KR102558926B1 - 다수의 전극들을 갖는 반도체 기판 지지부 및 이를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

다수의 전극들을 갖는 반도체 기판 지지부 및 이를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

정전 척을 제조하기 위한 방법은, 금속 접합 층으로, 제1 세라믹 플레이트를 제2 세라믹 플레이트에 접합하는 단계를 포함한다. 금속 접합 층으로부터 형성된 적어도 하나의 전극 부분을 제공하기 위해 제1 세라믹 플레이트를 통해 그리고 금속 접합 층을 통해 연장되는 적어도 하나의 홈이 형성된다. 적어도 금속 접합 층 내의 적어도 하나의 홈은 적어도 하나의 전극 부분을 전기적으로 격리하기 위해 유전체 재료로 충전된다. 이러한 방법에 의해 제조된 정전 척 또는 다른 구조가 제공될 수 있다.

Description

다수의 전극들을 갖는 반도체 기판 지지부 및 이를 제조하기 위한 방법
관련 출원들에 대한 상호-참조
[0001] 본 출원은 2017년 8월 25일에 Parker에 의해 출원된 미국 가특허 출원 번호 제62/550,559호를 우선권으로 주장하며, 그의 전체 내용은 인용에 의해 본원에 포함된다.
발명의 기술분야
[0002] 본 발명은 반도체 기판 지지부들에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전극을 갖는 반도체 기판 지지부들에 관한 것이다.
[0003] 다수의 척킹 전극들을 갖는 반도체 지지 구조들은 반도체 프로세싱 및 다른 산업 애플리케이션들을 지원하는 데 사용될 수 있다. 그러한 조각(piece)들을 제조하기 위한 종래의 방법들은 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요된다.
[0004] 도 1은 금속 접합 층으로 제2 세라믹 층에 접합된 제1 세라믹 층으로부터 형성되는, 본 발명의 플레이트 조립체의 일 실시예의 단면도이다.
[0005] 도 2는 본 발명의 플레이트 조립체에서 본 발명의 그라인드 패턴의 일 실시예의 평면도이다.
[0006] 도 3은 도 2의 플레이트 조립체에서 도 2의 그라인드 패턴의 사시도이다.
[0007] 도 4는 도 2의 플레이트 조립체에서 도 2의 그라인드 패턴의 도면이다.
[0008] 도 5는 도 2의 충전된 그라인드 패턴을 갖는 도 2의 플레이트 조립체의 도면이다.
[0009] 도 6은 본 발명의 정전 척의 실시예의 사시도이다.
[0010] 도 7은 도 6의 정전 척의 부분 분해도이다.
[0011] 도 8은 본 발명의 정전 척의 플레이트 조립체의 실시예의 분해도이다.
[0012] 도 9는 본 발명의 정전 척의 실시예에서 리프트 핀 홀(lift pin hole)의 단면도이다.
[0013] 도 10은 본 발명의 정전 척의 일 실시예에서 냉각 가스 홀의 단면도이다.
[0014] 도 11은 본 발명의 2개의 전극 플레이트 조립체의 저면도이다.
[0015] 반도체 기판 지지부 및 반도체 기판 지지부를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 반도체 기판 지지부는 임의의 적합한 유형, 예컨대 정전 척일 수 있다. 반도체 기판 지지부는 임의의 적합한 방식으로 금속 접합 층으로 제2 세라믹 층 또는 플레이트에 접합된 제1 세라믹 층 또는 플레이트를 포함할 수 있다. 접합된 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들은 선택적으로, 플레이트 조립체로서 지칭될 수 있다. 제1 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 최하부 세라믹 층 또는 플레이트로서 지칭될 수 있다. 제2 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 최상부 세라믹 층 또는 플레이트로서 지칭될 수 있다. 적어도 하나의 전극 부분을 제공하기 위해 제1 세라믹 층 또는 플레이트를 통해 그리고 금속 접합 층을 통해 연장되는 적어도 하나의 홈이 형성되거나 제공될 수 있다. 적어도 하나의 홈은 선택적으로 금속 접합 층으로부터 형성된 복수의 별개의 전극 부분들을 형성할 수 있다. 적어도 금속 접합 층 내의 적어도 하나의 홈은 선택적으로, 적어도 하나의 전극 부분을 전기적으로 격리하기 위해 적합한 유전체 재료로 충전될 수 있다. 적합한 유전체 재료는 선택적으로 복수의 전극 부분들을 서로 격리할 수 있다. 제1 세라믹 층 또는 플레이트 내의 적어도 하나의 홈은 선택적으로 임의의 적합한 유전체 재료로 충전될 수 있다.
[0016] 제1 세라믹 층 또는 플레이트는 임의의 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 제1 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 알루미늄에 의한 확산에 민감하지 않은 것으로 알려진 세라믹으로 이루어질 수 있다. 제1 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 알루미나로 이루어질 수 있다. 제1 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 알루미늄 산화물로 이루어질 수 있다. 제1 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 사파이어로 이루어질 수 있다. 제1 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 베릴리아(beryllia)로 이루어질 수 있다. 제1 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 지르코니아(zirconia)로 이루어질 수 있다. 제1 세라믹 플레이트는 선택적으로 석영으로 이루어질 수 있다. 제2 세라믹 층 또는 플레이트는 임의의 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 제2 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 알루미늄에 의한 확산에 민감하지 않은 것으로 알려진 세라믹으로 이루어질 수 있다. 제2 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 알루미나로 이루어질 수 있다. 제2 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 알루미늄 산화물로 이루어질 수 있다. 제2 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 사파이어로 이루어질 수 있다. 제2 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 베릴리아로 이루어질 수 있다. 제2 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 지르코니아로 이루어질 수 있다. 제2 세라믹 플레이트는 선택적으로 석영으로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들은 동일한 세라믹 재료 또는 상이한 세라믹 재료들로 이루어질 수 있으며, 각각의 층 또는 플레이트는 이 단락에 열거된 세라믹 재료들 중 임의의 것을 포함하는 임의의 적합한 세라믹 재료로 이루어진다. 제1 세라믹 층 또는 플레이트 및 제2 세라믹 층 또는 플레이트 각각은 예컨대, 평면도로 볼 때 선택적으로 원형일 수 있다. 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들은 선택적으로 동일하거나 상이한 두께들을 가질 수 있다.
[0017] 제1 세라믹 층 또는 플레이트 및 제2 세라믹 층 또는 플레이트 각각은 선택적으로 접합 표면을 가질 수 있고, 금속 접합 층은 선택적으로, 제1 세라믹 층 또는 플레이트를 제2 세라믹 층 또는 플레이트에 접합하기 위해 각각의 세라믹 층 또는 플레이트의 접합 표면에 결합(engage)될 수 있다.
[0018] 예컨대, 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 각각의 접합 표면과 결합하기 위해 임의의 적합한 금속 재료가 접합 층에 대해 사용될 수 있다. 알루미늄이 선택적으로 접합 층에 대해 사용될 수 있다. 접합 층의 알루미늄은 임의의 적합한 중량으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 알루미늄의 접합 층은 선택적으로, 중량으로 89% 초과의 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 알루미늄의 접합 층은 선택적으로 중량으로 92% 초과의 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 알루미늄의 접합 층은 선택적으로 중량으로 98% 초과의 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 알루미늄의 접합 층은 선택적으로 중량으로 99% 초과의 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 알루미늄의 접합 층은 선택적으로 중량으로 99.5% 초과의 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 알루미늄의 접합 층은 선택적으로 중량으로 99.99% 초과의 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 접합 층의 알루미늄은 금속 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 금속으로서 지칭될 수 있다.
