KR20240072966A - 산화를 완화시키는 격리된 환경들을 갖는 내부 샤프트 영역들을 갖는 기판 지지 조립체들 - Google Patents

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Abstract

기판 지지 조립체는 샤프트(shaft) 본체, 샤프트 본체의 상부 부분에 부착된 플레이트(plate), 및 샤프트 본체의 하부 부분에 부착된 플러그(plug) 또는 캡(cap)을 포함한다. 샤프트 본체, 플레이트, 및 플러그 또는 캡은 격리된 환경을 갖는 내부 샤프트 영역을 정의한다. 내부 샤프트 영역은 진공 환경이거나 또는 불활성 가스를 포함된다.

Description

산화를 완화시키는 격리된 환경들을 갖는 내부 샤프트 영역들을 갖는 기판 지지 조립체들
[0001] 본 발명의 실시예들은, 일반적으로, 기판 프로세싱(processing)에 관한 것으로서, 특히, 산화를 완화시키는 격리된 내부 샤프트 영역들을 갖는 기판 지지 조립체들에 관한 것이다.
[0002] 전자 디바이스(device) 제조 장치는 프로세스 챔버(chamber)들 및 로드록(load lock) 챔버들과 같은 다수의 챔버들을 포함할 수 있다. 이러한 전자 디바이스 제조 장치는 다수의 챔버들 사이에서 기판들을 수송하도록 구성된 이송 챔버 내의 로봇 장치를 채용할 수 있다. 일부 경우들에서는, 다수의 기판들이 함께 이송된다. 프로세스 챔버들은 전자 디바이스 제조 장치에서 증착 프로세스들 및 에칭 프로세스들과 같은 하나 이상의 프로세스들을 기판들 상에서 수행하기 위해 사용될 수 있다.
[0003] 일부 실시예들에서, 기판 지지 조립체가 제공된다. 기판 지지 조립체는 샤프트(shaft) 본체, 샤프트 본체의 상부 부분에 부착된 플레이트(plate), 및 샤프트 본체의 하부 부분에 부착된 플러그(plug) 또는 캡(cap)을 포함한다. 샤프트 본체, 플레이트, 및 플러그 또는 캡은 격리된 환경을 갖는 내부 샤프트 영역을 정의한다. 내부 샤프트 영역은 진공 환경이다.
[0004] 일부 실시예들에서, 기판 지지 조립체가 제공된다. 기판 지지 조립체는 샤프트 본체, 샤프트 본체의 상부 부분에 부착된 플레이트, 및 샤프트 본체의 하부 부분에 부착된 플러그 또는 캡을 포함한다. 샤프트 본체, 플레이트, 및 플러그 또는 캡은 격리된 환경을 갖는 내부 샤프트 영역을 정의한다. 내부 샤프트 영역은 불활성 가스를 포함된다.
[0005] 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버가 제공된다. 프로세싱 챔버는 기판 지지 조립체를 포함한다. 기판 지지 조립체는 샤프트 본체, 샤프트 본체의 상부 부분에 부착된 플레이트, 및 샤프트 본체의 하부 부분에 부착된 플러그 또는 캡을 포함한다. 샤프트 본체, 플레이트, 및 플러그 또는 캡은 격리된 환경을 갖는 내부 샤프트 영역을 정의한다. 내부 샤프트 영역은 진공 환경이다.
[0006] 본 개시내용의 이들 및 다른 실시예들에 따라 수많은 다른 양태들 및 특징들이 제공된다. 본 개시내용의 실시예들의 다른 특징들 및 양태들은 다음의 상세한 설명, 청구항들, 및 첨부된 도면들로부터 더욱 완전하게 명백해질 것이다.
[0007] 본 발명은 유사한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 표시하는 첨부된 도면들의 도면들에서, 한정이 아니라 예로서 예시된다. 본 개시내용에서 "실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 상이한 언급들은 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니며, 이러한 언급들은 적어도 하나를 의미한다는 점에 유의해야 한다.
[0008] 도 1은 프로세싱 챔버의 일 실시예의 단면도를 묘사한다.
[0009] 도 2a 및 도 2b는 일부 실시예들에 따른 프로세싱 챔버 내에서 사용하기 위한 기판 지지 조립체의 도면들을 묘사한다.
[0010] 도 3은 일부 실시예들에 따른 진공을 유지하기 위한 시스템의 블록 다이어그램을 묘사한다.
[0011] 도 4는 일부 실시예들에 따른 진공을 유지하기 위한 예시적인 방법의 흐름도를 묘사한다.
[0012] 본 명세서에서는 격리된 환경들을 갖는 내부 샤프트 영역들을 갖는 척(chuck)들(예를 들어, 정전기 척들) 및 히터(heater)들의 실시예들을 설명한다. 척들 및/또는 히터들을 위한 내부 샤프트 영역들의 격리된 환경들은 산화 및/또는 플레이트 변형을 방지하기 위해 진공 상태로 유지되거나 또는 불활성 가스로 충전된다.
