KR102401492B1 - 알루미늄 질화물(aln) pvd 프로세스를 위한 가스 냉각식 최소 접촉 면적(mca) 정전 척(esc) - Google Patents

알루미늄 질화물(aln) pvd 프로세스를 위한 가스 냉각식 최소 접촉 면적(mca) 정전 척(esc) Download PDF

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Abstract

본 개시내용의 실시예들은 정전 척 어셈블리, 프로세싱 챔버, 및 기판의 온도를 유지하는 방법을 포함한다. 일 실시예에서, 정전 척, 냉각 플레이트, 및 가스 박스를 포함하는 정전 척 어셈블리가 제공된다. 냉각 플레이트는 냉각 플레이트에 형성된 가스 채널을 포함한다. 가스 박스는 가스 채널을 통하는 냉각 가스의 유동을 제어하도록 동작가능하다.

Description

알루미늄 질화물(ALN) PVD 프로세스를 위한 가스 냉각식 최소 접촉 면적(MCA) 정전 척(ESC){GAS COOLED MINIMAL CONTACT AREA(MCA) ELECTROSTATIC CHUCK(ESC) FOR ALUMINUM NITRIDE(ALN) PVD PROCESS}
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 디바이스들의 제조에 관한 것이다. 더 상세하게는, 실시예들은 반도체 디바이스들의 제조 동안에 정전 척을 냉각시키는 것에 관한 것이다.
[0002] 미세 전자 기계 시스템(MEMS)들은 전 세계에 걸친 다양한 전자 디바이스들에서 사용하기 위한 반도체 프로세싱 시스템들에 의해 제조되는 매우 작은 디바이스들이다. 알루미늄 질화물(AlN)은 MEMS 디바이스들에서 일반적으로 사용되는 재료이고, 물리 기상 증착(PVD) 프로세스들은 기판 상에 대량으로 양질의 MEMS 디바이스들을 생산하기 위해 채용되는 선호되는 제조 기법들 중 하나이다.
[0003] AlN PVD 프로세스 동안에, 기판은 섭씨 약 400 도의 온도들로 유지되는 세라믹 정전 척(ESC) 상에 지지된다. MEMS 디바이스들을 신뢰성 있게 생산하기 위해, 프로세스는 프로세스 온도에서의 최소의 변동을 요구한다. 기존의 ESC 어셈블리들은 AlN PVD 프로세스에서의 온도 변동을 최소화하기 위해 탈이온수(DIW) 냉각 시스템들을 사용하도록 설계된다. 그러나, 통상적인 DIW 냉각 시스템들은 고 전력 및 고온에서 다수의 기판들을 프로세싱하는 제작 런(fabrication run)의 과정에 걸쳐 PVD 챔버에서 ESC에 대해 안정적인 온도를 유지하는 것이 가능하지 않았었다. ESC의 온도는, MEMS를 제조하는 동안에 단지 수개의 기판들만이 AlN PVD 프로세스를 겪은 후에, 상승하기 시작한다. 제작 런에서 추후에 후속하여 프로세싱되는 기판들은 이전의 기판들보다 더 높은 온도들을 겪는다. 온도는 급속하게 증가되고, 온도에서의 이러한 급속한 변동은 기판 상에 증착되는 막들의 응력에 영향을 미친다. 부가적으로, 섭씨 400 도 및 그 초과의 온도들에서, ESC를 냉각시키기 위한 탈이온수의 사용은 열 쇼크를 생성하여, 세라믹 ESC를 손상시킬 수 있다. 따라서, 통상적인 ESC들은 섭씨 400 도 및 그 초과의 온도들에서 MEMS 디바이스들을 신뢰성 있게 프로세싱하는데 적합하지 않다.
[0004] 따라서, 개선된 ESC에 대한 필요성이 존재한다.
[0005] 본 개시내용의 실시예들은 정전 척 어셈블리, 프로세싱 챔버, 및 기판의 온도를 유지하는 방법을 포함한다. 일 실시예에서, 정전 척, 냉각 플레이트, 및 가스 박스를 포함하는 정전 척 어셈블리가 제공된다. 냉각 플레이트는 냉각 플레이트에 형성된 가스 채널을 포함한다. 가스 박스는 가스 채널을 통하는 냉각 가스의 유동을 제어하도록 동작가능하다.
[0006] 다른 실시예에서, 챔버 바디, 가스 냉각식 정전 척 어셈블리, 및 가스 박스를 포함하는 프로세싱 챔버가 제공된다. 챔버 바디는 내부 프로세싱 볼륨을 정의하는, 벽들, 덮개, 및 바닥을 갖는다. 가스 냉각식 정전 척 어셈블리는 챔버 바디의 프로세싱 볼륨에 배치되고, 가스 냉각식 정전 척 어셈블리는 냉각 플레이트를 갖는다. 냉각 플레이트는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 가스 채널을 갖는다. 가스 박스는 냉각 플레이트에서의 가스 채널의 제 1 단부로의 냉각 가스의 유동을 제어하고, 냉각 플레이트에서의 가스 채널의 제 2 단부로부터 냉각 가스를 수용하도록 구성된다.
[0007] 다른 실시예에서, 가스 냉각식 정전 척 어셈블리를 냉각시키기 위한 방법에 제공되고, 그러한 방법은, 가스 박스에 냉각 가스를 공급하는 단계, 가스 박스로부터, 정전 척에 커플링된 냉각 플레이트를 통해 냉각 가스를 유동시키는 단계, 냉각 플레이트로부터 가스 박스로 냉각 가스를 흐르게 하는 단계; 및 냉각 가스를 냉각시키기 위해, 가스 냉각 박스에서의 열 교환기를 통해 냉각 가스를 흐르게 하는 단계를 포함한다.
[0008] 본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은 가스 냉각식 정전 척을 갖는 프로세싱 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0010] 도 2는 정전 척을 위한 가스 냉각 어레인지먼트에 대한 개략도이다.
[0011] 도 3은 가스 냉각식 정전 척에서의 냉각 플레이트에 대한 바닥 평면도이다.
[0012] 도 4는 다수의 제작 사이클들에 대응하는 시간 기간에 걸친 가스 냉각식 정전 척에 대한 온도 변동을 나타내는 그래프이다.