[0019] 제1 세라믹 층 또는 플레이트 및 제2 세라믹 층 또는 플레이트 각각은 선택적으로 예컨대, 금속 접합 재료의 층으로 예컨대, 그 각각의 접합 표면 상에서 사전 금속화될 수 있다. 금속은 선택적으로 위에서 개시된 고순도 알루미늄들 중 임의의 것을 포함하는 알루미늄일 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 각각은 선택적으로, 10-15 미크론 범위의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 각각은 선택적으로 10-20 미크론 범위의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 각각은 선택적으로 12.5-15 미크론 범위의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 각각은 선택적으로, 10미크론 초과의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 제1 세라믹 층 또는 플레이트 및 제2 세라믹 층 또는 플레이트 상의 금속 층들은 선택적으로 접합 층을 형성하는 금속 전체를 형성할 수 있다. 알루미늄 이외의 금속 접합 층이 선택적으로 이러한 동일 두께들 중 임의의 것을 가질 수 있다.
[0020] 제1 세라믹 층 또는 플레이트 및 제2 세라믹 층 또는 플레이트 중 하나만이 금속 층으로 사전 금속화될 수 있다. 금속은 선택적으로 위에서 개시된 고순도 알루미늄들 중 임의의 것을 포함하는 알루미늄일 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 중 하나는 선택적으로, 20-30 미크론 범위의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 중 하나는 선택적으로, 20미크론 초과의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 중 하나는 선택적으로 20-50 미크론 범위의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 제1 세라믹 층 또는 플레이트 또는 제2 세라믹 층 또는 플레이트 증 어느 하나 상의 금속 층은 접합 층을 형성하는 금속 전체를 형성할 수 있다.
[0021] 금속 접합 층의 일부는 선택적으로 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 중 하나 또는 둘 모두에 스퍼터링될 수 있다. 예컨대, 12.5 미크론 또는 임의의 다른 적합한 두께의 알루미늄이 선택적으로 제1 세라믹 층 또는 플레이트 및 제2 세라믹 층 또는 플레이트 각각에 스퍼터링될 수 있다.
[0022] 금속 접합 층은 선택적으로 적합한 납땜 재료에 의해 형성될 수 있다. 납땜 재료는 선택적으로 시트일 수 있다. 납땜 재료는 선택적으로 분말일 수 있다. 납땜 재료는 선택적으로 박막일 수 있다. 납땜 재료는 선택적으로 본원에서 설명된 납땜 프로세스들에 적합한 임의의 다른 폼 팩터일 수 있다. 납땜 재료가 시트인 경우, 시트는 선택적으로 임의로 0.00019 내지 0.011 인치 이상의 범위의 두께를 가질 수 있다. 시트는 선택적으로 대략 0.0012 인치의 두께를 가질 수 있다. 시트는 선택적으로 대략 0.006 인치의 두께를 가질 수 있다.
[0023] 플레이트 조립체는 금속 접합 층으로 하여금, 제1 세라믹 층 또는 플레이트를 제2 세라믹 층 또는 플레이트에 접합하게 하도록 임의의 적합한 온도로 가열될 수 있다. 예컨대, 플레이트 조립체는 선택적으로 적어도 770 ℃의 접합 온도로 가열될 수 있다. 플레이트 조립체는 선택적으로 적어도 800 ℃의 접합 온도로 가열될 수 있다. 플레이트 조립체는 선택적으로 770 ℃ 내지 1200 ℃ 범위의 접합 온도로 가열될 수 있다. 플레이트 조립체는 선택적으로 1100 ℃ 범위의 접합 온도로 가열될 수 있다. 플레이트 조립체는 선택적으로 800 ℃ 내지 1200 ℃ 범위의 접합 온도로 가열될 수 있다.
[0024] 접합 분위기, 즉, 금속 접합 층으로 제1 세라믹 층 또는 플레이트를 제2 세라믹 층 또는 플레이트에 접합하기 위한 분위기는 임의의 적합한 유형으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 접합 분위기는 선택적으로 무산소화(non-oxygenate)될 수 있다. 접합은 선택적으로 임의의 적합한 진공, 예컨대 1x10E-4 Torr 미만의 압력을 갖는 진공 또는 1x10E-5 Torr 미만의 압력을 갖는 진공에서 발생할 수 있다. 추가의 산소 제거는 선택적으로 접합 분위기에서의 지르코늄 또는 티타늄의 배치로 달성될 수 있다. 진공 이외의 분위기들이 선택적으로 사용될 수 있다. 예컨대, 아르곤(Ar) 분위기가 선택적으로 사용될 수 있다. 다른 희가스들이 선택적으로 사용될 수 있다. 수소(H2) 분위기가 선택적으로 사용될 수 있다.
[0025] 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 사이에 알루미늄의 금속 접합부를 형성하기 위한 프로세스는 선택적으로 확산 본딩에서 자유로울 수 있다. 알루미늄의 금속 접합부를 형성하기 위한 프로세스에서, 알루미늄은 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 각각의 접합 표면들을 습윤시킬 수 있다.
[0026] 접합 후, 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들은 선택적으로, 이들 사이에서 기밀 밀봉으로 이들을 접합하는 알루미늄 또는 다른 적합한 금속 층을 갖는다. 알루미늄의 금속 접합부는 선택적으로 0보다 큰 두께를 가질 수 있다. 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 사이의 접합부가 알루미늄 접합부인 경우, 제1 및 제2 세라믹 층들 및 플레이트들은 선택적으로 알루미늄 접합 재료의 확산에서 자유로울 수 있다.
[0027] 적어도 하나의 홈은 선택적으로 복수의 홈들일 수 있다. 적어도 하나의 홈 또는 복수의 홈들은 선택적으로 배제 패턴(exclusion pattern)으로서 지칭될 수 있다. 각각의 홈은 선택적으로 리세스 또는 슬롯, 예컨대, 제1 세라믹 층 또는 플레이트 및 금속 접합 층의 리세스 또는 슬롯으로서 지칭될 수 있다. 적어도 하나의 홈은 임의의 적합한 방식으로, 예컨대 기계가공 또는 그라인딩에 의해 형성될 수 있다. 적어도 하나의 홈들은 선택적으로, 적어도 하나의 홈에서 유전체 재료에 의해 생성된 유전체 장벽 예컨대, 하나 이상의 전극 부분들 또는 전극들에서의 전하량이 타겟 애플리케이션에 대해 충분하도록 충분히 넓게 한다. 적어도 하나의 홈은 선택적으로 하나 이상의 전극들의 외주를 정밀하게 정의하기 위한 원형 홈을 포함할 수 있다.
[0028] 유전체 재료는 임의의 적합한 유형으로 이루어질 수 있으며, 선택적으로 필러(filler)로서 지칭될 수 있다. 예컨대, 유전체 재료는 선택적으로 고 유전체 효과 에폭시(high dielectric effect epoxy)일 수 있다. 유전체 재료는 선택적으로 고 유전체 강도의 고 열전도율 엘라스토머일 수 있다. 유전체 재료는 선택적으로 마그네슘 산화물일 수 있으며, 이는 선택적으로 유리섬유와 같은 적합한 유리로 커버될 수 있다. 각각의 전극 부분은 선택적으로 전극으로서 지칭될 수 있다. 적어도 하나의 홈은 선택적으로 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들 중 하나 또는 둘 모두의 세라믹과 동일한 세라믹의 고체 조각들, 예컨대 얇은 스트립들로 충전될 수 있으며, 이는 선택적으로 고 유전체 효과 에폭시로 본딩될 수 있다.
[0029] 적합한 전기 커넥터들, 예컨대 전도성 리드들은 선택적으로 하나 이상의 전극들로 연장될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 전기 커넥터는 각각의 전극 부분 또는 전극으로 연장될 수 있다. 적합한 전기 커넥터들은 선택적으로 제1 세라믹 층 또는 플레이트를 통해 하나 이상의 전극 부분들 또는 전극들로 연장될 수 있다.
