KR101821425B1 - 정전 척 및 이를 개조하는 방법 - Google Patents

정전 척 및 이를 개조하는 방법 Download PDF

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Abstract

정전 척 수명을 연장을 위한 새로운 방법이 제공된다. 상기 방법은 인듐 본딩을 통해 세라믹 상부 플레이트에 부착된 금속 냉각 플레이트를 갖는 척을 제공하고, 사용 기간 후, 척을 분해하고, 사용된 금속 냉각 플레이트를 포함하는 새로운 척을 제공하는 것을 포함한다. 특정 실시예에서, 독특하게 본드 물질로써 인듐을 사용하는 것은 척의 다른부분이 손상되지 않고 분해 및 조립을 가능하게 한다.

Description

정전 척 및 이를 개조하는 방법{ELECTROSTATIC CHUCKS AND METHODS FOR REFURBISHING SAME}
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 여기에 참조된 2010년 12월 29일 "정전 척 및 이를 개조하는 방법(ELECTROSTATIC CHUCKS AND METHODS FOR REFURBISHING SAME)"이라는 제목의 미국특허 출원 제 12/648,638호를 우선권으로 하는 출원이다.
척은 다양한 반도체 소재 공정에서 웨이퍼를 지지하기 위해 채용된다. 증착공정에서, 척은 웨이퍼에 필름이 증착되는 동안 반도체 웨이퍼를 적절히 클램핑한다. 유사하게, 에칭 공정에서 정전 척은 물질이 웨이퍼로부터 제거되는 동안 반도체 웨이퍼를 적절히 클램핑한다. 정전 척은 웨이퍼를 정전 척의 표면에 클램핑한다.
웨이퍼는 공정 챔버로 이송된후, 정전 척의 상부표면에 놓여진다. 클램핑 전압은 공정과정동안 웨이퍼를 클램핑하는 정전 척에 가해진다. 척표면의 균일성은 웨이퍼 표면에 대한 증착 또는 에칭 균일성에 대단히 중요한 영향을 미친다. 사용기간동안 척의 비균일한 마모는 웨이퍼 대 웨이퍼의 균일성과 마찬가지로 웨이퍼에 대한 균일성에 악영향을 미친다.
정전 척의 수명을 연장하기 위한 신규한 방법이 제공된다. 상기 방법은 인듐결합을 통해 세라믹 상부 플레이트에 부착된 금속 냉각 플레이트를 갖는 척을 제공하고 사용 기간 후, 척을 해제하며, 사용된 금속 냉각 플레이트를 포함하는 새로운 척을 제공하는 것을 포함한다. 특정 실시예에서, 독특한 본딩 물질로써 인듐을 사용함으로써 척의 다른 부분에 손상을 주지않고 결합 및 해제할 수 있도록 한다.
본 발명의 한 특징은 정전 척의 수명을 연장하는 방법에 관련된 것이고, 상기 척은 금속 냉각 플레이트 및 상기 금속 냉각 플레이트에 부착된 제 1 세라믹 플레이트를 포함하고, 상기 방법은 사용 기간 후 금속 냉각 플레이트로부터 제 1 세라믹 플레이트를 제거하기 위해 저온 공정을 수행하고; 미사용 제 2 세라믹 플레이트를 제공하고; 제 2 세라믹 플레이트와 금속 냉각 플레이트 사이에 저온 공정으로 제거 가능한 본딩 물질을 적용하고; 금속 냉각 플레이트, 제 2 세라믹 플레이트 및 금속 냉각 플레이트와 제 2 세라믹 플레이트 사이의 본드를 포함하는 정전 척을 형성하도록 본딩 물질을 고형화하는 단계를 포함하여 구성된다. 특정 실시예에서, 본딩 물질은 인듐을 포함한다. 특정 실시예에서, 금속 냉각 플레이트로부터 제 1 세라믹 플레이트를 제거하는 저온 공정을 수행하는 것은 약 200℃ 미만의 온도로 정전 척을 가열하는 것을 포함한다. 특정 실시예에서, 본딩 물질은 약 200℃ 미만의 온도로 물질을 가열함으로써 제거 가능하다. 특정 실시예에서, 금속 냉각 플레이트는 평면 부분과 상기 평면 부분으로부터 연장되며, 약 0.01 인치의 높이를 갖는 복수의 돌출부를 포함한다. 본딩 물질을 적용함으로써 돌출부의 높이로 금속 냉각 플레이트의 평면 부분에 본딩 물질을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 본드는 금속 냉각 플레이트의 변부를 지나서 연장되지 않으며, 금속 냉각 플레이트의 변부로부터 움푹들어가 있지도 않다.
