KR20230026475A - 냉각된 정전 척을 사용한 반도체 프로세싱 - Google Patents

냉각된 정전 척을 사용한 반도체 프로세싱 Download PDF

Info

Publication number
KR20230026475A
KR20230026475A KR1020237002246A KR20237002246A KR20230026475A KR 20230026475 A KR20230026475 A KR 20230026475A KR 1020237002246 A KR1020237002246 A KR 1020237002246A KR 20237002246 A KR20237002246 A KR 20237002246A KR 20230026475 A KR20230026475 A KR 20230026475A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flange
coupled
plate
disposed
interface
Prior art date
Application number
KR1020237002246A
Other languages
English (en)
Inventor
요가난다 사로데 비슈와나트
스티븐 이. 바바얀
안드레아스 슈미드
스티븐 도널드 프루티
앤드류 앙투안 누자임
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20230026475A publication Critical patent/KR20230026475A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67126—Apparatus for sealing, encapsulating, glassing, decapsulating or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20272—Accessories for moving fluid, for expanding fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid, for removing gas or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/56—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using mechanical means or mechanical connections, e.g. form-fits
    • B29C65/561—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using mechanical means or mechanical connections, e.g. form-fits using screw-threads being integral at least to one of the parts to be joined

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본원에서 설명되는 실시예들은 기판 지지 조립체에 관련된다. 기판 지지 조립체는 내부에 배치되는 베이스 채널을 갖는 ESC 베이스 조립체, 설비 플레이트 ― 설비 플레이트는 설비 플레이트와 ESC 베이스 조립체의 사이에 진공 영역을 가지면서 상기 ESC 베이스 조립체에 커플링됨 ― , 및 밀봉 조립체를 포함한다. 밀봉 조립체는 ESC 베이스 조립체의 베이스 채널에 커플링되는 상위 플랜지 ― 상위 플랜지는 설비 플레이트에서 배치됨 ― , 상위 플랜지에 커플링되는 하위 플랜지 ― 하위 플랜지는 설비 플레이트에서 배치됨 ― , 상위 플랜지와 하위 플랜지 사이에 배치되는 개스킷, 및 하위 플랜지에 커플링되는 절연체 튜브를 포함한다. 통로가 베이스 채널에 연결되며, 통로는 상위 플랜지, 개스킷, 하위 플랜지, 절연체 튜브, 및 베이스 조립체의 연결된 개구들에 의해 정의된다.

Description

냉각된 정전 척을 사용한 반도체 프로세싱
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 반도체 제조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 정전 척(electrostatic chuck; ESC)의 저온 동작을 가능하게 하는 기판 지지 조립체에 관한 것이다.
[0002] 나노미터 및 더 작은 피처들을 안정적으로 생성하는 것은 반도체 디바이스들의 차세대 초고밀도 집적(very large scale integration; VLSI) 및 극초고밀도 집적(ultra-large-scale integration; ULSI)을 위한 핵심 기술 도전 과제들 중 하나이다. 그러나, 회로 기술이 한계에 부딪힘에 따라, VLSI 및 ULSI 인터커넥트 기술의 축소된 치수들은 프로세싱 성능들에 대해 추가적인 요구 사항들을 부과하였다. 기판 상에서의 게이트 구조물들의 안정적인 형성은 VLSI 및 ULSI의 성공에 그리고 개개의 기판들 및 다이의 회로 밀도 및 품질을 향상시키기 위한 지속된 노력에 중요하다.
[0003] 제조 비용을 낮추기 위해, 통합 칩(integrated chip; IC) 제조사들은 프로세싱되는 모든 실리콘 기판에게 더 높은 스루풋 및 더 나은 디바이스 수율 및 성능을 요구한다. 현재 개발 하에 있는 차세대 디바이스들에 대해 탐구되고 있는 일부 제조 기술들은 낮은 온도들에서의, 예를 들면, 섭씨 -20 도 미만의 온도들에서의 프로세싱을 요구한다. 섭씨 -20 도 미만의 온도들에서 균일하게 유지되는 기판을 건식 반응성 이온 에칭하는 것은, 매끄러운 수직 측벽들을 갖는 트렌치들이 형성되도록 감소된 자발적 에칭과 함께 기판 상에 배치되는 재료들의 상방을 향하는 표면들에 이온들이 충돌하는 것을 가능하게 한다. 추가적으로, 극저온 온도에서, 다른 재료와 대비하여 하나의 재료를 에칭하는 선택도가 향상될 수 있다. 예를 들면, 실리콘(Si)과 실리콘 이산화물(SiO2) 사이의 선택도는 온도가 감소됨에 따라 기하급수적으로 증가한다.
