JP7240174B2 - 高温半導体処理におけるクランピングのための静電チャック及びそれを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、クランピングできるように構成された静電チャックに関し、より具体的には、Ｊｏｈｎｓｏｎ－Ｒａｈｂｅｋクランピングできるように構成された静電チャックに関する。

静電クランプ又はチャック（ＥＳＣ）は、半導体産業においてプラズマベース又は真空ベースの半導体処理、例えば、エッチング、ＣＶＤ、及びイオン注入等中に基板をクランピングするために多くの場合に利用される。非エッジ除外及びウェーハ温度制御を含むＥＳＣの機能は、半導体基板又はシリコンウェーハのようなウェーハを処理するのに非常に有利なものであることは実証されている。典型的なＥＳＣは、例えば、導電電極の上に配置された誘電材料層を含み、半導体ウェーハは、ＥＳＣの面上に配置される（例えば、ウェーハは誘電材料層の面上に配置される）。半導体処理（例えば、イオン注入、プラズマ処理のような）中に、一般的にウェーハと電極の間にクランプ電圧が印加され、ウェーハは、静電力によってチャック面に対してクランピングされる。

Ｊｏｈｎｓｏｎ－Ｒａｈｂｅｋ（Ｊ－Ｒ）クランプと呼ばれる静電クランプの部分集合は、ウェーハと接触する「漏出性」誘電材料層（例えば、約１×１０⁹ｏｈｍ－ｃｍから１×１０¹¹ｏｈｍ－ｃｍの間のバルク抵抗を有する半導体誘電材料層）を利用し、従来のクーロン力クランプよりも低い電圧で高いクランピング力を達成することができる。一般的にＥＳＣへの低めの電圧入力は、Ｊ－Ｒクランプに関する電源要件を軽減するだけではなく、その上に形成されるウェーハ及びデバイスを潜在的に破壊し難いクランピング環境を更に提供する。

従来のＪ－Ｒクランプは、例えば、若干導電性を有する誘電材料層を含み、従って、一般的に誘電材料層（例えば、セラミック）の厚みを「古典的」ＥＳＣ又はクーロン力ＥＳＣに関して可能になるものよりもかなり厚めにすることを可能にする。そのような厚みの拡幅は、ＥＳＣ製造工程を有意に容易にし、同時にクランプ作動電圧も低減する。例えば、誘電材料層は、スクリーン印刷及び誘電材料ペーストの焼成による正及び負の電極の形成のためのベースとして使用することができる。

一部の用途では、ウェーハの処理を低温（例えば、－５０℃）で行うことができ、それに対して他の用途では、ウェーハの処理を高温（例えば、１５０℃）で行うことができる。一部のＪ－Ｒクランプ静電チャックは、ＡｌＮ上面を用いて幾分高めの温度に達する場合がある。
しかし、従来、単一Ｊ－Ｒクランプは、誘電材料層の抵抗率が温度と共に変化することで両方の極端な温度に適応することができない。従って、従来のＪ－Ｒクランプに示すクランピング力は、温度と共に劇的に変化し、潜在的な望ましくないクランピング効果がもたらされる。

一部の窒化アルミニウムベースの静電チャックは、２５０～４５０℃の範囲の温度でＪ－Ｒクランプを与えるが、ＡｌＮのバルク抵抗率は、約４００℃よりも高いと有効なクランピングを可能にするには過度に低くなる。

要求されるものは、４５０℃よりも高い温度でＪ－Ｒクランプを与えることができ、腐食性処理化学作用に耐えることができる静電チャックである。

本発明の一部の実施形態により半導体処理に使用されるプレート及びシャフトデバイスの図である。 本発明の一部の実施形態によるプレートのための高温プレス及びオーブンの概略図である。 本発明の一部の実施形態による複数のプレートのための高温プレス及びオーブンの概略図である。 プレート及びシャフトデバイスのための高温プレス及びオーブンの概略図である。 本発明の一部の実施形態によるプレート及びシャフトデバイスの図である。 本発明の一部の実施形態により半導体製造に使用されるプレート及びシャフトデバイスの部分断面図である。 本発明の一部の実施形態による静電チャックの部分断面図である。 本発明の一部の実施形態による静電チャックの部分断面図である。 本発明の一部の実施形態によるクランプ電極の図である。

セラミック材料の接合のための一部の従来処理は、材料を接合するために特殊オーブンと、オーブン内の圧縮プレスを必要とした。接合された材料は、例えば、静電チャックをもたらすことができた。例えば、液相焼結を使用する１つの従来処理では、２つの部材を非常に高い温度及び接触圧の下で互いに接合することができる。高温液相焼結処理では、１７００℃の範囲の温度及び２５００ｐｓｉの範囲の接触圧に達する場合がある。基板支持ペデスタルがそのような処理を用いて製造される場合に、かなりの量の時間が必要とされ、特殊オーブン、プレス、及び固定具、及び全体の処理は非常に高額である。同様に、液相焼結を用いて製造された静電チャック内のある一定の欠陥を修正又は修復することも不可能ではないにしても非常に可能性が低い。

本発明の一実施形態では、Ｊｏｈｎｓｏｎ－Ｒａｈｂｅｋクランプに適応された上面を有する静電チャックが提供される。一実施形態では、上面は、４５０℃よりも高い温度でのＪｏｈｎｓｏｎ－Ｒａｈｂｅｋクランプに適応される。一実施形態では、上面は、５００℃から７００℃までの温度範囲でのＪｏｈｎｓｏｎ－Ｒａｈｂｅｋクランプに適応される。一実施形態では、上面は、５００℃から７５０℃の温度範囲でのＪｏｈｎｓｏｎ－Ｒａｈｂｅｋクランプに適応される。一実施形態では、上面はあらゆる適切な材料のものである。一実施形態では、上面は、５００℃から７５０℃の温度範囲にわたって１０Ｅ９ｏｈｍ－ｃｍから１０Ｅ１１ｏｈｍ－ｃｍの範囲のバルク抵抗率を有する材料の層である。一実施形態では、上面はサファイアのものである。一実施形態では、上面は、サファイアの最上層であり、チャックの下側部分に固定することができる。一実施形態では、サファイアの最上層は下層に固定される。一実施形態では、下層はセラミック層である。一実施形態では、サファイアの上面を有する静電チャックが提供される。

サファイア層は、あらゆる適切な厚みとすることができる。一実施形態では、サファイア層は、２５０から１０００ミクロンの範囲にわたる厚みを有する。一実施形態では、サファイア層は５００ミクロンの厚みを有する。

サファイア層は、チャックの下部分にあらゆる適切な方式で固定することができる。一実施形態では、最上層は、腐食性処理化学作用に耐えることができる接合層によってチャックの下部分に取り付けられる。一実施形態では、腐食性処理化学作用は、処理チャンバ内の半導体処理環境である。一実施形態では、接合層はろう層によって形成される。一実施形態では、ろう層はアルミニウムろう付け層である。

