KR102260370B1 - 전체-영역 대향류 열 교환 기판 지지부 - Google Patents

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Abstract

본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 기판 지지 조립체 내의 온도 제어 시스템에 관한 것이다. 일 실시예에서, 기판 지지 조립체가 개시된다. 기판 지지 조립체는 지지 플레이트 조립체를 포함한다. 지지 플레이트 조립체는 제1 유체 공급 매니폴드, 제2 유체 공급 매니폴드, 제1 유체 리턴 매니폴드, 제2 유체 리턴 매니폴드, 복수의 제1 유체 통로들, 복수의 제2 유체 통로들, 및 유체 공급 도관을 포함한다. 복수의 제1 유체 통로들은 제1 유체 공급 매니폴드로부터 제1 유체 리턴 매니폴드로 연장된다. 복수의 제2 유체 통로들은 제2 유체 공급 매니폴드로부터 제2 유체 리턴 매니폴드로 연장된다. 복수의 유체 통로들은 교번 방식으로 지지 플레이트 조립체의 상부 표면에 걸쳐 연장된다. 유체 공급 도관은 유체 공급 매니폴드들에 유체를 공급하도록 구성된다.

Description

전체-영역 대향류 열 교환 기판 지지부
[0002] 본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 기판 지지 조립체 내의 온도 제어 시스템에 관한 것이다.
[0004] 일반적으로, 평판 디스플레이(FPD)들은 능동 매트릭스 디스플레이들, 이를테면, 컴퓨터 및 텔레비전 모니터들, 개인 정보 단말기(PDA)들, 및 셀 폰들, 뿐만 아니라 솔라 셀들 등에 대해 사용된다. 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)은 기판 상에 박막을 증착하기 위해 평판 디스플레이 제작에서 채용될 수 있다. 일반적으로, PECVD는, 진공 프로세스 챔버 내에서 플라즈마 내에 전구체 가스를 도입하고, 여기된 전구체 가스로부터 기판 상에 막을 증착함으로써, 달성된다.
[0005] 부가하여, PECVD 챔버 내부에서 플라즈마를 점화시킨 후, 플라즈마로부터의 에너지는 또한, 기판, 및 챔버 내에서 기판을 지지하는 기판 지지부 쪽으로 지향되는 열을 생성한다. 따라서, 프로세싱 동안 기판 지지부의 일시적인 온도 증가를 제어하는 것이 난제이다.
[0006] 따라서, 개선된 온도 제어를 갖는 기판 지지 조립체가 필요하다.
[0007] 본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 기판 지지 조립체 내의 온도 제어 시스템에 관한 것이다. 일 실시예에서, 기판 지지 조립체가 본원에서 개시된다. 기판 지지 조립체는 지지 플레이트 조립체를 포함한다. 지지 플레이트 조립체는 제1 유체 공급 매니폴드(manifold), 제2 유체 공급 매니폴드, 제1 유체 리턴 매니폴드, 제2 유체 리턴 매니폴드, 복수의 제1 유체 통로들, 복수의 제2 유체 통로들, 및 유체 공급 도관을 포함한다. 제1 유체 공급 매니폴드는 기판 지지부의 제1 단부에 위치된다. 제2 유체 공급 매니폴드는 기판 지지부의 제2 단부에 위치된다. 제2 단부는 제1 단부와 대향한다. 제1 유체 리턴 매니폴드는 기판 지지부의 제2 단부에 위치된다. 제2 유체 리턴 매니폴드는 기판 지지부의 제1 단부에 위치된다. 복수의 제1 유체 통로들은 제1 유체 공급 매니폴드로부터 제1 유체 리턴 매니폴드로 연장된다. 복수의 제2 유체 통로들은 제2 유체 공급 매니폴드로부터 제2 유체 리턴 매니폴드로 연장된다. 제1 유체 통로들 및 제2 유체 통로들은 대략적으로 교번하는 방식으로 기판 지지부의 상부 표면에 걸쳐 연장된다. 유체 공급 도관은 제1 유체 공급 매니폴드 및 제2 유체 공급 매니폴드에 유체를 공급하도록 구성된다.
[0008] 다른 실시예에서, 프로세싱 챔버가 본원에서 개시된다. 프로세싱 챔버는 챔버 바디 및 기판 지지 조립체를 포함한다. 챔버 바디는 상단 벽, 측벽, 및 하단 벽을 포함하며, 그 상단 벽, 측벽, 및 하단 벽은 챔버 바디 내의 프로세싱 구역을 정의한다. 기판 지지 조립체는 프로세싱 구역 상에 배치된다. 기판 지지 조립체는 지지 플레이트 조립체를 포함한다. 지지 플레이트 조립체는 제1 유체 공급 또는 리턴 매니폴드, 제2 유체 공급 또는 리턴 매니폴드, 제1 유체 리턴 또는 공급 매니폴드, 제2 유체 리턴 또는 공급 매니폴드, 복수의 제1 유체 통로들, 복수의 제2 유체 통로들, 및 유체 공급 도관을 포함한다. 제1 유체 공급 또는 리턴 매니폴드는 기판 지지부의 제1 단부에 위치된다. 제2 유체 공급 또는 리턴 매니폴드는 기판 지지부의 제2 단부에 위치된다. 제2 단부는 제1 단부와 대향한다. 제1 유체 리턴 또는 공급 매니폴드는 기판 지지부의 제2 단부에 위치된다. 제2 유체 리턴 또는 공급 매니폴드는 기판 지지부의 제1 단부에 위치된다. 복수의 제1 유체 통로들은 제1 유체 공급 또는 리턴 매니폴드로부터 제1 유체 리턴 또는 공급 매니폴드로 연장된다. 복수의 제2 유체 통로들은 제2 유체 공급 또는 리턴 매니폴드로부터 제2 유체 리턴 또는 공급 매니폴드로 연장된다. 제1 유체 통로들 및 제2 유체 통로들은 일반적으로 교번하는 방식으로 기판 지지부의 상부 표면에 걸쳐 연장된다. 유체 공급 도관은 제1 유체 공급 또는 리턴 매니폴드 및 제2 유체 공급 또는 리턴 매니폴드에 유체를 공급하도록 구성된다.