[0013] 프로세스 챔버들(예를 들어, 증착 챔버들, 에칭 챔버들 등)에 사용되는 척들(예를 들어, 정전기 척들) 및 히터들과 같은 기판 지지 조립체들은 일반적으로 척 또는 히터의 최하부에 샤프트를 갖는다. 전통적으로, 샤프트의 내부 표면은 공기에 노출된다. 샤프트의 내부 표면이 공기(예를 들어, 산소)에 노출되면 시간이 지남에 따라 샤프트의 적어도 부분들이 산화된다. 추가적으로, 히터들 및 척들은 프로세싱 중에 가열되어, 샤프트의 길이가 변경되는 경우가 많다. 이는 적어도 부분적으로는 내부 샤프트 영역의 내부의 및/또는 내부 샤프트 영역과 샤프트를 둘러싼 외부 환경 사이의 온도 구배 및/또는 압력 구배에 기인할 수 있다. 예를 들어, 내부 샤프트 영역에 온도 차이가 존재할 수 있는데, 여기서 내부 샤프트 영역의 최상부가 내부 샤프트 영역의 최하부보다 온도가 더 높고, 내부 샤프트 영역과 외부 환경 사이에 압력 차이가 존재할 수 있다. 또한, 프로세스 챔버 내의 환경 조건들(예를 들어, 높은 온도 및/또는 압력 조건들)로 인해 재료의 항복 강도보다 여전히 낮은 높은 레벨들의 응력에 장기간 노출된 결과 플레이트 변형(예를 들어, 히터 플레이트와 같은 플레이트의 팽창, 휨 및/또는 늘어남)이 발생할 수 있다. 플레이트 변형은, 특히 재료들이 이들의 녹는점에 가까워지고 연화될 때, 긴 기간들 동안 열에 노출되는 재료들에서 더 심해질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄(Al)과 같은 금속 재료들로 제조된 플레이트들은 350 ℃를 초과하는 온도들에서 압력 차이들로 인해 변형에 특히 취약할 수 있다.
[0014] 적어도 위에서 언급된 단점들을 해결하기 위해, 본 명세서에 설명된 실시예들은 내부 샤프트 영역들이 격리된 환경을 갖는, 정전기 척들 또는 히터들과 같은 기판 지지 조립체들을 제공한다. 격리된 환경은 진공 상태로 유지되거나 또는 불활성 가스로 충전된다. 샤프트의 내부의 격리된 환경을 진공 상태로 유지하거나 또는 이를 불활성 가스로 충전함으로써, 샤프트의 내부의 산화 및/또는 샤프트의 내부의 플레이트 변형을 방지하거나 또는 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 변형될 수 있는 재료로 제조된 플레이트(예를 들어, Al 플레이트)를 갖는 히터와 관련하여, 내부 샤프트 영역은 진공 조건들에서 유지되어 내부 샤프트 영역 내의 플레이트 변형 및 산화(예를 들어, 브레이즈 산화(braze oxidation))를 감소 또는 제거할 수 있는데, 이는 적어도 진공들이 좋지 않은 열 전도체들이고 공기가 부족하여 내부 샤프트 영역 내에서 산화가 발생하는 것을 방지하기 때문이다. 또 다른 예로서, 변형에 민감하지 않을 수 있는 재료(예를 들어, 세라믹 재료)로 제조된 플레이트를 갖는 정전기 척과 관련하여, 내부 샤프트 영역 내에서 산화를 감소 또는 제거하기 위해 불활성 가스가 내부 샤프트 영역에 유지될 수 있다.
[0015] 도 1은 기판 지지 조립체(148)가 내부가 배치된 프로세싱 챔버(100)의 일 실시예의 단면도이다. 프로세싱 챔버(100)는 내부 체적(106)을 둘러싸는 챔버 본체(102) 및 리드(lid)(104)를 포함한다. 챔버 본체(102)는 알루미늄, 스테인리스강 또는 다른 적절한 재료로 제조될 수 있다. 챔버 본체(102)는 일반적으로 측벽들(108) 및 최하부(110)를 포함한다. 외부 라이너(liner)(116)는 챔버 본체(102)를 보호하기 위해 측벽들(108)에 인접하여 배치될 수 있다. 외부 라이너(116)는 플라즈마 또는 할로겐 함유 가스 저항성 재료로 제조되고 그리고/또는 이로 코팅될 수 있다. 일 실시예에서, 외부 라이너(116)는 알루미늄 산화물로 제조된다. 다른 실시예에서, 외부 라이너(116)는 이트리아, 이트륨 합금 또는 이들의 산화물로 제조되거나 또는 코팅된다.
[0016] 배기 포트(port)(126)가 챔버 본체(102)에 정의될 수 있고, 내부 체적(106)을 펌프 시스템(128)에 결합시킬 수 있다. 펌프 시스템(128)은 프로세싱 챔버(100)의 내부 체적(106)의 압력을 배기 및 조절하기 위해 활용되는 하나 이상의 펌프들 및 스로틀 밸브(throttle valve)들을 포함할 수 있다.
