KR102526554B1 - 고온 프로세스들을 위한 금속 본딩된 백킹 플레이트를 갖는 정전 퍽 조립체 - Google Patents

고온 프로세스들을 위한 금속 본딩된 백킹 플레이트를 갖는 정전 퍽 조립체 Download PDF

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Abstract

정전 퍽 조립체는 상부 퍽 플레이트, 하부 퍽 플레이트, 및 백킹 플레이트를 포함한다. 상부 퍽 플레이트는 AlN 또는 Al2O3를 포함하고, 제1 열 팽창 계수를 갖는다. 하부 퍽 플레이트는 제1 열 팽창 계수와 대략적으로 매칭하는 제2 열 팽창 계수를 갖는 재료를 포함하고, 제1 금속 본드에 의해 상부 퍽 플레이트에 본딩된다. 백킹 플레이트는 AlN 또는 Al2O3를 포함하고, 제2 금속 본드에 의해 하부 퍽 플레이트에 본딩된다.

Description

고온 프로세스들을 위한 금속 본딩된 백킹 플레이트를 갖는 정전 퍽 조립체{ELECTROSTATIC PUCK ASSEMBLY WITH METAL BONDED BACKING PLATE FOR HIGH TEMPERATURE PROCESSES}
[0001] 본 발명의 몇몇 실시예들은 일반적으로, 고온 프로세스들에 대해 사용가능한 기판 지지 조립체 및 정전 퍽 조립체(electrostatic puck assembly)에 관한 것이다.
[0002] 정전 척들은, 물리 기상 증착, 에칭, 또는 화학 기상 증착과 같은 다양한 애플리케이션들에 대해 사용되는 프로세싱 챔버들에서 기판 프로세싱 동안에 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들을 홀딩하기 위해 널리 사용된다. 정전 척들은 전형적으로, 클램핑 정전기장이 생성될 수 있는 유전체 또는 반-전도성 세라믹 재료를 포함하는 일체형 척 바디 내에 매립된 하나 또는 그 초과의 전극들을 포함한다.
[0003] 정전 척들은 기계적인 클램핑 디바이스들 및 진공 척들에 비해 여러 이점들을 제공한다. 예컨대, 정전 척들은 기계적인 클램핑에 의해 야기되는 응력-유발 크랙들을 감소시키고, 그에 따라, 기판의 더 큰 영역들이 프로세싱을 위해 노출되게 허용하고(에지 배제가 없거나 또는 거의 없음), 저압 또는 고 진공 환경들에서 사용될 수 있다. 부가적으로, 정전 척은 기판 온도에 대한 더 큰 정도의 제어를 허용하기 위해 척킹 표면에 대해 더 균일하게 기판을 홀딩할 수 있다.
[0004] 집적 회로들의 제작에서 사용되는 다양한 프로세스들은 기판 프로세싱을 위한 높은 온도들 및/또는 넓은 온도 범위들을 요구할 수 있다. 그러나, 에칭 프로세스들에서의 정전 척들은 전형적으로, 최고 약 120 ℃의 온도 범위에서 동작한다. 약 120 ℃를 초과하는 온도들에서, 디-척킹, 부식성 케미스트리로부터의 플라즈마 부식, 본드 신뢰성 등과 같은 다양한 문제들로 인해, 다수의 정전 척들의 컴포넌트들이 고장나기 시작할 것이다.
[0005] 일 실시예에서, 정전 퍽 조립체는 상부 퍽 플레이트, 하부 퍽 플레이트, 및 백킹 플레이트를 포함한다. 상부 퍽 플레이트는 AlN 또는 Al2O3로 구성되고, 제1 열 팽창 계수를 갖는다. 하부 퍽 플레이트는 제1 열 팽창 계수와 대략적으로 매칭하는 제2 열 팽창 계수를 갖는 재료로 구성되고, 제1 금속 본드에 의해 상부 퍽 플레이트에 본딩된다. 실시예들에서, 하부 퍽 플레이트는, a) 몰리브덴, b) Si, SiC, 및 Ti를 포함하는 금속 매트릭스 복합물, 또는 c) AlSi 합금이 침투된 SiC 다공성 바디로 구성될 수 있다. 백킹 플레이트는 AlN 또는 Al2O3로 구성되고, 제2 금속 본드에 의해 하부 퍽 플레이트에 본딩된다.
[0006] 일 실시예에서, 정전 퍽 조립체를 제조하는 방법은 AlN 또는 Al2O3의 상부 퍽 플레이트를 형성하는 단계를 포함한다. 상부 퍽 플레이트는 제1 열 팽창 계수를 가질 수 있고, 기판을 정전기적으로 고정시키기 위한 하나 또는 그 초과의 전극들, 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 방법은, 제1 금속 본드로 상부 퍽 플레이트에 하부 퍽 플레이트를 본딩하는 단계를 더 포함하고, 하부 퍽 플레이트는 제1 열 팽창 계수와 대략적으로 매칭하는 제2 열 팽창 계수를 갖는다. 방법은, 제2 금속 본드로 하부 퍽 플레이트에 AlN 또는 Al2O3를 포함하는 백킹 플레이트를 본딩하는 단계를 더 포함한다.
[0007] 일 실시예에서, 기판 지지 조립체는 다층 스택을 포함한다. 다층 스택은, 절연성 상부 퍽 플레이트, 제1 금속 본드에 의해 상부 퍽 플레이트에 본딩된 하부 퍽 플레이트, 및 제2 금속 본드에 의해 하부 퍽 플레이트에 본딩된 전기 절연성 백킹 플레이트를 포함할 수 있다. 상부 퍽 플레이트는 기판을 정전기적으로 고정시키기 위한 하나 또는 그 초과의 전극들, 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 하부 퍽 플레이트는 하부 퍽 플레이트의 중앙으로부터 다수의 상이한 거리들로 하부 퍽 플레이트의 바닥 측에 걸쳐 분배된 다수의 피처들을 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체는 파스너들에 의해 다층 스택에 커플링된 냉각 플레이트를 더 포함한다. 각각의 파스너는 다층 스택에 냉각 플레이트를 커플링시키기 위해 대략 동일한 체결력을 가할 수 있고, 여기에서, 대략 동일한 체결력은 냉각 플레이트와 다층 스택 사이의 균일한 열 전달을 용이하게 한다.
[0008] 본 발명의 실시예들은, 동일한 레퍼런스들이 유사한 엘리먼트들을 표시하는 첨부 도면들의 도들에서, 예에 의해, 그리고 제한되지 않게 예시된다. 본 개시내용에서의 "하나의(an)" 또는 "일(one)" 실시예에 대한 상이한 언급들이 반드시 동일한 실시예에 대한 것일 필요가 없고, 그러한 언급들은 적어도 하나를 의미한다는 것이 유의되어야 한다.
[0009] 도 1은 프로세싱 챔버의 일 실시예의 측면 단면도를 도시한다.
[0010] 도 2는 기판 지지 조립체의 일 실시예의 분해도를 도시한다.
[0011] 도 3은 정전 퍽 조립체의 일 실시예의 평면 단면도를 도시한다.
[0012] 도 4a는 기판 지지 조립체의 일 실시예의 측면 단면도를 도시한다.
[0013] 도 4b는 정전 퍽 조립체의 일 실시예의 사시도를 도시한다.
[0014] 도 5a는 일 실시예에 따른 정전 퍽 조립체의 측면 단면도를 도시한다.
[0015] 도 5b는 도 5a의 정전 퍽 조립체에 대응하는 정전 퍽 조립체의 일 실시예의 사시도를 도시한다.
[0016] 도 6a는 일 실시예에 따른 정전 퍽 조립체의 측면 단면도를 도시한다.
[0017] 도 6b는 도 5a의 정전 퍽 조립체에 대응하는 정전 퍽 조립체의 일 실시예의 사시도를 도시한다.
[0018] 도 7은 기판 지지 조립체를 제조하기 위한 프로세스의 일 실시예를 예시한다.
[0019] 본 발명의 실시예들은, 기판 지지 조립체를 손상시키지 않으면서, 최고 약 250 ℃의 온도들에서 동작할 수 있는 기판 지지 조립체 및 정전 퍽 조립체를 제공한다. 일 실시예에서, 정전 퍽 조립체는 금속 본드에 의해 하부 퍽 플레이트에 본딩된 전기 절연성 상부 퍽 플레이트를 포함한다. 정전 퍽 조립체는 다른 금속 본드에 의해 하부 퍽 플레이트에 본딩된 백킹 플레이트를 더 포함한다. 금속 본드들은 각각, 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 중앙으로부터 상이한 거리들로 하부 퍽 플레이트의 바닥 측에 걸쳐 분배된 다수의 피처들을 포함할 수 있고, 피처들 각각은 파스너를 수용한다. 백킹 플레이트는 하부 퍽 플레이트에서의 피처들로의 접근을 제공하는 홀들을 포함할 수 있다. 정전 퍽 조립체는 정전 퍽 조립체에 (예컨대, 파스너들에 의해) 커플링된 냉각 플레이트를 더 포함하는 기판 지지 조립체에서의 컴포넌트이다. 파스너들은 각각, 정전 퍽 조립체에 냉각 플레이트를 커플링시키기 위해 대략 동일한 체결력을 가할 수 있다. 이러한 대략 동일한 체결력은 냉각 플레이트와 정전 퍽 조립체 사이의 균일한 열 전달을 용이하게 한다.
[0020] 상부 퍽 플레이트는 AlN 또는 Al2O3와 같은 유전체로 구성될 수 있다. 하부 퍽 플레이트는 상부 퍽 플레이트에 대한 재료(예컨대, AlN 또는 Al2O3)의 열 팽창 계수와 대략적으로 매칭하는 열 팽창 계수를 갖는 재료로 구성될 수 있다. 백킹 플레이트는 상부 퍽 플레이트와 동일한 재료로 구성될 수 있다. 백킹 플레이트를 사용하지 않으면, 상부 퍽 플레이트와 하부 퍽 플레이트 사이의 본드에 의해 야기되는 힘들로 인해, 상부 퍽 플레이트 및 하부 퍽 플레이트가 휘어질 수 있거나 워핑될 수 있다. 예컨대, 상부 퍽 플레이트는 최고 300 미크론의 볼록한 휨을 가질 수 있다. 휨은 정전 퍽 조립체가 크래킹되게 할 수 있고, 그리고/또는 웨이퍼와 같은 기판을 고정적으로 홀딩하기 위한 정전 퍽 조립체(예컨대, 척)의 능력을 손상시킬 수 있다. 부가적으로, 휨은 하부 퍽 플레이트에 상부 퍽 플레이트를 고정시키는 금속 본드의 박리를 야기할 수 있고, 진공 밀봉을 생성하는 능력을 감소시킬 수 있다.