[0013] 도 5는 가스 냉각식 정전 척을 냉각시키기 위한 방법을 예시한다.
[0014] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
[0015] 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 예시적인 실시예들을 도시하는 것이므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0016] PVD 챔버에서 증착되는 AlN을 사용하여 양질의 MEMS 디바이스들을 제조하는 것에 대한 처리량은, AlN 층이 위에 증착되는 기판을 지지하기 위해 PVD 챔버에서 활용되는 정전 척(ESC)에서의 온도 변동을 감소시킴으로써, 향상될 수 있다. ESC의 온도 변동은 가스를 이용하여 ESC를 냉각시킴으로써 감소될 수 있다. ESC 어셈블리 및/또는 ESC가 위에서 지지되는 냉각 플레이트는, 섭씨 약 ± 7.5 도 내로 ESC/기판 상의 온도 변동을 제한하기 위해 그리고 가스 유동을 보장하기 위해 시스템 인터로크들 및 제어되는 가스 유동(특히, N2 또는 CDA(clean dry air))을 갖는 가스 냉각 어레인지먼트를 활용한다. 부가적으로, 높은 온도들, 예컨대, 섭씨 400 도를 초과하는 온도들, 및 심지어, 거의 섭씨 1000 도까지의 온도들을 갖는 다른 증착 애플리케이션들은 섭씨 ± 7.5 도 내로 온도 변동들을 제한하기 위해 가스 냉각을 이용하는 ESC로부터 이익을 얻는 것으로 나타났다.
[0017] 도 1은 예시적인 프로세스 챔버(100)(예컨대, 물리 기상 증착(PVD) 또는 스퍼터 프로세스 챔버, 또는 화학 증착 챔버(CVD))를 예시한다. 프로세스 챔버(100)는 최소의 온도 변동들을 요구하는 고온 동작에 대해 적합할 수 있다. 프로세스 챔버(100)는, 예컨대 MEMS의 제작 동안의, 기판(190) 상의 알루미늄 질화물(AlN) 재료들의 스퍼터 증착에 대해 적합한 PVD 챔버일 수 있다. 그러나, 프로세스 챔버(100)가 CVD 챔버일 수 있거나, 또는 내부에서 프로세싱되는 재료들 상의 제한된 온도 변동들을 요구하는 애플리케이션들에 대해 적합한 다른 챔버일 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
[0018] 프로세스 챔버(100)는 챔버 바디(108)를 포함하고, 그러한 챔버 바디(108)는 내부에 정의된 프로세싱 볼륨(118)을 갖는다. 챔버 바디(108)는 측벽들(110) 및 바닥(112)을 갖는다. 챔버 바디(108) 및 프로세스 챔버(100)의 관련된 컴포넌트들의 치수들은 제한되지 않고, 일반적으로, 내부에서 프로세싱될 기판(190)의 사이즈보다 비례하여 더 크다. 그러나, 임의의 적합한 기판 사이즈가 프로세싱될 수 있으므로, 프로세스 챔버(100)는 그에 따라 사이즈가 설정될 수 있다. 적합한 기판 사이즈들의 예들은 200 mm 직경, 100 mm 직경, 또는 450 mm 직경을 갖는 기판을 포함한다.
[0019] 챔버 덮개 어셈블리(104)가 챔버 바디(108)의 상단 상에 탑재된다. 챔버 바디(108)는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 또는 다른 적합한 재료들로 제작될 수 있다. 기판 접근 포트(138)가 챔버 바디(108)의 측벽(110)을 통해 형성되어, 프로세스 챔버(100) 내로 그리고 밖으로의 기판(190)의 이송을 용이하게 한다. 접근 포트(138)는 이송 챔버 및/또는 기판 프로세싱 시스템의 다른 챔버들에 커플링될 수 있다.
[0020] 기판 지지부(150)가 챔버 바디(108) 내부에 배치된다. 기판 지지부(150)는 챔버 덮개 어셈블리(104)와 기판 지지부(150)의 상단 사이의 간격을 제어하도록 이동가능하다. 기판 지지부(150)는 가스 냉각식 정전 척(ESC)(152) 및 냉각 플레이트(170)를 포함하고, 이들 양자 모두는 아래에서 더 설명된다.
[0021] 가스 소스(132)가 프로세싱 볼륨(118) 내에 프로세스 가스들을 공급하기 위해 챔버 바디(108)에 커플링된다. 일 실시예에서, 프로세스 가스들은 필요한 경우에 비활성 가스들, 비-반응성 가스들, 및 반응성 가스들을 포함할 수 있다. 가스 소스(132)에 의해 제공될 수 있는 프로세스 가스들의 예들은, 특히, 아르곤 가스(Ar), 헬륨(He), 네온 가스(Ne), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 질소 가스(N2), 산소 가스(O2), 수소 가스(H2), 암모니아(NH3), 메탄(CH4), 일산화 탄소(CO), 및/또는 이산화 탄소(CO2)를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 일 실시예에서, 가스 소스(132)는 챔버 볼륨 내로 N2 및 Ar을 공급한다.
[0022] 프로세스 가스가 프로세스 챔버(100) 내로 도입된 후에, 가스는 플라즈마를 형성하기 위해 에너자이징된다(energized). 하나 또는 그 초과의 인덕터 코일들과 같은 안테나(142)가 프로세스 챔버(100) 근처에 제공될 수 있다. 안테나 전력 공급부(140)가, 프로세스 챔버(100)에서 덮개 어셈블리(104)와 기판 지지부(150) 사이에 정의된 프로세스 구역에 플라즈마를 형성하기 위해, 프로세스 가스에 RF 에너지와 같은 에너지를 유도성으로 커플링시키도록 안테나(142)에 전력을 공급할 수 있다. 대안적으로 또는 부가하여, 기판(190) 아래의 캐소드(cathode) 및 기판(190) 위의 애노드(anode)를 포함하는 프로세스 전극들이 플라즈마를 생성하도록 RF 전력을 커플링시키기 위해 사용될 수 있다. 프로세스 챔버(100)에서의 다른 컴포넌트들의 동작을 또한 제어하는 제어기(180)가 안테나 전력 공급부(140)의 동작을 제어할 수 있다.