[0009] 다른 실시예에서, 기판 지지 조립체의 온도를 제어하는 방법이 본원에서 개시된다. 방법은 기판 지지 조립체의 지지 플레이트 조립체에 열 전달 유체를 제공하는 단계를 포함한다. 열 전달 유체는 복수의 제1 유체 통로들을 통해 지지 플레이트 조립체의 제1 단부로부터 지지 플레이트 조립체의 제2 단부로 제1 방향으로 유동된다. 열 전달 유체는 복수의 제2 유체 통로들을 통해 지지 플레이트 조립체의 제2 단부로부터 지지 플레이트 조립체의 제1 단부로 제2 방향으로 유동된다. 복수의 제1 유체 통로들 및 복수의 제2 유체 통로들은 지지 플레이트 조립체의 상부 표면에 걸쳐 인터리빙(interleave)된다.
[0010] 본 개시내용의 상기 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 도시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0011] 도 1은 일 실시예에 따른, 기판 지지 조립체가 내부에 배치된 프로세싱 챔버의 단면도를 예시한다.
[0012] 도 2a는 일 실시예에 따른, 도 1의 기판 지지 조립체의 상면 단면도를 예시한다.
[0013] 도 2b는 B-B 라인에 걸쳐 취해진, 도 2a의 기판 지지 조립체의 단면도를 예시한다.
[0014] 도 2c는 C-C 라인에 걸쳐 취해진, 도 2a의 기판 지지 조립체의 단면도를 예시한다.
[0015] 도 2d는 D-D 라인에 걸쳐 취해진, 도 1의 기판 지지 조립체의 저면 단면도를 예시한다.
[0016] 도 2e는 E-E 라인에 걸쳐 취해진, 도 2d의 기판 지지 조립체의 단면도를 예시한다.
[0017] 도 3은 일 실시예에 따른, 기판 지지 조립체의 온도를 제어하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
[0018] 도 4a는 일 실시예에 따른 상단 플레이트의 단면도를 예시한다.
[0019] 도 4b는 일 실시예에 따른 지지 플레이트 조립체의 하단 캡을 예시한다.
[0020] 도 4c는 유체 리턴 매니폴드들 및 유체 공급 도관들을 예시한다.
[0021] 도 4d는 지지 플레이트 조립체의 단면도를 예시한다.
[0022] 명확성을 위해, 도면들 간에 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 적용가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 부가적으로, 일 실시예의 엘리먼트들은 본원에서 설명되는 다른 실시예들에서의 활용을 위해 유리하게 적응될 수 있다.
[0023] 도 1은 일 실시예에 따른, 기판 지지 조립체(118)를 갖는 프로세싱 챔버(100)의 단면도를 예시한다. 프로세싱 챔버(100)는 챔버 바디(102)를 포함할 수 있으며, 그 챔버 바디(102)는 측벽들(104) 및 하단부(106)를 갖고, 그 측벽들(104) 및 하단부(106)는 프로세싱 볼륨(110)을 정의한다. 프로세싱 볼륨(110)은 측벽들(104)을 관통하여 형성된 개구(109)를 통해 접근된다.
[0024] 샤워헤드(108)가 프로세싱 볼륨(110)에 배치된다. 샤워헤드(108)는 배킹 플레이트(112)에 커플링될 수 있다. 예컨대, 샤워헤드(108)는 배킹 플레이트(112)의 단부에서 서스펜션(suspension)(114)에 의해 배킹 플레이트(112)에 커플링될 수 있다. 처짐을 방지하는 것을 보조하기 위해, 하나 또는 그 초과의 커플링 지지부들(116)이 배킹 플레이트(112)에 샤워헤드(108)를 커플링시키는 데 사용될 수 있다.
[0025] 또한, 기판 지지 조립체(118)가 프로세싱 볼륨(110)에 배치된다. 기판 지지 조립체(118)는 지지 플레이트 조립체(120), 및 지지 플레이트 조립체(120)에 커플링된 스템(122)을 포함한다. 지지 플레이트 조립체(120)는 프로세싱 동안 기판(101)을 지지하도록 구성된다. 지지 플레이트 조립체(120)는 바디 조립체(201)를 포함하며, 그 바디 조립체(201)는 복수의 제1 유체 통로들(220) 및 복수의 제2 유체 통로들(222)을 갖는다. 제1 및 제2 유체 통로들(220, 222)은 기판 지지 조립체(118)를 원하는 온도로 유지하도록 구성된다. 제1 및 제2 유체 통로들(220, 222)은 바디 조립체(201)의 전체 평면 영역을 따라 연장된다.
[0026] 지지 플레이트 조립체(120)를 상승 및 하강시키기 위해, 리프트 시스템(126)이 스템(122)에 커플링될 수 있다. 기판(101)의 로봇식 이송을 가능하게 하기 위하여, 지지 플레이트 조립체(120)로부터 기판(101)을 이격시키기 위해, 리프트 핀들(128)이 지지 플레이트 조립체(120)를 관통하여 이동가능하게 배치된다. 기판 지지 조립체(118)는 또한, 기판 지지 조립체(118)의 단부에 RF 리턴 경로를 제공하기 위해 RF 리턴 스트랩들(130)을 포함할 수 있다.
[0027] 배킹 플레이트(112) 내의 가스 배출구(134)를 통해 프로세싱 가스를 제공하기 위해, 가스 소스(132)가 배킹 플레이트(112)에 커플링될 수 있다. 프로세싱 가스는 가스 배출구(134)로부터 샤워헤드(108) 내의 가스 통로들(136)을 통해 유동한다. 프로세싱 볼륨(110) 내의 압력을 제어하기 위해, 진공 펌프(111)가 챔버(100)에 커플링될 수 있다. 샤워헤드(108)에 RF 전력을 제공하기 위해, RF 전력 소스(138)가 배킹 플레이트(112) 및/또는 샤워헤드(108)에 커플링될 수 있다. RF 전력은 샤워헤드(108)와 기판 지지 조립체(118) 사이에 전기장을 생성하고, 그에 따라, 샤워헤드(108)와 기판 지지 조립체(118) 사이에 가스들로부터 플라즈마가 생성될 수 있다.
