KR-102961641-B1 - 반도체 기판 지지 전력 송신 컴포넌트들

Abstract

예시적인 기판 조립체들은 기판 지지 표면을 정의하는 정전 척 바디를 포함할 수 있다. 조립체들은 정전 척 바디에 커플링된 지지 스템을 포함할 수 있다. 조립체들은 정전 척 바디 내에 매립된 히터를 포함할 수 있다. 조립체들은 히터와 기판 지지 표면 사이에서 정전 척 바디 내에 매립된 전극을 포함할 수 있다. 조립체들은 전극에 커플링된 전력 송신 로드를 포함할 수 있다. 전력 송신 로드는 약 10 x 10 -6 /℃ 이하의 열팽창 계수를 특징으로 하는 재료를 포함할 수 있다.

Inventors

• 브릴하트, 폴 엘.
• 리, 지안
• 우, 캐서린
• 밀러, 매튜
• 카와구치, 신노스케

Assignees

• 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20211001

Priority Date

20201015

Claims (20)

1. 기판 지지 조립체로서, 기판 지지 표면을 정의하고 리세스를 정의하는 정전 척 바디; 상기 정전 척 바디에 커플링되는 지지 스템; 상기 정전 척 바디 내에 매립된 히터; 상기 히터와 상기 기판 지지 표면 사이에서 상기 정전 척 바디 내에 매립된 전극; 상기 리세스 내에 배치되고 상기 전극에 커플링된 전력 송신 로드로서, 10 x 10 -6 /℃ 이하의 열팽창 계수를 특징으로 하는 재료를 포함하되 상기 재료는 탄탈륨, 탄탈륨 합금 또는 텅스텐-구리 합금을 포함하는, 전력 송신 로드; 상기 리세스 내에 안착되고 상기 전력 송신 로드를 상기 전극에 커플링하며 몰리브덴을 포함하는 단자; 상기 리세스 내에서 상기 단자에 대해 안착되는 원통형 아이렛으로서, 상기 전력 송신 로드에 대한 리셉터클을 형성하고 내화성 금속을 포함하는, 아이렛; 및 상기 전력 송신 로드를 상기 아이렛 및 상기 단자에 연결하고 전이 금속을 포함하는 브레이징 재료; 를 포함하는 기판 지지 조립체.
2. 제1 항에 있어서, 상기 전력 송신 로드는 15 x 10 -8 Ω-m 이하의 실온 저항률을 특징으로 하는, 기판 지지 조립체.
3. 제1 항에 있어서, 상기 텅스텐-구리 합금은 50% 이하의 구리 농도를 특징으로 하는, 기판 지지 조립체.
4. 제1 항에 있어서, 상기 브레이징 재료는 하나 이상의 4족 또는 5족 금속들을 포함하는 합금을 포함하는, 기판 지지 조립체.
5. 제1 항에 있어서, 상기 지지 스템은 상기 전력 송신 로드 주위에, 상기 전력 송신 로드를 따라 유동되는 퍼지 유체를 수용하도록 구성되는, 볼륨을 정의하는, 기판 지지 조립체.
6. 제5 항에 있어서, 상기 퍼지 유체는 질소, 아르곤 및 헬륨 중 하나 이상을 포함하는, 기판 지지 조립체.
7. 제1 항에 있어서, 상기 지지 스템 내에 배치되고 상기 전력 송신 로드의 일부를 수용하는 홀더를 더 포함하고, 상기 홀더는 상기 전력 송신 로드 주위에, 상기 전력 송신 로드를 따라 유동되는 퍼지 유체를 수용하도록 구성되는, 볼륨을 정의하는, 기판 지지 조립체.
8. 제7 항에 있어서, 상기 퍼지 유체는 질소, 아르곤 및 헬륨 중 하나 이상을 포함하는, 기판 지지 조립체.
9. 기판 지지 조립체로서, 기판 지지 표면을 정의하고 리세스를 정의하는 지지 바디; 상기 지지 바디 내부에 매립된 히터; 상기 지지 바디 내에 매립된 전극; 상기 리세스 내에 배치되고 탄탈륨 또는 텅스텐-구리 합금을 포함하는 전력 송신 로드; 상기 리세스 내에 안착되고 상기 전력 송신 로드를 상기 전극에 커플링하는 단자; 상기 리세스 내에서 상기 단자에 대해 안착되는 원통형 아이렛으로서, 상기 전력 송신 로드에 대한 리셉터클을 형성하고 내화성 금속을 포함하는, 아이렛; 및 상기 전력 송신 로드를 상기 아이렛 및 상기 단자에 연결하고 전이 금속을 포함하는 브레이징 재료; 를 포함하고, 상기 전력 송신 로드는 15 x 10 -8 Ω-m 이하의 실온 저항률을 특징으로 하는, 기판 지지 조립체.
10. 제9 항에 있어서, 상기 단자는 몰리브덴을 포함하는, 기판 지지 조립체.
11. 제9 항에 있어서, 상기 전력 송신 로드는 6 x 10 -6 /℃ 이하의 열팽창 계수를 특징으로 하는 재료를 포함하는, 기판 지지 조립체.
12. 제9 항에 있어서, 상기 전력 송신 로드는 4 x 10 -8 Ω-m 이하의 실온 저항률을 특징으로 하는, 기판 지지 조립체.
13. 제9 항에 있어서, 상기 텅스텐-구리 합금은 50% 이하의 구리 농도를 특징으로 하는, 기판 지지 조립체.
14. 제9 항에 있어서, 상기 브레이징 재료는 하나 이상의 4족 또는 5족 금속들을 포함하는 합금을 포함하는, 기판 지지 조립체.
15. 기판 지지 조립체로서, 기판 지지 표면을 정의하고 리세스를 정의하는, 정전 척 바디; 상기 정전 척 바디 내에 매립된 히터; 상기 정전 척 바디 내에 매립된 전극; 상기 리세스 내에 배치되고 탄탈륨 또는 텅스텐-구리 합금을 포함하는 전력 송신 로드; 상기 리세스 내에 안착되고 상기 전력 송신 로드를 상기 전극에 커플링하는 단자; 상기 리세스 내에서 상기 단자에 대해 안착되는 원통형 아이렛으로서, 상기 전력 송신 로드에 대한 리셉터클을 형성하고 내화성 금속을 포함하는, 아이렛; 및 상기 전력 송신 로드를 상기 아이렛 및 상기 단자에 연결하고 지르코늄 및 바나듐 중 하나 이상을 포함하는 브레이징 재료; 를 포함하는, 기판 지지 조립체.
16. 제15 항에 있어서, 상기 전력 송신 로드는 7 x 10 -6 /℃ 이하의 열팽창 계수를 특징으로 하는 재료를 포함하는, 기판 지지 조립체.
17. 삭제
18. 삭제
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20. 삭제