[0023] 펌핑 포트(192)가 챔버 바디(108)의 바닥(112)을 통해 형성된다. 펌핑 디바이스(194)가 프로세싱 볼륨(118) 내의 압력을 진공배기(evacuate)시키고 제어하기 위해 프로세싱 볼륨(118)에 커플링된다. 펌핑 시스템 및 챔버 냉각 설계는, 예컨대 -25 C 내지 +1000 C와 같은 열 버짓(thermal budget) 요구들에 대해 적합한 온도들에서의 저 상승률(rate-of-rise)(1,000 mTorr/분) 및 고 기저 진공(1E-8 Torr 또는 그 미만)을 가능하게 한다. 펌핑 시스템은 프로세스 압력의 정밀한 제어를 제공하도록 설계된다.
[0024] 덮개 어셈블리(104)는 일반적으로, 타겟(120), 및 그러한 타겟(120)에 커플링된 접지 실드 어셈블리(130)를 포함한다. 타겟(120)은 PVD 프로세스 동안에 기판(190)의 표면 상에 스퍼터링 및 증착될 수 있는 재료 소스를 제공한다. 타겟(120)은 DC 스퍼터링 동안에 플라즈마 회로의 캐소드로서 역할을 한다.
[0025] 타겟(120)(또는 타겟 플레이트)은 프로세스 챔버(100)에서 형성될 증착 층 또는 증착 층의 엘리먼트들을 위해 활용되는 재료로 제작될 수 있다. 전력 소스(144)와 같은 고 전압 전력 공급부가 타겟(120)으로부터 재료들을 스퍼터링하는 것을 용이하게 하기 위해 타겟(120)에 연결된다. 타겟(120)은 실리콘(Si), 티타늄(Ti) 금속, 탄탈룸 금속(Ta), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 금속, 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 이들의 합금들, 이들의 조합들 등을 함유하는 재료로 제작될 수 있다. 부가적으로, 프로세싱 동안의 타겟으로부터의 전자 방출은 타겟의 n-타입 또는 p-타입 도핑에 의해 제어될 수 있다. 타겟은 붕소(B)와 같은 전도성 엘리먼트로 도핑될 수 있다. 일 실시예에서, 타겟은 AlN 층을 형성하기 위해 기판(190) 상에서 질소 이온들과 결합되는 Al 이온들을 생성하기 위한 Al 합금을 포함할 수 있다.
[0026] 타겟(120)은 일반적으로, 주변 부분(128) 및 중앙 부분(124)을 포함한다. 주변 부분(128)은 챔버의 측벽들(110) 위에 배치된다. 타겟(120)의 중앙 부분(124)은 기판 지지부(150) 상에 배치된 기판(190)의 표면을 향하여 약간 연장된 만곡 표면을 가질 수 있다. 타겟(120)과 기판 지지부(150) 사이의 간격은 약 50 mm 내지 약 150 mm로 유지된다. 타겟(120)의 치수, 형상, 재료들, 구성, 및 직경이 특정한 프로세스 또는 기판 요건들을 위해 변화될 수 있다는 것이 유의된다. 타겟(120)은 또한, 함께 타겟을 형성하는 인접한 타일들 또는 세그먼팅된(segmented) 재료들을 포함할 수 있다.
[0027] 덮개 어셈블리(104)는 타겟(120) 위에 탑재된 마그네트론 캐소드(102)를 더 포함할 수 있고, 그러한 마그네트론 캐소드(102)는 프로세싱 동안에 타겟(120)으로부터 재료들을 효율적으로 스퍼터링하는 것을 향상시킨다. 마그네트론 캐소드(321)는, 일관된 타겟 부식 및 기판(190)에 걸친 AlN과 같은 막의 균일한 증착을 보장하면서, 쉽고 신속한 프로세스 제어 및 적응된(tailored) 막 특성들을 허용한다. 마그네트론 어셈블리의 예들은, 특히, 선형 마그네트론, 서펜타인(serpentine) 마그네트론, 나선형 마그네트론, 더블-디지테이트(double-digitated) 마그네트론, 직사각 나선형(rectangularized spiral) 마그네트론을 포함한다.
[0028] 덮개 어셈블리(104)의 접지 실드 어셈블리(130)는 접지 프레임(106) 및 접지 실드(122)를 포함한다. 접지 실드 어셈블리(130)는 또한, 다른 챔버 실드 부재, 타겟 실드 부재, 암흑부(dark space) 실드, 및 암흑부 실드 프레임을 포함할 수 있다. 접지 실드(122)는 접지 프레임(106)에 의해 주변 부분(128)에 커플링되어, 프로세싱 볼륨(118)에서 타겟(120)의 중앙 부분 아래에 상측 프로세싱 구역(126)을 정의한다. 접지 프레임(106)은 측벽들(110)을 통해 프로세스 챔버(100)의 챔버 바디(108)에 접지 경로를 제공하면서 타겟(120)으로부터 접지 실드(122)를 전기적으로 절연시킨다. 접지 실드(122)는 상측 프로세싱 구역(126) 내에 프로세싱 동안에 생성되는 플라즈마를 속박(constrain)하고, 타겟(120)의 한정된 중앙 부분(124)으로부터 타겟 소스 재료를 축출함으로써, 축출된 타겟 소스가 챔버 측벽들(110)보다 기판 표면 상에 주로 증착되게 허용한다. 일 실시예에서, 접지 실드(122)는 용접, 글루잉(gluing), 고압 압착 등과 같은 본 기술 분야에 알려져 있는 프로세스들에 의해 본딩된, 하나 또는 그 초과의 워크-피스 단편(work-piece fragment)들 및/또는 다수의 그러한 피스들에 의해 형성될 수 있다.