[0021] 하부 퍽 플레이트의 바닥에 백킹 플레이트를 본딩하는 것은, 백킹 플레이트의 상단 및 바닥에 대략 동일한 힘이 가해지게 할 수 있다. 백킹 플레이트의 상단 및 바닥 상의 힘들을 동일하게 함으로써, 상부 퍽 플레이트 및 하부 퍽 플레이트를 포함하는 정전 퍽 조립체에서의 휨이 거의 제거될 수 있다. 예컨대, 정전 퍽 조립체에서의 휨은 약 0.3 mm로부터 0.1 mm 미만(예컨대, 실시예들에서, 약 0.05 mm 또는 50 미크론 또는 그 미만)까지 감소될 수 있다. 정전 퍽 조립체의 휨의 감소는 기판을 고정시키기 위한 정전 퍽 조립체의 능력을 개선할 수 있고, 크래킹을 감소시키거나 또는 제거할 수 있고, 상부 퍽 플레이트와 지지된 기판 사이의 밀봉을 개선할 수 있고, 정전 퍽 조립체의 진공 밀봉을 개선할 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트 상의 힘들(내부 응력)은 약 -98 +/- 7 MPa(Megapascal)이고, 백킹 플레이트 상의 힘들은 약 -136 +/- 5 MPa이고, 하부 퍽 플레이트의 상단 표면 상의 힘들은 약 80 MPa이고, 하부 퍽 플레이트의 바닥 면 상의 힘들은 약 54 MPa이다. 양의 값은 압축력을 표현하고, 음의 값은 인장력을 표현한다.
[0022] 도 1은 다층 정전 퍽 조립체(150)가 내부에 배치된 반도체 프로세싱 챔버(100)의 일 실시예의 단면도이다. 프로세싱 챔버(100)는 챔버 바디(102) 및 덮개(104)를 포함하고, 챔버 바디(102) 및 덮개(104)는 내부 볼륨(106)을 에워싼다. 챔버 바디(102)는 알루미늄, 스테인리스 강, 또는 다른 적합한 재료로 제작될 수 있다. 챔버 바디(102)는 일반적으로, 측벽들(108) 및 바닥(110)을 포함한다. 외측 라이너(116)가 챔버 바디(102)를 보호하기 위해 측벽들(108) 근처에 배치될 수 있다. 외측 라이너(116)는 플라즈마 또는 할로겐-함유 가스 저항성 재료로 제작 및/또는 코팅될 수 있다. 일 실시예에서, 외측 라이너(116)는 알루미늄 산화물로 제작된다. 다른 실시예에서, 외측 라이너(116)는 이트리아, 이트륨 합금, 또는 이들의 산화물로 제작 또는 코팅된다.
[0023] 배기 포트(126)가 챔버 바디(102)에 정의될 수 있고, 펌프 시스템(128)에 내부 볼륨(106)을 커플링시킬 수 있다. 펌프 시스템(128)은, 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)의 압력을 진공배기하고 조절하기 위해 활용되는, 하나 또는 그 초과의 펌프들 및 스로틀 밸브들을 포함할 수 있다.
[0024] 덮개(104)는 챔버 바디(102)의 측벽(108) 상에 지지될 수 있다. 덮개(104)는 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)으로의 접근을 허용하도록 개방될 수 있고, 폐쇄된 동안에 프로세싱 챔버(100)에 대해 밀봉을 제공할 수 있다. 덮개(104)의 일부인 가스 분배 조립체(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. 프로세싱 챔버에서 기판들을 프로세싱하기 위해 사용될 수 있는 프로세싱 가스들의 예들은 할로겐-함유 가스, 이를테면 특히 C2F6, SF6, SiCl4, HBr, NF3, CF4, CHF3, CH2F3, Cl2 및 SiF4, 및 다른 가스들, 이를테면 O2 또는 N2O를 포함한다. 캐리어 가스들의 예들은 N2, He, Ar, 및 프로세스 가스들에 대해 비활성인 다른 가스들(예컨대, 비-반응성 가스들)을 포함한다. 가스 분배 조립체(130)는 기판(144)의 표면으로 가스 유동을 지향시키기 위해 가스 분배 조립체(130)의 하류 표면 상에 다수의 구멍들(132)을 가질 수 있다. 부가적으로, 가스 분배 조립체(130)는 가스들이 세라믹 가스 노즐을 통해 공급되는 중앙 홀을 가질 수 있다. 가스 분배 조립체(130)는 가스 분배 조립체(130)가 부식되는 것을 방지하도록 할로겐-함유 케미스트리들에 대한 저항을 제공하기 위해 세라믹 재료, 이를테면 실리콘 탄화물, 이트륨 산화물 등에 의해 제작 및/또는 코팅될 수 있다.
[0025] 내측 라이너(118)가 기판 지지 조립체(148)의 주변부 상에 코팅될 수 있다. 내측 라이너(118)는 외측 라이너(116)를 참조하여 논의된 것들과 같은 할로겐-함유 가스 저항 재료일 수 있다. 일 실시예에서, 내측 라이너(118)는 외측 라이너(116)의 동일한 재료들로 제작될 수 있다.
[0026] 기판 지지 조립체(148)는 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)에서 가스 분배 조립체(130) 아래에 배치된다. 기판 지지 조립체(148)는 정전 퍽 조립체(150)(또한, 정전 퍽 또는 다층 스택이라고 지칭됨)를 포함한다. 정전 퍽 조립체(150)는 프로세싱 동안에 기판(144)을 홀딩한다. 실시예들에서 설명되는 정전 퍽 조립체(150)는 존센-라벡(Johnsen-Rahbek) 및/또는 쿨롬(Coulombic) 정전 척킹을 위해 사용될 수 있다.
[0027] 정전 퍽 조립체(150)는 상부 퍽 플레이트(192), 하부 퍽 플레이트(190), 및 백킹 플레이트(196)를 포함한다. 상부 퍽 플레이트(192)는 제1 금속 본드에 의해 하부 퍽 플레이트(190)에 본딩될 수 있고, 하부 퍽 플레이트(190)는 제2 금속 본드에 의해 백킹 플레이트(196)에 본딩될 수 있다. 상부 퍽 플레이트(192)는 200 ℃ 및 그 초과의 온도들에서의 반도체 프로세스들에 대해 사용가능한 유전체 또는 전기 절연성 재료일 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(192)는 약 20 ℃ 내지 약 500 ℃에서 사용가능한 재료들로 구성된다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(192)는 AlN 또는 Al2O3이다.
[0028] 하부 퍽 플레이트(190)는 상부 퍽 플레이트(192) 및/또는 백킹 플레이트(196)의 열 팽창 계수와 매칭되는 열 팽창 계수를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(190)는 AlSi 합금이 침투된 SiC 다공성 바디(AlSiSiC라고 지칭됨)이다. AlSiSiC 재료는, 예컨대, 반응성 에칭 환경들에서 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(190)는 Si, SiC, 및 Ti의 금속 매트릭스 복합물(SiSiCTi)이다. 대안적으로, 하부 퍽 플레이트(190)는 몰리브덴일 수 있다. AlN은 약 4.5 내지 5 ppm/℃(parts per million per degrees C)의 열 팽창 계수를 가질 수 있다. AlSiSiC는 대략 5 ppm/℃의 열 팽창 계수를 가질 수 있다. 몰리브덴은 약 5.5 ppm/℃의 열 팽창 계수를 가질 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(192) 및 백킹 플레이트(196)는 AlN이고, 하부 퍽 플레이트(190)는 몰리브덴 또는 AlSiSiC이다. SiSiCTi의 금속 매트릭스 복합물은 약 8 ppm/℃의 열 팽창 계수를 가질 수 있다. Al2O3는 약 8 ppm/℃의 열 팽창 계수를 가질 수 있다. 따라서, Al2O3 상부 퍽 플레이트, SiSiCTi 하부 퍽 플레이트, 및 Al2O3 백킹 플레이트를 갖는 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(190), 상부 퍽 플레이트(192), 및 백킹 플레이트(196)에 대한 열 팽창 계수는 전부 약 8 ppm/℃일 수 있다.
[0029] 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(192)는 플라즈마 저항성 세라믹 코팅일 수 있는 보호 층(136)으로 코팅된다. 보호 층(136)은 또한, 상부 퍽 플레이트(192)의 수직 벽, 상부 퍽 플레이트(192)와 하부 퍽 플레이트(190) 사이의 금속 본드, 백킹 플레이트(196), 및/또는 하부 퍽 플레이트(192)와 백킹 플레이트(196) 사이의 금속 본드를 코팅할 수 있다. 보호 층(136)은 벌크 세라믹(예컨대, 세라믹 웨이퍼), 플라즈마 스프레잉된 코팅, 이온 보조 증착(IAD)에 의해 증착된 코팅, 또는 다른 증착 기법들을 사용하여 증착된 코팅일 수 있다. 보호 층(136)은 Y2O3(이트리아 또는 이트륨 산화물), Y4Al2O9(YAM), Al2O3(알루미나), Y3Al5O12(YAG), YAlO3(YAP), 석영, SiC(실리콘 탄화물), Si3N4(실리콘 질화물) 시알론(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 안정화 ZrO2(YSZ) 등일 수 있다. 보호 층은 또한, 세라믹 복합물, 이를테면 Al2O3 매트릭스에 분산된 Y3Al5O12, Y2O3-ZrO2 고용체, 또는 SiC-Si3N4 고용체일 수 있다. 보호 층은 또한, 이트륨 산화물(또한, 이트리아 및 Y2O3라고 알려짐) 함유 고용체를 포함하는 세라믹 복합물일 수 있다. 예컨대, 보호 층은 화합물 Y4Al2O9(YAM) 및 고용체 Y2-xZrxO3(Y2O3-ZrO2 고용체)로 구성된 세라믹 복합물일 수 있다. 순수 이트륨 산화물 뿐만 아니라 이트륨 산화물 함유 고용체들이 ZrO2, Al2O3, SiO2, B2O3, Er2O3, Nd2O3, Nb2O5, CeO2, Sm2O3, Yb2O3, 또는 다른 산화물들로 도핑될 수 있다는 것을 유의한다. 또한, ZrO2, Al2O3, SiO2, B2O3, Er2O3, Nd2O3, Nb2O5, CeO2, Sm2O3, Yb2O3, 또는 다른 산화물들을 갖는 도핑된 알루미늄 질화물 뿐만 아니라 순수 알루미늄 질화물이 사용될 수 있다는 것을 유의한다. 대안적으로, 보호 층은 사파이어 또는 MgAlON일 수 있다.
[0030] 기판 지지 조립체(148)는 백킹 플레이트(196)에 커플링된 냉각 플레이트(164)를 더 포함한다. 냉각 플레이트(164)는 열 싱크로서 작용할 수 있는 열 전도성 베이스이다. 일 실시예에서, 냉각 플레이트(164)는 다수의 파스너들에 의해 정전 퍽 조립체(150)에 커플링된다. 일 실시예에서, 기판 지지 조립체(148)는 부가적으로, 탑재 플레이트(162) 및 페데스탈(152)을 포함한다.
[0031] 탑재 플레이트(162)는 챔버 바디(102)의 바닥(110)에 커플링되고, 냉각 플레이트(164) 및 정전 퍽 조립체(150)로의 라우팅 유틸리티들(예컨대, 유체들, 전력 라인들, 센서 리드들 등)을 위한 통로들을 포함한다. 냉각 플레이트(164) 및/또는 정전 퍽 조립체(150)는, 기판 지지 조립체(148)의 측방향 온도 프로파일을 제어하기 위해, 하나 또는 그 초과의 선택적인 매립된 가열 엘리먼트들(176), 선택적인 매립된 열 아이솔레이터들(174), 및/또는 선택적인 도관들(168, 170)을 포함할 수 있다.
