KR20210002727U - 냉각된 기판 지지 어셈블리용 전기 커넥터 - Google Patents

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앤드류 앙투안 누자임
알바로 가르시아 드 고로도
안드레아스 슈미드
스티븐 도널드 프루티
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

기판 지지 어셈블리용 전기 커넥터가 본 명세서에 개시된다. 전기 커넥터는 제1 인터페이스 본체, 및 제1 인터페이스 본체에 그리고 제3 인터페이스 본체에 결합된 제2 인터페이스 본체를 포함한다. 제2 인터페이스 본체는 제3 인터페이스 본체로 둘러싸인다. 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체는 각각, 각각의 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체에 형성된 소켓들에 배치된 복수의 전기 단자들을 포함하고, 제1 인터페이스 본체의 소켓들에 배치된 각각의 전기 단자는 제2 인터페이스 본체의 소켓들에 배치된 전기 단자들의 각각의 전기 단자에 결합되어 복수의 격리된 전도성 전기 결합부들을 형성하며, 제2 인터페이스 본체는 제1 인터페이스 본체의 전기 단자들 각각 사이에서 제1 인터페이스 본체로 연장되는 복수의 돌출 측벽들을 포함한다.

Description

냉각된 기판 지지 어셈블리용 전기 커넥터{ELECTRICAL CONNECTOR FOR COOLED SUBSTRATE SUPPORT ASSEMBLY}
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 반도체 챔버 컴포넌트들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고주파 전기장들에서 사용하기 위한 냉각된 기판 지지 어셈블리용 전기 커넥터에 관한 것이다.
[0002] 나노미터 및 더 작은 피처들을 신뢰성 있게 생산하는 것은 반도체 디바이스들의 차세대 VLSI(very large scale integration) 및 ULSI(ultra-large-scale integration)에 대한 핵심 기술 과제들 중 하나이다. 그러나 회로 기술이 한계들에 부딪힘에 따라, VLSI 및 ULSI 상호 연결 기술의 축소 치수들은 처리 능력들에 추가 요구들을 부과하였다. 기판 상의 게이트 구조들의 신뢰성 있는 형성은 VLSI 및 ULSI 성공에 그리고 개개의 기판들 및 다이의 회로 밀도 및 품질을 향상시키기 위한 지속적인 노력에 중요하다.
[0003] 제조 비용을 낮추기 위해, IC(integrated chip) 제조업체들은 처리되는 모든 각각의 실리콘 기판으로부터 더 높은 스루풋과 더 나은 디바이스 수율 및 성능을 요구한다. 현재 개발 중인 차세대 디바이스들에 대해 연구되고 있는 일부 제작 기술들은 극저온 온도들에서의 처리를 필요로 한다. 극저온 온도로 균일하게 유지되는 기판을 건식 반응성 이온 에칭하는 것은, 자연스러운 에칭이 감소된 상태로 기판 상에 배치된 재료들의 위쪽을 향하는 표면들에 이온들이 충격을 가할 수 있게 하여, 매끄러운 수직 측벽들을 가진 트렌치들이 형성될 수 있다. 추가로, 다른 재료에 비해 한 재료를 에칭하는 선택성이 극저온 온도에서 향상될 수 있다. 예를 들어, 실리콘(Si)과 실리콘 이산화물(SiO2) 간의 선택성은 온도가 감소됨에 따라 기하급수적으로 증가한다.
[0004] 극저온 온도들에서 기판 지지 어셈블리를 작동시키는 것은 문제들을 발생시킨다. 예를 들어, 기판 지지 어셈블리의 층들 사이의 팽창 및 수축은 유체들의 누출 및/또는 진공 누출들을 야기할 수 있다. 이러한 문제들은 기판 지지 어셈블리 내에 또는 위에 척킹을 위한 전압 및/또는 히터들에 대한 전기 연결들을 제공하는 것으로 확장된다. 추가로, 기판 지지 어셈블리 내에서의 아크 발생은 많은 문제들로 이어질 수 있다.
[0005] 따라서 개선된 기판 지지 어셈블리가 필요하다.
[0006] 극저온 온도들에서 사용하기 위한 전기 커넥터를 포함하는 기판 지지 어셈블리가 본 명세서에서 설명된다.
[0007] 일 실시예에서, 기판 지지 어셈블리용 전기 커넥터가 본 명세서에 개시된다. 전기 커넥터는 제1 인터페이스 본체, 및 제1 인터페이스 본체에 그리고 제3 인터페이스 본체에 결합된 제2 인터페이스 본체를 포함한다. 제2 인터페이스 본체는 제3 인터페이스 본체로 둘러싸인다. 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체 각각은 각각의 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체에 형성된 소켓들에 배치된 복수의 전기 단자들을 포함하고, 제1 인터페이스 본체의 소켓들에 배치된 각각의 전기 단자는 제2 인터페이스 본체의 소켓들에 배치된 전기 단자들의 각각의 전기 단자에 결합되어 복수의 격리된 전도성 전기 결합부(union)들을 형성하며, 제2 인터페이스 본체는 제1 인터페이스 본체의 전기 단자들 각각 사이에서 제1 인터페이스 본체로 연장되는 복수의 돌출 측벽들을 포함하고, 제3 인터페이스 본체는 제1 인터페이스 본체를 등지는, 제3 인터페이스 본체의 바닥면에 형성된 밀폐 홈을 포함한다.
