KR102471167B1 - V-형상 밀봉 밴드를 갖는 세라믹 정전 척 - Google Patents

V-형상 밀봉 밴드를 갖는 세라믹 정전 척 Download PDF

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Abstract

본원에서 설명되는 구현들은 밀봉 밴드를 포함하는 기판 지지 어셈블리를 제공한다. 밀봉 밴드는 기판 지지 어셈블리의 냉각 플레이트와 정전 척(ESC) 사이에 배치된 접착제 층을 보호한다. 일 예에서, 기판 지지 어셈블리는 정전 척 및 냉각 플레이트를 포함한다. 본딩 층은 정전 척의 최하부 표면을 냉각 플레이트의 최상부 표면에 고정시킨다. 본딩 층은 접착제 층 및 밀봉 밴드를 갖는다. 밀봉 밴드는 접착제 층에 외접하고 접착제 층을 보호한다. 밀봉 밴드는 링 형상 바디를 갖는다. 링 형상 바디는, 내측 표면에 의해 최하부 표면에 연결되는 최상부 표면, 및 외측 표면을 갖는다. 최상부 표면 및 최하부 표면은 내측 표면으로부터 85° 미만으로 각이 진다. 외측 표면은 외측 표면에 형성된 만입부(indent)를 갖는다.

Description

V-형상 밀봉 밴드를 갖는 세라믹 정전 척
[0001] 본원에서 설명되는 구현들은 일반적으로, 반도체 제조에 관한 것으로, 더 구체적으로는 고온 반도체 제조에 적합한 기판 지지 어셈블리에 관한 것이다.
[0002] 나노미터 및 더 작은 피처(feature)들을 신뢰할 수 있게 생산하는 것은, 반도체 디바이스들의 차세대 VLSI(very large scale integration) 및 ULSI(ultra large-scale integration)에 대한 주요 기술 도전과제들 중 하나이다. 그러나, 회로 기술의 한계들이 압박을 받음에 따라, VLSI 및 ULSI 인터커넥트(interconnect) 기술의 축소되는 치수들은, 프로세싱 능력들에 대한 부가적인 요구들을 제기했다. 기판 상의 게이트 구조들의 신뢰성있는 형성은, VLSI 및 ULSI 성공, 및 개별적인 기판들 및 다이의 회로 밀도 및 품질을 증가시키기 위한 계속되는 노력에 중요하다.
[0003] 제조 비용을 낮추기 위해, 집적 칩(IC; integrated chip) 제조자들은, 프로세싱되는 모든 각각의 실리콘 기판으로부터 더 높은 처리량 및 더 양호한 디바이스 수율 및 성능을 요구한다. 종래의 정전 척(ESC; electrostatic chuck)들은 전형적으로 기판 지지 어셈블리의 냉각 플레이트에 본딩된다. 본드는 밀봉부로 보호될 수 있다. 그러나, 밀봉부들은 ESC와 냉각 플레이트 사이의 최소 표면 접촉으로 인해 단지 제한적인 보호(marginal protection)만을 제공한다. 일단 밀봉부가 손상되면 본딩 층을 에칭 제거(etching away)하는 불소 라디칼 침투로 인해, 정전 척은 기판 지지 어셈블리들 내에서 본딩 문제들을 겪을 수 있다. 본드 재료의 손실은 냉각 플레이트로부터 ESC의 박리를 가속화한다. 부가적으로, 손상된 밀봉부는, 본드 재료가 프로세싱 볼륨 내로 가스방출(outgas)되게 하여, 챔버 내에서 오염을 야기하게 할 수 있다. 챔버는 기판 지지 어셈블리의 수리 또는 교체하기 위한 다운타임(down time)을 필요로 하며, 이는 비용들, 수율 및 성능에 영향을 미칠 수 있다.
[0004] 따라서, 개선된 기판 지지 어셈블리가 필요하다.
[0005] 본원에서 설명되는 구현들은 본딩 층을 보호하는 밀봉 밴드(seal band)를 갖는 기판 지지 어셈블리를 제공한다. 기판 지지 어셈블리는, 워크피스 지지 표면 및 최하부 표면을 갖는 정전 척, 및 최상부 표면을 갖는 냉각 플레이트, 및 정전 척의 최하부 표면과 냉각 플레이트의 최상부 표면을 고정시키는 본딩 층을 포함한다. 본딩 층은 접착제 층, 및 접착제 층에 외접하는 밀봉 밴드를 갖는다. 밀봉 밴드는 정전 척과 냉각 플레이트 사이에 밀봉부를 제공한다. 밀봉 밴드는 링 형상 바디를 갖는다. 바디는, 내측 표면, 최상부 표면, 및 내측 표면에 의해 최상부 표면에 연결되는 최하부 표면, 및 외측 표면을 갖는다. 최상부 표면 및 최하부 표면은 내측 표면으로부터 85° 미만으로 각이 진다. 외측 표면은 외측 표면에 형성된 만입부(indent)를 갖는다. 외측 표면은 최상부 표면을 최하부 표면에 연결한다.