[0032] 도관들(168, 170)은 도관들(168, 170)을 통해 온도 조절 유체를 순환시키는 유체 소스(172)에 유체적으로 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, 매립된 열 아이솔레이터들(174)은 도관들(168, 170) 사이에 배치될 수 있다. 매립된 가열 엘리먼트들(176)은 가열기 전력 소스(178)에 의해 조절된다. 도관들(168, 170) 및 매립된 가열 엘리먼트들(176)은, 정전 퍽 조립체(150)의 온도를 제어함으로써, 프로세싱되고 있는 기판(144)(예컨대, 웨이퍼) 및 정전 퍽 조립체(150)를 가열 및/또는 냉각시키기 위해 활용될 수 있다.
[0033] 일 실시예에서, 정전 퍽 조립체(150)는 별개의 온도들을 유지할 수 있는 2개의 개별적인 가열 구역들을 포함한다. 다른 실시예에서, 정전 퍽 조립체(150)는 별개의 온도들을 유지할 수 있는 4개의 상이한 가열 구역들을 포함한다. 다른 개수의 가열 구역들이 또한 사용될 수 있다. 정전 퍽 조립체(150) 및 냉각 플레이트(164)의 온도는, 제어기(195)를 사용하여 모니터링될 수 있는 하나 또는 그 초과의 온도 센서들(138)을 사용하여, 모니터링될 수 있다. 실시예들은 냉각 베이스가 약 60 ℃의 온도를 유지하는 동안에 정전 퍽 조립체(150)가 최고 약 250 ℃의 온도들을 유지할 수 있게 하는 한다. 따라서, 실시예들은 정전 퍽 조립체(150)와 냉각 플레이트(164) 사이에 최고 약 190 ℃의 온도 델타가 유지될 수 있게 한다.
[0034] 정전 퍽 조립체(150)는, 상부 퍽 플레이트(192)의 상부 표면에 형성될 수 있는 다수의 가스 통로들, 이를테면 그루브(groove)들, 메사(mesa)들, 및 다른 표면 피처들을 더 포함할 수 있다. 가스 통로들은 상부 퍽 플레이트(192)에 드릴링된 홀들을 통해 He와 같은 열 전달(또는 배면) 가스의 소스에 유체적으로 커플링될 수 있다. 동작 시에, 상부 퍽 플레이트(192)와 기판(144) 사이의 열 전달을 향상시키기 위해, 배면 가스가 가스 통로들 내로 제어되는 압력으로 제공될 수 있다.
[0035] 일 실시에에서, 상부 퍽 플레이트(192)는 척킹 전력 소스(182)에 의해 제어되는 적어도 하나의 클램핑 전극(180)을 포함한다. 클램핑 전극(180)(또한, 척킹 전극이라고 지칭됨)은, 프로세싱 챔버(100) 내에 프로세스 및/또는 다른 가스들로부터 형성된 플라즈마를 유지하기 위해, 매칭 회로(188)를 통해 하나 또는 그 초과의 RF 전력 소스들(184, 186)에 추가로 커플링될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 RF 전력 소스들(184, 186)은 일반적으로, 최고 약 10,000 와트의 전력 및 약 50 kHz 내지 약 3 GHz의 주파수를 갖는 RF 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, RF 신호가 금속 베이스에 인가되고, 교류(AC)가 가열기에 인가되고, 직류(DC)가 클램핑 전극(180)에 인가된다.
[0036] 도 2는 정전 퍽 조립체(150), 냉각 플레이트(164), 및 페데스탈(152)을 포함하는 기판 지지 조립체(148)의 일 실시예의 분해도를 도시한다. 정전 퍽 조립체(150)는 상부 퍽 플레이트(192) 뿐만 아니라 하부 퍽 플레이트(미도시) 및 백킹 플레이트(미도시)를 포함한다. 도시된 바와 같이, o-링(240)이 냉각 플레이트(164)의 상단 측의 둘레를 따라 냉각 플레이트(164) 상에 배치될 수 있다. 일 실시에에서, o-링(240)은 냉각 플레이트(240)에 경화된다. 대안적으로, o-링(240)은, 냉각 플레이트(164)에 경화되지 않으면서, 냉각 플레이트(164)의 상단 측 상에 배치될 수 있다.
[0037] 일 실시예에서, o-링(240)은 퍼플루오로폴리머(PFP) o-링이다. 대안적으로, 다른 타입들의 고온 o-링들이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 열 절연성 고온 o-링들이 사용된다. o-링(240)은 제1 두께의 제1 스텝 및 제2 두께의 제2 스텝을 갖는 스텝형 o-링일 수 있다. 이는, 파스너들을 조이기 위해 사용되는 힘의 양이 PFP o-링(240)의 압축의 세팅된 양 후에 급격하게 증가되게 함으로써, 파스너들의 균일한 조임을 용이하게 할 수 있다.
[0038] 부가적인 o-링들(미도시)이 또한, 냉각 플레이트(164)의 중앙에서의 홀(280) 주위의 냉각 플레이트의 상단 측에 부착될 수 있고, 그 홀(280)을 통해 케이블들이 이어진다. 다른 더 작은 o-링들이 또한, 다른 개구들 주위에서, 리프트 핀들 주위에서 등에서 냉각 플레이트(164)에 부착될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 캐스킷(예컨대, PFP 개스킷)이 냉각 플레이트(164)의 상단 측에 부착될 수 있다. 개스킷 또는 o-링(240)에 대해 사용가능한 PFP들의 예들은 Dupont'sTM ECCtremeTM, Dupont's KALREZ®(예컨대, KALREZ 8900), 및 Daikin's® DUPRATM이다. o-링(240) 또는 개스킷은 정전 퍽 조립체(150) 내의 내부 볼륨들과 챔버 내부 볼륨 사이에 진공 밀봉을 제공한다. 정전 퍽 조립체(150) 내의 내부 볼륨들은 도관들 및 와이어링을 라우팅하기 위한, 페데스탈(152) 내의 개방된 공간들을 포함한다.
[0039] 일 실시예에서, 냉각 플레이트(164)는 부가적으로, 파스너들이 삽입되는 다수의 피처들(242)을 포함한다. 개스킷이 사용되는 경우에, 개스킷은 피처들(242) 각각에서 컷아웃들을 가질 수 있다. 파스너들은 피처들(242) 각각을 통해 연장될 수 있고, 하부 퍽 플레이트에 형성된 부가적인 피처들 내로 삽입되는 파스너들(또는 부가적인 파스너들)의 부가적인 부분들에 부착될 수 있다. 예컨대, 볼트가 냉각 플레이트(164)에서의 피처(242)를 통해 연장될 수 있고, 하부 퍽 플레이트의 피처에 배치된 너트 내로 스크루잉될 수 있다. 냉각 플레이트(164)에서의 각각의 피처(242)는 하부 퍽 플레이트에서의 유사한 피처(미도시)와 정렬될 수 있다.
[0040] 상부 퍽 플레이트(192)는, 상부 퍽 플레이트(192) 상에 위치된 기판의 형상 및 사이즈와 실질적으로 매칭할 수 있는 환상 주변부를 갖는 디스크-형 형상을 갖는다. 상부 퍽 플레이트(192)의 상부 표면은 외측 링(216), 다수의 메사들(210), 및 메사들(210) 사이의 채널들(208, 212)을 가질 수 있다. 상부 퍽 플레이트(192)는 또한, 스텝(193)과 같은 부가적인 피처들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(192)는 전기 절연성 세라믹 재료로 제작될 수 있다. 세라믹 재료들의 적합한 예들은 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3) 등을 포함한다.
[0041] 정전 퍽 조립체(150) 아래에 부착된 냉각 플레이트(164)는 디스크-형 주 부분(224), 및 주 부분(224)으로부터 외측으로 연장되고 페데스탈(152) 상에 위치된 환상 플랜지를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 플레이트(164)는 금속, 이를테면 알루미늄 또는 스테인리스 강, 또는 다른 적합한 재료들로 제작될 수 있다. 대안적으로, 냉각 플레이트(164)는, 정전 퍽 조립체(150)의 열 팽창 계수와 매칭하기 위해, 복합물 세라믹, 이를테면 알루미늄-실리콘 합금 침투된 SiC 또는 몰리브덴으로 제작될 수 있다. 냉각 플레이트(164)는 우수한 강도 및 내구성 뿐만 아니라 열 전달 특성들을 제공하여야 한다.
[0042] 도 3은 정전 퍽 조립체에서 사용되는 하부 퍽 플레이트(300)의 일 실시예의 평면도를 도시한다. 하부 퍽 플레이트(300)는 하부 퍽 플레이트(190) 또는 본원에서 설명되는 임의의 다른 하부 퍽 플레이트에 대응할 수 있다. 도시된 바와 같이, 하부 퍽 플레이트(300)는 반경(R3)을 갖고, 이는 정전 퍽 조립체에 의해 지지될 웨이퍼들 또는 기판들의 반경과 실질적으로 유사할 수 있다. 하부 퍽 플레이트(300)는 부가적으로, 다수의 피처들(305)을 포함한다. 피처들은 하부 퍽 플레이트(300)를 포함하는 정전 퍽 조립체가 탑재되는 냉각 플레이트에서의 유사한 피처들과 매칭할 수 있다. 각각의 피처(305)는 파스너를 수용한다. 예컨대, 볼트(예컨대, 스테인리스 강 볼트, 아연 도금 강 볼트 등)가 각각의 피처 내에 배치될 수 있고, 그에 따라, 볼트의 헤드가 헤드를 수용할 정도로 충분히 큰 개구 내부에 있고, 볼트의 샤프트가 하부 퍽 플레이트(300)의 바닥 측 밖으로 연장된다. 볼트는 냉각 플레이트에서의 대응하는 피처에 배치된 너트 상으로 조여질 수 있다. 대안적으로, 피처들(305)은 너트를 수용하도록 사이즈가 설정될 수 있고, 냉각 플레이트에서의 대응하는 피처에 의해 수용되는 볼트의 샤프트를 수용할 수 있는 홀을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 나선형 삽입부(예컨대, Heli-Coil®) 또는 다른 스레디드 삽입부(예컨대, 프레스 핏 삽입부, 몰드-인 삽입부, 캡티브 너트(captive nut) 등)가 피처들 중 하나 또는 그 초과에 스레디드 홀을 부가하기 위해 피처들 중 하나 또는 그 초과 내에 삽입될 수 있다. 그 후에, 냉각 플레이트 내부에 배치되고 냉각 플레이트로부터 돌출되는 볼트는, 퍽에 냉각 플레이트를 고정시키기 위해, 스레디드 삽입부 내로 스레딩될 수 있다. 대안적으로, 스레디드 삽입부들이 냉각 플레이트에서 사용될 수 있다.
[0043] 피처들(305)은 파스너들의 더 큰 열 팽창 계수를 수용하기 위해 파스너들의 사이즈와 비교하여 약간 오버사이징될 수 있다. 일 실시예에서, 파스너들은, 파스너들이 섭씨 500 또는 600 도로 가열되는 경우에 파스너들이 피처들 상에 힘을 가하지 않게 되도록 사이징된다.