[0030] 제2 세라믹 층 또는 플레이트는 선택적으로 반도체 기판을 지지하기 위해 접합 표면에 대향하는 표면을 가질 수 있다. 충전 단계 후, 제2 세라믹 층 또는 플레이트, 예컨대 적어도, 하나 이상의 전극들 위에 놓인 부분은 선택적으로 예컨대, 하나 이상의 전극 부분들 또는 전극들의 정전식 수축 또는 클램핑을 증가시키거나 향상시키기 위해 임의의 적합한 두께로 감소되거나 얇아질 수 있다. 하나 이상의 전극 부분들 또는 전극들의 세라믹 조립체에의 배치에 있어 높은 평면성 및 정확성들은 이러한 두께의 감소를 허용할 수 있다. 충전 재료, 예컨대 적합한 유전체 재료는 이러한 두께의 감소를 용이하게 하기 위해 플레이트 조립체의 강성을 향상시킬 수 있다. 금속 접합 층에 의해 형성된 하나 이상의 전극들 또는 금속 접합 층 위에 놓인 제2 세라믹 플레이트의 두께는 선택적으로 0.015 인치 미만의 두께로 감소되거나 얇아질 수 있다. 금속 접합 층에 의해 형성된 하나 이상의 전극들 또는 금속 접합 층 위에 놓인 제2 세라믹 플레이트의 두께는 선택적으로 0.010 내지 0.012 인치 범위의 두께로 감소되거나 얇아질 수 있다. 금속 접합 층에 의해 형성된 하나 이상의 전극들 또는 금속 접합 층 위에 놓인 제2 세라믹 플레이트의 두께는 선택적으로 0.005 내지 0.015 인치 범위의 두께로 감소되거나 얇아질 수 있다. 금속 접합 층에 의해 형성된 하나 이상의 전극들 또는 금속 접합 층 위에 놓인 제2 세라믹 플레이트의 두께는 선택적으로 0.005 내지 0.010 인치 범위의 두께로 감소되거나 얇아질 수 있다. 금속 접합 층에 의해 형성된 하나 이상의 전극들 또는 금속 접합 층 위에 놓인 제2 세라믹 플레이트의 두께는 선택적으로 0.006 인치의 두께로 감소되거나 얇아질 수 있다. 금속 접합 층에 의해 형성된 하나 이상의 전극들 또는 금속 접합 층 위에 놓인 제2 세라믹 플레이트의 두께는 선택적으로 더 얇은 두께로 감소되거나 얇아질 수 있다.
[0031] 본원에서, 예컨대 아래에서 기술되는 본 발명의 실시예들은 본 발명의 예들이며, 일부 경우들에, 본 발명의 전술한 논의보다 더 넓거나 좁을 수 있지만, 본 발명의 폭을 제한하려는 것은 아니다. 그러한 실시예들에서 기술된 본 발명의 임의의 부가적인 특징들은 선택적이다. 본원에서 기술된 임의의 실시예의 특징은 선택적으로, 본원에서 기술된 임의의 실시예의 임의의 다른 특징과 함께 또는 그 없이, 본 발명의 임의의 다른 실시예와 결합될 수 있다. 아래의 방법들의 모든 특성들, 단계들, 파라미터들 및 특징들은 아래에 기술된 특정 실시예들 또는 특정 부분들로 제한되는 것이 아니라, 대신에 본 발명의 전술한 논의 및 본 발명의 모든 실시예들에 선택적으로 응용 가능할 수 있다. 광범위한 용어 및 기술어(descriptor)들은 때로는, 개시내용을 특정 용어 또는 기술어로 제한하는 것이 아니라, 단지 논의 및 이해의 용이성을 위해 본원에서 보다 구체적 용어들 및 기술어들로 대체된다.
[0032] 접합 재료로서 금속 알루미늄을 사용하여 세라믹 조각들로 제조된 다수의 척킹 전극들을 갖는 정전 척을 제조하기 위한 방법이 선택적으로 제공된다. 알루미늄은 제1 및 제2 세라믹 조각들 사이에 배치될 수 있고, 세라믹 조각 및 접합 알루미늄의 조립체는 770 ℃ 내지 1200 ℃의 범위에서 가열될 수 있다. 접합 분위기는 무산소화될 수 있다. 접합 후, 전극 패턴의 배제부들은, 플레이트 층들로서 지칭될 수 있는 세라믹 조각들 중 하나를 통해 기계가공함으로써 또한 기계가공될 수 있다. 기계가공된 배제 슬롯들은 그 후 에폭시 또는 다른 적합한 재료로 충전될 수 있다. 정전 척, 반도체 기판 지지부 또는 다른 구조가 이러한 방법에 따라 제조될 수 있다.
[0033] 다수의 척킹 전극들을 갖는 정전 척의 제조를 위한 방법이 선택적으로 제공되며 2개의 플레이트들의 접합으로 시작한다. 2개의 플레이트들은 선택적으로 원형 플레이트들이고 선택적으로 세라믹으로 이루어진다. 2개의 플레이트들은 선택적으로 원형 플레이트들일 수 있고 선택적으로 알루미늄에 의한 확산에 민감하지 않은 것으로 알려진 세라믹으로 이루어질 수 있다. 플레이트들의 선택적 세라믹 재료는 알루미나, 알루미늄 질화물, 사파이어, 베릴륨 산화물 또는 지르코니아를 포함하는 임의의 적합한 유형으로 이루어질 수 있다. 플레이트들 중 하나 또는 둘 모두는 선택적으로 석영으로 이루어질 수 있다.
[0034] 도 1은 본 발명에 따른 선택적 조립체(101)의 부분 단면도이다. 세라믹 최상부 층(102)은 접합 층(103)으로 세라믹 최하부 층(104)에 접합된다. 접합 층(103)은 선택적으로 최상부 층(102)을 최하부 층(104)에 접합하고 그 후 하나 이상의 척킹 전극들로서 또한 기능하도록 사용될 수 있다. 접합 층(103)이 최상부 세라믹 층(102)의 에지에 거의 근접하는 것으로 도 1에 예시되지만, 접합 층의 외부 둘레 부분의 전기적 디커플링이 선택적으로 존재할 수 있다. 세라믹 최상부 층(102)은 선택적으로 알루미나, 알루미늄 질화물, 사파이어, 베릴륨 산화물 또는 지르코니아로 이루어질 수 있다. 세라믹 최하부 층(104)은 선택적으로 알루미나, 알루미늄 질화물, 사파이어, 베릴륨 산화물 또는 지르코니아로 이루어질 수 있다. 접합 층은 선택적으로 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 접합 층은 선택적으로 중량으로 89% 초과의 알루미늄의 금속 층일 수 있다. 접합 층은 선택적으로 중량으로 99% 초과의 알루미늄의 금속 층일 수 있다. 접합 층은 선택적으로 중량으로 99.99% 초과의 알루미늄의 금속 층일 수 있다.
[0035] 예컨대, 2개의 세라믹 도금 디스크들은 알루미나일 수 있고 선택적으로 각각 0.125 인치 두께일 수 있다. 각각의 알루미나 디스크는 선택적으로 12.5 미크론의 알루미늄으로 스퍼터링될 수 있다. 그 후 플레이트들은 선택적으로 본원에서 설명된 프로세스들 중 임의의 것에 따라 납땜될 수 있다. 플레이트들은 선택적으로 대략 2psi의 접촉 압력으로 함께 가압되고 1x10E-4 Torr 미만의 압력으로 진공 하에서 850 ℃에서 납땜될 수 있다. 납땜된 조립체는 도 1의 부분 단면에서 보여질 수 있으며, 여기서 예컨대, 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들은 상이한 두께들을 갖는 것으로 도시된다. 제1 및 제2 세라믹 층들 또는 플레이트들은 선택적으로 동일한 두께를 가질 수 있다.