一実施形態では、静電チャックのサファイア層は、あらゆる適切な温度で接合ろう層によってセラミック下層に接合される。一実施形態では、温度は少なくとも７７０℃である。一実施形態では、温度は少なくとも８００℃である。一実施形態では、温度は１２００℃よりも低い。一実施形態では、温度は７７０℃と１２００℃の間にある。一実施形態では、温度は８００℃と１２００℃の間にある。

一実施形態では、静電チャックのサファイア層は、適切な環境内で本明細書に開示する温度のうちのいずれかを含むあらゆる適切な温度で接合ろう層によってセラミック下層に接合される。一実施形態では、環境は非酸素化環境である。一実施形態では、環境には酸素がない。一実施形態では、環境は酸素不在のものである。一実施形態では、環境は真空である。一実施形態では、環境は１×１０Ｅ－４トルよりも低い圧力にある。一実施形態では、環境は１×１０Ｅ－５トルよりも低い圧力にある。一実施形態では、環境はアルゴン（Ａｒ）雰囲気である。一実施形態では、環境は他の希ガスの雰囲気である。一実施形態では、環境は水素（Ｈ２）雰囲気である。

一実施形態では、静電チャックのサファイア層は、本明細書に開示する環境のうちのいずれかを含む適切な環境内で本明細書に開示する温度のうちのいずれかを含むあらゆる適切な温度でろう層によってセラミック下層に接合される。一実施形態では、ろう層は純粋アルミニウムである。一実施形態では、ろう層は、８９重量％よりも多い金属性アルミニウムである。一実施形態では、ろう層は８９重量％よりも多いアルミニウムを有する。一実施形態では、ろう層は、９９重量％よりも多い金属アルミニウムである。一実施形態では、ろう層は９９重量％よりも多いアルミニウムを有する。

一実施形態では、静電チャックのサファイア層は、本明細書に開示する環境のうちのいずれかを含む適切な環境内で本明細書に開示する温度のうちのいずれかを含むあらゆる適切な温度で本明細書に開示するアルミニウムろう層のうちのいずれかによって形成されたアルミニウム接合層によってセラミック下層に接合される。一実施形態では、アルミニウム接合層には拡散結合がない。一実施形態では、アルミニウム接合層を形成する処理には拡散結合がない。一実施形態では、サファイア層とアルミニウム接合層の間には拡散結合がない。一実施形態では、セラミック層とアルミニウム接合層の間には拡散結合がない。一実施形態では、アルミニウム接合層は、サファイア層とセラミック層の間に密封を形成する。一実施形態では、アルミニウム接合層は、サファイア層とセラミック層の間に＜１×１０Ｅ－９ｓｃｃｍＨｅ／ｓｅｃの真空漏れ率を有する密封を形成する。一実施形態では、アルミニウム接合層は、腐食性処理化学作用に耐えることができる。一実施形態では、腐食性処理化学作用は、処理チャンバ内の半導体処理環境である。

下層のセラミックは、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム又はアルミナ、サファイア、酸化イットリウム、ジルコニア、及び酸化ベリリウムを含むあらゆる適切な材料から製造することができる。

本発明の上述の実施形態は、いずれかの方式で組み合わせることができる。以下に示す本発明の実施形態は、本発明の例であり、一部の事例では本発明の上述の実施形態よりも広義である場合があるが、上述の実施形態の範囲又は本発明の範囲を限定するように意図したものではない。以下に示す本発明の実施形態に示す本発明の追加の特徴は任意的である。以下に示すいずれかの実施形態の特徴を上述の実施形態のうちのいずれかと以下に示すいずれかの実施形態のあらゆる他の特徴と共に又は併せずに組み合わせることができる。下記の方法の全ての特性、段階、パラメータ、及び特徴は、以下に示す特定の実施形態又は特定の部分に限定されず、本発明の上述の実施形態及び本発明の全ての実施形態に均等に当てはめることができる。本明細書では、開示を特定の用語又は記述子に限定するためではなく解説の容易さ及び理解の理由のみから広義の用語及び記述子をより具体的な用語及び記述子で置換する。

図１は、半導体処理に使用される静電チャックのような基板支持ペデスタル１００の一実施形態を示している。一部の態様では、基板支持ペデスタル１００は、窒化アルミニウムのようなセラミックから構成される。静電チャックはシャフト１０１を有し、シャフト１０１はプレート１０２を支持する。プレート１０２は上面１０３を有する。シャフト１０１は中空の円筒とすることができる。プレート１０２は平坦なディスクとすることができる。他の部分構成要素が存在することが可能である。

図２は、プレス１２１を有する処理オーブン１２０を概念的に例示している。プレート１２２は、プレス１２１によって押圧されるようになった固定具１２３内で温度下において圧縮することができる。シャフト１０１を処理段階で同じく製造することができる。一般的な処理では、プレート及びシャフトは、約２重量％のイットリアのような焼結補助剤を組み込んだ窒化アルミニウム粉末のモールド内への装填、それに続く一般的に「グリーン」セラミックと呼ばれる「中実」状態への窒化アルミニウム粉末の圧縮、更に続く窒化アルミニウム粉末を中実セラミック本体に圧密化する高温液相焼結処理によって形成される。高温液相焼結処理では、１７００℃の範囲の温度及び２５００ｐｓｉの範囲の接触圧に達する場合がある。次いで、本体は、ダイヤモンド研磨を用いた標準の研削技術によって必要な形状に成形される。

シャフトの機能は複数あり、そのうちの１つは、加熱器要素、並びに加熱器プレート内に埋め込むことができる様々な他のタイプの電極に電力を印加するために真空チャンバの壁を通して真空気密電気連通を与えることである。別のものは、シャフトの端部をチャンバ壁に対して密封するために標準のゴム又はプラスチックのＯ－リングの使用を可能にすることである。高温用途では、シャフトは、チャンバ壁への接続点で温度を下げるために使用される。別のものは、熱電対のようなモニタデバイスを用いて加熱器プレートの温度モニタを可能にし、熱電対の材料と処理チャンバの材料の間の腐食のような相互作用を回避するために熱電対が処理チャンバ環境の外側に存在することを可能にし、更に、熱電対接合部が高速応答に向けて非真空環境内で作動することを可能にすることである。別の機能は、上述の処理環境からの電気連通に向けて使用される材料の絶縁を与えることである。電気連通に使用される材料は、一般的に金属性のものであり、従って、これらの材料は、処理結果に対して、更に電気連通に使用される金属性材料の寿命に対して有害な可能性がある方法で処理環境に使用される処理化学物質と相互作用する場合がある。