[0008] 다른 실시예에서, 정전 척, 정전 척에 결합된 베이스 어셈블리, 베이스 어셈블리에 결합된 설비 플레이트, 및 베이스 어셈블리의 중심에 포지셔닝되어 정전 척과 전기적으로 통신하는 전기 커넥터를 포함하는 기판 지지 어셈블리가 설명된다. 전기 커넥터는 제1 유전체 재료를 포함하는 제1 인터페이스 본체; 및 제1 유전체 재료와는 다른 제2 유전체 재료를 포함하는 제2 인터페이스 본체를 포함하며, 제2 인터페이스 본체는 제1 인터페이스 본체에 결합되고 제3 인터페이스 본체로 둘러싸인다. 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체 각각은 각각의 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체에 형성된 소켓들에 배치된 복수의 전기 단자들을 포함하고, 복수의 전기 단자들 각각은 소켓들의 부분들 및 제3 인터페이스 본체에 형성된 복수의 전도성 전기 결합부들에 의해 서로 결합된다.
[0009] 다른 실시예들에서, 척킹 전극 및 복수의 히터들을 갖는 정전 척, 정전 척에 결합된 베이스 어셈블리, 베이스 어셈블리에 결합된 설비 플레이트, 및 설비 플레이트에 결합되어 정전 척과 전기적으로 통신하는 전기 커넥터를 포함하는 기판 지지 어셈블리가 본 명세서에서 설명된다. 전기 커넥터는 제1 인터페이스 본체, 및 제1 인터페이스 본체에 결합되며 제3 인터페이스 본체로 둘러싸인 제2 인터페이스 본체를 포함한다. 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체 각각은 각각의 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체에 형성된 소켓들에 배치된 복수의 전기 단자들을 포함한다. 복수의 전기 단자들 각각은 소켓들의 부분들 및 제3 인터페이스 본체에 형성된 전도성 전기 결합부에 의해 서로 결합된다. 제2 인터페이스 본체는 전기 단자들 각각 사이에서 제1 인터페이스 본체로 연장되는 복수의 돌출 측벽들을 포함하고, 제3 인터페이스 본체는 제3 인터페이스 본체의 바닥면에 형성된 O-링 홈을 포함한다.
[0010] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들만을 예시하는 것이며 따라서 그 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하고, 다른 동등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
[0011] 도 1은 일 실시예에 따른 예시적인 플라즈마 처리 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0012] 도 2는 일 실시예에 따른 예시적인 기판 지지 어셈블리의 일부의 개략적인 단면도이다.
[0013] 도 3은 도 5의 3-3 라인들을 따라 일 실시예에 따른 전기 커넥터의 단면도이다.
[0014] 도 4는 본 명세서에 개시된 전기 커넥터의 등각도이다.
[0015] 도 5는 전기 커넥터의 상부 평면도이다.
[0016] 도 6은 전기 커넥터의 바닥 평면도이다.
[0017] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트(element)들을 가리키는 데, 가능한 경우, 동일한 참조 부호들이 사용되었다. 한 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가 언급 없이 다른 실시예들에 유리하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
[0018] 본 명세서에서 설명되는 실시예들은 정전 척(ESC: electrostatic chuck) 위에 배치된 기판은 처리에 적합한 극저온 처리 온도로 유지되는 한편, 처리 챔버의 다른 표면들은 다른 온도로 유지되도록 ESC의 극저온 온도 작동을 가능하게 하는 기판 지지 어셈블리를 제공한다. 극저온 처리 온도(즉, 기판의 온도)는 기판 지지부에서 -10℃ 미만의 온도들을 의미하는 것으로 의도된다.
[0019] 기판 지지 어셈블리는 아래에서는 에칭 처리 챔버에서 설명되지만, 기판 지지 어셈블리는 다른 타입들의 플라즈마 처리 챔버들, 이를테면 특히, 물리 기상 증착 챔버들, 화학 기상 증착 챔버들, 이온 주입 챔버들, 및 극저온 처리 온도로 유지되는 기판을 처리하는 것이 바람직한 다른 시스템들에서 이용될 수 있다. 그러나 본 명세서에서 설명되는 기판 지지 어셈블리들 및 챔버 컴포넌트들은 다른 처리 온도들에서 유리하게 이용될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
[0020] 도 1은 기판 지지 어셈블리(101)를 갖는, 에칭 챔버로서 구성된 것으로 도시된 예시적인 플라즈마 처리 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 위에서 언급한 바와 같이, 기판 지지 어셈블리(101)는 다른 타입들의 플라즈마 처리 챔버들, 예를 들어 특히, 플라즈마 취급 챔버들, 어닐링 챔버들, 물리 기상 증착 챔버들, 화학 기상 증착 챔버들 및 이온 주입 챔버들뿐만 아니라, 기판(124)과 같은 가공물의 표면을 극저온 처리 온도로 균일하게 유지하는 능력이 바람직한 다른 시스템들에서도 이용될 수 있다. 극저온 처리 온도로 유지되는 기판(124)을 건식 반응성 이온 에칭하는 것은, 자연스러운 에칭이 감소된 상태로 기판(124) 상에 배치된 재료들의 위쪽을 향하는 표면들에 이온들이 충격을 가할 수 있게 하여, 매끄러운 수직 측벽들을 가진 트렌치들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 극저온 처리 온도에서 균일하게 유지되는 기판(124) 상에 배치된 저-k 유전체 재료의 기공들에서의 이온들의 확산이 감소되면서, 이온들은 저-k 유전체 재료의 위쪽을 향하는 표면에 계속 충격을 가하여 매끄러운 수직 측벽들을 갖는 트렌치들을 형성한다. 추가로, 다른 재료에 비해 한 재료를 에칭하는 선택성이 극저온 처리 온도에서 향상될 수 있다. 예를 들어, 실리콘(Si)과 실리콘 이산화물(SiO2) 간의 선택성은 온도가 감소됨에 따라 기하급수적으로 증가한다.
