KR20220052998A - 반도체 웨이퍼 홀더를 위한 열 디퓨저 - Google Patents

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케빈 프타시엔스키
마틴 발링거
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Abstract

정전기 퍽 상에 디퓨저 층을 적층하는 단계; 및 간극에 의하여 분리된 이산 디퓨저 세그먼트들을 형성하기 위하여 디퓨저 층의 부위들을 제거하는 단계;에 의하여 정전기 척이 형성된다. 상기 이산 디퓨저 세그먼트들은 연속적인 동심 링(concentric ring)들, 불연속적인 동심 링들, 및 연속적인 동심 링들과 불연속적인 동심 링들의 조합 중 적어도 하나를 형성할 수 있다. 상기 이산 디퓨저 세그먼트들은, 상기 디퓨저 층 내에 적어도 하나의 트렌치(trench)를 형성함으로써 서로로부터 분리된다. 상기 적어도 하나의 트렌치는, 상기 디퓨저 층을 부분적으로 통하여 연장되거나, 상기 디퓨저 층을 통하여 상기 정전기 퍽까지 완전히 연장되거나, 또는 가변적 깊이를 형성하도록 제1 부분에서는 상기 디퓨저 층으로부터 상기 정전기 퍽까지 부분적으로 연장되고 제2 부분에서는 상기 디퓨저 층으로부터 상기 정전기 퍽까지 완전히 연장될 수 있다. 또한, 상기 트렌치는 일정한 폭 또는 가변적 폭을 가질 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼 홀더를 위한 열 디퓨저
[관련 출원의 상호 참조]
본원은 2019.8.27.자로 출원되고 발명의 명칭이 "THERMAL DIFFUSER FOR A SEMICONDUCTOR WAFER HOLDER"인 미국 출원 제16/552,790호에 대한 우선권 주장을 수반하는바, 상기 문헌의 내용은 그 전체가 참조로서 여기에 포함된다.
[기술 분야]
본 발명은 정전기 척에 관한 것이고, 보다 일반적으로는 복수의 가열 구역을 가진 세라믹 척(ceramic chuck)에 관한 것이다.
본 항목의 기재 내용은 단지 본 발명에 관한 배경 정보를 제공할 뿐이며, 종래 기술을 의미하지 않을 수 있다.
정전기 척(여기에서 "E-척(chuck)"으로 호칭되기도 함)과 같은 웨이퍼 지지 조립체는 웨이퍼를 지지 및 유지하기 위하여 반도체 공정에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 정전기 척은 정전기 퍽(여기에서 "E-퍽(puck)"으로 호칭되기도 함)을 포함할 수 있는데, 정전기 퍽은 웨이퍼에 정전기 클램핑 힘을 가한다. 정전기 척은 일반적으로, 특히 화학 기상 증착(CVD), 에칭, 스퍼터링, 및 이온 주입(ion implantation)과 같은 다양한 웨이퍼 공정/처리 단계를 수행하는 플라즈마 공정 챔버 내에서 높은 열에 노출된다. 정전기 척은 정전기 척에 통합된 히터에 의해 가열되고, 일반적으로 웨이퍼 공정 동안에 또는 웨이퍼 공정이 완료된 이후에 정전기 척의 온도를 조정 또는 하락시키기 위하여 사용되는 냉각 장치는 정전기 척 아래에 배치된다. 웨이퍼의 공정에 걸쳐서, 웨이퍼의 온도가 에칭 공정(예를 들어, 최대 120℃의 공정 온도) 동안에 대략 0.5℃ 미만, 적층 공정(예를 들어, 대략 400-700℃ 범위 온도의 공정 온도) 동안에 대략 5℃ 미만의 매우 정밀한 공차로 제어되는 동안에 정전기 척은 폭넓고 신속한 온도 변화를 겪는다.
반도체 공정에 관한 다른 이슈들 중에서도 반도체 공정 동안에 웨이퍼의 온도를 제어하는 이슈가 본 발명에 의해 다루어진다.
본 발명은 종래 기술에 비하여 개선된 반도체 웨이퍼 홀더를 위한 열 디퓨저를 제공함을 목적으로 한다.
본 항목은 본 발명에 관한 일반적인 요약을 제공하며, 본 발명의 특징들 모두 또는 본 발명의 완전한 범위에 대한 포괄적인 내용을 제공하는 것은 아니다.
본 발명의 일 형태에 있어서, 정전기 척은: 정전기 퍽(electrostatic puck) 상에 디퓨저 층(diffuser layer)을 적층(deposit)하는 단계; 간극들에 의하여 분리된 이산 디퓨저 세그먼트(discrete diffuser segment)들을 형성하기 위하여 상기 디퓨저 층의 영역들을 제거하는 단계; 히터에 상기 정전기 퍽을 본딩(bonding)하는 단계로서, 상기 정전기 퍽과 상기 히터 사이에 상기 디퓨저 층이 배치되도록 본딩하는, 단계; 및 상기 히터를 콜드 플레이트(cold plate)에 본딩하는 단계;를 수행함으로써 형성된다. 상기 이산 디퓨저 세그먼트들은 연속적인 동심 링(concentric ring)들, 불연속적인 동심 링들, 및 연속적인 동심 링들과 불연속적인 동심 링들의 조합 중 적어도 하나를 형성할 수 있다. 본 발명의 적어도 일 형태에서, 상기 이산 디퓨저 세그먼트들은, 상기 디퓨저 층 내에 적어도 하나의 트렌치(trench)를 형성함으로써 분리된다. 상기 적어도 하나의 트렌치는, 상기 디퓨저 층을 부분적으로 통하여 연장되거나, 상기 디퓨저 층을 통하여 상기 정전기 퍽까지 완전히 연장되거나, 또는 가변적 깊이를 형성하도록 제1 부분에서는 상기 디퓨저 층으로부터 상기 정전기 퍽까지 부분적으로 연장되고 제2 부분에서는 상기 디퓨저 층으로부터 상기 정전기 퍽까지 완전히 연장될 수 있다. 또한, 일 변형예에서는 상기 적어도 하나의 트렌치가 일정한 폭을 형성하고, 다른 변형예에서는 가변적 폭을 형성한다.
본 발명의 적어도 일 형태에서, 상기 적어도 하나의 트렌치는, 다른 무엇보다도, 산 에칭(acid etching), 레이저 커팅(laser cutting), 및 기계가공으로 이루어진 군으로부터 선택된 공정에 의해 형성된다.
적어도 일 형태에서, 상기 정전기 퍽은 세라믹 재료이다.
본 발명의 일 형태에서, 상기 히터는 적어도 두 개의 가열 구역을 포함하고, 상기 디퓨저 링들은 상기 적어도 두 개의 가열 구역들과 축방향으로 정렬되어서, 상기 두 개의 가열 구역이 서로로부터 열적으로 분리된다.