[0004] 따라서, 온도들에서 사용하기에 적절한 개선된 기판 지지 조립체에 대한 요구가 있다.
[0005] 하나의 실시예에서, 기판 지지 조립체가 제공된다. 기판 지지 조립체는 정전 척(ESC) 베이스 조립체 ― ESC 베이스 조립체는 내부에 배치되는 베이스 채널을 가짐 ― , 설비 플레이트(facility plate) ― 설비 플레이트는 그 설비 플레이트와 ESC 베이스 조립체의 사이에 진공 영역을 가지면서 상기 ESC 베이스 조립체에 커플링됨 ― , 및 밀봉 조립체(seal assembly)를 포함한다. 밀봉 조립체는 ESC 베이스 조립체의 베이스 채널에 커플링되는 상위 플랜지(upper flange) ― 상위 플랜지는 설비 플레이트에서 배치됨 ― , 상위 플랜지에 커플링되는 하위 플랜지(lower flange) ― 하위 플랜지는 설비 플레이트에서 배치됨 ― , 상위 플랜지와 하위 플랜지 사이에 배치되는 개스킷, 및 하위 플랜지에 커플링되는 절연체 튜브를 포함한다. 통로가 베이스 채널에 연결되며, 통로는 상위 플랜지, 개스킷, 하위 플랜지, 절연체 튜브, 및 베이스 조립체의 연결된 개구들에 의해 정의된다.
[0006] 다른 실시예에서, 기판 지지 조립체가 제공된다. 기판 지지 조립체는, 정전 척(ESC) 베이스 조립체 ― ESC 베이스 조립체는 내부에 배치되는 베이스 채널을 가짐 ― , 설비 플레이트 ― 설비 플레이트는 그 설비 플레이트와 ESC 베이스 조립체의 사이에 진공 영역을 가지면서 상기 ESC 베이스 조립체에 커플링됨 ― , 설비 플레이트에 커플링되는 절연체 플레이트, 절연체 플레이트에 커플링되는 접지 플레이트, 인터페이스 조립체를 포함한다. 인터페이스 조립체는 절연체 플레이트를 통해 배치되는 절연체 튜브에 커플링되는 인터페이스 플랜지 ― 인터페이스 플랜지는 접지 플레이트에서 배치됨 ― , 인터페이스 플랜지 주위에 배치되는 외부 링, 인터페이스 플랜지에 커플링되는 냉매 플랜지, 및 인터페이스 플랜지와 냉매 플랜지 사이에 배치되는 인터페이스 개스킷을 포함한다. 인터페이스 플랜지, 냉매 플랜지, 인터페이스 개스킷, 및 베이스 채널의 연결된 개구들에 의해 정의되는 ESC 베이스 조립체의 베이스 채널에 통로가 연결된다. 결합된 플랜지가 결합된 플랜지에 배치되는 냉매 플랜지 및 접지 플레이트에 커플링된다. 진공 영역에 진공 통로가 연결된다. 진공 통로는 설비 플레이트의 내부 표면, 절연체 플레이트의 내부 표면, 접지 플레이트의 내부 표면, 인터페이스 플랜지, 외부 링, 냉매 플랜지, 절연체 튜브, 및 결합된 플랜지에 의해 정의된다.
[0007] 또 다른 실시예들에서, 기판 지지 조립체가 제공된다. 기판 지지 조립체는, 정전 척(ESC) 베이스 조립체 ― ESC 베이스 조립체는 내부에 배치되는 베이스 채널을 가짐 ― , 설비 플레이트 ― 설비 플레이트는 그 설비 플레이트와 ESC 베이스 조립체의 사이에 진공 영역을 가지면서 상기 ESC 베이스 조립체에 커플링됨 ― , 및 결합된 플랜지에서 배치되는 냉매 플랜지에 커플링되는 냉매 라인 ― 냉매 라인은 통로와 유체 연통함 ― 을 포함한다. 통로는 ESC 베이스 조립체의 베이스 채널에 연결된다. 통로는 냉매 플랜지 및 베이스 채널의 연결된 개구들에 의해 정의된다. 결합된 플랜지에 진공 튜브가 커플링되는데, 냉매 라인은 진공 튜브 내에 배치되고, 진공 튜브는 진공 통로와 유체 연통한다. 진공 통로는 설비 플레이트의 내부 표면, 냉매 플랜지, 및 결합된 플랜지에 의해 정의된다.