Description

반도체 기판 지지 전력 송신 컴포넌트들 [0001] 본 출원은 2020년 10월 15일에 출원되고 발명의 명칭이 "SEMICONDUCTOR SUBSTRATE SUPPORT POWER TRANSMISSION COMPONENTS"인 미국 특허 출원 번호 제17/071,515호의 이익 및 우선권을 주장하며, 이는 이로써 그 전체가 인용에 의해 포함된다. [0002] 본 기술은 반도체 제조를 위한 컴포넌트들 및 장치들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 기술은 기판 지지 조립체 컴포넌트들 및 다른 반도체 프로세싱 장비에 관한 것이다. [0003] 집적 회로들은 기판 표면들 상에 복잡하게 패터닝된 재료 층들을 생성하는 프로세스들에 의해 가능하게 된다. 기판 상에 패터닝된 재료를 생성하는 것은 재료를 형성 및 제거하기 위한 제어되는 방법들을 요구한다. 이러한 프로세스가 발생하는 온도는 최종 제품에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 기판 온도들은 종종 프로세싱 동안 기판을 지지하는 조립체로 제어 및 유지된다. 내부에 로케이팅된 가열 디바이스들은 지지부 내에서 열을 생성할 수 있고 열은 기판에 전도성으로 전달될 수 있다. 기판 지지부는 또한 기판 레벨 플라즈마를 발달시키기 위해 일부 기술들에서 활용될 수 있다. [0004] 다양한 동작 프로세스들이 증가된 온도뿐만 아니라 기판 레벨 플라즈마 형성을 활용할 수 있기 때문에, 기판 지지부의 구성 재료들은 조립체의 전기 동작들에 영향을 미치는 온도들에 노출될 수 있다. 따라서, 고품질 디바이스들 및 구조들을 생성하기 위해 사용될 수 있는 개선된 시스템들 및 방법들이 필요하다. 이들 및 다른 필요성들이 본 기술에 의해 해결된다. [0005] 예시적인 지지 조립체들은 기판 지지 표면을 정의하는 정전 척 바디를 포함할 수 있다. 조립체들은 정전 척 바디에 커플링된 지지 스템을 포함할 수 있다. 조립체들은 정전 척 바디 내에 매립된 히터를 포함할 수 있다. 조립체들은 히터와 기판 지지 표면 사이에서 정전 척 바디 내에 매립된 전극을 포함할 수 있다. 조립체들은 전극에 커플링된 전력 송신 로드를 포함할 수 있다. 전력 송신 로드는 약 10 x 10-6/℃ 이하의 열팽창 계수를 특징으로 하는 재료를 포함할 수 있다. [0006] 일부 실시예들에서, 전력 송신 로드는 약 15 x 10-8 Ω-m 이하의 실온 저항률을 특징으로 할 수 있다. 전력 송신 로드는 내화성 금속 또는 내화성 금속 합금이거나 내화성 금속 또는 내화성 금속 합금을 포함할 수 있다. 내화성 금속은 탄탈륨이거나 탄탈륨을 포함할 수 있다. 내화성 금속은 텅스텐이거나 텅스텐을 포함할 수 있다. 내화성 금속은 텅스텐-구리 합금이거나 텅스텐-구리 합금을 포함할 수 있다. 텅스텐-구리 합금은 약 50% 이하의 구리 농도를 특징으로 할 수 있다. 조립체들은 전력 송신 로드를 전극에 커플링하는 단자를 포함할 수 있다. 단자는 몰리브덴이거나 몰리브덴을 포함할 수 있다. 조립체들은 전력 송신 로드를 위한 리셉터클을 형성하는 아이렛(eyelet)을 포함할 수 있다. 아이렛은 단자에 대해 안착될 수 있다. 아이렛은 전력 송신 로드와 유사한 재료로 형성될 수 있다. 조립체들은 전력 송신 로드를 아이렛과 연결하는 브레이징 재료(brazing material)를 포함할 수 있다. 브레이징 재료는 하나 이상의 4족 또는 5족 금속들을 포함하는 합금이거나 이 합금을 포함할 수 있다. [0007] 본 기술의 실시예들은 기판 지지 조립체들을 포함할 수 있다. 