KR102506457B1 - 고온 프로세스들을 위한 정전 척 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

정전 척 어셈블리는 퍽 및 냉각 플레이트를 포함한다. 퍽은, 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들 및 기판을 정전기적으로 고정시키기 위한 하나 또는 그 초과의 전극들을 포함하는 전기적으로 절연성인 상부 퍽 플레이트를 포함하고, 추가로, 금속 본드에 의해 상부 퍽 플레이트에 본딩되는 하부 퍽 플레이트를 포함하며, 하부 퍽 플레이트는, 하부 퍽 플레이트의 중심으로부터 복수의 상이한 거리들에서 하부 퍽 플레이트의 바닥측 위에 분포되는 복수의 피쳐들을 포함하고, 복수의 피쳐들 각각은, 복수의 체결부들 중 하나를 수용한다. 냉각 플레이트는, 복수의 체결부들에 의해 퍽에 커플링되고, 여기서, 복수의 체결부들 각각은, 대략적으로 동일한 체결력을 가하여 냉각 플레이트를 퍽에 커플링시킨다.

Description

고온 프로세스들을 위한 정전 척 어셈블리{ELECTROSTATIC CHUCK ASSEMBLY FOR HIGH TEMPERATURE PROCESSES}
[0001] 본 발명의 몇몇 실시예들은 일반적으로, 고온 프로세스들에 대해 사용가능한 기판 지지 어셈블리(정전 척(electrostatic chuck) 어셈블리로 또한 지칭됨)에 관한 것이다.
[0002] 정전 척들은, 물리 기상 증착, 에칭, 또는 화학 기상 증착과 같은 다양한 애플리케이션들을 위해 사용되는 프로세싱 챔버에서의 기판 프로세싱 동안 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들을 홀딩(hold)하는데 광범위하게 사용된다. 정전 척들은 통상적으로, 유전체 또는 반-전도성 세라믹 재료(이 재료에 걸쳐, 클램핑 정전기장(electrostatic clamping field)이 생성될 수 있음)를 포함하는 일체형(unitary) 척 바디(body) 내에 매립된 하나 또는 그 초과의 전극들을 포함한다.
[0003] 정전 척들은, 기계적 클램핑 디바이스들 및 진공 척들에 비해 여러 이점들을 제공한다. 예를 들어, 정전 척들은, 기계적 클램핑에 의해 야기되는 응력-유발 균열(stress-induced crack)들을 감소시키고, 기판의 더 큰 면적들이 프로세싱에 대해 노출되게 하고(에지 제외가 거의 없거나 또는 전혀 없음), 그리고 저압 또는 고진공(high vacuum) 환경들에서 사용될 수 있다. 부가적으로, 정전 척은, 기판을 척킹(chuck) 표면에 대해 더 균일하게 홀딩함으로써, 기판 온도에 대한 더 높은 수준의 제어를 허용한다.
[0004] 집적 회로들의 제조에서 사용되는 다양한 프로세스들은, 기판 프로세싱을 위해 고온들 및/또는 넓은 온도 범위들을 필요로 할 수 있다. 그러나, 정전 척들은, 에칭 프로세스들에서 통상적으로, 약 120 ℃까지의 온도 범위에서 동작한다. 약 120 ℃를 초과하는 온도들에서, 대다수의 정전 척들의 컴포넌트들은, AlO 정전 척들에서의 디-척킹(de-chucking), 부식성 화학물(chemistry)로부터의 플라즈마 침식, 본드 신뢰도 등과 같은 다양한 문제들로 인해 고장나기 시작할 것이다.
[0005] 본원에 설명되는 본 발명의 몇몇 실시예들은, 기판을 정전기적으로 고정시키기 위한 하나 또는 그 초과의 전극들 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들을 포함하는 전기적으로 절연성인 상부 퍽 플레이트(upper puck plate) 및 금속 본드에 의해 상부 퍽 플레이트에 본딩(bond)되는 하부 퍽 플레이트를 갖는 퍽을 포함하는 정전 척 어셈블리를 커버한다. 하부 퍽 플레이트는, 하부 퍽 플레이트의 중심으로부터 상이한 거리들로 하부 퍽 플레이트의 바닥측(bottom side) 위에 분포되는 다수의 피쳐(feature)들을 포함하며, 여기서, 피쳐들 각각은 체결부(fastener)를 수용한다. 정전 척 어셈블리는, 체결부들에 의해 퍽에 커플링되는 냉각 플레이트를 더 포함한다. 체결부들 각각은, 대략적으로 동일한 체결력(fastening force)을 가하여 냉각 플레이트를 퍽에 커플링시킨다.
[0006] 본원에 설명되는 본 발명의 몇몇 실시예들은, 기판을 정전기적으로 고정시키기 위한 하나 또는 그 초과의 전극들 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들을 갖는 AlN 또는 Al2O3 상부 퍽 플레이트를 포함하는 정전 퍽을 커버한다. 정전 퍽은, 금속 본드에 의해 상부 퍽 플레이트에 본딩되는 하부 퍽 플레이트를 더 포함한다. 하부 퍽 플레이트는, a) 몰리브덴, b) AlSi 합금으로 침윤(infiltrate)되는 SiC 다공성 바디, 또는 c) AlN 또는 Al2O3와 같은 세라믹 중 하나로 구성된다. 하부 퍽 플레이트는, 하부 퍽 플레이트의 중심으로부터 상이한 거리들로 하부 퍽 플레이트의 바닥측 위에 분포되는 다수의 피쳐들을 더 포함하며, 여기서, 피쳐들 각각은 체결부를 수용한다.
[0007] 본원에 설명되는 본 발명의 몇몇 실시예들은, 정전 척 어셈블리를 제작하는 방법을 커버한다. 방법은, 하부 퍽 플레이트에 복수의 피쳐들을 형성하는 단계를 포함한다. 방법은, 퍽을 형성하기 위해 금속 본드로 하부 퍽 플레이트를 상부 퍽 플레이트에 본딩하는 단계를 더 포함하며, 상부 퍽 플레이트는, 기판을 정전기적으로 고정시키기 위한 하나 또는 그 초과의 전극들 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들을 포함한다. 방법은, 냉각 플레이트의 적어도 부분의 최상부측에 PFP(perfluoropolymer) 개스킷(gasket) 또는 PFP o-링 중 적어도 하나를 배치하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 하부 퍽 플레이트에 형성된 복수의 피쳐들 각각 내에 복수의 체결부들 중 하나를 삽입하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 복수의 체결부들을 조임(tighten)으로써 냉각 플레이트를 퍽에 커플링시키는 단계를 더 포함한다. 복수의 체결부들은, 대략적으로 동일한 체결력(fastening force)을 가하여 냉각 플레이트를 퍽에 커플링시키기 위해 대략적으로 동일하게 조여질 수 있다.
[0008] 동일한 참조번호들이 유사한 엘리먼트들을 표시하는 첨부된 도면들의 도해들에서, 본 발명은 제한으로서가 아니라 예로서 예시된다. 본 개시내용에서의 "실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 상이한 참조들은, 반드시 동일한 실시예에 대한 것이 아니며, 그러한 참조들은 적어도 하나를 의미한다는 것이 유의되어야 한다.
[0009] 도 1은, 프로세싱 챔버의 일 실시예의 측단면도를 도시한다.
[0010] 도 2는, 기판 지지 어셈블리의 일 실시예의 분해도를 도시한다.
[0011] 도 3은, 정전 척 어셈블리의 일 실시예의 단면 평면도를 도시한다.
[0012] 도 4는, 정전 척 어셈블리의 일 실시예의 측단면도를 도시한다.
[0013] 도 5는, 정전 척 어셈블리의 다른 실시예의 측단면도를 도시한다.
[0014] 도 6은, 정전 척 어셈블리를 제작하기 위한 프로세스의 일 실시예를 예시한다.
[0015] 본 발명의 실시예들은, 체결부들의 집합에 의해 냉각 플레이트에 커플링되는 퍽을 포함하는 정전 척 어셈블리 및 기판 지지 어셈블리를 제공한다. 퍽을 냉각 플레이트에 고정시키기 위해 다수의 체결부들이 사용된다. 다수의 체결부들은, 퍽의 중심으로부터 상이한 거리들로 로케이팅된다. 일 실시예에서, 퍽의 중심으로부터 제 1 반경에 제 1 세트의 체결부들이 배치되고, 퍽의 중심으로부터 제 2 반경에 제 2 세트의 체결부들이 배치된다. 다수의 체결부들은, 퍽을 냉각 플레이트에 커플링시키기 위한 체결력을 균등하게 분포시키기 위해, 냉각 플레이트의 최상부측 또는 최상부면에 걸쳐 대략적으로 균일하게 분포될 수 있다. 체결부들 전부는, 각각의 체결부에 의해 적용되는 체결력이 거의 동일함을 보장하기 위해 동일한 양으로 조여질 수 있다. 이것은, 퍽과 퍽 위의 냉각 플레이트 간의 균일한 열 전달 특성들을 가능하게 한다.
[0016] 일 실시예에서, 정전 척 어셈블리는, 금속 본드에 의해 하부 퍽 플레이트에 본딩되는 전기적으로 절연성인 상부 퍽 플레이트를 갖는 퍽을 포함한다. 금속 본드는, 알루미늄 본드, AlSi 합금 본드, 또는 다른 금속 본드일 수 있다. 상부 퍽 플레이트는, 기판을 정전기적으로 고정시키기 위한 하나 또는 그 초과의 전극들 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들을 포함한다. 하부 퍽 플레이트는, 하부 퍽 플레이트의 중심으로부터 상이한 거리들로 하부 퍽 플레이트의 바닥측 위에 분포되는 다수의 피쳐들을 포함한다. 피쳐들 각각은, 복수의 체결부들 중 하나를 수용한다. 정전 척 어셈블리는, 체결부들에 의해 퍽에 커플링되는 냉각 플레이트를 더 포함한다. 냉각 플레이트는, 베이스(base) 부분(냉각 베이스로 지칭됨), 및 복수의 스프링들에 의해 베이스 부분에 연결되는 스프링 로딩형 내부 열 싱크(spring loaded inner heat sink)를 포함하며, 여기서, 복수의 스프링들은, 내부 열 싱크를 퍽에 대하여 누르는 힘을 가한다. 체결부들 각각은, 대략적으로 동일한 체결력을 적용하여 냉각 플레이트를 퍽에 커플링시킨다(예컨대, 냉각 플레이트의 베이스 부분을 퍽에 커플링시킴). 이러한 대략적으로 동일한 체결력은, 냉각 플레이트와 퍽 간의 균일한 열 전달을 가능하게 할 수 있다. 부가적으로, 스프링 로딩형 내부 열 싱크가 또한, 냉각 플레이트와 퍽 간의 균일한 열 전달을 가능하게 할 수 있다.