[0028] 원격 플라즈마 소스(140), 이를테면 유도성 커플링 원격 플라즈마 소스가 또한, 가스 소스(132)와 배킹 플레이트(112) 사이에 커플링될 수 있다. 기판들의 프로세싱 사이에, 세정 가스가 원격 플라즈마 소스(140)에 제공될 수 있고, 그에 따라, 원격 플라즈마가 생성되고, 그리고 챔버 컴포넌트들을 세정하기 위해 프로세싱 볼륨(110) 내에 제공된다. 세정 가스는, RF 전력 소스(138)로부터 샤워헤드(108)에 인가된 전력에 의해, 프로세싱 볼륨(110)에 있는 동안 추가로 여기될 수 있다. 적합한 세정 가스들은 NF3, F2, 및 SF6를 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음).
[0029] 도 2a는 일 실시예에 따른, 기판 지지 조립체(118)의 지지 플레이트 조립체(120)의 상면 단면도를 예시한다. 도 2d는 일 예에 따른, 기판 지지 조립체(118)의 지지 플레이트 조립체(120)의 저면 단면도를 예시한다. 지지 플레이트 조립체(120)는 바디 조립체(201)를 포함한다. 바디 조립체(201)는 복수의 제1 유체 통로들(220) 및 복수의 제2 유체 통로들(222)을 포함한다. 제1 유체 통로들(220)은 바디 조립체(201)의 제1 단부(210)로부터 바디 조립체(201)의 제2 단부(212)로 제1 방향으로 열 전달 유체를 유동시키도록 구성된다. 제2 유체 통로들(222)은 제2 단부(212)로부터 제1 단부(210)로 제2 방향으로 열 전달 유체를 유동시키도록 구성되며, 제2 방향은 제1 방향과 반대이다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 유체 통로들(220, 222)은 바디 조립체(201)의 긴 측면에 평행하게 이어진다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 유체 통로들(220, 222)은 바디 조립체(201)의 긴 측면에 수직으로 이어진다. 제1 유체 통로들(220)은 제2 유체 통로들(222)과 인터리빙된다. 제1 유체 통로들(220)과 제2 유체 통로들(222)을 인터리빙하는 것은 교번 방향들로 열 전달 유체를 유동시키도록 배열된 유동 경로들을 제공함으로써, 지지 플레이트 조립체(120)를 대향류 열 교환기로서 구성한다. 열 전달 유체를 위한 교번 유동 경로는 기판 지지 조립체(118) 그리고 궁극적으로는 기판(101)의 더 효과적인 온도 제어를 가능하게 한다.
[0030] 일 실시예에서, 바디 조립체(201)는 상단 플레이트(미도시), 및 상단 플레이트와 커플링된 하단 플레이트(미도시)를 더 포함할 수 있다. 도 2a에 예시되어 도시된 바와 같이, 바디 조립체(201)는 단일 바디로 형성된다. 바디 조립체(201)는 유체 공급 도관(202), 제1 유체 공급 매니폴드(204), 제2 유체 공급 매니폴드(206), 및 유체 공급 라인(299)을 더 포함할 수 있다. 유체 공급 도관(202)은 제1 유체 공급 매니폴드(204), 제2 유체 공급 매니폴드(206), 및 유체 공급 라인(299)과 유체 연통한다. 유체 공급 도관(202)은 유체 공급 도관(202)과 유체 연통하는 유입구(297)를 포함한다. 유체 공급 도관(202)은 또한, 제1 유체 공급 매니폴드(204) 및 제2 유체 공급 매니폴드(206)와 연통하는 배출구들(290)을 포함한다. 유체 공급 도관(202)은 제1 및 제2 유체 공급 매니폴드들(204, 206)에 유체, 이를테면 열 전달 유체를 공급하도록 구성된다. 유체 공급 도관(202)으로부터 제1 및 제2 유체 공급 매니폴드들(204, 206)로의 유체 유동의 방향은 화살표(208)로 도시된다. 제1 유체 공급 매니폴드(204)는 바디 조립체(201)의 제1 단부(210)에 위치된다. 제2 유체 공급 매니폴드(206)는 바디 조립체(201)의 제2 단부(212)에 위치된다. 바디 조립체(201)의 제2 단부(212)는 제1 단부(210)와 대향한다.
[0031] 바디 조립체(201)는 유체 출구 도관(214), 제1 유체 리턴 매니폴드(216), 제2 유체 리턴 매니폴드(218), 및 유체 리턴 라인(298)을 더 포함할 수 있다. 유체 출구 도관(214)은 제1 유체 리턴 매니폴드(216) 및 제2 유체 리턴 매니폴드(218)와 유체 연통한다. 유체 출구 도관(214)은 제1 및 제2 유체 리턴 매니폴드들(216, 218)로부터 유체를 수용하고, 지지 플레이트 조립체(120)로부터 유체를 제거하도록 구성된다. 유체 출구 도관(214)은 유입구들(292)을 포함하며, 그 유입구들(292)은 지지 플레이트 조립체(120)로부터 유체를 제거하도록 구성된다. 유체 출구 도관(214)은 스템(122)에 위치된 유체 리턴 라인(298)과 유체 연통한다. 제1 유체 리턴 매니폴드(216)는 바디 조립체(201)의 제2 단부(212)에서 제2 유체 공급 매니폴드(206) 내측에 위치된다. 제2 유체 리턴 매니폴드(218)는 바디 조립체(201)의 제1 단부(210)에서 제1 유체 공급 매니폴드(204) 내측에 위치된다.