図３は、プレス１４１を有する処理オーブン１４０を概念的に例示している。プレートの比較的平坦な性質を考えると、図３に概略的に示されるように、処理オーブン１４０内に存在するプレス１４１の軸線方向に沿って複数のプレート成形固定具１４３を積層することによって複数のプレート１４２を１回の処理で形成することができる。処理オーブン内でプレスを使用する類似の処理においてシャフトを形成することができる。これらのセラミック形成作業の各々は、かなりの時間、エネルギ、及びコストを必要とする。

半導体処理に使用される静電チャックを製造する全体の処理において、プレートを形成する段階とシャフトを形成する段階の両方が時間及びエネルギのかなりの寄与を必要とする。物理的なプレスを有する特殊高温オーブンのコストと、何日もにわたる特殊処理オーブンの使用を各々が必要とする可能性があるプレートを形成する処理段階及びシャフトを形成する処理段階とを考えると、全体の処理がシャフト及びプレートが完了する点に達するだけで時間と金の両方の相当量の投資が行われてしまっていることになる。プレートをシャフトに固定するために特殊処理オーブンでの更に別の段階が必要である。この段階の例は、プレスを有する特殊高温処理オーブン内の液相焼結段階を用いてシャフトをプレートに接合することであると考えられる。更に、特殊処理オーブン内のこの第３の段階は、加熱器の組み立て構成がシャフトの長さとプレートの直径の両方を含むので、そのような処理オーブン内でかなりの空間を必要とする。シャフトだけの製造は類似の量の軸長を取ることができるが、シャフトの直径は、複数のシャフトを１回の処理で並行して製造することができるようなものである。

図４に見られるように、シャフトをプレートに焼結する接合処理は、ここでもまた、プレス１６１を有する処理オーブン１６０の使用を必要とする。プレート１６２とシャフト１６３とを配置し、プレス１６１によって達成される圧力を伝達するために固定具のセット１６４、１６５が使用される。

静電チャックが完成した状態で、それを半導体処理に対して使用することができる。静電チャックは、腐食性ガス、高温、熱循環、及びガスプラズマを含む苛酷な条件下に使用される可能性が高い。

図５は、半導体処理チャンバに使用される基板支持ペデスタルの概略図の一実施形態を示している。セラミック加熱器又は静電チャック、又はこれらの両方とすることができる基板支持ペデスタル３００は、無線周波アンテナ及び／又はクランプ電極３１０と、加熱器要素３２０と、シャフト３３０と、プレート３４０、と装着フランジ３５０とを含むことができる。無線周波アンテナ３１０は、装着プレートの上面に非常に近いことができる。一部の態様では、無線周波アンテナに関して見られる場所は、代わりにクランプ電極が存在する場所とすることができる。一部の態様では、複数の無線周波アンテナ及び／又はクランプ電極が存在することが可能である。一部の態様では、１つの電極をクランプ電極と無線周波アンテナの両方として同時に使用することができる。

図６に見られるように、基板支持ペデスタルは、両方共に従来のろう付け材料に対しては重大な問題を提示する可能性がある２つの明確に異なる雰囲気の間の空間を埋める場合がある。加熱器又は静電チャック２０５のような半導体処理機器の外面２０７上では、材料は、ペデスタル２０５が内部に使用されることになる半導体処理チャンバ２００内で発生する処理及びこのチャンバに存在する環境２０１に適合しなければならない。これらは、フッ素化学作用、及び極度に揮発性又は腐食性の他の化学作用を含む場合がある。基板支持ペデスタル２０５は、シャフト２０４によって支持されたプレート２０３の上面に固定された基板２０６を有することができる。基板支持ペデスタル２０５の内面２０８上では、材料は、酸素化された雰囲気である可能性がある異なる雰囲気２０２に適合しなければならない。銅、銀、又は金を含有する材料は、処理中のシリコンウェーハの格子構造を妨害する可能性があり、従って適切ではない。修理処理の一部としてろう付けを使用する可能性があるあらゆる修理に関して、ろう材は、中空シャフトの中心部内の酸素化された雰囲気に露出される場合がある。ろう接合部のうちでこの雰囲気に露出されることになる部分は酸化することになり、更に接合部内に酸化が進行する場合があり、時に接合部の密封不良がもたらされる。構造的な付着に加えて、半導体製造に使用されることになるこれらのデバイスのシャフト及びプレートの区域に使用されるろう材は、殆ど又は全てではないにしても多くの使用において一般的に密封性を有するべきである。

一実施形態では、プレート及びシャフトを両方共に窒化アルミニウム（アルミニウム）から構成することができる。プレートは、一部の実施形態では直径が約９～１３インチ、厚みが０．５インチから０．７５インチとすることができる。一実施形態では、シャフトは、０．１インチの壁厚を有する長さが５～１０インチの中空円筒とすることができる。

基板支持ペデスタルの製造において、液相焼結を必要とするいずれかの段階がそれ程コストを要さない処理で置換された場合に、高いコストを要する従来の製造方法に優る有意な改善を示す。１つの改善は、事前に製造されたセラミックプレート層から、層を接合するためにろう付け材料を用いてプレートアセンブリを組み立てることとすることができる。一部の態様では、セラミック層を互いに取り付け、一部の態様ではペデスタルに取り付けるろう付け層が密封接合部を発生させることが重要である場合がある。あらゆる実質的な漏れを排除するために良好で完全な湿潤及び密封性が望ましく、この場合に、非密封ろう層は、ろう内の空隙内に閉じ込められたガスをペデスタルが後に内部に使用されるチャンバ内に「漏れ」込ませる場合がある。この漏れは望ましい状態ではない。更に、空隙がなく完全に湿潤した密封接合部は、内部加熱器とペデスタルの上面の間により均等な熱伝導率を有するより不変で均等な熱経路を与えることになる。

望ましい高温に耐えることができ、フッ素化学作用のような処理化学作用に耐えることができるろう層を用いてプレートの１又は複数の下側層に接合され、これまでに使用されていたものよりも高い温度でＪｏｈｎｓｏｎ－Ｒａｈｂｅｋクランプを与えるようになった最上層を有する静電チャックは、以前の静電チャック設計に優る有意な改善を示すことになる。

本発明の一部の実施形態では、図７に見られるように、静電チャック３００は、４５０℃よりも高い温度でＪ－Ｒクランプを与えるように適応される。静電チャック３００は、シャフト３０２に接合されたプレートアセンブリ３０１を有することができる。シャフト３０２は中空とすることができ、装着フランジ３０３を有することができる。プレートアセンブリ３０１は、処理中にウェーハ又は他の基板を支持するようになった上面３０８を有する。最上層３０５は、下側プレート部分３０４にろう層３０６を用いて接合することができる。クランプ電極３０７は、最上層３０５と下側プレート部分３０４の間に存在することができる。クランプ電極３０７は、ろう層３０６から間隙３０９によって分離することができる。間隙３０９は、ろう層３０６とクランプ電極３０７との間で視線経路を除去する迷路を含むことができる。迷路は、間隙の幅と使用電圧とに依存して必要ではない場合がある。一部の実施形態では、静電チャックはシャフトを持たない。