[0017] 리드(104)는 챔버 본체(102)의 측벽(108) 상에 지지될 수 있다. 리드(104)는 프로세싱 챔버(100)의 내부 체적(106)에 대한 액세스(access)를 허용하도록 개방될 수 있고, 폐쇄된 상태에서 프로세싱 챔버(100)에 대한 밀봉을 제공할 수 있다. 가스 패널(158)은 프로세싱 챔버(100)에 결합되어 리드(104)의 일부인 가스 분배 조립체(130)를 통해 내부 체적(106)에 프로세스 및/또는 세정 가스들을 제공할 수 있다. 프로세싱 가스들의 예들은 프로세싱 챔버에서 프로세싱하는 데 사용될 수 있으며, 다른 것들 중에서도, 할로겐 함유 가스, 예를 들어, C2F6, SF6, SiCl4, HBr, NF3, CF4, CHF3, CH2F3, Cl2 및 SiF4, 및 다른 가스들, 예를 들어, O2, 또는 N2O가 포함될 수 있다. 캐리어(carrier) 가스들의 예들은 N2, He, Ar, 및 프로세스 가스들에 불활성인 다른 가스들(예를 들어, 비-반응성 가스들)을 포함한다. 가스 분배 조립체(130)는 가스 흐름을 기판(144)의 표면으로 지향시키기 위해 가스 분배 조립체(130)의 하류 표면 상에 다수의 구멍들(132)을 가질 수 있다. 추가적으로, 가스 분배 조립체(130)는 가스들이 세라믹 가스 노즐을 통해 공급되는 중앙 홀(hole)을 가질 수 있다. 가스 분배 조립체(130)는 실리콘 탄화물, 이트리아 등과 같은 세라믹 재료로 제조되고 그리고/또는 이로 코팅되어, 가스 분배 조립체(130)의 부식을 방지하기 위해 할로겐 함유 케미스트리(chemistry)들에 대한 저항성을 제공할 수 있다.
[0018] 기판 지지 조립체(148)는 가스 분배 조립체(130) 아래의 프로세싱 챔버(100)의 내부 체적(106)에 배치된다. 기판 지지 조립체(148)는 프로세싱 중에 기판(144)을 유지한다. 내부 라이너(118)는 기판 지지 조립체(148)의 주변부 상에 코팅될 수 있다. 내부 라이너(118)는 외부 라이너(116)와 관련하여 논의된 것들과 같은 할로겐 함유 가스 레지스트 재료일 수 있다. 일 실시예에서, 내부 라이너(118)는 외부 라이너(116)와 동일한 재료들로 제조될 수 있다.
[0019] 일 실시예에서, 기판 지지 조립체(148)는 정전기 척(150)에 연결된 샤프트(152)를 지지하는 장착 플레이트(162)를 포함한다. 정전기 척(150)은 본드(bond)(138)를 통해 세라믹 본체(정전기 퍽(puck)(166) 또는 세라믹 퍽으로 지칭됨)에 본딩된 열 전도성 베이스(base)(164)를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다. 정전기 퍽(166)은 질화알루미늄(AlN) 또는 산화알루미늄(Al2O3)과 같은 세라믹 재료에 의해 제조될 수 있다. 장착 플레이트(162)는 챔버 본체(102)의 최하부(110)에 결합될 수 있으며, 열 전도성 베이스(164) 및 정전기 퍽(166)으로 유틸리티들(예를 들어, 유체들, 전력 라인들, 센서 리드(lead)들 등)을 라우팅(route)하기 위한 통로들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 마운팅 플레이트(162)는 플라스틱 플레이트, 설비 플레이트 및/또는 캐소드(cathode) 베이스 플레이트를 포함한다.
[0020] 열 전도성 베이스(164) 및/또는 정전기 퍽(166)은 기판 지지 조립체(148)의 측방향 온도 프로파일(profile)을 제어하기 위해 하나 이상의 선택적인 매립형 가열 요소들(176), 매립형 열 절연체들(174) 및/또는 도관들(168, 170)을 포함할 수 있다. 열 절연체들(174)(열 브레이크(break)들로 또한 지칭됨)은 도시된 바와 같이, 열 전도성 베이스(164)의 상부 표면으로부터 열 전도성 베이스(164)의 하부 표면을 향해 연장된다. 도관들(168, 170)은 도관들(168, 170)을 통해 온도 조절 유체를 순환시키는 유체 소스(172)에 유체 결합될 수 있다.
[0021] 매립형 열 절연체(174)는 일 실시예에서 도관들(168, 170) 사이에 배치될 수 있다. 히터(176)는 히터 전력 소스(source)(178)에 의해 조절된다. 도관들(168, 170) 및 히터(176)는 열 전도성 베이스(164)의 온도를 제어하기 위해 이용될 수 있고, 이에 따라 정전기 퍽(166) 및 프로세싱 중인 기판(예를 들어, 웨이퍼)을 가열 및/또는 냉각할 수 있다. 정전기 퍽(166) 및 열 전도성 베이스(164)의 온도는, 제어기(195)를 사용하여 모니터링될 수 있는 복수의 온도 센서들(190, 192)을 사용하여 모니터링될 수 있다.