[0021] 플라즈마 처리 챔버(100)는 처리 영역(110)을 둘러싸는 측벽들(104), 바닥(106) 및 덮개(108)를 갖는 챔버 본체(102)를 포함한다. 분사 장치(112)가 챔버 본체(102)의 측벽들(104) 및/또는 덮개(108)에 결합된다. 가스 패널(114)이 분사 장치(112)에 결합되어 프로세스 가스들이 처리 영역(110) 내에 제공될 수 있게 한다. 분사 장치(112)는 하나 이상의 노즐 또는 유입구 포트들, 또는 대안으로 샤워헤드일 수 있다. 임의의 처리 부산물들과 함께 프로세스 가스들은 챔버 본체(102)의 측벽들(104) 또는 바닥(106)에 형성된 배기 포트(116)를 통해 처리 영역(110)으로부터 제거된다. 배기 포트(116)는 처리 영역(110) 내의 진공 레벨들을 제어하는 데 이용되는 스로틀 밸브들 및 펌프들을 포함하는 펌핑 시스템(140)에 결합된다. 처리 부산물들은 또한 펌핑 시스템(140)을 사용하여 배기 포트(116)를 통해 제거된다.
[0022] 프로세스 가스들에 에너지가 공급되어 처리 영역(110) 내에서 플라즈마를 형성할 수 있다. RF 전력을 프로세스 가스들에 용량 또는 유도 결합함으로써 프로세스 가스들에 에너지가 공급될 수 있다. 도 1에 도시된, 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서는, 복수의 코일들(118)이 플라즈마 처리 챔버(100)의 덮개(108) 위에 배치되고 정합 회로(120)를 통해 RF 전원(122)에 결합된다.
[0023] 기판 지지 어셈블리(101)는 처리 영역(110)에서 분사 장치(112) 아래에 배치된다. 기판 지지 어셈블리(101)는 정전 척(ESC)(103) 및 ESC 베이스 어셈블리(105)를 포함한다. ESC 베이스 어셈블리(105)는 ESC(103) 및 설비 플레이트(107)에 결합된다. 접지 플레이트(111)에 의해 지지되는 설비 플레이트(107)는 기판 지지 어셈블리(101)와의 전기, 냉각, 가열 및 가스 연결들을 가능하게 하도록 구성된다. 접지 플레이트(111)는 처리 챔버의 바닥(106)에 의해 지지된다. 유전체 플레이트(109)가 접지 플레이트(111)로부터 설비 플레이트(107)를 전기적으로 절연시킨다.
[0024] ESC 베이스 어셈블리(105)는 극저온 냉각기(117)에 유체 결합된 베이스 채널(115)을 포함한다. 극저온 냉각기(117)는, ESC 베이스 어셈블리(105) 및 결과적으로 기판(124)이 미리 결정된 극저온 온도로 유지될 수 있도록 베이스 채널(115)에 냉매와 같은 베이스 유체를 제공한다. 유사하게, 설비 플레이트(107)는 가열 유체 소스(119)에 유체 결합된 (도 2에서 더 상세히 설명되는) 설비 채널(113)을 포함한다. 가열 유체 소스(119)는 설비 플레이트(107)가 미리 결정된 온도로 유지되도록 설비 채널(113)에 설비 유체를 제공한다. 가열 유체 소스(119)는 주변 온도들의 또는 그 근처의 온도로 설비 플레이트(107)를 유지하는 열 교환 유체를 포함한다. 일례로, 극저온 냉각기(117)로부터의 베이스 유체는 ESC 베이스 어셈블리(105)를 설비 플레이트(107)의 온도보다 낮은 온도로 유지한다.
[0025] 가열 유체 소스(119)는, 설비 플레이트(107)가 미리 결정된 주변 온도로 유지되도록, 설비 채널(113)의 (도시되지 않은) 유입구에 연결된 설비 유입구 도관(127)을 통해 그리고 설비 채널(113)의 (도시되지 않은) 유출구에 연결된 설비 유출구 도관(129)을 통해 설비 채널(113)과 유체 연통한다. 열 교환 유체는 약 -10℃ 내지 약 60℃의 주변 온도를 유지할 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 가열 유체 소스(119)는 설비 플레이트(107)의 설비 채널(113)을 통해 순환되는 열 교환 유체를 제공한다. 열 교환 유체는 일반적으로 유전성 또는 전기적으로 절연성이므로, 기판 지지 어셈블리(101)를 통해 순환될 때 열 교환 유체를 통해 전기 경로가 형성되지 않는다. 적절한 설비 유체의 비제한적인 예는 퍼플루오로폴리에테르(PFPE) 유체들과 같은 불소화 열 전달 유체들을 포함한다. 설비 채널(113)을 통해 흐르는 열 교환 유체는 설비 플레이트(107)가 미리 결정된 주변 온도로 유지될 수 있게 하며, 이는 유전체 플레이트(109)를 미리 결정된 주변 온도로 유지하는 것을 돕는다.
[0026] ESC(103)는 지지면(130) 및 지지면(130)에 대향하는 바닥면(132)을 갖는다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, ESC(103)는 세라믹 재료, 이를테면 알루미나(Al2O3), 알루미늄 질화물(AlN) 또는 다른 적합한 재료로 제작된다. 대안으로, ESC(103)는 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아릴에테르케톤 등과 같은 중합체로 제작될 수 있다.