[0036] 세라믹 최상부 층 및 세라믹 최하부 층 둘 모두는 선택적으로 금속 층으로 사전 금속화될 수 있다. 금속은 선택적으로 고순도 알루미늄일 수 있다. 각각의 층은 선택적으로 10-15 미크론 범위의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 각각의 층은 선택적으로 10-20 미크론 범위의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 각각의 층은 선택적으로 12.5-15 미크론 범위의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 각각의 층은 선택적으로 10 미크론 초과의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 세라믹 최상부 층 및 세라믹 최하부 층 상의 금속 층들은 선택적으로 접합 층을 형성하는 금속 전체를 형성할 수 있다.
[0037] 세라믹 최상부 층 및 세라믹 최하부 층 중 하나만이 선택적으로 금속 층으로 사전 금속화될 수 있다. 금속은 선택적으로 고순도 알루미늄일 수 있다. 층들 중 하나는 선택적으로 20-30 미크론 범위의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 층들 중 하나는 선택적으로 20 미크론 초과의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 층들 중 하나는 선택적으로 20-50 미크론 범위의 두께를 갖는 알루미늄 층으로 사전 금속화될 수 있다. 세라믹 최상부 층 및 세라믹 최하부 층 중 어느 하나 상의 금속 층은 선택적으로 접합 층을 형성하는 금속 전체를 형성할 수 있다.
[0038] 납땜 후, 2개의 원형 플레이트들은 선택적으로 이들 사이에서 기밀 밀봉으로 이들을 접합하는 알루미늄의 원형 디스크를 갖는다. 배제 패턴은 선택적으로 플레이트들 중 하나, 예컨대 최하부 플레이트를 통해, 그리고 그 후 알루미늄 층을 통해 기계가공함으로써 알루미늄 층 내로 기계가공될 수 있다. 기계가공은 선택적으로 초음파 밀링(ultrasonic milling)을 사용하여 행해질 수 있고 선택적으로 적합한 거리, 예컨대 대략 0.001 인치로 다른 플레이트, 예컨대 최상부 플레이트로 계속될 수 있다. 기계가공은 최하부 세라믹 층 또는 플레이트를 통해 그리고 그 후 또한, 접합 층을 통해 행해질 수 있다.
[0039] 도 2, 도 3 및 도 4는 플레이트, 알루미늄 또는 다른 접합 층을 통해 그리고 또한, 양극성 정전 척의 경우 제2 플레이트 내로 부분적으로 행해지는 기계가공 및 배제 패턴의 선택적 실시예를 예시한다. 도 2 및 도 3은 세라믹 최하부 층(201)을 통해 행해진 기계가공을 예시한다. 완성된 조립체를 제조하는 프로세스의 이 스테이지에서, 배제 패턴이 완성되었지만, 배제부들의 충전이 아직 발생하지 않았거나 최종 기계가공이 발생하지 않았다. 전극 패턴 분할 홈(202)은 금속 접합 층에 의해 형성된 전극을, 선택적인 실시예에서 십자가로 형상화되는 내부 전극 영역(203) 및 외부 전극 영역(204)으로 분할한다. 전극 패턴 분할 홈(202)은 세라믹 최하부 플레이트(201)를 통해 그리고 접합 층을 통해 그리고 세라믹 최상부 층(209)까지만 기계가공된다. 외부 홈(205)은 선택적으로 외부 전극 영역(204)으로부터 외주 부분(206)을 디커플링한다. 그 후, 외부 홈(205)은 또한 접합 층의 전극 부분으로부터 접합 층의 외부 환형 링을 전기적으로 디커플링한다. 접합 층으로부터 전극을 전기적으로 디커플링할 수 있는 선택적 리프트 핀 홈들(207)(이는 리프트 핀 관통 홀들(208) 주위에만 상주함)이 또한 보여진다. 도 4는 도 2 및 및 3에 예시된 유형의 실제 조립체의 도면이다. 홈들은 선택적으로 0.063 인치 폭만큼 좁을 수 있다. 홈들 중 하나 이상은 선택적으로, 하나 이상의 홈들에 있는 유전체 재료에 의해 생성된 유전체 장벽이 타겟 애플리케이션에 대해 충분하도록 충분히 넓다. 이 선택적 실시예에서 두 전극 디바이스로서 예시되었지만, 금속 접합 층으로부터 형성된 2개 초과의 전극 부분들 또는 전극들이 선택적으로 존재할 수 있다. 대안적으로, 단일 전극 부분 또는 전극이 선택적으로 존재할 수 있다.
[0040] 알루미늄 층의 배제 패턴은 선택적으로, 기계가공이 수행된 플레이트 내의 공극으로 미러링될 수 있다. 그 후, 공극은 선택적으로 고 유전체 효과 에폭시와 같은 필러로 충전될 수 있다. 필러는 선택적으로 고 유전체 강도의 고 열전도율 엘라스토머일 수 있다. 필러는 선택적으로 마그네슘 산화물일 수 있고 유리섬유와 같은 유리로 추후에 커버된다. 공극들은 선택적으로 고 유전체 효과 에폭시로 본딩될 수 있는 유전체 재료의 고체 조각들로 충전될 수 있다. 공극들은 선택적으로 플레이트 층들과 동일한 세라믹의 고체 조각들로 충전될 수 있으며, 이는 선택적으로 고 유전체 효과 에폭시로 본딩될 수 있다.
[0041] 도 5는 추후의 완료 스테이지에서 선택적 플레이트 조립체의 도면이다. 전극 분할 홈(202)은 고 유전체 효과 에폭시로 충전된다(212). 외부 홈(205)은 고 유전체 효과 에폭시로 충전된다(210). 리프트 핀 홈(207)은 고 유전체 효과 에폭시로 충전된다(211). 홈들은 선택적으로 고 유전체 효과 에폭시로 본딩될 수 있는 유전체 재료의 고체 조각들로 충전될 수 있다.
[0042] 후방 충전된 플레이트, 예컨대 제1 세라믹 층 또는 플레이트는 그 후, 필러가 배치된 표면이 평평하게 될 수 있도록 선택적으로 평탄화될 수 있다. 공극들의 충전 후에, 기계가공이 행해지지 않은 플레이트(이는 최상부 세라믹 층 또는 플레이트가 될 수 있음)는 선택적으로 더 얇은 두께에 이르기까지 기계가공되어 세라믹 플레이트 조립체를 완성할 수 있다. 예컨대, 최상부 플레이트는 선택적으로 0.010 내지 0.012 인치의 범위 또는 다른 더 얇은 두께에 이르기까지 기계가공될 수 있다. 최상부 플레이트 두께는 선택적으로 0.005 내지 0.015 인치의 범위에 있을 수 있다. 최상부 플레이트 두께는 선택적으로 0.005 내지 0.010 인치의 범위에 있을 수 있다. 최상부 플레이트는 선택적으로 0.006 인치의 두께에 이르기까지 얇아질 수 있다. 전극 패턴의 배제 존들에서 최상부 층 아래에의 필러 재료의 배치를 통해, 기계가공이 최상부 플레이트를 얇게 하는 동안 최상부 층에 대해 지지부가 존재한다. 이러한 지지가 없으면, 이러한 얇은 최상부 플레이트에 이르기까지의 기계가공은 기계가공 동안 플레이트의 편향으로 인해 최상부 플레이트에 대해 균열 또는 다른 손상을 초래할 수 있다.
[0043] 완성된 정전 척은 선택적으로 크로스 토크 없이 10,000V를 견딜 수 있을 수 있다.