[0017] 도 1은, 내부에 배치된 정전 척 어셈블리(150)를 갖는 반도체 프로세싱 챔버(100)의 일 실시예의 단면도이다. 정전 척 어셈블리(150)는, 아래에 더 상세히 논의될 바와 같이, 하부 퍽 플레이트에 본딩되는 상부 퍽 플레이트를 갖는 정전 퍽(퍽(166))을 포함한다. 퍽(166)은, 아래에 더 상세히 논의될 바와 같이, 다수의 체결부들에 의해 냉각 플레이트에 커플링된다.
[0018] 프로세싱 챔버(100)는, 내부 볼륨(volume)(106)을 인클로징(enclose)하는 리드(lid)(104) 및 챔버 바디(102)를 포함한다. 챔버 바디(102)는, 알루미늄, 스테인리스 강, 또는 다른 적절한 재료로 제조될 수 있다. 챔버 바디(102)는 일반적으로, 측벽들(108) 및 바닥(110)을 포함한다. 챔버 바디(102)를 보호하기 위해, 측벽들(108)에 인접하게 외부 라이너(liner)(116)가 배치될 수 있다. 외부 라이너(116)는, 플라즈마 또는 할로겐-함유 가스 내성(resistant) 재료로 제조 및/또는 코팅될 수 있다. 일 실시예에서, 외부 라이너(116)는, 알루미늄 산화물로 제조된다. 다른 실시예에서, 외부 라이너(116)는, 이트리어(yttria), 이트륨 합금, 또는 이들의 산화물로 제조 또는 코팅된다.
[0019] 배기 포트(126)가 챔버 바디(102)에 정의될 수 있고, 배기 포트(126)는, 내부 볼륨(106)을 펌프 시스템(128)에 커플링시킬 수 있다. 펌프 시스템(128)은, 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)의 압력을 진공배기(evacuate) 및 조정하는데 활용되는 하나 또는 그 초과의 펌프들 및 스로틀 밸브(throttle valve)들을 포함할 수 있다.
[0020] 리드(104)는, 챔버 바디(102)의 측벽(108) 상에 지지될 수 있다. 리드(104)는, 개방되어 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)에 대한 액세스를 허용할 수 있고, 폐쇄된 동안에는 프로세싱 챔버(100)에 대한 시일(seal)을 제공할 수 있다. 리드(104)의 일부인 가스 분배 어셈블리(130)를 통해 내부 볼륨(106)에 프로세스 및/또는 세정 가스들을 제공하기 위해, 가스 패널(158)이 프로세싱 챔버(100)에 커플링될 수 있다. 다른 것들 중에서도, C2F6, SF6, SiCl4, HBr, NF3, CF4, CHF3, CH2F3, Cl2 및 SiF4와 같은 할로겐-함유 가스 및 다른 가스들, 이를테면 O2 또는 N2O를 포함하는 프로세스 가스들의 예들은, 프로세싱 챔버 내에서의 프로세싱을 위해 사용될 수 있다. 캐리어(carrier) 가스들의 예들은, N2, He, Ar, 및 프로세스 가스들에 대해 불활성(inert)인 다른 가스들(예컨대, 비-반응성 가스들)을 포함한다. 가스 분배 어셈블리(130)는, 가스 유동을 기판(144)의 표면으로 지향시키기 위해, 가스 분배 어셈블리(130)의 다운스트림(downstream) 표면 상에 다수의 애퍼쳐(aperture)들(132)을 가질 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 가스 분배 어셈블리(130)는, 가스들이 세라믹 가스 노즐을 통해 공급되는 중심 홀(center hole)을 가질 수 있다. 가스 분배 어셈블리(130)는, 할로겐-함유 화학물들에 대한 내성을 제공하여 가스 분배 어셈블리(130)에 대한 부식을 방지하기 위해, 실리콘 탄화물, 이트륨 산화물 등과 같은 세라믹 재료에 의해 제조 및/또는 코팅될 수 있다.
[0021] 기판 지지 어셈블리(148)는, 가스 분배 어셈블리(130)의 아래에서 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106) 내에 배치된다. 기판 지지 어셈블리(148)는, 프로세싱 동안 기판(144)을 홀딩한다. 기판 지지 어셈블리(148)의 주변부(periphery) 상에 내부 라이너(118)가 코팅될 수 있다. 내부 라이너(118)는, 외부 라이너(116)를 참조하여 논의된 것들과 같은 할로겐-함유 가스 저항 재료일 수 있다. 일 실시예에서, 내부 라이너(118)는, 외부 라이너(116)와 동일한 재료들로 제조될 수 있다.
[0022] 일 실시예에서, 기판 지지 어셈블리(148)는, 페디스털(pedestal)(152)을 지지하는 탑재 플레이트(162), 및 정전 척 어셈블리(150)를 포함한다. 일 실시예에서, 정전 척 어셈블리(150)는, 다수의 체결부들에 의해 정전 퍽(이후 퍽(166)으로 지칭됨)에 커플링되는, 본원에서 냉각 플레이트(164)로 지칭되는 열적으로 전도성인 베이스를 더 포함한다. 실시예들에서 설명된 정전 척 어셈블리(150)는, Johnsen-Rahbek 및/또는 Coulombic 정전 척킹에 대해 사용될 수 있다.
[0023] 일 실시예에서, 퍽(166)의 외측 둘레에 있는 퍽(166)의 부분 위에 보호용 링(146)이 배치된다. 일 실시예에서, 퍽(166)은, 보호용 층(136)으로 코팅된다. 대안적으로, 퍽(166)은, 보호용 층(136)에 의해 코팅되지 않을 수 있다. 보호용 층(136)은, 세라믹, 이를테면, Y2O3(이트리어 또는 이트륨 산화물), Y4Al2O9(YAM), Al2O3(알루미나), Y3Al5O12(YAG), YAlO3(YAP), 석영, SiC(실리콘 탄화물), Si3N4(실리콘 질화물) 사이알론(Sialon), AlN(알루미늄 질화물), AlON(알루미늄 산질화물), TiO2(티타니아), ZrO2(지르코니아), TiC(티타늄 탄화물), ZrC(지르코늄 탄화물), TiN(티타늄 질화물), TiCN(티타늄 탄소 질화물), Y2O3 안정화된 ZrO2(YSZ) 등일 수 있다. 보호용 층은 또한, 세라믹 합성물, 이를테면, Al2O3 매트릭스, Y2O3-ZrO2 고용체(solid solution) 또는 SiC-Si3N4 고용체에 분포된 Y3Al5O12일 수 있다. 보호용 층은 또한, 이트륨 산화물(이트리어 및 Y2O3로 또한 알려져 있음)을 함유하는 고용체를 포함하는 세라믹 합성물일 수 있다. 예를 들어, 보호용 층은, 화합물 Y4Al2O9(YAM) 및 고용체 Y2-xZrxO3(Y2O3-ZrO2 고용체)로 구성되는 세라믹 합성물일 수 있다. 순수한 이트륨 산화물 뿐만 아니라 이트륨 산화물을 함유한 고용체들이 ZrO2, Al2O3, SiO2, B2O3, Er2O3, Nd2O3, Nb2O5, CeO2, Sm2O3, Yb2O3, 또는 다른 산화물들 중 하나 또는 그 초과로 도핑될 수 있음을 유의한다. 또한, 순수한 알루미늄 질화물 뿐만 아니라 ZrO2, Al2O3, SiO2, B2O3, Er2O3, Nd2O3, Nb2O5, CeO2, Sm2O3, Yb2O3, 또는 다른 산화물들 중 하나 또는 그 초과로 도핑된 알루미늄 질화물이 사용될 수 있음을 유의한다. 대안적으로, 보호용 층은, 사파이어 또는 MgAlON일 수 있다.
[0024] 퍽(166)은, 상부 퍽 플레이트(도시되지 않음), 및 금속 본드에 의해 본딩되는 하부 퍽 플레이트(도시되지 않음)를 포함한다. 상부 퍽 플레이트는, 180 ℃ 및 그 초과의 온도들에서의 반도체 프로세스들을 위해 사용가능한 유전체 또는 전기적으로 절연성인 재료(예컨대, 1014 Ohm·meter보다 큰 전기 저항률을 가짐)일 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트는, 약 20 ℃ 내지 약 500 ℃에서 사용가능한 재료들로 구성된다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트는 AlN이다. AlN 상부 퍽 플레이트는, 도핑되지 않을 수 있거나 또는 도핑될 수 있다. 예를 들어, AlN은, 사마륨 산화물(Sm2O3), 세륨 산화물(CeO2), 티타늄 이산화물(TiO2), 또는 전이 금속 산화물로 도핑될 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트는 Al2O3이다. Al2O3 상부 퍽 플레이트는, 도핑되지 않을 수 있거나 또는 도핑될 수 있다. 예를 들어, Al2O3은, 티타늄 이산화물(TiO2) 또는 전이 금속 산화물로 도핑될 수 있다.
[0025] 하부 퍽 플레이트는, 상부 퍽 플레이트의 열 팽창 계수에 매칭되는 열 팽창 계수를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트는, AlSi 합금으로 침윤되는 SiC 다공성 바디(AlSiSiC로 지칭됨)이다. 하부 퍽 플레이트는 대안적으로, AlN 또는 Al2O3일 수 있다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트는, 도핑되지 않은 AlN 또는 도핑되지 않은 Al2O3이다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트는, 상부 퍽 플레이트와 동일한 재료로 구성된다. 예를 들어, 반응성 에칭 환경들 또는 불활성 환경들에서, AlSiSiC 재료, AlN 또는 Al2O3이 사용될 수 있다.