[0032] 복수의 제1 유체 통로들(220)은 제1 유체 공급 매니폴드(204)로부터 제1 유체 리턴 매니폴드(216)로 연장된다. 각각의 제1 유체 통로(220)는 제1 유체 공급 매니폴드(204)로부터 제1 유체 리턴 매니폴드(216)로 제1 방향(224)으로 유체를 유동시키도록 구성된다. 복수의 제2 유체 통로들(222)은 제2 유체 공급 매니폴드(206)로부터 제2 유체 리턴 매니폴드(218)로 연장된다. 각각의 제2 유체 통로(222)는 제2 유체 공급 매니폴드(206)로부터 제2 유체 리턴 매니폴드(218)로 제2 방향(226)으로 유체를 유동시키도록 구성된다. 각각의 유체 통로(220, 222)는 각각의 유체 리턴 매니폴드(216, 218)와 유체 연통하는 배출구(260)를 포함한다.
[0033] 제1 유체 통로들(220)은 제2 유체 통로들(222)과 인터리빙된다. 예컨대, 유체 통로들(220, 222)은 지지 플레이트 조립체(120)의 실질적인 전체 상부 표면(228)에 걸쳐 교번 방식으로 지지 플레이트 조립체(120)에 형성된다. 교번 유체 통로들(220, 222)은 지지 플레이트 조립체(120)의 더 대칭적인 온도 제어를 가능하게 한다. 일 실시예에서, 유체 통로들(220, 222), 유체 공급 매니폴드들(204, 206), 유체 리턴 매니폴드들(216, 218), 유체 공급 도관(202), 및 제2 유체 공급 매니폴드(206)는 바디 조립체(201) 내로 드릴링(drill)될 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 통로들(220, 222), 유체 공급 매니폴드들(204, 206), 유체 리턴 매니폴드들(216, 218), 유체 공급 도관(202), 및 제2 유체 공급 매니폴드(206)는 머시닝(machine)될 수 있다. 이 실시예에서, 유체 통로들(220, 222), 유체 공급 매니폴드들(204, 206), 유체 리턴 매니폴드들(216, 218), 유체 공급 도관(202), 및 제2 유체 공급 매니폴드(206)를 밀봉하기 위해, 유체 통로들(220, 222), 유체 공급 매니폴드들(204, 206), 유체 리턴 매니폴드들(216, 218), 유체 공급 도관(202), 및 제2 유체 공급 매니폴드(206)의 상단부 상에 평탄 캡(240)이 납땜될 수 있다.
[0034] 도 2b는 도 2a의 B-B 라인에 걸쳐 취해진, 기판 지지 조립체(118)의 단면도를 예시한다. 도 2b는 제2 유체 공급 매니폴드(206)로부터 제2 유체 리턴 매니폴드(218)로 유동하는 제2 유체 통로(222)를 예시한다. 유체 공급 도관(202)은 제2 유체 통로(222) 아래에서 이어진다. 다른 실시예에서, 유체 통로들(220, 222)의 하단부(284) 상에 캡(280)이 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 유체 통로들(220, 222)은 바디 조립체(201)의 상단 표면 내로 머시닝된다. 제1 유체 리턴 매니폴드(216) 및 제2 유체 리턴 매니폴드(218)는 캡(280) 내로 머시닝될 수 있다. 캡(280)은 유체 통로들(220, 222)이 유체 리턴 매니폴드들(216, 218)과 유체 연통하도록 유체 통로들(220, 222)의 하단부에 커플링된다. 캡(280)은 유체 리턴 매니폴드들(216, 218)을 밀봉하도록 구성될 수 있다.
[0035] 도 2c는 도 2a의 C-C 라인에 걸쳐 취해진, 지지 플레이트 조립체(120)의 단면도를 예시한다. 도 2c는 제1 유체 공급 매니폴드(204)로부터 제1 유체 리턴 매니폴드(216)로 유동하는 제1 유체 통로(220)를 예시한다. 유체 공급 도관(202)은 제1 유체 통로(220) 아래에서 이어진다. 또 다른 실시예에서, 유체 통로들(220, 222)의 하단부(284) 상에 평탄 캡(282)이 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 유체 통로들(220, 222)은 바디 조립체(201)의 상단 표면 내로 머시닝된다. 제1 유체 공급 매니폴드(204) 및 제2 유체 공급 매니폴드(206)는 캡(282) 내로 머시닝될 수 있다. 캡(282)은 유체 통로들(220, 222)이 유체 공급 매니폴드들(204, 206)과 유체 연통하도록 유체 통로들(220, 222)의 하단부(284)에 커플링된다. 캡(282)은 유체 공급 매니폴드들(204, 206)을 밀봉하도록 구성될 수 있다.
[0036] 도 2e는 도 2d의 E-E 라인에 걸쳐 취해진, 지지 플레이트 조립체(120)의 단면도를 예시한다. 도 2e에 예시된 바와 같이, 유체 공급 도관(202) 및 유체 출구 도관(214)은 기판 지지 조립체(118)의 스템(122) 내로 연장된다. 도 2e에서, 유체 통로들(220, 222), 유체 공급 매니폴드들(204, 206), 유체 리턴 매니폴드들(216, 218), 유체 공급 도관(202), 및 제2 유체 공급 매니폴드(206) 상에 평탄 캡(240)이 도시된다.
[0037] 도 4a는 일 실시예에 따른 지지 플레이트 조립체(400)의 단면도를 예시한다. 지지 플레이트 조립체(400)는 바디 조립체(401)를 포함하며, 그 바디 조립체(401)는 복수의 제1 유체 통로들(408) 및 복수의 제2 유체 통로들(410)을 갖는다. 제1 유체 통로들(408)은 바디 조립체(401)의 제1 단부(414)로부터 바디 조립체(401)의 제2 단부(415)로 제1 방향으로 열 전달 유체를 유동시키도록 구성된다. 제2 유체 통로들(410)은 제2 단부(415)로부터 제1 단부(414)로 제2 방향으로 열 전달 유체를 유동시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 유체 통로들(408, 410)은 바디 조립체(401)의 긴 측면에 평행하게 이어진다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 유체 통로들(408, 410)은 바디 조립체(401)의 긴 측면에 수직으로 이어진다. 제1 유체 통로들(408)은 제2 유체 통로들(410)과 인터리빙된다. 제1 유체 통로들(408)과 제2 유체 통로들(410)을 인터리빙하는 것은 교번 방향들로 배열된 열 전달 유체를 위한 유동 경로를 제공함으로써, 지지 플레이트 조립체(400)를 대향류 열 교환기로서 구성한다. 열 전달 유체를 위한 교번 유동 경로는 기판 지지 조립체(118) 그리고 궁극적으로는 기판(101)의 더 대칭적인 온도 제어를 가능하게 한다. 지지 플레이트 조립체(400)는 복수의 리턴 매니폴드들(406) 및 복수의 공급 도관들(407)을 더 포함할 수 있다. 복수의 리턴 매니폴드들(406) 및 복수의 공급 도관들(407)은 바디 조립체(401)에 커플링된다.