[0029] 제어기(180)는 프로세스 챔버(100)에 커플링된다. 제어기(180)는 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(184), 메모리(182), 및 지원 회로들(186)을 포함한다. 제어기(180)는 프로세스 시퀀스를 제어하여, 가스 소스(132)로부터 프로세스 챔버(100) 내로의 가스 유동들을 조절하고, 타겟(120)의 이온 충격을 제어하기 위해 활용된다. CPU(184)는 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 소프트웨어 루틴들이 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플로피 또는 하드 디스크 드라이브, 또는 다른 형태의 디지털 스토리지와 같은 메모리(182)에 저장될 수 있다. 지원 회로들(186)은 CPU(184)에 통상적으로 커플링되고, 캐시, 클록 회로들, 입력/출력 서브시스템들, 전력 공급부들 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 루틴들은, CPU(184)에 의해 실행되는 경우에, 본 발명에 따라 프로세스들이 수행되도록 프로세스 챔버(100)를 제어하는 특수 목적 컴퓨터(제어기)(180)로 CPU를 변환시킨다. 소프트웨어 루틴들은 또한, 프로세스 챔버(100)로부터 원격으로 위치된 제 2 제어기(미도시)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
[0030] 프로세싱 동안에, 재료가 타겟(120)으로부터 스퍼터링되고, 기판(190)의 표면 상에 증착된다. 타겟(120) 및 기판 지지부(150)는, 가스 소스(132)에 의해 공급된 프로세스 가스들로부터 형성된 플라즈마를 유지하기 위해, 전력 소스(144)에 의해, 서로에 관하여 그리고/또는 접지에 관하여 바이어싱된다. 플라즈마로부터의 이온들은 타겟(120)을 향하여 가속되고 타겟(120)에 충돌하여, 타겟 재료가 타겟(120)으로부터 축출되게 한다. 축출된 타겟 재료 및 반응성 프로세스 가스들은 함께, 요구되는 조성들로 기판(190) 상에 층을 형성한다. RF, DC 또는 고속 스위칭 펄스형 DC 전력 공급부들, 또는 이들의 조합들은 AlN 재료를 위한 스퍼터링 조성 및 증착 레이트들의 정밀한 제어를 위해 튜닝가능한 타겟 바이어스를 제공한다.
[0031] 챔버 바디(108)의 바닥(112)을 통해 연장되는 샤프트(164)가 리프트 메커니즘(160)에 커플링된다. 리프트 메커니즘(160)은 하측 이송 위치와 상측 프로세싱 위치 사이에서 기판 지지부(150)를 이동시키도록 구성된다. 벨로즈(162)가 샤프트(164)를 에워싸고, 기판 지지부(150)에 커플링되어, 그 사이에 가요성 밀봉부를 제공함으로써, 프로세스 챔버(100)를 위한 프로세싱 볼륨(118)의 진공 무결성을 유지한다.
[0032] 위에서 논의된 바와 같이, 기판 지지부(150)는 척 전극(158)을 갖는 정전 척(ESC)을 포함한다. ESC(152)는 프로세싱 동안에 절연성 및 전도성 기판들(190) 양자 모두를 홀딩하기 위해 반대 전하들의 인력을 사용하고, DC 전력 공급부(166)에 의해 전력을 공급받는다. ESC(152)는 유전체 바디(153) 내에 매설된 척 전극(158)을 포함한다. DC 전력 공급부(166)는 척 전극(158)에 약 200 내지 약 2000 볼트의 DC 척킹 전압을 제공할 수 있다. DC 전력 공급부(166)는 또한, 기판(190)을 척킹 및 디-척킹하기 위해 전극에 DC 전류를 지향시킴으로써 척 전극(158)의 동작을 제어하기 위하여 시스템 제어기(180)를 포함할 수 있다.
[0033] 몇몇 실시예들에서, 층 증착 프로세스의 상이한 페이즈들 동안에 기판(190)에 바이어스를 별도로 인가하는 것이 또한 바람직하다. 따라서, 증착 프로세스의 하나 또는 그 초과의 페이즈 동안에 플라즈마에서 형성된 이온들에 의해 기판(190)에 충격이 가해지도록, 소스(154)(예컨대, DC 및/또는 RF 소스)로부터 기판 지지부(150)에서의 바이어스 전극(156)(또는 척 전극(158))에 바이어스가 제공될 수 있다.
[0034] 섀도우 프레임(136)이 기판 지지부(150)의 주변부 구역 상에 배치되고, 타겟(120)으로부터 스퍼터링되는 소스 재료의 증착을 기판 표면의 요구되는 부분으로 한정시키도록 구성된다. 챔버 실드(134)가 챔버 바디(108)의 내측 벽 상에 배치될 수 있고, 기판 지지부(150) 주위에 배치된 섀도우 프레임(136)을 지지하도록 구성된, 프로세싱 볼륨(118)으로 내측으로 연장되는 립을 가질 수 있다. 기판 지지부(150)가 프로세싱을 위해 상측 위치로 상승됨에 따라, 기판 지지부(150) 상에 배치된 기판(190)의 외측 에지가 섀도우 프레임(136)에 의해 맞물리게 되고, 섀도우 프레임(136)이 리프팅되고 챔버 실드(134)로부터 이격된다. 기판 지지부(150)가 기판 이송 접근 포트(138)에 인접한 이송 위치로 하강되는 경우에, 섀도우 프레임(136)은 다시 챔버 실드(134) 상에 놓인다. 리프트 핀들(미도시)이, 이송 로봇 또는 다른 적합한 이송 메커니즘에 의한 기판(190)으로의 접근을 용이하게 하기 위해, 기판 지지부(150) 위로 기판(190)을 리프팅하도록 기판 지지부(150)를 통해 선택적으로 이동된다.
[0035] 위에서 논의된 바와 같이, 기판 지지부(150)는 냉각 플레이트(170)를 포함할 수 있다. 냉각 플레이트(170)는 ESC(152)의 밑면과 접촉하도록 배치된다. 냉각 플레이트(170)는 ESC(152), 그리고 따라서, ESC(152) 상에 배치된 기판(190)의 온도를 제어하기 위해 활용된다. 냉각 플레이트(170)는 ESC(152)에 커플링될 수 있거나 또는 ESC(152)의 일부일 수 있다. 냉각 플레이트(170)는 냉각 라인들(174)에 의해 가스 냉각 박스(178)에 연결된다. 가스 냉각 박스(178)는, 가스 냉각 박스(178)로 다시 복귀하기 전에 냉각 플레이트(170)를 통해 순환되는 가스와 같은 일차 열 전달 유체를 제공할 수 있다. 냉각 플레이트(170)는 그러한 냉각 플레이트(170)에 배치된 하나 또는 그 초과의 도관들(172)을 가질 수 있다. 이웃하는 도관들(172)을 통해 유동하는 일차 열 전달 유체는 냉각 플레이트(170)의 상이한 구역들과 ESC(152) 사이의 열 전달의 국부적인 제어를 가능하게 하도록 격리될 수 있고, 이는 기판(190)의 측방향 온도 프로파일을 제어하는 것을 보조한다. 도관들(172)은 냉각 라인들(174)로의 매니폴드에 연결될 수 있거나, 또는 냉각 플레이트(170)로 그리고 그로부터 일차 열 전달 유체를 제공하기 위한 개별적인 냉각 라인들(174)을 각각 가질 수 있다.
