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KR101905158B1 - 국부적으로 가열되는 다-구역 기판 지지부 - Google Patents

국부적으로 가열되는 다-구역 기판 지지부 Download PDF

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KR101905158B1
KR101905158B1 KR1020167005977A KR20167005977A KR101905158B1 KR 101905158 B1 KR101905158 B1 KR 101905158B1 KR 1020167005977 A KR1020167005977 A KR 1020167005977A KR 20167005977 A KR20167005977 A KR 20167005977A KR 101905158 B1 KR101905158 B1 KR 101905158B1
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electrode assembly
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마이클 에스. 콕스
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 개시의 실시예들은, 방위각 방향 온도 제어를 갖는 정전 척(ESC)을 제공한다. 일 실시예에서, 정전 척은, 절연성 베이스, 절연성 베이스 상에 배치된 유전체 층 ― 유전체 층은 기판 지지 표면을 가짐 ―, 절연성 베이스와 기판 지지 표면 사이에 배치된 전극 어셈블리, 및 절연성 베이스에 커플링된 복수의 가열 엘리먼트들을 포함하고, 가열 엘리먼트들은, 기판 표면에 걸친 온도 프로파일을 방위각 방향으로 제어하도록 구성된다.

Description

국부적으로 가열되는 다-구역 기판 지지부{LOCALLY HEATED MULTI-ZONE SUBSTRATE SUPPORT}
[0001] 본 개시의 실시예들은 일반적으로, 플라즈마 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 기판 지지 어셈블리에 관한 것이고, 더 구체적으로, 기판에 걸쳐 독립적인 온도 제어를 제공하기 위해, 분배된 가열 엘리먼트들을 갖는 정전 척에 관한 것이다.
[0002] 반도체 및 다른 산업들에서, 정전 척(ESC)들은, 기판의 프로세싱 동안에, 지지부들 상에 기판들과 같은 워크피스(workpiece)를 유지시키기 위해 사용된다. 전형적인 ESC는, 베이스(base), 베이스 상에 배치된 전기 절연성 층, 및 전기 절연성 층에 임베딩된(embedded) 하나 또는 그 초과의 전극들을 포함할 수 있다. 임베딩된 전기 가열기가 ESC에 제공될 수 있을 뿐만 아니라, ESC는, 프로세싱 동안에 기판 온도를 제어하기 위한 열 전달 가스의 소스에 유체적으로 커플링될 수 있다. 사용 동안에, ESC는 프로세스 챔버에서 지지부에 고정된다. ESC에서의 전극은, 전기 전압 소스에 의해, ESC 상에 배치된 기판에 대하여 전기적으로 바이어싱된다(biased). 기판의 표면 상에 그리고 ESC의 전극에, 반대 정전하들이 축적되고, 절연성 층은 이들 사이의 전하의 유동을 방해한다. 정전하의 축적으로부터 기인하는 정전력(electrostatic force)은, 기판의 프로세싱 동안에, ESC에 대해 기판을 유지시킨다.
[0003] 프로세싱 결과들을 개선하기 위해, 다수의 동심적인(concentric) 가열 구역들을 갖는 ESC들이 개발되어 왔다. 가열 구역들은, 기판 또는 막의 반응 레이트들 또는 다른 특성들을 동등하게 하기 위해, 에지 대 중심 온도 제어 능력을 위한 수단을 제공하며, 이는, 기판들의 에칭과 같은, 워크피스에 대해 수행되는 다수의 화학 반응들이 온도에 대해 고도로 의존적이기 때문이다. 챔버 내의 플라즈마, 펌핑, 다른 챔버 비대칭들로 인해, 기판에 걸친 온도가 방위각 방향으로(azimuthally) 불-균일하게 될 수 있기 때문에, 플라즈마 챔버 내에서 기판을 정밀하게 에칭하는 것은 어려울 수 있다. 방위각 방향 온도 기울기가 기판에 걸쳐 비대칭적으로 존재할 수 있고, 그에 따라, 기판의 하나의 구역이 기판의 다른 구역과 비교하여 상이한 온도에 있게 된다. 기판의 온도가 균일하지 않은 경우에, 기판 상에 배치된 다양한 층들 내로 피처(feature)들이 균일하게 에칭되지 않을 수 있다.
[0004] 그러나, 종래의 ESC들이 기판의 직경에 걸쳐 온도 제어의 적지 않은(more than a few) 동심적인 구역들을 갖는 것은 어려웠거나 또는 굉장히 고가였다. 기판 방위각 방향 온도 균일성을 제어할 수 없는 것은, 단일 기판, 및 기판들 간 양자 모두에서의 프로세스 균일성에 대해 악영향을 미친다.
[0005] 따라서, 온도 제어의 다수의 구역들을 제공하는 개선된 ESC 어셈블리에 대한 필요성이 본 기술분야에 존재한다.
[0006] 본 개시의 실시예들은, 온도 제어의 다수의 구역들을 갖는 정전 척(ESC)을 제공한다. 일 실시예에서, ESC는, 절연성 베이스, 절연성 베이스 상에 배치된 전극 어셈블리, 절연성 베이스에 커플링된 복수의 독립적으로 제어가능한 가열 엘리먼트들 ― 가열 엘리먼트들은 방위각 방향 온도 제어를 제공하도록 배열됨 ―, 및 베이스에 커플링되고, ESC의 기판 지지 표면을 형성하는 유전체 부재를 포함한다.
[0007] 다른 실시예에서, ESC는, 절연성 베이스, 절연성 베이스 상에 배치된 유전체 층 ― 유전체 층은 기판 지지 표면을 가짐 ―, 절연성 베이스와 기판 지지 표면 사이에 배치된 전극 어셈블리, 및 기판 표면에 걸친 온도 프로파일을 방위각 방향으로 제어하도록 구성된 복수의 가열 엘리먼트들을 포함한다.
[0008] 또 다른 실시예에서, 정전 척은, 제 1 표면, 및 제 1 표면 반대편의 제 2 표면을 갖는 절연성 베이스, 절연성 베이스의 제 1 표면 상에 형성된 전극 어셈블리 ― 전극 어셈블리는, 제 2 전극과 인터리빙된(interleaved) 제 1 전극을 가짐 ―, 제 1 및 제 2 전극들의 인터리빙된 부분들 사이에 형성된 복수의 가열 엘리먼트들, 및 전극 어셈블리에 커플링된 인캡슐레이팅 부재(encapsulating member)를 포함한다.
[0009] 다른 실시예에서, ESC를 제조하기 위한 방법은, 절연성 베이스 상에 전극 어셈블리를 형성하는 단계 ― 전극 어셈블리는, 제 2 전극과 인터리빙된 제 1 전극을 포함함 ―, 절연성 베이스 상에 복수의 가열 엘리먼트들을 형성하는 단계 ― 가열 엘리먼트들은, 기판 표면에 걸친 온도 프로파일을 방위각 방향으로 제어하도록 구성됨 ―, 및 전극 어셈블리 상에 인캡슐레이팅 부재를 형성하는 단계를 포함한다.
[0010] 본 개시의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 본 개시의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다.
[0011] 도 1a는, 본 개시의 일 실시예에 따른 정전 척(ESC)의 분해도를 도시한다.
[0012] 도 1b 내지 도 1e는, 본 개시의 실시예들에 따른, 전극들의 다양한 예시적인 배열들의 단면도를 도시한다.
[0013] 도 2a는, 본 개시의 다른 실시예에 따른, 도 1의 ESC를 갖는 기판 지지 어셈블리의 단면도를 도시한다.
[0014] 도 2b는, 본 개시의 다른 실시예에 따른, 전극들 및 가열 엘리먼트들의 배열을 나타내는, 절연성 베이스의 일부의 확대된 상면도를 도시한다.