조립체들은 기판 지지 표면을 정의하는 지지 바디를 포함할 수 있다. 조립체들은 지지 바디 내부에 매립된 히터를 포함할 수 있다. 조립체들은 지지 바디 내부에 매립된 전극을 포함할 수 있다. 조립체들은 탄탈륨 또는 텅스텐을 포함하는 전력 송신 로드를 포함할 수 있다. 조립체들은 전력 송신 로드를 전극에 커플링하는 단자를 포함할 수 있다. [0008] 일부 실시예들에서, 단말은 몰리브덴이거나 몰리브덴을 포함할 수 있다. 전력 송신 로드는 약 10 x 10-6/℃ 이하의 열팽창 계수를 특징으로 하는 재료이거나 이 재료를 포함할 수 있다. 전력 송신 로드는 약 15 x 10-8 Ω-m 이하의 실온 저항률을 특징으로 할 수 있다. 전력 송신 로드는 텅스텐-구리 합금이거나 텅스텐-구리 합금을 포함할 수 있다. 텅스텐-구리 합금은 약 50% 이하의 구리 농도를 특징으로 할 수 있다. 조립체들은 전력 송신 로드를 위한 리셉터클을 형성하는 아이렛을 포함할 수 있다. 아이렛은 단자에 대해 안착될 수 있다. 아이렛은 전력 송신 로드와 유사한 재료로 형성될 수 있다. 조립체들은 전력 송신 로드를 아이렛과 연결하는 브레이징 재료를 포함할 수 있다. 브레이징 재료는 하나 이상의 4족 또는 5족 금속들을 포함하는 합금이거나 이 합금을 포함할 수 있다. [0009] 본 기술의 일부 실시예들은 기판 지지 조립체들을 포함할 수 있다. 조립체들은 기판 지지 표면을 정의하는 정전 척 바디를 포함할 수 있다. 조립체들은 정전 척 바디 내에 매립된 히터를 포함할 수 있다. 조립체들은 정전 척 바디 내에 매립된 전극을 포함할 수 있다. 조립체들은 탄탈륨 또는 텅스텐-구리 합금을 포함하는 전력 송신 로드를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 송신 로드는 약 7 x 10-6/℃ 이하의 열팽창 계수를 특징으로 하는 재료이거나 이 재료를 포함할 수 있다. [0010] 그러한 기술은 종래의 시스템들 및 기법들에 비해 다수의 이익들을 제공할 수 있다. 예컨대, 본 기술의 실시예들은 고온 동작들 동안 지속 가능한 상태로 유지될 수 있는 기판 지지부들을 제공할 수 있다. 부가적으로, 기판 지지부 내의 개선된 재료들을 활용함으로써, 개선된 프로세스 균일성이 제공될 수 있다. 이들 및 다른 실시예들은, 이들의 이점들 및 특징들 중 다수와 함께, 아래의 설명 및 첨부 도면들과 함께 더 상세히 설명된다. [0011] 개시되는 기술의 성질 및 이점들의 추가적인 이해는 본 명세서의 나머지 부분들 및 도면들을 참조함으로써 실현될 수 있다. [0012] 도 1은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 프로세싱 시스템의 상부 평면도를 도시한다. [0013] 도 2는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 플라즈마 시스템의 개략적인 단면도를 도시한다. [0014] 도 3은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 기판 지지 조립체의 개략적인 부분 단면도를 도시한다. [0015] 도 4는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 기판 지지 조립체의 개략적인 부분 단면도를 도시한다. [0016] 도면들 중 몇몇 도면들은 개략도들로서 포함된다. 도면들은 예시적인 목적들을 위한 것이며, 실척인 것으로 구체적으로 명시되지 않는 한, 실척인 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다. 