[0006] 본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 본 발명의 보다 구체적인 설명이 구현들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 구현들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 구현들을 예시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이, 다른 균등하게 유효한 구현들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0007] 도 1은 기판 지지 어셈블리의 일 실시예를 갖는 프로세싱 챔버의 개략적인 측단면도이다.
[0008] 도 2a는 기판 지지 어셈블리를 위한 밀봉부의 평면도이다.
[0009] 도 2b는 도 2a의 단면선(B-B)에 걸쳐 취해진 밀봉부의 단면도이다.
[0010] 도 3은, 정전 기판 지지부와 냉각 플레이트 사이에 배치된 밀봉부의 일 실시예를 상술하는, 기판 지지 어셈블리의 개략적인 부분 측단면도이다.
[0011] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통적인 동일한 엘리먼트들을 가리키기 위해 가능한 경우 동일한 도면부호들이 사용되었다. 일 구현에 개시되는 엘리먼트들이, 구체적인 언급 없이 다른 구현들에서 유익하게 활용될 수 있다는 점이 고려된다.
[0012] 본원에서 설명되는 구현들은 밀봉 밴드를 포함하는 기판 지지 어셈블리를 제공한다. 밀봉 밴드는 기판 지지 어셈블리의 냉각 플레이트와 정전 척(ESC) 사이에 배치된 접착제 층을 보호한다. 밀봉 밴드는 고온 동작에 노출되는 ESC 애플리케이션들에 특히 유리하다. 고온은, 대략 150℃를 초과하는 온도들, 예컨대, 대략 250℃를 초과하는 온도들, 이를테면, 대략 250℃ 내지 대략 300℃의 온도들을 지칭하도록 의도된다. 밀봉 밴드는, 본딩 재료가 가혹한 챔버 환경에 의해 공격받거나 또는 가스방출(outgassing)되는 것을 방지하기 위해 본딩 층의 외측 주변부 상에 배치된다. 밀봉 밴드는 밀봉부의 무결성 및 수명(longevity)을 유지하기 위해, 증가된 접촉 영역을 갖도록 구성된다. 아래에서 기판 지지 어셈블리가 에칭 프로세싱 챔버에 관해 설명되지만, 기판 지지 어셈블리는 다른 유형들의 플라즈마 프로세싱 챔버들, 이를테면, 그 중에서도, 물리 기상 증착 챔버들, 화학 기상 증착 챔버들, 이온 주입 챔버들, 및 본딩 층의 보호가 바람직한 다른 시스템들에서 활용될 수 있다.
[0013] 도 1은, 기판 지지 어셈블리(126)를 갖는, 에칭 챔버로서 구성되는 것으로 도시된 예시적인 플라즈마 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 기판 지지 어셈블리(126)는 다른 유형들의 프로세싱 플라즈마 챔버들, 예컨대, 그 중에서도, 플라즈마 처리 챔버들, 어닐링 챔버들, 물리 기상 증착 챔버들, 화학 기상 증착 챔버들, 및 이온 주입 챔버들뿐만 아니라, 표면 또는 워크피스, 이를테면, 기판에 대한 프로세싱 균일성을 제어하는 능력이 바람직한 다른 시스템들에서도 활용될 수 있다. 상승된(elevated) 온도 범위들에서의 기판 지지부에 대한 유전 특성들인 tan(δ), 즉, 유전 손실(dielectric loss), 또는 ρ, 즉, 체적 저항률(volume resistivity)의 제어는 유리하게, 기판 지지부 상의 기판(124)에 대한 방위각 프로세싱 균일성(azimuthal processing uniformity)을 가능하게 한다.
[0014] 플라즈마 프로세싱 챔버(100)는, 프로세싱 영역(110)을 에워싸는, 덮개(108), 최하부(106), 및 측벽들(104)을 갖는 챔버 바디(102)를 포함한다. 주입 장치(112)가 챔버 바디(102)의 덮개(108) 및/또는 측벽들(104)에 커플링된다. 프로세스 가스들이 프로세싱 영역(110) 내에 제공되는 것을 가능하게 하기 위해, 가스 패널(114)이 주입 장치(112)에 커플링된다. 주입 장치(112)는 하나 이상의 노즐 또는 유입구 포트들, 또는 대안적으로 샤워헤드일 수 있다. 프로세싱 가스는 임의의 프로세싱 부산물들과 함께, 챔버 바디(102)의 최하부(106) 또는 측벽들(104)에 형성된 배기 포트(128)를 통해 프로세싱 영역(110)으로부터 제거된다. 배기 포트(128)는 펌핑 시스템(132)에 커플링되며, 펌핑 시스템(132)은, 프로세싱 영역(110) 내의 진공 레벨들을 제어하는 데 활용되는 펌프들 및 스로틀 밸브들을 포함한다.