[0015] 도 3은, 본 개시의 일 실시예에 따른, 절연성 베이스(104)를 노출시키기 위해 층의 일부가 커팅되어 제거된 도 2a의 기판 지지 어셈블리의 개략적인 상면도를 도시한다.
[0016] 도 4a 내지 도 4c는, 가열 엘리먼트들의 다양한 예시적인 배열을 나타내는, 도 2a의 기판 지지 어셈블리의 부분적인 단면도를 도시한다.
[0017] 도 5는, 본 개시의 다른 실시예에 따른, 유도성 가열 엘리먼트들을 사용하는 기판 지지 어셈블리의 개략적인 부분적인 횡단면도를 도시한다.
[0018] 도 6은, 본 개시의 일 실시예에 따른, 정전 척을 제조하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
[0019] 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시가 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다. 이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 가능한 경우에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들이, 추가적인 설명 없이 다른 구현들에서 유익하게 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0020] 본 개시의 실시예들은, 방위각 방향 온도 제어를 갖는 정전 척(ESC)을 제공한다. ESC는, 독립적으로 제어가능하고, 방위각 방향 온도 제어를 가능하게 하는 방식으로 ESC에 걸쳐 분배된 복수의 가열 엘리먼트들을 포함한다. 다른 실시예에서, 복수의 가열 엘리먼트들은 유도성으로 구동되고, 그에 의해, 가열 엘리먼트들로 전력을 라우팅하기 위해 ESC에서 요구되는 홀들의 양이 최소화된다. 다른 실시예들에서, 가열 엘리먼트들은 저항성 가열기들일 수 있다.
[0021] 도 1a는, 본 개시의 일 실시예에 따른 정전 척(100)의 분해도를 도시한다. 정전 척(100)은, 물리 기상 증착(PVD) 프로세스, 화학 기상 증착(CVD) 프로세스, 에칭 프로세스, 또는 임의의 적합한 플라즈마 또는 진공 프로세스를 포함하는 임의의 적합한 플라즈마 프로세스에서 사용될 수 있다. 정전 척(100)은 또한, 특히 고온 애플리케이션들에 대해, 비-플라즈마 및 비-진공 환경들에서 사용하도록 적응될 수 있다. 여기에서, 정전 척(100)의 일 실시예가 배치되어 있지만, 임의의 제조자들로부터의 정전 척들이 본 개시로부터 이익을 얻도록 적응될 수 있는 것이 고려된다.
[0022] 정전 척(100)은 일반적으로, 절연성 베이스(104), 절연성 베이스(104)의 상부 표면(107) 상에 배치된 전극 어셈블리(106), 및 전극 어셈블리(106) 상에 배치된 인캡슐레이팅 부재(102)를 포함한다. 절연성 베이스(104)는 특정한 워크피스를 핸들링하기 위해 선택된 임의의 적합한 형상들을 가질 수 있다. 도 1a에서 도시된 예시적인 예에서, 절연성 베이스(104)는, 유사한 형상 및 사이즈를 갖는 기판이 위에 배치되게 허용하도록, 절연성 베이스(104) 상에 순차적으로 형성되는, 전극 어셈블리(106) 및 인캡슐레이팅 부재(102)의 형상 및 사이즈와 실질적으로 매칭하는 주변부(132)를 갖는 원형 형상을 갖는다. 절연성 베이스(104)가 필요에 따라 임의의 형상들 또는 구성들로 이루어질 수 있다는 것이 주의된다. 절연성 베이스(104)는 절연성 재료, 예컨대 유전체 재료 또는 세라믹 재료로 제조될 수 있다. 세라믹 재료들 또는 유전체 재료들의 적합한 예들은, 실리콘 산화물, 예컨대 석영 또는 유리, 알루미늄 산화물(Al2O3), 알루미늄 질화물(AlN), 이트륨 함유 재료들, 이트륨 산화물(Y2O3), 이트륨-알루미늄-가넷(YAG), 티타늄 산화물(TiO), 티타늄 질화물(TiN), 실리콘 탄화물(SiC) 등을 포함할 수 있다. 도핑된 세라믹, 예컨대 티타니아 도핑된 알루미나 또는 칼슘 도핑된 알루미늄 질화물 등이 또한 사용될 수 있다. 선택적으로, 절연성 베이스(104)는, 전극 어셈블리(106)를 향하는 표면 상에 배치된 유전체 층을 갖는 금속성 또는 반전도성 바디일 수 있다.
[0023] 절연성 베이스(104) 상에 배치된 전극 어셈블리(106)는 분배된 전극들(108, 110)의 적어도 2개의 세트들을 포함한다. 각각의 전극(108, 110)은, 각각의 전극(108, 110)에 전압 전력이 인가되는 경우에, 필요에 따라, 상이한 극성들로 대전될 수 있고, 따라서, 정전력을 생성할 수 있다. 전극들(108, 110)은, 정전 척(100)의 폭에 대한 적어도 2배의 거리를 따라 정전력을 분배하도록 구성될 수 있다. 각각의 전극(108, 110)은 각각, 서로에 대해 개재하는(intervening) 복수의 전극 핑거(electrode finger)들(120, 122)을 가질 수 있다. 전극 인터리빙된 핑거들(120, 122)이, 정전 척(100)의 넓은 면적에 걸쳐 분배되는 국부적인(local) 정전기 인력을 제공하는 것으로 여겨지고, 그 집합(aggregation)은, 더 적은 척킹 전압을 사용하면서 높은 척킹 력(chucking force)을 제공한다. 전극 핑거들(120, 122)은 상이한 길이들 및 기하형상을 갖도록 형성될 수 있다. 일 예에서, 전극 핑거들(120, 122) 중 하나 또는 양자 모두는, 상호연결된 전극 아일랜드(island)들(124)로 형성될 수 있다. 전극 아일랜드들(124) 사이의 상호연결부(interconnection)들(126)은, 도 1a에서 도시된 바와 같은 전극들(108, 110)의 평면에 있을 수 있거나, 평면 외부에 있을 수 있고, 예컨대, 점퍼(jumper)들 및/또는 비아(via)들의 형태일 수 있다. 일 실시예에서, 전극 핑거(120, 122)는, 약 0.1 mm 내지 약 20 mm, 예컨대 약 0.25 mm 내지 약 10 mm의 폭(116)을 가질 수 있고, 폭(116)은, 척킹될 재료 타입 및 절연성 베이스(104)의 타입에 따라 변화될 수 있다. 원하는 경우에, 전극 핑거들(120, 122)은 서로에 대해 개재하는 상이한 사이즈들로 구성될 수 있다. 전극 핑거들(120, 122)은, 원하는 수의 전극 핑거들이 형성될 때까지, 번갈아(alternatively) 그리고 반복적으로 형성될 수 있다.
[0024] 제 1 전극(108)의 전극 핑거들(120) 각각 사이에, 제 2 전극(110)의 전극 핑거들(122)을 수용(receive)하기 위해, 공간들(133)이 정의된다. 공간들(133)은, 에어 갭(air gap)일 수 있거나, 유전체 스페이서 재료로 충전될(filled) 수 있거나, 또는 절연성 베이스(104) 또는 인캡슐레이팅 부재(102) 중 적어도 하나로 충전될 수 있다.