[0044] 도 6 및 도 7은 본 발명의 정전 척(252)의 선택적 실시예의 도면 및 분해도를 각각 예시한다. 세라믹 최상부 층, 금속 접합 층 및 세라믹 최하부 층을 포함하는 세라믹 플레이트 조립체(250)는 선택적으로 베이스(251)에 부착될 수 있다. 베이스(251)는 선택적으로 금속일 수 있으며, 이 금속은 선택적으로 알루미늄일 수 있다. 베이스(251)는 선택적으로 세라믹 플레이트 조립체(250)의 가스 홀들(254, 255)로 가스를 라우팅하는 가스 플레넘들을 포함할 수 있다. 세라믹 플레이트 조립체(250)는 선택적으로 리프트 핀 홀들(253)을 포함할 수 있다. 세라믹 최상부 층은 선택적으로 매우 얇아서, 금속 접합 층 및 금속 접합 층의 배제 패턴이 세라믹 플레이트 조립체의 최상부 표면을 통해 볼 수 있게 될 수 있다.
[0045] 선택적으로 금속 접합 층을 형성하기 위한 선택적 납땜 재료는 선택적으로 시트, 분말, 박막의 형태일 수 있거나, 또는 본원에서 설명된 납땜 프로세스들에 적합한 임의의 다른 폼 팩터로 이루어질 수 있다. 예컨대, 납땜 층은 선택적으로 0.00019 인치 내지 0.011 인치 이상의 범위의 두께를 갖는 시트일 수 있다. 납땜 재료는 선택적으로 대략 0.0012 인치의 두께를 갖는 시트일 수 있다. 납땜 재료는 선택적으로 대략 0.006 인치의 두께를 갖는 시트일 수 있다. 납땜 재료는 선택적으로 적어도 99.5%의 순도를 갖는 알루미늄일 수 있다. 92% 초과의 순도를 가질 수 있는 상업적으로 입수 가능한 알루미늄 호일이 선택적으로 사용될 수 있다. 합금들이 선택적으로 사용될 수 있다. 이들 합금들은 선택적으로 Al-5w%Zr, Al-5w%Ti, 상업용 합금들 #7005, #5083 또는 #7075을 포함할 수 있다. 이들 합금들은 선택적으로 1100 ℃의 접합 온도와 함께 사용될 수 있다. 이들 합금들은 선택적으로 800 ℃ 내지 1200 ℃의 접합 온도와 함께 사용될 수 있다. 이들 합금들은 선택적으로 더 낮거나 더 높은 온도와 함께 사용될 수 있다. 알루미늄 접합 층은 선택적으로, 위에서 설명된 바와 같은 세라믹 층들 또는 플레이트들 중 하나 이상 상의 사전 증착된 층들로부터 형성될 수 있다.
[0046] 통상적으로, (예컨대, 마그네슘과 같은) 알루미늄의 합금 성분들은 알루미늄의 입자 경계들 사이에 침전물들로서 형성된다. 이들이 알루미늄 본딩 층의 산화 내성을 감소시킬 수 있지만, 통상적으로 이들 침전물들은 알루미늄을 통한 연속적인 경로들을 형성하지 않고, 그리하여 전체 알루미늄 층을 통한 산화제들의 침투를 허용하지 않으며, 이에 따라 알루미늄의 자기-제한 산화물-층 특성(이는 알루미늄의 부식 내성을 제공함)을 그대로 남겨둔다. 냉각 프로토콜들을 포함해서, 침전물들을 형성할 수 있는 성분들을 포함하는 알루미늄 합금, 프로세스 파라미터들을 사용하는 선택적 실시예들은 선택적으로 입자 경계에서 침전물들을 최소화하도록 적응될 수 있다.
[0047] 본 발명에 따른 프로세스들의 조건들 하에서 알루미늄을 통한 확산에 대한 알루미늄 질화물(AlN)의 비-민감성은 선택적으로, 플레이트 및 샤프트 조립체의 제조에 있어 납땜 단계 후에 세라믹의 재료 성질들 및 재료 아이덴티티를 보존하게 할 수 있다.
[0048] 접합 프로세스는 선택적으로 매우 낮은 압력들을 제공하도록 적응된 프로세스 챔버에서 수행될 수 있다. 본 발명의 접합 프로세스들은 선택적으로 기밀 밀봉된 접합부를 달성하기 위해 산소의 부재를 요구할 수 있다. 프로세스는 선택적으로 1x10E-4 Torr 미만의 압력에서 수행될 수 있다. 프로세스는 선택적으로 1x10E-5 Torr 미만의 압력에서 수행될 수 있다. 추가의 산소 제거는 선택적으로 프로세스 챔버에서의 지르코늄 또는 티타늄의 배치로 달성될 수 있다. 예컨대, 지르코늄 내부 챔버는 선택적으로 접합될 조각들 주위에 배치될 수 있다.
[0049] 진공 이외의 분위기들이 선택적으로 기밀 밀봉을 달성하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 아르곤(Ar) 분위기가 선택적으로 기밀 접합부들을 달성하는 데 사용될 수 있다. 다른 희가스들이 선택적으로 기밀 접합부들을 달성하는 데 사용될 수 있다. 수소(H2) 분위기가 선택적으로 기밀 접합부들을 달성하는 데 사용될 수 있다.
[0050] 납땜 층의 습윤 및 유동은 다양한 팩터들에 민감할 수 있다. 우려되는 팩터들은 납땜 재료 조성물, 세라믹 조성물, 프로세스 챔버 내의 분위기의 화학적 구성 요소, 특히 접합 프로세스 동안 챔버 내의 산소의 레벨, 온도, 온도 시간, 납땜 재료의 두께, 접합될 재료의 표면 특성들, 접합될 조각들의 기하학적 구조, 접합 프로세스 동안 접합부에 걸쳐 가해지는 물리적 압력 및/또는 접합 프로세스 동안 유지되는 접합부 갭을 포함한다.
[0051] 제1 및 제2 세라믹 객체들을 선택적으로 함께 접합하기 위한 납땜 방법의 예는, 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 납땜 층으로 제1 및 제2 객체들을 함께 결합하는 단계 ― 납땜 층은 제1 및 제2 세라믹 객체들 사이에 배치됨 ― , 적어도 800 ℃의 온도로 납땜 층을 가열하는 단계, 및 납땜 층을 그의 융점 미만의 온도로 냉각시켜서, 납땜 층을 경화시키고 기밀 밀봉을 생성하여 제1 부재를 제2 부재에 접합하는 단계를 포함할 수 있다. 납땜 접합부들의 다양한 기하학적 구조들이 본원에서 설명된 방법들에 따라 구현될 수 있다. 접합 층은 선택적으로 중량으로 99% 알루미늄 초과의 알루미늄으로 이루어질 수 있고, 접합 온도는 선택적으로 적어도 770 ℃의 온도일 수 있다. 접합 층은 선택적으로 중량으로 99% 알루미늄 초과의 알루미늄으로 이루어질 수 있고, 접합 온도는 선택적으로 770 ℃ 내지 1200 ℃ 범위의 온도일 수 있다.