[0022] 정전기 퍽(166)은 정전기 퍽(166)의 상부 표면에 형성될 수 있는 홈들, 메사(mesa)들 및 다른 표면 피처들과 같은 다수의 가스 통로들을 더 포함할 수 있다. 가스 통로들은 퍽(166)에 천공된 홀들을 통해 He와 같은 열 전도성 가스의 소스에 유체 결합될 수 있다. 작동 시, 가스는 정전기 퍽(166)과 기판(144) 사이의 열 전달을 향상시키기 위해 가스 통로 내로 제어된 압력으로 제공될 수 있다.
[0023] 정전기 퍽(166)은 척킹 전력 소스(182)에 의해 제어되는 적어도 하나의 클램핑(clamping) 전극(180)을 포함한다. 클램핑 전극(180)(또는 정전기 퍽(166) 또는 열 전도성 베이스(164)에 배치된 다른 전극)은 프로세싱 챔버(100) 내의 프로세스 및/또는 다른 가스들로부터 형성된 플라즈마를 유지하기 위한 매칭(matching) 회로(188)를 통해 하나 이상의 RF 전력 소스들(184, 186)에 추가로 결합될 수 있다. 소스들(184, 186)은 일반적으로 약 50 kHz 내지 약 3 GHz의 주파수 및 최대 약 10,000 와트의 전력을 갖는 RF 신호를 생성할 수 있다.
[0024] 샤프트(152)는 본드, 브레이즈 또는 용접에 의해 정전기 척(150)에 본딩될 수 있다. (예를 들어, 매립형 가열 요소들(176), 온도 센서들(190, 192), 클램핑 전극(180) 등에 연결하기 위한) 하나 이상의 케이블(cable)들이, 도시된 바와 같이, 샤프트(152)의 내부를 관통할 수 있다. 내부 샤프트 영역으로 또한 지칭되는 샤프트(152)의 내부는 프로세스 챔버(100)에 의해 수행되는 프로세스 실행들 동안 및/또는 프로세스 실행들 사이에 유지되는 격리된 환경을 갖는다. 일부 실시예들에서, 격리된 환경은 진공 환경이다. 일부 실시예들에서, 격리된 환경은 하나 이상의 불활성 가스들을 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 불활성 가스들은 불활성 가스 혼합물을 포함할 수 있다. 이하에서 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 진공 환경 또는 불활성 가스(들)는 (예를 들어, 샤프트(152)의 내부 내에 노출된 브레이즈와 같은) 샤프트(152)의 내부가 산화되는 것을 방지할 수 있고 그리고/또는 샤프트(152) 및/또는 정전기 척(150)의 내부가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
[0025] 도 2a는 일부 실시예들에 따른 프로세싱 챔버 내에서 사용하기 위한 기판 지지 조립체(200)의 단면도를 묘사한다. 도 2b는 기판 지지 조립체(200)의 최하부 부분의 사시도를 묘사한다(플레이트는 도시되지 않음). 예를 들어, 기판 지지 조립체(200)는 도 1의 프로세싱 챔버(100)에서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 조립체(200)는 히터를 포함한다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 조립체(200)는 정전기 척을 포함하며, 정전기 척은 하나 이상의 매립형 가열 요소들을 포함할 수 있다.
[0026] 도시된 바와 같이, 기판 지지 조립체(200)는 플레이트(210)를 포함한다. 플레이트(210)는 기판 또는 웨이퍼를 수용하도록 구성된다. 예를 들어, 플레이트(210)는 원형 기판을 수용하기 위해 위에서 아래로 내려다보는 시점에서 볼 때 원형 형상을 가질 수 있다. 플레이트(210)는 매립형 히터를 포함할 수 있다. 플레이트(210)는 본 명세서에 설명된 실시예들에 따라 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플레이트(210)는 금속 재료를 포함한다. 예를 들어, 플레이트(210)는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금으로 구성되거나 또는 이들을 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플레이트(210)는 세라믹 재료를 포함한다. 예를 들어, 플레이트(210)는 질화알루미늄(예를 들어, AlN), 산화알루미늄(예를 들어, Al2O3), 및/또는 다른 세라믹을 포함하거나 또는 이들로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플레이트(210)는 히터의 하나 이상의 히터 전극들을 포함하는 히터 플레이트이다. 이러한 실시예에서, 플레이트(210)는 알루미늄 플레이트와 같은 금속 플레이트일 수 있다. 일 실시예에서, 히터 플레이트는 하나의 큰 히터 전극이다. 일부 실시예들에서, 플레이트(210)는 정전기 척과 같은 척의 세라믹 플레이트이다. 이러한 실시예에서, 플레이트(210)는 하나 이상의 척킹 전극들, 플라즈마 프로세스들을 위한 RF 필드를 유지하기 위한 하나 이상의 RF 전극들, 및/또는 하나 이상의 히터 전극들을 포함할 수 있다.