부가적으로, 개략도들로서, 도면들은 이해를 돕기 위해 제공되며, 현실적인 표현들과 비교하여 모든 양상들 또는 정보를 포함하지 않을 수 있고, 예시적인 목적들을 위해 과장된 자료를 포함할 수 있다. [0017] 첨부된 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 및/또는 특징들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 추가로, 동일한 타입의 다양한 컴포넌트들은, 참조 라벨 이후에 유사한 컴포넌트들 사이를 구별하는 문자에 의해 구별될 수 있다. 제1 참조 라벨만이 본 명세서에서 사용되는 경우, 설명은 문자에 관계 없이 동일한 제1 참조 라벨을 갖는 유사한 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트에 적용가능하다. [0018] 플라즈마 강화 증착 프로세스들은 하나 이상의 구성 전구체들을 에너자이징(energize)하여 기판 상의 막 형성을 용이하게 할 수 있다. 정전 척이거나 정전 척을 포함할 수 있는 기판 지지부는 기판을 안착시키는 데 사용될 수 있고, 기판을 제 자리에 유지하기 위해 기판과 클램핑 액션(clamping action)을 생성할 수 있다. 부가적으로, 기판 지지부는 기판 지지부와 페이스플레이트(faceplate) 사이에서 생성된 플라즈마를 유지하거나 튜닝하는 데 사용될 수 있다. 동작들 동안 전극에 전류를 공급하기 위해, 기판 지지부 내에 매립된 전극과 함께 RF 전원이 포함될 수 있다. 부가적으로, 챔버의 컴포넌트들에 추가로 영향을 미치는 비교적 높은 온도들에서 다수의 막들이 발달될 수 있다. 예컨대, 일부 증착 활동은 500℃ 이상의 온도들에서 발생할 수 있으며, 이는 정전 척의 재료들과 같은 챔버 컴포넌트들의 전기적 성질들에 영향을 미칠 수 있다. [0019] 다수의 종래의 기판 지지부들은 기판 지지 플래튼(substrate support platen) 내의 전극에 커플링된 컴포넌트로서 니켈을 사용할 수 있다. 니켈은, 증가된 프로세싱 온도에 의해 악화될 수 있는, 프로세싱과 관련된 이슈들을 제기할 수 있다. 예컨대, 니켈은 대기에 노출될 때 산화될 수 있다. RF 전력은 특정 온도에서 표피 깊이(skin depth)에 기초하여 공급 로드의 표면을 따라 송신될 수 있고, 이에 따라 컴포넌트의 수십 마이크로미터 이하의 두께를 따라 이동할 수 있다. 이 외부가 산화될 때, 재료의 저항이 증가하며, 이는 로드를 따른 열 생성을 증가시킬 수 있다. 로드가 전극에 커플링되는 경우, 기판 지지부 내에 핫스팟이 발달될 수 있으며, 이는 공급 로드 근처의 표면 온도를 증가시킴으로써 균일성 이슈들을 야기할 수 있다. 부가적으로, 니켈은 비교적 높은 열팽창 계수를 특징으로 할 수 있으며, 이는 고온 동작들 동안 기판 지지부 내에서 응력을 증가시킬 수 있고 기판 지지부에 대한 균열 또는 손상으로 이어질 수 있다. 마지막으로, 니켈은 자성이 있으며, 이는 니켈의 경우 약 360℃ 이하일 수 있는 로드의 퀴리(Curie) 온도 주위에서 불안정한 프로세스를 야기하는 자력으로 인해 표피 깊이가 투자율(permeability)의 변화를 겪게 할 수 있다. [0020] 본 기술은 주위 재료들과 열팽창 계수의 보다 근접한 매칭을 특징으로 하는 재료들을 포함할 수 있는 비자성 전력 공급 장치 로드들을 통합하는 기판 지지 조립체로 이러한 난제들을 극복한다. 본 기술의 일부 실시예