[0052] 도 8은 본 발명의 선택적 단극성 정전 척 플레이트 조립체의 분해도를 예시한다. 이 예시적인 도면에서, 척의 최상부 층이 되는 것은 최하부 상에서 보여진다. 세라믹 최상부 층(300)은 접합 층(301)에 의해 세라믹 최하부 층(302)으로부터 분리된다. 접합 층(301)은 최상부 및 최하부 세라믹 층들을 접합하고, 제조 프로세스가 완료된 후 전극으로서 또는 만약 분할된 경우 다수의 전극들로서 또한 기능한다. 세라믹 최하부 층(302)에는 세라믹 최하부 층(302)에서 이어지는 외부 홈(309)이 보여진다. 전극(301)에는 전극 층(301)을 통해 연장되는 외부 홈(308)이 보여진다. 세라믹 최상부 층(300)에는 세라믹 최상부 층(300)에서 얕은 깊이로 부분적으로만 들어가는 외부 홈(307)이 보여진다. 다른 예시된 홈들 예컨대, 냉각 가스 홀들 주위의 링 홈들(305) 및 리프트 핀 홀들 주위의 리프트 핀 홈들(306)은 유사하게 세라믹 최하부 층, 전극 층을 통해, 그리고 부분적으로 세라믹 최상부 층으로 연장된다. 임의의 적합한 유형의 유전체 재료 부분들은 필러들로서 역할을 하며 위에서 설명된 다양한 홈들 내에 배치된다. 예컨대, 유전체 재료 부분들은 선택적으로, 선택적으로 원형 형상일 수 있는 유전체 재료의 얇은 스트립들일 수 있다. 외부 링 유전체 부분(303)은 세라믹 최하부 층, 전극 층 및 세라믹 최상부 층의 부분 내의 외부 링 홈에 상주할 것이다. 링 유전체 부분들(304)은 세라믹 최하부 층, 전극 층, 및 세라믹 최상부 층의 부분 내의 리프트 핀 및 냉각 가스 링 홈들에 상주할 것이다. 세라믹 최하부 층은 선택적으로 알루미나, 알루미늄 질화물, 베릴리아, 지르코니아 및 사파이어의 그룹으로부터의 세라믹일 수 있다. 세라믹 최상부 층은 선택적으로 알루미나, 알루미늄 질화물, 베릴리아, 지르코니아 및 사파이어의 그룹으로부터의 세라믹일 수 있다. 접합 층은 선택적으로 예컨대, 본원에서 설명된 바와 같이 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
[0053] 도 9 및 도 10은 본 발명의 선택적 리프트 핀 홀 및 선택적 냉각 가스 홀의 단면도들을 각각 예시한다. 도 9는 선택적 리프트 핀 홀 영역의 부분 단면을 예시한다. 리프트 핀 링 홈들(306)은, 세라믹 최하부 층(302) 및 전극 층(324)을 통해, 그리고 부분적으로만 세라믹 제2 또는 최상부 층(300) 내로 기계가공되었다. 리프트 핀 관통 홀(320)은 세라믹 제1 또는 최하부 층, 금속 접합 전극 층 및 세라믹 제2 또는 최상부 층을 통해 연장된다. 세라믹 최하부 층은 리프트 핀 관통 홀(320) 외부에 그리고 리프트 핀 링 홈들(306) 내에 유지된다(323). 도 10은 선택적 냉각 가스 홀(321)의 영역의 부분 단면을 예시한다. 냉각 가스 링 홈들(305)은, 세라믹 최하부 층(302) 및 전극 층(324)을 통해, 그리고 부분적으로만 세라믹 최상부 층(300) 내로 기계가공되었다. 냉각 가스 관통 홀(321)은 세라믹 최하부 층, 금속 접합 전극 층 및 세라믹 최상부 층을 통해 연장된다. 세라믹 최하부 층은 선택적으로 세라믹 최상부 층을 포함하는 층들을 통해 냉각 가스 홀(321)을 통한 냉각 가스 액세스를 허용하도록 성형된다(322).
[0054] 도 11은 본 발명의 선택적 2 존 정전 척 조립체를 예시한다. 이 예시적인 도면은 금속 층(401)의 양상들을 도시하지만, 층을 볼 수는 없을 수 있다. 분할 영역(404)에 의해 제2 전극 부분(402)으로부터 분할된 제1 전극 부분(403)이 보여진다. 외부 링 홈(407)은 전극 부분들(402, 403)로부터 외부 링 부분(408)을 격리한다. 전극들에 대한 전기적 연결들은 부착 영역들(405, 406)에서 이루어질 수 있다.
[0055] 본 발명의 접합 프로세스는 선택적으로 다음 단계들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 접합을 위해 둘 이상의 세라믹 조각들이 선택된다. 복수의 조각들이 선택적으로 프로세스 단계들의 동일한 세트에서 복수의 접합 층들을 사용하여 접합될 수 있지만, 논의의 명확성을 위해, 단일 접합 층으로 접합된 2개의 세라믹 조각들이 본원에서 논의된다. 세라믹 조각들은 선택적으로 알루미나로 이루어질 수 있다. 세라믹 조각들은 선택적으로 알루미늄 질화물로 이루어질 수 있다. 세라믹 조각들은 선택적으로 단결정 또는 다결정 알루미늄 질화물로 이루어질 수 있다. 세라믹 조각들은 선택적으로 알루미나, 알루미늄 질화물, 베릴리아, 지르코니아 또는 사파이어로 이루어질 수 있다. 각각의 조각의 부분들은 다른 조각에 접합될 각각의 조각의 영역으로서 식별된다. 예시적인 예에서, 세라믹 최상부 층은 세라믹 최하부 층에 접합될 것이다. 접합 재료는 선택적으로 99% 초과의 알루미늄 함량을 갖는 알루미늄을 포함하는 납땜 층일 수 있다. 접합될 비표면적(specific surface area)은 선택적으로 사전 금속화 단계를 거칠 수 있다. 이 사전 금속화 단계는 다양한 방식들로 달성될 수 있다. PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), 전기 도금, 플라즈마 스프레이 또는 다른 방법들이 선택적으로 사전 금속화를 적용하는 데 사용될 수 있다.
[0056] 접합 이전에, 두 조각들은 선택적으로 프로세스 챔버에 있는 동안 어떤 포지션적 제어를 유지하기 위해 서로에 대해 고정될 수 있다. 고정은 또한 온도의 적용 동안 2개의 조각들 사이에 그리고 접합부에 걸쳐 접촉 압력을 생성하기 위해 외부적으로 적용된 하중의 적용을 도울 수 있다. 중량은 선택적으로, 접촉 압력이 접합부에 걸쳐 적용되도록 고정 조각의 최상부 상에 배치될 수 있다. 중량은 선택적으로 납땜 층의 영역에 비례할 수 있다. 접합부에 걸쳐 적용되는 접촉 압력은 선택적으로 접합부 접촉 영역 상에서 대략 2-500 psi의 범위에 있을 수 있다. 접촉 압력은 선택적으로 2-40 psi의 범위에 있을 수 있다. 최소 압력이 선택적으로 사용될 수 있다. 이 단계에서 사용된 접촉 압력은 선택적으로, 2000-3000 psi 범위의 압력을 선택적으로 사용할 수 있는 이전의 프로세스들에서 볼 수 있는 것과 같은 고온 가압/소결을 사용한 접합 단계에서 보여지는 것보다 상당히 낮을 수 있다. 플레이트들은 선택적으로 대략 2 psi의 접촉 압력으로 함께 가압되고 1x10E-4 Torr 미만의 압력으로 진공 하에서 850 ℃에서 접합될 수 있다. 플레이트들은 선택적으로 770 ℃ 초과의 온도에서 접합될 수 있다. 플레이트들은 선택적으로 770 ℃ 내지 1200 ℃의 온도의 범위에서 접합될 수 있다.
[0057] 납땜 후, 2개의 원형 플레이트들은 선택적으로 기밀 밀봉으로 이들을 접합하도록 이들 사이에 배치된 알루미늄의 원형 디스크를 가질 수 있다. 배제 패턴은 선택적으로 플레이트들 중 하나를 통해 그리고 그 후 알루미늄 층을 통해 기계가공함으로써 알루미늄 층 내로 기계가공될 수 있다. 기계가공은 선택적으로 초음파 밀링을 사용하여 행해질 수 있고, 선택적으로 대략 0.001 인치로 다른 플레이트로 계속된다. 기계가공은 선택적으로 최하부 세라믹 층 통해 그리고 그 후 또한, 접합 층을 통해 행해질 수 있다.