[0015] 프로세싱 가스는 프로세싱 영역(110) 내에서 플라즈마를 형성하도록 에너자이징될(energized) 수 있다. 프로세싱 가스는, RF 전력을 프로세싱 가스들에 용량성으로(capacitively) 또는 유도성으로(inductively) 커플링함으로써 에너자이징될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 복수의 코일들(116)이 플라즈마 프로세싱 챔버(100)의 덮개(108) 위에 배치되고, 매칭 회로(118)를 통해 RF 전력 소스(120)에 커플링된다.
[0016] 기판 지지 어셈블리(126)는 프로세싱 영역(110)에서 주입 장치(112) 아래에 배치된다. 기판 지지 어셈블리(126)는 정전 척(174) 및 냉각 플레이트(130)를 포함한다. 냉각 플레이트(130)는 베이스 플레이트(176)에 의해 지지된다. 베이스 플레이트(176)는 프로세싱 챔버의 최하부(106) 또는 측벽들(104) 중 하나에 의해 지지된다. 기판 지지 어셈블리(126)는 부가적으로, 가열기 어셈블리(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 부가적으로, 기판 지지 어셈블리(126)는, 베이스 플레이트(176)와 냉각 플레이트(130) 사이에 배치되는, 절연체(insulator) 플레이트(도시되지 않음) 및/또는 설비 플레이트(145)를 포함할 수 있다.
[0017] 냉각 플레이트(130)는 금속 재료 또는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 냉각 플레이트(130)는 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있다. 냉각 플레이트(130)는 냉각 플레이트(130) 내에 형성된 냉각 채널들(190)을 포함할 수 있다. 냉각 채널들(190)은 열 전달 유체 소스(122)에 연결될 수 있다. 열 전달 유체 소스(122)는, 액체, 가스, 또는 이들의 조합과 같은 열 전달 유체를 제공하고, 열 전달 유체는 냉각 플레이트(130)에 배치된 하나 이상의 냉각 채널들(190)을 통해 순환된다. 이웃하는 냉각 채널들(190)을 통해 유동하는 유체는, 냉각 플레이트(130)의 상이한 영역들과 정전 척(174) 사이의 열 전달의 국부적인 제어를 가능하게 하기 위해 격리될 수 있으며, 이는 기판(124)의 측방향(lateral) 온도 프로파일을 제어하는 것을 보조한다. 일 실시예에서, 냉각 플레이트(130)의 냉각 채널들(190)을 통해 순환하는 열 전달 유체는 냉각 플레이트(130)를 대략 90℃ 내지 대략 80℃의 온도, 또는 90℃ 미만의 온도로 유지한다.
[0018] 정전 척(174)은 유전체 바디(175)에 배치된 척킹 전극(186)을 포함한다. 유전체 바디(175)는 워크피스 지지 표면(137), 및 워크피스 지지 표면(137) 반대편의 최하부 표면(133)을 갖는다. 정전 척(174)의 유전체 바디(175)는 세라믹 재료, 예컨대, 알루미나(Al2O3), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 또는 다른 적합한 재료로 제조될 수 있다. 대안적으로, 유전체 바디(175)는, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아릴에테르케톤 등과 같은 폴리머로 제조될 수 있다.
[0019] 유전체 바디(175)는 또한, 유전체 바디(175)에 매립된 하나 이상의 저항성 가열기(resistive heater)들(188)을 포함할 수 있다. 저항성 가열기들(188)은 기판 지지 어셈블리(126)의 온도를, 기판 지지 어셈블리(126)의 워크피스 지지 표면(137) 상에 배치된 기판(124)을 프로세싱하기에 적합한 온도까지 상승시키기 위해 제공될 수 있다. 저항성 가열기들(188)은 설비 플레이트(145)를 통해 가열기 전력 소스(189)에 커플링된다. 가열기 전력 소스(189)는 900 와트 이상의 전력을 저항성 가열기들(188)에 제공할 수 있다. 제어기(도시되지 않음)는 가열기 전력 소스(189)의 동작을 제어할 수 있으며, 가열기 전력 소스(189)는 일반적으로, 기판(124)을 미리 결정된 온도까지 가열하도록 설정된다. 일 실시예에서, 저항성 가열기들(188)은 복수의 측방향으로 분리된 가열 구역들을 포함하며, 제어기는 저항성 가열기들(188)의 적어도 하나의 구역이, 다른 구역들 중 하나 이상에 로케이팅된 저항성 가열기들(188)에 비해 우선적으로 가열되는 것을 가능하게 한다. 예컨대, 저항성 가열기들(188)은 복수의 분리된 가열 구역들에 동심으로(concentrically) 배열될 수 있다. 저항성 가열기들(188)은 기판(124)을 프로세싱에 적합한 온도로 유지할 수 있다. 상승된 프로세싱 온도들을 활용하는 일부 실시예들에서, 저항성 가열기들(188)은 기판(124)을 대략 180℃ 내지 대략 500℃의 온도로 유지할 수 있다.