一部の態様では、最上層３０５は、静電チャック３００がＪ－Ｒクランプを与えることが望ましい温度範囲で１０Ｅ９ｏｈｍ－ｃｍと１０Ｅ１１ｏｈｍ－ｃｍの間のバルク抵抗率を有するように選択される。一部の態様では、下側プレート部分３０４は、熱膨張率において最上層３０５に対して緊密な一致を示すように選択される。熱膨張率は温度と共に変化する場合があり、従って、一致する熱膨張率の選択は、室温から、対応することが見出される処理温度、更に接合層のろう付け温度までにわたる一致度を考慮することができる。

一実施形態では、最上層３０５はサファイアであり、下側プレート部分はアルミナである。２０℃（２９３Ｋ）、５１７℃（８００Ｋ）、及び１０１７℃（１３００Ｋ）でのサファイア（単結晶酸化アルミニウム）の熱膨張率は、それぞれ５．３８、８．５２、及び９．７４×１０Ｅ－６／Ｋである。２０℃、５００℃、及び１０００℃での焼結アルミナの熱膨張率は、それぞれ４．６、７．１、及び８．１×１０Ｅ－６／Ｋである。これらの値は良好な一致を示している。例示的実施形態では、ろう付け層は、８９重量％よりも多い純度を有するアルミニウムであり、９９重量パーセントよりも大きいＡｌとすることができる。

クランプ電極の上方の最上層としてのサファイアの使用は、約５００℃から７５０℃の温度範囲でのＪ－Ｒクランプを可能にする。５００℃でのサファイアのバルク抵抗率は１０Ｅ１１ｏｈｍ－ｃｍであり、７５０℃では１０Ｅ９ｏｈｍ－ｃｍである。サファイアは、Ｊ－Ｒクランプに向けて５００℃から７５０℃の温度範囲にわたって適正なバルク抵抗率を与え、アルミナとサファイアとの組合せは、アルミニウムのような適切な耐化学作用性ろう層を用いてろう付けされる場合に良好な結果をもたらす使用を可能にする熱膨張率の一致を与える。

一実施形態では、最上層３０５は、サファイアとし、０．０５ｍｍ厚とすることができる。ろう層３０６及びクランプ電極３０７は、０．０５ｍｍ厚及び＞９９％Ａｌとすることができる。一部の態様では、ろう層は０．０５ｍｍから０．１０ｍｍの範囲の厚みを有する。一部の態様では、下側プレート層は、ろう層とクランプ電極とが異なる厚みのものであるように段付けすることができる。例えば、ろう層は、０．０５ｍｍとし、クランプ電極を０．１０ｍｍ厚とすることができる。この段付けは、クランプ電極が無線周波アンテナとしても機能する場合の使用を容易にするのに役立たせることができ、そのようなシナリオにおいて見られる可能性がある高めの電流レベルに対して有利とすることができる。下側プレート部分は、アルミナとし、３ｍｍ厚とすることができる。この実施形態は、シャフトなしと見られる場合がある。

シャフトを使用する一実施形態では、最上層３０５は、サファイアとし、０．５ｍｍ厚とすることができる。ろう層３０６及びクランプ電極３０７は、０．０５ｍｍ厚とすることができ、＞９９％Ａｌのものである。一部の態様では、下側プレート層及び／又はサファイア層は、ろう層とクランプ電極とが異なる厚みのものであるように段付けすることができる。下側プレート部分は、アルミナで１２ｍｍ厚とすることができる。

上記で見られるように、ろう層の厚みは、様々な材料の間で異なる熱膨張率に起因する応力に耐えることができるように適応させることができる。下記で説明するろう付け段階からの冷却中に残存応力を被る場合がある。更に、室温からの急速な初期温度の立ち上がりは、チャックにわたってある程度の温度不均一性をもたらす場合があり、この不均一性は、ろう付け中に被る残存応力と組み合わされる場合がある。

アルミニウムは、酸化アルミニウムの自己制限層を形成する特性を有する。この層は、一般的に均一であり、形成された状態で、ベースアルミニウムに侵入して酸化処理を続ける追加の酸素又は他の酸化化学作用（フッ素化学作用のような）を防止するか又は大きく制限する。このようにして、アルミニウムの酸化又は腐食の初期の短い期間が存在し、次いで、この酸化又は腐食は、アルミニウムの面上に形成された酸化物（又はフッ化物）層によって実質的に停止又は減速される。ろう材は、ホイルシート、粉末、薄膜の形態にあり、又は本明細書に説明するろう付け処理に適するあらゆる他の形態ファクタとすることができる。例えば、ろう付け層は、０．０００１９インチから０．０１１インチまで又はそれよりも大きい厚みを有するシートとすることができる。一部の実施形態では、ろう材は、約０．００１２インチの厚みを有するシートとすることができる。一部の実施形態では、ろう材は、約０．００６インチの厚みを有するシートとすることができる。一般的に、アルミニウム中の合金化組成（例えば、マグネシウムのような）は、アルミニウムの粒子境界の間に析出物として形成される。これらの析出物は、アルミニウム結合層の耐酸化性を低減する可能性があるが、アルミニウムを貫通する切れ目のない経路を形成せず、従って、完全なアルミニウム層を貫通する酸化剤の貫入を許さず、従って、アルミニウムの耐腐食性を与えるアルミニウムの自己制限酸化物層特性を損なわれないままに残す。析出物を形成する可能性がある組成を含有するアルミニウム合金を使用する実施形態では、冷却実施計画を含む処理パラメータを粒子境界内の析出物を最小にするように適応させることができる。例えば、一実施形態では、ろう材は、少なくとも９９．５％の純度を有するアルミニウムとすることができる。一部の実施形態では、９２％よりも高い純度を有する可能性がある市販のアルミニウムホイルを使用することができる。一部の実施形態では、合金が使用される。これらの合金は、Ａｌ－５重量％Ｚｒ、Ａｌ－５重量％Ｔｉ、市販合金＃７００５、＃５０８３、及び＃７０７５を含むことができる。これらの合金は、一部の実施形態では１１００℃の接合温度に対して使用することができる。一部の実施形態では、これらの合金は８００℃と１２００℃の間の温度に対して使用することができる。一部の実施形態では、これらの合金はより低いか又はより高い温度に対して使用することができる。