본 발명의 다른 일 형태에서, 상기 히터는 외측 가열 구역 및 내측 가열 구역을 포함하고, 상기 디퓨저 링들은 상기 외측 가열 구역 및 내측 가열 구역과 축방향으로 정렬되어서 상기 외측 가열 구역을 상기 내측 가열 구역으로부터 열적으로 분리시킴으로써, 상기 정전기 퍽 상의 대상물의 가열 동안에 상기 외측 가열 구역과 내측 가열 구역 간에 요망되는 열 구배(thermal gradient)가 유지된다.
상기 디퓨저 층은 높은 열 전도도 재료, 예를 들어 알루미늄, 몰리브데늄, 텅스텐, 니켈, 아연, 실리콘, 및 이들의 합금과 같은 재로로 형성된다. 예를 들어 일 변형예에서, 상기 디퓨저 층은 알루미늄으로 형성되고, 0.040 인치(1.02 mm) 미만의 두께를 갖는다.
본 발명의 일 형태에서, 상기 디퓨저 층은 상기 정전기 퍽 상에 직접 알루미늄을 콜드 스프레이(cold spraying)함으로써 형성된다. 또한, 상기 히터는 포일 히터(foil heater), 레이어드 히터(layered heater), 및 다마신 히터(damascene heater)로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예를 들어 일 형태에서, 상기 히터는 폴리이미드 히터이고, 상기 정전기 퍽은 엘라스토머에 의하여 폴리이미드 히터에 본딩된다.
본 발명의 일 형태에서, 상기 정전기 척은 베이스 플레이트를 더 포함하고, 상기 폴리이미드 히터는 엘라스토머에 의하여 상기 베이스 플레이트에 본딩된다.
본 발명의 다른 일 형태에서, 정전기 척은, 정전기 퍽 상에 디퓨저 층을 적층하는 단계; 상기 디퓨저 층에 적어도 하나의 트렌치를 절삭하는 단계; 상기 정전기 퍽 상에 동심적으로 배치된 적어도 두 개의 디퓨저 링을 형성하되 반경방향으로 미리 정해진 간격의 간극이 형성되도록 하는 단계;를 포함하는 방법에 의하여 형성된다. 상기 정전기 퍽은, 적어도 두 개의 가열 구역을 구비한 폴리이미드 히터에 본딩되고, 상기 적어도 두 개의 디퓨저 링은 상기 정전기 퍽과 폴리이미드 히터 사이에 배치된다. 상기 폴리이미드 히터는 냉각 플레이트에 본딩되고, 상기 적어도 두 개의 디퓨저 링은 상기 적어도 두 개의 가열 구역과 축방향으로 정렬됨으로써 상기 정전기 퍽 상의 대상물의 가열 동안에 상기 적어도 두 개의 가열 구역을 열적으로 분리시킨다.
적어도 일 변형예에서, 상기 적어도 두 개의 가열 구역에는 외측 가열 구역과 내측 가열 구역이 포함되고, 상기 정전기 세라믹 퍽 상의 대상물의 가열 동안에 상기 외측 가열 구역과 내측 가열 구역 간에 요망되는 열 구배가 유지된다.
일 변형예에서, 상기 정전기 퍽은 제1 엘라스토머 층에 의하여 폴리이미드 히터에 본딩되고, 상기 폴리이미드 히터는 제2 엘라스토머 층에 의하여 베이스 플레이트에 본딩된다. 또한 상기 디퓨저 층은 상기 정전기 퍽에 대해 직접적으로 알루미늄을 콜드 스프레이를 수행함으로써 정전기 퍽 상에 적층되고, 상기 디퓨저 층은 0.040 인치(1.02 mm) 미만의 두께를 갖는다.
본 발명의 다른 일 형태에 따라 제공되는 목표 부분에 열을 제공하는 방법은: 적어도 두 개의 가열 구역에 의하여 히터에 본딩된 정전기 퍽을 구비한 척에 목표 부분을 부착시키는 단계를 포함한다. 상기 정전기 퍽에 본딩된 디퓨저 층에 적어도 두 개의 디퓨저 링이 형성되고, 상기 적어도 두 개의 디퓨저 링은 상기 정전기 퍽과 히터 사이에 배치된다. 또한, 상기 적어도 두 개의 디퓨저 링은 상기 정전기 퍽 상에서 동심적으로 배치되어, 반경방향에서 미리 정해진 간격을 가진 간극을 형성한다. 상기 히터는 상기 적어도 두 개의 가열 구역으로부터 목표 부분으로 열이 전달되도록 작동되며, 상기 적어도 두 개의 디퓨저 링은, 상기 목표 부분의 가열 동안에 상기 적어도 두 개의 가열 구역 간에 요망되는 열 구배가 유지되도록 상기 적어도 두 개의 가열 구역을 열적으로 분리시킨다.
일 변형예에서, 상기 히터는 폴리이미드 히터이고, 상기 적어도 두 개의 디퓨저 링은 제1 엘라스토머 층에 의하여 폴리이미드 히터에 본딩되며, 상기 폴리이미드 히터는 제2 엘라스토머 층에 의하여 베이스 플레이트에 본딩된다.
다른 변형예에서, 상기 폴리이미드 히터는 가열 층, 유전체층, 및 라우팅 층을 포함하고, 상기 제1 엘라스토머 층은 상기 유전체 층과 상기 적어도 두 개의 디퓨저 링 사이에 배치되며, 제2 엘라스토머 층은 상기 라우팅 층과 베이스 플레이트 사이에 배치된다.
본 발명의 추가적인 적용 분야는 본원에서 제공되는 설명으로부터 명확히 이해될 것이다. 상세한 설명 및 특정의 예들은 본 발명의 예시를 위한 것으로 의도된 것이고, 본 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니라는 점이 이해되어야 할 것이다.
아래에서는 본 발명의 이해를 위하여, 하기 첨부 도면들을 참조로 하여 예시적으로서 제공되는 본 발명의 다양한 형태들에 대해 상세히 설명한다.
도 1a 에는 본 발명의 일 형태에 따라 제작된 정전기 척의 횡단면도가 도시되어 있다.
도 1b 에는 본 발명의 다른 일 형태에 따라 제작된 정전기 척의 횡단면도가 도시되어 있다.
도 2 에는 본 발명에 따른 정전기 척의 제조 방법을 위한 일련의 단계들이 도시되어 있는바, 도 2a 에는 정전기 퍽의 횡단면도가 도시되어 있고, 도 2b 에는 도 2a 의 정전기 퍽의 횡단면도에서 정전기 퍽 상에 디퓨저 층이 형성되고 있는 모습이 도시되어 있으며, 도 2c 에는 도 2b 의 정전기 퍽의 횡단면도에서 디퓨저 층 상에 트렌치가 형성되는 모습이 도시되어 있고, 도 2d 에는 도 2c 의 정전기 퍽의 횡단면도에서 디퓨저 층에 형성된 이산된(discrete) 디퓨저 세그먼트들이 도시되어 있으며, 도 2e 에는 도 2d 의 정전기 퍽의 횡단면도에서 디퓨저 층이 감소된 두께로 기계가공된 모습이 도시되어 있고, 도 2f 에는 도 2e 의 정전기 퍽의 평면도에서 디퓨저 층에 이산 디퓨저 세그먼트들이 형성된 모습이 도시되어 있으며, 도 2g 에는 도 2f 의 정전기 척의 조립체의 횡단면도에서 히터 및 냉각 플레이트가 구비된 모습이 도시되어 있다.