[0020] 정전 척(174)은 일반적으로, 유전체 바디(175)에 매립된 척킹 전극(186)을 포함한다. 척킹 전극(186)은 단극성 또는 양극성 전극, 또는 다른 적합한 어레인지먼트로서 구성될 수 있다. 척킹 전극(186)은 RF 필터를 통해 척킹 전력 소스(187)에 커플링되며, 척킹 전력 소스(187)는, 기판(124)을 정전 척(174)의 워크피스 지지 표면(137)에 정전기적으로 고정시키기 위해 RF 또는 DC 전력을 제공한다. RF 필터는, 플라즈마 프로세싱 챔버(100) 내에서 플라즈마(도시되지 않음)를 형성하는 데 활용되는 RF 전력이 전기 장비를 손상시키거나 챔버 외부에 전기적 위험을 제공하는 것을 방지한다.
[0021] 정전 척(174)의 워크피스 지지 표면(137)은, 정전 척(174)의 워크피스 지지 표면(137)과 기판(124) 사이에 정의된 틈새 공간(interstitial space)에 후면 열 전달 가스(backside heat transfer gas)를 제공하기 위한 가스 통로들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 정전 척(174)은 또한, 플라즈마 프로세싱 챔버(100) 내로의 그리고 플라즈마 프로세싱 챔버(100) 밖으로의 로봇식 이송을 용이하게 하기 위해 기판(124)을 정전 척(174)의 워크피스 지지 표면(137) 위로 상승시키기 위한 리프트 핀들(도시되지 않음)을 수용하기 위한 리프트 핀 홀들을 포함할 수 있다.
[0022] 본딩 층(150)은 정전 척(174)과 냉각 플레이트(130) 사이에 배치된다. 본딩 층(150)은, 냉각 플레이트(130)와 정전 척(174)의 상이한 열 팽창들에 대비하는 몇몇 층들로 형성될 수 있다. 본딩 층(150)은 접착제 층(도 3에 308로 도시됨) 및 밀봉 밴드(140)를 포함한다. 밀봉 밴드(140)는 냉각 플레이트(130)와 정전 척(174) 사이에 배치된 본딩 층(150)의 접착제 층을 형성하는 접착제 재료를 프로세싱 영역(110) 내에 존재하는 가스들 및 플라즈마로부터 보호하도록 구성된다.
[0023] 도 2a는 밀봉 밴드(140)의 평면도이다. 밀봉 밴드(140)는 링 형상 바디(201)를 갖는다. 링 형상 바디(201)는 중심(202)을 가지며, 밀봉 밴드(140)는 그 중심(202)을 중심으로 실질적으로 합동적(congruent)이다. 링 형상 바디(201)는 내측 표면(212) 및 외측 표면(210)을 갖는다. 링 형상 바디(201)의 외측 표면(210)은 밀봉 밴드(140)의 외측 직경을 정의하는 직경(208)을 갖는다. 일 실시예에서, 직경(208)은 대략 306 mm 내지 대략 310 mm, 이를테면, 대략 308 mm일 수 있다. 다른 실시예에서, 직경(208)은 대략 206 mm 내지 대략 210 mm, 이를테면, 대략 208 mm일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 직경(208)은 대략 456 mm 내지 대략 460 mm, 이를테면, 대략 458 mm일 수 있다.