本発明の一部の実施形態による接合法は、接合されるセラミック部材に対する接合材の湿潤及び流れの制御に頼るものである。一部の実施形態では、接合処理中の酸素の不在が、接合部区域内の材料を変化させる反応のない適正な湿潤を可能にする。接合材の適正な湿潤及び流れにより、例えば、液相焼結と比較して低い温度で密封接合部を達成することができる。

接合セラミックの最終製品が使用される一部の用途では、接合部の強度は重要な設計ファクタではない場合がある。一部の用途では、接合部の両方の側の雰囲気の分離を可能にする接合部の密封性を必要とすることができる。一部の用途では、ろう層内の実質的な漏れを防止する接合部の密封性を必要とする場合がある。同様に、セラミックアセンブリの最終製品が露出される可能性がある化学物質に対して耐性を有するような接合材の成分が重要である場合がある。接合材は、又は他に接合部の変性及び密封の損失をもたらす可能性がある化学物質に対して耐性を有することを必要とする場合がある。更に、接合材は、仕上がったセラミックデバイスが後に対応する処理を有害に妨害することのないタイプの材料のものであることを必要する可能性もある。

一部の実施形態では、接合処理は、非常に低い圧力を与えるようになった処理チャンバ内を用いて実施される。本発明の実施形態による接合処理は、密封接合部を達成するために酸素の不在を必要とすることができる。一部の実施形態では、処理は、１×１０Ｅ－４トルよりも低い圧力を用いて実施される。一部の実施形態では、処理は、１×１０Ｅ－５トルよりも低い圧力を用いて実施される。一部の実施形態では、処理チャンバ内へのジルコニウム又はチタンの配置によって追加の酸素除去を提供する。例えば、接合される部材の周りにジルコニウム内部チャンバを配置することができる。

一部の実施形態では、密封をもたらす上で真空以外の雰囲気を使用することができる。一部の実施形態では、密封接合部を達成するためにアルゴン（Ａｒ）雰囲気を使用することができる。一部の実施形態では、密封接合部を達成するために他の希ガスを使用することができる。一部の実施形態では、密封接合部を達成するために水素（Ｈ２）雰囲気を使用することができる。

一部の実施形態では、接合部に対する最小ろう層厚を生成するために絶縁体を使用することができる。他の実施形態では、接合部に対する最小ろう層厚は、粉末化した材料をろう層充填剤材料中に配合することによって達成される。配合粉末材料の最大粒子サイズが最小接合部厚を決定する。粉末化した材料は、粉末化したろう層充填剤材料と混合する、セラミック接合部面上に付加する、適切な厚みのろう層充填剤ホイル上に付加するか、又は適切な厚みのろう層充填剤材料ホイル内に直接配合することができる。一部の実施形態では、ろう層材料は、ろう付けの前に、シャフト端部とプレートとの間でメサ又は粉末粒子によって維持される距離よりも厚い場合がある。一部の実施形態では、最小ろう層厚を確立するのに他の方法を使用することができる。一部の実施形態では、最小ろう層厚を確立するのにセラミック球を使用することができる。一部の態様では、ろう材の全てを絶縁体と隣接界面との間から完全に絞り出すことができるわけではないので、接合部厚は、絶縁体又は他の最小厚決定デバイスの寸法よりも若干厚めとすることができる。一部の態様では、絶縁体と隣接界面の間にアルミニウムろう層の一部が見出される場合がある。一部の実施形態では、ろう付け材料は、０．０００３インチの厚みまでセラミック面上にスパッタリングされたアルミニウムとすることができる。一部の実施形態では、ろう付け材料は、ろう付けの前に０．００６インチ厚とすることができ、完成接合部最小厚は０．００４インチである。ろう付け材料は、０．４重量％のＦｅを有するアルミニウムとすることができる。

過度に高い温度、過度に長い期間の使用は、有意なアルミニウムの蒸発の結果として接合層内に空隙が形成される結果をもたらす場合がある。接合層内に空隙が形成されると、接合部の密封性が失われる場合がある。過度に低い温度の使用は、密封性を持たない接合部をもたらす場合がある。処理温度及びその継続時間は、アルミニウム層が蒸発し切らず、それによって密封接合部が得られるように制御することができる。上述した他の処理パラメータに加えての適正な温度及び処理継続時間の制御により、切れ目のない接合部を形成することができる。本明細書に説明する実施形態によって得られる切れ目のない接合部は、部品の密封、並びに構造的付着をもたらすことになる。

密封接合部と非密封接合部の両方が、部材を強力に接合することができ、その点で、これらの部材を分離するにはかなりの力が必要である。しかし、接合部が強力であるということが、それが密封を与えるか否かを決定付けるわけではない。密封接合部を達成するための機能は、接合部の湿潤に関する場合がある。湿潤は、液体が別の材料の面にわたって広がる機能又は傾向を表している。ろう付けされた接合部において不十分な湿潤しか存在しない場合に、結合が発生しない区域が存在することになる。十分な非湿潤区域が存在する場合に、ガスが接合部を通過することができ、漏れが引き起こされる。

本明細書で解説する接合部は、接合処理中に拡散を受け難い１又は複数のセラミックを使用する。新しい研究は、この分類のセラミックが、本明細書に説明する方法を用いた密封接合部によって同じセラミック又はこの分類内の他のセラミックに接合することができることを示している。この分類内の非拡散性のセラミックの中に、サファイア、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化物、アルミナ、ジルコニア、及び酸化ベリリウムである。標準のろう付け温度には一般的でない範囲の温度の使用、本明細書に説明するろう付け材料を使用すること、及び本明細書で解説する雰囲気と併せることにより、このセラミック群をこれまで達成することができなかった密封接合部を用いて接合することができる。本発明の実施形態による接合部では、市販の質量分析計のヘリウム漏れ検出器によって検証したものである＜１×１０Ｅ－９ｓｃｃｍＨｅ／ｓｅｃの真空漏れ率を有することによって密封性を検証した。

ろう付け処理中のかなりの量の酸素又は窒素の存在は、接合部界面区域の完全湿潤を妨げる反応を起こす場合があり、それによって密封のものではない接合部がもたらされる場合がある。完全湿潤がない場合に、最終接合部内の接合部界面区域内に非湿潤区域が導入される。十分な連続非湿潤区域が導入された場合に、接合部の密封性が失われる。

