 스택들을 수동적으로 냉각하기 위해 증가된 표면적을 생성하는,
    기판 지지부.
  8. 기판 지지부로서,
    지지 최상부 ― 상기 지지 최상부는 지지 바디의 두께를 정의하는 지지 표면과 최하부 표면, 및 상기 지지 바디의 두께 내의 열 엘리먼트를 가짐 ―;
    지지 최하부 ― 상기 지지 최하부는 상기 지지 최하부의 두께를 정의하는 최상부 표면과 최하부 표면, 및 상기 지지 최하부의 두께를 통해 연장되는 적어도 하나의 개구를 갖고, 상기 최상부 표면은 상기 지지 최상부의 최하부 표면 근처에 포지셔닝되고, 상기 적어도 하나의 개구는 온도 프로브를 수용하도록 구성됨 ―; 및
    레일들을 위쪽 또는 아래쪽 방향으로 슬라이딩시키는 베이스, 및 상기 베이스로부터 돌출되는 복수의 온도 프로브를 포함하는 슬라이딩 조립체를 포함하는,
    기판 지지부.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 베이스에 연결되는 제1 링크 및 제2 링크;
    최상부 베이스에 연결되는 제1 전기자 및 제2 전기자; 및
    상기 기판 지지부의 최하부 표면과 접촉하는 최상부 베이스를 더 포함하는,
    기판 지지부.
  10. 제9 항에 있어서,
    제어 암들을 더 포함하며,
    상기 제어 암들은, 위쪽 방향으로의 제어 암들의 전진이 상기 베이스를 상기 기판 지지부를 향해 전진시키도록, 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 길이를 따른 피봇 지점을 중심으로 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크에 연결되는,
    기판 지지부.
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