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다른 특징은 정전 척을 개조하는 방법에 관한 것으로, 상기 척은 내부에 개구부를 갖는 금속 냉각 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트에 부착된 제 1 세라믹 플레이트를 포함하며, 상기 방법은, 사용 기간 후 금속 냉각 플레이트로부터 제 1 세라믹 플레이트를 제거하기 위해 약 200℃ 미만의 온도로 정전 척을 가열하고; 내부에 개구부를 갖는 미사용 제 2 세라믹 플레이트를 제공하고; 제 2 세라믹 플레이트 내의 개구부가 금속 냉각 플레이트의 개구부와 정렬되도록 금속 냉각 플레이트와 제 2 세라믹 플레이트를 정렬하고; 금속 냉각 플레이트와 제 2 세라믹 플레이트 사이에 인듐 본딩 물질을 적용하고; 금속 냉각 플레이트와 제 2 세라믹 플레이트 사이에 인듐 본드를 형성하도록 인듐 본딩 물질을 고형화하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 인듐 본드는 냉각 플레이트를 지나 연장되지 않고 제 2 세라믹 플레이트는 상기 인듐 본드 위로 연장된다. 특정 실시예에서, 상기 방법은 인듐 본딩 물질을 적용하기 전에 냉각 플레이트의 개구부를 마스킹하는 것을 포함한다. 특정 실시예에서, 제 2 세라믹 플레이트는 본드-접촉 측면과 비-본드-접촉 측면을 가진다. 특정 실시예에서, 금속 냉각 플레이트는 평면 부분과 상기 평면 부분으로부터 연장되며, 약 0.01 인치의 높이를 갖는 복수의 돌출부를 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 방법은, 정전 척을 가열하기 전에, 냉각 플레이트로부터 복수의 돌출부에 기계 결합된 알루미늄 링을 제거하고, 인듐 본딩을 형성한 후, 금속 냉각 플레이트에 알루미늄 링을 재부착하는 단계를 포함하여 구성된다. 본딩 물질을 적용하는 것은 이를 돌출부의 높이로 금속 냉각 플레이트의 평면 부분에 적용하는 것을 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 방법은 제 2 세라믹 플레이트의 본드-접촉 측면상에 환상의 링을 마스킹하는 것을 더 포함한다. 상기 링은 제 2 세라믹 플레이트의 변부로부터 약 0.1 인치의 거리로 제 2 세라믹 플레이트의 변부로부터 돌출한다.
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다른 특징은 정전 척의 수명을 연장하기 위한 방법에 관한 것이다. 특정 실시예에서, 상기 척은 금속 냉각 플레이트 및 상기 금속 냉각 플레이트에 부착된 제 1 세라믹 플레이트를 포함하고, 상기 방법은, 사용 기간 후 금속 냉각 플레이트로부터 제 1 세라믹 플레이트를 제거하기 위해 저온 공정을 수행하고; 미사용 제 2 세라믹 플레이트를 제공하고; 제 2 세라믹 플레이트와 금속 냉각 플레이트 사이에 엘라스토머 본딩 물질을 적용하고; 금속 냉각 플레이트, 제 2 세라믹 플레이트 및 금속 냉각 플레이트와 제 2 세라믹 플레이트 사이의 본드를 포함하는 정전 척을 형성하도록 본딩 물질을 고형화하는 단계를 포함하여 구성된다. 특정 실시예에서, 상기 방법의 상기 인듐 본딩 물질을 적용하기 전에 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 개구부들을 마스킹하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 방법의 상기 제 2 세라믹 플레이트가 본드-접촉 측면과 비-본드-접촉 측면을 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 방법의 상기 금속 냉각 플레이트는 평면 부분과 상기 평면 부분으로부터 연장되는 복수의 돌출부들을 포함하고, 상기 돌출부들은 약 0.01 인치의 높이를 갖는다. 특정 실시예에서, 상기 방법의 본딩 물질을 적용하는 단계는 상기 본딩 물질을 상기 돌출부들의 높이로 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 평면 부분에 적용하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 제 2 세라믹 플레이트의 상기 본드-접촉 측면 상에 환상의 링을 마스킹하는 단계를 더 포함하고, 상기 링은 상기 제 2 세라믹 플레이트의 상기 변부로부터 약 0.1 인치 이상의 거리로 상기 제 2 세라믹 플레이트의 상기 변부로부터 연장된다.
다른 특징은 금속 냉각 플레이트 및 상기 금속 냉각 플레이트에 부착된 제 1 세라믹 플레이트를 포함하는 정전 척의 수명을 연장하기 위한 방법에 있어서, 사용 기간 후 상기 금속 냉각 플레이트로부터 상기 제 1 세라믹 플레이트를 제거하기 위해 저온 공정을 수행하는 단계로서, 상기 금속 냉각 플레이트는 평면 부분으로부터 연장되는 복수의 돌출부들을 포함하는, 상기 저온 공정을 수행하는 단계; 미사용 제 2 세라믹 플레이트를 제공하는 단계; 상기 제 2 세라믹 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트 사이에 상기 돌출부들의 높이까지 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 평면 부분에 엘라스토머 본딩 물질을 적용하는 단계; 상기 금속 냉각 플레이트, 상기 제 2 세라믹 플레이트 및 상기 금속 냉각 플레이트와 상기 제 2 세라믹 플레이트 사이의 본드를 포함하는 정전 척을 형성하도록 상기 엘라스토머 본딩 물질을 고형화하는 단계를 포함하는, 정전 척의 수명을 연장하기 위한 방법이다. 특정 실시예에서, 상기 방법의 상기 제 2 세라믹 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트 사이에 엘라스토머 본딩 물질을 적용하는 단계는, 2 내지 4 밀 (mil) 의 높이까지 상기 금속 냉각 플레이트에 본딩 물질을 적용하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 방법의 상기 금속 냉각 플레이트로부터 상기 제 1 세라믹 플레이트를 제거하는 공정을 수행하는 단계는, 약 250℃ 이상의 온도로 상기 제 1 세라믹 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트를 가열하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 방법의 상기 금속 냉각 플레이트로부터 상기 제 1 세라믹 플레이트를 제거하는 공정을 수행하는 단계는, 약 300℃ 이상의 온도로 상기 제 1 세라믹 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트를 가열하는 단계를 포함한다.