[0027] 플레이트(210)는 샤프트 본체(215)에 부착된다. 보다 구체적으로, 플레이트(210)는 샤프트 본체(215)(예를 들어, 샤프트 본체(215)의 레그(leg)들 또는 측벽들(217)에)에 용접되거나 또는 브레이즈될 수 있다. 실시예들에서, 샤프트 본체(215)(예를 들어, 샤프트 본체(215)의 레그들 또는 측벽들(217))는 플랜지(flange)(샤프트 본체(215)의 베이스 부분들(219)을 형성할 수 있음)에 용접되거나 또는 브레이즈될 수 있다. 예를 들어, 샤프트 본체(215)는 위에서 아래로 내려다보는 시점에서 볼 때 원형 형상을 가질 수 있다. 샤프트 본체(215)는 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 샤프트 본체(215)는 금속 재료(예를 들어, Al 또는 Al 합금)로 형성될 수 있다.
[0028] 샤프트 본체(215)의 최하부는 샤프트 본체(215)의 측벽들 또는 레그들(217)과 샤프트 본체(215)의 베이스 부분들(219) 사이에 형성된 플러그(220)와 접촉한다. 대안적으로, 캡이 샤프트 본체(215)의 측벽들 또는 레그들(217) 위에 형성될 수 있다. 플러그(220)(또는 캡)는 샤프트 본체(215)의 레그들 또는 측벽들(217)에 브레이즈되거나 또는 용접될 수 있다. 일 실시예에서, 플러그(220)(또는 캡)는 베이스 부분들(219)에 본딩(예를 들어, 브레이즈 또는 용접)된다. 플레이트(210), 샤프트 본체(215) 및 플러그(220)(또는 캡)는 집합적으로, 자체적으로 격리된 환경을 갖는 내부 샤프트 영역(230)을 형성한다. 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 플러그(220) 또는 캡은 내부 샤프트 영역(230)을 주변 대기로부터 분리하여, 내부 샤프트 영역(230)을 격리된 환경이 되게 한다.
[0029] 내부 샤프트 영역(230) 내에서, 다수의 전기 커넥터들(240-1 및/또는 240-2) 및/또는 열 커플(250)이 플레이트(210)에 부착되고 플러그(220) 또는 캡을 통해 형성될 수 있다. 전기 커넥터들(240-1, 240-2) 및/또는 열 커플(250)은 실시예들에서 플레이트(210) 내의 전극들에 연결될 수 있다. 전기 커넥터들(240-1 및 240-2)은 플레이트(210)(예를 들어, 매립형 히터) 및/또는 플레이트(210) 내의 전극들에 전력을 제공할 수 있다. 열 커플(250)은 플레이트(210)의 온도를 제어하기 위해 플레이트(210)의 온도를 측정하기 위한 피드백 루프(feedback loop)를 인에이블링(enable)할 수 있다. 전기 커넥터들(240-1 및 240-2)은 전도성(예를 들어, 금속) 로드(rod)들 또는 튜브들로 형성될 수 있으며, 이는 절연 재료(예를 들어, 세라믹 재료)에 의해 캡슐화(encapsulate)될 수 있다. 전기 커넥터들(240-1 및 240-2) 및 열 커플(250)은 각각 고체 또는 비-중공 로드 또는 튜브로 형성될 수 있다. 전기 커넥터들(240-1 및 240-2) 및 열 커플(240)은 적절한 브레이즈 재료(예를 들어, 브레이즈 합금)를 사용하여 플레이트(210)에 브레이즈될 수 있다.
[0030] 전기 커넥터들(240-1 및 240-2) 및/또는 열 커플(250) 중 적어도 하나는 길이를 조정할 수 있도록 가요성 연결을 갖도록 형성될 수 있다. 내부 샤프트 영역(230) 내에 추가로 도시되는 바와 같이, 각각 전기 커넥터들(240-1 및 240-2) 및 열 커플(250) 중 개개의 하나에 대응하는 다수의 연결부들(260-1 내지 260-3)이 제공된다. 예를 들어, 연결부들(260-1 내지 260-3)은, 전기 커넥터들(240-1 및 240-2) 및 열 커플(250)을 수용하고 기판 지지 조립체(200)의 동작에 대해 팽창 및 수축하는 스프링과 같은 물체들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 연결부들(260-1 내지 260-3)은 멀티램(multilam) 연결부들이다.
[0031] 기판 지지 조립체(200)의 동작 중에, 동작 온도는 매우 높을 수 있다(예를 들어, 400 ℃를 초과함). 플레이트(210)가 그러한 더 높은 온도들 하에서 변형되기 쉬운 재료(예를 들어, Al과 같은 금속)로 형성되는 경우, 내부 샤프트 영역(230) 내의 및/또는 내부 샤프트 영역(230)과 외부 샤프트 영역 및/또는 기판 지지 조립체(200)를 포함하는 프로세스 챔버 내부 사이의 압력 차이 및/또는 온도 차이는 플레이트(210)가 변형되게 할 수 있다. 이러한 시나리오를 해결하기 위해, 내부 샤프트 영역(230)은 작동 중에 플레이트(210)의 변형을 방지하기 위해 진공 환경으로 지칭되는 충분히 낮은 압력 환경에서 유지될 수 있다. 내부 샤프트 영역(230)의 압력은 기판 지지 조립체(200)가 설치되는 프로세스 챔버 내에서 유지되는 압력과 동일한 또는 유사한 압력으로 유지될 수 있다. 이는 내부 샤프트 영역과 프로세스 챔버의 내부 사이의 압력 차이를 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명될 바와 같이, 기판 지지 조립체(200)는 내부 샤프트 영역(230) 내에서 진공을 유지하기 위해 진공 펌프에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 플러그(220) 또는 캡은 도관을 통해 진공 펌프에 결합되는 채널 또는 펌핑 포트를 포함할 수 있다. 펌핑 포트를 통해, 진공 펌프는 내부 샤프트 영역(230)을 목표 압력(예를 들어, 목표 진공 압력)으로 펌핑 다운할 수 있다. 대안적으로, 내부 샤프트 영역(230)은 플러그(220) 또는 캡에 의해 기밀하게 밀봉될 수 있으며, 기밀하게 밀봉되기 이전에 진공 또는 진공 압력 레벨들에 가까운 압력으로 펌핑 다운될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 샤프트 영역(230) 내의 압력은 약 0 밀리토르(mTorr) 내지 약 3 mTorr일 수 있다.