[0026] 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트는 몰리브덴이다. 몰리브덴은, 예를 들어, 퍽(166)이 불활성 환경에서 사용될 것이면 사용될 수 있다. 불활성 환경들의 예들은, Ar, O2, N 등과 같은 불활성 가스들이 유동되는 환경들을 포함한다. 몰리브덴은, 예를 들어, 퍽(166)이 금속 증착을 위해 기판을 척킹할 것이면 사용될 수 있다. 몰리브덴은 또한, 부식성 환경에서의 애플리케이션들(예컨대, 에칭 애플리케이션들)을 위한 하부 퍽 플레이트에 대해 사용될 수 있다. 그러한 실시예에서, 하부 퍽 플레이트의 노출된 표면들은, 하부 퍽 플레이트가 상부 퍽 플레이트에 본딩된 이후에, 플라즈마 내성 코팅으로 코팅될 수 있다. 플라즈마 코팅은, 플라즈마 분무(spray) 프로세스를 통해 수행될 수 있다. 플라즈마 내성 코팅은, 예를 들어, 하부 퍽 플레이트의 측벽들 및 하부 퍽 플레이트의 노출된 수평 스텝(step)을 커버할 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 내성 코팅은 Al2O3이다. 대안적으로, 플라즈마 내성 코팅은 Y2O3 또는 Y2O3을 함유하는 산화물일 수 있다. 대안적으로, 플라즈마 내성 코팅은, 보호용 층(136)을 참조하여 설명된 재료들 중 임의의 재료일 수 있다.
[0027] 탑재 플레이트(162)는, 챔버 바디(102)의 바닥(110)에 커플링되고, 냉각 플레이트(164) 및 퍽(166)에 유틸리티(utility)들(예컨대, 유체들, 전력 라인들, 센서 리드(sensor lead)들 등)을 라우팅(route)하기 위한 통로들을 포함한다. 냉각 플레이트(164) 및/또는 퍽(166)은, 기판 지지 어셈블리(148)의 측방향 온도 프로파일을 제어하기 위해, 하나 또는 그 초과의 선택적 매립형 가열 엘리먼트들(176), 선택적 매립형 열 격리기(thermal isolator)들(174), 및/또는 선택적 도관(conduit)들(168, 170)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 열 개스킷(138)이 냉각 플레이트(164)의 적어도 부분 상에 배치된다.
[0028] 도관들(168, 170)은, 도관들(168, 170)을 통해 온도 조정 유체를 순환시키는 유체 소스(172)에 유동가능하게(fluidly) 커플링될 수 있다. 매립형 열 격리기들(174)은, 일 실시예에서, 도관들(168, 170) 간에 배치될 수 있다. 매립형 가열 엘리먼트들(176)은, 가열기 전력원(178)에 의해 조정된다. 도관들(168, 170) 및 내장형 가열 엘리먼트들(176)은, 퍽(166)의 온도를 제어하여, 프로세싱되고 있는 기판(예컨대, 웨이퍼) 및 퍽(166)을 가열 및/또는 냉각시키는데 활용될 수 있다. 일 실시예에서, 퍽(166)은, 개별적 온도들을 유지할 수 있는 2개의 별개의 가열 구역들을 포함한다. 다른 실시예에서, 퍽(166)은, 개별적 온도들을 유지할 수 있는 4개의 상이한 가열 구역들을 포함한다. 정전 퍽(166) 및 열적으로 전도성인 베이스(164)의 온도는, 제어기(195)를 사용하여 모니터링될 수 있는 다수의 온도 센서들(190, 192)을 사용하여 모니터링될 수 있다.
[0029] 퍽(166)은, 다수의 가스 통로들, 이를테면 퍽(166)의 상부 표면에 형성될 수 있는 홈(groove)들, 메사(mesa)들, 및 다른 표면 피쳐들을 더 포함할 수 있다. 가스 통로들은, 열 전달(또는 후면측(backside)) 가스의 소스, 이를테면 퍽(166)에 드릴링(drill)된 He 비아(via) 홀들에 유동가능하게 커플링될 수 있다. 동작 시, 후면측 가스가 제어된 압력으로 가스 통로들 내에 제공되어, 퍽(166)과 기판(144) 간의 열 전달을 향상시킬 수 있다.
[0030] 일 실시예에서, 퍽(166)은, 척킹 전력원(182)에 의해 제어되는 적어도 하나의 클램핑 전극(180)을 포함한다. 클램핑 전극(180)(척킹 전극으로 또한 지칭됨)은 추가로, 프로세싱 챔버(100) 내의 프로세스 및/또는 다른 가스들로부터 형성되는 플라즈마를 유지하기 위해 매칭 회로(188)를 통해 하나 또는 그 초과의 RF 전력원들(184, 186)에 커플링될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 RF 전력원들(184, 186)은 일반적으로, 약 50 kHz 내지 약 3 GHz의 주파수 및 최대 약 10,000 Watts의 전력을 갖는 RF 신호를 생성하는 것이 가능하다. 일 실시예에서, RF 신호가 금속 베이스에 인가되고, 교류 전류(AC)가 가열기에 인가되며, 직류 전류(DC)가 클램핑 전극(180)에 인가된다.
[0031] 도 2는, 기판 지지 어셈블리(148)의 일 실시예의 분해도를 도시한다. 기판 지지 어셈블리(148)는, 퍽(166) 및 페디스털(152)을 포함하는 정전 척 어셈블리(150)의 분해도를 도시한다. 정전 척 어셈블리(150)는, 퍽(166) 뿐만 아니라 퍽(166)에 부착되는 냉각 플레이트(164)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 냉각 플레이트(164)의 최상부측의 둘레를 따라 o-링(240)이 냉각 플레이트(164)에 가황처리(vulcanize)될 수 있다. 대안적으로, o-링은, 냉각 플레이트(164)에 가황처리되지 않고 냉각 플레이트(164)의 최상부측 상에 배치될 수 있다. 실시예들은, 냉각 플레이트(164)의 적어도 일부에 가황처리되는 o-링들 및 개스킷들을 참조하여 본원에서 논의된다. 그러나, 대안적으로는, o-링들 및/또는 개스킷들이 하부 퍽 플레이트에 가황처리될 수 있음이 이해되어야 한다. 대안적으로, o-링들 및/또는 개스킷들은, 어떠한 표면에 대해서도 가황처리되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, o-링(240)은 PFP(perfluoropolymer) o-링이다. 대안적으로, 다른 타입들의 고온 o-링들이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 단열 고온 o-링들이 사용된다. o-링(240)은, 제 1 두께의 제 1 스텝 및 제 2 두께의 제 2 스텝을 갖는 스텝형 o-링일 수 있다. 이것은, PFP o-링(240)의 설정된 압박량(amount of compression) 이후에, 체결부들을 조이는데 사용되는 힘의 양이 극적으로 증가되는 것을 야기함으로써, 체결부들의 균일한 조임을 가능하게 할 수 있다.
[0032] 부가적인 o-링들(도시되지 않음)이 또한, 냉각 플레이트(164)의 중심에 있는 홀(280)(이를 통해 케이블들이 연장됨) 주변에서 냉각 플레이트의 최상부측에 가황처리될 수 있다. 다른 개구부들 주변, 리프트 핀(lift pin)들 주변 등에서 다른 더 작은 o-링들이 또한 냉각 플레이트(164)에 가황처리될 수 있다. 대안적으로, 개스킷(예컨대, PFP 개스킷)은, 냉각 플레이트(164)의 최상부측에 가황처리될 수 있다. 개스킷 또는 o-링(240)에 대해 사용가능한 PFP들의 예들은, Dupont's™ ECCtreme™, Dupont's KALREZ® 및 Daikin's® DUPRA™이다. o-링(240) 또는 개스킷은, 정전 척 어셈블리(150) 내의 내부 볼륨들과 챔버 내부 볼륨 간에 진공 시일을 제공한다. 정전 척 어셈블리(150) 내의 내부 볼륨들은, 도관들 및 배선을 라우팅하기 위해 페디스털(152) 내에 개방 공간들을 포함한다.
[0033] 냉각 플레이트(164)는 부가적으로, 체결부들이 관통하여 삽입되게 하는 다수의 피쳐들(242)을 포함한다. 개스킷이 사용되면, 개스킷은, 피쳐들(242) 각각에서 컷아웃(cutout)들을 가질 수 있다. 체결부들은 피쳐들(242) 각각을 통해 연장되고, 퍽(166)에 형성된 부가적인 피쳐들 내에 삽입되는 체결부들(또는 부가적인 체결부들)의 부가적인 부분들에 부착된다. 예를 들어, 볼트는, 냉각 플레이트(164)에서의 피쳐(242)를 통해 연장될 수 있고, 퍽(166)의 피쳐에 배치되는 너트 내로 스크루잉(screw)될 수 있다. 냉각 플레이트(164)에서의 각각의 피쳐(242)는, 퍽(166)의 하부 퍽 플레이트(232)에서의 유사한 피쳐(도시되지 않음)에 라인 업(line up)될 수 있다.
[0034] 퍽(166)은, 상부에 포지셔닝된 기판(144)의 형상 및 사이즈에 실질적으로 매칭할 수 있는 환형 주변부를 갖는 디스크형 형상을 갖는다. 퍽(166)의 상부 표면은, 외측 링(216), 다수의 메사들(206, 210), 및 메사들(210) 간의 채널들(208, 212)을 가질 수 있다. 퍽(166)은, 금속 본드에 의해 하부 퍽 플레이트(232)에 본딩되는 상부 퍽 플레이트(230)를 포함한다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(230)는, 전기적으로 절연성인 세라믹 재료에 의해 제조될 수 있다. 세라믹 재료들의 적절한 예들은, 알루미늄 질화물(AlN), 알루미나(Al2O3) 등을 포함한다.
[0035] 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(232)에 대해 사용되는 재료는, 하부 퍽 플레이트(232) 재료에 대한 열 팽창 계수(CTE)가 전기적으로 절연성인 상부 퍽 플레이트(230) 재료의 CTE에 실질적으로 매칭함으로써 열 사이클링 동안 퍽(166)을 손상시킬 수 있는 열-기계적 응력들이 회피되도록 그리고 CTE 미스매치(mismatch)가 최소화되도록 적절하게 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(232)는 몰리브덴이다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트는 알루미나이다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트는 AlN이다.