[0008] 본 개시내용의 상기 기재된 피처들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 상기에서 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 상세한 설명이 실시예들에 대한 참조에 의해 이루어질 수 있는데, 실시예들 중 일부는 첨부된 도면들에서 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들을 예시하고 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며, 다른 동등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것을 유의해야 한다.
[0009] 도 1은, 실시예들에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버의 단면 개략도이다.
[0010] 도 2a 및 도 2b는, 실시예들에 따른, 기판 지지 조립체의 단면 개략도이다.
[0011] 도 3a는, 실시예들에 따른, 밀봉 조립체의 개략도이다.
[0012] 도 3b는, 실시예들에 따른, 상위 플랜지의 개략적인 단면도이다.
[0013] 도 3c 및 도 3d는, 실시예들에 따른, 복수의 본딩 층들의 개략적인 단면도들이다.
[0014] 도 3e 내지 도 3g는, 실시예들에 따른, 인터페이스 조립체의 개략적인 단면도들이다.
[0015] 도 3h는, 실시예들에 따른, 진공 유입구 튜브(vacuum inlet tube) 및 진공 유출구 튜브(vacuum outlet tube)의 개략적인 단면도이다.
[0016] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 하나의 실시예의 엘리먼트들 및 피처들은 추가적인 기재없이 다른 실시예들에서 유익하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
[0017] 본원에서 설명되는 실시예들은, 상부에 배치되는 기판이 기판 프로세싱 동안 섭씨 -20 도 미만의 온도에서 유지되고, 한편 프로세싱 챔버의 다른 표면들이 상이한 온도에서 유지되도록 하는 정전 척(ESC)의 동작을 가능하게 하는 기판 지지 조립체를 제공한다.
[0018] 기판 지지 조립체가 하기에서 에칭 프로세싱 챔버 내에서 설명되지만, 기판 지지 조립체는 다른 타입들의 플라즈마 프로세싱 챔버들, 예컨대, 다른 것들 중에서도, 물리 기상 증착 챔버들, 화학 기상 증착 챔버들, 이온 주입 챔버들, 및 프로세싱이 섭씨 -20 도 미만의 온도들에서 유지되는 기판을 필요로 하는 다른 시스템들에서 활용될 수 있다. 본원에서 개시되는 기판 지지 조립체는 섭씨 -20 도보다 더 높은 온도들에서 또한 활용될 수 있다.
[0019] 도 1은 기판 지지 조립체(101)를 갖는, 에칭 챔버로서 구성되어 도시되는 예시적인 플라즈마 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 기판 지지 조립체(101)는 다른 타입들의 플라즈마 프로세싱 챔버들, 예를 들면, 다른 것들 중에서도, 플라즈마 처리 챔버들, 어닐링 챔버들, 물리 기상 증착 챔버들, 화학 기상 증착 챔버들, 및 이온 주입 챔버들뿐만 아니라, 섭씨 -20 도 미만의 온도들에서 기판(124)과 같은 워크피스 또는 표면을 균일하게 유지하는 능력이 바람직한 다른 시스템들에서 활용될 수 있다. 섭씨 -20 도 미만의 온도들에서 유지되는 기판(124)을 건식 반응성 이온 에칭하는 것은 매끄러운 수직 측벽들을 갖는 트렌치들이 형성되도록 감소된 자발적 에칭과 함께 기판(124) 상에 배치되는 재료들의 상방을 향하는 표면들에 이온들이 충돌하는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, 섭씨 -20 도 미만의 온도들에서 균일하게 유지되는 기판(124) 상에 배치되는 저-k(low-k) 유전체 재료의 공극률들에서의 이온들의 확산은 이온들이 저-k 유전체 재료의 상방을 향하는 표면에 계속 충돌하여 매끄러운 수직 측벽들을 갖는 트렌치들을 형성하는 동안 감소된다. 추가적으로, 섭씨 -20 도 미만의 온도들에서, 다른 재료와 대비하여 하나의 재료를 에칭하는 선택도가 향상될 수 있다. 예를 들면, 실리콘(Si)과 실리콘 이산화물(SiO2) 사이의 선택도는 온도가 감소됨에 따라 기하급수적으로 증가한다.