도 3 에는 이산 디퓨저 세그먼트들을 형성하는 트렌치들을 구비한 일련의 디퓨저 층이 도시되어 있는바, 여기에서 도 3a 에는 디퓨저 층 안으로 그리고 디퓨저 층에 걸쳐서 연장된 사각형 형상의 트렌치의 횡단면도가 도시되어 있고, 도 3b 에는 디퓨저 층 안으로 연장된 사각형 형상의 트렌치의 횡단면도가 도시되어 있으며, 도 3c 에는 디퓨저 층 안으로 연장된 반구 형상의 트렌치의 횡단면도가 도시되어 있고, 도 3d 에는 디퓨저 층 안으로 연장된 v 형상의 트렌치의 횡단면도가 도시되어 있다.
도 4 에는 본 발명의 일 형태에 따른 이산 디퓨저 세그먼트들을 구비한 디퓨저 층의 평면도가 도시되어 있다.
도 5 에는 본 발명의 다른 일 형태에 따른 이산 디퓨저 세그먼트들을 구비한 디퓨저 층의 평면도가 도시되어 있다.
도 6 에는 본 발명의 또 다른 일 형태에 따른 이산 디퓨저 세그먼트들을 구비한 디퓨저 층의 평면도가 도시되어 있다.
도 7 에는 본 발명에 따라서, 디퓨저 층 두께의 함수로서 나타나는 정전기 퍽 세라믹 표면 온도 및 정전기 퍽 세라믹 표면 온도 범위를 표시하는 그래프가 도시되어 있다.
여기에서 제공되는 도면들은 예시를 위한 것으로서, 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하려고 의도된 것이 아니다.
하기 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명의 구성, 적용, 또는 용도를 제한하려고 의도된 것이 아니다. 도면들에 있어서, 대응되는 참조번호는 동일 또는 유사한 구성요소 또는 부분을 나타낸다. 하기 예들은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범위가 완전히 이해될 수 있도록 하기 위하여 제공된다. 본 발명의 변형예들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위하여, 특정 부품, 장치, 및 방법의 유형과 같은 많은 특정의 상세내용이 기술된다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 특정의 상세내용들이 반드시 채택되어야 하는 것이 아니라는 점과, 여기에서 제공되는 예들이 대안적인 실시예로 실시될 수 있다는 점, 그리고 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라는 점을 명확히 이해할 것이다. 일부 예들, 잘 알려진 공정들, 잘 알려진 장치 구조, 및 잘 알려진 기술에 대해서는 상세히 설명하지 않는다.
도 1a 를 참조하면, 본 발명의 일 형태에 따라 제작된 정전기 척(2)이 도시되어 있다. 정전기 척(2)은 정전기 퍽(10), 디퓨저 층(20), 상측 본딩 층(30), 열 발생을 위한 히터(40), 하측 본딩 층(42), 및 냉각 플레이트(60)를 포함한다. 이 형태에서, 히터(40)는 폴리이미드 층(polyimide layer)(35)(또는 "층간 유전체(inter-layer dielectric)") 및 폴리이미드 층(35) 상의 에칭된 포일 히터 회로(44)를 포함하는 에칭(etching)된 포일 히터이다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서 다른 히터 구조가 채택될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 또한, 상기 포일 히터 회로(44) 주위에 적절한 유전체가 제공되고 그것이 디퓨저 층(20) 및 냉각 플레이트(60)에 직접적으로 고정될 수 있다면, 상기 상측 본딩 층(30)/하측 본딩 층(42) 모두는 선택적인 구성요소가 될 수 있다.
일반적으로, 정전기 척(2)은 반도체 공정의 받침 조립체(pedestal assembly)에서 지지 부재의 일부분으로서 사용된다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서, 본 발명은 반도체 공정 장비 외의 다른 적용예에서도 채택될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것인바, 예를 들면 특히 산업용 제조 장비, 쿡탑(cooktop), 의료 장치에 적용될 수 있다.
정전기 퍽(10)은 기판(substrate)(12) 및 기판(12) 내에 내장된 전극(4)을 포함한다. 기판(12)에는 제1 표면(6) 및 제2 표면(8)이 형성되어 있는바, 제2 표면(8)은 그 위에 있는 대상물(즉, 웨이퍼)을 가열하기 위한 것이다. 본 발명의 적어도 일 형태에서, 기판(12)은, 산화 알루미늄(Al2O3) 또는 질화 알루미늄(AlN)과 같은 세라믹 재료로 형성된다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서 다른 세라믹 재료 또는 세라믹 외의 다른 재료가 채택될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
정전기 퍽(10)과 히터(40) 사이에는 디퓨저 층(20)이 배치된다. 디퓨저 층(20)에는 제1 표면(22) 및 제2 표면(24)이 형성되어 있다. 제1 표면(22)은 정전기 퍽(10)의 제1 표면(6) 상에 직접 배치되고, 제2 표면(24)은 히터(40) 상에 배치된다. 일 변형예에서, 디퓨저 층(20)의 제2 표면(24)은 히터(40)의 층간 유전체(35) 상에 직접 배치되는바, 이로써 히터(40)가 디퓨저 층(20)에 직접적으로 고정된다. 다른 변형예로서, 히터(40)를 디퓨저 층(20)에 고정시키기 위하여, 디퓨저 층(20)과 히터(40) 사이에 상측 본딩 층(30)이 배치된다.
도시된 바와 같이, 디퓨저 층(20)은 적어도 하나의 트렌치 또는 간극(26)을 포함한다. 트렌치(26)는 디퓨저 층(20) 내의 이산 디퓨저 세그먼트(28)로 귀결되거나 이산 디퓨저 세그먼트(28)를 형성하는바, 아래에서 이에 대해 상세히 설명한다. 일반적으로, 디퓨저 층(20)은 정전기 퍽(10)의 제2 표면(8)에 걸쳐서 온도 균일성을 향상시키고, 이산 디퓨저 세그먼트(28)들은 정전기 퍽(10)의 대상물의 가열 동안에 상기 세그먼트들 간에 요망되는 열 구배가 유지됨을 가능하게 하는바, 그 작동은 아래에서 상세히 설명한다.
도 1b 를 참고하면, 본 발명의 다른 일 형태에 따라 제작된 정전기 퍽(10)이 도시되어 있는바, 이것은 라우팅 층(routing layer)을 포함한다. 일반적으로, 정전기 척(10)은 정전기 퍽(100), 디퓨저 층(120), 유전체 층(135), 열 발생을 위한 히터(140), 라우팅 층(146), 및 냉각 플레이트(160)를 포함한다.