[0032] 추가적으로, 기판 지지 조립체(200)의 동작 중에, 내부 샤프트 영역(230) 내의 대기 가스들의 존재로 인한 산화의 영향들은 내부 샤프트 영역(230) 내의 하나 이상의 컴포넌트들을 부식시킬 수 있다. 예를 들어, 전기 커넥터들(240-1 및 240-2) 및/또는 열 커플(250)을 플레이트(210)에 연결하는 데 사용되는 브레이즈 연결들과 관련하여 브레이즈 산화가 발생할 수 있다. 내부 샤프트 영역(230)을 위에서 설명된 충분히 낮은 압력 환경(예를 들어, 진공 환경)으로 유지하면, 내부 샤프트 영역(230)으로부터 상당한 체적의 대기 가스들을 제거하여, 이러한 가스들과 내부 샤프트 영역(230)의 브레이즈와의 상호작용을 방지함으로써 산화를 추가로 방지할 수 있다.
[0033] 대안적으로, 내부 샤프트 영역(230) 내에서 충분히 낮은 압력 환경을 유지하는 대신에, 내부 샤프트 영역(230)은 시간이 지나도 브레이즈 연결부들을 부식시키지 않는 적어도 하나의 불활성 가스로 채워질 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 불활성 가스는 다수의 불활성 가스들을 포함하는 불활성 가스 혼합물일 수 있다. 보다 구체적으로, 불활성 가스는 산소 및/또는 할로겐이 결여된 가스일 수 있다. 불활성 가스들의 예들로는 질소(N2), 희가스(noble gas)들, 예를 들어 아르곤(Ar), 네온(Ne), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Rn) 등이 포함된다. 충분히 낮은 압력 환경을 유지하는 대신에 불활성 가스 또는 불활성 가스 혼합물을 사용하는 것은, 더 낮은 온도 환경들 또는 높은 온도들에서 변형되지 않는 플레이트 재료들(예를 들어, 플레이트(210)가 세라믹 재료로 형성되는 경우)과 같이, 플레이트 변형이 우려되지 않는 상황들에서 특히 유용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 샤프트 영역(230)은 내부 샤프트 영역(230) 내에 낮은 압력 또는 진공 환경을 생성한 후(예를 들어, 진공 펌핑 후) 불활성 가스 혼합물로 다시 충전된다.
[0034] 플러그(220)(또는 캡)는 내부 샤프트 영역(230)을 밀봉하도록 형성되어, 대기 가스들이 내부 샤프트 영역(230)으로 유입되고 그리고/또는 불활성 가스 혼합물이 내부 샤프트 영역(230)에서 빠져나가는 것을 방지할 수 있다. 추가적으로, 플러그(220)(또는 캡)를 통한 열 커플(250) 및 전기 커넥터들(240-1 및 240-2)의 형성에 대응하는 관통 홀들은 대기 가스들이 내부 샤프트 영역(230)으로 유입되고 그리고/또는 불활성 가스 혼합물이 내부 샤프트 영역(230)에서 빠져나가는 것을 방지하기 위해 밀봉된다. 예를 들어, 내부 샤프트 영역(230)은 영구 진공을 포함하도록 제조될 수 있다.
[0035] 도 3은 일부 실시예들에 따른 진공을 유지하기 위한 시스템(300)이다. 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 도 2의 내부 샤프트 영역(230)을 갖는 기판 지지 조립체(200)를 포함한다. 추가로 도시된 바와 같이, 시스템은 진공 펌프(320)를 포함한다. 진공 펌프(320)는 내부 샤프트 영역(230) 내에서 충분히 낮은 압력 환경을 유지하기 위해 기판 지지 조립체(200)의 펌핑 포트에 결합된 호스(hose)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 추가로 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 기판 지지 조립체(200) 및 진공 펌프(320)에 작동 가능하게 결합된 압력 센서(330)를 더 포함할 수 있다. 압력 센서(330)는 내부 샤프트 영역(230) 내의 압력 측정값을 획득하고, 압력 측정값이 임계 압력 측정값을 초과하는지 여부를 결정하고, 압력 측정값이 임계 압력 측정값을 초과하는 것으로 결정한 것에 응답하여 내부 샤프트 영역(230)으로부터 공기를 펌핑 아웃(pump out)하도록 진공 펌프를 트리거(trigger)할 수 있다. 임계 압력 측정값은 산화 및/또는 플레이트 변형을 방지하기 위한 최대 허용 가능한 압력으로 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 임계 압력 측정값은 약 0 mTorr 내지 약 3 mTorr 범위에서 선택된다. 예를 들어, 임계 압력 측정값은 1 mTorr일 수 있으므로, 압력 센서(330)가 측정값이 1 mTorr를 초과한 것으로 결정한 것에 응답하여 진공이 트리거(예를 들어, 스위칭 온)될 것이다.