[0038] 바디 조립체(401)는 상단 플레이트(도 4b에 상세히 도시됨) 및 하단 플레이트(404)(도 4c에 상세히 도시됨)를 더 포함할 수 있다. 유체 통로들(408, 410)은 상단 플레이트(402)에 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 복수의 유체 통로들(408, 410)은 하단 플레이트(404)에 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 복수의 유체 통로들(408, 410)의 일부는 상단 플레이트(402)에 형성될 수 있고, 복수의 유체 통로들(408, 410)의 일부는 하단 플레이트(404)에 형성될 수 있다.
[0039] 도 4b는 일 실시예에 따른 상단 플레이트(402)의 상면 단면도를 예시한다. 상단 플레이트(402)는 제1 유체 공급 매니폴드(411) 및 제2 유체 공급 매니폴드(412)를 더 포함한다. 제1 유체 공급 매니폴드(411)는 상단 플레이트(402)의 제1 단부(414)에 형성된다. 제1 유체 공급 매니폴드(411)는 복수의 제1 유체 통로들(408)과 유체 연통한다. 제2 유체 공급 매니폴드(412)는 상단 플레이트(402)의 제2 단부(415)에 형성된다. 제2 유체 공급 매니폴드(412)는 복수의 제2 유체 통로들(410)과 연통한다. 유체 공급 매니폴드들(411, 412) 및 유체 통로들(408, 410)은 측벽들(450) 및 하단 벽(452)에 의해 한정된다.
[0040] 상단 플레이트(402)는 상단 표면(454)을 더 포함한다. 상단 표면(454)은 기판 수용 영역(456) 및 외측 영역(458)을 포함한다. 기판 수용 영역(456)은 복수의 유체 통로들(408, 410) 위의 적어도 일정 영역을 포함한다. 기판 수용 영역(456)은 프로세싱 동안 기판을 지지하도록 구성된다. 따라서, 기판 수용 영역(456)은 기판의 면적과 동일할 수 있거나 또는 기판의 면적보다 약간 더 클 수 있다. 외측 영역(458)은 기판 수용 영역(456) 외측에 있다. 외측 영역(458)은 복수의 돌출부들(460)을 포함한다. 돌출부들(460)은 공급 도관들(407)이 리턴 매니폴드들(406) 외측에 위치되고 리턴 매니폴드들(406)과 동일한 평면을 따라 위치될 수 있게 한다. 기판 수용 영역(456) 외측에 공급 도관들(407)을 위치시키는 것은 더 양호한 그리고 더 균일한 열 접촉을 제공하는데, 이는 통로들(408, 410)만이 기판 수용 영역(456) 바로 아래에 놓이기 때문이다. 리턴 매니폴드들(406) 외측에 그리고 리턴 매니폴드들(406)과 동일한 평면 내에 공급 도관들(407)을 위치시키는 것은 또한, 더 얇은 지지 플레이트 조립체(400)를 가능하게 한다. 더 얇은 지지 플레이트 조립체(400)는, 더 두꺼운 지지 플레이트 조립체들(즉, 공급 도관들이 리턴 매니폴드들 아래에 있는 지지 플레이트 조립체들)이 유효 챔버 스트로크 길이(available chamber stroke length)에 대해 너무 두껍게 되는 프로세싱 챔버들 내에, 지지 플레이트 조립체(400)가 장착(retrofit)될 수 있게 한다.
[0041] 하단 플레이트(404)는 상단 플레이트(402)에 커플링된다. 하단 플레이트(404)는 유체 통로들(408, 410)을 밀봉하도록 구성된다. 일 실시예에서, 하단 플레이트(404)는 상단 플레이트(402)에 납땜될 수 있다. 다른 실시예들에서, 하단 플레이트(404)는 유체 통로들(408, 410)로부터의 누설을 방지하는 다른 방식으로 상단 플레이트(402)에 커플링될 수 있거나 또는 용접될 수 있다. 도 4c는 일 실시예에 따른 하단 플레이트(404)의 평면도를 예시한다. 하단 플레이트(404)는 복수의 유체 배출구들(416) 및 복수의 유체 유입구들(418)을 포함할 수 있다. 유체 유입구들(418)은, 유체 유입구들(418)이 제1 및 제2 유체 공급 매니폴드들(411, 412)과 유체 연통하도록, 하단 플레이트(404) 상에 위치된다. 유체 배출구들(416)은, 유체 배출구들(416)이 유체 통로들(408, 410)과 유체 연통하도록, 하단 플레이트(404) 상에 위치된다. 유체 배출구들(416)은 제1 및 제2 유체 통로들(408, 410)과 복수의 유체 리턴 매니폴드들(406) 사이에 유체 연통을 제공하도록 구성되며, 그에 따라, 열 전달 유체는 유체 통로들(408, 410)에서 유체 리턴 매니폴드들(406) 내로 빠져나갈 수 있다.