다른 특징은 금속 냉각 플레이트 및 상기 금속 냉각 플레이트에 부착된 제 1 세라믹 플레이트를 포함하는 정전 척의 수명을 연장하는 방법에 있어서, 사용 기간 후 상기 금속 냉각 플레이트로부터 상기 제 1 세라믹 플레이트를 제거하기 위해 약 200℃ 미만의 온도로 상기 정전 척을 가열하는 단계로서, 상기 금속 냉각 플레이트는 평면 부분으로부터 연장되는 복수의 돌출부들을 포함하는, 상기 정전 척을 가열하는 단계; 미사용 제 2 세라믹 플레이트를 제공하는 단계; 상기 제 2 세라믹 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트 사이에 본딩 물질을 적용하는 단계로서, 상기 본딩 물질은 상기 돌출부들의 높이까지 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 평면 부분에 적용되고, 상기 본딩 물질은 저온 공정에 의해 제거 가능한, 상기 본딩 물질을 적용하는 단계; 및 상기 금속 냉각 플레이트, 상기 제 2 세라믹 플레이트, 및 상기 금속 냉각 플레이트와 상기 제 2 세라믹 플레이트 사이의 본드를 포함하는 정전 척을 형성하도록 상기 본딩 물질을 고형화하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 방법의 상기 돌출부들의 높이는 약 0.01 인치이다. 특정 실시예에서, 상기 방법의 상기 본드는 상기 금속 냉각 플레이트의 변부들을 지나서 연장되지 않고 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 변부들로부터 움푹 들어가지 않는다. 특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 본딩 물질을 적용하기 전에 상기 금속 냉각 플레이트의 개구부들을 마스킹하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 방법의 상기 제 2 세라믹 플레이트는 본드-접촉 측면과 비-본드-접촉 측면을 포함하고, 상기 방법은 상기 제 2 세라믹 플레이트의 상기 본드-접촉 측면 상에 환상 링을 마스킹하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 방법의 상기 링은 상기 제 2 세라믹 플레이트의 상기 변부로부터 약 0.05 인치 이상의 거리로 상기 제 2 세라믹 플레이트의 상기 변부로부터 연장된다. 특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 정전 척을 가열하기 전에, 상기 금속 냉각 플레이트로부터 알루미늄 링을 제거하는 단계 및 상기 본드를 형성한 후에, 상기 금속 냉각 플레이트에 상기 알루미늄 링을 재부착하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 방법의 상기 알루미늄 링은 상기 금속 냉각 플레이트의 평면 부분으로부터 연장되는 복수의 돌출부들에 기계 결합된다.
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제 2 세라믹 플레이트와 금속 냉각 플레이트 사이에 엘라스토머 본딩 물질을 적용하는 것은 특정 실시예에서 약 2 내지 4 밀 (mil) 의 높이까지 금속 냉각 플레이트에 본딩 물질을 적용하는 것을 포함한다. 금속 냉각 플레이트로부터 제 1 세라믹 플레이트를 제거하는 공정을 수행하는 것은 적어도 약 250℃의 온도로 제 1 세라믹 플레이트와 금속 냉각 플레이트를 가열하는 것을 포함한다. 금속 냉각 플레이트로부터 제 1 세라믹 플레이트를 제거하는 공정을 수행하는 것은 적어도 약 300℃의 온도로 제 1 세라믹 플레이트와 금속 냉각 플레이트를 가열하는 것을 포함한다.
본원 발명에 따른 방법은 독특한 본딩 물질로써 인듐을 사용함으로써 척의 다른 부분에 손상을 주지않고 결합 및 해제할 수 있도록 한다.
도 1a는 특정 실시예에 따라 정전 척을 개조하는 방법에서의 작업을 도시하는 흐름도.
도 1b는 특정 실시예에 따라 정전 척을 개조하는 방법에서의 작업을 도시하는 흐름도.
도 2는 평면도와 저면도를 포함하는 척 조립체의 등측 사시도.
도 3은 척 조립체를 분해한 후의 다양한 구성요소의 분해 사시도.
도 4는 미사용 상부 플레이트와 사용된 하부 플레이트의 등축 사시도.
도 5는 세라믹 플레이트의 평면(물-접촉) 및 저면(본드-접촉)의 마스킹을 도시.
도 6은 본드 높이를 조절하기 위해 세개의 격리부를 포함하는 저면 플레이트의 사시도.
도 7은 개조된 하이브리드 조립체의 단면을 도시하는 개략도.
도 8은 특정 실시예에 따라 하이브리드 척을 시험하는 방법에서의 작업을 도시하는 흐름도.
정전 척 수명을 연장을 위한 새로운 방법이 제공된다. 특정 실시예에서, 상기 방법은 세라믹 상부 플레이트에 금속 하부 플레이트를 포함하는 척을 수용하는 것을 포함한다. 금속 하부 플레이트는 냉매에 대해 하나 이상의 채널을 포함하는 냉각 플레이트일 수 있다. 세라믹 플레이트는 일반적으로 처리하는 동안 웨이퍼가 정전기력을 통해 클램핑되는 상부 표면과 전극을 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 방법은 인듐 본딩을 통해 세라믹 상부 플레이트에 부착된 금속 냉각 플레이트를 갖는 척을 제공하고, 사용 기간 이후, 척을 분해하고, 사용된 금속 냉각 플레이트를 포함하는 새로운 척을 제공하는 것을 포함한다. 특정 실시예에서 본드 물질로 인듐을 사용하는 것은 척의 다른 부분을 손상하지 않고 분해 및 재조립할 수 있도록 한다.