[0036] 냉각 플레이트(170)는, 막들이 휘발하게 될 수 있고 프로세스 챔버(100)를 오염시킬 수 있는 온도 미만으로 ESC(152) 상의 기판(190)의 온도를 유지할 수 있다. 냉각 플레이트(170)는 AlN PVD에 의해 MEMS 디바이스들을 형성하기 위한 안정적인 온도 범위 내에 ESC(152)를 유지한다. 따라서, 냉각 플레이트(170)는 ESC에 대한 손상 및/또는 챔버 오염으로부터의 프로세스 챔버(100)에 대한 다운타임 및 제조 결함들을 감소시킨다.
[0037] 도 2는 ESC(152)를 위한 가스 냉각 어레인지먼트(200)의 고 레벨 개략도이다. 가스 냉각 어레인지먼트(200)는 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252) 및 가스 냉각 박스(178)를 포함한다. ESC 어셈블리(252)는 기판 지지부(150)의 일부이고, ESC 어셈블리(252)는 냉각 라인들(174)에 의해 가스 냉각 박스(178)에 연결된다. ESC 어셈블리(252)는 ESC(152) 및 냉각 플레이트(176)를 포함한다. 냉각 라인들(174)은 하나 또는 그 초과의 냉각 가스 복귀 라인들, 및 하나 또는 그 초과의 냉각 가스 공급 라인들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 라인들(174)은 2개의 가스 복귀 라인들 및 2개의 대응하는 가스 공급 라인들을 갖고, 이들은 서로로부터 유체적으로 분리된다. 냉각 가스 공급 라인들은 본원에서 냉각 가스라고 또한 지칭되는 일차 열 전달 유체를 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)에 제공한다. 냉각 가스가 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)를 통해 이동하고 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)로부터 열을 제거함에 따라, 냉각 가스의 온도는 상승된다. 이제 가열된 냉각 가스는 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)로부터 냉각 라인들(174)을 통해 가스 복귀 유입구(222)를 통하여 가스 냉각 박스(178)로 복귀된다.
[0038] 가스 냉각 박스(178)는 그러한 가스 냉각 박스(178) 내에서 유체들을 연결시키고 이동시키기 위한 수개의 연결부들을 가질 수 있다. 가스 냉각 박스(178)는 소스 냉각 가스 유입구(214) 및 소스 냉각 가스 배출구(212)를 가질 수 있다. 냉각 가스 소스(260)는 소스 냉각 가스 유입구(214)에 N2, He, 또는 다른 적합한 가스와 같은 냉각 가스를 제공할 수 있다. 냉각 가스는 섭씨 약 30 도의 온도로 제공될 수 있다. 냉각 가스는 소스 냉각 가스 유입구(214)에서 가스 냉각 박스(178)에 진입하고, 소스 냉각 가스 배출구(212)에서 빠져나간다. 소스 냉각 가스 배출구(212)는 냉각 라인들(174)에 유체적으로 부착되고, 소스 냉각 가스 배출구(212)에서 떠나는 가스는 냉각 플레이트(176)에 진입한다. 냉각 가스는 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)로부터 냉각 가스로 열을 전달함으로써 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)의 온도를 조절하는데 적합한 온도로 이루어질 수 있다.
[0039] 가스 냉각 박스(178)는 유동 제어 밸브(210)를 가질 수 있다. 소스 냉각 가스 유입구(214)에 진입하는 냉각 가스(N2)의 유동은 유동 제어 밸브(210)에 의해 제어된다. 유동 제어 밸브(210)는 냉각 가스의 유량을 세팅하기 위한 디지털 입력/출력(I/O) 포트들을 갖는 센서들을 갖는 가변 가스 유동 제어 밸브일 수 있다. I/O 포트는 제어기(180)에 부착될 수 있다. 유동 제어 밸브(210)는, 예컨대 냉각 가스의 유동을 위한 세팅된 값이 존재하지 않는 경우에, 유동 정보 뿐만 아니라 시스템 에러들을 제어기(180)에 송신할 수 있다. 제어기(180)는 소스 냉각 가스 배출구(212)에서 가스 냉각식 ESC(252)로 나가는 냉각 가스의 유동을 조절하도록 유동 제어 밸브(210)를 동작시킬 수 있다.
[0040] 가스 냉각 박스(178)는 또한, 가스 복귀 유입구(222) 및 복귀 가스 배출구(224)를 가질 수 있다. 냉각 가스는 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)로부터 열을 운반한다. 냉각 가스는 냉각 라인들을 통해 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)에서 떠나고, 가스 냉각 박스(178)의 가스 복귀 유입구(222)에 진입한다. 냉각 가스는 가스 냉각 박스(178)의 복귀 가스 배출구(224)에서 빠져나가고, 냉각 가스 소스(260)에 의해 재활용 또는 재사용될 수 있다.
[0041] 가스 냉각 박스(178)는 부가적으로, 냉각 유체 유입구(232) 및 냉각 유체 배출구(234)를 가질 수 있다. 냉각 유체 소스(250)가 탈이온수(DIW) 또는 다른 적합한 냉각 유체와 같은 이차 냉각 유체를 가스 냉각 박스(178)의 냉각 유체 유입구(232)에 제공할 수 있다. 이차 냉각 유체는 냉각 유체 배출구(234)를 통해 가스 냉각 박스(178)에서 떠난다. 냉각 유체 배출구에서 떠나는 이차 냉각 유체는 열을 제거하기 위해 처리, 예컨대 열 처리될 수 있고, 냉각 유체 소스(250)에 의해 재활용 및 심지어 재사용될 수 있다.