정전기 퍽(100)은 기판(102) 및 기판(102) 내에 내장된 전극(104)을 포함한다. 기판(102)에는 제1 표면(106)과, 대상물을 가열하기 위한 제2 표면(108)이 형성되어 있다. 본 발명의 적어도 일 형태에서, 기판(102)은 산화 알루미늄 또는 질화 알루미늄과 같은 세라믹 재료로 형성된다.
정전기 퍽(100)과 유전체 층(135) 사이에는 디퓨저 층(120)이 배치된다. 디퓨저 층(120)에는 제1 표면(122) 및 제2 표면(124)이 형성된다. 제1 표면(122)은 정전기 퍽(100) 상에 직접 배치되고, 제2 표면(124)은 유전체 층(135) 상에 배치된다.
도시된 바와 같이, 디퓨저 층(120)은 적어도 하나의 트렌치 또는 간극(126)을 포함한다. 트렌치(126)는 디퓨저 층(120) 내에 이산 디퓨저 세그먼트(128)들로 귀결되거나 또는 이산 디퓨저 세그먼트(128)들을 형성하는바, 이들은 도 3 내지 도 6 에 보다 상세히 도시되어 있다. 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 디퓨저 층(120)은 정전기 퍽(100)의 제2 표면(108)에 걸쳐서 온도 균일성을 향상시키는 한편, 이산 디퓨저 세그먼트(128)들은 정퍽(100) 상의 대상물의 가열 동안에 상기 세그먼트들 간에 요망되는 열 구배가 유지됨을 가능하게 한다.
상기 유전체 층(135)은 디퓨저 층(120)과 히터(140) 사이에 배치된다. 본 발명의 적어도 일 변형예에서, 디퓨저 층(120)과 유전체 층(135) 사이에는 본딩 층(130)이 배치된다. 상기 본딩 층(130)은 디퓨저 층(120)을 구비한 정전기 퍽(100)을 유전체 층(135)에 접합 또는 부착시킨다는 것이 이해되어야 할 것이다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서, 상기 디퓨저 층(120)이 본딩 층(130)없이 정전기 퍽(100)에 직접 배치될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이와 같은 형태에서, 디퓨저 층(120)은 예를 들어 정전기 퍽(100)에 직접적으로 열적으로 스프레이될(thermally sprayed) 수 있다.
상기 히터(140)는 유전체 층(135)과 냉각 플레이트(160) 사이에 배치된다. 본 발명의 적어도 일 형태에서, 상기 히터(140)는 가열 층(142), 층간 유전체(145), 및 라우팅 층(146)을 포함하고, 층간 유전체(145)는 가열 층(142)과 라우팅 층(146) 사이에 배치된다. 상기 가열 층(142)은 가열 층 기판(143)을 포함하는데, 이것은 본 발명의 일 형태에서 엘라스토머의 얇은 층 (대략 0.001 in. - 0.002 in.)이며, 적어도 하나의 가열 요소(144)를 유전체 층(135)에 고정시키는 기능을 한다. 상기 라우팅 층(146)은 라우팅 층 기판(147)을 포함하는바, 이것은 유전 강도(dielectric strength)를 제공하면서도 라우팅 층(146)을 냉각 플레이트(160)에 접합시키는 이중 기능 재료이다. 도시된 바와 같이, 라우팅 층(146)은 적어도 하나의 라우팅 요소(148)를 포함한다. 가열 층(142)과 라우팅 층(146) 사이에는 적어도 하나의 비아 상호연결부(via interconnect)(149)가 배치되고, 상기 적어도 하나의 가열 요소(144)는 상기 적어도 하나의 라우팅 요소(148)와 전기 연결되며, 이로써 도시된 바와 같이 복수의 가열 구역이 존재함을 가능하게 하는바, 이에 대해서는 후술하기로 한다. 도 1b 에는 히터(140)가 상측(+z 방향)의 가열 층(142) 및 하측(-z 방향)의 라우팅 층(146)을 구비하고 있는 것으로 도시되어 있으나, 디퓨저 층(120)이 정전기 퍽(100)에 직접적으로 배치되기만 한다면 가열 층(142)과 라우팅 층(146)은 임의의 순서로 배치될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 가열 층(142)이 층간 유전체(145) 아래(-z 방향)에 배치될 수 있고, 라우팅 층(146)이 층간 유전체(145) 위(+z 방향)에 배치될 수 있다. 도시 및 설명된 구성에 추가하여, 예를 들어 센서 층과 같은 가른 기능 층이 제공될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다.
일 형태에서, 냉각 플레이트(160)는 내부에서 냉각 유체가 유동하는 냉각 채널(162)들을 포함하며, 이에 의하여 하나 이상의 웨이퍼의 반도체 공정 동안에 히터(140), 그리고 정전기 척(10)과 관련된 다른 부품 또는 대상물로부터의 열이 정전기 퍽(100)으로부터 분산될 수 있다.
도 1b 에는 단 하나의 본딩 층, 즉 본딩 층(130)만이 도시되어 있으나, 정전기 퍽(10)의 다양한 층들 사이에 하나 이상의 본딩 층이 포함 및 배치될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 히터(140)와 냉각 플레이트(160) 사이에 본딩 층(미도시)이 배치될 수 있다.
도 2a 내지 도 2g 를 참조하면, 본 발명에 따른 정전기 척(10)을 제조하는 방법이 도시되어 있다. 본 발명의 방법은, 도 2a 에 도시된 바와 같이 기판(102) 내에 내장된 적어도 하나의 전극(104)을 정전기 퍽(100)에 제공함, 및 도 2b 에 도시된 바와 같이 제1 표면(106) 상에 디퓨저 층(120)을 형성함을 포함한다. 디퓨저 층(120)은 제1 표면(122), 제2 표면(124), 및 제1 표면(122)과 제2 표면(124) 사이의 두께(z 방향, 미표시)를 포함한다. 본 발명의 적어도 일 변형예에서는 디퓨저 층(120)의 제1 표면(122)은 정전기 퍽(100)의 제1 표면(106) 상에 직접 배치되고, 다른 변형예에서는 디퓨저 층(120)의 제1 표면(122)이 정전기 퍽(100)의 제1 표면(106)에 직접 배치되지 않는다. 예를 들어, 디퓨저 층(120)의 제1 표면(122)과 정전기 퍽(100)의 제1 표면(106) 사이에 하나 이상의 추가적인 층(미도시)이 배치된다. 상기 디퓨저 층(120)은 임의의 공지되거나 또는 향후 개발될 재료 층 적층 기술을 이용함으로써 적층(퇴적)될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 재료 층 적층 기술의 비제한적인 예에는 특히 음극 아크 방출(cathodic arc discharge), 콜드 스프레이(cold spray), 화학 기상 증착(CVD) 기술, 물리 기상 증착(PVD) 기술, 솔-겔(sol-gel) 기술, 스퍼터링, 및 진공 플라즈마 스프레이 기술이 포함된다. 본 발명의 일 형태에서는, 정전기 퍽(100)의 제1 표면(106)에 알루미늄을 적층하기 위하여 콜드 스프레이 장치 'S'가 사용되었다.