[0027] ESC(103)의 바닥면(132)과 ESC 베이스 어셈블리(105)의 상단면(134) 사이의 계면에 접합 층(133)이 제공된다. ESC(103)는 알루미나(Al2O3) 또는 알루미늄 질화물(AlN)로 만들어질 수 있다. ESC 베이스 어셈블리(105)는 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 세라믹 또는 이들의 조합들로 만들어질 수 있다. 접합 층(133)은 작동 중에 약 90℃에서 약 -200℃까지의 온도에서 ESC(103)와 ESC 베이스 어셈블리(105)의 CTE의 작은 차이들로 인한 변형이 완화될 수 있게 한다.
[0028] ESC(103)는 ESC(103) 내에 배치된 척킹 전극(126)을 포함한다. 척킹 전극(126)은 모노폴라 또는 바이폴라 전극, 또는 다른 적절한 어레인지먼트로서 구성될 수 있다. 척킹 전극(126)은 RF 필터 및 설비 플레이트(107)를 통해 척킹 전원(135)에 결합되며, 척킹 전원(135)은 DC 전력을 제공하여 ESC(103)의 지지 표면(130)에 기판(124)을 정전식으로 고정시킨다. RF 필터는 플라즈마 처리 챔버(100) 내에 (도시되지 않은) 플라즈마를 형성하는 데 이용되는 RF 전력이 전기 장비를 손상시키거나 챔버 외부에 전기적 위험을 주는 것을 방지한다.
[0029] ESC(103)는 ESC(103) 내에 내장된 하나 이상의 저항성 히터들(128)을 포함한다. 저항성 히터들(128)은, 기판 지지 어셈블리(101)의 지지면(130) 상에 배치된 기판(124)을 처리하기에 적합한 극저온 처리 온도들이 유지되도록, ESC 베이스 어셈블리(105)에 의해 냉각되는 ESC(103)의 온도를 제어하는 데 이용된다. 저항성 히터들(128)은 설비 플레이트(107) 및 RF 필터를 통해 히터 전원(136)에 결합된다. RF 필터는 플라즈마 처리 챔버(100) 내에 (도시되지 않은) 플라즈마를 형성하는 데 이용되는 RF 전력이 전기 장비를 손상시키거나 챔버 외부에 전기적 위험을 주는 것을 방지한다. 히터 전원(136)은 저항성 히터들(128)에 500와트 이상의 전력을 제공할 수 있다. 히터 전원(136)은, 일반적으로 기판(124)을 미리 결정된 극저온 온도로 가열하도록 설정되는 히터 전원(136)의 동작을 제어하는 데 이용되는 (도시되지 않은) 제어기를 포함한다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 저항성 히터들(128)은 복수의 측 방향으로 분리된 가열 구역들을 포함하며, 여기서 제어기는 저항성 히터들(128)의 적어도 하나의 구역이 다른 구역들 중 하나 이상에 위치된 저항성 히터들(128)에 비해 우선적으로 가열될 수 있게 한다. 예를 들어, 저항성 히터들(128)은 복수의 분리된 가열 구역들에 동심으로 배열될 수 있다. 저항성 히터들(128)은 처리에 적합한 극저온 처리 온도로 기판(124)을 유지한다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 극저온 처리 온도는 약 -10℃ 미만이다. 예를 들어, 극저온 처리 온도는 최저로 약 -200℃를 포함하여 약 -10℃ 내지 약 -150℃이다.
[0030] 히터 전원(136) 및 척킹 전원(135)으로부터 각각 저항성 히터들(128) 및 ESC(103)로의 전력은 전기 피드스루(feedthrough) 또는 전기 커넥터(138)에 의해 제공된다. 전기 커넥터(138)는 아래에서 보다 상세히 설명된다.
[0031] 극저온 냉각기(117)는, ESC 베이스 어셈블리(105)가 미리 결정된 극저온 온도로 유지되도록, 베이스 채널(115)의 유입구(254)(도 2)에 연결된 베이스 유입구 도관(123)을 통해 그리고 베이스 채널(115)의 유출구(256)(도 2)에 연결된 베이스 유출구 도관(125)을 통해 베이스 채널(115)과 유체 연통한다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 극저온 냉각기(117)는 베이스 유체를 포함한다. 베이스 유체는 작동 압력들에서 -50℃ 미만의 극저온 온도로 액체를 유지하는 조성물을 포함한다. 베이스 유체는 일반적으로 유전성 또는 전기적으로 절연성이므로, 기판 지지 어셈블리(101)를 통해 순환될 때 베이스 유체를 통해 전기 경로가 형성되지 않는다. 적절한 베이스 유체의 비제한적인 예는 불소화 열 전달 유체들을 포함한다. 극저온 냉각기(117)는 ESC 베이스 어셈블리(105)의 베이스 채널(115)을 통해 순환되는 베이스 유체를 제공한다. 베이스 채널(115)을 통해 흐르는 베이스 유체는 ESC 베이스 어셈블리(105)가 극저온 온도로 유지될 수 있게 하며, 이는 ESC(103) 상에 배치된 기판(124)이 극저온 처리 온도로 균일하게 유지되도록 ESC(103)의 측면 온도 프로파일을 제어하는 것을 돕는다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들로 조합될 수 있는 일 실시예에서, 극저온 냉각기(117)는 극저온 온도를 약 -50℃ 미만으로 유지하도록 작동 가능한 1단 냉각기이다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들로 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 극저온 냉각기(117)는 2단 냉각기인데, 2단 냉각기는 베이스 유체가 -50℃ 미만의 극저온 온도로 유지되도록 2단 냉각기 내부의 냉매를 이용한다.