[0036] 도 4는 일부 실시예들에 따른 진공을 유지하기 위한 예시적인 방법(400)의 흐름도를 묘사한다. 예를 들어, 방법(400)은 도 3을 참조하여 위에서 설명된 압력 센서(330)와 같은 압력 센서에 의해 수행될 수 있다.
[0037] 블록(410)에서, 내부 샤프트 영역 내의 압력 측정값이 획득된다. 보다 구체적으로, 내부 샤프트 영역 내의 압력은 압력 센서에 의해 모니터링되어 압력 측정값을 획득할 수 있다.
[0038] 블록(420)에서, 압력 측정값이 임계 압력 측정값을 초과하는지 여부가 결정된다. 임계 압력 측정값은 산화 및/또는 플레이트 변형을 방지하기 위한 최대 허용 가능한 압력으로 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 임계 압력 측정값은 약 0 mTorr 내지 약 3 mTorr 범위에서 선택된다. 예를 들어, 임계 압력 측정값은 1 mTorr일 수 있다.
[0039] 압력 측정값이 임계 압력 측정값을 초과하지 않는 경우(예를 들어, 압력 측정값이 임계 압력 측정값보다 작거나 같음), 이는 압력 측정값이 산화 및/또는 플레이트 변형을 방지하기 위한 최대 허용 가능한 압력을 초과하지 않음을 의미한다. 따라서, 프로세스는 내부 샤프트 영역 내의 압력을 계속해서 모니터링하기 위해 블록(410)으로 되돌아갈 수 있다.
[0040] 그렇지 않고, 압력 측정값이 임계 압력 측정값을 초과하는 경우(예를 들어, 압력 측정값이 임계 압력 측정값보다 큰 경우), 이는 산화 및/또는 플레이트 변형의 위험이 있음을 의미한다. 내부 샤프트 영역 내의 압력을 감소시키기 위해, 블록(430)에서, 진공 펌프가 내부 샤프트 영역으로부터 공기를 펌핑 아웃하도록 트리거될 수 있다. 진공 펌프는 내부 샤프트 영역 내에서 충분히 낮은 압력 환경을 유지하기 위해 기판 지지 조립체의 펌핑 포트에 결합된 호스를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 진공 펌프는 내부 샤프트 영역의 압력을 목표 압력(예를 들어, 목표 진공 압력)으로 감소시킬 수 있다. 내부 샤프트 영역의 압력이 감소된 후, 압력 모니터링 프로세스는 블록(410)에서 다시 시작될 수 있다.
[0041] 이전의 설명은 본 발명의 몇몇 실시예들의 양호한 이해를 제공하기 위해 특정 시스템들, 컴포넌트들, 방법들 등의 예들과 같은 다수의 특정 세부사항들을 기재한다. 그러나, 본 발명의 적어도 일부 실시예들이 이러한 특정 세부사항들 없이도 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 잘-알려진 컴포넌트들 또는 방법들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 상세히 설명되지 않거나 간단한 블록 다이어그램 포맷으로 제시된다. 따라서, 기재된 특정 세부사항들은 단지 예시일 뿐이다. 특정한 구현들은 이러한 예시적인 세부사항들과 다를 수 있으며, 여전히 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.
[0042] 본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조는, 실시예와 관련하여 설명된 특정한 피처, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 장소들에서의 어구 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"의 출현들 모두는 반드시 동일한 실시예를 지칭할 필요는 없다. 부가적으로, 용어 "또는"은 배타적인 "또는" 보다는 포괄적인 "또는"을 의미하도록 의도된다. 용어 "약" 또는 "대략"이 본 명세서에서 사용될 때, 이는 제시된 공칭 값이 ±25% 내에서 정확하다는 것을 의미하도록 의도된다.
[0043] 본 명세서의 방법들의 동작들이 특정한 순서로 도시되고 설명되지만, 각각의 방법의 동작들의 순서는, 특정한 동작들이 역순으로 수행될 수 있도록 또는 특정한 동작이 다른 동작들과 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수 있도록 변경될 수 있다. 다른 실시예에서, 별개의 동작들의 명령들 또는 하위-동작들은 간헐적이고 그리고/또는 교번적인 방식으로 이루어질 수 있다.