[0044] 도시된 바와 같이, 피처들(305)의 다수의 세트들이 하부 퍽 플레이트(300)에 포함될 수 있다. 피처들(305)의 각각의 세트는 하부 퍽 플레이트의 중앙으로부터 특정한 반경 또는 거리로 균등하게 이격될 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 피처들(305)의 제1 세트는 반경(R1)에 위치되고, 피처들(305)의 제2 세트는 반경(R2)에 위치된다. 피처들의 부가적인 세트들이 또한, 부가적인 반경들에 위치될 수 있다.
[0045] 일 실시예에서, 피처들은 하부 퍽 플레이트(300)를 포함하는 정전 퍽 조립체 상에 균일한 로드를 생성하도록 배열된다. 일 실시예에서, 피처들은, 볼트가 대략적으로 30 내지 70 제곱 센티미터마다(예컨대, 50 제곱 센티미터마다) 위치되도록 배열된다. 일 실시예에서, 피처들의 3개의 세트들이 12 인치 직경 정전 퍽 조립체에 대해 사용된다. 피처들의 제1 세트는 하부 퍽 플레이트(300)의 중앙으로부터 약 4 인치에 위치될 수 있고, 약 4개의 피처들을 포함한다. 피처들의 제2 세트는 하부 퍽 플레이트(300)의 중앙으로부터 약 6 인치에 위치될 수 있고, 약 6개의 피처들을 포함한다. 피처들의 제3 세트는 하부 퍽 플레이트(300)의 중앙으로부터 약 8 인치에 위치될 수 있고, 약 8개의 피처들을 포함한다. 대안적으로, 피처들의 2개의 세트들이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(300)는 2 내지 3개의 상이한 반경들에서 세트들로 배열된 약 8 내지 24개의 피처들을 포함하고, 여기에서, 각각의 피처는 파스너를 수용한다.
[0046] 도 4a는 기판 지지 조립체(405)의 일 실시예의 측면 단면도를 도시한다. 기판 지지 조립체(405)는, 금속 본드들에 의해 함께 본딩될 수 있는, 상부 퍽 플레이트(415), 하부 퍽 플레이트(420), 및 백킹 플레이트(425)로 형성된 정전 퍽 조립체(410)를 포함한다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(415)는 제1 금속 본드(450)에 의해 하부 퍽 플레이트(420)에 본딩되고, 하부 퍽 플레이트(420)는 제2 금속 본드(455)에 의해 백킹 플레이트(425)에 본딩된다. 일 실시예에서, 금속 본딩의 방법으로서 확산 본딩이 사용된다. 그러나, 다른 본딩 방법들이 또한, 금속 본드들을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
[0047] 상부 퍽 플레이트(415)는 AlN 또는 Al2O3와 같은 전기 절연성(유전체) 세라믹으로 구성된다. 일 실시예에서, 백킹 플레이트(425)는 상부 퍽 플레이트(415)와 동일한 재료로 구성된다. 이는 상부 퍽 플레이트(415) 및 백킹 플레이트(425)에 의해 하부 퍽 플레이트(420) 상에 대략적으로 매칭하지만 반대되는 힘들을 발생시킬 수 있다. 대략적으로 매칭하는 힘들은 상부 퍽 플레이트(415)의 휨 및 크래킹을 최소화할 수 있거나 또는 제거할 수 있다.
[0048] 상부 퍽 플레이트(415)는 클램핑 전극들(427), 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들(429)을 포함한다. 클램핑 전극들(427)은 매칭 회로(미도시)를 통해 척킹 전력 소스(미도시) 및 RF 플라즈마 전력 공급부(미도시) 및 RF 바이어스 전력 공급부(미도시)에 커플링될 수 있다. 가열 엘리먼트들(429)은 상부 퍽 플레이트(415)를 가열하기 위해 가열기 전력 소스(미도시)에 전기적으로 연결된다.
[0049] 상부 퍽 플레이트(415)는 약 3 내지 10 mm의 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(415)는 약 3 내지 5 mm의 두께를 갖는다. 클램핑 전극들(427)은 상부 퍽 플레이트(415)의 상부 표면으로부터 약 0.3 내지 1 mm에 위치될 수 있고, 가열 엘리먼트들(429)은 클램핑 전극들(427) 아래로 약 2 mm에 위치될 수 있다. 가열 엘리먼트들(429)은 약 10 내지 200 미크론의 두께를 갖는 스크린 프린트된 가열 엘리먼트들일 수 있다. 대안적으로, 가열 엘리먼트들(429)은 상부 퍽 플레이트(415)의 두께의 약 1 내지 3 mm를 사용하는 저항성 코일들일 수 있다. 그러한 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(415)는 약 5 mm의 최소 두께를 가질 수 있다.
[0050] 일 실시예에서, 백킹 플레이트(425)는 상부 퍽 플레이트(415)의 두께와 대략적으로 동일한 두께를 갖는다. 실시예에서, 예컨대, 상부 퍽 플레이트(415) 및 백킹 플레이트(425)는 각각, 약 3 내지 5 mm의 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 백킹 플레이트(425)는 약 3 내지 10 mm의 두께를 갖는다.
[0051] 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(420)는 상부 퍽 플레이트(415) 및 백킹 플레이트(425)의 두께와 동일한 또는 그보다 더 큰 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(420)는 약 8 내지 25 mm의 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(420)는 상부 퍽 플레이트(415)의 두께보다 약 30 % 내지 330 % 더 큰 두께를 갖는다.
[0052] 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(420)에 대해 사용되는 재료는, 열 사이클링 동안에 정전 퍽 조립체(410)를 손상시킬 수 있는 열-기계적 응력들을 피하고 CTE 미스매치를 최소화하기 위해, 하부 퍽 플레이트(420) 재료에 대한 열 팽창 계수(CTE)가 전기 절연성 상부 퍽 플레이트(415) 재료의 CTE와 실질적으로 매칭하도록, 적합하게 선택될 수 있다.
[0053] 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(420)는 몰리브덴이다. 몰리브덴은, 예컨대, 정전 퍽 조립체(410)가 비활성 환경에서 사용될 것인 경우에, 하부 퍽 플레이트(420)에 대해 사용될 수 있다. 비활성 환경들의 예들은 Ar, O2, N 등과 같은 비활성 가스들이 유동되는 환경들을 포함한다. 몰리브덴은, 예컨대, 정전 퍽 조립체(410)가 금속 증착을 위해 기판을 척킹하게 될 경우에, 사용될 수 있다. 몰리브덴은 또한, 부식성 환경에서의 애플리케이션들(예컨대, 에칭 애플리케이션들)을 위한 하부 퍽 플레이트(420)에 대해 사용될 수 있다. 그러한 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(420)의 노출된 표면들은, 하부 퍽 플레이트(420)가 상부 퍽 플레이트(415)에 본딩된 후에, 플라즈마 저항성 코팅으로 코팅될 수 있다. 플라즈마 코팅은 플라즈마 스프레이 프로세스를 통해 수행될 수 있다. 플라즈마 저항성 코팅은, 예컨대, 하부 퍽 플레이트의 측벽들 및 하부 퍽 플레이트(420)의 노출된 수평 스텝을 덮을 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 저항성 코팅은 Al2O3이다. 대안적으로, 플라즈마 저항성 코팅은 위에서 보호 층(136)을 참조하여 설명된 재료들 중 임의의 것일 수 있다.
[0054] 일 실시예에서, 전기 전도성 금속 매트릭스 복합물(MMC) 재료가 하부 퍽 플레이트(420)에 대해 사용된다. MMC 재료는 금속 매트릭스, 및 매트릭스 전체에 걸쳐 매립 및 분산된 보강 재료를 포함한다. 금속 매트릭스는 단일 금속을 포함할 수 있거나, 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), 또는 이들의 다양한 조합들을 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않는다). 보강 재료는 MMC에 대한 원하는 구조적인 강도를 제공하도록 선택될 수 있고, 또한, 예컨대 열 전도도 및 CTE와 같은, MMC의 다른 특성들에 대한 원하는 값들을 제공하도록 선택될 수 있다. 사용될 수 있는 보강 재료들의 예들은 실리콘(Si), 탄소(C), 또는 실리콘 탄화물(SiC)을 포함하지만, 다른 재료들이 또한 사용될 수 있다.
[0055] 하부 퍽 플레이트(420)에 대한 MMC 재료는 바람직하게, 원하는 전기 전도도를 제공하고, 정전 퍽 조립체(410)에 대한 동작 온도 범위에 걸쳐 상부 퍽 플레이트(415)의 CTE와 실질적으로 매칭하도록 선택된다. 일 실시예에서, 온도는 약 20 ℃ 내지 약 500 ℃의 범위를 가질 수 있다. 일 실시예에서, CTE들을 매칭하는 것은 , MCC 재료가 상부 퍽 플레이트(415) 재료에서 또한 사용되는 적어도 하나의 재료를 포함하도록 MCC 재료를 선택하는 것에 기초한다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(415)는 AlN을 포함한다. 일 실시예에서, MMC 재료는 AlSi 합금이 침투된 SiC 다공성 바디(AlSiSiC라고 본원에서 지칭됨)를 포함한다.
[0056] MMC의 성분 재료들 및 조성 퍼센티지들은 바람직한 설계 목적들을 만족시키는 엔지니어링된 재료를 제공하도록 선택될 수 있다. 예컨대, 하부 퍽 플레이트(420)와 상부 퍽 플레이트(415)의 CTE들을 근접하게 매칭하도록 MMC 재료를 적합하게 선택함으로써, 하부 퍽 플레이트(420)와 상부 퍽 플레이트(415) 사이의 계면에서의 열-기계적 응력들이 감소된다.
[0057] 정전 퍽 조립체(410)의 층들 사이의 열 팽창 계수들을 매칭함으로써, 상부 퍽 플레이트(415) 및 배킹 플레이트(425)에 하부 퍽 플레이트(420)를 본딩함으로써 야기되는 응력이 최소화될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(420)는 위에서 설명된 바와 같은 금속 매트릭스 복합물 재료로 구성된다. 대안적으로, 하부 퍽 플레이트(420)는 SiSiCTi 또는 몰리브덴일 수 있다.
[0058] 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트(420)는 플라즈마 저항성 세라믹 코팅(미도시)으로 코팅된 거칠게 된 외측 벽을 갖는다. 플라즈마 저항성 세라믹 코팅들은 도 5a 및 도 5b를 참조하여 아래에서 더 상세히 논의된다.
[0059] 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(415), 하부 퍽 플레이트(420), 및 백킹 플레이트(425)는 알루미늄을 포함하는 재료들을 포함한다. 예컨대, 상부 퍽 플레이트(415) 및 백킹 플레이트(425)는 각각, Al2O3 또는 AlN으로 구성될 수 있고, 하부 퍽 플레이트(420)는 AlSiSiC로 구성될 수 있다.