[0020] 플라즈마 프로세싱 챔버(100)는 프로세싱 영역(110)을 둘러싸는 측벽들(104), 저부(106) 및 덮개(108)를 갖는 챔버 본체(102)를 포함한다. 주입 장치(112)는 챔버 본체(102)의 측벽들(104) 및/또는 덮개(108)에 커플링된다. 가스 패널(114)이 주입 장치(112)에 커플링되어 프로세스 가스들이 프로세싱 영역(110)으로 제공되는 것을 허용한다. 주사 장치(112)는 하나 이상의 노즐 또는 유입구 포트들, 또는 대안적으로 샤워헤드일 수 있다. 프로세스 가스들은, 임의의 프로세싱 부산물들과 함께, 챔버 본체(102)의 측벽들(104) 또는 저부(106)에서 형성되는 배기 포트(116)를 통해 프로세싱 영역(110)으로부터 제거된다. 배기 포트(116)는 프로세싱 영역(110) 내의 진공 레벨들을 제어하기 위해 활용되는 스로틀 밸브들 및 펌프들을 포함하는 펌핑 시스템(140)에 커플링된다.
[0021] 프로세스 가스들은 에너지를 부여받아 프로세싱 영역(110) 내에서 플라즈마를 형성할 수 있다. 프로세스 가스들은 RF 전력을 프로세스 가스들에 용량적으로 또는 유도적으로 커플링하는 것에 의해 에너지를 부여받을 수 있다. 도 1에서 묘사되는, 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예에서, 복수의 코일들(118)이 플라즈마 프로세싱 챔버(100)의 덮개(108) 위에 배치되고 매칭 회로(120)를 통해 RF 전력 소스(122)에 커플링된다.
[0022] 기판 지지 조립체(101)는 주입 장치(112) 아래의 프로세싱 영역(110)에서 배치된다. 기판 지지 조립체(101)는 ESC(103) 및 ESC 베이스 조립체(105)를 포함한다. ESC 베이스 조립체(105)는 ESC(103) 및 설비 플레이트(107)에 커플링된다. 접지 플레이트(111)에 의해 지지되는 설비 플레이트(107)는 기판 지지 조립체(101)와의 전기, 냉각, 가열 및 가스 연결들을 용이하게 하도록 구성된다. 접지 플레이트(111)는 프로세싱 챔버의 저부(106)에 의해 지지된다. 절연체 플레이트(109)는 접지 플레이트(111)로부터 설비 플레이트(107)을 절연한다.
[0023] ESC 베이스 조립체(105)는 극저온 냉각기(117)에 커플링되는 베이스 채널(115)을 포함한다. 극저온 냉각기(117)는, ESC 베이스 조립체(105)가 섭씨 -20 도 미만의 온도들에서 유지되도록, 베이스 채널(115)의 유입구(254)(도 2a 및 도 2b에서 도시됨)에 연결되는 베이스 유입구 도관(123)을 통해 그리고 베이스 채널(115)의 유출구(256)(도 2a 및 도 2b에서 도시됨)에 연결되는 베이스 유출구 도관(125)을 통해 베이스 채널(115)과 유체 연통한다. 극저온 냉각기(117)는 베이스 유체의 유량을 제어하기 위해 인터페이스 박스에 커플링된다. 베이스 유체는 섭씨 -50 도 미만의 온도를 유지할 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 극저온 냉각기(117)는 ESC 베이스 조립체(105)의 베이스 채널(115)을 통해 순환되는 베이스 유체를 제공한다. 베이스 채널(115)을 통해 흐르는 베이스 유체는 ESC 베이스 조립체(105)가 섭씨 -20 도 미만의 온도들에서 유지되는 것을 가능하게 하는데, 이것은, ESC(103) 상에 배치되는 기판(124)이 섭씨 -20 도 미만의 온도들에서 균일하게 유지되도록 ESC(103)의 측면 온도 프로파일(lateral temperature profile)을 제어하는 데 도움이 된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들에서 조합될 수 있는 하나의 실시예에서, 극저온 냉각기(117)는 베이스 유체를 약 섭씨 -50 도 미만의 온도들에서 유지하도록 동작 가능한 단일 스테이지 냉각기(single-stage chiller)이다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 다른 실시예에서, 극저온 냉각기(117)는 베이스 유체가 섭씨 -50 도 미만의 온도들에서 유지되도록 냉각기 내부의 냉매를 활용하는 냉각기이다.