[0025] 도 1a에서 도시된 전극들(108, 110)의 구성이 단지, 예시적인 목적들을 위한 것이라는 것이 고려된다. 전극들(108, 110)은, 전극들이, 극성이 교번(alternating)되면서 절연성 베이스(104)의 상부 표면(107)에 걸쳐 분배되도록 하는 임의의 원하는 구성들로 배열될 수 있다. 상이한 극성들로 대전된 전극들의 2개의 상이한 세트들을 갖는 개념은, 임의의 원하는 구성들로 배열된 전극들에 대해 동등하게 양호하게 적응될 수 있다. 도 1b 내지 도 1e는, 제 1 및 제 2 전극들의 몇몇 가능한 배열들을 예시한다. 도 1b는 그리드-형(grid-like) 전극 구성을 도시하고, 여기에서, 제 1 전극(108)은, 전극 어셈블리의 연속적인(contiguous) 어레이를 형성하기 위해, 제 2 전극(110)과 교차한다. 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)은, 동일 평면 상에, 또는 서로에 대해 평행한 상이한 평면들에 위치될 수 있다. 도 1c는 픽셀-형(pixel-like) 또는 도트-형(dot-like) 전극 구성을 도시하고, 여기에서, 제 1 전극(108) 및 제 2 전극(110)은, 행(row) 또는 열(column)에서의 임의의 2개의 인접한 전극들이 반대의 극성들을 갖도록 (동일 평면 상에 또는 상이한 평면들에) 배열된다. 도시된 바와 같은 일 예에서, 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)은 그리드 어레이로 배열된다. 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)이, 직사각형 어레이, 육각형 어레이, 벌집형(honeycomb) 어레이, 또는 대칭적인 패턴으로 배열될 수 있다는 것이 고려된다. 도 1d는 전극들의 다른 구성을 도시하고, 여기에서, 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)은, 중심 축을 중심으로 폴라 어레이(polar array)로 교번하여 배열된다. 도 1e는 전극들의 또 다른 구성을 도시하고, 여기에서, 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)은, 실질적으로 동심적인 패턴으로 교번하여 배열된다.
[0026] 전력 소스(114)는, 전력 스위치(112)를 통해, 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)에 커플링된다. 전력 소스(114)는, 상이한 극성들을 갖는 전하들, 즉, 양 또는 음의 전하들을 생성하기 위해, 제 1 및 제 2 전극(108, 110)에 전압 전력을 제공하도록 구성된다. 제 1 및 제 2 전극(108, 110)으로부터 생성되는 양 또는 음의 전하들은, 정전 척(100)에 배치된 기판을 고정된 위치로 끌어당기기 위한 정전력을 제공한다. 일 실시예에서, 전력 소스(114)는 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)에 DC 또는 AC 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 전력 소스(114)는, 기판에 RF 바이어스를 인가하기 위해, 전극들(108, 110)에 용량성으로 커플링하는 RF 전력을 제공하도록 구성될 수 있다.
[0027] 인캡슐레이팅 부재(102)는, 단일 구조로서 정전 척(100)을 형성하기 위해, 전극 어셈블리(106)를 샌드위칭(sandwiching)하면서, 절연성 베이스(104) 상에 배치된다. 인캡슐레이팅 부재(102)는, 기판이 위에 척킹되는 절연성 표면을 제공하기 위해, 전극 어셈블리(106) 상에 위치된다. 인캡슐레이팅 부재(102)는, 아래 놓인 전극 어셈블리(106), 및 몇몇 실시예들에서는, 또한, 절연성 베이스(104)의 열 특성들과 실질적으로 매칭하는 열 특성들, 예컨대 열 팽창 계수를 갖는 재료로 제조될 수 있다.
[0028] 인캡슐레이팅 부재(102), 전극 어셈블리(106), 및 절연성 베이스(104)가 미리 결정된 순서로 스태킹된(stacked) 후에, 인캡슐레이팅 부재(102), 전극 어셈블리(106), 및 절연성 베이스(104)를 함께 융합(fuse)시켜서, 일체형 파트로서 정전 척(100)의 적층된 구조를 형성하기 위해, 어닐링 프로세스와 같은 본딩(bonding) 프로세스가 수행된다. 인캡슐레이팅 부재(102), 전극 어셈블리(106), 및 절연성 베이스(104)가, 예컨대 섭씨 300 도 초과의 고온 환경에서 동작하도록 요구될 수 있기 때문에, 이러한 3개의 컴포넌트들을 제조하기 위해 활용되는 재료들은, 가열 프로세스 동안에 높은 열 처리를 견딜 수 있는 가열 저항 재료들, 예컨대 세라믹 재료들 또는 유리 재료들로부터 선택될 수 있다.
[0029] 일 실시예에서, 인캡슐레이팅 부재(102) 및 절연성 베이스(104)는, 우수한 강도 및 내구성, 뿐만 아니라, 열 전달 특성들을 제공하는, 세라믹 재료, 유리 재료, 또는 세라믹과 금속 재료의 합성물로 제조될 수 있다. 인캡슐레이팅 부재(102) 및 절연성 베이스(104)를 제조하기 위해 선택되는 재료들은, 높은 열 부하들 하에서 응력(stress) 또는 고장(failure)을 야기할 수 있는 열 팽창 미스매치(mismatch)를 감소시키기 위해, 중간의 전극 어셈블리(106)와 실질적으로 매칭되거나 또는 유사한 열 팽창 계수를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 인캡슐레이팅 부재(102)의 열 팽창 계수는 약 3 내지 약 8 μm/(m*K)일 수 있다. 인캡슐레이팅 부재(102) 및 절연성 베이스(104)를 제조하는데 적합한 세라믹 재료는, 유리, 실리콘 탄화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 산화물, 이트륨 함유 재료들, 이트륨 산화물(Y2O3), 이트륨-알루미늄-가넷(YAG), 티타늄 산화물(TiO), 또는 티타늄 질화물(TiN)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 인캡슐레이팅 부재(102) 및 절연성 베이스(104)는, 분산된 세라믹 입자들을 갖는 금속과 같은, 금속과 세라믹의 상이한 조성을 포함하는 합성물 재료로 제조될 수 있다.
[0030] 일 실시예에서, 전극 어셈블리(106)는, 인접한 인캡슐레이팅 부재(102) 및 절연성 베이스(104)와 유사한 열 팽창 계수를 가질 수 있는 금속성 재료, 예컨대 몰리브덴으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 전극 어셈블리(106)의 열 팽창 계수는 약 2 내지 약 8 μm/(m*K)이고, 일반적으로, 인캡슐레이팅 부재(102)의 열 팽창 계수의 20 퍼센트 내에 있다.
[0031] 동작 동안에, 전력 소스(114)에 전력이 공급되는 경우에, 정전력을 생성하기 위해, 제 1 전극(108)에 음의 전하가 인가될 수 있고, 제 2 전극(110)에 양의 전하가 인가될 수 있거나, 또는 그 반대로 인가될 수 있다. 척킹 동안에, 전극들(108, 110)로부터 생성되는 정전력은, 그 위에 배치된 기판을 고정된 위치로 척킹하고 유지시킨다. 전력 소스(114)로부터 공급되는 전력이 턴 오프되면(turned off), 전극들(108, 110) 사이의 계면(118)에 존재하는 전하들은 긴 시간 기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 정전 척(100) 상에 유지되는 기판을 제거하기 위하여, 계면(118)에 존재하는 전하를 제거하기 위해, 반대 극성의 전력의 짧은 펄스가 전극들(108, 110)에 제공될 수 있다.
[0032] 도 2a는, 본 개시의 다른 실시예에 따른, 도 1의 정전 척을 갖는 기판 지지 어셈블리(200)의 단면도를 도시한다. 그러면, 기판 지지 어셈블리(200)는 추가로, 프로세싱 동안에, 그 위에 배치된 기판(204)을 유지시키기 위해, 플라즈마 프로세싱 진공 챔버와 같은 프로세싱 챔버에 배치될 수 있다. 본원에서 설명되는 기판 지지 어셈블리(200)가 진공 플라즈마 프로세싱을 위해 사용되지만, 기판 지지 어셈블리(200)는, 대기 또는 임의의 조건들 하에서 동작하는 프로세싱 장비들을 포함하는 임의의 적합한 프로세싱 툴들에서 구현될 수 있다는 것이 주의된다.