[0042] 가스 냉각 박스(178)는 열 교환기(220) 및 선택적인 서모스탯(226)을 가질 수 있다. 열 교환기(220)는 비-접촉 열 교환기 또는 다른 적합한 비-접촉 열 교환기, 예컨대 셸(shell) 및 튜브(tube) 열 교환기일 수 있다. 부가적으로, 가스 냉각 박스(178)는 유동 스위치(230)를 가질 수 있다. 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)로부터 복귀하는 냉각 가스는 섭씨 약 200 도의 온도로 가열될(warmed) 수 있다. 가열된 냉각 가스는 가스 복귀 유입구(222)에서 가스 냉각 박스(178)에 진입하고, 열 교환기(220)를 통과한다. 유동 스위치(230)는 냉각 유체 소스(250)로부터의 이차 냉각 유체의 유동을 조절할 수 있다. 유동 스위치(230)는 또한, 이차 냉각 유체의 유동을 감지하고 제어기(180)와 통신하기 위해 인터로크(inter lock) 및 IO 포트를 가질 수 있다. 유동 스위치는 냉각 유체 유입구(232)로부터 들어오고 열 교환기(220)에 진입하는 이차 냉각 유체를 조절한다. 열 교환기(220)는 또한, 이차 냉각 유체를 감지하기 위한 인터로크 뿐만 아니라 제어기(180)와 통신하기 위한 I/O 포트를 갖는 유동 스위치를 가질 수 있다. 부가적으로, 열 교환기는, 예컨대 열 교환기(220)에서 이차 냉각 유체의 유동이 존재하지 않는 경우에, 과열 조건을 감지하기 위해 열 교환기(220) 상에 바이메탈(bimetal) 열 스위치와 같은 열 스위치를 가질 수 있다. 열 교환기는 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)로부터 RF 전력을 격리시킬 뿐만 아니라 가스 냉각 박스(178)와 열 교환기(220) 사이의 열 전달을 최소화하기 위해 플루오로폴리머 패드들로 가스 냉각 박스(178)로부터 격리될 수 있다. 열 교환기(220)는 가열된 냉각 가스를 섭씨 약 30 도에 이르기까지 냉각시킬 수 있다. 이제 냉각된 냉각 가스는 복귀 가스 배출구(224)를 통해 가스 냉각 박스(178)로부터 배기될 수 있다. 일 실시예에서, 제어기(180)는 서모스탯(226)을 모니터링하고, 요구되는 스텝 포인트 온도의 섭씨 +/- 7.5 도 내로 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)를 유지하는데 적합한 온도 및 레이트로 냉각 플레이트(176)에 냉각 가스를 제공하도록 유동 스위치(230) 및 유동 제어 밸브(210)를 조절한다. 일 예에서, 요구되는 스텝 포인트 온도는 섭씨 약 400 도 내지 섭씨 약 410 도일 수 있다.
[0043] 기판(미도시)과 냉각 플레이트(176) 사이의 효율적인 열 전달을 달성하기 위해, 냉각 플레이트(176)에 가스 냉각 채널들(310)이 존재한다.
[0044] 도 3은 가스 냉각식 정전 척(252)의 냉각 플레이트(176)의 바닥 평면도이다. 냉각 플레이트(176)는 구리(Cu), 스테인리스 스틸(SST), 또는 다른 열 전도성 재료 또는 재료들의 혼합물로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 냉각 채널들(310)은 구리 플레이트(320)와 같은 플레이트에 형성된 그루브(groove)들일 수 있다. 구리 플레이트(320)는 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)의 형성 시에 ESC(152)에 브래이징될(brazed) 수 있거나 또는 본딩될 수 있거나, 또는 ESC(152)에 대하여 가압될(pressed) 수 있다. 대안적으로, 구리 플레이트(320)는, ESC(152)와의 조립 전에, SST 플레이트(340)와 같은 제 2 플레이트에 브래이징될 수 있거나 또는 본딩될 수 있거나, 또는 제 2 플레이트에 대하여 가압될 수 있다. 부가적으로, 열 전도성 개스킷 재료가, 부적절하게 커플링된 열 접촉에 기인하는 온도 프로파일에서의 변동들을 제거하기 위해, 그리고 구리 플레이트(320)로의 열의 열 전달을 더 우수하게 커플링시키기 위해, 세라믹 ESC(152)의 배면(밑면)과 구리 플레이트(320)의 면 사이에 배치될 수 있다. 냉각 플레이트(176)는 계측기기(instrumentation) 및 다른 제어 라인들, 예컨대 와이어 리드(wire lead)들이 통과하여 ESC(152)로 지나가기 위한 하나 또는 그 초과의 개방된 영역들(330)을 가질 수 있다.
[0045] 냉각 플레이트(176)에서의 가스 냉각 채널들(310)은 제 1 단부(312) 및 제 2 단부(322)를 가질 수 있다. 냉각 라인들(174)은 제 1 및 제 2 단부들(312, 322)에 부착될 수 있다. 냉각 가스는 냉각 라인들(174)로부터 제 1 단부(312) 내로 유동할 수 있고, 제 2 단부(322)에서 빠져나갈 수 있다. 냉각 플레이트(170)가 단일 가스 냉각 채널(310)을 갖는 것으로 도시되지만, 냉각 플레이트(170)가 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)를 냉각시키기 위해 각각 제 1 및 제 2 단부(312, 322)를 갖는 다수의 가스 냉각 채널들(310)을 가질 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 복수의 가스 냉각 채널들로부터의 각각의 제 1 단부들(312)은 매니폴드에 부착될 수 있거나 또는 개별적인 냉각 라인들(174)을 가질 수 있다. 각각의 제 2 단부들(322)이 마찬가지로 구성될 수 있다.
[0046] 구리 플레이트(320)에 그루브들로서 형성되고 SST 플레이트(340)에 브래이징된 가스 냉각 채널들(310)을 갖는 냉각 플레이트(170)는 냉각 유체와 ESC(152) 사이의 표면 접촉 면적을 증가시킨다. 증가된 표면 접촉 면적은 ESC(152)와 냉각 플레이트(170) 사이의 열 전달을 향상시킨다. 가스 냉각식 ESC(252)에서의 구리 플레이트(320)에 그루브들로서 형성된 가스 냉각 채널들(310)은, 통상적인 ESC들에서 사용되는 통상적인 수냉식 라인들보다 더 긴, 예컨대 최대 약 86 % 더 긴 냉각 경로를 제공할 수 있다. 예컨대, 유사한 사이즈의 200 mm 정전 척들에서, 가스 냉각 채널(310)은 길이가 약 20.0 인치 초과일 수 있고, 예컨대 길이가 약 23.1 인치일 수 있는 반면에, 통상적인 냉각 라인들은 길이가 약 12.4 인치이다. 따라서, 가스 냉각 채널들(310)은 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252) 상에 배치된 기판들로부터 열을 제거하는 것에서의 더 큰 효율을 위해 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)와의 더 큰 접촉 면적을 제공한다.