[0042] 도 4d는 지지 플레이트 조립체(400)의 저면도를 예시하며, 그 저면도는 유체 리턴 매니폴드들(406) 및 유체 공급 도관들(407)을 예시한다. 복수의 유체 리턴 매니폴드들(406)은 하단 플레이트(404)에 커플링된다. 유체 리턴 매니폴드들(406) 및 유체 공급 도관들(407)은 도관들(430)을 통해 스템(122)에 유동적으로 커플링된다. 복수의 유체 리턴 매니폴드들(406)은 제1 유체 리턴 매니폴드(420) 및 제2 유체 리턴 매니폴드(422)를 포함한다. 제1 유체 리턴 매니폴드(420)는 상단 플레이트(402)의 제2 단부(415) 근처에서 하단 플레이트(404)에 커플링된다. 제2 유체 리턴 매니폴드(422)는 상단 플레이트(402)의 제1 단부(414) 근처에서 하단 플레이트(404)에 커플링된다. 제1 및 제2 유체 리턴 매니폴드들(420, 422)은 하단 플레이트(404)에 형성된 유체 배출구들(416)로부터 유체 통로들(408, 410)에서 빠져나가는 열 전달 유체를 수용하도록 구성된다.
[0043] 유체 공급 도관들(407)은 하단 플레이트(404)에 커플링된다. 유체 유입구들(418)은 유체 공급 도관들(407)과 제1 및 제2 유체 공급 매니폴드들(411, 412) 사이에 유체 연통을 제공하도록 구성되며, 그에 따라, 제1 및 제2 유체 공급 매니폴드들(411, 412)에 열 전달 유체가 제공될 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 하단 플레이트(404)는 제1 및 제2 유체 공급 매니폴드들(411, 412)을 밀봉하도록 구성된다. 부가적으로, 하단 플레이트(404)는 또한, 제1 및 제2 유체 리턴 매니폴드들(420, 422)을 밀봉하도록 구성될 수 있다.
[0044] 동작 시, 유체는 유체 공급 도관들(407)로부터 유체 유입구들(418)을 통해 제1 및 제2 유체 공급 매니폴드들(411, 412) 내로 유동한다. 열 전달 유체는 제1 유체 공급 매니폴드(411)로부터 복수의 제1 유체 통로들(408) 내로 유동한다. 열 전달 유체는 제1 유체 통로들(408)을 통해 유동하고, 유체 배출구들(416)을 통해 제1 유체 통로들(408)에서 제1 유체 리턴 매니폴드(420) 내로 빠져나간다. 또한, 열 전달 유체는 제2 유체 공급 매니폴드(412)로부터 복수의 제2 유체 통로들(410) 내로 유동한다. 열 전달 유체는 제2 유체 통로들(410)을 통해 유동하고, 유체 배출구들(416)을 통해 제2 유체 통로들(410)에서 제2 유체 리턴 매니폴드(420) 내로 빠져나간다. 유체 리턴 매니폴드들(420, 422)은 스템(122) 아래로 되돌아 가게 열 전달 유체를 유동시킨다.
[0045] 일 실시예에서, 상단 플레이트(402)는 유체 통로들(408, 410)에 제공되는 열 전달 유체, 이를테면 물의 열 질량(thermal mass) 미만의 열 질량을 갖는다. 예컨대, 상단 플레이트(402)의 열 질량은 열 전달 유체의 열 질량의 약 50 % 미만이다. 다른 실시예에서, 지지 플레이트 조립체(400)는, 지지 플레이트 조립체(400)의 열 질량이, 유체 통로들(408, 410)에 제공되는 열 전달 유체의 열 질량 미만이 되도록 하는 열 질량을 갖는다. 예컨대, 지지 플레이트 조립체(400)의 열 질량은 열 전달 유체의 열 질량의 약 50 % 미만이거나, 또는 다르게 말하면, 지지 플레이트 조립체(400)의 열 질량은, 건조된 경우, 통로들(408, 410)에 채워지는 경우의 물의 열 질량의 두배 미만이다. 상단 플레이트(402) 또는 지지 플레이트 조립체(400) 중 어느 하나의 열 질량을 열 전달 유체의 열 질량 미만이 되게 하는 것은 지지 플레이트 조립체(400)의 온도가 신속하게 변화될 수 있게 하고, 그에 따라, 지지 플레이트 조립체(400) 상에 배치된 기판의 신속하고 더 정밀한 온도 제어를 가능하게 한다. 부가적으로, 온도를 신속하게 변화시키는 지지 플레이트 조립체(400)의 능력은 낮은 유동 임피던스(flow impedance)를 갖는 통로들(408, 410)을 구성함으로써 향상된다. 예컨대, 통로들(408, 410)의 낮은 유동 임피던스는, 높은 유체 압력을 요구하지 않으면서, 통로들(408, 410) 내의 열 전달 유체의 볼륨이 5초 미만 내, 예컨대 2초 미만 내에 완전히 교체될 수 있게 한다. 낮은 유동 임피던스를 제공함으로써, 통로들을 통해 흐르도록 유체를 강제로 미는 데 요구되는 압력이 더 작게 될 수 있고, 그에 따라, 통로들의 벽들의 두께, 그리고 그에 따라, 지지 조립체의 정적 열 질량이 대응하여 낮아질 수 있다.
[0046] 도 3은 일 실시예에 따른, 기판 지지 조립체의 온도를 제어하는 방법(300)을 예시하는 흐름도이다. 방법(300)은 블록(302)에서 시작되며, 그 블록(302)에서, 기판 지지 조립체의 지지 플레이트에 열 전달 유체가 제공된다. 예컨대, 유체는 유체 공급 도관(202)을 통해 지지 플레이트 조립체(120)에 제공될 수 있다. 유체 공급 도관(202)은 제1 유체 공급 매니폴드(204) 및 제2 유체 공급 매니폴드(206)에 열 전달 유체를 제공한다.
[0047] 블록(304)에서, 열 전달 유체는 지지 플레이트의 제1 단부에 배치된 제1 유체 공급 매니폴드로부터 지지 플레이트의 제2 단부에 배치된 제1 유체 리턴 매니폴드로 제1 방향으로 유동된다. 예컨대, 열 전달 유체는 제1 유체 통로(220)를 통해 제1 유체 공급 매니폴드(204)로부터 제1 유체 리턴 매니폴드(216)로 제1 방향으로 유동될 수 있다.