[0024] 밀봉 밴드(140)는, 예컨대 대략 60 내지 대략 80, 이를테면, 대략 72의 쇼어 D 경도(Shore D hardness)를 갖는 연질 엘라스토메릭 재료로 형성될 수 있다. 부가적으로, 밀봉 밴드(140)는 대략 10 Mpa 내지 대략 15 Mpa, 이를테면, 대략 11.1 Mpa의 인장 강도를 가질 수 있다. 밀봉 밴드(140)를 형성하는 엘라스토메릭 재료는 절단(breaking)되기 전에 그 원래 크기의 대략 160%까지 신장될(elongated) 수 있다. 밀봉 밴드(140)는 고성능 엘라스토머, 이를테면, 테트라플루오로 에틸렌/프로필렌, 퍼플루오로엘라스토머, 이를테면, Fluoritz-TR® 또는 Perlast G67P®, 또는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 밀봉 밴드(140)는 Fluoritz-TR®로 형성된다. 밀봉 밴드(140)의 재료는, 균열 및 플라즈마 라디칼들에 대한 향상된 내성을 위해, 충전제(filler)들이 없고 불소 및 산소 화학물질들에 내성이 있다. 충전제 재료가 없기 때문에, 베이스 엘라스토머가 에칭 제거된 충전제의 재료 경계들에서 종래에 충전된 밀봉부들에 대해 발생하는 조기의 균열 형성이 방지된다. 충전제 재료가 없을 때 재료 침식 레이트가 증가할 수 있지만, 균열들이 없는 것 및 더 큰 접촉은 유익하게, 밀봉 밴드(140)의 서비스 수명을 개선한다.
[0025] 도 2b는 도 2a의 단면선(B-B)에 걸쳐 취해진 밀봉 밴드(140)의 단면도이다. 밀봉 밴드(140)는 최상부 표면(254) 및 최하부 표면(252)을 갖는다. 최상부 표면(254)과 최하부 표면(252)은 내측 표면(212)에 의해 연결된다. 내측 표면(212)으로부터 90°로 가상의 법선(253)이 배치될 수 있다. 가상의 법선(253)과 최하부 표면(252) 사이에 각도(220)가 형성될 수 있다. 최상부 표면(254)은, 최하부 표면(252)과 유사하게, 가상의 법선(253)과 각을 이룰 수 있다. 각도(220)는 대략 10° 내지 대략 30°, 이를테면, 대략 20°일 수 있다. 따라서, 최상부 표면(254)과 최하부 표면(252)은 내측 표면(212)으로부터 대략 100° 내지 대략 120°, 이를테면, 대략 110° 초과의 각도(221)를 가질 수 있다. 최상부 표면(254)과 최하부 표면(252)은 내측 표면(212)과 외측 표면(210) 사이의 법선을 따라 측정된 길이(262)를 가질 수 있다. 길이(262)는 대략 1.55 mm 내지 대략 1.25 mm, 이를테면, 대략 1.40 mm일 수 있다.
[0026] 외측 표면(210)은 최상부 표면(254)과 최하부 표면(252) 사이에서 연장되는 높이(264)를 가질 수 있다. 높이(264)는 대략 2.075 mm 내지 대략 2.125 mm, 이를테면, 대략 2.100 mm일 수 있다. 외측 표면(210)은 외측 표면(210)에 형성된 만입부(230)를 가질 수 있다. 만입부(230)는 밀봉 밴드(140)를 위해 V-형상 프로파일을 생성할 수 있다. 만입부(230)는 대략 0.30 mm 내지 대략 0.50 mm, 이를테면, 대략 0.40 mm의 깊이(232)를 가질 수 있다. 만입부(230)는, 설치의 용이함을 위해 밀봉 밴드(140)가 용이하게 압축되고, 최상부 표면(254)과 최하부 표면(252)이 실질적으로 평행한 배향으로 배향되는 것을 가능하게 하며, 이는, 기판 지지 어셈블리(127)에 배치될 때 냉각 플레이트(130)와 정전 척(174) 사이를 밀봉하는 경우에 냉각 플레이트(130) 및 정전 척(174)과의 접촉 면적을 향상시킨다. 일 실시예에서, 밀봉 밴드(140)는 만입부(230)와 내측 표면(212)을 분기(bifurcating)시키는 가상의 선을 중심으로 대칭적이다.
[0027] 기판 지지 어셈블리(127)에서의 밀봉 밴드(140)의 사용은 이제, 도 3과 관련하여 논의될 것이다. 도 3은 정전 척(174)과 냉각 플레이트(130) 사이에 배치된 밀봉 밴드(140)의 일 실시예를 상술하는, 기판 지지 어셈블리(126)의 개략적인 부분 측단면도이다. 정전 척(174)과 냉각 플레이트(130) 사이에 배치된 본딩 층(150)은 상이한 재료들로 형성될 수 있다. 전기 소켓(360)은 유전체 바디(175)에 매립된 척킹 전극(186) 및 저항성 가열기들(188)에 대한 연결들을 제공할 수 있다. 저항성 가열기들(188)은 정전 척(174)의 최하부(133)를 250℃ 초과의 온도들까지 가열할 수 있다. 본딩 층(150)은 냉각 플레이트(130) 또는 정전 척(174)의 외측 직경(352) 주위로 연장될 수 있다. 본딩 층(150)은, 정전 척(174)과 냉각 플레이트(130) 사이의 열 팽창을 고려하고, 균열을 실질적으로 방지하고 그리고 정전 척(174)이 냉각 플레이트(130)로부터 박리될 가능성을 감소시키기 위해, 가요성이다.