[0060] 금속 본드(450)는 상부 퍽 플레이트(415)와 하부 퍽 플레이트(420) 사이의 본딩 구역에 배치된 알루미늄 포일의 "중간층(interlayer)"을 포함할 수 있다. 유사하게, 금속 본드(455)는 하부 퍽 플레이트(420)와 백킹 플레이트(425) 사이의 본딩 구역에 배치된 알루미늄 포일의 중간층을 포함할 수 있다. 알루미늄 포일과 상부 퍽 플레이트(415) 사이에, 그리고 알루미늄 포일과 하부 퍽 플레이트(420) 사이에 확산 본드를 형성하기 위해, 압력 및 열이 가해질 수 있다. 유사하게, 알루미늄 포일과 하부 퍽 플레이트(420) 사이에 그리고 알루미늄 포일과 백킹 플레이트(425) 사이에 확산 본드를 형성하기 위해, 압력 및 열이 가해질 수 있다. 다른 실시예들에서, 확산 본드들은, 상부 퍽 플레이트(415), 하부 퍽 플레이트(420), 및 백킹 플레이트(425)에 대해 사용되는 재료들에 기초하여 선택된 다른 중간층 재료들을 사용하여 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 금속 본드들(455, 465)은 약 0.2 내지 0.3 mm의 두께를 갖는다.
[0061] 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(415)는, 본드를 형성하기 위해 중간층이 사용되지 않는 직접적인 확산 본딩을 사용하여, 하부 퍽 플레이트(420)에 직접적으로 본딩될 수 있다. 유사하게, 하부 퍽 플레이트(420)는 직접적인 확산 본딩을 사용하여 백킹 플레이트(425)에 직접적으로 본딩될 수 있다.
[0062] 상부 퍽 플레이트(415)는 하부 퍽 플레이트(420) 및 백킹 플레이트(425)의 직경보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트(415) 및 하부 퍽 플레이트(420)는 각각, 약 300 mm의 직경을 갖고, 백킹 플레이트(425)는 약 250 mm의 직경을 갖는다. 일 실시예에서, 백킹 플레이트(425)는 상부 퍽 플레이트(415)의 직경의 대략 75 내지 85 %인 직경을 갖는다. 베이스 플레이트(495)의 에지가 상부 퍽 플레이트(415)의 직경과 유사한 직경을 가질 수 있다. 플라즈마 저항성 및 고온 o-링(445)이 상부 플레이트(415)와 베이스 플레이트(495) 사이에 배치될 수 있다. 이 o-링(445)은 프로세싱 챔버와 기판 지지 조립체의 내부 사이에 진공 밀봉을 제공할 수 있다. o-링(445)은 퍼플루오로폴리머(PFP)로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, o-링(445)은 SiC와 같은 무기 첨가제들을 갖는 PFP이다. o-링(445)은 교체가능할 수 있다. o-링(445)이 열화되는 경우에, o-링(445)은 제거될 수 있고, 새로운 o-링이 상부 퍽 플레이트(415)에 걸쳐 스트레칭되고, 상부 퍽 플레이트(415)와 베이스 플레이트(495) 사이의 계면에서 상부 퍽 플레이트(415)의 둘레에 배치될 수 있다. o-링(445)은 플라즈마에 의한 부식으로부터 금속 본드들(450, 455)을 보호할 수 있다.
[0063] 백킹 플레이트(425)는, 유체 소스(미도시)와 유체 소통하는 하나 또는 그 초과의 도관들(435)(또한, 본원에서 냉각 채널들이라고 지칭됨)을 갖는 냉각 플레이트(436)에 커플링되고, 냉각 플레이트(436)와 열적으로 연통한다. 하부 퍽 플레이트(420) 및/또는 백킹 플레이트(425)는 파스너들을 수용하기 위한 다수의 피처들(미도시)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 플레이트(436) 및/또는 베이스 플레이트(495)는 다수의 파스너들(미도시)에 의해 정전 퍽 조립체(410)에 커플링된다. 파스너들은 너트 및 볼트 쌍들과 같은 스레디드 파스너들일 수 있다. 하부 퍽 플레이트(420)는 파스너들을 수용하기 위한 다수의 피처들(미도시)을 포함할 수 있다. 냉각 플레이트(436)는 마찬가지로, 파스너들을 수용하기 위한 다수의 피처들(미도시)을 포함할 수 있다. 부가적으로, 베이스 플레이트(495)는 파스너들을 수용하기 위한 다수의 피처들(미도시)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 피처들은 카운터 보어들을 갖는 볼트 홀들이다. 피처들은 하부 퍽 플레이트(420) 및 백킹 플레이트(425)를 통해 연장되는 스루 피처들일 수 있다. 대안적으로, 피처들은 스루 피처들이 아닐 수 있다. 일 실시예에서, 피처들은 t-형상 볼트 헤드 또는 직사각형 너트를 수용하는 슬롯들이고, t-형상 볼트 헤드 또는 직사각형 너트는 슬롯 내에 삽입될 수 있고, 그 후에, 90 도만큼 회전될 수 있다. 일 실시예에서, 파스너들은 와셔들, 그라프오일(graphoil), 알루미늄 포일, 또는 피처에 걸쳐 균등하게 파스너의 헤드로부터 힘들을 분배하기 위한 다른 로드 확산 재료들을 포함한다.
[0064] 냉각 플레이트(436)는 정전 퍽 조립체(410)로부터 열을 흡수하기 위한 열 싱크로서 작용할 수 있다. 일 실시예(미도시)에서, 낮은 열 전도도 개스킷(465)이 냉각 플레이트(436) 상에 배치된다. 낮은 열 전도도 개스킷(465)은, 예컨대, 냉각 플레이트(436)에 경화된(또는 그렇지 않으면, 냉각 플레이트(436) 상에 배치된) PFP 개스킷일 수 있다. 일 실시예에서, 낮은 열 전도도 개스킷은 약 0.2 W/(m·K)(Watts per meter Kelvin) 또는 그 미만의 열 전도도를 갖는다. 파스너들은 낮은 열 전도도 개스킷(465)을 균등하게 압축하기 위해 대략 동일한 힘으로 조여질 수 있다. 낮은 열 전도도 개스킷(465)은 열 전달을 감소시킬 수 있고, 서멀 초크(thermal choke)로서 작용할 수 있다.
[0065] 일 실시예에서, 그라프오일 층(미도시)이 낮은 열 전도도 개스킷(465) 위에 배치된다. 그라프오일은 약 10 내지 40 mil의 두께를 가질 수 있다. 파스너들은 그라프오일 층 뿐만 아니라 낮은 열 전도도 개스킷(465)을 압축하도록 조여질 수 있다. 그라프오일은 열 전도성일 수 있다.
[0066] 일 실시예에서, 하나 또는 그 초과의 PFP o-링들(미도시)이 냉각 플레이트(164)의 외측 둘레 및/또는 내측 둘레에 배치될 수 있다. PFP o-링(들)은 낮은 열 전도도 개스킷(465)에 부가하여 또는 그 대신에 사용될 수 있다. 파스너들은 전부, PFP o-링(들)을 압축하고 냉각 플레이트(436)와 정전 퍽 조립체(410)의 백킹 플레이트(425) 사이의 분리(예컨대, 갭)를 발생시키도록 대략 동일한 힘으로 조여질 수 있다. 분리는 냉각 플레이트(436)와 백킹 플레이트(425) 사이의 계면 전체에 걸쳐 대략 동일할 수 있다(균일할 수 있다). 이는 냉각 플레이트(436)와 백킹 플레이트(425) 사이의 열 전달 특성들이 균일한 것을 보장한다. 일 실시예에서, 분리는 약 2 내지 10 mil이다. 분리는, 예컨대, PFP o-링이 그라프오일 층 없이 사용되는 경우에, 2 내지 10 mil일 수 있다. PFP o-링과 함께 그라프오일 층(또는 다른 개스킷)이 사용되는 경우에, 분리는 약 10 내지 40 mil일 수 있다. 더 큰 분리가 열 전달을 감소시킬 수 있고, 백킹 플레이트(425)와 냉각 플레이트(436) 사이의 계면이 서멀 초크로서 작용하게 할 수 있다. 정전 퍽 조립체(410)와 냉각 플레이트(436) 사이의 분리는 정전 퍽 조립체(410)와 냉각 플레이트(436) 사이의 접촉 영역을 최소화할 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 가스가 정전 퍽 조립체(410)와 냉각 플레이트(436) 사이의 열 전달을 개선하기 위해 분리 내로 유동될 수 있다.
[0067] 정전 퍽 조립체9410)와 냉각 플레이트(436) 사이에 서멀 초크를 유지함으로써, 정전 퍽 조립체(410)는 냉각 플레이트(436)보다 훨씬 더 높은 온도들로 유지될 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예들에서, 정전 퍽 조립체(410)는 섭씨 200 내지 300 도의 온도들로 가열될 수 있는 한편, 냉각 플레이트(436)는 섭씨 약 120 도 미만의 온도를 유지할 수 있다. 일 실시예에서, 정전 퍽 조립체(410)는, 냉각 플레이트(436)를 약 60 ℃ 또는 그 미만의 온도로 유지하면서, 약 250 ℃의 온도로 가열될 수 있다. 따라서, 실시예들에서, 최고 190 ℃가 정전 퍽 조립체(410)와 냉각 플레이트(436) 사이에 유지될 수 있다. 정전 퍽 조립체(410) 및 냉각 플레이트(436)는 열 사이클링 동안에 독립적으로, 자유롭게 팽창 또는 수축된다.
[0068] 백킹 플레이트(425)와 냉각 플레이트(436) 사이의 분리 및/또는 PFP 개스킷(465)은, 가열된 정전 퍽 조립체(410)로부터 냉각된 냉각 플레이트(436)까지의 열 전도 경로를 제한함으로써, 서멀 초크로서 기능할 수 있다. 진공 환경에서, 열 전달은, 전도 매체가 제공되지 않는 한, 주로 복사성 프로세스일 수 있다. 정전 퍽 조립체(410)가 기판 프로세싱 동안에 진공 환경에 배치될 수 있기 때문에, 가열 엘리먼트들(429)에 의해 생성되는 열은 분리에 걸쳐 더 비효율적으로 전달될 수 있다. 그에 따라, 분리 및/또는 열 전달에 영향을 미치는 다른 인자들을 조정함으로써, 정전 퍽 조립체(410)로부터 냉각 플레이트(436)로 유동하는 열 플럭스가 제어될 수 있다. 기판의 효율적인 가열을 제공하기 위해, 상부 퍽 플레이트(415)로부터 전도되는 열의 양을 제한하는 것이 바람직할 수 있다.
[0069] 일 실시예에서, 냉각 플레이트(436)는 하나 또는 그 초과의 스프링들(470)에 의해 베이스 플레이트(495)에 커플링된다. 일 실시예에서, 스플링들(470)은 코일 스프링들이다. 스프링들(470)은 정전 퍽 조립체(410)에 대하여 냉각 플레이트(436)를 프레스하기 위해 힘을 가한다. 냉각 플레이트(436)의 표면은, 정전 퍽 조립체(410)와 냉각 플레이트(436) 사이의 열 전달 특성들에 영향을 미치는 미리 결정된 거칠기 및/또는 표면 피처들(예컨대, 메사들)을 가질 수 있다. 부가적으로, 냉각 플레이트(436)의 재료는 열 전달 특성들에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 알루미늄 냉각 플레이트(436)가 스테인리스 강 냉각 플레이트(436)보다 더 양호하게 열을 전달할 것이다.