[0036] 일 실시예에서, 전기적으로 전도성인 금속 매트릭스 합성물(MMC; metal matrix composite) 재료가 하부 퍽 플레이트(232)에 대해 사용된다. MMC 재료는, 금속 매트릭스, 및 매트릭스 전체에 걸쳐 매립 및 분산되는 보강(reinforcing) 재료를 포함한다. 금속 매트릭스는, 단일 금속, 또는 2개 또는 그 초과의 금속들, 또는 금속 합금들을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 금속들은, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 코발트-니켈 합금(CoNi), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 금(Au), 은(Ag), 또는 이들의 다양한 결합들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 보강 재료는, MMC에 대해 원하는 구조적 강도를 제공하도록 선택될 수 있고, 또한, 예를 들어, 열 전도도 및 CTE와 같은 MMC의 다른 속성들에 대해 원하는 값들을 제공하도록 선택될 수 있다. 사용될 수 있는 보강 재료들의 예들은, 실리콘(Si), 탄소(C), 또는 실리콘 탄화물(SiC)을 포함할 수 있지만, 다른 재료들이 또한 사용될 수 있다.
[0037] 하부 퍽 플레이트(232)에 대한 MMC 재료는 바람직하게는, 원하는 전기 전도도를 제공하도록 선택되고 그리고 정전 척 어셈블리(150)에 대한 동작 온도 범위에 걸쳐 상부 퍽 플레이트(230) 재료의 CTE에 실질적으로 매칭하도록 선택된다. 일 실시예에서, 온도는, 약 섭씨 20° 내지 약 섭씨 500°의 범위에 있을 수 있다. 일 실시예에서, CTE들을 매칭시키는 것은, MMC 재료가, 상부 퍽 플레이트(230) 재료에서 또한 사용되는 적어도 하나의 재료를 포함하도록 MMC 재료를 선택하는 것에 기초한다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(230)는 AlN을 포함한다. 일 실시예에서, MMC 재료는, AlSi 합금으로 침윤되는 SiC 다공성 바디를 포함한다.
[0038] MMC의 구성 재료들 및 조성 비율들은, 원하는 설계 목적들을 충족시키는 조작된(engineered) 재료를 제공하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 하부 퍽 플레이트(232) 및 상부 퍽 플레이트(230)의 CTE들이 근접하게 매칭되도록 MCC 재료를 적절하게 선택함으로써, 하부 퍽 플레이트(232)와 상부 퍽 플레이트(230) 간의 계면에서의 열-기계적 응력들이 감소된다.
[0039] 하부 퍽 플레이트(232)는, 체결부들을 수용하기 위한 다수의 피쳐들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 피쳐들은, 하부 퍽 플레이트(232)의 표면에 걸쳐 대략적으로 균등하게 분포될 수 있고, 하부 퍽 플레이트(232)의 중심으로부터 제 1 거리에서 제 1 세트의 피쳐들을 그리고 하부 퍽 플레이트(232)의 중심으로부터 제 2 거리에서 제 2 세트의 피쳐들을 포함할 수 있다.
[0040] 퍽(166) 아래에 부착되는 냉각 플레이트(164)는, 디스크형 메인 부분(224), 및 페디스털(152) 상에 포지셔닝되고 메인 부분(224)으로부터 외향으로 연장되는 환형 플랜지(flange)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 플레이트(164)는, 알루미늄, 또는 스테인리스 강, 또는 다른 적절한 재료들과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 대안적으로, 냉각 플레이트(164)는, 퍽(166)의 열 팽창 계수에 매칭되도록, 알루미늄-실리콘 합금 침윤된 SiC 또는 몰리브덴과 같은 합성 세라믹으로 제조될 수 있다. 냉각 플레이트(164)는, 양호한 강도 및 내구성 뿐만 아니라 열 전달 특성들을 제공해야 한다.
[0041] 도 3은, 퍽(166)의 일 실시예의 단면 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 퍽(166)은 반경 R3을 갖고, 이러한 반경은, 퍽(166)에 의해 지지될 기판들 또는 웨이퍼들의 반경과 실질적으로 유사할 수 있다. 퍽(166)은 부가적으로, 다수의 피쳐들(305)을 포함한다. 피쳐들은, 퍽(166)이 탑재되는 냉각 플레이트 내의 유사한 피쳐들에 매칭할 수 있다. 각각의 피쳐(305)는 체결부를 수용한다. 예를 들어, 볼트(예컨대, 스테인리스 강 볼트, 아연도금(galvanized) 강 볼트 등)는, 볼트의 헤드를 수용할만큼 충분히 큰 개구부의 내부에 볼트의 헤드가 있고 그리고 볼트의 샤프트(shaft)가 퍽(166)의 바닥측으로부터 연장되도록 각각의 피쳐 내에 배치될 수 있다. 볼트는, 냉각 플레이트의 대응하는 피쳐에 배치되는 너트 상에 조여질 수 있다. 대안적으로, 피쳐들(305)은, 너트를 수용하도록 사이징(size)될 수 있고, 냉각 플레이트의 대응하는 피쳐에 의해 수용되는 볼트의 샤프트를 수용할 수 있는 홀을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 나선형(helical) 삽입부(예컨대, Heli-Coil®) 또는 다른 나사형(threaded) 삽입부(예컨대, 압입 끼워맞춤(press fit) 삽입부, 몰드-인(mold-in) 삽입부, 캡티브 너트(captive nut) 등)가 피쳐들 중 하나 또는 그 초과에 삽입되어 그 피쳐들에 나사형 홀을 부가할 수 있다. 냉각 플레이트의 내부에 배치되고 냉각 플레이트로부터 돌출되는 볼트는 그 후, 나사형 삽입부에 나사결합되어 냉각 플레이트를 퍽에 고정시킬 수 있다. 대안적으로, 냉각 플레이트에서 나사형 삽입부들이 사용될 수 있다.
[0042] 피쳐들(305)은, 체결부들의 더 큰 열 팽창 계수를 수용하기 위해 체결부들의 사이즈에 비해 약간 오버사이징(oversize)될 수 있다. 일 실시예에서, 체결부들은, 체결부들이 섭씨 500도 또는 600도로 가열되는 경우에 체결부들이 피쳐들 상에 힘을 가하지 않게 되도록 사이징된다.
[0043] 도시된 바와 같이, 다수의 세트들의 피쳐들(305)이 퍽(166)에 포함될 수 있다. 피쳐들(305)의 각각의 세트는, 퍽(166)의 중심으로부터 특정 반경 또는 거리로 균등하게 이격될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제 1 세트의 피쳐들(305)은 반경 R1에 로케이팅되고, 제 2 세트의 피쳐들(305)은 반경 R2에 로케이팅된다. 부가적인 세트들의 피쳐들이 또한 부가적인 반경들에 로케이팅될 수 있다.
[0044] 일 실시예에서, 피쳐들은, 퍽(166)에 대해 균일한 로드(load)를 생성하도록 배열된다. 일 실시예에서, 피쳐들은, 대략적으로 매 30-70 제곱 센티미터마다(예컨대, 매 50 제곱 센티미터마다) 볼트가 로케이팅되도록 배열된다. 일 실시예에서, 3개의 세트들의 피쳐들이 12 인치 퍽(166)에 대해 사용된다. 제 1 세트의 피쳐들은, 퍽(166)의 중심으로부터 약 4인치에 로케이팅될 수 있고, 약 4개의 피쳐들을 포함한다. 제 2 세트의 피쳐들은, 퍽(166)의 중심으로부터 약 6인치에 로케이팅될 수 있고, 약 6개의 피쳐들을 포함한다. 제 3 세트의 피쳐들은, 퍽(166)의 중심으로부터 약 8인치에 로케이팅될 수 있고, 약 8개의 피쳐들을 포함한다. 일 실시예에서, 퍽(166)은, 2-3개의 상이한 반경들에서의 세트들로 배열되는 8-24개의 피쳐들을 포함하며, 여기서, 각각의 피쳐는 체결부를 수용한다.
[0045] 도 4는, 정전 척 어셈블리(150)의 일 실시예의 측단면도를 도시한다. 정전 척 어셈블리(150)는, 금속 본드(450)에 의해 함께 본딩되는, 상부 퍽 플레이트(230) 및 하부 퍽 플레이트(232)로 구성되는 퍽(166)을 포함한다. 일 실시예에서, 금속 본딩의 방법으로 확산 본딩(diffusion bonding)이 사용되지만, 다른 본딩 방법들이 또한 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(230) 및 하부 퍽 플레이트(232)는, 알루미늄을 포함하는 재료들(예컨대, AlN 또는 Al2O3)을 포함한다. 금속 본드(450)는, 상부 퍽 플레이트(230)와 하부 퍽 플레이트(232) 간의 본딩 영역에 배치되는, 알루미늄 포일(foil)로 된 "중간층(interlayer)"을 포함할 수 있다. 압력 및 열이 가해져서 알루미늄 포일과 상부 퍽 플레이트(230) 간에 그리고 알루미늄 포일과 하부 퍽 플레이트(232) 간에 확산 본드가 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 확산 본드는, 상부 퍽 플레이트(230) 및 하부 퍽 플레이트(232)에 대해 사용되는 재료들에 기초하여 선택되는 다른 중간층 재료들을 사용하여 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(230)는, 본드를 형성하기 위해 어떠한 중간층도 사용되지 않는 직접 확산 본딩을 사용하여 하부 퍽 플레이트(232)에 직접적으로 본딩될 수 있다.
[0046] 플라즈마 내성 및 고온 o-링(445)은 PFP(perfluoropolymer)로 제조될 수 있다. o-링(445)은, SiC와 같은 무기 첨가제들을 갖는 PFP일 수 있다. o-링은 교체가능할 수 있다. o-링(445)은, 열화(degrade)되는 경우에는 제거될 수 있고, 새로운 o-링이 상부 퍽 플레이트(230) 위에 신장(stretch)되어 상부 퍽 플레이트(230)와 하부 퍽 플레이트(232) 간의 계면에서 퍽(166)의 둘레에 배치될 수 있다. o-링(445)은, 플라즈마에 의한 침식으로부터 금속 본드(450)를 보호할 수 있다.
[0047] 상부 퍽 플레이트(230)는, 메사들(210), 채널들(212), 및 외측 링(216)을 포함한다. 상부 퍽 플레이트(230)는, 클램핑 전극들(180) 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들(176)을 포함한다. 클램핑 전극들(180)은 척킹 전력원(182)에 커플링되고, 매칭 회로(188)를 통해 RF 플라즈마 전력 공급부(184) 및 RF 바이어스 전력 공급부(186)에 커플링된다. 상부 퍽 플레이트(230) 및 하부 퍽 플레이트(232)는 부가적으로, 가스 전달 홀들(도시되지 않음)(이들을 통해, 가스 공급부(440)는 He와 같은 후면측 가스를 펌핑함)을 포함할 수 있다.