[0028] 본딩 층(150)은 적어도 하나의 접착제 층(308)을 포함한다. 접착제 층(308)은 퍼플루오로 화합물, 실리콘, 다공성 그래파이트, 아크릴 화합물, 퍼플루오로메틸 비닐 에테르, 알콕시 비닐 에테르, CIRLEX®, TEFZEL®, KAPTON®, VESPEL®, KERIMID®, 폴리에틸렌, 또는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다. 접착제 층(308)은 대략 1 mm 내지 대략 5 mm, 이를테면, 대략 1.75 mm의 두께(302)를 가질 수 있다. 접착제 층(308)은 대략 0.1 W/mK 내지 대략 1 W/mK, 이를테면, 대략 0.17 W/mK의 열 전도율을 가질 수 있다.
[0029] 접착제 층(308)의 외측 주변부(350)와 정전 척(174)의 외측 직경(352) 사이에 노치(notch)(342)가 형성된다. 밀봉 밴드(140)의 직경(208)은 정전 척(174)의 외측 직경(352)보다 더 작다. 부가적으로, 밀봉 밴드(140)의 직경(208)은 냉각 플레이트(130)의 외측 직경보다 더 작다. 밀봉 밴드(140)는 접착제 층(308)의 외측 주변부(350) 둘레에 배치되는데, 즉, 외접한다. 노치(342)는, 밀봉 밴드(140)가 정전 척(174) 및 냉각 플레이트(130)와 밀봉되게(sealingly) 맞물리는 것을 가능하게 하도록 크기가 정해질 수 있다. 밀봉 밴드(140)는 선택적으로, 정전 척(174)과 냉각 플레이트(130) 사이에 진공 기밀 밀봉을 형성할 수 있지만, 밀봉부의 주요 기능은 접착제 층(308)의 노출된 외측 주변부(350)를 프로세싱 영역(110) 내의 환경으로부터 보호하는 것이다.
[0030] 일 실시예에서, 밀봉 밴드(140)는 기판 지지 어셈블리(126)의 본드 재료(접착제 층(308))에 대한 프로세스 가스 노출을 방지한다. 즉, 밀봉 밴드(140)는 기판 지지 어셈블리(126)의 내측 부분들이 플라즈마 환경에 노출되는 것을 방지한다. 밀봉 밴드(140)는 접착제 층(308)으로부터 휘발된 가스들이 플라즈마 환경을 오염시키는 것을 방지한다. 밀봉 밴드(140)는 기판 지지 어셈블리(127)의 접착제 층(308) 및 다른 내부 구조들을 플라즈마 환경으로부터 보호한다.
[0031] 밀봉 밴드(140)는 V-형상일 수 있다. 밀봉 밴드(140)의 형상은, 종래의 O-링 밀봉부들보다 실질적으로 더 큰 밀봉을 위한 접촉 표면(310)을 제공한다. 부가적으로, V-형상은 밀봉 밴드(140)의 더 용이한 설치를 제공한다. 예컨대, V-형상을 갖는 밀봉 밴드(140)를 설치하는 데 요구되는 힘은, 종래의 O-링을 설치하는 데 요구되는 힘과 비교하여 대략 40%만큼 감소된다. 예컨대, 0℃에서, 밀봉 밴드(140)는 대략 0.63 N/mm의 설치 힘(installation force)을 갖는 반면, 종래의 O-링들은 대략 1.00 N/mm의 설치 힘을 갖는다. V-형상을 갖는, 밀봉 밴드(140)의 접촉 표면(310)은, 전통적인 O-링들의 접촉 면적과 비교하여 (폭이) 상당히 더 크다. 예컨대, 밀봉 밴드(140)의 접촉 표면(310)은 종래의 O-링들의 접촉 면적보다 대략 30% 더 크다. 온도가 0℃로부터 50℃까지 증가됨에 따라, 밀봉 밴드(140)의 접촉 표면(310)은 대략 0.62 mm로부터 대략 0.74 mm까지 증가된다.