[0047] 일 실시예에서, 더 긴 가스 냉각 채널들(310)은 ESC(152)를 냉각시키기 위해 N2 가스를 운반한다. N2 가스는 섭씨 약 30 도일 수 있고, N2 가스의 유동은 가변 가스 유동 제어 밸브(210)에 의해 제어된다. 제어기(180)로의 디지털 출력을 갖는 센서를 갖는 유동 제어 밸브(210)는 N2 가스의 유량을 설정한다. ESC로부터 배기되는 N2 가스는 섭씨 약 200 도이고, 열 교환기(220)를 통과하는 동안에, 랩 환경으로 배기되기 전에 섭씨 30 도에 이르기까지 냉각된다.
[0048] 도 4는 다수의 제작 사이클들에 대응하는 시간 기간(410)에 걸친 가스 냉각식 정전 척(252)에 대한 온도 변동들(420)을 나타내는 그래프이다. 그래프는 3개의 제작 사이클들을 나타내고, 그러한 3개의 제작 사이클들에서, 제 1 기판이 프로세스 챔버에 배치되고, 프로세싱되고, 프로세스 챔버로부터 제거되고, 그 후에, 제 2 및 제 3 기판이 사이클을 반복한다. ESC에 대해 안정적인 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 도 4에서 도시된 그래프들에서의 온도의 사이클링은 실제로, 증착 프로세스 동안에 ESC의 온도를 안정화시키기 위한 시도이다. 플라즈마가 턴 온되는 경우에, 기판 및 ESC에 의해 흡수되는 과도한 열은 기판 및 ESC를 계속 가열하고 이상적인 온도 제한들을 초과하는 경향을 갖는다. 가스 냉각식 ESC(252)는 이상적인 온도 제한들 내에 온도를 유지하도록 온도를 조절한다.
[0049] 라인(440)은 가열기 온도를 나타낸다. 가열기 온도는 섭씨 약 378 도 내지 섭씨 약 445 도에서 변화된다. 프로세싱 동안에 기판이 챔버에 있는 경우에, 가열기 온도는 섭씨 약 445 도이다. 가열기 온도에 대한 라인(440)은, 기판 프로세싱이 완료되는 경우에 그리고 기판이 프로세싱 챔버로 그리고/또는 그로부터 이동될 수 있을 때, 거의 섭씨 378 도로 강하된다.
[0050] 비교를 위해, 라인(450)은 냉각되지 않고 3개의 기판들을 프로세싱하기 위한 3개의 제작 사이클들에 걸쳐 러닝(run)하는 통상적인 ESC의 온도를 나타낸다. (냉각되지 않는) 통상적인 ESC의 온도는 제작 사이클 전반에 걸쳐 증가된다. 정확히 3개의 런들 후에, 통상적인 ESC에 대한 온도 변화는 요구되는 프로세싱 세트 포인트 온도보다 섭씨 약 45 도 위에 있는 것을 볼 수 있다. 부가적으로, 통상적인 ESC의 온도는 또한, 이전의 기판의 프로세싱 동안의 통상적인 ESC에 대한 온도보다 약 10 도 위에 있다. 프로세싱 시스템이 계속 러닝하는 경우에, 통상적인 ESC는 한층 더 높은 온도들에 도달할 것이고, 그에 따라, 손상된 기판 및 프로세스 변동을 초래할 것이다.
[0051] 라인(460)은 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)의 온도를 예시한다. 온도 상승은 라인(450)에 의해 나타낸 것보다 훨씬 더 느리다. 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)는 약 390 ℃ 내지 405 ℃(± 섭씨 7.5 도) 내에 있도록 제어되는 온도 변화를 갖는다. 3개의 기판들을 프로세싱하는 동안에 예시된 온도 변화는, 상당히 안정화된 온도 커브에 의해 입증되는 바와 같이, 3개의 기판들을 프로세싱하는 동안에 일관된 온도가 유지될 수 있는 것을 나타낸다. 안정화된 온도 커브는 더 안정적인 프로세스를 표시하고, 이는 차례로, 기판에 제작되는 MEMS와 같은 피처들의 더 일관된 품질을 발생시킨다.
[0052] 도 5는 가스 냉각식 ESC의 온도를 제어하기 위한 방법을 예시한다. 가스 냉각식 ESC는 도 2에서 도시된 가스 냉각식 ESC 어셈블리(252)와 유사하게 구성될 수 있다. 방법은 동작(510)에서 시작되고, 여기에서, 냉각 가스가 가스 냉각 박스에 공급된다. N2 또는 다른 적합한 가스와 같은 냉각 가스가 섭씨 약 30 도의 온도로 가스 소스에 의해 공급될 수 있다. 동작(520)에서, 가스 냉각 박스 내부에 배치된 유동 제어 밸브에 의해 ESC로의 냉각 가스의 유동이 조정된다. 유동 제어 밸브는 I/O 포트들을 가질 수 있고, 제어기와 통신할 수 있다. 제어기는 에러 조건들에 대해 유동 제어 밸브를 모니터링할 수 있고, 제어기에 의해 프로세싱되는 다른 정보에 따라 밸브로 냉각 가스에 대한 유량을 조정할 수 있다.
[0053] 동작(530)에서, 냉각 가스가 ESC에서의 냉각 플레이트를 통해 흐르게 된다. 냉각 가스는 유동 제어 밸브에서 떠나고, 가스 냉각 배출구로부터 가스 냉각 박스에서 빠져나간다. 가스 냉각 배출구로부터, 가스는 ESC의 냉각 플레이트에서의 가스 냉각 채널의 제 1 단부에 진입한다. 가스 냉각 채널은 길이가 약 23.1"인 길이를 갖는 그루브일 수 있다. 냉각 가스는 ESC와 접촉하고, ESC로부터 냉각 가스로 열이 전달된다. 가스 냉각 채널은 제 2 단부를 갖고, 그러한 제 2 단부에 의해, 이제 가열된 냉각 가스가 냉각 플레이트에서 떠난다.