디퓨저 층(120)은 높은 열 전도도를 가진 재료로 형성된다. 여기에서 "높은 열 전도도"라 함은, 10 W/m·K 보다 큰 열 전도도, 예를 들어 50 W/m·K 또는 100 W/m·K 보다 큰 열 전도도를 의미한다. 디퓨저 층(120)을 형성하기 위하여 사용되는 재료의 비제한적인 예에는 특히 알루미늄, 구리, 은, 금, 니켈, 및 이들의 합금이 포함된다. 디퓨저 층(120)을 형성하기 위하여 사용되는 재료의 다른 비제한적인 예에는 특히 다이아몬드 유사 카본(diamond-like carbon; DLC) 및 AlN이 포함된다. 또한, 디퓨저 층(120)은 대략 0.005 인치(0.13 mm) 내지 대략 0.100 인치(2.54 mm) 사이의 두께를 갖는다. 예를 들어 일 변형예에서, 디퓨저 층(120)은 대략 0.010 인치 (0.25 mm) 내지 대략 0.020 인치 (0.51 mm) 사이의 두께를 갖는다. 다른 변형예에서, 디퓨저 층(120)은 대략 0.020 인치(0.51 mm) 내지 대략 0.030 인치(0.76 mm) 사이의 두께를 갖는다. 또 다른 변형예에서, 디퓨저 층(120)은 대략 0.030 인치(0.76 mm) 내지 대략 0.040 인치 (1.02 mm) 사이의 두께를 갖는다.
디퓨저 층(120)은 그 두께 방향(z 방향)에서 모놀리식(monolithic) 조성물을 가지거나, 또는 대안예에서는 그 두께 방향(z 방향)에서 단계식 조성물(graded composition)(또는 열 팽창율(coefficient of thermal expansion; CTE)이 변화하는 조성물)을 가질 수 있으며, 후자의 경우에는 그에 의하여 디퓨저 층(120)의 제1 표면(122)과 정전기 퍽(100)의 제1 표면(106) 사이의 열 팽창 괴리가 감소될 수 있다. 일 변형예에서, 디퓨저 층(120)은 기판(102)의 제1 표면(106)에 인접하여 제1 두께(도면부호 없음)와, 제1 표면(106)으로부터의 원위에(멀리에) 제1 두께와 비교되는 제2 두께를 갖는다. 제1 두께는 제1 조성물을 가지며, 제2 두께는 제1 조성물과 상이한 제2 조성물을 갖는다. 또한, 제1 조성물은 제1 열 팽창율을 가지며, 제2 조성물은 제1 열 팽창율과 상이한 제2 열 팽창율을 갖는다. 비제한적인 일 예에서는, 기판(102)이 알루미나로 형성되고, 디퓨저 층(120)은 제1 표면(106)으로부터 제2 표면(108)을 향하여 연장되는 제1 조성물을 포함하는 제1 두께(도면부호 미표시)와 제1 두께로부터 제2 표면(108)을 향하여 연장되는 제2 조성물을 포함하는 제2 두께(도면부호 미표시)를 구비한다. 제1 두께는 대략 10-15 ㎛ 이고, 제1 조성물은 알루미나의 열 팽창율(CTE)의 대략 1.1 배인 CTE 를 갖는다. 제2 두께는 대략 25-50 ㎛ 이고, 제2 조성물은 알루미나의 열 팽창율(CTE)의 대략 1.2 배인 CTE 를 갖는다. 상기 디퓨저 층이 CTE 값의 구배(gradient)를 갖도록 하기 위하여 상이한 조성물(그리고 상이한 CTE)을 가진 추가적인 층들이 디퓨저 층(120)에 포함될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 또한, 디퓨저 층(120) 전체가 제1 표면(122)으로부터 제2 표면(124)까지 연속적으로 변화하는 조성을 가질 수 있고, 이에 따라 디퓨저 층(120)이 제1 표면(122)으로부터 제2 표면(124)까지 CTE 구배를 가질 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다.
이제 도 2c 를 참조하면, 디퓨저 층(120)에는 적어도 하나의 트렌치(126)(여기에서, "간극"이라고 호칭되기도 함)가 형성되어 있다. 트렌치(126)는 디퓨저 층(120)의 제2 표면(124)로부터 정전기 퍽(100)의 제1 표면(106)을 향하여 연장된다. 본 발명의 일부 변형예에서, 하나 이상의 트렌치(126)는 디퓨저 층(120)을 완전히 통과하여, 즉 디퓨저 층(120)의 제2 표면(126)으로부터 정전기 퍽(100)의 제1 표면(106)까지 연장되고, 다른 변형예에서는 하나 이상의 트렌치(126)가 디퓨저 층(120)을 부분적으로만 통과하도록 연장된다. 또 다른 변형예에서는, 하나 이상의 트렌치(126)가 디퓨저 층(120)을 완전히 통과하도록 연장되는 적어도 하나의 부분(미도시)을 구비하되, 적어도 하나의 다른 부분에서는 디퓨저 층(120)을 부분적으로만 통과하도록 연장될 수도 있다. 본 발명의 일 형태에서, 상기 적어도 하나의 트렌치는 예를 들어 레이저 가공에 의하여 레이저 'L'에 의해서 형성된다.
상기 적어도 하나의 트렌치(126) 및 여기에서 개시된 다른 트렌치는 임의의 공지된 재료 제거 방법 또는 향후 개발될 재료 제거 방법을 이용하여 형성될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 재료 제거 기술의 비제한적인 예에는 특히 그라인딩, 레이저 커팅, 에칭, 기계가공, 포토리소그래피, 및 샌드 또는 그릿(grit) 블라스팅이 포함된다. 도 2b 및 도 2c 에는 적어도 하나의 트렌치(126)가 디퓨저 층(120)의 적층 이후 트렌치(126)를 형성하기 위한 재료의 제거에 의해 형성되어 있는 디퓨저 층이 도시되어 있으나, 디퓨저 층(120) 및 트렌치(126)들을 형성하기 위하여 다른 기술 또는 방법이 이용될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들어 일 변형예에서, 제1 표면(106)은 트렌치(126)들의 위치를 커버하도록 마스킹(미도시)되지만, 디퓨저 층(120)이 제1 표면(106) 상에 적층된 다음에 그 마스크는 디퓨저 층(120)에서 트렌치(126)들을 드러내도록 제거된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 트렌치(126)들을 구비한 디퓨저 층(120)은 첨가식 제조 기술(예를 들어, 3D 프린팅)에 의해 형성될 수 있으며, 이 때에는 마스킹 또는 여기에서 설명된 후속적인 제거 공정이 필요하지 않다.