[0048] 상부 퍽 플레이트(230)는, 약 3-25 mm의 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(230)는, 약 3 mm의 두께를 갖는다. 클램핑 전극들(180)은 상부 퍽 플레이트(230)의 상부 표면으로부터 약 1 mm에 로케이팅될 수 있고, 가열 엘리먼트들(176)은 클램핑 전극들(180) 아래 약 1 mm에 로케이팅될 수 있다. 가열 엘리먼트들(176)은, 약 10-200 microns의 두께를 갖는 스크린 인쇄(screen printed) 가열 엘리먼트일 수 있다. 대안적으로, 가열 엘리먼트들은, 상부 퍽 플레이트(230)의 두께의 약 1-3 mm를 사용하는 저항성 코일들일 수 있다. 그러한 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(230)는 약 5 mm의 최소 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(232)는, 약 8-25 mm의 두께를 갖는다.
[0049] 가열 엘리먼트들(176)은, 상부 퍽 플레이트(230)를 가열하기 위해 가열기 전력원(178)에 전기적으로 연결된다. 상부 퍽 플레이트(230)는, AlN과 같은 전기적으로 절연성인 재료들을 포함할 수 있다. 하부 퍽 플레이트(232) 및 상부 퍽 플레이트(232)는, 동일한 재료들로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(232)는, 상부 퍽 플레이트(230)에 대해 사용되는 재료들과 상이한 재료들로 제조된다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(232)는, 금속 매트릭스 합성 재료로 구성된다. 일 양상에서, 금속 매트릭스 합성 재료는, 알루미늄 및 실리콘을 포함한다. 일 실시예에서, 금속 매트릭스 합성물은, AlSi 합금으로 침윤된 SiC 다공성 바디이다.
[0050] 하부 퍽 플레이트(232)는, 유체 소스(172)와 유체 연통(fluid communication)하는 하나 또는 그 초과의 도관들(170)(본원에서 냉각 채널들로 또한 지칭됨)을 갖는 냉각 플레이트(164)에 커플링되고 이와 열적 연통(thermal communication)한다. 냉각 플레이트(164)는, 다수의 체결부들(405)에 의해 퍽(166)에 커플링된다. 체결부들(405)은, 너트 및 볼트 쌍들과 같은 나사형 체결부들일 수 있다. 도시된 바와 같이, 하부 퍽 플레이트(232)는, 체결부들(405)을 수용하기 위한 다수의 피쳐들(430)을 포함한다. 냉각 플레이트(164)는, 마찬가지로, 체결부들(405)을 수용하기 위한 다수의 피쳐들(432)을 포함한다. 일 실시예에서, 피쳐들은, 카운터 보어(counter bore)들을 갖는 볼트 홀들이다. 도시된 바와 같이, 피쳐들(430)은, 하부 퍽 플레이트(232)를 통해 연장되는 관통(through) 피쳐들이다. 대안적으로, 피쳐들(430)은, 관통 피쳐들이 아닐 수 있다. 일 실시예에서, 피쳐들(430)은, 슬롯 내에 삽입되어 그 후 90도 회전될 수 있는 장방형 너트 또는 t-형상 볼트 헤드를 수용하는 슬롯들이다. 일 실시예에서, 체결부들은, 와셔(washer)들, 그라포일(grafoil), 알루미늄 포일, 또는 힘들을 체결부의 헤드로부터 피쳐 위로 균등하게 분산시키기 위한 다른 로드 스프레딩(load spreading) 재료들을 포함한다.
[0051] (도시된 바와 같은) 일 실시예에서, PFP o-링(410)은, 냉각 플레이트(164)의 둘레에서 냉각 플레이트에 가황처리(또는 그렇지 않으면, 냉각 플레이트 상에 배치)된다. 대안적으로, PFP o-링(410)은, 하부 냉각 플레이트(232)의 바닥측에 가황처리될 수 있다. 체결부들(405)은, PFP o-링(410)을 압박하도록 조여질 수 있다. 체결부들(405) 전부는, 퍽(166)과 냉각 플레이트(164) 간의 간격(separation)(415)이 퍽(166)과 냉각 플레이트(164) 간의 계면 전체에 걸쳐 대략적으로 동일(균일)하게 되도록, 대략적으로 동일한 힘으로 조여질 수 있다. 이것은, 냉각 플레이트(164)와 퍽(166) 간의 열 전달 특성들이 균일함을 보장할 수 있다. 일 실시예에서, 간격(415)은 약 2-10 mils이다. 예를 들어, PFP o-링(410)이 그라포일 층 없이 사용되면, 간격은 2-10 mils일 수 있다. PFP o-링(410)이 그라포일 층과 함께 사용되면, 간격은 약 10-40 mils일 수 있다. 간격이 커지면 열 전달이 감소될 수 있고, 퍽(166)과 냉각 플레이트(164) 간의 계면이 열적 초크(choke)로서 동작하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 가스가 간격(415) 내로 유동되어 퍽(166)과 냉각 플레이트(164) 간의 열 전달을 개선할 수 있다.
[0052] 간격(415)은, 퍽(166)과 냉각 플레이트(164) 간의 접촉 영역을 최소화한다. 부가적으로, 퍽(166)과 냉각 플레이트(164) 간의 열적 초크를 유지함으로써, 퍽(166)은, 냉각 플레이트(164)보다 훨씬 높은 온도들로 유지될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 퍽(166)은 섭씨 180-300도의 온도들로 가열될 수 있는 한편, 냉각 플레이트(164)는 약 섭씨 120도 미만의 온도로 유지될 수 있다. 퍽(166) 및 냉각 플레이트(164)는, 열 사이클링 동안, 독립적으로 자유롭게 팽창 또는 수축한다.
[0053] 간격(415)은, 가열된 퍽(166)으로부터 냉각된 냉각 플레이트(164)로의 열 전도 경로를 제한함으로써 열적 초크로서 기능할 수 있다. 진공 환경에서, 전도 매체가 제공되지 않으면, 열 전달은 주로 복사(radiative) 프로세스일 수 있다. 퍽(166)은 기판 프로세싱 동안 진공 환경에 배치될 수 있기 때문에, 가열 엘리먼트들(176)에 의해 생성되는 열은 간격(415)에 걸쳐 더 비효율적으로 전달될 수 있다. 따라서, 열 전달에 영향을 미치는 간격 및/또는 다른 팩터들을 조절함으로써, 퍽(166)으로부터 냉각 플레이트(164)로 유동하는 열 유속(heat flux)이 제어될 수 있다. 효율적인 기판의 가열을 제공하기 위해, 상부 퍽 플레이트(230)를 벗어나 전도되는 열의 양을 제한하는 것이 바람직하다.
[0054] 일 실시예에서(도시되지 않음), 퍽(166)과 냉각 플레이트(164) 사이에서 PFP o-링(410)의 둘레 내에 그라포일 층이 배치된다. 그라포일은, 약 10-40 mil의 두께를 가질 수 있다. 체결부들(405)은, PFP o-링(410) 뿐만 아니라 그라포일 층을 압박하도록 조여질 수 있다. 그라포일은, 열적으로 전도성일 수 있고, 퍽(166)과 냉각 플레이트(164) 간의 열 전달을 개선할 수 있다.
[0055] 일 실시예에서(도시되지 않음), 냉각 플레이트(164)는, PFP o-링(410)이 가황처리될 수 있는 베이스 부분을 포함한다. 냉각 플레이트(164)는 부가적으로, 하나 또는 그 초과의 스프링들에 의해 베이스 부분에 연결되는 스프링 로딩형 내부 열 싱크를 포함할 수 있다. 스프링들은, 내부 열 싱크를 퍽(166)에 대하여 누르는 힘을 가한다. 열 싱크의 표면은, 퍽(166)과 열 싱크 간의 열 전달 특성들을 제어하는 미리결정된 조도(roughness) 및/또는 표면 피쳐들(예컨대, 메사들)을 가질 수 있다. 부가적으로, 열 싱크의 재료가 열 전달 특성들에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 열 싱크는, 스테인리스 강 열 싱크보다 열을 더 잘 전달할 것이다. 일 실시예에서, 열 싱크는, 열 싱크의 상부 표면 상에 그라포일 층을 포함한다.
[0056] 도 5는, 정전 척 어셈블리(505)의 다른 실시예의 측단면도를 도시한다. 일 실시예에서, 정전 척 어셈블리(505)는, 도 1-2의 정전 척 어셈블리(150)에 대응한다. 정전 척 어셈블리(505)는, 상부 퍽 플레이트(515) 및 하부 퍽 플레이트(520)로 구성되는 정전 퍽(510)을 포함한다. 일 실시예에서, 정전 퍽(510)은 도 3의 퍽(166)에 대응한다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(515)는, 금속 본드(550)에 의해 하부 퍽 플레이트(520)에 본딩된다. 일 실시예에서, 금속 본딩의 방법으로서 확산 본딩이 사용된다. 그러나, 금속 본드를 생성하는데 다른 본딩 방법들이 또한 사용될 수 있다.
[0057] 상부 퍽 플레이트(515)는, AlN 또는 Al2O3와 같은 전기적으로 절연성(유전체)인 세라믹으로 구성된다. 상부 퍽 플레이트(515)는, 클램핑 전극들(527) 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들(529)을 포함한다. 클램핑 전극들(527)은 척킹 전력원(도시되지 않음)에 커플링될 수 있고, 매칭 회로(도시되지 않음)를 통해 RF 플라즈마 전력 공급부(도시되지 않음) 및 RF 바이어스 전력 공급부(도시되지 않음)에 커플링될 수 있다. 가열 엘리먼트들(529)은, 상부 퍽 플레이트(515)를 가열하기 위해 가열기 전력원(도시되지 않음)에 전기적으로 연결된다.
[0058] 상부 퍽 플레이트(515)는, 약 3-10 mm의 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(515)는, 약 3-5 mm의 두께를 갖는다. 클램핑 전극들(527)은 상부 퍽 플레이트(515)의 상부 표면으로부터 약 0.3 내지 1 mm에 로케이팅될 수 있고, 가열 엘리먼트들(529)은 클램핑 전극들(527) 아래 약 2 mm에 로케이팅될 수 있다. 가열 엘리먼트들(529)은, 약 10-200 microns의 두께를 갖는 스크린 인쇄 가열 엘리먼트일 수 있다. 대안적으로, 가열 엘리먼트들(529)은, 상부 퍽 플레이트(515)의 두께의 약 1-3 mm를 사용하는 저항성 코일들일 수 있다. 그러한 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(515)는 약 5 mm의 최소 두께를 가질 수 있다.