[0058] 알루미늄 층의 배제 패턴은 선택적으로 기계가공이 수행된 플레이트의 공극으로 미러링될 수 있다. 그 후, 공극은 선택적으로 고 유전체 효과 에폭시와 같은 필러로 충전될 수 있다. 필러는 선택적으로 마그네슘 산화물일 수 있고 유리섬유와 같은 유리로 추후에 커버된다. 공극들은 선택적으로, 고 유전체 효과 에폭시로 적소에 선택적으로 본딩될 수 있는 유전체 재료의 고체 조각들로 충전될 수 있다.
[0059] 후방 충전된 플레이트는 선택적으로, 필러가 배치된 표면이 평평하게 될 수 있도록 평탄화될 수 있다. 공극들의 충전 후에, 기계가공이 행해지지 않은 플레이트(이는 최상부 플레이트가 될 수 있음)는 선택적으로 더 얇은 두께에 이르기까지 기계가공될 수 있다. 예컨대, 최상부 플레이트는 선택적으로 0.010 내지 0.012 인치의 범위 또는 다른 더 얇은 두께에 이르기까지 기계가공될 수 있다. 최상부 플레이트는 선택적으로 0.006 인치의 두께에 이르기까지 얇아질 수 있다. 전극 패턴의 배제 존들에서 최상부 층 아래에의 필러 재료의 배치는, 기계가공이 최상부 플레이트 얇게 함에 따라 최상부 층에 대한 지지부로서 역할을 할 수 있다.
[0060] 정전 척을 제조하기 위한 방법이 제공되며, 금속 접합 층으로, 제1 세라믹 플레이트를 제2 세라믹 플레이트에 접합하는 단계, 금속 접합 층으로부터 형성된 적어도 하나의 전극 부분을 제공하기 위해 제1 세라믹 플레이트를 통해 그리고 금속 접합 층을 통해 연장되는 적어도 하나의 홈을 형성하는 단계, 및 적어도 하나의 전극 부분을 전기적으로 격리하기 위해 적어도 금속 접합 층 내의 적어도 하나의 홈을 유전체 재료로 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
[0061] 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 중 적어도 하나는 선택적으로 알루미나로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 중 적어도 하나는 선택적으로 알루미늄 산화물로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 중 적어도 하나는 선택적으로 사파이어로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 중 적어도 하나는 선택적으로 베릴리아로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 중 적어도 하나는 선택적으로 지르코니아로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 둘 모두는 선택적으로 알루미나로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 둘 모두는 선택적으로 알루미늄 산화물로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 둘 모두는 선택적으로 사파이어로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 둘 모두는 선택적으로 베릴리아로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 둘 모두는 선택적으로 지르코니아로부터 형성될 수 있다. 금속 접합 층은 선택적으로 중량으로 89% 알루미늄 초과의 알루미늄일 수 있다. 금속 접합 층은 선택적으로 중량으로 92% 알루미늄 초과의 알루미늄일 수 있다. 금속 접합 층은 선택적으로 중량으로 99% 알루미늄 초과의 알루미늄일 수 있다. 금속 접합 층은 선택적으로 중량으로 99.5% 알루미늄 초과의 알루미늄일 수 있다. 금속 접합 층은 선택적으로 중량으로 99.99% 알루미늄 초과의 알루미늄일 수 있다. 접합하는 단계는 선택적으로, 제1 세라믹 플레이트의 접합 표면 상에 알루미늄 층을 증착하는 단계, 플레이트 조립체를 형성하기 위해 제2 세라믹 플레이트의 접합 표면 상에 제1 세라믹 플레이트의 접합 표면 상의 알루미늄 층을 배치하는 단계, 및 플레이트 조립체를 770 ℃초과의 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 가열하는 단계는 선택적으로 1x10 E-4 Torr 미만의 압력에 있는 동안, 플레이트 조립체를 770 ℃초과의 온도로 가열하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 가열하는 단계는 선택적으로 1x10 E-5 Torr 미만의 압력에 있는 동안, 플레이트 조립체를 770 ℃초과의 온도로 가열하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 충전하는 단계는 선택적으로, 적어도 하나의 전극을 전기적으로 격리하기 위해 제1 세라믹 플레이트 및 금속 접합 층 내의 적어도 하나의 홈을 유전체 재료로 충전하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 충전하는 단계는 선택적으로 적어도 금속 접합 층 내의 적어도 하나의 홈을 고 유전체 효과 에폭시(high dielectric effect epoxy)로 충전하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 제공하는 단계는 선택적으로, 금속 접합 층으로부터 형성된 적어도 하나의 전극 부분을 제공하기 위해 제1 세라믹 플레이트를 통해 그리고 금속 접합 층을 통해 연장되는 배제 패턴을 기계가공하는 단계를 포함할 수 있다. 기계가공하는 단계는 선택적으로 제1 세라믹 플레이트 및 상기 제2 세라믹 플레이트의 외주(outer periphery) 근처에 원주 링을 포함하는 배제 패턴을 기계가공하는 단계를 포함할 수 있다. 접합하는 단계는 선택적으로, 플레이트 조립체를 형성하기 위해 금속 접합 층으로 제1 세라믹 플레이트를 제2 세라믹 플레이트에 접합하는 단계를 포함할 수 있고, 충전하는 단계 후에 금속 접합 층 위에 놓인 제2 세라믹 플레이트의 두께를 감소시키는 단계를 더 포함한다. 감소시키는 단계는 선택적으로 금속 접합 층 위에 놓인 2 세라믹 플레이트를 0.015 인치 미만의 두께로 기계가공하는 단계를 포함할 수 있다. 형성하는 단계는 선택적으로, 금속 접합 층으로부터 형성된 복수의 전극 부분들을 제공하기 위해 제1 세라믹 플레이트를 통해 그리고 금속 접합 층을 통해 연장되는 적어도 하나의 홈을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 충전하는 단계는 복수의 전극 부분들을 서로 전기적으로 격리하기 위해 적어도 금속 접합 층 내의 적어도 하나의 홈을 유전체 재료로 충전하는 단계를 포함한다.
[0062] 정전 척이 제공되며, 금속 접합 층으로 제2 세라믹 층에 접합된 제1 세라믹 층으로부터 형성된 플레이트 조립체 ― 플레이트 조립체에는 금속 접합 층으로부터 형성된 적어도 하나의 전극 부분을 제공하기 위해 제1 세라믹 층을 통해 그리고 금속 접합 층을 통해 연장되는 적어도 하나의 홈이 제공됨 ― , 및 적어도 하나의 전극 부분을 전기적으로 격리하도록 적어도 금속 접합 층 내의 적어도 하나의 홈에 배치되는 유전체 재료를 포함할 수 있다.
[0063] 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 중 적어도 하나는 선택적으로 알루미나로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 중 적어도 하나는 선택적으로 알루미늄 산화물로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 중 적어도 하나는 선택적으로 사파이어로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 중 적어도 하나는 선택적으로 베릴리아로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 중 적어도 하나는 선택적으로 지르코니아로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 둘 모두는 선택적으로 알루미나로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 둘 모두는 선택적으로 알루미늄 산화물로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 둘 모두는 선택적으로 사파이어로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 둘 모두는 선택적으로 베릴리아로부터 형성될 수 있다. 제1 세라믹 플레이트 및 제2 세라믹 플레이트 둘 모두는 선택적으로 지르코니아로부터 형성될 수 있다. 금속 접합 층은 선택적으로 중량으로 89% 알루미늄 초과의 알루미늄일 수 있다. 금속 접합 층은 선택적으로 중량으로 92% 알루미늄 초과의 알루미늄일 수 있다. 금속 접합 층은 선택적으로 중량으로 99% 알루미늄 초과의 알루미늄일 수 있다. 금속 접합 층은 선택적으로 중량으로 99.5% 알루미늄 초과의 알루미늄일 수 있다. 금속 접합 층은 선택적으로 중량으로 99.99% 알루미늄 초과의 알루미늄일 수 있다. 제2 세라믹 층은 선택적으로 척킹 표면을 가질 수 있다. 금속 접합 층 위에 놓인 제2 세라믹 층은 선택적으로 0.015 인치 미만의 두께를 가질 수 있다. 금속 접합 층 위에 놓인 제2 세라믹 층은 선택적으로 0.010 내지 0.012 인치의 두께를 가질 수 있다. 금속 접합 층 위에 놓인 제2 세라믹 층은 선택적으로 0.005 내지 0.015 인치의 두께를 가질 수 있다. 금속 접합 층 위에 놓인 제2 세라믹 층은 선택적으로 0.005 내지 0.010 인치의 두께를 가질 수 있다. 금속 접합 층 위에 놓인 제2 세라믹 층은 선택적으로 0.006 인치의 두께를 가질 수 있다.