[0054] 동작(540)에서, 냉각 가스가 ESC에서의 냉각 플레이트로부터 가스 냉각 박스로 복귀된다. 이제 가열된 냉각 가스가 가스 냉각 박스의 가스 복귀 유입구에 진입한다. 동작(550)에서, 냉각 가스는 냉각 가스를 냉각시키기 위해 가스 냉각 박스에서의 열 교환기를 통해 흐르게 된다. 열 교환기는 제어기에 부착된 서모스탯을 갖는다. 제어기는 냉각 유체를 위한 유동 제어기를 조정하고 모니터링한다. 탈이온수와 같은 냉각 유체가 냉각 가스로부터 열을 제거하기 위해 열 교환기에 진입한다. 냉각 가스는 섭씨 약 30 도로 열 교환기에서 떠난다. 냉각 가스 온도는 가스 냉각 박스로부터 랩 환경 내로 배기하는데, 또는 냉각 또는 다른 목적들을 위해 재사용하는데 적합하다.
[0055] 전술한 바가 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 정전 척 어셈블리로서,
    섭씨 378 도 내지 섭씨 445 도의 범위를 포함하는 온도에서 동작하도록 구성된 정전 척;
    상기 정전 척과 접촉하도록 배치된 냉각 플레이트 ― 상기 냉각 플레이트는 상기 냉각 플레이트에 형성된 가스 채널을 가짐 ―; 및
    가스 복귀 유입구, 가스 복귀 배출구, 냉각 가스 배출구, 냉각 가스 유입구, 및 열 교환기를 갖는 가스 박스를 포함하며,
    상기 냉각 가스 배출구는 상기 냉각 플레이트의 상기 가스 채널의 제 1 단부에 커플링되고, 상기 냉각 가스 배출구는 유동 제어 밸브만을 통해서 상기 냉각 가스 유입구에 커플링되며, 상기 냉각 가스 유입구로부터 유동하는 유체는 상기 열 교환기에 접근할 수 없는(inaccessible) 상기 가스 박스를 통한 단일 경로만을 갖고, 상기 가스 복귀 유입구는 상기 냉각 플레이트의 상기 가스 채널의 제 2 단부에 커플링되며, 상기 가스 복귀 유입구는 상기 열 교환기를 통해서 상기 가스 복귀 배출구에 커플링되고, 상기 가스 박스는 상기 정전 척의 온도를 섭씨 378 도 내지 섭씨 445 도로 유지하기 위해 상기 가스 채널을 통해 냉각 가스의 유동을 제어하도록 동작가능하고, 상기 열 교환기는 상기 가스 복귀 유입구에서의 섭씨 200 도로부터 상기 정전 척 어셈블리를 포함하는 환경의 외부로 배기되도록 구성되는 상기 가스 복귀 배출구에서의 온도로 상기 냉각 가스를 냉각하도록 구성되는,
    정전 척 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 교환기는, 가스 냉각된 정전 척으로부터 생기는 RF 전력으로부터 상기 가스 박스를 격리시키도록 구성되는 하나 이상의 격리 패드들을 이용해서 상기 가스 박스로부터 격리되는,
    정전 척 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 박스는, 상기 가스 복귀 배출구에서의 냉각 가스에 섭씨 30 도의 온도를 제공하도록 동작가능한,
    정전 척 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 박스는, 섭씨 +/- 7.5 도 내로, 상기 정전 척의 온도를 유지하도록 동작가능한,
    정전 척 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트는 구리로 제작되는,
    정전 척 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트에 형성된 가스 채널은 200 mm ESC에 대해 길이가 20.0 인치인 그루브(groove)를 포함하는,
    정전 척 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트에 형성된 가스 채널은 200 mm ESC에 대해 길이가 적어도 20.0 인치인,
    정전 척 어셈블리.
  9. 프로세싱 챔버로서,
    내부 프로세싱 볼륨을 정의하는, 벽들, 덮개, 및 바닥을 갖는 챔버 바디;
    상기 챔버 바디의 상기 프로세싱 볼륨에 배치된 가스 냉각식 정전 척 어셈블리 ― 상기 가스 냉각식 정전 척 어셈블리는 냉각 플레이트를 갖고, 상기 냉각 플레이트는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 가스 채널을 가짐 ―; 및
    가스 복귀 유입구, 가스 복귀 배출구, 냉각 가스 유입구, 상기 가스 복귀 유입구와 상기 가스 복귀 배출구에 커플링되는 열 교환기, 및 냉각 가스 배출구를 갖는 가스 박스를 포함하고,
    상기 냉각 가스 배출구는 상기 열 교환기에 접근할 수 없는 상기 가스 박스를 통한 단일 경로를 형성하는 상기 냉각 가스 유입구에 커플링되고, 상기 열 교환기 상에 배치되는 하나 이상의 격리 패드들은 가스 냉각된 정전 척에서의 RF 에너지로부터 상기 열 교환기를 격리시키고,
    상기 가스 박스는 상기 냉각 가스 배출구로부터 상기 냉각 플레이트의 상기 가스 채널의 제 1 단부로의 냉각 가스의 유동을 제어하도록, 그리고 상기 냉각 플레이트의 상기 가스 채널의 제 2 단부로부터 상기 냉각 가스를 상기 가스 복귀 유입구에서 수용하도록 구성되며,
    상기 가스 복귀 배출구는 상기 내부 프로세싱 볼륨의 외부로 배기하는,
    프로세싱 챔버.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 박스는,
    상기 가스 채널을 통하는 냉각 가스의 유동을 제어하도록 동작가능한 유동 제어 밸브를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 박스는, 섭씨 400 도 내지 섭씨 410 도로 정전 척 온도를 제한하기 위해, 정전 척에 제공되는 냉각 가스의 온도를 유지하도록 동작가능한,
    프로세싱 챔버.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 박스는, 섭씨 +/- 7.5 도 내로, 정전 척의 온도를 유지하도록 동작가능한,
    프로세싱 챔버.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트에 형성된 가스 채널은 200 mm ESC에 대해 길이가 20.0 인치인 그루브를 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  14. 삭제
  15. 삭제
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