[0070] 몇몇 실시예들에서, 프로세싱 동안에, 정전 퍽 조립체(410)를 통해 그리고 지지된 기판으로 RF 신호를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 일 실시예에서, 정전 퍽 조립체(410)를 통한 그러한 RF 신호의 전송을 용이하게 하기 위해, RF 개스킷(490)이 베이스 플레이트(495) 상에 배치된다. RF 개스킷(490)은 하부 퍽 플레이트(420)에 베이스 플레이트(495)를 전기적으로 연결시킬 수 있고, 그에 따라, 백킹 플레이트(425)를 지나는 전도성 경로를 제공할 수 있다. RF 개스킷(490)의 위치로 인해, 백킹 플레이트(425)의 직경은 하부 퍽 플레이트(4200의 직경 및 상부 퍽 플레이트(415)의 직경보다 더 작을 수 있다.
[0071] 일 실시예에서, 열 스페이서(485)가 RF 개스킷(490) 근처에 배치된다. 열 스페이서(485)는 베이스 플레이트(295)가 하부 퍽 플레이트(420)와 접촉하지 않게 될 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, o-링(480)이 열 스페이서(485) 근처에 배치된다. 일 실시예에서, o-링(480)은 PFP o-링일 수 있다. o-링(480)은 진공 밀봉을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 탑재 플레이트(440)가 베이스 플레이트(495) 아래에 배치되고, 베이스 플레이트(495)에 커플링된다.
[0072] 도 4b는 도 4a에서 도시된 정전 퍽 조립체(410)의 바닥의 일 실시예의 사시도를 도시한다. 예시된 바와 같이, 상부 퍽 플레이트(415)는 하부 퍽 플레이트(420)의 제2 직경보다 더 큰 제1 직경을 갖는다. 백킹 플레이트(425)는 하부 퍽 플레이트(420)의 제2 직경보다 더 작은 제3 직경을 갖는다. 도 4a를 참조하여 이전에 언급된 바와 같이, 백킹 플레이트(425)는 RF 개스킷을 위한 공간을 제공하기 위해 하부 퍽 플레이트(420)보다 더 작은 직경을 가질 수 있다. 부가적으로, 하부 퍽 플레이트(420)는, 도 2 내지 도 4a를 참조하여 설명된 바와 같은 파스너들을 수용하기 위한 것인 다수의 외측 피처들(498) 및 다수의 내측 피처들(미도시)을 포함할 수 있다. 백킹 플레이트(425)는 백킹 플레이트(425)가 외측 피처들(498)을 차단하지 않도록 사이징될 수 있다. 백킹 플레이트(425)는 하부 퍽 플레이트(420)에서의 내측 피처들로의 접근을 제공하는 홀들(496)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 백킹 플레이트(425)는 설비들로의 접근을 제공하기 위해 중앙 홀(492)을 포함할 수 있다. 부가적으로, 백킹 플레이트(425)는 하부 퍽 플레이트(420)에서의 리프트 핀 홀들(499) 주위에 3개의 홀들(494)을 포함한다.
[0073] 도 5a는 일 실시예에 따른 정전 퍽 조립체(510)의 측면 단면도를 도시한다. 도 5b는 정전 퍽 조립체(510)의 사시도를 도시한다. 특히, 정전 퍽 조립체(510)는 정전 퍽 조립체(510)의 특정한 컴포넌트들을 더 양호하게 도시하기 위해 뒤집힌 상태로 도시된다. 정전 퍽 조립체(510)는 정전 퍽 조립체(410)와 실질적으로 유사하다. 예컨대, 정전 퍽 조립체(510)는 금속 본드(555)에 의해 하부 퍽 플레이트(520)에 본딩된 상부 퍽 플레이트(515)를 포함한다. 정전 퍽 조립체(510)는 다른 금속 본드(565)에 의해 백킹 플레이트(525)에 본딩된 하부 퍽 플레이트(520)를 더 포함한다. 부가적으로, 백킹 플레이트(525)는 설비들로의 접근을 제공하기 위한 중앙 홀(592)을 포함하고, 하부 퍽 플레이트(520)에서의 리프트 핀 홀들(599) 주위에 3개의 홀들(594)을 더 포함한다. 백킹 플레이트(525)는 부가적으로, 하부 퍽 플레이트(520)에서의 내측 피처들로의 접근을 제공하는 홀들(596)을 포함할 수 있다.
[0074] 정전 퍽 조립체(510)에서, 백킹 플레이트(525)는 하부 퍽 플레이트(520)의 직경과 실질적으로 유사한 직경을 갖는다. 이는 추가로, 상부 퍽 플레이트(515) 및 백킹 플레이트(525)에 의해 하부 퍽 플레이트(520)에 가해지는 힘들을 동일하게 한다. 그러나, 그러한 실시예에서, 베이스 플레이트에 하부 퍽 플레이트를 전기적으로 연결시키는 RF 개스킷을 배치하기 위한 공간이 존재하지 않는다. RF 신호를 위한 대안적인 경로를 제공하기 위해, 금속 본드(565) 및 백킹 플레이트(525)의 외측 측벽이 전기 전도성 코팅(530)으로 코팅될 수 있다. 일 실시예에서, 전기 전도성 코팅(530)은 알루미늄 코팅과 같은 금속 코팅이다. 전기 전도성 코팅(530)은 스퍼터링 기법들, 콜드 스프레잉 기법들, 또는 다른 금속 증착 기법들을 사용하여 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 전기 전도성 코팅(530)은 플라즈마 저항성 세라믹 코팅(535)에 의해 덮인다. 플라즈마 저항성 세라믹 코팅(535)은 Y2O3(이트리아 또는 이트륨 산화물), Y4Al2O9(YAM), Al2O3(알루미나), Y3Al5O12(YAG), YAlO3(YAP), 석영, SiC(실리콘 탄화물), Si3N4(실리콘 질화물) 시알론, AlN(알루미늄 질화물), AlON(알루미늄 산질화물), TiO2(티타니아), ZrO2(지르코니아), TiC(티타늄 탄화물), ZrC(지르코늄 탄화물), TiN(티타늄 질화물), TiCN(티타늄 탄소 질화물), Y2O3 안정화 ZrO2(YSZ) 등일 수 있다. 플라즈마 저항성 세라믹 코팅(530)은 또한, 세라믹 복합물, 이를테면 Al2O3 매트릭스에 분산된 Y3Al5O12, Y2O3-ZrO2 고용체, 또는 SiC-Si3N4 고용체일 수 있다. 실시예들에서, 전기 전도성 코팅(530) 및/또는 플라즈마 저항성 세라믹 코팅(535)은 또한, 하부 퍽 플레이트(520), 금속 본드(555), 및/또는 상부 퍽 플레이트(515)의 외측 벽을 코팅할 수 있다. 일 실시예에서, 전기 전도성 코팅(530) 및 플라즈마 저항성 세라믹 코팅(535)은 각각, 약 5 내지 25 미크론의 두께를 갖는다.
[0075] 백킹 플레이트(525)가 하부 퍽 플레이트(520)의 직경과 실질적으로 유사한 직경을 갖기 때문에, 백킹 플레이트(525)는 파스너들을 수용하도록 구성된 하부 퍽 플레이트(520)에서의 피처들(미도시)을 덮는다. 따라서, 백킹 플레이트(525)는 부가적으로, 하부 퍽 플레이트(520)에서의 피처들로의 접근을 제공하는 홀들(598)을 포함할 수 있다.
[0076] 일 실시예에서, RF 신호를 위한 전기 경로가, 백킹 플레이트(525)의 전기 전도도를 증가시키기 위해 백킹 플레이트(525)를 도핑함으로써 제공될 수 있다. 일 실시예에서, Sm 및/또는 Ce가 백킹 플레이트(525)를 도핑하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 백킹 플레이트(525)는 약 1 x 109 옴 센티미터(10E9 Ohm·cm) 미만의 전기 저항률을 갖는다. 일 실시예에서, 백킹 플레이트는 약 10E6 Ohm·cm 내지 10E7 Ohm·cm의 전기 저항률을 갖는다. 그러한 실시예에서, 백킹 플레이트(525)의 외측 벽은 전기 전도성 코팅(530)에 의해 코팅되지 않을 수 있다. 그러나, 백킹 플레이트의 외측 벽은 여전히, 플라즈마 저항성 세라믹 코팅(535)으로 코팅될 수 있다.
[0077] 도 6a는 일 실시예에 따른 정전 퍽 조립체(610)의 측면 단면도를 도시한다. 도 6b는 정전 퍽 조립체(610)의 사시도를 도시한다. 특히, 정전 퍽 조립체(610)는 정전 퍽 조립체(610)의 특정한 컴포넌트들을 더 양호하게 도시하기 위해 뒤집힌 상태로 도시된다. 정전 퍽 조립체(610)는 정전 퍽 조립체(410)와 실질적으로 유사하다. 예컨대, 정전 퍽 조립체(610)는 금속 본드(655)에 의해 하부 퍽 플레이트(620)에 본딩된 상부 퍽 플레이트(615)를 포함한다. 정전 퍽 조립체(610)는 다른 금속 본드(667)에 의해 백킹 플레이트(670)에 본딩된 하부 퍽 플레이트(620)를 더 포함한다. 백킹 플레이트(670)는 설비들로의 접근을 제공하기 위한 중앙 홀(692)을 포함하고, 하부 퍽 플레이트(620)에서의 리프트 핀 홀들(699) 주위에 3개의 홀들(694)을 더 포함한다. 백킹 플레이트(670)는 부가적으로, 하부 퍽 플레이트(620)에서의 내측 피처들로의 접근을 제공하는 홀들(696)을 포함할 수 있다.
[0078] 정전 퍽 조립체(610)에서, 백킹 플레이트(670)는 하부 퍽 플레이트(620)의 직경보다 더 작은 직경을 갖는다. 일 실시예에서, 백킹 플레이트(670)는 백킹 플레이트(425)의 직경과 대략 동일한 직경을 갖는다. 정전 퍽 조립체(610)는 부가적으로, 금속 본드(665)에 의해 하부 퍽 플레이트(620)에 본딩된 금속인 백킹 링(660)을 포함한다. 백킹 링(660)은 하부 퍽 플레이트(620)의 직경과 실질적으로 유사한 외측 직경을 갖는다. 이는 추가로, 상부 퍽 플레이트(615) 및 백킹 플레이트(670)와 백킹 링(660)의 조합에 의해 하부 퍽 플레이트(620)에 가해지는 힘들을 동일하게 한다.
[0079] 백킹 플레이트(670)와 백킹 링(660) 사이의 공간은 베이스 플레이트에 하부 퍽 플레이트(620)를 전기적으로 연결시키는 RF 개스킷을 위한 공간을 제공할 수 있다. 부가적으로, 파스너들을 수용하도록 구성된, 하부 퍽 플레이트(620)에서의 피처들(698)이 노출될 수 있다. 일 실시예에서, 백킹 링(660), 금속 본드(665), 하부 퍽 플레이트(620), 금속 본드(655), 및/또는 상부 퍽 플레이트(615)의 외측 벽들은 도 5a 내지 도 5b를 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 플라즈마 저항성 세라믹 코팅에 의해 코팅된다.