이제 도 2d 및 2e 를 참조하면, 본 발명의 방법은 이산 디퓨저 세그먼트(128)들이 형성되고 트렌치(126)들에 의하여 분리되도록 복수의 트렌치(126)를 형성하는 단계와, 정전기 퍽(100)의 제2 표면(108)에 대해 전체적으로 평행한 편평한 제2 표면(124)이 제공되도록 디퓨저 층(120)(도 2e 참조)을 기계가공하는 단계를 포함한다. 즉, 제2 표면(126)은, 히터(140)가 고정되는 인터페이스에 편평한 디퓨저 층(120)이 제공되도록 기계가공된다. 상기 디퓨저 층을 기계가공하기 위한 기계가공 기술 또는 방법의 비제한적인 예에는 특히 랩핑(lapping), 폴리싱(polishing), 화학적 기계가공 폴리싱(chemical mechanical polishing; CMP)이 포함된다. 도 2e 에는 적어도 하나의 트렌치(126)가 형성된 이후에 디퓨저 층(120)을 기계가공하는 것으로 도시되어 있으나, 디퓨저 층(120)은 상기 적어도 하나의 트렌치(126)가 형성되기 전 또는 트렌치들을 형성하는 공정과 동일한 공정 동안에 기계가공될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다.
도 2f 에 도시된 완성된 디퓨저 층(120)은, 트렌치(126a)에 의하여 제2 이산 디퓨저 세그먼트(128b)로부터 분리된 중앙의 제1 이산 디퓨저 세그먼트(128a), 트렌치(126b)에 의하여 제2 이산 디퓨저 세그먼트(128b)로부터 분리된 제3 이산 디퓨저 세그먼트(128c), 및 트렌치(126c)에 의하여 제3 이산 디퓨저 세그먼트(128c)로부터 분리된 제4 이산 디퓨저 세그먼트(128d)를 구비한다.
이제 도 2g 를 참조하면, 본 발명의 방법은 도 1b 에 도시된 정전기 척(10)을 제공하기 위하여 정전기 퍽(100)을 디퓨저 층(120), 유전체 층(135), 히터(140), 및 냉각 플레이트(160)와 조립하는 단계를 포함한다. 특히, 디퓨저 층(120)을 구비한 정전기 퍽(100)은 유전체 층(135)에 본딩되고, 유전체층은 히터(140)에 본딩되며, 히터(140)는 냉각 플레이트(160)에 본딩된다. 본 발명의 적어도 하나의 변형예에서, 디퓨저 층(120)과 히터(140) 사이에는 본딩 층(130)이 배치된다. 또한, 정전기 척(10)의 다양한 층들 사이에 추가적인 본딩 층이 배치될 수 있다. 상기 적어도 하나의 트렌치(126)는 공기, 엘라스토머 재료, 유전체 재료, 및/또는 본딩 재료로 충전될 수 있다는 것이 이해되어야 할 것인바, 이로써 인접한 이산 디퓨저 세그먼트(128)들 사이에 낮은 열 전도율의 갭이 존재하게 된다.
유전체 층(135)은 히터(140)를 디퓨저 층(120)으로부터 전기적으로 절연시킨다. 유전체 층(135)을 형성하기 위하여 사용되는 재료들의 비제한적인 예에는 특히 엘라스토머, 폴리이미드, 써멀-스프레이(thermally spray)된 유전체(예를 들어, 이트리아(yttria)사의 Al2O3), 두꺼운 필름 유전체, 액체 폴리이미드, 및 다른 유전체 폴리머가 포함된다. 히터(140)는 정전기 척과의 사용을 위한 것으로서 임의의 공지된 히터이거나 또는 열을 제공하기 위하여 향후 개발될 히터일 수 있다. 히터(140)의 비제한적인 예에는 특히 폴리이미드 포일 히터, 레이어드 히터, 또는 다마신 히터가 포함된다. 본 발명의 적어도 일 형태에서, 히터(140)는 엘라스토머 가열 층 기판(143)과 엘라스토머 라우팅 층 기판(147) 사이에 배치된 층간 유전체(145)를 포함한다.
이제 도 3a 내지 도 3d 를 참조하면, 디퓨저 층(120)에 형성된 트렌치(126)들의 비제한적인 예가 도시되어 있다. 예를 들어, 도 3a 에는 디퓨저 층(120)의 제2 표면(124)으로부터 정전기 퍽(100)의 제1 표면(106)까지 연장된 사각형 형상의 트렌치(126)가 도시되어 있는데, 다시 말하면 도 3a 에 도시된 사각형 형상의 트렌치(126)는 트렌치에 의하여 이산 디퓨저 세그먼트들(128L, 128R)이 분리되도록 디퓨저 층(120)을 완전히 통과하도록 연장된다. 대안예로서, 도 3b 에는 디퓨저 층(120)의 제2 표면(124)으로부터 연장되는 사각형 형상의 트렌치(126)가 정전기 퍽(100)의 제1 표면(106)을 향하되 완전히 통과하지는 않도록 연장되는데, 다시 말하면 도 3 의 사각형 형상의 트렌치(126)는 트렌치에 의하여 이산 디퓨저 세그먼트들(128L, 128R)이 분리되도록 디퓨저 층(120)을 부분적으로만 통과하도록 연장된다. 도 3c 에는 디퓨저 층(120) 안으로 연장된 반구 형상의 트렌치(126)가 도시되어 있고, 도 3d 에는 트렌치에 의하여 이산 디퓨저 세그먼트들(128L, 128R)이 분리되도록 디퓨저 층(120) 안으로 연장되는 v자 형상의 트렌치(126)가 도시되어 있다. 트렌치(126)는, 트렌치에 의하여 상기 이산 디퓨저 세그먼트들이 분리되도록 디퓨저 층(120)을 완전히 또는 부분적으로 통하여 연장되는 다른 형상을 가질 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다.
도 2e 에는 반경방향으로 배치된 이산 디퓨저 세그먼트들(128a-128d)을 구비한 디퓨저 층(120)이 도시되어 있는데, 디퓨저 층(120)은 방위각(azimuthal) 방식으로 배치된 이산 디퓨저 세그먼트들을 포함할 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들어 도 4 를 참조하면, 디퓨저 층(120)은 트렌치(126a)에 의하여 제1 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트(128b)로부터 분리된 중앙 이산 디퓨저 세그먼트(128a)와, 트렌치(126b)에 의하여 제1 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트(128b)로부터 분리되고 트렌치(127a)에 의하여 서로에 대해 방위각으로 분리된 복수의 제2 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트(128c)들을 포함한다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 일 변형예에서는 복수의 제2 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트(128c)들에 네 개의 제2 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트(128c)를 포함하지만, 제2 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트(128c)의 개수는 넷 보다 많거나 적을 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 또한, 복수의 제3 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트(128d)들은 트렌치(126c)에 의하여 제2 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트(128c)로부터 분리되고, 트렌치(127b)에 의하여 서로에 대해 방위각으로 분리된다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 일 변형예에서는 제3 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트(128d)들에 네 개의 제3 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트(128d)들이 포함되지만, 제3 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트(128d)들의 갯수는 넷보다 많거나 적을 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 또한, 디퓨저 층(120)은 임의 갯수의 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트들과 임의 갯수의 방위각 이산 디퓨저 세그먼트들을 포함할 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 도 5 에 도시된 디퓨저 층(120)은 중앙 이산 디퓨저 세그먼트, 트렌치(126)들에 의하여 분리된 9개의 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트(128), 및 트렌치(127)들에 의하여 분리된 주어진 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트 내에 최대 24개의 방위각 이산 디퓨저 세그먼트(128)를 포함할 수 있다. 또한, 인접한 반경방향 이산 디퓨저 세그먼트들은 도 4 에 도시된 바와 같이 정렬되거나 또는 도 5 에 도시된 바와 같이 서로에 대해 오프셋될 수 있다.