[0059] 하부 퍽 플레이트(520)는, 상부 퍽 플레이트(515)와 유사한 또는 그와 매칭하는 열 팽창 계수(CTE)를 갖는 재료로 구성된다. 하부 퍽 플레이트(520)에 대해 사용되는 재료는, 하부 퍽 플레이트(520) 재료에 대한 CTE가 전기적으로 절연성인 상부 퍽 플레이트(515) 재료의 CTE에 실질적으로 매칭함으로써 열 사이클링 동안 정전 척 어셈블리(505)를 손상시킬 수 있는 열-기계적 응력들이 회피되도록 그리고 CTE 미스매치가 최소화되도록 적절하게 선택될 수 있다. 따라서, 상부 퍽 플레이트(515)가 AlN이면, 하부 퍽 플레이트(520) 또한 AlN일 수 있다. 유사하게, 상부 퍽 플레이트가 Al2O3이면, 하부 퍽 플레이트(520) 또한 Al2O3일 수 있다. 다른 재료들, 이를테면 몰리브덴, 또는 AlSiSiC와 같은 전기적으로 전도성인 금속 매트릭스 합성물(MMC)이 또한 하부 퍽 플레이트(520)에 대해 사용될 수 있다.
[0060] 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(520)는 대략적으로 8-25 mm의 두께를 갖는다. 추가적인 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(520)는 대략적으로 8-20 mm인 두께를 갖는다. 추가적인 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(520)는 약 12 mm의 두께를 갖는다.
[0061] 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(520)는, 플라즈마 내성 세라믹 코팅(도시되지 않음)으로 코팅된 거친(roughened) 외측 벽을 갖는다. 플라즈마 내성 세라믹 코팅은, 보호용 층(136)을 참조하여 논의된 플라즈마 내성 세라믹 코팅들 중 임의의 것에 대응할 수 있다.
[0062] 금속 본드(550)는, 상부 퍽 플레이트(515)와 하부 퍽 플레이트(520) 간의 본딩 영역에 배치되는, 알루미늄 포일의 "중간층"을 포함할 수 있다. 압력 및 열이 가해져서 알루미늄 포일과 상부 퍽 플레이트(515) 간에 그리고 알루미늄 포일과 하부 퍽 플레이트(520) 간에 확산 본드가 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 확산 본드들은, 상부 퍽 플레이트(515) 및 하부 퍽 플레이트(520)에 대해 사용되는 재료들에 기초하여 선택되는 다른 중간층 재료들을 사용하여 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 금속 본드(550)는 약 0.2-0.3 mm의 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(515)는, 본드를 형성하기 위해 어떠한 중간층도 사용되지 않는 직접 확산 본딩을 사용하여 하부 퍽 플레이트(520)에 직접적으로 본딩될 수 있다.
[0063] 상부 퍽 플레이트(515)는, 하부 퍽 플레이트(520)의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(515) 및 하부 퍽 플레이트(520) 각각은, 약 300 mm의 직경을 갖는다.
[0064] 냉각 플레이트(594)의 에지는, 상부 퍽 플레이트(515)의 직경과 유사한 직경을 가질 수 있다. 냉각 플레이트(594)의 베이스 부분(595)과 상부 퍽 플레이트(515) 간에 플라즈마 내성 및 고온 o-링(545)이 배치될 수 있다. 이러한 o-링(545)은, 프로세싱 챔버와 정전 척 어셈블리(505)의 내부 간에 진공 시일을 제공할 수 있다. o-링(545)은 PFP(perfluoropolymer)로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, o-링(545)은, SiC와 같은 무기 첨가제들을 갖는 PFP이다. o-링(545)은 교체가능할 수 있다. o-링(545)은, 열화되는 경우에는 제거될 수 있고, 새로운 o-링이 상부 퍽 플레이트(515) 위에 신장되어 상부 퍽 플레이트(515)와 냉각 플레이트(594) 간의 계면에서 상부 퍽 플레이트(515)의 둘레에 배치될 수 있다. o-링(545)은, 플라즈마에 의한 침식으로부터 금속 본드(550)를 보호할 수 있다.
[0065] 냉각 플레이트(594)는, 베이스 부분(냉각 베이스로 또한 지칭됨)(595) 및 열 싱크(예컨대, 내부 열 싱크)(536)를 포함한다. 열 싱크(536)는, 열 싱크(536)를 하부 퍽 플레이트(520) 대하여 누르도록 동작하는 하나 또는 그 초과의 스프링들(570)에 의해 베이스 부분(595)에 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, 스프링들(570)은 코일 스프링들이다. 스프링들(570)은, 열 싱크(536)를 정전 퍽(510)에 대하여 누르는 힘을 가한다. 열 싱크(536)는, 유체 소스(도시되지 않음)와 유체 연통하는 하나 또는 그 초과의 도관들(535)(본원에서 냉각 채널들로 또한 지칭됨)을 가질 수 있다. 열 싱크(536)의 표면은, 정전 퍽(510)과 열 싱크(536) 간의 열 전달 특성들에 영향을 미치는 미리결정된 조도 및/또는 표면 피쳐들(예컨대, 메사들)을 가질 수 있다. 부가적으로, 열 싱크(536)의 재료가 열 전달 특성들에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 열 싱크(536)는, 스테인리스 강 열 싱크(536)보다 열을 더 잘 전달할 것이다. 일 실시예에서, 냉각 플레이트(594) 아래에 탑재 플레이트(540)가 배치되고, 탑재 플레이트(540)는 냉각 플레이트(594)에 커플링된다.
[0066] 하부 퍽 플레이트(520)는, 체결부들(526)을 수용하기 위한 다수의 피쳐들(524)을 포함할 수 있다. 냉각 플레이트(594)는, 마찬가지로, 체결부들(526)을 수용하기 위한 다수의 피쳐들(528)을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 탑재 플레이트(540)는, 체결부들을 수용하기 위한 다수의 피쳐들을 포함할 수 있다. 피쳐들(528)은, 피쳐들(524)과 수직으로 라인 업될 수 있다. 피쳐들(524, 528)은, 하부 퍽 플레이트(520) 및 냉각 플레이트(594)를 통해 연장되는 관통 피쳐들일 수 있다. 대안적으로, 피쳐들(524, 528)은, 관통 피쳐들이 아닐 수 있다. 일 실시예에서, 피쳐들(524, 528)은, 카운터 보어들을 갖는 볼트 홀들이다. 일 실시예에서, 피쳐들(524, 528)은, 슬롯 내에 삽입되어 그 후 90도 회전될 수 있는 장방형 너트 또는 t-형상 볼트 헤드를 수용하는 슬롯들이다.
[0067] 일 실시예에서, 냉각 플레이트(594)는, 피쳐들(528, 524)에 삽입되는 다수의 체결부들(526)에 의해 정전 퍽(510)에 커플링된다. 체결부들(526)은, 스테인리스 강, 아연도금 강, 몰리브덴, 또는 다른 재료일 수 있다. 체결부들(526)은, 너트 및 볼트 쌍들과 같은 나사형 체결부들일 수 있다. 일 실시예에서, 체결부들(526)은, 와셔들, 그라포일, 알루미늄 포일, 또는 힘들을 체결부의 헤드로부터 피쳐 위로 균등하게 분산시키기 위한 다른 로드 스프레딩 재료들을 포함한다. 일 실시예에서, 나선형 삽입부(예컨대, Heli-Coil®) 또는 다른 나사형 삽입부(예컨대, 압입 끼워맞춤 삽입부, 몰드-인 삽입부, 캡티브 너트 등)가 피쳐들(524)에 삽입되어 그 피쳐들에 나사형 홀을 부가할 수 있다. 냉각 플레이트(594)의 내부(예컨대, 냉각 플레이트(594)의 베이스 부분(595)에서의 피쳐들(524) 내부)에 배치되고 냉각 플레이트(594)로부터 돌출되는 볼트는 그 후, 나사형 삽입부에 나사결합되어 냉각 플레이트를 퍽에 고정시킬 수 있다. 대안적으로, 냉각 플레이트에서 나사형 삽입부들이 사용될 수 있다.
[0068] 일 실시예에서, 캡티브 너트, 몰드 삽입부, 압입 끼워맞춤 삽입부, 또는 다른 나사형 삽입부가 피쳐들(524) 내부에 포지셔닝된다. 추가적인 실시예에서, 나사형 삽입부들의 적어도 부분은, 피쳐들(524) 내로의 삽입에 앞서 납땜(braze)된다. 대안적으로, 나사형 삽입부와 피쳐(524)의 표면 간에 금속 포일이 배치될 수 있다. 그 후, 금속 본딩(예컨대, 확산 본딩) 절차가 수행되어 나사형 삽입부를 피쳐(524)에 고정시킬 수 있다. 이것은, 어셈블리 동안의 증가된 힘의 적용에 대한 증가된 내구성을 제공할 수 있다.
[0069] 냉각 플레이트(594)의 열 싱크(536) 및/또는 베이스 부분(595)은, 정전 퍽(510)으로부터 열을 흡수할 수 있다. (도시된 바와 같은) 일 실시예에서, 낮은 열 전도도 개스킷(525)이 열 싱크(536) 상에 배치된다. 낮은 열 전도도 개스킷(525)은, 예를 들어, 열 싱크(536)에 가황처리된(또는 그렇지 않으면, 열 싱크(536) 상에 배치된) PFP 개스킷일 수 있다. 일 실시예에서, 낮은 열 전도도 개스킷은, 약 0.2 W/(m·K)(Watts per meter Kelvin) 또는 더 낮은 열 전도도를 갖는다. 체결부들(526)은 대략적으로 동일한 힘으로 조여질 수 있고, 스프링들(570)은, 낮은 열 전도도 개스킷(525)을 균등하게 압박하도록 열 싱크(536)를 하부 퍽 플레이트(520)에 대하여 누를 수 있다. 낮은 열 전도도 개스킷(525)은, 열 전달을 감소시키고 열적 초크로서 동작할 수 있다.