[0032] 도 2는 일 실시예에 따른 예시적인 기판 지지 어셈블리(101)의 일부의 개략적인 단면도이다. 기판 지지 어셈블리(101)는 ESC(103) 상에 배치된 (도 1에 도시된) 기판(124)이 극저온 처리 온도로 유지되게 ESC(103)의 극저온 온도 작동을 가능하게 하도록 구성된다. ESC 베이스 어셈블리(105), 설비 플레이트(107) 및 유전체 플레이트(109)가 도 2에 도시된다. ESC(103)는 또한 ESC 베이스 어셈블리(105)의 상단면(134)에 결합된 것으로 도시된다. 기판 지지 어셈블리(101)의 기하학적 중심에 전기 커넥터(138)가 포지셔닝된 것으로 또한 도시된다. 전기 커넥터(138)는 다른 위치에 포지셔닝될 수 있다는 것이 고려된다.
[0033] 사용 중에, 앞서 설명한 바와 같이, ESC(103) 및 ESC 베이스 어셈블리(105)는 극저온 냉각기(117)에 의해 냉각되고 설비 플레이트(107)는 가열 유체 소스(119)에 의해 데워진다. 기판 지지 어셈블리(101)는 일반적으로 제1 구역(200A) 및 제2 구역(200B)과 같은 2개의 구역들로 분할된다. 제1 구역(200A)과 제2 구역(200B)은 서로 다른 압력 영역들로서 특성화된다. 예를 들어, 기판의 처리 중에, 제1 구역(200A)은 음(negative) 또는 진공 압력들로 유지되는 한편, 제2 구역(200B)은 대기 또는 주변 압력들로 또는 그 근처로 유지된다. 밀폐부(205)가 제1 구역(200A)과 제2 구역(200B) 사이의 누출을 방지한다. 다른 실시예에서, 제1 구역(200A)과 제2 구역(200B)은 서로 다른 온도 영역들로서 특성화되며, 이러한 구역들은 또한 서로 다른 압력 영역들로서 특성화될 수 있거나 특성화되지 않을 수 있다. 예를 들어, 기판의 처리 중에, 제1 구역(200A)은 제1 온도로 유지되는 한편, 제2 구역(200B)은 제2 온도로 유지된다. 제1 온도는 제2 온도보다 더 낮다. 일례로, 제1 구역(200A)은 극저온 온도들로 유지되는 한편, 제2 구역(200B)은 주변 온도들로 또는 그 근처로 또는 극저온 온도들보다 훨씬 더 높게 유지된다. 제1 온도의 예들은 최저로 약 -200℃를 포함하여 약 -10℃ 내지 약 -150℃를 포함한다. 제2 온도의 예들은 최대로 약 25℃를 포함하여 약 0℃ 초과 내지 약 20℃를 포함한다.
[0034] 전기 커넥터(138)는 일 양상에서, 제1 구역(200A) 및 제2 구역(200B) 내의 압력들을 유지하도록 기능한다. 제1 구역(200A) 및 제2 구역(200B) 내에서 압력들의 격리를 유지하기 위해 설비 플레이트(107)와 전기 커넥터(138) 사이에 밀폐부(210)가 인터페이스된다. 밀폐부(210)는 특히, O-링 타입, 컵 밀폐부, 립(lip) 밀폐부 또는 개스킷과 같은 임의의 적합한 밀폐부 또는 개스킷일 수 있다. 밀폐부(210)는 중합체, 탄성 재료 또는 다른 적절한 재료로 제작될 수 있다.
[0035] 전기 커넥터(138)는 스크류 또는 볼트와 같은 복수의 패스너들(215)(이 도면에서는 하나만 도시됨)에 의해 ESC 베이스 어셈블리(105)에 결합된다. 각각의 패스너(215)는 본체(225)에 형성된 나사형 구멍(220)에 수용된다. 유전체 플레이트(109)는 스크류 또는 볼트와 같은 하나 이상의 패스너들(230)(이 도면에서는 하나만 도시됨)에 의해 설비 플레이트(107)에 결합된다.
[0036] 전기 커넥터(138)는 복수의 상부 또는 제1 소켓들(235) 및 복수의 하부 또는 제2 소켓들(240)을 포함한다. 제1 소켓들(235) 및 제2 소켓들(240) 각각은 암형(female) 전기 커넥터 인터페이스들로서 구성된다. 제1 소켓들(235) 각각은 ESC(103)의 (도 1에 도시된) 저항성 히터들(128) 또는 (도 1에 도시된) 척킹 전극(126) 중 어느 하나에 결합된 전기선들의 핀들(245)을 수용하도록 구성된다. 제2 소켓들(240) 각각은 (도시되지 않은) 포고 핀(pogo pin)형 커넥터 또는 (둘 다 도 1에 도시된) 히터 전원(136) 또는 척킹 전원(135)에 결합된 다른 적절한 전기 커넥터를 수용하도록 구성된다.
[0037] 도 3은 본 명세서에 개시되는 전기 커넥터(138)의 단면도이다. 전기 커넥터(138)는 상부 또는 제1 인터페이스 본체(300A) 및 제1 인터페이스 본체(300A)에 대향하는 하부 또는 제2 인터페이스 본체(300B)를 포함한다. 제1 인터페이스 본체(300A)와 제2 인터페이스 본체(300B)는 서로 결합된다. 제2 인터페이스 본체(300B)는 중간 또는 제3 인터페이스 본체(305)에 결합된다.