[0033] 도 2a의 횡단면도에서 도시된 바와 같이, 전극 어셈블리(106)는, 페데스탈(202)에 의해 지지되는 절연성 베이스(104) 상에 배치된다. 전극 어셈블리(106)는 인캡슐레이팅 부재(102)에 의해 덮이고, 개재하는 전극 핑거들(120, 122)을 갖는, 제 1 전극(108) 및 제 2 전극(110)을 포함할 수 있다. 도 2a에서 도시된 예에서, 음의 전하가 제 1 전극(108)에 인가되고, 양의 전하는 제 2 전극(110)에 인가된다. 전극 어셈블리(106)로부터 생성되는 음 및 양의 전하들은, 각각, 기판(204)이, 반대의 극성들을 갖는 전하들, 즉, 양의 전하들 및 음의 전하들을 생성하게 유도하고, 그에 의해, 기판 지지 어셈블리(200) 상에 기판(204)을 척킹하기 위한 정전력이 생성된다. 예컨대, 제 1 전극(108)의 전극 핑거들(120) 상에 존재하는 음의 전하들은, 기판 지지 어셈블리(200) 상에 기판(204)을 고정적으로 위치시키기 위한 정전력을 생성하기 위해, 기판(204)이 양의 전하들(206)을 국부적으로 생성하게 유도할 수 있다. 유사하게, 제 2 전극(110)의 전극 핑거들(122) 상에 존재하는 양의 전하들은, 기판(204)이 음의 전하들(210)을 국부적으로 생성하게 유도할 수 있다. 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)로부터의 전극 핑거들 중 몇몇은, 정전 척(100)에 대하여 휘어진(bowed) 기판을 평탄하게(flatten) 하기 위해, 프로세싱 동안에, 턴 오프될 수 있거나, 또는 다른 전극 핑거들보다 더 높은 전력으로 동작될 수 있다는 것이 고려된다.
[0034] 제 1 및 제 2 전극(108, 110)의 개재하는 핑거 전극들(120, 122)을 활용함으로써, 전극 핑거들(120, 122) 사이에 정의된 계면(118)의 긴 길이로 인해, 정전 척(100)의 더 넓은 면적에 걸쳐 분배되는 강화된 그리고 국부화된(localized) 정전기장이 생성될 수 있어서, 종래의 정전 척들과 비교하여 더 적은 척킹 전압으로 기판 지지 어셈블리(200) 상에 기판(204)을 보유하는 것을 돕는, 기판에 대한 정전기 인력이 생성될 수 있다.
[0035] 도 2a에서 도시된 본 개시의 일 실시예에서, 복수의 가열 엘리먼트들(203)이 추가로, 절연성 베이스(104)의 상부 표면 상에 배치된다. 가열 엘리먼트들(203)은 전극들(108, 110)에 대해 평행하게 위치될 수 있다. 가열 엘리먼트들(203)은, 전극들(108, 110) 사이에 정의된 공간에 배치된 불연속적인(discrete) 금속 라인들 또는 공간들의 형태일 수 있다. 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들(203)의 각각의 그룹은 온도 제어기(211)에 개별적으로 커플링될 수 있고, 그에 의해, 정전 척(100)에 걸쳐, 복수의 독립적으로 제어가능한 가열 구역들을 제공할 수 있다. 도 2a에서 도시된 일 예에서, 가열 엘리먼트들(203)은, 2개의 인접한 전극 핑거들(120, 122) 사이의 공간을 따라 배치된다. 2개의 바로 인접한 전극 핑거들(120, 122) 사이의 간격(209)은 약 1mm 내지 약 3 mm일 수 있고, 간격(209)은, 전극 핑거들(120, 122)의 사이즈 및/또는 전극 어셈블리(106)의 사이즈에 따라 변화될 수 있다.
[0036] 본 개시의 다른 실시예에서, 가열 엘리먼트들(203)은 전극들(108, 110)에 의해 둘러싸일 수 있고, 전극들의 정전 커플링을 약화시키는 것을 방지하기 위해, 가열 엘리먼트들(203)이 전극들(108, 110)과 평행하게 있지 않도록 하는 방식으로 배열된다. 예컨대, 절연성 베이스(104)의 일부의 확대된 상면도인 도 2b에서 도시된 일 실시예에서, 가열 엘리먼트들(203) 각각은, 핑거와 같은 형태일 수 있고, 전극들(108, 110)의 배열에 대해 실질적으로 수직적인 방향으로 연장될 수 있다. 가열 엘리먼트들(203)의 구성 및 몇몇 가능한 배열이, 도 3, 도 4a 내지 도 4c, 및 도 5에 대하여, 아래에서 더 상세히 논의될 것이다.
[0037] 도 3은, 본 개시의 일 실시예에 따른, 절연성 베이스(104)를 노출시키기 위해, 층의 일부(302)가 커팅되어 제거된 도 2a의 기판 지지 어셈블리(200)의 개략적인 상면도를 도시한다. 예시적인 목적들의 용이함을 위해, 기판이 생략되었다. 도 3은, 분배된, 독립적으로 제어되는 가열 엘리먼트들(203) 및 전극 핑거들(120, 122)의 예시적인 배열을 예시한다. 가열 엘리먼트들(203)은, 정전 척(100)에 유도성 또는 저항성 가열을 제공하는데 적합한 임의의 가열 디바이스일 수 있다.
[0038] 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)은, 도 1b 내지 도 1e에서 도시된 것들과 같이, 극성이 교번되면서 절연성 베이스(104)의 상부 표면(107) 위에 임의의 원하는 구성들로 배열될 수 있다. 대응하여, 가열 엘리먼트들(203)이, 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)과 물리적으로 접촉하지 않으면서, 절연성 베이스(104)의 표면에 걸쳐 임의의 원하는 배열로, 제 1 및 제 2 전극들(108, 110) 사이에 점재될(interspersed) 수 있다. 대안적으로, 가열 엘리먼트들(203)은, 가열 엘리먼트들의 수 및/또는 구성이, 척킹 전극들에 대해 요구되는 표면 면적에 의해 제한되지 않도록, 전극들을 갖는 층과 상이한 층에 배치될 수 있다. 예컨대, 가열 엘리먼트들(203)은, 도 1b 내지 도 1e에 대하여 위에서 논의된 것들과 유사한, 그리드-형 구성, 픽셀-형 또는 도트-형 구성, 폴라 어레이 구성, 또는 동심적인 구성으로 배열될 수 있다.
[0039] 다시 도 3을 참조하면, 가열 엘리먼트들(203)은, 제 1 및 제 2 전극들(108, 110) 사이에 정의된 공간(133)에 배치된 불연속적인 금속 라인들 또는 공간들의 형태일 수 있다. 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들(203)의 각각의 그룹은, 정전 척에 걸쳐 복수의 독립적으로 제어가능한 가열 구역들을 제공하기 위해, 온도 제어기(211)에 개별적으로 커플링될 수 있다. 따라서, 가열 엘리먼트들(203)은, 포인트 단위로(point-by-point) 제어가능한 방식으로, 정전 척을 독립적으로 가열할 수 있고, 그에 의해, 그 위에 배치된 기판의 직경에 걸친 온도 분배를 방위각 방향으로 제어할 수 있다.