도 1a는 특정 실시예에 따라 정전 척 수명을 연장하는 방법에서 특정 작업을 묘사한 공정 다이어그램이다. 공정은 세라믹 상부 플레이트에 본딩되는 하부 플레이트를 갖는 사용된 척 조립체를 제공함으로써 시작된다. (블록 10). 저온 디본딩 공정은 그 후 상부와 하부 플레이트를 분리하기 위해 수행된다. (블록 20). 다양한 실시예에 따르면, 저온 공정은 약 250℃ 또는 200℃보다 높지 않은 온도로 척 조립체를 노출하는 것을 포함한다. 저온 디본딩 공정을 사용하는 것은 높은 온도에서 발생할 수 있는 금속 하부 플레이트의 바람직하지 않은 구조적 변화를 방지할 수 있다. 하기에 더 설명하는 바와 같이, 특정 실시예에서, 약 156℃ 또는 그 이상 예를 들어 약 156℃ 내지 180℃로 척 조립체의 온도를 상승시키는 디본딩 공정은 인듐 본드를 녹인다. 한번 분리되면, 하부 플레이트는 세척되어, 새로운 세라믹 플레이트 본딩되어, 하이브리드 새로 사용된 척 조립체를 생성한다. (블록 30). 저온 디본딩 과정으로 인해 금속 하부 플레이트가 손상되지 않는다. 특정 실시예에서, 저온 디본딩 과정은 본딩 물질 절단과 같은 기계적 분리 기술, 또는 화학적 분리 기술을 필요로하지 않고 수행된다. 다른 실시예에서, 저온 공정은 조립체에서 이를 제거하도록 세라믹 플레이트를 단편화하는 것을 포함하고 그 후 본딩 물질을 제거하기 위해, 본딩 물질의 기계적 절단 및/또는 화학적 에칭을 적용한다.
특정 실시예에서 나타난 바와 같이, 디본딩 과정은 인듐 본드를 녹이기 위해 본드를 가열하는 것을 포함한다. 인듐 본딩 물질의 사용은 엘라스토머 본드 및 알루미늄 본드를 포함하는 다른 형태의 본드에 요구되는 것 보다 더 낮은 온도로 비단편화 디본딩이 가능하도록 한다. 도 1b는 특정 실시예에 따라 정전 척 수명을 연장하는 방법에서의 특정 작업을 묘사하는 공정 다이어그램이다. 상기 공정은 특정 공정을 위해 사용가능한 수명의 끝 또는 근처에서 사용된 정전기 척을 제공함으로써 시작된다. (블록 101). 평균 공정의 경우, 정전기 척은 5,000에서 80,000 웨이퍼로부터 어디서나 처리할 수 있다. 특정 공정과 공정 요구 사항에 따라 척은 더 적거나 많은 웨이퍼를 처리할 수 있다. 전형적인 공정 조건은 약 300℃ 내지 600℃의 온도를 포함한다.
도 2는 하부 플레이트(201)와 상부 플레이트(203)를 포함하는 척 조립체(200)의 등측 사시도이다. 사용시, 웨이퍼는 상부 플레이트(203)의 상부 표면(도시되지 않음)에 놓여진다. 상부 플레이트(203)는 세라믹 물질로 만들어지고 정전척(200)에 웨이퍼를 정전기적으로 고착시키도록 클램핑 전압을 수용할 수 있는 전극 조립체(도시되지 않음)를 포함한다.
하부 플레이트(201)는 비록 황동이나 다른 물질을 사용할 수 있지만 금속, 일반적으로 구리로 만들어지며, 냉매, 일반적으로 물이, 척을 통과해 냉각하는 하나이상의 하나 이상의 채널(211)을 포함한다. 오리피스(204)는 배면 가스 전달 경로이며 세라믹 플레이트(203)의 유사하게 위치된 오리피스(도시되지 않음)로 연장되는 사파이어 핀(도시되지 않음)을 수용할 수 있다. 핀은 세라믹 플레이트(203)의 상부 표면으로 연장되지 않으며, 기질 온도 측정 시스템에 사용될 수 있다. 핀(215)은 RF 및 DC 바이어스 핀을 포함한다. 하부 플레이트(201)는 세라믹 플레이트(203)에 본딩된다. 조립체(200)는 역시 하부 플레이트(201) 주위에 끼워지는 결합 알루미늄 링(207)을 포함한다. O-링(209)은 알루미늄 링(207)과 하부 플레이트(201)가 정렬 결합하는 것을 도운다.
도 1b로 돌아오면, 하나 또는 그 이상의 장애 메커니즘이 상기 지점에서 정전기 척과 관련될 수 있다. 비 균일의 국지 영역은 균일성을 처리하기 때문에 플레이트(203)의 상부 표면에 형성될 수 있다. 많은 경우, 하부 플레이트(201)와 상부 플레이트(203) 사이의 본딩 물질로부터의 누출은 척에 걸친 고르지 못한 본딩을 초래하고, 결과적으로 척 높이의 비 균일을 초래한다. 정전 척을 개조하는 종래의 방법은 비 균일의 국지 영역을 제거하기 위해 플레이트(203)의 표면을 기계가공하는 것을 포함한다. 그러나, 이것은 초기 고장이나 균일성의 부족과 같은 결과를 가져올 수도 있다는 것이 발견된 바 있다. 이 중 한 원인은 종래의 개조 방법으로 해결되지 않는 상술한 누설 때문인 것으로 생각된다.
척 조립체는 그 후 O-링, 알루미늄 링 및 기타 설치 하드웨어를 제거함으로써 분해된다. (블록 103) 알루미늄 링은 하부 플레이트에 결합되며 하부 플레이트의 수명 동안 연결된다. (블록 105).