[0038] 전기 커넥터(138)의 일부는 (도 2에 도시된) 제1 구역(200A)에 배치되고 전기 커넥터(138)의 다른 일부는 (도 2에 도시된) 제2 구역(200B)에 배치된다. 예를 들어, (압력에 대해) 제1 인터페이스 본체(300A) 및 제3 인터페이스 본체(305)는 제1 구역(200A)에 포지셔닝되는 한편, 제2 인터페이스 본체(300B)는 제2 구역(200B)에 포지셔닝된다. 일 실시예에서, 제1 인터페이스 본체(300A) 및 제3 인터페이스 본체(305)는 전기 커넥터(138)의 진공 부분이고, 제2 인터페이스 본체(300B)는 전기 커넥터(138)의 대기 또는 주변 부분이다.
[0039] 도 3에서는, 적어도 2개의 제2 소켓들(240) 및 3개의 제1 소켓들(235)이 단면으로 도시되는 한편, 2개의 제1 소켓들(235)은 3개의 제1 소켓들(235)의 단면들 뒤에 적어도 부분적으로 보인다. 제1 소켓들(235) 각각은 제1 인터페이스 본체(300A)에 형성되고, 제2 소켓들(240) 각각은 제2 인터페이스 본체(300B)에 형성된다. 제1 인터페이스 본체(300A) 및 제2 인터페이스 본체(300B) 각각은 유전체 재료들로 제작되어, 제1 인터페이스 본체(300A)와 제2 인터페이스 본체(300B) 사이에 배치된 복수의 전도성 전기 결합부들(310)을 전기적으로 절연시킨다. 일례로, 제1 인터페이스 본체(300A)는 열가소성 재료, 예를 들어 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 재료와 같은 중합체 재료로 제작된다. 다른 예에서, 제2 인터페이스 본체(300B)는 세라믹 재료, 예를 들어 알루미늄 산화물과 같은 고 유전율 재료로 제작된다. 제3 인터페이스 본체(305)는 티타늄과 같은 금속성 재료로 제작될 수 있다. (도 2에 도시된) 밀폐부(210)를 수용하기 위한 밀폐 홈(312)이 제3 인터페이스 본체(305)의 하부 표면(314)에 형성된다. 제1 인터페이스 본체(300A) 및 제2 인터페이스 본체(300B) 각각은 제3 인터페이스 본체(305)에 브레이징, 포팅 또는 다른 식으로 결합된다. 제2 인터페이스 본체(300B)의 세라믹 재료는 단열을 가능하게 한다. 제2 인터페이스 본체(300B)의 세라믹 재료는 또한 전기 커넥터(138)를 서로 결합하기 위해 브레이징을 가능하게 한다.
[0040] 제3 인터페이스 본체(305)와 제2 인터페이스 본체(300B) 간의 연결은 비교적 작은 표면 대 표면 접촉이다. 이것은 밀폐부(210)를 더 차가운 ESC(103)로부터 격리시키는 데 도움이 되는 열 초크를 제공할 수 있다. 또한, 제1 인터페이스 본체(300A)와 제2 인터페이스 본체(300B), 그리고 제2 인터페이스 본체(300B)의 후면에 결합된 제3 인터페이스 본체(305) 간의 연결은 또한 밀폐부(210)를 열적으로 격리시키는 데 도움이 될 수 있다.
[0041] 각각의 전도성 전기 결합부(310)는 상부 또는 제1 전기 단자들(315), 하부 또는 제2 전기 단자들(320) 및 연결 탭들(325)을 포함한다. 제1 전기 단자들(315) 각각은 전도성 전기 결합부(310)로부터 제1 소켓들(235)로 연장되고, 제2 전기 단자들(320) 각각은 전도성 전기 결합부(310)로부터 제2 소켓들(240)로 연장된다. 전도성 전기 결합부(310)는 또한 복수의 연결 탭들(325)을 포함한다. 연결 탭들(325) 중 하나는 제1 전기 단자들(315)과 제2 전기 단자들(320)의 각각의 쌍 사이에 배치된다. 연결 탭(325)은, 제1 전기 단자들(315) 및 제2 전기 단자들(320)에 결합되며 그리고/또는 이러한 단자들 각각을 적어도 부분적으로 둘러싸는 전기 전도성 금속이다. 분리된 연결 탭들(325)이 전기 커넥터(138) 내에서 제1 전기 단자들(315)과 제2 전기 단자들(320)의 각각의 쌍 사이에 전기적 연결을 제공한다. 정합하는 전기 단자들(315, 320)의 중심선들이 정렬될 필요가 없도록 연결 탭들(325) 중 일부는 측 방향으로 연장된다. 이것은 제1 전기 단자들(315)의 피치가 전기 단자들(320)의 피치와는 다르게 한다. 본 명세서에 도시된 예에서, 제1 전기 단자들(315)의 피치는 전기 단자들(320)의 피치보다 크므로, 제2 소켓들(240)이 제1 소켓들(235)보다 더 조밀하게 배열되고 더 적은 공간을 차지하게 한다.