[0040] 일 예에서, 가열 엘리먼트들(203) 각각은, 약 0.1 mm 내지 약 30 mm의 폭, 예컨대 약 0.5 mm, 및 약 0.1 mm 내지 약 30의 길이, 예컨대 약 10 mm의 스케일(scale)로 형성된다. 가열 엘리먼트들(203)은 약 0.01 mm 내지 약 1 mm의 두께를 가질 수 있다. 여기에서, 가열 엘리먼트들(203)이 약 80개의 가열 엘리먼트들을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 임의의 수의 가열 엘리먼트들이 고려된다. 다양한 예들에서, 약 10개 내지 약 300개의 가열 엘리먼트들, 바람직하게는 약 40개 내지 약 300개의, 예컨대 약 100개 내지 약 160개의 가열 엘리먼트들이, 절연성 베이스(104)의 표면에 걸쳐 배열될 수 있다. 가열 엘리먼트들(203)의 수는 정전 척(100)의 표면 면적에 따라 변화될 수 있다. 기판 가열의 구역들의 수에 대한 실질적인 제한들은, 척킹 영역들에서의 요구되는 정전력을 달성하기 위해 전극들(108, 110)에 의해 점유되는 표면 면적, 및 (열 교환 목적들을 위한) 비-척킹 영역들에서의 기판의 배면 상에 가해지는 가스 압력을 유지하기 위해 요구되는 힘의 양 뿐이라는 것이 인식되어야 한다.
[0041] 도 4a는, 본 개시의 다른 실시예에 따른 기판 지지 어셈블리(400)의 개략적인 부분적인 횡단면도를 도시한다. 도 4a에서 도시된 기판 지지 어셈블리(400)는, 도 1a 내지 도 1e, 도 2a, 도 2b, 및 도 3에서 도시된 정전 척(100)에 대하여 위에서 논의된 바와 유사한 방식으로 기능할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(400)는 페데스탈(403) 상에 위치된 정전 척(402)을 포함한다. 정전 척(402)은, 프로세싱 동안에, 그 위에 기판(204)을 유지시키기 위해, 절연성 베이스(404), 절연성 베이스(404) 상에 배치된 전극 어셈블리(406), 전극 어셈블리(406) 상에 배치된 인캡슐레이팅 부재(408)를 포함한다. 전극 어셈블리(406)는, 제 1 전극(412)과, 제 1 전극(412)에 대해 평행하게 배치된 제 2 전극(414) 사이에 정의된, 또는 제 1 전극(412) 및 제 2 전극(414)에 인접한 공간(417) 내에 위치된 복수의 가열 엘리먼트들(416)(하나만 도시됨)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전극들(412, 414)은 각각, 상이한 극성들을 갖는 전하들을 생성하기 위하여, 제 1 및 제 2 전극들(412, 414)에 전압 전력을 제공하기 위해, 스위치(422)를 통해 전력 소스(420)에 연결된다.
[0042] 도 4a의 실시예에서, 가열 엘리먼트들(416)은 절연성 베이스(404)의 상단 표면(407) 상에 배치될 수 있고, 제 1 및 제 2 전극들(412, 414)과 동일 평면 상에 있다. 가열 엘리먼트들(416)은 제 1 및 제 2 전극들(412, 414)과 동일한 층에 배치될 수 있다. 대안적으로, 인터리빙된 제 1 및 제 2 전극들(412, 414)은, 가열 엘리먼트들을 갖는 제 2 층에 적층된 제 1 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 인터리빙된 제 1 및 제 2 전극들은, 도 4b에서 도시된 바와 같이, 내부에 가열 엘리먼트들(416)을 갖는 얇은 층(419) 바로 위에 배치될 수 있다. 그러한 경우에, 가열 엘리먼트들(416)은 원하는 패턴으로 구성된 연속적인 라인 또는 불연속적인 섹션들의 형태일 수 있다. 가열 엘리먼트들 및 전극들이 동일한 층(또는, 함께 적층된 2개의 인접한 층들)에 형성되게 하는 것은, 정전 척의 두께가 감소될 수 있고, 정전 척이 낮은 질량을 갖는 통합된 컴포넌트로서 형성될 수 있기 때문에, 유리할 수 있다. 낮은 질량은 기판 지지 어셈블리(400)의 신속한 가열 및 냉각을 가능하게 하고, 이는 특히, 가열 엘리먼트들(416)이 약 30 ℃/초 또는 그 초과, 예컨대 약 50 ℃/초 내지 250 ℃/초, 예컨대 약 100 ℃/초의 더 높은 온도 램프 레이트들을 제공하도록 구성되는 경우에 유용하다.
[0043] 가열 엘리먼트들(416)은, 저항성 가열 또는 유도성 가열과 같은 임의의 적합한 가열 기법들을 사용할 수 있다. 도 4a 내지 도 4c는, 가열 엘리먼트들(416)이 저항성 가열 엘리먼트들인 실시예들을 도시한다. 가열 엘리먼트들(416)은, 저항성 금속, 저항성 금속 합금, 또는 이들 둘의 조합으로 구성될 수 있다. 가열 엘리먼트들을 위한 적합한 재료들은, 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄 등과 같은 높은 열 저항을 갖는 재료들을 포함할 수 있다. 가열 엘리먼트들(416)은 또한, 미스매칭된 열 팽창에 의해 야기되는 응력을 감소시키기 위해, 인캡슐레이팅 부재(408) 및 아래 놓인 절연성 베이스(404)의 열 특성들 중 적어도 하나 또는 양자 모두와 실질적으로 매칭하는 열 특성들, 예컨대 열 팽창 계수를 갖는 재료로 제조될 수 있다.
[0044] 다시 도 4a를 참조하면, 가열 엘리먼트들(416)은, 절연성 베이스(404)를 관통하는(running through) 하나 또는 그 초과의 전기 상호연결부들(418)을 통해, 외부 전력 소스(211)에 커플링될 수 있다. 전력 소스(424)는 직류(DC) 전력 소스, 교류(AC) 전력 소스, 또는 이들 둘의 조합을 포함할 수 있다. 가열 엘리먼트들(416) 각각은 동일한 또는 개별적인 하나 또는 그 초과의 전력 소스들에 커플링될 수 있고, 프로세싱 동안에, 기판(204) 상의 온도 프로파일을 "튜닝(tune)"하기 위해 독립적으로 제어될 수 있다.
[0045] 도 4c에서 도시된 대안적인 실시예에서, 가열 엘리먼트들(416)은, 제 1 및 제 2 전극들(412, 414) 반대편에서, 절연성 베이스(404)의 배면 표면(409) 상에 형성될 수 있다. 가열 엘리먼트들(416)이 절연성 베이스(404)의 배면 상에 형성되게 하는 것은, 그러한 형성이, 외부 전력 소스에 가열 엘리먼트들(416)을 연결시키기 위해 요구되는, 절연성 베이스(404)를 통하는 전기 상호연결부들의 와이어링의 복잡성을 방지하기 때문에, 유리할 수 있다. 가열 엘리먼트들(416)이 전극들(412, 414)과 상이한 층에 형성되기 때문에, 가열 엘리먼트들(416)은, 전극들(412, 414)을 수평으로 오버래핑하는 패턴들을 포함하는 임의의 패턴으로 배열될 수 있다. 또한, 가열 엘리먼트들(416)의 수가, 척킹 전극들에 대해 요구되는 표면 면적에 의해 제한되지 않는다. 결과로서, 기판에 걸친 온도 프로파일의 더 우수한 제어가 획득될 수 있다.
[0046] 도 5는, 본 개시의 다른 실시예에 따른, 유도성 가열 엘리먼트들을 사용하는 기판 지지 어셈블리(500)의 개략적인 부분적인 횡단면도를 도시한다. 기판 지지 어셈블리(500)는, 가열 엘리먼트들(516)(하나만 도시됨)이 유도성 가열 엘리먼트들로서 구성되는 것을 제외하고, 도 2a에서 도시된 기판 지지 어셈블리(200)에 대하여 위에서 논의된 바와 실질적으로 유사한 방식으로 기능할 수 있다. 가열 엘리먼트들(516)은, 지지 페데스탈(503) 상에 배치된 안테나와 같은 유도성 드라이버(520)에 유도성으로 커플링된다. 가열 엘리먼트들(516)은, 대응하는 유도성 드라이버(520)에 의해 생성되는 유도되는 전류에 의해 가열될 수 있다. 가열 엘리먼트들은 금속성 재료로 제조될 수 있고, 위에서 논의된 바와 같은 불연속적인 엘리먼트들의 형태로, 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)과 동일한 측 상에 배치될 수 있다.