도 2e, 4, 및 5 에는 사각형 형상의 이산 디퓨저 세그먼트(128)들을 구비한 디퓨저 층(120)이 전체적으로 일정한 반경방향 폭 및/또는 방위각 길이를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 일부 변형예에서는 디퓨저 층(120)이 불규칙한 형상의 이산 디퓨저 세그먼트들을 포함할 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 도 6 에 도시된 디퓨저 층(120)은 트레치(126')들에 의하여 분리된 복수의 불규칙 형상 이산 디퓨저 세그먼트(128')들을 구비한다.
도 7 을 참조하면, 디퓨저 층 두께(도 1 에서 +z 방향)의 함수로서 기판의 외측 표면(예를 들어, 제2 표면(108)의 온도 및 상기 외측 표면의 온도 범위의 유한 요소 분석(Finite Element Analysis; FEA)으로부터의 결과가 도시되어 있다. 구체적으로, 대략 79℃의 평균 온도로 가열된 알루미나 기판의 FEA 는, 디퓨저 층이 없는 경우, 0.010 인치 두께의 디퓨저 층, 0.020 인치 두께의 디퓨저 층, 및 0.030 인치 두께의 디퓨저 층에 대해 수행되었다. FEA 으로부터, 최대 온도, 최소 온도, 및 온도 범위(즉, 최대 온도 - 최소 온도)가 판별되었고, 이것은 도 7 에 도시되어 있다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 0.030 인치 두께의 디퓨저 층의 경우에 상기 외측 표면의 온도 범위가 대략 7.6℃로부터 대략 4.8℃로, 즉 거의 40% 감소되었다.
따라서, 각각의 이산 디퓨저 세그먼트는 정전기 퍽의 외측 표면의 특정 영역 또는 부위의 온도 균일성을 향상시키고, 상기 트렌치들은 이산 디퓨저 세그먼트들의 서로에 대한 적어도 부분적인 열적 분리(thermal decoupling)를 제공하여서, 정전기 퍽 상의 대상물의 가열 동안에 상기 세그먼트들 간에 요망되는 열 구배(예를 들어, 이산 디퓨저 세그먼트(128)의 중앙으로부터 에지까지 20℃)가 유지된다. "적어도 부분적인 열적 분리"라는 용어(그리고 이것의 파생 용어)는 디퓨저 세그먼트(28/128)들 간의 트렌치/간극(26/126)들의 열 전도도가 인접한 디퓨저 세그먼트(128)의 열 전도도로부터 독립적이거나 그보다 낮음을 의미하는 것으로 고려되어야 할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 범위 내에서 트렌치/간극(26/126)은 디퓨저 세그먼트(28, 128)들의 열 전도도의 대략 50% 이하의 열 전도도를 가질 수 있다.
또한, 여기에서는 디퓨저 세그먼트(28/128)들이 원호형의 기하형태를 취하는 것으로 개시되어 있으나, 본 발명의 범위 내에서 정퍽(10/100)에 걸쳐 요망되는 열 구배를 제공하기 위하여, 주어진 디퓨저 층(20, 120)에서 임의의 다른 형상 또는 형상들(동일하거나 다른 형상들)의 조합이 채택될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다.
상기 설명 및 도면으로부터, 정전기 퍽의 표면에 걸친 온도 균일도를 향상시키는 디퓨저 층을 구비한 정전기 척이 제공된다는 점이 이해될 것인바, 이로써 정전기 퍽 상의 대상물의 온도 균일도가 향상된다. 또한, 디퓨저 층은, 예를 들어 이산 디퓨저 세그먼트들 사이의 트렌치 또는 간극에 의하여, 서로로부터 열적으로 분리된 이산 디퓨저 세그먼트들을 포함하는바, 이로써 정전기 퍽 상의 대상물의 가열 동안에 상기 세그먼트들 간의 요망되는 열 구배가 유지된다. 정전기 퍽 표면 온도 균일도 향상과, 정전기 퍽 표면의 영역들 또는 부위들에 걸쳐서의 열 구배 제어 향상의 조합으로 인하여, 반도체 웨이퍼 공정 동안의 향상된 공정 제어가 제공된다.
일 구성요소 또는 층이 다른 구성요소 또는 층 "상에 있"거나, "에 결합"되거나, 또는 "상에 배치"된다고 기재된 경우, 이것은 다른 구성요소 또는 층 상에 직접적으로 놓여있거나, 결합되거나, 연결되거나, 또는 배치됨을 의미할 수 있고, 그 사이에 개재된 구성요소 또는 층이 존재할 수 있다. 이와 대조적으로, 일 구성요소가 다른 구성요소 또는 층 "상에 직접 있"거나, "에 직접 결합"되거나, 또는 "상에 직접 배치"된다고 기재된 경우, 그 사이에 개재된 구성요소 또는 층은 존재하지 않을 수 있다. 구성요소들 간의 구성 관계를 기재하기 위하여 사용된 용어들(예를 들어, "~ 사이"과 대비되는 "직접적으로 ~ 사이", "인접"과 대비되는 "직접적으로 인접", 등)도 유사한 방식으로 해석되어야 할 것이다. 여기에서 "및/또는"이라는 표현이 사용된 경우, 이것은 연관되어 열거된 항목들 중 하나 이상이 개별로 그리고 모든 조합으로 포함됨을 의미한다.
"제1", "제2", "제3" 등과 같은 용어들은 다양한 구성요소, 부품, 영역, 층, 및/또는 섹션을 지칭하기 위하여 사용되었으나, 이 구성요소들, 부품들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들은 이 용어들에 의하여 제한되는 것이 아니다. 이 용어들은 단지 일 구성요소, 부품, 영역, 층, 및/또는 섹션을 다른 구성요소, 부품, 영역, 층, 및/또는 섹션로부터 구별하기 위하여 사용된 것이다. "제1", "제2", "제3"과 같은 용어들 및 다른 숫자 관련 용어가 여기에서 사용된 경우, 이것은 기재상 명확한 경우를 제외하고는 순서를 내포하는 것이 아니다. 따라서, 실시예들의 내용을 벗어나지 않고서, 제1 구성요소, 부품, 영역, 층, 및/또는 섹션이 제2 구성요소, 부품, 영역, 층, 및/또는 섹션으로 명명될 수 있다. 또한, 특정의 구성요소, 부품, 영역, 층, 및/또는 섹션은 "제1" 구성요소, 부품, 영역, 층, 및/또는 섹션이 없더라도 "제2" 구성요소, 부품, 영역, 층, 및/또는 섹션으로 명명될 수 있다.