[0042] 제1 전기 단자들(315), 제2 전기 단자들(320) 및 연결 탭(325)은 효율적인 전기 송신에 적합한 전기 전도성 재료들로 만들어진다. 전도성 재료들의 예들은 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 또는 다른 전기 전도성 금속들을 포함한다. 전기 전도성 금속들은 은(Ag) 또는 금(Au)과 같은 다른 전기 전도성 금속으로 코팅될 수 있다. 특정 예에서, 제1 전기 단자들(315)은 Ag로 코팅된 Cu이고, 제2 전기 단자들(320)은 Mo이며, 연결 탭들(325)은 Cu이다.
[0043] 제1 전기 단자들(315) 및 제2 전기 단자들(320) 중 하나 또는 둘 다는 브레이징에 의해 또는 나사산 연결(330)에 의해 연결 탭(325)에 결합될 수 있다. 제2 인터페이스 본체(300B)는, 연결 탭들(325)을 분리하며 제1 인터페이스 본체(300A)로 연장되는 돌출 측벽들(335)을 포함한다. 돌출 측벽들(335)은 제1 전기 단자들(315)과 제2 전기 단자들(320)의 각각의 쌍을 결합하는 서로 다른 연결 탭들(325) 사이에 전기 절연을 제공하여, 절연 파괴(electrical breakdown) 및 단락이 실질적으로 방지된다. 돌출 측벽들(335)은 또한 인접한 전기 경로들(예컨대, 제1 전기 단자들(315)이 연결 탭(325)에 의해 각각의 제2 전기 단자들(320)에 전기적으로 연결됨)을 전기적으로 분리한다.
[0044] 도 4는 본 명세서에 개시된 전기 커넥터(138)의 등각도이다. 도 5는 전기 커넥터(138)의 상부 평면도이고, 도 6은 전기 커넥터(138)의 바닥 평면도이다.
[0045] 도 4, 도 5 및 도 6에는 복수의 주변 단자 세트들(405)로 둘러싸인 중앙 단자 세트(400)가 도시된다. 중앙 단자 세트(400) 및 주변 단자 세트들(405) 각각은 쌍을 이루는 제1 전기 단자들(315)과 제2 전기 단자들(320)을 통한 별도의 전기 경로를 포함한다. 중앙 단자 세트(400)는 연결 탭들(325) 중 하나에 의해 제2 전기 단자들(320) 중 하나에 전기적으로 연결되는, 제1 전기 단자들(315) 중 하나를 포함한다. 마찬가지로, 복수의 주변 단자 세트들(405) 각각은 연결 탭들(325) 중 하나에 의해 제2 전기 단자들(320) 중 하나에 전기적으로 연결되는, 제1 전기 단자들(315) 중 하나를 포함한다. 따라서 9개의 개별 전기 경로들(하나의 중앙 단자 세트(400) 및 8개의 주변 단자 세트들(405))이 도 5 및 도 6에 도시된다.
[0046] 중앙 단자 세트(400)는 ESC(103)의 (도 1에 도시된) 척킹 전극(126)에 결합된다. 주변 단자 세트들(405) 중 적어도 일부는 (도 1에 도시된) 저항성 히터들(128)의 히터 엘리먼트들에 전용된다. 주변 단자 세트들(405) 중 하나는 접지에 결합될 수 있다.
[0047] 본 명세서에서 설명되는 전기 커넥터(138)는 약 20℃ 내지 약 -60℃의 온도 범위에서의 작동 중에 최대 약 25암페어의 전류를 제공한다. 본 명세서에서 설명되는 전기 커넥터(138)는 다양한 전기 경로들 사이뿐만 아니라 전기 경로들과 인터페이스 본체들(예컨대, 제1 인터페이스 본체(300A), 제2 인터페이스 본체(300B) 및 제3 인터페이스 본체(305)) 사이에서도 약 7킬로볼트(㎸)의 전압 스탠드오프(standoff)(절연 파괴 전압)를 제공한다. 이는 기판 지지 어셈블리(101) 내에서 아크 발생을 감소시킨다. 본 명세서에서 설명되는 전기 커넥터(138)는 작동 중에 약 10-3Torr(예컨대, 약 0.0001934(psi: pounds per square inch))까지의 그리고 이러한 압력들을 포함하는 적합한 진공 밀폐를 제공한다. 또한, 본 명세서에서 설명되는 전기 커넥터(138)는 표준 중합체 또는 엘라스토머 밀폐부(210)를 사용하여, 상기를 포함하는 작동 중에 전기 및 밀폐 인터페이스를 제공한다.