[0044] 위의 설명은 제한이 아니라 예시적인 것으로 의도된다는 것을 이해한다. 위의 설명을 판독 및 이해할 시에, 많은 다른 실시예들이 당업자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는, 첨부된 청구항들이 권리를 가지는 등가물들의 전체 범위와 함께 그러한 청구범위들을 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 기판 지지 조립체로서,
    샤프트(shaft) 본체;
    상기 샤프트 본체의 상부 부분에 부착된 플레이트(plate); 및
    상기 샤프트 본체의 하부 부분에 부착된 플러그(plug) 또는 캡(cap)을 포함하고,
    상기 샤프트 본체, 상기 플레이트, 및 상기 플러그 또는 캡은 격리된 환경을 갖는 내부 샤프트 영역을 정의하고,
    상기 격리된 환경은 진공 환경인,
    기판 지지 조립체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 정전기 척(chuck)인,
    기판 지지 조립체.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 히터(heater) 플레이트인,
    기판 지지 조립체.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 금속 재료 또는 세라믹 재료 중 적어도 하나를 포함하는,
    기판 지지 조립체.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 플레이트에 브레이즈(braze)되고 상기 플러그 또는 캡을 통해 형성된 전기 커넥터(connector); 및
    상기 플레이트에 브레이즈되고 상기 플러그 또는 캡을 통해 형성된 열 커플(couple)을 더 포함하고,
    상기 진공 환경은 브레이즈 산화(braze oxidation)를 감소시키는,
    기판 지지 조립체.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 내부 샤프트 영역은 상기 진공 환경을 유지하기 위해 기밀하게 밀봉되는,
    기판 지지 조립체.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 내부 샤프트 영역은 상기 진공 환경을 유지하기 위해 진공 펌프(pump)에 연결되도록 구성되는,
    기판 지지 조립체.
  8. 기판 지지 조립체로서,
    샤프트 본체;
    상기 샤프트 본체의 상부 부분에 부착된 플레이트; 및
    상기 샤프트 본체의 하부 부분에 부착된 플러그 또는 캡을 포함하고,
    상기 샤프트 본체, 상기 플레이트, 및 상기 플러그 또는 캡은 격리된 환경을 갖는 내부 샤프트 영역을 정의하고,
    상기 격리된 환경은 불활성 가스를 포함하는,
    기판 지지 조립체.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 플레이트는 정전기 척인,
    기판 지지 조립체.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 플레이트는 히터 플레이트인,
    기판 지지 조립체.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 플레이트는 금속 재료 또는 세라믹 재료 중 적어도 하나를 포함하는,
    기판 지지 조립체.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 내부 샤프트 영역은 상기 격리된 환경 내에서 상기 불활성 가스를 유지하기 위해 기밀하게 밀봉되는,
    기판 지지 조립체.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 플레이트에 브레이즈되고 상기 플러그 또는 캡을 통해 형성된 전기 커넥터; 및
    상기 플레이트에 브레이즈되고 상기 플러그 또는 캡을 통해 형성된 열 커플을 더 포함하고,
    상기 불활성 가스는 브레이즈 산화를 감소시키는,
    기판 지지 조립체.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 전기 커넥터에 연결된 상기 내부 샤프트 영역 내의 제1 연결부; 및
    상기 열 커플에 연결된 상기 내부 샤프트 영역 내의 제2 연결부를 더 포함하는,
    기판 지지 조립체.
  15. 프로세싱 챔버(processing chamber)로서,
    기판 지지 조립체를 포함하고,
    상기 기판 지지 조립체는,
    샤프트 본체;
    상기 샤프트 본체의 상부 부분에 부착된 플레이트; 및
    상기 샤프트 본체의 하부 부분에 부착된 플러그 또는 캡을 포함하고,
    상기 샤프트 본체, 상기 플레이트, 및 상기 플러그 또는 캡은 격리된 환경을 갖는 내부 샤프트 영역을 정의하고,
    상기 격리된 환경은 진공 환경인,
    프로세싱 챔버.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 플레이트는 정전기 척 또는 히터 플레이트인,
    프로세싱 챔버.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 플레이트는 금속 재료 또는 세라믹 재료 중 적어도 하나를 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 플레이트에 부착되고 상기 플러그 또는 캡을 통해 형성된 전기 커넥터; 및
    상기 플레이트에 부착되고 상기 플러그 또는 캡을 통해 형성된 열 커플을 더 포함하고,
    상기 불활성 가스 또는 진공 환경은 브레이즈 산화를 감소시키는,
    프로세싱 챔버.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 내부 샤프트 영역은 상기 진공 환경을 유지하기 위해 기밀하게 밀봉되는,
    프로세싱 챔버.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 기판 지지 조립체에 작동 가능하게 결합된 진공 펌프; 및
    상기 진공 펌프 및 상기 기판 지지 조립체에 작동 가능하게 결합된 압력 센서를 더 포함하고,
    상기 압력 센서는,
    상기 내부 샤프트 영역 내의 압력 측정값을 획득하고;
    상기 압력 측정값이 임계 압력 측정값을 초과하는지 여부를 결정하고; 및
    상기 압력 측정값이 상기 임계 압력 측정값을 초과하는 것으로 결정한 것에 응답하여, 상기 내부 샤프트 영역으로부터 공기를 펌핑 아웃(pump out)하도록 상기 진공 펌프를 트리거(trigger)하는,
    프로세싱 챔버.
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