도 3은 알루미늄 링(309), O-링(307) 및 상부/하부 플레이트 조립체(310)를 포함하여 분해 후 척 조립체의 다양한 구성 요소의 분해 사시도이다. 배송 커버(312)도 역시 도시된다. 함께 조립된 구성요소를 고정하는 핀 외에도 상기 조립체는 RF 및 DC 바이어스 핀(315)을 포함한다. 도 1로 돌아오면, 알루미늄 링은 손상되지 않고 도 3에 도시된 바와 같은 핀, 커넥터 및 링과 같은 재사용가능한 다른 부분을 따라 따로 남겨진다. 하기에 더 도시되는 바와 같이, 알루미늄 링은 하부 플레이트에 결합된 세트를 형성하고 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이의 본드의 높이 및 전체 척 조립체의 높이를 조절하는 하부 플레이트의 격리부에 맞도록 정밀하게 기계가공된다. 결합된 알루미늄 링은 새로운 척 조립체의 이후 조립을 위해 별도로 남겨진다.
이 단계에서, 본딩되는 상부 및 하부 플레이트(도 3에서, 310)는 남겨진다. 그 후, 충분한 열이 인듐을 녹이기 위해 가해진다. (블록 106). 인듐의 융점은 조립체가 하부 플레이트에 영향을 미치지 않고 가열 수 있는 충분히 낮은 온도인 약 156℃이다. 예를 들어, 엘라스토머 본드는 상당히 높은 온도(예를 들어, 250℃ 또는 그 이상 300℃ 정도)로 가열되어야 하며 본딩 물질을 제거하기 위해 금속 플레이트에서 본딩 물질을 절단하는 것과 같은 부가적인 물리적 작업이 필요할 수 있다. 이러한 온도에서 구리 플레이트는 어닐링(annealing) 될 수 있어, 허용 오차를 넘는 플레이트의 기형형성 및 비 균일성 처리가 초래될 수 있다.
디본딩 후, 세라믹 상부 플레이트와 금속 하부 플레이트가 분리된다. (블록 107). 인듐은 금속 플레이트에서 제거되고, 금속 플레이트가 세척된다. (블록 109). 다른 실시예에서 인듐은 선택적으로 새로운 세라믹 플레이트 본딩에 사용하기 위해 금속 플레이트에 남겨진다. 제거되는 경우, 인듐은 폐기 또는 후속 본딩 공정에서 재사용되기 위해 저장될 수 있다. 다른 본딩 물질과는 달리, 인듐이 저온에서 녹아 버리기 때문에, 남아있는 고체물질을 제거하지 않고 쉽게 제거된다. 금속 플레이트를 세척하는 것은 선택 사항이다. 특정 실시예에서, 냉매 채널은 구축을 위해 체크되고 막힘이 제거된다. 모든 반도체 제조 가공 작업이 적용되지 않은 미사용 세라믹 플레이트가 그 후 제공된다. (블록 111). 도 4는 미사용 세라믹 플레이트(403) 및 하부 플레이트(401)를 도시한다. 미사용 세라믹 플레이트(403)는 하부 플레이트(401)의 오리피스(404)와 정렬된 배면 가스 공급을 위한 오리피스(423)를 포함한다. 미사용 세라믹 플레이트(403)는 사용된 금속 플레이트(401)의 해당 오리피스와 정렬되는 정렬을 위한 오리피스(425)를 포함한다. 그 후, 미사용 세라믹 플레이트가 마스킹된다. (블록 115). 도 5는 플레이트의 마스킹된 부분을 표시하는 검은색 부분을 가진 세라믹 플레이트의 상부(웨이퍼 지지부) 측면(505) 및 세라믹 플레이트의 하부 측면(507)의 개략도이다. 전체 상부 측면(505)은 하부 측면 오리피스들(523, 525) 및 플레이트의 측면 변부(도시되지 않음)과 같이 마스킹된다. 특정 실시예에서, 하부 측면(507)의 변부 영역(527)은 역시 한번 세라믹 플레이트가 하부 플레이트 및 인듐 본딩 물질과 조립되면 본딩 물질이 하부 플레이트 너머로 연장되는 것을 차단하도록 마스킹된다. 다양한 실시예에 따라, 변부 영역(527)의 폭은 적어도 약 0.05 인치, 적어도 약 0.1 인치 또는 적어도 약 0.15 인치 또는 0.19 인치일 수 있다.
금속 플레이트는 또한 상부 측면의 오리피스를 보호하기 위해 필요에 따라 마스킹될 수 있다. 습윤 층이 그 후 PVD, CVD 또는 기타 적절한 절차에 의해 금속 플레이트에 적용된다. (블록 117) 다양한 실시예에 따르면, 습윤 층은 배면 금속화 또는 습윤 층일 수 있다. 습윤 층은 금속 플레이트의 상부 표면의 변부에 적용된다. 인듐은 그 후 0.01 인치 (10 밀)의 높이로, 일반적으로 페이스트에 적용된다. 이를 위해, 상기 인듐은 금속 플레이트의 상부 측면에 0.01 인치 높이의 격리부의 높이까지 적용된다. (블록 119). 도 6은 세 격리부(626)를 포함하는 하부 플레이트(601)의 개략도이다. 격리부는 인듐 본드의 두께를 조절한다. 도 2 및 3에 대해 상술한 알루미늄 링은 금속 플레이트 및 격리부에 결합되고, 일반적으로 정확히 동시에 격리부에 끼워지도록 기계가공된다. 비결합된 조각을 사용하는 것은 웨이퍼에 걸쳐 부정확할 피팅 및 비 균일성을 초래한다.