[0048] 블록(306)에서, 열 전달 유체는 지지 플레이트의 제2 단부에 배치된 제2 유체 공급 매니폴드로부터 지지 플레이트의 제1 단부에 배치된 제2 유체 리턴 매니폴드로 제2 방향으로 유동된다. 예컨대, 열 전달 유체는 제2 유체 통로(222)를 통해 제2 유체 공급 매니폴드(206)로부터 제2 유체 리턴 매니폴드(218)로 제2 방향으로 유동될 수 있다. 제1 방향 및 제2 방향으로 열 전달 유체가 유동하는 것은 지지 플레이트의 실질적인 전체 평면 영역을 따라 교번 방식으로 수행된다. 열 전달 유체가 제1 유체 리턴 매니폴드(216) 및 제2 유체 리턴 매니폴드(218)에 도달하는 경우, 열 전달 유체는 유체 출구 도관(214)을 통해 지지 플레이트에서 빠져나간다. 열 전달 유체는 프로세싱 동안 지지 플레이트 조립체(120)의 온도를 제어하기 위해 지지 플레이트 조립체(120)를 통해 지속적으로 순환될 수 있다.
[0049] 전술한 바가 특정 실시예들에 관한 것이지만, 다른 및 추가적인 실시예들이 본원의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본원의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판 지지 조립체로서,
    지지 플레이트 조립체를 포함하며,
    상기 지지 플레이트 조립체는,
    상기 지지 플레이트 조립체의 제1 단부에 위치된 제1 유체 공급 매니폴드;
    상기 지지 플레이트 조립체의 제2 단부에 위치된 제2 유체 공급 매니폴드 ― 상기 제2 단부는 상기 제1 단부와 대향하여 배치됨 ―;
    상기 지지 플레이트 조립체의 상기 제2 단부에 위치된 제1 유체 리턴 매니폴드;
    상기 지지 플레이트 조립체의 상기 제1 단부에 위치된 제2 유체 리턴 매니폴드;
    상기 제1 유체 공급 매니폴드로부터 상기 제1 유체 리턴 매니폴드로 연장되는 복수의 제1 유체 통로들 ― 각각의 제1 유체 통로는 제1 방향으로 유체를 유동시키도록 구성되고, 제1 유체 통로들의 각각은 유입구 및 배출구를 가지며 다른 제1 유체 통로들의 각각의 유입구 및 배출구와 별도로 형성됨 ―;
    상기 제2 유체 공급 매니폴드로부터 상기 제2 유체 리턴 매니폴드로 연장되는 복수의 제2 유체 통로들 ― 각각의 제2 유체 통로는 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 유체를 유동시키도록 구성되고, 상기 제1 유체 통로들 및 상기 제2 유체 통로들은 교번하는 방식으로 상기 지지 플레이트 조립체의 상부 표면에 걸쳐 연장되고, 복수의 제1 유체 통로들은 복수의 제2 유체 통로들과 독립적이고, 제2 유체 통로들의 각각은 유입구 및 배출구를 가지며 다른 제2 유체 통로들의 각각의 유입구 및 배출구와 별도로 형성됨 ―;
    상기 제1 유체 공급 매니폴드 및 상기 제2 유체 공급 매니폴드에 유체를 공급하도록 구성된 유체 공급 도관;
    상기 제1 및 제2 유체 통로들의 적어도 일부가 내부에 형성된 지지 플레이트; 및
    상기 지지 플레이트에 커플링되고, 상기 제1 및 제2 유체 통로들을 밀봉하는 캡(cap) ― 상기 캡은, 상기 캡을 관통하여 형성되고, 상기 제1 및 제2 유체 통로들을 상기 제1 유체 공급 매니폴드, 상기 제2 유체 공급 매니폴드, 상기 제1 유체 리턴 매니폴드, 및 상기 제2 유체 리턴 매니폴드와 유동적으로 커플링시키는 홀들을 더 포함함 ―;을 포함하는,
    기판 지지 조립체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 지지 플레이트 조립체는,
    건조된 경우, 상기 제1 및 제2 유체 통로들에 채워지는 경우의 물의 열 질량(thermal mass)의 두배 미만의 열 질량을 더 포함하는,
    기판 지지 조립체.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유체 공급 또는 리턴 매니폴드, 상기 제2 유체 공급 또는 리턴 매니폴드, 상기 제1 유체 리턴 또는 공급 매니폴드, 및 상기 제2 유체 리턴 또는 공급 매니폴드는, 상기 제1 및 제2 유체 통로들을 또한 포함하는 단일 플레이트로 형성되는,
    기판 지지 조립체.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유체 공급 매니폴드, 상기 제2 유체 공급 매니폴드, 상기 제1 유체 리턴 매니폴드, 및 상기 제2 유체 리턴 매니폴드는 상기 제1 및 제2 유체 통로들을 둘러싸는,
    기판 지지 조립체.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는, 내부에 형성된 상기 제1 및 제2 유체 통로들 및 상기 제1 및 제2 유체 통로들에 커플링된 제1 및 제2의 공급 그리고 리턴 매니폴드들을 갖는,
    기판 지지 조립체.