[0047] 일 실시예에서, 가열 엘리먼트들(516)은, 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)과 동일한 층에 배치된다. 대안적으로, 가열 엘리먼트들(516)은, 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)과 상이한 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 가열 엘리먼트들(516)은, 절연성 베이스(504) 내의 제 1 층에 임베딩될 수 있다. 제 1 층은, 내부에 제 1 및 제 2 전극들(108, 110)을 갖는 제 2 층에 적층된다. 가열 엘리먼트들(516)은 또한, 도 4b 및 도 4c에 대하여 위에서 논의된 바와 유사한 방식으로, (유도성 드라이버(520)와 간섭하지 않으면서) 절연성 베이스(504)의 배면 표면 상에 형성될 수 있다. 유도성 드라이버(520)는 전자기 코일 등일 수 있고, 지지 페데스탈(503) 상에 또는 그 내에, 즉, 제 1 및 제 2 전극들(108, 110) 반대편의, 절연성 베이스(504)의 측 상에 또는 그 내에 형성될 수 있다.
[0048] 동작 시에, 유도성 드라이버(520)는, 라인(524)을 통해, 예컨대 교류(AC) 전력 소스와 같은 외부 전력 소스(522)에 의해 전력공급된다. 유도성 드라이버(520)를 통해 교류가 유동하는 경우에, 유도성 드라이버(520)의 자기장(530)은 대응하는 가열 엘리먼트(516)에서 와전류(eddy current)를 유도하고, 이는, 가열 엘리먼트(516)가 고온이 되게 하고, 그에 의해, 정전 척(502)의 불연속적인 영역이 가열된다. 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들(516)의 각각의 그룹이 독립적으로 제어됨에 따라, 기판(204)의 온도 프로파일이, 방위각 방향으로, 방사상으로, 또는 임의의 다른 방식으로 제어 및 튜닝될 수 있다. 유도성 가열 기법으로 정전 척(502)을 가열하는 것은, 유도성 가열이, 외부 전력 소스에 가열 엘리먼트들(516)을 연결시키기 위해 요구되는, 절연성 베이스(504)를 통하는 전기 상호연결부들의 와이어링의 복잡성을 방지하기 때문에, 저항성 가열 기법에 비해 이점들을 제공한다. 원하는 경우에, 정전 척은, 시너지 효과(synergic effect)를 제공하도록, 저항성 및 유도성 가열 접근법들로 가열될 수 있다.
[0049] 도 4a 내지 도 4c 및 도 5에서 도시된 실시예들에서, 복수의 이격된 냉각 그루브(groove)들(426)이, 인캡슐레이팅 부재의 상단 표면에 형성될 수 있다. 예시적인 목적들의 용이함을 위해, 도 4a와 함께 논의가 이루어질 것이다. 몇몇 엘리먼트들이 명료성을 위해 도 4b 내지 도 4c 및 도 5로부터 생략되었다는 것이 인식되어야 한다. 냉각 그루브들(426)(명료성을 위해 하나의 냉각 그루브만이 도시됨)은, 기판(204)과 정전 척(402) 사이의 균일한 열 전달을 용이하게 하기 위하여, 기판(204)의 배면에 가스를 제공하기 위해 활용된다. 냉각 그루브들(426)은, 기판(204)을 냉각시키기 위해, 냉각제 소스(428)로부터 라인(432)을 통해 냉각제(예컨대, 냉각 가스)를 순환시키기 위해 크기설정 및 분배될 수 있다. 냉각 그루브들(426)은, 원형 그루브들, 방사상 그루브들, 또는 이들의 조합으로 구성된 임의의 원하는 구성으로, 교차하는 채널들의 패턴을 형성할 수 있다. 선택적으로, 절연성 베이스(404)의 배면 표면(409)이 또한, 냉각제 소스(428)로부터 라인(434)을 통해 냉각제를 순환시키기 위해, 이격된 그루브들(430)을 내부에 가질 수 있다. 그루브들(430)은, 가열 구역들에 매우 근접하게 배치될 수 있다. 그루브들(430)은, 기판 지지 어셈블리(400)를 효과적으로 냉각시키기 위한 원하는 패턴을 형성할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 이격된 그루브들은, 기판 지지 어셈블리(400)의 냉각을 강화하기 위해, 페데스탈(403)의 상단 표면에 제공될 수 있다.
[0050] 도 6은, 본 개시의 일 실시예에 따른, 정전 척을 제조하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다. 예시적인 목적들을 위해, 다음의 논의는 도 4a와 함께 이루어질 것이다. 방법이, 도 4b, 도 4c, 및 도 5에서 도시된 정전 척들을 제조하기 위해, 유사하게 적응될 수 있거나 또는 변형될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 방법(600)은, 상단 표면(407) 및 배면 표면(409)을 갖는 절연성 베이스(404)를 제공함으로써, 단계(602)에서 시작된다. 절연성 베이스(404)의 상단 표면(407)은, 인캡슐레이팅 부재(408)와 같은, 정전 척의 다른 컴포넌트들을 수용하기 위해 사용된다. 절연성 베이스(404)의 배면 표면(409)은, 기판 지지 어셈블리(400)를 형성하기 위해, 페데스탈(403) 상에 배치되도록 적응된다.
[0051] 위에서 논의된 바와 같이, 절연성 베이스(404)는, 그 위에 후속하여 형성되는 전극 어셈블리(406)를 지지하기 위해, 절연성 재료로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 절연성 베이스(404)는, 유리, 알루미늄 질화물, 알루미늄 산화물, 또는 세라믹으로 제조된다. 절연성 베이스(404)는, 위에 배치될 기판의 사이즈 및 형상을 수용하도록 선택된 평면 영역(plan area)을 가질 수 있다. 일 예에서, 절연성 베이스(404)는 약 4 인치 내지 약 18 인치의 직경을 갖는 원형 형상일 수 있다. 대안적으로, 평면 영역은 직사각형과 같은 다각형일 수 있다.
[0052] 단계(604)에서, 절연성 베이스(404)의 상단 표면(407) 상에 전극 어셈블리(406)가 배치된다. 도 1 및 도 2에 관하여 위에서 설명된 전극 어셈블리(106)와 유사하게, 전극 어셈블리(406)는, 전력 소스(420)에 의해 전력공급되는 경우에, 상이한 극성들을 갖는 전하들을 생성하기 위해, 제 1 전극(412) 및 제 2 전극(414)을 포함할 수 있다.
[0053] 일 실시예에서, 전극 어셈블리(406)는 금속성 바(bar)들, 시트(sheet), 스틱들, 포일(foil)에 의해 형성될 수 있고, 미리-몰딩될(pre-molded) 수 있고, 미리-주조될(pre-casted) 수 있고, 미리-제조될 수 있고, 정전 척의 제조 동안에, 절연성 베이스(404)의 상단 표면(407) 상에 배치될 수 있다. 대안적으로, 절연성 베이스(404)의 상단 표면(407) 바로 위에 전극 어셈블리(406)를 증착 및 형성하기 위해, 금속 증착 프로세스가 수행될 수 있다. 적합한 증착 프로세스는, PVD, CVD, 도금, 잉크 젯 프린팅(ink jet printing), 고무 스탬핑(rubber stamping), 스크린 프린팅(screen printing), 또는 에어로졸 프린트(aerosol print) 프로세스를 포함할 수 있다. 부가적으로, 금속 페이스트(paste)/금속 라인들이 절연성 베이스(404)의 상단 표면(407) 상에 형성될 수 있다. 금속 페이스트/금속 라인들은 초기에, 인접한 직사각형들, 원들, 육각형들, 또는 절연성 베이스(404)의 상단 표면(407) 상에 상이한 구성들 또는 치수들을 갖는 원하는 전극 핑거들을 형성하기 위한 다른 유사한 형상의 피처들의 어레이와 같은 원하는 패턴으로, 대상 표면 상에 패터닝될 수 있는, 액체, 페이스트, 또는 금속 겔일 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 제 1 및 제 2 전극들(412, 414)은 각각, 복수의 전극 핑거들을 가질 수 있다.