窒素の存在は、窒素が融解アルミニウムと反応して窒化アルミニウムを形成するという結果をもたらす場合があり、この反応の形成は、接合部界面区域の湿潤を妨害する場合がある。同じく酸素の存在は、酸素が融解アルミニウムと反応して酸化アルミニウムを形成するという結果をもたらす場合があり、この反応の形成は、接合部界面区域の湿潤を妨害する場合がある。５×１０－５トルよりも低い圧力の真空雰囲気を使用することにより、十分な酸素及び窒素が除去されて接合部界面区域及び密封接合部の完全に確実な湿潤が可能になることが示されている。一部の実施形態では、ろう付け段階中に処理チャンバ内で雰囲気圧を含む高めの圧力を使用するが、例えば、水素又は純粋な希ガス、例えば、アルゴンのような非酸化ガスを使用することによっても、接合部界面区域及び密封接合部の確実な湿潤がもたらされる。上記で言及した酸素反応を回避するためには、ろう付け処理中の処理チャンバ内の酸素の量が、接合部界面区域の完全湿潤が悪影響を受けない程十分に低くなければならない。上記で言及した窒素反応を回避するために、一実施形態ではろう付け処理中に処理チャンバに存在する窒素の量は、接合部界面区域の完全湿潤が悪影響を受けない程十分に低い。

ろう付け処理中の適正雰囲気の選択は、最小接合部厚を維持することと共に、接合部の完全湿潤を可能にすることができる。それとは逆に、不適正な雰囲気の選択は、湿潤不足、空隙をもたらし、非密封接合部をもたらす場合がある。制御された雰囲気と制御された接合部厚との適切な組合せは、適正材料の選択及びろう付け中の温度と共に、密封接合部による材料の接合を可能にする。

本発明の一部の実施形態では、図８に見られるように、高温においてクランピングを与えるようになった静電チャック３１５は、多層プレートアセンブリ３１９とシャフト３２０とを有する。シャフト３２０は中空シャフトとすることができ、処理作業を支援するための電気及びガスの導管を含むことができる。多層プレートアセンブリ３１９は、１回の接合段階又は複数回の段階で互いに接合される複数のプレート３１６、３１７、３１８を有することができる。最上プレート層３１６は、上面３２７上の基板を支持することができる。最上プレート層３１６は、環状外周接合部とすることができる第１の密封接合部３２１を有する中間プレート層３１７に接合することができる。最上プレート層３１６と中間プレート層３１７の間にはクランプ電極３２３が存在することができる。一部の態様では、第１の密封接合部３２１及びクランプ電極３２３はアルミニウムである。クランプ電極３２３を第１の密封接合部３２１から絶縁するために間隙３２５を使用することができる。間隙３２５は真空下にあるとすることができる。一部の態様では、間隙３２５内に構造的迷路が存在することができる。一部の態様では、最上プレート層３１６はサファイアとすることができ、中間プレート層３１７はアルミナとすることができる。一部の態様では、第１の密封接合部３２１とクランプ電極３２３とは同じ材料のものである。一部の態様では、第１の密封接合部３２１とクランプ電極３２３の両方が、最上プレート層３１６と中間プレート層３１７の両方に密封接合部によって接合される。一部の態様では、第１の密封接合部３２１とクランプ電極３２３とが、最上プレート層３１６と中間プレート層３１７の両方に１回のろう付け処理において接合される。

中間プレート層３１７は、第２の密封接合部３２２によって下側プレート層３１８に接合することができる。中間プレート層３１７と下側プレート層３１８の間には加熱器３２４が存在することができる。一部の態様では、併せて１回のろう付け処理において、第１の密封接合部３２１とクランプ電極３２３とが最上プレート層３１６と中間プレート層３１７の両方に接合され、中間プレート層３１７が最下プレート層３１８に接合される。シャフト３２０は、最下プレート層３１８に第３の密封接合部３２６によって接合することができる。一部の態様では、併せて１回のろう付け処理において、第１の密封接合部３２１とクランプ電極３２３とが最上プレート層３１６と中間プレート層３１７の両方に接合され、中間プレート層３１７が最下プレート層３１８に接合され、最下プレート層３１８がシャフト３２０に接合される。

一実施形態では、最上プレート層３１６はサファイアであり、中間プレート層３１７及び下側プレート層３１８はアルミナであり、シャフト３２０はアルミナ又は低めの熱伝導率のセラミックとすることができるセラミックである。第１、第２、及び第３の接合層３２１、３２２、３２６は９９％よりも高い純度のアルミニウムである。全体のアセンブリが、８００℃の温度で１回のろう付け段階で接合される。一部の態様では、ろう付け温度は、７７０℃～１２００℃の範囲にあるとすることができる。ろう付け段階は、１０Ｅ－４トルよりも低い圧力で１分と６０分の間の継続時間にわたって行われる。

一実施形態では、最上プレート層３１６はサファイアで０．５ｍｍ厚のものであり、上側ろう層３２１及びクランプ電極３２３は＞９９％Ａｌで０．１５ｍｍ厚のものである。一部の態様では、中間プレート層３１７及び／又はサファイア層３１６は、ろう層３２１とクランプ電極３２３とが異なる厚みのものであるように段付けすることができる。中間プレート層３１７はＡｌＮで５．５ｍｍ厚のものであり、下側ろう層は＞９９％Ａｌで０．０５ｍｍ厚のものであり、下側プレート層３１８はＡｌＮで５．５ｍｍ厚のものである。

一実施形態では、最上プレート層３１６はサファイアで０．５ｍｍ厚のものであり、上側ろう層は＞９９％Ａｌで０．０５ｍｍ厚のものであり、中間プレート層３１７はアルミナで３ｍｍ厚のものであり、下側ろう層は．９９％Ａｌで０．１０ｍｍ厚のものであり、下側プレート層３１８はＡｌＮで６ｍｍ厚のものである。

図９は、基板の取り外しのためのピンを有する静電チャックと併用することができるクランプ電極３３６の態様を示している。図９は、上側プレート層と中間プレート層の間の第１の密封リング３３４を通る垂直断面図として見ることができる。クランプ電極３３６は、静電チャックによって支持される基板にクランピング力を供給するように適応される。クランプ電極は、図９に示す領界の範囲の全ての区域を充填する固体材料とすることができる。第１の密封リング３３４が、プレート層３３０の周方向外縁部の周りに見られる。第１の密封リング３３４とクランプ電極３３６の間の間隙３３３が、間隙３３５を通して電気絶縁を与える。ピン孔３３１が各々、その外縁部の周りの密封リング３３２を有する。密封リング３３２は、それ自体とクランプ電極３３６の間に間隙３３３を有する。

上述した静電チャックは、従来デバイスに優る少なくとも以下の改善をもたらす。第１に、この静電チャックは、これまで到達することができなかった温度、例えば、４５０℃よりも高いか又は５００℃よりも高い温度でクランピングを与えることができる静電チャックをもたらすことができる。第２に、この静電チャックは、これまで達成することができなかった温度均一性で基板を保持することができる静電チャックをもたらす。第３に、この静電チャックは、傷害状態になった場合に、プレートの最上層の除去によって修正及び修復を受ける機会を有する高温チャックをもたらすことができる。