  6. 프로세싱 챔버로서,
    상단 벽, 측벽, 및 하단 벽을 포함하는 챔버 바디 ― 상기 상단 벽, 상기 측벽, 및 상기 하단 벽은 상기 챔버 바디 내의 프로세싱 구역을 정의함 ―; 및
    상기 프로세싱 구역에 배치된 기판 지지 조립체
    를 포함하며,
    상기 기판 지지 조립체는,
    지지 플레이트 조립체를 포함하고,
    상기 지지 플레이트 조립체는,
    상기 지지 플레이트 조립체의 제1 단부에 위치된 제1 유체 공급 또는 리턴 매니폴드;
    상기 지지 플레이트 조립체의 제2 단부에 위치된 제2 유체 공급 또는 리턴 매니폴드 ― 상기 제2 단부는 상기 제1 단부와 대향하여 배치됨 ―;
    상기 지지 플레이트 조립체의 상기 제2 단부에 위치된 제1 유체 리턴 또는 공급 매니폴드;
    상기 지지 플레이트 조립체의 상기 제1 단부에 위치된 제2 유체 리턴 또는 공급 매니폴드;
    상기 제1 유체 공급 또는 리턴 매니폴드로부터 상기 제1 유체 리턴 또는 공급 매니폴드로 연장되는 복수의 제1 유체 통로들 ― 각각의 제1 유체 통로는 제1 방향으로 유체를 유동시키도록 구성되고, 제1 유체 통로들의 각각은 유입구 및 배출구를 가지며 다른 제1 유체 통로들의 각각의 유입구 및 배출구와 별도로 형성됨 ―;
    상기 제2 유체 공급 또는 리턴 매니폴드로부터 상기 제2 유체 리턴 또는 공급 매니폴드로 연장되는 복수의 제2 유체 통로들 ― 각각의 제2 유체 통로는 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 유체를 유동시키도록 구성되고, 상기 제1 유체 통로들 및 상기 제2 유체 통로들은 교번하는 방식으로 상기 지지 플레이트 조립체의 상부 표면에 걸쳐 연장되고, 제2 유체 통로들의 각각은 유입구 및 배출구를 가지며 다른 제2 유체 통로들의 각각의 유입구 및 배출구와 별도로 형성됨 ―;
    상기 제1 유체 공급 또는 리턴 매니폴드 및 상기 제2 유체 공급 또는 리턴 매니폴드에 유체를 공급하도록 구성된 유체 공급 도관;
    상기 제1 및 제2 유체 통로들의 적어도 일부가 내부에 형성된 지지 플레이트; 및
    상기 지지 플레이트에 커플링되고, 상기 제1 및 제2 유체 통로들을 밀봉하는 캡 ― 상기 캡은, 상기 캡을 관통하여 형성되고, 상기 제1 및 제2 유체 통로들을 상기 제1 유체 공급 매니폴드, 상기 제2 유체 공급 매니폴드, 상기 제1 유체 리턴 매니폴드, 및 상기 제2 유체 리턴 매니폴드와 유동적으로 커플링시키는 홀들을 더 포함함 ―;을 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 지지 플레이트 조립체는,
    건조된 경우, 상기 제1 및 제2 유체 통로들을 채우는 물의 열 질량의 두배 미만의 열 질량을 더 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 유체 공급 또는 리턴 매니폴드, 상기 제2 유체 공급 또는 리턴 매니폴드, 상기 제1 유체 리턴 또는 공급 매니폴드, 및 상기 제2 유체 리턴 또는 공급 매니폴드는, 상기 제1 및 제2 유체 통로들을 또한 포함하는 단일 플레이트로 형성되는,
    프로세싱 챔버.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 유체 공급 또는 리턴 매니폴드, 상기 제2 유체 공급 또는 리턴 매니폴드, 상기 제1 유체 리턴 또는 공급 매니폴드, 및 상기 제2 유체 리턴 또는 공급 매니폴드는 상기 제1 및 제2 유체 통로들을 둘러싸는,
    프로세싱 챔버.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는, 내부에 형성된 상기 제1 및 제2 유체 통로들 및 상기 제1 및 제2 유체 통로들에 커플링된 제1 및 제2의 공급 그리고 리턴 매니폴드들을 갖는,
    프로세싱 챔버.
  11. 기판 지지 조립체로서,
    지지 플레이트 조립체를 포함하며,
    상기 지지 플레이트 조립체는,
    상기 지지 플레이트 조립체의 제1 단부에 위치된 제1 유체 공급 매니폴드;
    상기 지지 플레이트 조립체의 제2 단부에 위치된 제2 유체 공급 매니폴드 ― 상기 제2 단부는 상기 제1 단부와 대향하여 배치됨 ―;
    상기 지지 플레이트 조립체의 상기 제2 단부에 위치된 제1 유체 리턴 매니폴드;
    상기 지지 플레이트 조립체의 상기 제1 단부에 위치된 제2 유체 리턴 매니폴드;
    상기 제1 유체 공급 매니폴드로부터 상기 제1 유체 리턴 매니폴드로 연장되는 복수의 제1 유체 통로들 ― 각각의 제1 유체 통로는 제1 방향으로 유체를 유동시키도록 구성되고, 제1 유체 통로들의 각각은 유입구 및 배출구를 가지며 다른 제1 유체 통로들의 각각의 유입구 및 배출구와 별도로 형성됨 ―;
    상기 제2 유체 공급 매니폴드로부터 상기 제2 유체 리턴 매니폴드로 연장되는 복수의 제2 유체 통로들 ― 각각의 제2 유체 통로는 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 유체를 유동시키도록 구성되고, 상기 제1 유체 통로들 및 상기 제2 유체 통로들은 교번하는 방식으로 상기 지지 플레이트 조립체의 상부 표면에 걸쳐 연장되고, 복수의 제1 유체 통로들은 복수의 제2 유체 통로들과 독립적이고, 제2 유체 통로들의 각각은 유입구 및 배출구를 가지며 다른 제2 유체 통로들의 각각의 유입구 및 배출구와 별도로 형성됨 ―;
    상기 제1 유체 공급 매니폴드 및 상기 제2 유체 공급 매니폴드에 유체를 공급하도록 구성된 유체 공급 도관;
    내부에 형성된 상기 제1 및 제2 유체 통로들을 가지는 지지 플레이트; 및
    상기 지지 플레이트에 커플링되고, 상기 제1 및 제2 유체 통로들을 밀봉하는 캡 ― 상기 캡은, 상기 캡을 관통하여 형성되고, 상기 제1 및 제2 유체 통로들을 상기 제1 유체 공급 매니폴드, 상기 제2 유체 공급 매니폴드, 상기 제1 유체 리턴 매니폴드, 및 상기 제2 유체 리턴 매니폴드와 유동적으로 커플링시키는 홀들을 더 포함함 ―;을 포함하는,
    기판 지지 조립체.
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