인듐의 높은 열전도로 인해 약 10 밀의 본드 높이가 허용가능하다; 예를 들어 엘라스토머 본드는 약 2 내지 4 밀에 있어야 한다. 인듐 본딩 물질은 금속 플레이트의 변부에 적용된다. 미사용 세라믹 플레이트는 그 후 하이브리드를 사용/미사용 척 조립체를 구성하기 위해 본딩 물질과 접촉하도록 투입된다. (블록 121). 인듐 본드는 타이트하게 조절되어 금속 플레이트의 변부를 지나 연장되거나 이로부터 움푹들어가지 않는다. 특정 실시예에서, 이것은 도 5에 도시된 바와 같이 세라믹 플레이트의 하부 표면의 변부 영역(527) 주위의 마스크를 사용함으로써 촉진된다.
조립체는 그 후, 본드를 형성하도록 냉각되어 이에따라 하이브리드 척의 조립을 완료한다. (블록 123). 마스킹은 그 후 제거된다. 도 7은 미사용 세라믹 플레이트(703), 사용된 금속 플레이트(701) 및 인듐 본드(730)를 포함하는 상기 단계에서 하이브리드 조립체의 축척을 고려하지 않은 단순한 개략도이다. 인듐 본드(730)는 금속 플레이트(701)의 변부로 연장되나 변부로부터 움푹들어가거나 이를 지나서 연장되지는 않는다. 미사용 세라믹 플레이트(703)의 변부는 예를 들어 약 0.19 인치로 인듐 본드(725)의 변부를 지나 연장된다. 다른 실시예에서, 세라믹 플레이트는 인듐 본드의 변부로 연장될 수 있다.
특정 실시예에서, 도시된 조립체의 높이는 약 0.01 인치 두께인 인듐 본드와 함께 약 1.2 내지 1.3 인치 예를 들어 1.25 내지 1.27 인치이다. 한 예시에서, 세라믹 플레이트의 직경은 약 7.794 인치이고 금속 플레이트의 직경은 약 7.424 인치이다.
도 3으로 돌아가면, O-링(307)은 그 후 위치로 투입되고 결합된 알루미늄 링(309) 역시 위치로 삽입된다. 전원 핀 및 기타 핀은 그 후 교체되고 알루미늄 링은 위치에 볼트로 고정된다. 이것은 도 1a의 블록 125에 표시된다. 최종 조립체는 미사용 세라믹 플레이트와 함께 도 2에 도시된다. 알루미늄 링의 볼트는 세라믹 플레이트로부터 이격된 금속 플레이트에 압력을 가하고, 인듐 본드가 상기 힘에 대해 세라믹 및 금속 플레이트를 함께 고정한다. 인듐 본드는 역시 상기와 같은 방법으로 조립체에서 많은 응력을 흡수한다. 상기 조립체는 그 후 테스트된다. (블록 127).
도 8은 특정 실시예에 따라 하이브리드 정전 척을 테스트하는 방법의 특정 작업을 표시하는 공정 다이어그램이다. 척은 먼저 기계적 및 시각적으로 검사된다. (블록 810). 시각적 검사는 어떤 균열, 칩, 긁힘 또는 변색에 유의하여 수행된다. 기계 검사는 웨이퍼 지지부 및 기타 표면의 평탄도 평가, 평행한 표면의 평행성 평가, 척의 전체 두께를 측정, 및 전극 내전압 측정을 포함할 수 있다. 누설 테스트가 그 후 수행된다. (블록 815). 이 테스트는 진공 챔버에 척을 설치하고, 척의 아래쪽에 헬륨 흐름을 적용하는 것이다. 누설 체커는 진공 챔버에 헬륨 누출을 확인하도록 채용된다. 클램프 힘 테스트가 그 후 적용된다. (블록 820). 이 테스트는 진공 챔버의 정전기 척을 설치하고, 척에 웨이퍼를 삽입하는 것을 포함한다. DC 전압이 웨이퍼를 클램핑하기 위해 가해진다. 가스가 웨이퍼의 뒷면에 가해진다; 적용된 배면 가스 또는 웨이퍼와 함께 일정 양(예를 들어, 5 sccm) 이상의 배면 흐름 변화가 부유하는 것이 관찰되는 경우, 이것은 클램핑 힘이 충분히 강하진 않다는 것을 나타낸다. 웨이퍼 팝-오프 테스트가 그 후 수행될 수 있다. (블록 830). 상기 테스트에서, 웨이퍼가 척을 자를때까지 상승된 압력과 함께 배면 가스가 적용된다.