[0054] 단계(606)에서, 기판 지지 어셈블리(400)에 걸쳐 다수의 작은, 독립적으로 제어가능한 가열 구역들을 제공하기 위해, 절연성 베이스(404) 상에 복수의 가열 엘리먼트들(416)이 배치된다. 일 실시예에서, 가열 엘리먼트들(416)은 절연성 베이스(404)의 상단 표면(407) 상에 형성되고, 제 1 및 제 2 전극들(412, 414)과 동일 평면 상에 있다. 가열 엘리먼트들(416)은 제 1 및 제 2 전극들(412, 414)과 동일한 층에 배치될 수 있다. 대안적으로, 인터리빙된 제 1 및 제 2 전극들(412, 414)은, 도 4b에서 도시된 바와 같이, 가열 엘리먼트들을 갖는 제 2 층에 적층된 제 1 층에 형성될 수 있다. 하나의 다른 실시예에서, 가열 엘리먼트들(416)은, 도 4c에서 도시된 바와 같이, 절연성 베이스(404)의 배면 표면 상에 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 가열 엘리먼트들은, 도 5에서 도시된 바와 같이, 절연성 베이스 상에 또는 그 내에 형성된 유도성 가열 엘리먼트들일 수 있다.
[0055] 가열 엘리먼트들(416)은, 전극들(412, 414)에 의해 점유되지 않는, 절연성 베이스(404)의 상단 표면(407)을 따라 이어지는 불연속적인 금속 라인들 또는 공간들의 형태일 수 있다. 일 예에서, 가열 엘리먼트들(416)은, 제 1 및 제 2 전극들(412, 414) 사이에 정의된 공간 내에 형성된다. 전극들(412, 414)이 도 1b 내지 도 1e에서 도시된 패턴으로 형성되는 경우들에서, 가열 엘리먼트들(416)은, 기판 지지 어셈블리에 걸쳐 다수의 독립적으로 제어가능한 가열 구역들을 제공하는 방식으로, 전극들에 의해 덮이지 않은 공간들에 걸쳐 분배된다.
[0056] 가열 엘리먼트들(416)은, 단계(604)에서 논의된 바와 같은, 전극들(412, 414)을 제조하는 기법들과 유사한 기법을 사용하여 형성될 수 있다. 예컨대, 가열 엘리먼트들(416)은, 스크린 프린팅 프로세스와 같은 금속 증착 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 가열 엘리먼트들(416)은, 절연성 베이스(404)에 미리-형성될 수 있는 전기 상호연결부(418)를 통해 외부 전력 소스(211)에 연결될 수 있다. 대안적으로, 유도성 가열 엘리먼트들이 사용되는 경우에, 전기 상호연결부는 요구되지 않을 수 있다. 일 예에서, 가열 엘리먼트들(416)은, 약 0.1 mm 내지 약 30 mm의 폭, 및 약 0.1 mm 내지 약 30의 길이의 스케일로 형성된다. 일 실시예에서, 약 80개 내지 약 200개의 가열 엘리먼트들이 절연성 베이스(404)의 상단 표면(407) 상에 존재할 수 있다. 가열 엘리먼트들(416)의 수, 사이즈, 및 패턴은, (가열 엘리먼트들 및 전극들이 동일한 층에 있는 경우의) 척킹 영역들에서의 요구되는 정전력을 달성하기 위해 전극들(412, 414)에 의해 점유되는 표면 면적, 및 (열 교환 목적들을 위한) 비-척킹 영역들에서의 기판의 배면 상에 가해지는 가스 압력(약 1 내지 20 Torr)을 유지하기 위해 요구되는 힘의 양에 따라 변화될 수 있다.
[0057] 단계(608)에서, 도 4a에서 도시된 바와 같이, 절연성 베이스(404) 상에 존재하는 가열 엘리먼트들(416) 및 전극 어셈블리(406) 상에 인캡슐레이팅 부재(408)가 배치된다. 인캡슐레이팅 부재(408)는, 도 4b, 도 4c, 및 도 5에 대하여 위에서 논의된 바와 같이, 가열 엘리먼트들이 전극 어셈블리와 상이한 층에 존재하는 경우에, 전극 어셈블리만을 덮을 수 있다. 인캡슐레이팅 부재(408)는 세라믹 재료 또는 유리 재료일 수 있다. 인캡슐레이팅 부재(408)는, 화학 기상 증착(CVD) 프로세스, PECVD 프로세스, 스핀 코팅 프로세스, 플레임 코팅(flame coating) 프로세스, 에어로졸 증착 프로세스, 물리 기상 증착(PVD) 프로세스, 침지(immersion) 코팅, 스퍼터링, 열 스프레잉 코팅(예컨대, 플라즈마 스프레잉 코팅), 비-플라즈마, 비-열 보조 코팅, 열간 등방압 가압법(hot isostatic pressing), 냉간 등방압 가압법(cold isostatic pressing), 적층, 압축 몰딩(compression molding), 주조, 콤팩팅(compacting), 신터링, 또는 코-신터링(co-sintering) 기법들, 또는 전극 어셈블리(406) 상에 세라믹 재료 또는 유리 재료를 형성하기 위한 임의의 적합한 프로세스에 의해, 전극 어셈블리(406) 상에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 인캡슐레이팅 부재(408)를 제조하기 위해 선택되는 세라믹 재료는, 실리콘 탄화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 산화물, 이트륨 함유 재료들, 이트륨 산화물(Y2O3), 이트륨-알루미늄-가넷(YAG), 티타늄 산화물(TiO), 또는 티타늄 질화물(TiN) 중 적어도 하나이다. 인캡슐레이팅 부재(408)는 약 0.05 mm 내지 약 2 mm의 두께를 가질 수 있다.
[0058] 일 실시예에서, 인캡슐레이팅 부재(408)는 약 4 내지 약 8 μm/(m*K)의 열 팽창 계수를 가질 수 있다. 인캡슐레이팅 부재(408)는 강화된 열 저항, 및 섭씨 1000 도 초과의 용융점을 가질 수 있다. 인캡슐레이팅 부재(408)는, 약 10 GPa 내지 약 30 GPa의 경도(비커스(Vickers) 1 Kgf), 약 6 μ-인치 내지 1 μ-인치, 예컨대 약 4 μ-인치의 표면 거칠기, 및 약 1 퍼센트 미만의 물 흡수도(water absorbency)를 가질 수 있다.
[0059] 단계(610)에서, 인캡슐레이팅 부재(408)와 절연성 베이스(404) 사이에 전극 어셈블리(106) 및 가열 엘리먼트들(416)이 샌드위칭되면서, 인캡슐레이팅 부재(408) 및 절연성 베이스(404) 양자 모두를 전체로서 함께 융합시키기 위해, 본딩 프로세스가 수행되고, 그에 의해, 도 4a에서 도시된 바와 같은 정전 척(402)의 일체형 컴포넌트가 형성된다.