[0064] 위의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 매우 다양한 실시예들이 본원에서 주어진 설명으로부터 구성될 수 있고, 부가적인 이점들 및 수정들이 당업자들에게 용이하게 떠오를 것이다. 따라서, 보다 넓은 양상들에서의 본 발명은, 도시되고 설명된 특정 세부사항들 및 예시적인 예들로 제한되지 않는다. 따라서, 이러한 세부사항들로부터의 이탈들은 출원인의 일반적인 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (18)

  1. 정전 척을 제조하기 위한 방법으로서,
    금속 접합 층으로, 제1 세라믹 플레이트를 제2 세라믹 플레이트에 접합하는 단계,
    상기 금속 접합 층으로부터 적어도 하나의 전극 부분 및 잔여 부분을 생성하기 위해 상기 제1 세라믹 플레이트를 통해 그리고 상기 금속 접합 층을 통해 연장되는 적어도 하나의 홈을 형성하는 단계, 및
    상기 잔여 부분으로부터 상기 적어도 하나의 전극 부분을 전기적으로 격리하기 위해 적어도 상기 금속 접합 층 내의 상기 적어도 하나의 홈을 유전체 재료로 충전하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹 플레이트 및 상기 제2 세라믹 플레이트 중 적어도 하나는 알루미나, 알루미늄 산화물, 사파이어, 베릴리아 및 지르코니아로 구성된 그룹으로부터 선택된 세라믹으로부터 형성되는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹 플레이트 및 상기 제2 세라믹 플레이트 둘 모두는 알루미나, 알루미늄 산화물, 사파이어, 베릴리아 및 지르코니아로 구성된 그룹으로부터 선택된 세라믹으로부터 형성되는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 접합 층은 중량으로 89% 알루미늄 초과의 알루미늄, 중량으로 92% 알루미늄 초과의 알루미늄, 중량으로 99% 알루미늄 초과의 알루미늄, 중량으로 99.5% 알루미늄 초과의 알루미늄 및 중량으로 99.99% 알루미늄 초과의 알루미늄으로 구성된 그룹으로부터 선택된 알루미늄인,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합하는 단계는,
    상기 제1 세라믹 플레이트의 접합 표면 상에 알루미늄 층을 증착하는 단계,
    플레이트 조립체를 형성하기 위해 상기 제2 세라믹 플레이트의 접합 표면 상에 상기 제1 세라믹 플레이트의 접합 표면 상의 알루미늄 층을 배치하는 단계, 및
    상기 플레이트 조립체를 770 ℃초과의 온도로 가열하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 가열하는 단계는 1x10 E-4 Torr 미만의 압력에 있는 동안, 상기 플레이트 조립체를 770 ℃초과의 온도로 가열하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전하는 단계는, 상기 적어도 하나의 전극을 전기적으로 격리하기 위해 상기 제1 세라믹 플레이트 및 상기 금속 접합 층 내의 상기 적어도 하나의 홈을 유전체 재료로 충전하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  8. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전하는 단계는, 적어도 상기 금속 접합 층 내의 상기 적어도 하나의 홈을 고 유전체 효과 에폭시(high dielectric effect epoxy)로 충전하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  9. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형성하는 단계는, 상기 금속 접합 층으로부터 상기 적어도 하나의 전극 부분 및 상기 잔여 부분을 생성하기 위해 상기 제1 세라믹 플레이트를 통해 그리고 상기 금속 접합 층을 통해 연장되는 배제 패턴을 기계가공하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 기계가공하는 단계는, 상기 제1 세라믹 플레이트 및 상기 제2 세라믹 플레이트의 외주(outer periphery) 근처에 원주 링을 포함하는 배제 패턴을 기계가공하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  11. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합하는 단계는, 플레이트 조립체를 형성하기 위해 금속 접합 층으로 제1 세라믹 플레이트를 제2 세라믹 플레이트에 접합하는 단계를 포함하고, 상기 충전하는 단계 후에 상기 금속 접합 층 위에 놓인 상기 제2 세라믹 플레이트의 두께를 감소시키는 단계를 더 포함하는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 감소시키는 단계는, 상기 금속 접합 층 위에 놓인 상기 제2 세라믹 플레이트를 0.015 인치 미만의 두께로 기계가공하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  13. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형성하는 단계는, 상기 금속 접합 층으로부터 형성된 복수의 전극 부분들을 생성하기 위해 상기 제1 세라믹 플레이트를 통해 그리고 상기 금속 접합 층을 통해 연장되는 적어도 하나의 홈을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 충전하는 단계는 상기 복수의 전극 부분들을 서로 전기적으로 격리하기 위해 적어도 상기 금속 접합 층 내의 상기 적어도 하나의 홈을 유전체 재료로 충전하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 제조하기 위한 방법.
  14. 정전 척으로서,
    금속 접합 층으로 단일의 제2 세라믹 층에 접합된 단일의 제1 세라믹 층으로부터 형성된 플레이트 조립체 ― 상기 플레이트 조립체에는 상기 금속 접합 층으로부터 적어도 하나의 전극 부분 및 잔여 부분을 생성하기 위해 상기 제1 세라믹 층을 통해 그리고 상기 금속 접합 층을 통해 연장되는 적어도 하나의 홈이 제공됨 ― , 및
    상기 잔여 부분으로부터 상기 적어도 하나의 전극 부분을 전기적으로 격리하도록 적어도 상기 금속 접합 층 내의 상기 적어도 하나의 홈에 배치되는 유전체 재료를 포함하는,
    정전 척.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹 층 및 상기 제2 세라믹 층 중 적어도 하나는 알루미나, 알루미늄 산화물, 사파이어, 베릴리아 및 지르코니아로 구성된 그룹으로부터 선택된 세라믹으로부터 형성되는,
    정전 척.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹 층 및 상기 제2 세라믹 층 둘 모두는 알루미나, 알루미늄 산화물, 사파이어, 베릴리아 및 지르코니아로 구성된 그룹으로부터 선택된 세라믹으로부터 형성되는,
    정전 척.
  17. 제14 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 접합 층은 중량으로 89% 알루미늄 초과의 알루미늄, 중량으로 92% 알루미늄 초과의 알루미늄, 중량으로 99% 알루미늄 초과의 알루미늄, 중량으로 99.5% 알루미늄 초과의 알루미늄 및 중량으로 99.99% 알루미늄 초과의 알루미늄으로 구성된 그룹으로부터 선택된 알루미늄인,
    정전 척.
  18. 제14 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 세라믹 층은 척킹 표면을 가지며, 상기 제2 세라믹 층은 0.015 인치 미만, 0.010 내지 0.012 인치, 0.005 내지 0.015 인치, 0.005 내지 0.010 인치 및 0.006 인치로 구성된 그룹으로부터 선택된 두께를 갖는 금속 접합 층 위에 놓이는,
    정전 척.
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