４５０℃よりも高い温度、例えば、５００℃～７００℃の範囲の温度でＪ－Ｒクランプが可能な静電チャックによって供給されるクランピング力は、処理において優れた改善を可能にする。いかなる静電チャックも約４００～４５０℃を超えてはクランピング力を供給することができないので、より高い温度を必要とする処理は、ウェーハ又は他の基板を支持ペデスタルに保持するのに重力に依存することができる。一部の化学気相蒸着（ＣＶＤ）処理は温度に非常に依存し易く、高温静電クランプ基板支持体の実現によって有意に改善することになる。クランピング力は、基板の底面と基板支持体の上面の間の接触を有意に改善し、均一にすることさえ可能である。改善されて均一になった接触は、加熱された基板支持体からのより均等な熱流を可能にする。

本発明の実施形態による静電チャックの使用によって有意に改善することができるＣＶＤ処理の例は、集積回路の製造での無定形炭素（ＡＣＬ）の薄膜の付加である。ＡＣＬ膜は、一般的に化学気相蒸着を用いて塗布され、一般的に５００～６５０℃の範囲の温度で塗布される。例示的なＣＶＤ ＡＣＬ処理は、１，８００オングストロームの層をもたらすことができ、この層を約６分以内で達成することができる。この膜の成長速度は温度に非常に依存する。そのような処理において指定される均一性は、１．２～１．５％の範囲にあるとすることができる。そのような処理中のクランピング力の印加により、達成することが予想される均一性は１％よりも小さいことになる。

そのような処理を実行する処理機械では、全ての露出面上で発生する可能性があるコーティングの蓄積を排除するために洗浄段階が必要である。一部の場合に、洗浄は、堆積を受ける各基板の間で行うことができる。一般的に洗浄化学作用は、無用面堆積物の高いエッチング速度に向けてプラズマ状態に励起されるフッ素イオンの供給源である。静電チャックの全ての露出部分がフッ素（及びその他）の化学作用に対して耐性を有するべきであるので、洗浄段階は、材料適合性に関しても重要である。この化学環境に露出されるろう層は、そのような化学作用に対して有利に耐性を有する。

一実施形態では、高温で静電クランプを与えることができる静電チャックを提供し、この静電チャックは、サファイアを含む最上プレート層と、セラミックを含む下側プレート層と、最上プレート層と下側プレート層の間に配置されたクランプ電極と、クランプ電極の外縁の周りで最上プレート層を下側プレート層に密封接合部によって接合し、８９重量％よりも多い金属アルミニウムを含む第１の密封接合部とを含むプレートアセンブリを含むことができる。

第１の密封接合部は、９９重量％よりも多い金属アルミニウムを含むことができる。静電チャックは、第２の密封接合部によってプレートアセンブリの底部に接合されたシャフトを含むことができ、シャフトはセラミックを含み、第２の密封接合部は８９重量％よりも多い金属アルミニウムを含む。静電チャックは、第２の密封接合部によってプレートアセンブリの底部に接合されたシャフトを含むことができ、シャフトはセラミックを含み、第２の密封接合部は９９重量％よりも多い金属アルミニウムを含む。下側プレート層は酸化アルミニウムを含むことができる。下側プレート層は窒化アルミニウムを含むことができる。クランプ電極は、８９重量％よりも多い金属アルミニウムを含むことができる。クランプ電極は、９９重量％よりも多い金属アルミニウムを含むことができる。

一実施形態では、高温で静電クランプを与えることができる静電チャックを提供し、この静電チャックは、５００℃から７５０℃の温度範囲にわたって１０Ｅ９ｏｈｍ－ｃｍから１０Ｅ１１ｏｈｍ－ｃｍの範囲のバルク抵抗率を有する材料の最上プレート層と、セラミックを含む下側プレート層と、最上プレート層と下側プレート層の間に配置されたクランプ電極と、クランプ電極の外縁の周りに最上プレート層を下側プレート層に密封接合部によって接合し、８９重量％よりも多い金属アルミニウムを含む第１の密封接合部とを含むプレートアセンブリを含むことができる。

第１の密封接合部は、９９重量％よりも多い金属アルミニウムを含むことができる。静電チャックは、第２の密封接合部によってプレートアセンブリの底部に接合されたシャフトを含むことができ、シャフトはセラミックを含み、第２の密封接合部は８９重量％よりも多い金属アルミニウムを含む。静電チャックは、第２の密封接合部によってプレートアセンブリの底部に接合されたシャフトを含むことができ、シャフトはセラミックを含み、第２の密封接合部は９９重量％よりも多い金属アルミニウムを含む。下側プレート層は酸化アルミニウムを含むことができる。下側プレート層は窒化アルミニウムを含むことができる。クランプ電極は、８９重量％よりも多い金属アルミニウムを含むことができる。クランプ電極は、９９重量％よりも多い金属アルミニウムを含むことができる。

一実施形態では、半導体処理に使用するための静電チャックを提供し、静電チャックは、周縁と、この周縁において最上プレート層と下側プレート層の間にあり、半導体処理環境に耐えるのに適切である密封接合部とを有し、サファイアの最上プレート層とセラミックの下側プレート層とを有するプレートアセンブリを含むことができる。

静電チャックは、周縁内で最上プレート層と下側プレート層の間に配置されたクランプ電極を含むことができる。クランプ電極は、８９重量％よりも多い金属アルミニウム又は９９重量％よりも多い金属アルミニウムを含むことができる。密封接合部は、８９重量％よりも多い金属アルミニウム及び９９重量％よりも多い金属アルミニウムを含むことができる。プレートアセンブリは、プレートアセンブリの底部に接合されたシャフトを含むことができる。静電チャックは、プレートアセンブリの底部とシャフトの間にあり、半導体処理環境に耐えるのに適切である追加の密封接合部を含むことができる。下側プレート層のセラミックは、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムを含むことができる。

一実施形態では、半導体処理に使用するための静電チャックを提供し、この静電チャックは、５００℃から７５０℃の温度範囲にわたって１０Ｅ９ｏｈｍ－ｃｍから１０Ｅ１１ｏｈｍ－ｃｍの範囲のバルク抵抗率を有する材料の最上プレート層と、セラミックの下側プレート層とを有するプレートアセンブリを含むことができ、プレートアセンブリは、周縁と、この周縁において最上プレート層と下側プレート層の間にあり、半導体処理環境に耐えるのに適切である密封接合部とを有する。

静電チャックは、周縁内で最上プレート層と下側プレート層との間に配置されたクランプ電極を含むことができる。密封接合部は、８９重量％よりも多い金属アルミニウム及び９９重量％よりも多い金属アルミニウムを含むことができる。プレートアセンブリは、プレートアセンブリの底部に接合されたシャフトを含むことができる。