[0032] 설치 후에, 밀봉 밴드(140)에 대한 압축 하중은 밀봉 밴드(140)의 온도에 따라 변화한다. 동작 시에, 밀봉 밴드(140)는 20%만큼 압축될 수 있다. 더 높은 온도에서의 밀봉 밴드(140)의 압축의 증가는 일부 침식 후에도 밀봉-능력을 개선한다. 밀봉 밴드(140)의 침식 프로파일은 밀봉 밴드(140)에 대한 수명을 표시할 수 있다. 800 RF 시간 및 1700 RF 시간에서의 침식 프로파일은, 밀봉 밴드(140)의 교체를 필요로 하는 마모가 거의 없음을 보여주었다. 밀봉 밴드(140)의 열 팽창이 밀봉 밴드(140)의 스퀴즈(squeeze) 증가를 초래하여, 압축 하중 증가를 초래하기 때문에, 압축 하중은 선형이 아니다. 동시에, 밀봉 밴드(140)의 재료는 열에 의해 연화되어 압축 하중의 감소를 초래한다. 예컨대, 0℃에서 밀봉 밴드(140)에 대한 압축 하중은 대략 0.23 N/mm이고; 25℃에서 밀봉 밴드(140)에 대한 압축 하중은 대략 0.26 N/mm까지 증가되고; 그리고 50℃에서 밀봉 밴드(140)에 대한 압축 하중은 대략 0.15 N/mm까지 감소된다.
[0033] 초기 균열에 대한 밀봉 밴드(140)의 내성이 금속성 드럼 상에서 테스트되었다. 밀봉 밴드(140)는 금속성 드럼 상에서 28% 스트레칭되었다. 밀봉 밴드(140)는 196:4 중량 비율로 유동하는 O2 및 CF4를 갖는 플라즈마에 노출되었다. Fluoritz-TR로 형성된 밀봉 밴드(140)는, Fluoritz-T20, 투명한 퍼플루오로-엘라스토머들(FFKM) B 또는 D, 백색 FFKM F, K 또는 L, 및 POR로 형성된 밀봉 밴드들(140)과 비교하여 균열로부터 수명이 100% 넘게 증가한 것으로 나타났다. 부가적으로, Fuoritz-T20을 제외하고는, 침식으로 인한 중량 손실이 위에서 설명된 모든 재료들보다 더 적었다. 유리하게, 밀봉 밴드(140)의 압축 하중 및 재료는 밀봉부를 손상시킬 수 있는 균열을 상당히 감소시켰다. 예컨대, 320 RF 시간 및 600 RF 시간 후에, Fluoritz-TR로 형성된 밀봉 밴드(140)는 침식 또는 균열의 어떤 가시적인 징후들도 보이지 않았다.
[0034] 유리하게, V-형상을 갖는 밀봉 밴드(140)는, 본딩 층을 보호하는 밀봉부에 침투하여 에칭 제거하는 불소 라디칼들과 같은, 프로세싱 챔버 내의 가혹한 라디칼 화학물질들로부터의 밀봉부의 균열 또는 열화를 실질적으로 방지한다. V-형상을 갖는 밀봉 밴드(140)는, ESC와 냉각 플레이트 사이의 본드의 열화를 실질적으로 최소화하면서, 본딩 층으로부터 가스방출되는 휘발성 물질들이 프로세싱 환경에 진입하는 것을 실질적으로 방지한다. 따라서, V-형상을 갖는 밀봉 밴드(140)는 챔버 내의 오염을 방지하고, 프로세스 수율들 및 운영비에 영향을 미칠 수 있는 챔버 다운타임을 감소시킨다.