[0080] 도 7은 기판 지지 조립체를 제조하기 위한 프로세스(700)의 일 실시예를 예시한다. 프로세스(700)의 블록(704)에서, 상부 퍽 플레이트가 형성된다. 상부 퍽 플레이트는 클램핑 전극 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들을 포함하는 세라믹 디스크일 수 있다.
[0081] 블록(706)에서, 하부 퍽 플레이트가 형성된다. 일 실시예에서, 피처들은 파스너들을 수용하기 위해 하부 퍽 플레이트에 형성된다. 가스 홀들(예컨대, He 홀들)이 또한, 가스들을 유동시키기 위해 하부 퍽 플레이트에 형성될 수 있다.
[0082] 일 실시예에서, 블록(707)에서, 금속 보호 코칭이 하부 퍽 플레이트에 적용된다. 예컨대, 하부 퍽 플레이트가 몰리브덴인 경우에, 금속 보호 코팅이 하부 퍽 플레이트에 적용될 수 있다. 금속 보호 코팅은, 하부 퍽 플레이트의 재료가 플라즈마 또는 프로세싱 가스들에 노출되지 않게 될 것을 보장하기 위해 적용될 수 있다. 금속 보호 코팅은 약 2 내지 10 미크론의 두께를 가질 수 있다.
[0083] 일 실시예에서, 금속 보호 코팅은 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 이를테면 Al 6061이다. 일 실시예에서, 금속 보호 코팅은 전기도금에 의해 하부 퍽 플레이트에 적용된다. 전기도금은 금속 보호 코팅이 하부 퍽 플레이트에 드릴링된 피처들 및 홀들의 외측 벽들, 상단 및 바닥, 및 내측 벽들을 포함하는, 하부 퍽 플레이트의 전체 표면들에 걸쳐 형성되게 할 수 있다. 다른 실시예에서, 금속 보호 코팅은 콜드 스프레잉 또는 스퍼터링과 같은 금속 증착 기법들에 의해 적용될 수 있다.
[0084] 일 실시예에서, 금속 보호 플러그들이, 하부 퍽 플레이트에 금속 보호 코팅을 적용하는 것에 부가하여 또는 그 대신에, 하부 퍽 플레이트에 드릴링된 홀들 내로 삽입된다. 예컨대, 다수의 카운터-보어링 스루 홀들이 하부 퍽 플레이트 내로 드릴링될 수 있고, 알루미늄(또는 알루미늄 합금) 플러그들이 이들 홀들 내로 삽입될 수 있다. 플러그들은 가스들에 대한 노출로부터 가스 전달 영역(예컨대, 홀들의 내부)을 보호할 수 있다. 그 후에, 금속 보호 코팅이 하부 퍽 플레이트에 걸쳐 적용될 수 있거나 또는 적용되지 않을 수 있다.
[0085] 일 실시예에서, 하부 퍽 플레이트의 외측 벽이 약 100 내지 200 마이크로-인치의 거칠기(Ra)로 외측 벽을 거칠게 하기 위해 비드 블라스팅된다. 그 후에, 외측 벽은 플라즈마 저항성 세라믹 코팅으로 플라즈마 스프레잉될 수 있다. 실시예들에서, 플라즈마 저항성 세라믹 코팅이 금속 보호 코팅 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 저항성 세라믹 코팅은 약 2 내지 10 미크론의 두께를 갖는다. 추가적인 실시예에서, 플라즈마 저항성 세라믹 코팅은 약 3 미크론의 두께를 갖는다.
[0086] 블록(708)에서, 백킹 플레이트가 형성된다. 하부 퍽 플레이트에서의 피처들 및/또는 가스 홀들로의 접근을 제공하기 위해, 하나 또는 그 초과의 홀들이 (예컨대, 드릴링에 의해) 백킹 플레이트에 형성될 수 있다. 플러그들이 하부 퍽 플레이트에서의 홀들 내에 삽입되는 일 실시예에서, 백킹 플레이트의 상부 측(백킹 플레이트가 하부 퍽 플레이트와 접촉하기 될 곳)에 가스 그루브들이 형성된다. 이들 가스 그루브들은 플러그들을 통해, 그 후에 상부 퍽 플레이트에서의 홀들을 통해 유동될 가스들을 위한 접근을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트에서의 홀들은 다공성 플러그를 포함한다. 홀들은 또한, 가스 그루브들 내로 유동될 가스들을 위한 경로를 제공하기 위해 백킹 플레이트에 드릴링될 수 있다.
[0087] 블록(710)에서, 하부 퍽 플레이트는 제1 금속 본드를 사용하여 상부 퍽 플레이트에 금속 본딩된다. 블록(715)에서, 백킹 플레이트는 제2 금속 본드를 사용하여 하부 퍽 플레이트에 금속 본딩된다. 상부 퍽 플레이트, 하부 퍽 플레이트, 및 백킹 플레이트를 포함하는 다층 스택이 정전 퍽 조립체를 형성할 수 있다.
[0088] 일 실시예에서, 제1 금속 본드는 상부 퍽 플레이트와 하부 퍽 플레이트 사이에 Al 또는 AlSi 합금의 금속 포일을 배치함으로써 형성된다. 일 실시예에서, 제2 금속 본드는 하부 퍽 플레이트와 백킹 플레이트 사이에 Al 또는 AlSi 합금의 부가적인 금속 포일을 배치함으로써 형성된다. 일 실시예에서, 금속 포일들은 두께가 대략 50 미크론일 수 있다. 금속 포일과 상부 퍽 플레이트와 하부 퍽 플레이트 사이에 제1 확산 본드를 형성하기 위해, 그리고 부가적인 금속 포일과 하부 퍽 플레이트와 백킹 플레이트 사이에 제2 확산 본드를 형성하기 위해, 압력 및 열이 가해질 수 있다. 일 실시예에서, 상부 퍽 플레이트, 금속 포일, 하부 퍽 플레이트, 부가적인 금속 포일, 및 백킹 플레이트를 포함하는 스택이 형성된다. 그 후에, 이 스택은 단일 본딩 프로세스에서 제1 금속 본드 및 제2 금속 본드를 형성하기 위해 핫 프레싱될(hot pressed) 수 있다.
[0089] 일 실시예에서, 블록(720)에서, 전기 전도성 코팅이 백킹 플레이트의 외측 벽에 적용된다. 전기 전도성 코팅은 또한, 금속 본드들에 걸쳐 그리고/또는 하부 퍽 플레이트에 걸쳐 적용될 수 있다. 전기 전도성 코팅은 콜드 스프레잉, 스퍼터링, 또는 다른 금속 증착 기법에 의해 적용되는 금속 코팅일 수 있다. 일 실시예에서, 블록(725)에서, 플라즈마 저항성 세라믹 코팅이 전기 전도성 코팅 위에 적용된다. 플라즈마 저항성 세라믹 코팅은 플라즈마 스프레잉, IAD, 또는 다른 세라믹 증착 기법에 의해 적용될 수 있다.
[0090] 블록(730)에서, 열 개스킷이 냉각 플레이트에 적용된다. 블록(735)에서, 냉각 플레이트가 정전 퍽 조립체에 고정된다. 일 실시예에서, 파스너들이 하부 퍽 플레이트 및/또는 냉각 플레이트에서의 피처들 내에 삽입된다. 일 실시예에서, 파스너들은, 하부 퍽 플레이트가 상부 퍽 플레이트에 본딩되기 전에, 하부 퍽 플레이트 내로 삽입된다. 그러한 실시예에서, 파스너들은 퍽 내에 영구적으로 매립될 수 있다. 그 후에, 정전 퍽 조립체가, 파스너들을 조임으로써(예컨대, 하부 퍽 플레이트에서의 피처들로부터 돌출되는 볼트들을 냉각 플레이트에서의 피처들에 있는 너트들 내로 스레딩함으로써), 냉각 플레이트에 커플링될 수 있다.
[0091] 전술한 설명은 본 발명의 여러 실시예들의 양호한 이해를 제공하기 위해 특정한 시스템들, 컴포넌트들, 방법들 등과 같으 다수의 특정한 세부사항들을 제시한다. 그러나, 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들이 이들 특정한 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 다른 경우들에서, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 잘-알려진 컴포넌트들 또는 방법들이 상세히 설명되지 않거나 또는 간단한 블록도 포맷으로 제시된다. 따라서, 제시된 특정한 세부사항들은 단지 예시적인 것일 뿐이다. 특정한 구현들이 이들 예시적인 세부사항들로부터 변화될 수 있고, 여전히, 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려될 수 있다.
[0092] 본 명세서 전체에 걸친 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 그 실시예와 관련하여 설명되는 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸친 다양한 개소들에서의 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구의 출현들이 모두 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 부가하여, "또는"이라는 용어는 배타적인 "또는"이 아니라 포괄적인 "또는"을 의미하도록 의도된다. "약" 또는 "대략"이라는 용어가 본원에서 사용되는 경우에, 이는 제시되는 공칭 값이 ± 10 % 내에서 정확한 것을 의미하도록 의도된다.
[0093] 본원에서의 방법들의 동작들이 특정한 순서로 도시되고 설명되지만, 각각의 방법의 동작들의 순서는, 특정한 동작들이 역순으로 수행될 수 있거나 또는 특정한 동작이 다른 동작들과 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수 있도록 변경될 수 있다. 다른 실시예에서, 별개의 동작들의 서브-동작들 또는 명령들은 간헐적인 및/또는 교번하는 방식으로 이루어질 수 있다.
[0094] 위의 설명이 예시적이도록 의도되고 제한적이도록 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 위의 설명을 읽고 이해할 시에 다수의 다른 실시예들이 당업자에게 자명하게 될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는, 그러한 청구항들에 권한이 부여되는 등가물들의 전체 범위와 함께, 첨부된 청구항들을 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 정전 퍽 조립체(electrostatic puck assembly)로서,
    AlN 또는 Al2O3를 포함하고, 제1 열 팽창 계수를 갖는 상부 퍽 플레이트 ― 상기 상부 퍽 플레이트는 기판을 정전기적으로 고정시키는 하나 또는 그 초과의 전극들, 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들을 더 포함함 ―;
    제1 금속 본드에 의해 상기 상부 퍽 플레이트에 본딩(bond)되는 하부 퍽 플레이트 ― 상기 하부 퍽 플레이트는, 상기 제1 열 팽창 계수 또는 상기 제1 열 팽창 계수로부터 최대 +/- 10 %만큼 벗어나는 제2 열 팽창 계수를 갖는 재료를 포함하고, 그리고 상기 하부 퍽 플레이트는, 상기 하부 퍽 플레이트의 중심으로부터 복수의 상이한 거리들로 상기 하부 퍽 플레이트에 걸쳐 분포되는 복수의 피처들(features)을 포함하고, 상기 복수의 피처들의 각각은 복수의 파스너들(fasteners) 중 하나를 수용함 ―;
    제2 금속 본드에 의해 상기 하부 퍽 플레이트에 본딩되는 백킹 플레이트 ― 상기 백킹 플레이트는 AlN 또는 Al2O3를 포함하고, 상기 백킹 플레이트는, 상기 백킹 플레이트를 통해 상기 하부 퍽 플레이트의 복수의 피처들 중 적어도 일부에 대한 접근을 제공하는 하나 또는 그 초과의 홀들을 포함함 ―; 및
    상기 백킹 플레이트의 외측 벽의 적어도 일부분을 코팅하는 전기 전도성 금속 코팅 ― 상기 전기 전도성 금속 코팅은 상기 하부 퍽 플레이트에 고주파(RF) 신호를 위한 경로를 제공함 ―을 포함하는,
    정전 퍽 조립체.