[0070] 일 실시예에서, 낮은 열 전도도 개스킷(525) 위에 그라포일 층(도시되지 않음)이 배치된다. 그라포일은, 약 10-40 mil의 두께를 가질 수 있다. 체결부들(526) 및/또는 스프링들(570)은, 낮은 열 전도도 개스킷(525) 뿐만 아니라 그라포일 층을 압박할 수 있다. 그라포일은 열적으로 전도성일 수 있고, 열 싱크(536)에 걸쳐 측방향 열 전달을 개선할 수 있다.
[0071] 정전 퍽(510)과 냉각 플레이트(594) 간의 열적 초크를 유지함으로써, 정전 퍽(510)은, 냉각 플레이트(594)보다 훨씬 높은 온도들로 유지될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 정전 퍽(510)은 섭씨 200-300도의 온도들로 가열될 수 있는 한편, 냉각 플레이트(594)는 약 섭씨 120도 미만의 온도로 유지될 수 있다. 일 실시예에서, 정전 퍽(510)은, 냉각 플레이트(594)를 약 60 ℃ 또는 그 미만의 온도로 유지하면서 약 250 ℃의 온도까지 가열될 수 있다. 따라서, 실시예들에서, 정전 퍽(510)과 냉각 플레이트(594) 간에 190 ℃까지의 델타(delta)가 유지될 수 있다. 정전 퍽(510) 및 냉각 플레이트(594)는, 열 사이클링 동안, 독립적으로 자유롭게 팽창 또는 수축한다.
[0072] 몇몇 실시예들에서, 프로세싱 동안, 정전 퍽(510)을 통해 그리고 지지된 기판에 RF 신호를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 일 실시예에서, 정전 퍽(510)을 통한 그러한 RF 신호의 송신을 가능하게 하기 위해, RF 개스킷(590)으로 지칭되는 전기적으로 전도성인 개스킷이 냉각 플레이트(594)의 베이스 부분(595) 상에 배치된다. RF 개스킷은 대략 10-3 Ohm·meter 또는 더 양호한 전도도를 가질 수 있고, 약 300 ℃까지의 온도들에서 스프링 동작을 유지할 수 있다. 일 실시예에서, RF 개스킷은, 금, 구리, 또는 은으로 코팅된 인코넬(Inconel)(크롬 및 철을 함유한 니켈의 합금)이다. RF 개스킷(590)은, 냉각 플레이트(594)의 베이스 부분(595)을 하부 퍽 플레이트(520)에 전기적으로 연결할 수 있다.
[0073] 하부 퍽 플레이트(520)가 낮은 전기 전도도를 갖는 실시예들에서(예컨대, 하부 퍽 플레이트(520)가 AlN 또는 Al2O3이면), 하부 퍽 플레이트(520)가 RF 개스킷에 접촉할 홀이 하부 퍽 플레이트(520)에 드릴링될 수 있다. 그 후, 홀은, 금속(예컨대, 대략 10-3 Ohm·meter 또는 더 양호한 전도도를 갖는 금속 막대(rod))과 같은 높은 전도도 재료로 충진될 수 있다. 예를 들어, 홀은, 알루미늄, 텅스텐, 구리, 니켈, 몰리브덴, 은, 금 등으로 충진될 수 있다. 따라서, RF 신호를 금속 본드(550)에 전기적으로 연결시키기 위한 전기적으로 전도성인 경로(522)가 하부 퍽 플레이트(520)에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 전기적으로 전도성인 경로(522) 주변에서, 전기적으로 전도성인 패드가 하부 퍽 플레이트(520)의 표면들에 형성된다. 이것은, 금속 본드(550) 및 RF 개스킷(590)에 대한 양호한 전기 접촉을 보장할 수 있다. 일 실시예에서, 전기적으로 전도성인 경로(522)에 대해 형성된 홀 상에 중심이 놓이는 얕은 리세스(shallow recess)가 하부 퍽 플레이트(520) 내로 보링(bore)된다. 얕은 리세스는 또한, 금속 또는 다른 전도성 재료로 충진될 수 있다. 예시된 예에서, RF 개스킷(590) 및 전기적으로 전도성인 경로(522)는, (예컨대, 정전 척 어셈블리(505)의 중심으로부터 열 싱크(536)보다 더 먼 거리에서) 열 싱크(536)의 외부에 있다. 대안적으로, RF 개스킷(590) 및 전기적으로 전도성인 경로(522)는, 정전 척 어셈블리(505)의 중심 근처에 형성될 수 있다.
[0074] 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(520)의 외측 벽을 금속 층으로 코팅함으로써, 금속 본드(550)와 RF 개스킷(590) 간의 전기적으로 전도성인 경로가 형성된다. 금속 층은, 알루미늄, 구리, 금, 은, 이들의 합금, 또는 다른 금속일 수 있다. 양호한 전기 접촉을 보장하기 위해, 하부 퍽 플레이트(520)의 최상부 및 바닥이 또한 외측 벽 근처에서 금속 층으로 코팅될 수 있다. 그러한 실시예에서, RF 개스킷(590)은 하부 퍽 플레이트(520)의 외측 벽 근처에 포지셔닝될 수 있다.
[0075] 다른 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(520)에서의 중심 홀의 벽들을 금속 층으로 코팅함으로써, 금속 본드(550)와 RF 개스킷(590) 간의 전기적으로 전도성인 경로가 형성된다. 금속 층은, 알루미늄, 구리, 금, 은, 이들의 합금, 또는 다른 금속일 수 있다. 양호한 전기 접촉을 보장하기 위해, 하부 퍽 플레이트(520)의 최상부 및 바닥이 또한 외측 벽 근처에서 금속 층으로 코팅될 수 있다. 그러한 실시예에서, RF 개스킷(590)은 하부 퍽 플레이트(520)의 중심 근처에 포지셔닝될 수 있다.
[0076] 일 실시예에서, 냉각 플레이트(594)의 베이스 부분(595) 상에 (예컨대, RF 개스킷(590)에 인접하게) 열 스페이서(thermal spacer)(585)가 배치된다. 열 스페이서(585)는, 냉각 플레이트(595)의 베이스 부분(594)이 하부 퍽 플레이트(520)와 접촉하게 되지 않을 것임을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 열 스페이서(585)에 인접하게 o-링(580)이 배치된다. 일 실시예에서, o-링(580)은 PFP o-링일 수 있다. o-링(580)은, 진공 시일을 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다.
[0077] 일 실시예에서, 냉각 플레이트(594), 하부 퍽 플레이트(520), 및 상부 퍽 플레이트(515) 내로 하나 또는 그 초과의 가스 홀들(532, 542)이 드릴링된다. 가스 홀들(532, 542)은, 척킹된 기판의 후면측에 헬륨과 같은 후면측 가스를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(515)는 다공성 플러그(plug)(534)에서 종결되는 가스 홀(532)을 포함한다. 가스 홀(532)은, 다공성 플러그(534)가 더 큰 직경의 보어에 삽입되는 것을 허용하기 위해 더 큰 직경의 보어로 카운터 보링(counter bore)되는 관통 홀일 수 있다. 다공성 플러그(534)는, AlN 또는 Al2O3와 같은 다공성 세라믹일 수 있다. 다공성 플러그(534)는, 아킹(arcing)을 방지할 수 있고 그리고/또는 플라즈마가 정전 퍽(505) 내에 생성되는 것을 방지할 수 있다. 다공성 플러그는, 대략 약 30% 내지 약 60% 정도의 다공성을 가질 수 있다.
[0078] 일 실시예에서, 열 싱크(536)는 홀을 포함하고, 냉각 플레이트(594)의 베이스 부분(595)은, 열 싱크(536)의 홀을 통해 연장되는 돌출부(544)를 포함한다. 홀(542)은, 돌출부(544) 내로(예컨대, 돌출부(544)의 중심 내로) 보링될 수 있다. 일 실시예에서, 돌출부(544)의 최상부 상에 o-링(538)이 배치된다. 체결부들(526)은, 조여지는 경우 o-링(538)을 압박할 수 있다. o-링(538)은, o-링(545) 및/또는 o-링(580)과 동일한 타입의 o-링일 수 있다.
[0079] 도 6은, 정전 척 어셈블리를 제작하기 위한 프로세스(600)의 일 실시예를 예시한다. 프로세스(600)의 블록(605)에서, 하부 퍽 플레이트에 피쳐들이 형성된다. 하부 퍽 플레이트는, AlSiSiC 플레이트, AlN 플레이트, Al2O3 플레이트, 또는 몰리브덴 플레이트일 수 있다. 하부 퍽 플레이트에 형성된 피쳐들은, 체결부들을 수용하기 위한 피쳐들을 포함할 수 있다. 부가적으로, 하나 또는 그 초과의 가스 홀들이 하부 퍽 플레이트 내로 드릴링될 수 있다. 부가적으로, 하나 또는 그 초과의 다른 홀들이 하부 퍽 플레이트 내로 드릴링되고 그리고 금속 막대 또는 다른 전기적으로 전도성인 재료로 충진되어, RF 신호를 위한 전기적으로 전도성인 경로를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트에서의 하나 또는 그 초과의 다른 홀들의 단부들 둘 모두에서 얕은 보어가 드릴링되고, 얕은 보어는 금속 또는 다른 전기적으로 전도성인 재료로 충진된다. 상부 퍽 플레이트는 또한, 하나 또는 그 초과의 가스 전달 홀들을 형성하도록 프로세싱될 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트에서의 가스 전달 홀들이 카운터 보링되고, 카운터 보어는 다공성 플러그로 충진된다.
[0080] 블록(610)에서, 퍽을 형성하기 위해 하부 퍽 플레이트가 상부 퍽 플레이트에 금속 본딩된다. 상부 퍽 플레이트는, 매립형 가열 엘리먼트들 및 클램핑 전극들을 갖는 전기적으로 절연성인 재료(유전체)일 수 있다. 일 실시예에서, 금속 본드는, 상부 퍽 플레이트와 하부 퍽 플레이트 간에 Al 또는 AlSi 합금의 금속 포일을 배치함으로써 형성된다. 금속 포일은, 일 실시예에서, 두께가 대략적으로 50 microns일 수 있다. 압력 및 열이 가해져서, 금속 포일과 상부 퍽 플레이트 그리고 하부 퍽 플레이트 간에 확산 본드가 형성될 수 있다.