[0035] 전술한 내용은 본 발명의 구현들에 관한 것이지만, 본 발명의 기본 범위를 벗어남이 없이 본 발명의 다른 구현들 및 추가적인 구현들이 고안될 수 있고, 본 발명의 범위는 하기 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 워크피스 지지 표면 및 최하부 표면을 갖는 정전 척;
    최상부 표면을 갖는 냉각 플레이트; 및
    상기 정전 척의 최하부 표면과 상기 냉각 플레이트의 최상부 표면을 고정시키는 본딩 층을 포함하며,
    상기 본딩 층은,
    접착제 층; 및
    상기 접착제 층에 외접하고 그리고 상기 정전 척 및 상기 냉각 플레이트와 접촉하는 밀봉 밴드(seal band)를 포함하며,
    상기 밀봉 밴드는 링 형상 바디를 갖고,
    상기 링 형상 바디는,
    내측 표면;
    최상부 표면 및 최하부 표면 ― 상기 최상부 표면 및 상기 최하부 표면 각각은 상기 내측 표면으로부터 110° 초과의 각도로 상기 내측 표면으로부터 연장되고, 상기 최상부 표면의 길이의 40% 내지 59.2%는 상기 정전 척의 최하부 표면과 접하도록 구성됨 ―; 및
    외측 표면을 포함하며,
    상기 외측 표면은 상기 외측 표면에 형성된 만입부(indent)를 갖고, 상기 외측 표면은 상기 최상부 표면을 상기 최하부 표면에 연결하는,
    기판 지지 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 밀봉 밴드는, 306 mm 내지 310 mm의 직경을 더 포함하는,
    기판 지지 어셈블리.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 링 형상 바디는 절단(breaking)되기 전에 160%까지 신장될(elongated) 수 있는,
    기판 지지 어셈블리.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 링 형상 바디는 60 내지 80의 쇼어 D 경도(Shore D hardness)를 갖는,
    기판 지지 어셈블리.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 링 형상 바디는 10 Mpa 내지 15 Mpa의 인장 강도를 갖는,
    기판 지지 어셈블리.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 링 형상 바디는 테트라플루오로 에틸렌/프로필렌 또는 퍼플루오로엘라스토머로 형성되는,
    기판 지지 어셈블리.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 밀봉 밴드의 재료는 충전제(filler)들이 없고 그리고 불소 및 산소 화학물질들에 내성이 있는,
    기판 지지 어셈블리.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 밀봉 밴드의 직경은 상기 정전 척의 외측 직경보다 더 작은,
    기판 지지 어셈블리.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 밀봉 밴드의 직경은 상기 냉각 플레이트의 외측 직경보다 더 작은,
    기판 지지 어셈블리.
  10. 워크피스 지지 표면, 척 직경 및 최하부 표면을 갖는 정전 척;
    최상부 표면 및 냉각 플레이트 직경을 갖는 냉각 플레이트; 및
    상기 정전 척의 최하부 표면과 상기 냉각 플레이트의 최상부 표면을 고정시키는 본딩 층을 포함하며,
    상기 본딩 층은,
    접착제 층; 및
    상기 접착제 층에 외접하고 그리고 상기 정전 척 및 상기 냉각 플레이트와 접촉하는 밀봉 밴드를 포함하며,
    상기 밀봉 밴드는, 상기 척 직경 또는 냉각 플레이트 직경보다 더 작고 그리고 306 mm 내지 310 mm인 외측 직경을 갖는 링 형상 바디를 갖고,
    상기 링 형상 바디는, 60 내지 80의 쇼어 D 경도 및 10 Mpa 내지 15 Mpa의 인장 강도를 갖는, 충전제들이 없는 퍼플루오로엘라스토머로 형성되고,
    상기 링 형상 바디는,
    내측 표면;
    최상부 표면 및 최하부 표면 ― 상기 최상부 표면 및 상기 최하부 표면 각각은 상기 내측 표면으로부터 110° 초과의 각도로 상기 내측 표면으로부터 연장되고, 상기 최상부 표면의 길이의 40% 내지 59.2%는 상기 정전 척의 최하부 표면과 접하도록 구성됨 ―; 및
    외측 표면을 포함하며,
    상기 외측 표면은 상기 외측 표면에 형성된 만입부를 갖고, 상기 외측 표면은 상기 최상부 표면을 상기 최하부 표면에 연결하고, 상기 만입부는 V-형상을 갖는 프로파일을 상기 밀봉 밴드에 형성하는,
    기판 지지 어셈블리.
  11. 제1 항 또는 제10 항에 있어서,
    상기 밀봉 밴드의 링 형상 바디는, V-형상을 갖는 프로파일을 더 포함하는,
    기판 지지 어셈블리.
  12. 제1 항 또는 제10 항에 있어서,
    0℃에서 상기 밀봉 밴드에 대한 압축 하중은 0.23 N/mm이고, 25℃에서 상기 밀봉 밴드에 대한 압축 하중은 0.26 N/mm이고, 그리고 50℃에서 상기 밀봉 밴드에 대한 압축 하중은 0.15 N/mm인,
    기판 지지 어셈블리.
  13. 제1 항 또는 제10 항에 있어서,
    상기 접착제 층의 외측 주변부와 상기 정전 척의 외측 직경 사이에 형성된 노치(notch)를 더 포함하며,
    상기 밀봉 밴드는 상기 노치에 배치되는,
    기판 지지 어셈블리.
  14. 제1 항 또는 제10 항에 있어서,
    상기 만입부는 0.30 mm 내지 0.50 mm의 깊이를 갖는,
    기판 지지 어셈블리.
  15. 제1 항 또는 제10 항에 있어서,
    상기 밀봉 밴드는 상기 만입부와 내측 표면을 분기(bifurcating)시키는 가상의 선을 통해 대칭적인,
    기판 지지 어셈블리.
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