  2. 정전 퍽 조립체로서,
    AlN 또는 Al2O3를 포함하고, 제1 열 팽창 계수를 갖는 상부 퍽 플레이트 ― 상기 상부 퍽 플레이트는 기판을 정전기적으로 고정시키는 하나 또는 그 초과의 전극들, 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들을 더 포함함 ―;
    상기 상부 퍽 플레이트에 본딩되는 하부 퍽 플레이트 ― 상기 하부 퍽 플레이트는, 상기 하부 퍽 플레이트의 중심으로부터 복수의 상이한 거리들로 상기 하부 퍽 플레이트에 걸쳐 분포되는 복수의 피처들을 포함함 ―;
    a) 상기 하부 퍽 플레이트 내에 매립된 복수의 나선형 삽입부들 또는 b) 상기 하부 퍽 플레이트 내에 적어도 부분적으로 매립된 제2 복수의 나선형 파스너들 중 적어도 하나; 및
    상기 하부 퍽 플레이트에 본딩되는 백킹 플레이트 ― 상기 백킹 플레이트는 AlN 또는 Al2O3를 포함하고, 상기 백킹 플레이트는, 상기 백킹 플레이트를 통해 상기 하부 퍽 플레이트의 복수의 피처들 중 적어도 일부에 대한 접근을 제공하는 복수의 홀들을 포함함―를 포함하고,
    상기 복수의 나선형 삽입부들의 각각의 나선형 삽입부는 상기 복수의 피처들 내에 배치되고, 상기 복수의 나선형 삽입부들의 각각은 제1 복수의 나선형 파스너들 중 하나를 수용하고,
    상기 제2 복수의 나선형 파스너들의 각각의 나선형 파스너의 헤드는 상기 복수의 피쳐들의 피쳐 내에 배치되는,
    정전 퍽 조립체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 퍽 플레이트는 3 내지 10 mm의 제1 두께를 가지고, 상기 백킹 플레이트는 3 내지 10 mm의 제2 두께를 가지며, 상기 하부 퍽 플레이트는 상기 제1 두께 및 상기 제2 두께와 동일하거나, 또는 상기 제1 두께 및 상기 제2 두께보다 큰 제3 두께를 갖는,
    정전 퍽 조립체.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정전 퍽 조립체는, 상기 정전 퍽 조립체를 손상시키지 않으면서, 최대 300 ℃의 온도들에서 동작가능한,
    정전 퍽 조립체.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 퍽 플레이트는 상기 백킹 플레이트의 제2 외측 직경과 동일한 제1 외측 직경을 갖는,
    정전 퍽 조립체.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 퍽 플레이트는 상기 하부 퍽 플레이트 또는 상기 백킹 플레이트 중 적어도 하나의 제2 외측 직경보다 큰 제1 외측 직경을 갖는,
    정전 퍽 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 백킹 플레이트의 외측 벽 상의 상기 전기 전도성 금속 코팅 위에 플라즈마 저항성 세라믹 코팅을 더 포함하는,
    정전 퍽 조립체.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 퍽 플레이트 내에 드릴링되는(drilled) 카운터-보어 스루 홀(counter-bored through hole); 및
    상기 카운터-보어 스루 홀 내로 삽입되는 금속 보호 플러그를 더 포함하고,
    상기 금속 보호 플러그는 하나 또는 그 초과의 가스들에 대한 노출로부터 상기 카운터-보어 스루 홀의 내부를 보호하는,
    정전 퍽 조립체.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 퍽 플레이트는, a) 몰리브덴, b) Si, SiC, 및 Ti를 포함하는 금속 매트릭스 복합물, 또는 c) AlSi 합금이 침투된 SiC 다공성 바디 중 적어도 하나를 포함하는,
    정전 퍽 조립체.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 백킹 플레이트에 커플링되는 냉각 플레이트; 및
    상기 냉각 플레이트의 상측에 배치되는 개스킷(gasket)을 더 포함하고,
    상기 개스킷은 상기 냉각 플레이트와 상기 백킹 플레이트 사이에서 압축되고, 상기 개스킷은 상기 냉각 플레이트와 상기 백킹 플레이트 사이에서 서멀 초크(thermal choke)로서 작용하는,
    정전 퍽 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 개스킷 상의 가요성 흑연 층을 더 포함하는,
    정전 퍽 조립체.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정전 퍽 조립체의 바닥에 배치되는 링 또는 개스킷 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    상기 링 또는 상기 개스킷 중 적어도 하나는 상기 복수의 파스너들에 의해 가해지는 힘을 통해 압축되고, 상기 복수의 파스너들은, 각각 동일한 체결력을 가하여 냉각 플레이트를 상기 정전 퍽 조립체에 커플링시키고, 상기 링 또는 상기 개스킷 중 적어도 하나를 압축하고, 그리고 상기 냉각 플레이트와 상기 하부 퍽 플레이트 사이의 동일한 분리를 유지하여, 상기 냉각 플레이트와 상기 하부 퍽 플레이트 사이의 균일한 열 전달을 용이하게 하는,
    정전 퍽 조립체.
  13. 기판 지지 조립체로서,
    다층 스택(multi-layer stack) ― 상기 다층 스택은,
    전기 절연성 상부 퍽 플레이트;
    제1 금속 본드에 의해 상기 상부 퍽 플레이트에 본딩되는 하부 퍽 플레이트; 및
    제2 금속 본드에 의해 상기 하부 퍽 플레이트에 본딩되는 전기 절연성 백킹 플레이트를 포함하고,
    상기 전기 절연성 상부 퍽 플레이트는, 기판을 정전기적으로 고정시키는 하나 또는 그 초과의 전극들, 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들을 포함하고,
    상기 하부 퍽 플레이트는, 상기 하부 퍽 플레이트의 중심으로부터 복수의 상이한 거리들로 상기 하부 퍽 플레이트의 바닥 측에 걸쳐 분포되는 복수의 피처들을 포함하고, 상기 복수의 피처들의 각각은 복수의 파스너들 중 하나를 수용하며,
    상기 전기 절연성 백킹 플레이트는, 상기 백킹 플레이트를 통해 상기 하부 퍽 플레이트의 복수의 피처들 중 적어도 일부에 대한 접근을 제공하는 하나 또는 그 초과의 홀들을 포함함 ―;
    상기 복수의 파스너들에 의해 상기 다층 스택에 커플링되는 베이스 플레이트 ― 상기 복수의 파스너들은 각각 동일한 체결력을 가하여 상기 베이스 플레이트를 상기 다층 스택에 커플링시키고, 상기 동일한 체결력은 냉각 플레이트와 상기 다층 스택 사이의 균일한 열 전달을 용이하게 하고, 상기 냉각 플레이트는 상기 백킹 플레이트와 상기 베이스 플레이트의 사이에서 커플링됨 ―; 및
    링 또는 개스킷 중 적어도 하나 ― 상기 링 또는 상기 개스킷 중 적어도 하나는, 상기 베이스 플레이트 또는 상기 냉각 플레이트 중 적어도 하나와 상기 다층 스택 사이에서 압축됨 ―를 포함하는,
    기판 지지 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 상부 퍽 플레이트는 AlN 또는 Al2O3를 포함하고, 상기 백킹 플레이트는 AlN 또는 Al2O3를 포함하고, 상기 하부 퍽 플레이트는, a) 몰리브덴, b) Si, SiC, 및 Ti를 포함하는 금속 매트릭스 복합물, 또는 c) AlSi 합금이 침투된 SiC 다공성 바디 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 링 또는 상기 개스킷 중 적어도 하나는 폴리이미드를 포함하는,
    기판 지지 조립체.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트는 복수의 스프링들에 의해 상기 베이스 플레이트에 연결되고, 상기 복수의 스프링들은 상기 다층 스택에 대하여 상기 냉각 플레이트를 프레스하도록 힘을 가하고,
    상기 기판 지지 조립체는, 상기 다층 스택과 상기 냉각 플레이트 사이에 배치되는 상기 개스킷을 더 포함하고, 상기 복수의 스프링들은 상기 개스킷을 압축하고, 상기 개스킷은 상기 냉각 플레이트와 상기 다층 스택 사이에서 서멀 초크로서 작용하는,
    기판 지지 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 개스킷 상의 가요성 흑연 층을 더 포함하는,
    기판 지지 조립체.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 링을 더 포함하고, 상기 링은, 상기 전기 절연성 상부 퍽 플레이트와 상기 베이스 플레이트 사이에서 압축되는 o-링인,
    기판 지지 조립체.
  18. 정전 퍽 조립체를 제조하는 방법으로서,
    AlN 또는 Al2O3를 포함하고, 제1 열 팽창 계수를 갖는 상부 퍽 플레이트를 형성하는 단계 ― 상기 상부 퍽 플레이트는 기판을 정전기적으로 고정시키는 하나 또는 그 초과의 전극들, 및 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들을 더 포함함 ―;
    제1 금속 본드로 상기 상부 퍽 플레이트에 하부 퍽 플레이트를 본딩하는 단계 ― 상기 하부 퍽 플레이트는 상기 제1 열 팽창 계수 또는 상기 제1 열 팽창 계수로부터 최대 +/- 10 %만큼 벗어나는 제2 열 팽창 계수를 가지고, 그리고 상기 하부 퍽 플레이트는, 상기 하부 퍽 플레이트의 중심으로부터 복수의 상이한 거리들로 상기 하부 퍽 플레이트에 걸쳐 분포되는 복수의 피처들을 포함하고, 상기 복수의 피처들의 각각은 복수의 파스너들 중 하나를 수용함 ―;
    제2 금속 본드로 상기 하부 퍽 플레이트에 백킹 플레이트를 본딩하는 단계 ― 상기 백킹 플레이트는 AlN 또는 Al2O3를 포함하고, 상기 백킹 플레이트는, 상기 백킹 플레이트를 통해 상기 하부 퍽 플레이트의 복수의 피처들 중 적어도 일부에 대한 접근을 제공하는 하나 또는 그 초과의 홀들을 포함함 ―; 및
    전기 전도성 금속 코팅으로 상기 백킹 플레이트의 외측 벽의 적어도 일부분을 코팅하는 단계 ― 상기 전기 전도성 금속 코팅은 상기 하부 퍽 플레이트에 고주파(RF) 신호를 위한 경로를 제공함 ―를 포함하는,
    정전 퍽 조립체를 제조하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    냉각 플레이트의 상측에 개스킷 또는 o-링 중 적어도 하나를 배치하는 단계;
    상기 백킹 플레이트에 상기 냉각 플레이트의 상측을 고정시키는 단계; 및
    상기 냉각 플레이트와 상기 백킹 플레이트 사이의 균일한 열 전달을 용이하게 하기 위해 상기 냉각 플레이트와 상기 백킹 플레이트 사이에 동일한 분리를 유지하도록, 상기 o-링 또는 상기 개스킷 중 적어도 하나를 압축하는 단계를 더 포함하는,
    정전 퍽 조립체를 제조하는 방법.

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