[0048] 전술한 내용은 본 개시내용의 예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시내용의 다른 예들 및 추가 예들이 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 제1 인터페이스 본체; 및
    상기 제1 인터페이스 본체에 그리고 제3 인터페이스 본체에 결합된 제2 인터페이스 본체를 포함하며,
    상기 제2 인터페이스 본체는 상기 제3 인터페이스 본체로 둘러싸이고,
    상기 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체 각각은:
    각각의 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체에 형성된 소켓들에 배치된 복수의 전기 단자들을 포함하고,
    상기 제1 인터페이스 본체의 소켓들에 배치된 각각의 전기 단자는 상기 제2 인터페이스 본체의 소켓들에 배치된 전기 단자들의 각각의 전기 단자에 결합되어 복수의 격리된 전도성 전기 결합부(union)들을 형성하며,
    상기 제2 인터페이스 본체는 상기 제1 인터페이스 본체의 상기 전기 단자들 각각 사이에서 상기 제1 인터페이스 본체로 연장되는 복수의 돌출 측벽들을 포함하고,
    상기 제3 인터페이스 본체는 상기 제1 인터페이스 본체를 등지는, 상기 제3 인터페이스 본체의 바닥면에 형성된 밀폐 홈을 포함하는,
    전기 커넥터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 인터페이스 본체의 소켓들은 상기 제2 인터페이스 본체의 소켓들의 밀도보다 더 큰 밀도를 갖는,
    전기 커넥터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성 전기 결합부는 상기 전기 단자들을 연결하는 연결 탭을 포함하는,
    전기 커넥터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 인터페이스 본체의 전기 단자들 및 상기 연결 탭들은 제1 금속성 재료를 포함하고, 상기 제2 인터페이스 본체의 전기 단자들은 상기 제1 금속성 재료와는 다른 제2 금속성 재료를 포함하는,
    전기 커넥터.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 돌출 측벽들은 상기 연결 탭들을 서로 전기적으로 분리하는,
    전기 커넥터.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전기 단자들 중 적어도 하나는 상기 전도성 전기 결합부에 배치된 연결 탭과 결합하기 위한 나사부를 포함하는,
    전기 커넥터.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 인터페이스 본체는 복수의 나사형 구멍들을 포함하는,
    전기 커넥터.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 인터페이스 본체 및 상기 제2 인터페이스 본체는 유전체 재료를 포함하는,
    전기 커넥터.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제3 인터페이스 본체는 전기 전도성 재료를 포함하는,
    전기 커넥터.
  10. 정전 척;
    상기 정전 척에 결합된 베이스 어셈블리;
    상기 베이스 어셈블리에 결합된 설비 플레이트; 및
    상기 베이스 어셈블리의 중앙에 포지셔닝되어 상기 정전 척과 전기적으로 통신하는 전기 커넥터를 포함하며,
    상기 전기 커넥터는:
    제1 유전체 재료를 포함하는 제1 인터페이스 본체; 및
    상기 제1 유전체 재료와는 다른 제2 유전체 재료를 포함하는 제2 인터페이스 본체를 포함하고,
    상기 제2 인터페이스 본체는 상기 제1 인터페이스 본체에 결합되며 제3 인터페이스 본체로 둘러싸이고,
    상기 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체 각각은:
    각각의 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체에 형성된 소켓들에 배치된 복수의 전기 단자들을 포함하며,
    상기 복수의 전기 단자들 각각은 상기 제3 인터페이스 본체에 형성된 복수의 전도성 전기 결합부들과 상기 소켓들의 일부에 의해 서로 결합되는,
    기판 지지 어셈블리.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 인터페이스 본체는 상기 전기 단자들 각각 사이에서 상기 제1 인터페이스 본체로 연장되는 복수의 돌출 측벽들을 포함하는,
    기판 지지 어셈블리.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제3 인터페이스 본체는 진공 밀폐부를 수용하기 위해 상기 제3 인터페이스 본체의 바닥면에 형성된 O-링 홈을 포함하는,
    기판 지지 어셈블리.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 전도성 전기 결합부는 연결 탭을 포함하는,
    기판 지지 어셈블리.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 인터페이스 본체의 전기 단자들 및 상기 연결 탭은 제1 금속성 재료를 포함하고, 상기 제2 인터페이스 본체의 전기 단자들은 상기 제1 금속성 재료와는 다른 제2 금속성 재료를 포함하는,
    기판 지지 어셈블리.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 돌출 측벽들은 상기 연결 탭의 일부를 전기적으로 분리하는,
    기판 지지 어셈블리.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 전기 단자들은 상기 전도성 전기 결합부에 배치된 연결 탭과 결합하기 위한 나사부를 포함하는,
    기판 지지 어셈블리.
  17. 척킹 전극 및 복수의 히터들을 갖는 정전 척;
    상기 정전 척에 결합된 베이스 어셈블리;
    상기 베이스 어셈블리에 결합된 설비 플레이트; 및
    상기 설비 플레이트에 결합되어 상기 정전 척과 전기적으로 통신하는 전기 커넥터를 포함하며,
    상기 전기 커넥터는:
    제1 인터페이스 본체; 및
    상기 제1 인터페이스 본체에 결합되며 제3 인터페이스 본체로 둘러싸인 제2 인터페이스 본체를 포함하고,
    상기 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체 각각은:
    각각의 제1 인터페이스 본체 및 제2 인터페이스 본체에 형성된 소켓들에 배치된 복수의 전기 단자들을 포함하며,
    상기 복수의 전기 단자들 각각은 상기 제3 인터페이스 본체에 형성된 복수의 전도성 전기 결합부들과 상기 소켓들의 일부에 의해 서로 결합되고,
    상기 제2 인터페이스 본체는 상기 전기 단자들 각각 사이에서 상기 제1 인터페이스 본체로 연장되는 복수의 돌출 측벽들을 포함하며,
    상기 제3 인터페이스 본체는 상기 제3 인터페이스 본체의 바닥면에 형성된 O-링 홈을 포함하는,
    기판 지지 어셈블리.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 인터페이스 본체와 상기 제3 인터페이스 본체는 진공 섹션을 포함하고, 상기 제2 인터페이스 본체는 주변 섹션을 포함하는,
    기판 지지 어셈블리.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 전도성 전기 결합부는 연결 탭을 포함하는,
    기판 지지 어셈블리.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 인터페이스 본체의 전기 단자들 및 상기 연결 탭은 제1 금속성 재료를 포함하고, 상기 제2 인터페이스 본체의 전기 단자들은 상기 제1 금속성 재료와는 다른 제2 금속성 재료를 포함하는,
    기판 지지 어셈블리.
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