기타 실시예
다른 실시예에서, 위에서 설명한 공정은 엘라스토머 또는 알루미늄 본드를 가진 정전 척에 적용된다. 예를 들어, 특정 실시예에서 도 1에 관해 서술된 바와 같이 척은 사용 기간 이후에 제공된다. 상기 실시예에서, 그러나 세라믹 플레이트와 금속 플레이트는 엘라스토머 본드를 통해 본딩된다. 고온(예를 들어 250℃ 이상) 디본딩 공정이 특정 실시예에서, 세라믹 플레이트와 금속 플레이트를 분리하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 세라믹 플레이트와 금속 플레이트는 기계적 힘에 의해, 예를 들어 세라믹 플레이트를 깨고 치빛 브레이킹 등으로 본딩 물질을 제거함으로써 분리된다. 특정 실시예에서, 디본딩 공정은 본딩 물질을 가열하거나 절단하는 것을 포함한다. 미사용 세라믹 플레이트가 그 후 공급되고 도 7에 도시된 바와 같이 하이브리드 척 조립체를 만들기 위해 금속 플레이트에 접착된다. 엘라스토머 본드를 위한 본드 두께는 수 밀의 정도이다. 다양한 실시예에 따르면, 금속 플레이트는 본드를 형성하기 위해 상기 높이의 격리부를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
또 다른 실시예에서, 인듐 본드를 포함하는 척은 엘라스토머 본드를 포함하여 개조될 수 있다. 이러한 실시예에서, 사용된 척이 제공될 수 있고, 상술한 바와 같이, 저온 디본딩 공정이 가해질 수 있다. 엘라스토머 본딩 물질은 그 후 사용된 금속 플레이트에 미사용 세라믹 플레이트를 본딩하는데 사용된다. 금속 플레이트가 상술한 바와같이 본드 높이를 제어하는 격리부를 포함하는 경우, 상기 공정은 이들을 제거하거나 이들을 엘라스토머 본드의 적절한 높이 아래로 기계가공한다.
본 발명은 바람직한 실시예에 따른 참조로 설명되고 있지만, 당업자는 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않고 형식과 세부사항이 변화될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims (22)

  1. 금속 냉각 플레이트 및 상기 금속 냉각 플레이트에 부착된 제 1 세라믹 플레이트를 포함하는 정전 척의 수명을 연장하는 방법에 있어서,
    사용 기간 후 상기 금속 냉각 플레이트로부터 상기 제 1 세라믹 플레이트를 제거하기 위해 열적 공정을 수행하는 단계로서, 상기 금속 냉각 플레이트는 평면 부분으로부터 연장되는 복수의 돌출부들을 포함하는, 상기 열적 공정을 수행하는 단계;
    미사용 제 2 세라믹 플레이트를 제공하는 단계;
    상기 제 2 세라믹 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트 사이에 인듐을 포함하는 본딩 물질을 적용하는 단계로서, 상기 본딩 물질은 상기 돌출부들의 높이로 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 평면 부분에 적용되고, 상기 본딩 물질은 열적 공정에 의해 제거 가능한, 상기 본딩 물질을 적용하는 단계; 및
    상기 금속 냉각 플레이트, 상기 제 2 세라믹 플레이트, 및 상기 금속 냉각 플레이트와 상기 제 2 세라믹 플레이트 사이의 본드를 포함하는 정전 척을 형성하도록 상기 본딩 물질을 고형화하는 단계를 포함하는, 정전 척의 수명을 연장하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 냉각 플레이트로부터 상기 제 1 세라믹 플레이트를 제거하기 위해 열적 공정을 수행하는 단계는 200℃ 미만의 온도로 상기 정전 척을 가열하는 단계를 포함하는, 정전 척의 수명을 연장하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 돌출부들은 0.01 인치의 높이를 갖는, 정전 척의 수명을 연장하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 본드가 상기 금속 냉각 플레이트의 변부들을 지나서 연장되지 않고 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 변부들로부터 움푹 들어가지 않는, 정전 척의 수명을 연장하는 방법.
  5. 내부에 개구부들을 갖는 금속 냉각 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트에 부착된 제 1 세라믹 플레이트를 포함하는 정전 척을 개조하는 방법에 있어서,
    상기 방법은:
    상기 금속 냉각 플레이트로부터 알루미늄 링을 제거하는 단계로서, 상기 알루미늄 링은 상기 금속 냉각 플레이트 상의 복수의 돌출부들에 기계 결합되는, 상기 알루미늄 링을 제거하는 단계;
    사용 기간 후 상기 금속 냉각 플레이트로부터 상기 제 1 세라믹 플레이트를 제거하기 위해 200℃ 미만의 온도로 상기 정전 척을 가열하는 단계;
    내부에 개구부들을 갖는 미사용 제 2 세라믹 플레이트를 제공하는 단계;
    상기 제 2 세라믹 플레이트 내의 상기 개구부들이 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 개구부들과 정렬되도록 상기 금속 냉각 플레이트와 상기 제 2 세라믹 플레이트를 정렬하는 단계;
    상기 금속 냉각 플레이트와 상기 제 2 세라믹 플레이트 사이에 인듐 본딩 물질을 적용하는 단계;
    상기 금속 냉각 플레이트와 상기 제 2 세라믹 플레이트 사이에 인듐 본드를 형성하도록 상기 인듐 본딩 물질을 고형화하는 단계로서, 상기 인듐 본드는 상기 금속 냉각 플레이트를 지나 연장되지 않고 또한 상기 제 2 세라믹 플레이트는 상기 인듐 본드 위로 연장되는, 상기 인듐 본딩 물질을 고형화하는 단계; 및
    상기 알루미늄 링을 상기 금속 냉각 플레이트에 재부착하는 단계를 포함하는, 정전 척을 개조하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 인듐 본딩 물질을 적용하기 전에 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 개구부들을 마스킹하는 단계를 더 포함하는, 정전 척을 개조하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 세라믹 플레이트가 본드-접촉 측면과 비-본드-접촉 측면을 포함하는, 정전 척을 개조하는 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 냉각 플레이트는 평면 부분과 상기 평면 부분으로부터 연장되는 복수의 돌출부들을 포함하고, 상기 돌출부들은 0.01 인치의 높이를 갖는, 정전 척을 개조하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    본딩 물질을 적용하는 단계는 상기 본딩 물질을 상기 돌출부들의 높이로 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 평면 부분에 적용하는 단계를 포함하는, 정전 척을 개조하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 세라믹 플레이트의 상기 본드-접촉 측면 상에 환상의 링을 마스킹하는 단계를 더 포함하고, 상기 링은 상기 제 2 세라믹 플레이트의 변부로부터 0.1 인치 이상의 거리로 상기 제 2 세라믹 플레이트의 상기 변부로부터 연장되는, 정전 척을 개조하는 방법.