"내측", "외측", "아래", "위", "하측", "상측" 등과 같은 상대적 공간에 관한 용어들은 도면에 도시된 일 구성요소 또는 특징부의 다른 구성요소 또는 특징부에 대한 관계를 기재하기 위해서 설명 편의상 사용될 수 있다. 상대적 공간 관련 용어들은 도면에 도시된 방위에 부가하여, 사용 또는 작동시 장치의 다양한 방위를 포괄하도록 의도되었을 수 있다. 예를 들어, 장치가 뒤집어져 있다면, 다른 구성요소 또는 특징부의 "아래"에 있는 것으로 구성요소는 다른 구성요소 또는 특징부의 "위"인 방위를 갖는 것일 수 있다. 따라서, 여기에서 예시적인 용어인 "아래"는 위 또는 아래의 방위 모두를 포괄할 수 있다. 상기 장치는 (90도 회전되는 등의) 다른 방위를 가질 수도 있고, 여기에서 기재된 상대적 공간 관련 기재는 그에 맞게 해석되어야 할 것이다.
여기에 기재된 "A, B, 및 C 중 적어도 하나"라는 문구는 비-배타적 논리 연산자인 OR 를 이용하여 논리상 [A 또는 B 또는 C]을 의미하는 것으로 고려되어야 하며, "A들 중 적어도 하나", "B들 중 적어도 하나", 및 "C들 중 적어도 하나"를 의미하는 것으로 고려되지 말아야 할 것이다.
명확히 달리 기재되지 않은한, 기계적/열적 특성, 조성 백분율, 치수, 및/또는 공차, 또는 다른 특성을 나타내는 모든 수치 값들은 본 발명의 범위를 정함에 있어서 "대략" 또는 "대략적으로"라는 표현을 수반하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 이와 같은 해석은 산업 실무, 제조 기술, 테스트 능력을 포함하는 다양한 이유로 인하여 요망되는 것이다.
여기에서 사용되는 용어들은 특정 실시예 형태만을 설명하기 위한 것이고, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 단수 형태로 기재된 구성요소 등은 기재상 명백하지 않은 한 복수의 구성요소를 포괄하는 것으로 의도된 것이다. "포함하는", "구비하는"과 같은 용어는 포괄의 의미를 갖는 것으로서, 기재된 특징부, 정수, 단계, 작동, 구성요소, 및/또는 부품의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 특징부, 정수, 단계, 작동, 구성요소, 부품, 및 또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것이 아니다. 여기에 기술된 방법의 단계, 공정, 및 작동은 기능의 순서상 특정된 것이 아닌한, 반드시 특정의 순서로 기술 또는 기재된으로 이해되지 말아야 할 것이다. 또한, 추가적인 또는 대안적인 단계가 채택될 수도 있다는 점이 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것일 뿐이므로, 본 발명의 본질을 벗어나지 않는 예들은 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 의도된 것이다. 그러한 예들은 본 발명의 범위 및 취지를 이탈하는 것으로 고려되지 말아야 할 것이다. 본 발명의 폭넓은 취지는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명이 특정의 예를 포함하지만, 도면들, 상세한 설명, 및 청구범위를 정독함으로써 다른 변형예들이 드러날 것이므로, 본 발명의 진정한 범위는 그 예에 국한되는 것이 아니다.

Claims (15)

  1. 정전기 퍽(electrostatic puck) 상에 디퓨저 층(diffuser layer)을 적층(deposit)하는 단계;
    간극들에 의하여 분리된 이산 디퓨저 세그먼트(discrete diffuser segment)들을 형성하기 위하여 상기 디퓨저 층의 영역들을 제거하는 단계;
    히터에 상기 정전기 퍽을 본딩(bonding)하는 단계로서, 상기 정전기 퍽과 상기 히터 사이에 상기 디퓨저 층이 배치되도록 본딩하는, 단계; 및
    상기 히터를 콜드 플레이트(cold plate)에 본딩하는 단계;를 포함하는 방법에 의하여 형성되는, 정전기 척(electrostatic chuck).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이산 디퓨저 세그먼트들은 연속적인 동심 링(concentric ring)들, 불연속적인 동심 링들, 및 연속적인 동심 링들과 불연속적인 동심 링들의 조합 중 적어도 하나를 형성하는, 정전기 척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이산 디퓨저 세그먼트들은, 상기 디퓨저 층 내에 적어도 하나의 트렌치(trench)를 형성함으로써 분리되는, 정전기 척.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 트렌치는, 상기 디퓨저 층을 부분적으로 통하여 연장되거나, 상기 디퓨저 층을 통하여 상기 정전기 퍽까지 완전히 연장되거나, 또는 가변적 깊이를 형성하도록 상기 디퓨저 층으로부터 상기 정전기 퍽까지 부분적으로 그리고 완전히 연장되는, 정전기 척.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 트렌치는 가변적 폭을 형성하는, 정전기 척.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 트렌치는, 산 에칭(acid etching), 레이저 커팅(laser cutting), 및 기계가공으로 이루어진 군으로부터 선택된 공정에 의해 형성되는, 정전기 척.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정전기 퍽은 세라믹 재료인, 정전기 척.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 적어도 두 개의 가열 구역을 포함하고, 상기 디퓨저 세그먼트들은 상기 적어도 두 개의 가열 구역들과 축방향으로 정렬되어서, 상기 두 개의 가열 구역이 서로로부터 열적으로 분리되는, 정전기 척.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 외측 가열 구역 및 내측 가열 구역을 포함하고, 상기 디퓨저 세그먼트들은 상기 외측 가열 구역 및 내측 가열 구역과 축방향으로 정렬되어서 상기 외측 가열 구역을 상기 내측 가열 구역으로부터 열적으로 분리시킴으로써, 상기 정전기 퍽 상의 대상물의 가열 동안에 상기 외측 가열 구역과 내측 가열 구역 간에 요망되는 열 구배(thermal gradient)가 유지되는, 정전기 척.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 디퓨저 층은 알루미늄, 몰리브데늄, 텅스텐, 니켈, 아연, 실리콘, 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 형성되는, 정전기 척.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 디퓨저 층은, 상기 정전기 퍽 상에 직접 알루미늄을 콜드 스프레이(cold spraying)함으로써 형성된 것과 0.040 인치(1.02 mm) 미만의 두께를 가진 알루미늄 디퓨저 층 중 적어도 하나인, 정전기 척.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 포일 히터(foil heater), 레이어드 히터(layered heater), 및 다마신 히터(damascene heater)로 이루어진 군으로부터 선택되는, 정전기 척.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 폴리이미드 히터(polyimide heater)인, 정전기 척.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 정전기 퍽은 엘라스토머에 의하여 상기 폴리이미드 히터에 본딩되는, 정전기 척.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 정전기 척은 베이스 플레이트(base plate)를 더 포함하고, 상기 폴리이미드 히터는 엘라스토머에 의하여 상기 베이스 플레이트에 본딩되는, 정전기 척.
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