[0081] 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트를 하부 퍽 플레이트에 본딩하기에 앞서, 하부 퍽 플레이트에 형성된 피쳐들 내에 나사형 삽입부들이 배치된다. 일 실시예에서, 나사형 삽입부들은 납땜된다. 다른 실시예에서, 피쳐들 내로의 나사형 삽입부들의 배치에 앞서 금속 포일이 피쳐들 내에 배치된다. 금속 본딩 프로세스 동안, 금속 본드에 의해 나사형 삽입부들이 하부 퍽 플레이트에 본딩될 수 있다.
[0082] 블록(615)에서, 냉각 플레이트의 최상부측 상에 PFP 개스킷 또는 o-링이 배치된다. 일 실시예에서, PFP 개스킷 또는 o-링은 냉각 플레이트의 최상부측에 가황처리된다. 냉각 플레이트는, 예를 들어, 냉각 유체를 유동시키기 위한 다수의 채널들을 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 냉각 플레이트일 수 있다. 냉각 플레이트는 또한, 내부에 형성된 피쳐들을 가질 수 있다. 냉각 플레이트에서의 피쳐들 및 하부 퍽 플레이트에서의 피쳐들 각각은 체결부(예컨대, 볼트 및/또는 너트)를 수용할 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 플레이트는, 베이스 부분 및 열 싱크를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, PFP 개스킷은 열 싱크 상에 배치될 수 있고, 피쳐들은 베이스 부분에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, PFP 개스킷 위에 그라포일 층이 형성된다.
[0083] 블록(620)에서, 하부 퍽 플레이트 및/또는 냉각 플레이트에서의 피쳐들 내로 체결부들이 삽입된다. 일 실시예에서, 체결부들(또는 체결부들의 적어도 부분)은, 하부 퍽 플레이트가 상부 퍽 플레이트에 본딩되기에 앞서 하부 퍽 플레이트 내에 삽입된다. 그러한 실시예에서, 체결부들은 영구적으로 퍽 내에 매립될 수 있다. 블록(625)에서, 체결부들을 조임으로써(예컨대, 하부 퍽 플레이트에서의 피쳐들로부터 돌출되는 볼트들을 냉각 플레이트에서의 피쳐들에 상주하는 너트들 내로 나사결합시킴으로써) 퍽이 냉각 플레이트에 커플링된다.
[0084] 이전의 설명은, 본 발명의 수개의 실시예들의 양호한 이해를 제공하기 위해, 특정한 시스템들, 컴포넌트들, 방법들 등의 예들과 같은 다수의 특정한 세부사항들을 기재한다. 그러나, 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들이, 그러한 특정한 세부사항들 없이도 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우들에서, 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하는 것을 회피하기 위해, 잘-알려진 컴포넌트들 또는 방법들은 상세히 설명되지 않거나, 또는 간단한 블록도 포맷으로 제시된다. 따라서, 설명된 특정한 세부사항들은 단지 예시적인 것일 뿐이다. 특정한 구현들은 이들 예시적인 세부사항들에서 변할 수 있고, 여전히 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려될 수 있다.
[0085] 본 명세서 전체에 걸친, "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은, 실시예와 관련하여 설명된 특정한 피쳐, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸친 다양한 위치들에서의 문구 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"의 출현들이 모두 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 부가하여, 용어 "또는"은, 배타적인 "또는"이 아니라 포괄적인 "또는"을 의미하도록 의도된다. 용어 "약" 또는 "대략적으로"가 본원에서 사용되는 경우, 이는 제시되는 공칭 값이 ±10% 내에서 정확함을 의미하도록 의도된다.
[0086] 본원에서의 방법들의 동작들이 특정 순서로 도시되고 설명되지만, 각각의 방법의 동작들의 순서는, 특정한 동작들이 역순으로 수행될 수 있도록, 또는 특정한 동작이 적어도 부분적으로 다른 동작들과 동시에 수행될 수 있도록 변경될 수 있다. 다른 실시예에서, 별개의 동작들의 하위-동작들 또는 명령들은 간헐적인 및/또는 교번적인 방식으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 다수의 금속 본딩 동작들은 단일 단계로서 수행된다.
[0087] 상기 설명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 의도됨이 이해되어야 한다. 상기 설명을 읽고 이해할 시에, 다수의 다른 실시예들이 당업자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는, 첨부된 청구항들을 참조하여, 그러한 청구항들에 부여되는 균등물들의 전체 범위와 함께 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 정전 퍽(electrostatic puck)으로서,
    세라믹 재료를 포함하는 전기적으로 절연성인 상부 퍽 플레이트;
    금속 본드(bond)에 의해 상기 상부 퍽 플레이트에 본딩되는 하부 퍽 플레이트 ― 상기 하부 퍽 플레이트는, 상기 하부 퍽 플레이트의 중심부로부터 복수의 상이한 거리들로 상기 하부 퍽 플레이트에 걸쳐 분포된 복수의 피쳐(feature)들을 포함하고, 상기 하부 퍽 플레이트는 상기 세라믹 재료를 포함함 ―; 및
    a) 상기 상부 퍽 플레이트와 상기 하부 퍽 플레이트 사이의 상기 하부 퍽 플레이트 내에 매립된 복수의 나사형(threaded) 삽입부(insert)들, 또는 b) 상기 하부 퍽 플레이트 내에 적어도 부분적으로 매립된 제 2 복수의 나사형 체결부(fastener)들 중 적어도 하나;를 포함하고,
    상기 복수의 나사형 삽입부들의 각각의 나사형 삽입부는 상기 복수의 피쳐들의 피쳐 내에 배치되고, 상기 복수의 나사형 삽입부들의 각각은 제 1 복수의 나사형 체결부들 중 하나를 수용하고,
    상기 제 2 복수의 나사형 체결부들의 각각의 나사형 체결부의 헤드는 상기 상부 퍽 플레이트와 상기 하부 퍽 플레이트 사이의 상기 복수의 피쳐들의 피쳐 내에 배치되며,
    상기 복수의 피쳐들은 상기 하부 퍽 플레이트의 바닥 표면에 복수의 홀들을 포함하고, 상기 복수의 홀들의 각각의 홀은 a) 상기 복수의 나사형 삽입부들 중 하나에 대한 접근을 제공하거나 또는 b) 상기 복수의 나사형 체결부들 중 하나의 샤프트가 상기 바닥 표면으로부터 돌출하도록 하고, 상기 상부 퍽 플레이트는 상기 복수의 피쳐들이 결여되고, 상기 하부 퍽 플레이트의 복수의 피쳐들은 상기 상부 퍽 플레이트를 통해 접근할 수 없는,
    정전 퍽.
  2. 제 1 항에 있어서,
    a) 상기 복수의 나사형 삽입부들이 복수의 몰리브덴 나사형 삽입부들을 포함하거나, 또는
    b) 상기 제 2 복수의 나사형 체결부들이 복수의 몰리브덴 나사형 체결부들을 포함하거나, 또는
    c) 상기 복수의 나사형 삽입부들이 복수의 몰리브덴 나사형 삽입부들을 포함하고 상기 제 2 복수의 나사형 체결부들이 복수의 몰리브덴 나사형 체결부들을 포함하는,
    정전 퍽.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 피쳐들의 각각에 로드 스프레딩(load spreading) 재료를 더 포함하고, 상기 로드 스프레딩 재료는 상기 복수의 피쳐들의 각각의 피쳐에 걸쳐 힘들을 균등하게 분포시키도록 구성되는,
    정전 퍽.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 로드 스프레딩 재료는 와셔(washer), 그라포일(grafoil), 또는 알루미늄 포일 중 적어도 하나를 포함하는,
    정전 퍽.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 재료는 Al2O3 또는 AlN을 포함하는,
    정전 퍽.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 홀들은 복수의 볼트 홀들이고, 상기 복수의 피쳐들은 상기 복수의 볼트 홀들을 위한 카운터 보어(counter bore)들을 포함하고, 상기 복수의 나사형 삽입부들 또는 상기 제 2 복수의 나사형 체결부들의 헤드들 중 적어도 하나는 상기 카운터 보어들 내에 배치되는,
    정전 퍽.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 나사형 삽입부들 또는 상기 제 2 복수의 나사형 체결부들 중 적어도 하나는 금속 본드에 의해 상기 복수의 피쳐들의 표면들에 본딩되는,
    정전 퍽.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 퍽 플레이트의 부가적인 홀; 및
    상기 부가적인 홀의 벽 상의 금속 층;을 더 포함하고,
    상기 금속 층은 무선 주파수 (RF) 신호를 위한 전기적으로 전도성인 경로를 제공하는,
    정전 퍽.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 부가적인 홀은 상기 정전 퍽의 중심 홀인,
    정전 퍽.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속 층은 알루미늄, 구리, 금, 은, 또는 알루미늄, 구리, 금, 또는 은 중 어느 것의 합금을 포함하는,
    정전 퍽.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 퍽 플레이트는 확산 본드(diffusion bond)에 의해 상기 하부 퍽 플레이트에 본딩되는 전기적으로 절연성인 상부 퍽 플레이트인,
    정전 퍽.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 나사형 삽입부들은 복수의 캡티브 너트(captive nut)들, 압입 끼워맞춤(press fit) 삽입부들, 또는 몰드-인(mold-in) 삽입부들을 포함하는,
    정전 퍽.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 피쳐들은, 상기 세라믹 재료에 비해 상기 복수의 나사형 삽입부들의 더 큰 열 팽창 계수를 수용하기 위해, 상기 복수의 나사형 삽입부들에 비해 오버사이징(oversize)되는,
    정전 퍽.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 나사형 삽입부들은, 상기 복수의 나사형 삽입부들이 섭씨 500도로 가열되는 경우, 상기 복수의 나사형 삽입부들이 상기 복수의 피쳐들 상에 힘을 가하지 않게 되도록, 사이징(size)되는,
    정전 퍽.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 피쳐들은, 상기 복수의 나사형 삽입부들에 부착되는 경우, 상기 제 1 복수의 나사형 체결부들에 의해 상기 정전 퍽에 균일한 로드를 생성하도록 배열되는,
    정전 퍽.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 퍽 플레이트 및 상기 하부 퍽 플레이트는 각각 8-25 mm의 두께를 가지는,
    정전 퍽.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 퍽 플레이트는, 기판을 정전기적으로 고정하기 위한 하나 또는 그 초과의 전극들 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들을 포함하는,
    정전 퍽.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 나사형 삽입부들은 복수의 나선형(helical) 삽입부들을 포함하는,
    정전 퍽.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 나사형 삽입부들은 복수의 금속 나사형 삽입부들을 포함하는,
    정전 퍽.

  20. 삭제
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