一実施形態では、半導体処理に使用される多層プレートデバイスの製造のための方法を提供し、本方法は、サファイアを含む最上プレート層と、セラミックを含む下側プレート層と、最上プレート層と下側プレート層の間に配置され、８９重量％よりも多いアルミニウムを含むろう付け層とを含む複数のプレート構成要素をスタックに配置する段階と、最上プレート層を下側プレート層に接合する段階であって、上側プレート層を下側プレート層に接合する段階が、構成要素を処理チャンバに配置する段階と、処理チャンバから酸素を除去する段階と、プレート構成要素スタックを加熱し、それによって最上プレート層を下側プレート層に密封接合部を用いて接合する段階とを含む上記接合する段階とを含むことができる。

処理チャンバから酸素を除去する段階は、プレート構成要素スタックの加熱中にプレート構成要素スタックに真空を印加する段階を含むことができ、真空の圧力は１×１０Ｅ－４よりも低い。プレート構成要素スタックを加熱する段階は、加圧されたプレート構成要素スタックを８００℃と１２００℃の間の第１の温度まで加熱する段階を含むことができる。

以上の説明から明らかなように、本明細書に与えた説明から様々な実施形態を構成することができ、当業者は、追加の利点及び修正を容易に想起されるであろう。従って、本発明は、その広義の態様では、図示して説明した具体的な詳細及び実施形態に限定されない。従って、本出願人の一般的な発明の精神及び範囲から逸脱することなく、そのような詳細からの逸脱を行うことができる。

Claims (15)

1. 基板の半導体処理に使用するための静電チャックであって、
   前記基板を支持するように構成されたサファイアの最上プレート層と、セラミックの下側プレート層と、周縁とを有するプレートアセンブリ、を備え、
   前記プレートアセンブリは、前記周縁で、前記サファイアの最上プレート層と前記セラミックの下側プレート層の間にあり、半導体処理環境の腐食性処理化学作用に耐えることができる８９重量％よりも多い金属アルミニウムの気密密封アルミニウム接合部と、前記サファイアの最上プレート層と前記セラミックの下側プレート層の間に配置され前記基板を前記プレートアセンブリにクランプするクランプ電極と、を有し、
   前記サファイアの層が５００ミクロンの厚さを有し、
   前記サファイヤの層が５００℃～７５０℃の温度範囲でJohnsen-Rahbekクランプを提供できるように構成されている、
   ことを特徴とする静電チャック。
2. 前記クランプ電極は、９９重量％よりも多い金属アルミニウムから構成される群から選択された材料のものである、
   請求項１に記載の静電チャック。
3. 前記気密密封アルミニウム接合部は、９９重量％よりも多い金属アルミニウムである、
   請求項１に記載の静電チャック。
4. 前記プレートアセンブリは、底部を有し、
   静電チャックが、前記プレートアセンブリの前記底部に接合されたシャフトを更に備えている、
   請求項１に記載の静電チャック。
5. 前記プレートアセンブリの底部と前記シャフトの間にあり、半導体処理環境の腐食性処理化学作用に耐えることができる追加の気密密封アルミニウム接合部を更に備えている、
   請求項４に記載の静電チャック。
6. 前記下側プレート層の前記セラミックは、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムから構成される群から選択される、
   請求項１に記載の静電チャック。
7. 基板の半導体処理に使用するための静電チャックであって、
   前記基板を支持するように構成され５００℃から７５０℃の温度範囲にわたって１０Ｅ９ｏｈｍ－ｃｍから１０Ｅ１１ｏｈｍ－ｃｍの範囲のバルク抵抗率を有するサファイアの最上プレート層と、セラミックの下側プレート層と、周縁と、を有するプレートアセンブリを備え、
   前記プレートアセンブリは、前記周縁で、前記最上プレート層と前記下側プレート層の間にあり、半導体処理環境の腐食性処理化学作用に耐えることができる気密密封アルミニウム接合部と、前記最上プレート層と下側プレート層の間に配置され、前記プレートアセンブリに対する前記基板のJohnsen-Rahbekクランプを提供するクランプ電極とを有し、
   前記サファイアの最上プレート層が、５００ミクロンの厚さを有している、
   ことを特徴とする静電チャック。
8. 前記気密密封接合部は、８９重量％よりも多い金属アルミニウム及び９９重量％よりも多い金属アルミニウムから構成される群から選択された材料のものである、
   請求項７に記載の静電チャック。
9. 前記プレートアセンブリは、底部を有し、
   静電チャックが、前記プレートアセンブリの前記底部に接合されたシャフトを更に備えている、
   請求項７に記載の静電チャック。
10. 半導体処理に使用される多層プレートデバイスを製造する方法であって、
    サファイアの最上プレート層と、セラミックの下側プレート層と、前記サファイアの最上プレート層と前記セラミックの下側プレート層間に配置され８９重量％アルミニウムよりも多いアルミニウムを含むろう付け層とを含む複数のプレート構成要素をスタックに配置する段階であって、前記サファイアの層が、５００ミクロンの厚さを有し、前記サファイアの層が５００℃～７５０℃の温度範囲でJohnsen-Rahbekクランプを提供できるように構成されている、段階と、
    前記サファイア最上プレート層を前記セラミックの下側プレート層に接合する段階であって、
    前記構成要素を処理チャンバ内に置く段階、
    前記処理チャンバから酸素を除去する段階、及び
    前記プレート構成要素のスタックを加熱し、半導体処理環境の腐食性処理化学作用に耐えることができる気密密封アルミニウム接合部で、前記サファイアの最上プレート層を前記セラミックの下側プレート層に接合する段階を含む接合段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
11. 前記処理チャンバから酸素を除去する前記段階は、前記プレート構成要素のスタックを前記加熱する段階中に真空圧力が１×１０Ｅ－４よりも低い真空を該プレート構成要素のスタックに印加する段階を含む、
    請求項１０に記載の方法。
12. 前記プレート構成要素のスタックを加熱する前記段階は、加圧された該プレート構成要素のスタックを８００℃と１２００℃の間の第１の温度まで加熱する段階を含む、
    請求項１１に記載の方法。
13. 前記アルミニウム接合部は、前記サファイアの層とセラミックの層との間に気密シールを形成し、１×１０Ｅ－９ｓｃｃｍＨｅ／ｓｅｃの真空漏れ率を有している、
    請求項１に記載の静電チャック。
14. 前記アルミニウム接合部は、前記サファイアの層とセラミックの層との間に気密シールを形成し、１×１０Ｅ－９ｓｃｃｍＨｅ／ｓｅｃの真空漏れ率を有している、
    請求項７に記載の静電チャック。
15. 前記アルミニウム接合部は、前記サファイアの層とセラミックの層との間に気密シールを形成し、１×１０Ｅ－９ｓｃｃｍＨｅ／ｓｅｃの真空漏れ率を有している、
    請求項１０に記載の方法。

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