  11. 금속 냉각 플레이트 및 상기 금속 냉각 플레이트에 부착된 제 1 세라믹 플레이트를 포함하는 정전 척의 수명을 연장하기 위한 방법에 있어서,
    상기 방법은:
    사용 기간 후 상기 금속 냉각 플레이트로부터 상기 제 1 세라믹 플레이트를 제거하기 위해 공정을 수행하는 단계로서, 상기 금속 냉각 플레이트는 평면 부분으로부터 연장되는 복수의 돌출부들을 포함하는, 상기 공정을 수행하는 단계;
    미사용 제 2 세라믹 플레이트를 제공하는 단계;
    상기 제 2 세라믹 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트 사이에 상기 돌출부들의 높이까지 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 평면 부분에 엘라스토머 본딩 물질을 적용하는 단계;
    상기 금속 냉각 플레이트, 상기 제 2 세라믹 플레이트 및 상기 금속 냉각 플레이트와 상기 제 2 세라믹 플레이트 사이의 본드를 포함하는 정전 척을 형성하도록 상기 엘라스토머 본딩 물질을 고형화하는 단계를 포함하는, 정전 척의 수명을 연장하기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 세라믹 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트 사이에 엘라스토머 본딩 물질을 적용하는 단계는, 2 내지 4 밀 (mil) 의 높이까지 상기 금속 냉각 플레이트에 본딩 물질을 적용하는 단계를 포함하는, 정전 척의 수명을 연장하기 위한 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 금속 냉각 플레이트로부터 상기 제 1 세라믹 플레이트를 제거하는 공정을 수행하는 단계는, 250℃ 이상의 온도로 상기 제 1 세라믹 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트를 가열하는 단계를 포함하는, 정전 척의 수명을 연장하기 위한 방법.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 금속 냉각 플레이트로부터 상기 제 1 세라믹 플레이트를 제거하는 공정을 수행하는 단계는, 300℃ 이상의 온도로 상기 제 1 세라믹 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트를 가열하는 단계를 포함하는, 정전 척의 수명을 연장하기 위한 방법.
  15. 금속 냉각 플레이트 및 상기 금속 냉각 플레이트에 부착된 제 1 세라믹 플레이트를 포함하는 정전 척의 수명을 연장하는 방법에 있어서,
    사용 기간 후 상기 금속 냉각 플레이트로부터 상기 제 1 세라믹 플레이트를 제거하기 위해 200℃ 미만의 온도로 상기 정전 척을 가열하는 단계로서, 상기 금속 냉각 플레이트는 평면 부분으로부터 연장되는 복수의 돌출부들을 포함하는, 상기 정전 척을 가열하는 단계;
    미사용 제 2 세라믹 플레이트를 제공하는 단계;
    상기 제 2 세라믹 플레이트와 상기 금속 냉각 플레이트 사이에 본딩 물질을 적용하는 단계로서, 상기 본딩 물질은 상기 돌출부들의 높이까지 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 평면 부분에 적용되고, 상기 본딩 물질은 열적 공정에 의해 제거 가능한, 상기 본딩 물질을 적용하는 단계; 및
    상기 금속 냉각 플레이트, 상기 제 2 세라믹 플레이트, 및 상기 금속 냉각 플레이트와 상기 제 2 세라믹 플레이트 사이의 본드를 포함하는 정전 척을 형성하도록 상기 본딩 물질을 고형화하는 단계를 포함하는, 정전 척의 수명을 연장하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 돌출부들의 높이는 0.01 인치인, 정전 척의 수명을 연장하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 본드는 상기 금속 냉각 플레이트의 변부들을 지나서 연장되지 않고 상기 금속 냉각 플레이트의 상기 변부들로부터 움푹 들어가지 않는, 정전 척의 수명을 연장하는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 본딩 물질을 적용하기 전에 상기 금속 냉각 플레이트의 개구부들을 마스킹하는 단계를 더 포함하는, 정전 척의 수명을 연장하는 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 세라믹 플레이트는 본드-접촉 측면과 비-본드-접촉 측면을 포함하고,
    상기 방법은 상기 제 2 세라믹 플레이트의 상기 본드-접촉 측면 상에 환상 링을 마스킹하는 단계를 더 포함하는, 정전 척의 수명을 연장하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 링은 상기 제 2 세라믹 플레이트의 변부로부터 0.05 인치 이상의 거리로 상기 제 2 세라믹 플레이트의 상기 변부로부터 연장되는, 정전 척의 수명을 연장하는 방법.
  21. 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전 척을 가열하기 전에, 상기 금속 냉각 플레이트로부터 알루미늄 링을 제거하는 단계 및 상기 본드를 형성한 후에, 상기 금속 냉각 플레이트에 상기 알루미늄 링을 재부착하는 단계를 더 포함하는, 정전 척의 수명을 연장하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 알루미늄 링은 상기 금속 냉각 플레이트의 평면 부분으로부터 연장되는 복수의 돌출부들에 기계 결합되는, 정전 척의 수명을 연장하는 방법.
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