[0060] 어닐링, 신터링, 접착(adhering), 슬럼핑(slumping), 또는 확산 본딩과 같지만 이에 제한되지는 않는 상이한 타입들의 본딩 프로세스들이 활용될 수 있다는 것이 주의된다. 일 예에서, 단계(610)에서의 본딩 프로세스는 어닐링 프로세스이다. 어닐링 프로세스는, 오븐, 퍼니스(furnace), 열 플레이트, RTP(rapid thermal processing) 챔버, 스파이크 어닐링(spike anneal), 또는 레이저 어닐링 챔버 등과 같은 임의의 적합한 경화 또는 어닐링 툴에 의해 수행될 수 있다. 어닐링 프로세스는, 일체형 파트로 형성되기 위한, 인캡슐레이팅 부재(408), 전극 어셈블리(406), 및 절연성 베이스(404)의 통합(consolidation)을 보조하기 위해, 섭씨 약 1200 도 내지 섭씨 약 2500 도의 온도로 수행될 수 있다.
[0061] 따라서, 온도 제어 능력의 다수의 구역들을 갖는 정전 척을 갖는 기판 지지 어셈블리가 제공된다. 복수의 가열 엘리먼트들이 절연성 베이스 상에 형성될 수 있고, 척킹 전극들과 동일 평면 상에 있다. 대안적으로, 가열 엘리먼트들은, 내부에 척킹 전극들을 갖는 제 2 층에 적층된 제 1 층에 형성될 수 있다. 가열 엘리먼트들은, 정전 척의 표면에 걸쳐 다수의 가열 구역들을 제공하기 위해, 척킹 전극들에 의해 덮이지 않은 표면 영역을 따라 이어지는 불연속적인 섹션들의 형태로 배열될 수 있다. 가열 엘리먼트들 및 척킹 전극들이 동일한 층(또는 함께 적층된 2개의 인접한 층들)에 형성되게 하는 것은, 정전 척의 두께가 감소될 수 있고, 정전 척이 낮은 질량을 갖는 통합된 컴포넌트로서 형성될 수 있기 때문에, 유리하다. 낮은 질량은 기판 지지 어셈블리의 신속한 가열 및 냉각을 가능하게 한다.
[0062] 전술한 바가 본 개시의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고 고안될 수 있고, 본 개시의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (17)

  1. 정전 척으로서,
    절연성 베이스;
    상기 절연성 베이스 상에 배치된 유전체 층 ― 상기 유전체 층은 기판 지지 표면을 가짐 ―;
    상기 절연성 베이스와 상기 기판 지지 표면 사이에 배치된 양극(bi-polar) 정전 척 전극 어셈블리 ― 상기 양극 정전 척 전극 어셈블리는, 제 2 평면에 위치된 제 2 세트의 전극들과 인터리빙되는, 제 1 평면에 위치된 제 1 세트의 전극들을 포함하며, 상기 제 1 평면과 상기 제 2 평면은 서로 평행함 ― ; 및
    상기 절연성 베이스에 커플링되고, 상기 제 1 세트의 전극들과 상기 제 2 세트의 전극들의 인터리빙되는 부분들 사이에 배치되는, 복수의 가열 엘리먼트들;
    을 포함하며,
    상기 복수의 가열 엘리먼트들은 상기 절연성 베이스의 상단 표면(top surface) 상에 형성되고, 상기 가열 엘리먼트들은 적어도 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들의 독립적으로 제어가능한 그룹들로 배열되며, 이로써 기판 표면에 걸친 온도 프로파일이 방위각 방향으로(azimuthally) 제어되는,
    정전 척.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가열 엘리먼트들은, 상기 제 1 세트의 전극들과 상기 제 2 세트의 전극들에 대해 수직인 방향으로 연장되는,
    정전 척.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가열 엘리먼트들은 불연속적인(discrete) 금속 섹션들의 형태인,
    정전 척.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가열 엘리먼트들은 저항성 가열 엘리먼트들을 포함하는,
    정전 척.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 전극들은 상기 제 2 세트의 전극들과는 상이한 극성을 갖는 전하들을 생성하는,
    정전 척.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 전극들은 상기 제 2 세트의 전극들에 직접 인접(immediate adjecent)하도록 배치되는,
    정전 척.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 층은, 실리콘 탄화물(silicon carbide), 알루미늄 질화물(aluminum nitride), 알루미늄 산화물(aluminum oxide), 이트륨 함유 재료들(yttrium containing materials), 이트륨 산화물(Y2O3), 이트륨-알루미늄-가넷(YAG), 티타늄 산화물(TiO), 또는 티타늄 질화물(TiN)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 세라믹 재료 또는 유리 재료로 제조되는,
    정전 척.
  9. 정전 척으로서,
    제 1 표면 및 상기 제 1 표면 반대편의 제 2 표면을 갖는, 절연성 베이스;
    상기 절연성 베이스의 제 1 표면 위에 형성된 양극 정전 척 전극 어셈블리 ― 상기 양극 정전 척 전극 어셈블리는, 제 2 극성을 갖는 제 2 세트의 전극들이 인터리빙(interleaving)된, 제 1 극성을 갖는 제 1 세트의 전극들을 포함하며, 상기 제 1 세트의 전극들은 제 1 평면에 위치되고, 상기 제 2 세트의 전극들은, 상기 제 1 평면에 대해 평행한 제 2 평면에 위치됨 ― ;
    상기 제 1 세트의 전극들과 상기 제 2 세트의 전극들의 인터리빙된 부분들 사이에 형성된, 복수의 가열 엘리먼트들 ― 상기 복수의 가열 엘리먼트들은 상기 절연성 베이스의 제 1 표면 상에 형성되고, 상기 복수의 가열 엘리먼트들은 온도 제어기에 커플링된 적어도 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들의 독립적으로 제어가능한 그룹들로 배열되며, 이로써 기판 표면에 걸친 온도 프로파일이 방위각 방향으로 제어됨 ―; 및
    상기 양극 정전 척 전극 어셈블리에 커플링된 인캡슐레이팅 부재(encapsulating member);
    를 포함하는,
    정전 척.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 가열 엘리먼트들은 불연속적인 금속 섹션들의 형태인,
    정전 척.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 가열 엘리먼트들은 저항성 가열 엘리먼트들을 포함하는,
    정전 척.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 인캡슐레이팅 부재는, 실리콘 탄화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 산화물, 이트륨 함유 재료들, 이트륨 산화물(Y2O3), 이트륨-알루미늄-가넷(YAG), 티타늄 산화물(TiO), 또는 티타늄 질화물(TiN)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 세라믹 재료 또는 유리 재료로 제조되는,
    정전 척.
  13. 정전 척을 제조하기 위한 방법으로서,
    절연성 베이스 상에 양극 정전 척 전극 어셈블리를 형성하는 단계 ― 상기 양극 정전 척 전극 어셈블리는, 제 2 극성을 갖는 제 2 세트의 전극들이 인터리빙된, 제 1 극성을 갖는 제 1 세트의 전극들을 포함하며, 상기 제 1 세트의 전극들은 제 1 평면에 위치되고, 상기 제 2 세트의 전극들은, 상기 제 1 평면에 대해 평행한 제 2 평면에 위치됨 ―;
    상기 절연성 베이스의 상단 표면 상의, 상기 제 1 세트의 전극들과 상기 제 2 세트의 전극들의 인터리빙된 부분들 사이에, 복수의 가열 엘리먼트들을 형성하는 단계 ― 상기 가열 엘리먼트들은, 적어도 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들의 독립적으로 제어가능한 그룹들로 배열됨으로써, 기판 표면에 걸친 온도 프로파일을 방위각 방향으로 제어함 ―; 및
    상기 양극 정전 척 전극 어셈블리 상에 인캡슐레이팅 부재를 형성하는 단계;
    를 포함하는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    일체형(integral) 컴포넌트를 형성하기 위해 상기 절연성 베이스를 상기 인캡슐레이팅 부재에 본딩(bonding)하는 단계를 더 포함하는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가열 엘리먼트들은 유도성 가열 엘리먼트들을 포함하는,
    정전 척.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 가열 엘리먼트들은 유도성 가열 엘리먼트들을 포함하는,
    정전 척.
  17. 삭제
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