[0024] 설비 플레이트(107)는 냉각기(119)에 커플링되는 설비 채널(234)(도 2a 및 도 2b에서 도시됨)을 포함한다. 냉각기(119)는, 설비 플레이트(107)가 사전 결정된 주위 온도에서 유지되도록, 설비 채널(234)의 유입구(240)(도 2a 및 도 2b에서 도시됨)에 연결되는 설비 유입구 도관(127)을 통해 그리고 설비 채널(234)의 유출구(242)(도 2a 및 도 2b에서 도시됨)에 연결되는 설비 유출구 도관(129)을 통해 설비 채널(234)과 유체 연통한다. 극저온 냉각기(117)는 인터페이스 박스에 커플링되어 설비 유체의 유량을 제어한다. 설비 유체는 약 섭씨 -10 도 내지 약 섭씨 60 도의 주위 온도를 유지할 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 냉각기(119)는 설비 플레이트(107)의 설비 채널(234)을 통해 순환되는 설비 유체를 제공한다. 설비 채널(234)을 통해 흐르는 설비 유체는 설비 플레이트(107)가 사전 결정된 주위 온도에서 유지되는 것을 가능하게 하는데, 이것은 절연체 플레이트(109)를 사전 결정된 주위 온도에서 유지하는 데 도움이 된다.
[0025] ESC(103)는 지지 표면(130) 및 지지 표면(130) 반대편의 저부 표면(132)을 갖는다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 하나의 실시예에서, ESC(103)는 세라믹 재료, 예컨대 알루미나(Al2O3), 알루미늄 질화물(AlN) 또는 다른 적절한 재료로 제조된다. 대안적으로, ESC(103)는 폴리머, 예컨대 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아릴에테르케톤, 등으로 제조될 수 있다.
[0026] ESC(103)는 내부에 배치되는 척킹 전극(126)을 포함한다. 척킹 전극(126)은 모노폴라 또는 바이폴라 전극, 또는 다른 적절한 배열체(arrangement)로서 구성될 수 있다. 척킹 전극(126)은 RF 필터 및 설비 플레이트(107)를 통해, ESC(103)의 지지 표면(130)에 기판(124)을 정전기적으로 고정하기 위한 DC 전력을 제공하는 척킹 전력 소스(134)에 커플링된다. RF 필터는 플라즈마 프로세싱 챔버(100) 내에서 플라즈마(도시되지 않음)를 형성하기 위해 활용되는 RF 전력이, 전기 기기를 손상시키는 것 또는 챔버 외부에 전기적 위험을 제공하는 것을 방지한다.
[0027] ESC(103)는 내부에 임베딩되는 하나 이상의 저항성 히터들(128)을 포함한다. 저항성 히터들(128)은 ESC(103)의 온도를, 지지 표면(130) 상에 배치되는 기판(124)을 프로세싱하기에 적절한 온도까지 상승시키기 위해 활용된다. 저항성 히터들(128)은 설비 플레이트(107) 및 RF 필터를 통해 히터 전력 소스(136)에 커플링된다. RF 필터는 플라즈마 프로세싱 챔버(100) 내에서 플라즈마(도시되지 않음)를 형성하기 위해 활용되는 RF 전력이, 전기 기기를 손상시키는 것 또는 챔버 외부에 전기적 위험을 제공하는 것을 방지한다. 히터 전력 소스(136)은 저항성 히터들(128)에 500 와트들 또는 그보다 더 많은 전력을 제공할 수 있다. 히터 전력 소스(136)은, 기판 온도를 섭씨 -20 도 미만의 소망되는 온도에서 유지하기 위해, 필요시, 기판(124)을 가열하도록 일반적으로 설정되는 히터 전력 소스(136)의 동작을 제어하기 위해 활용되는 컨트롤러(도시되지 않음)를 포함한다. 달리 말하면, 저항성 히터들(128)로부터의 열 및 ESC 베이스 조립체(105)를 통해 순환되는 베이스 유체로부터의 냉각은 기판(124)을 섭씨 -20 도 미만의 소망되는 온도에서 유지하도록 균형을 이룬다. 예를 들면, ESC 베이스 조립체(105)를 통해 순환되는 베이스 유체 및 저항성 히터들(128)은 기판(124)을 약 섭씨 -20 도 미만, 예컨대 약 섭씨 -20 도 내지 약 섭씨 -150 도인 프로세싱에 적절한 온도에서 유지한다.
[0028] 저항성 히터들(128)은 복수의 횡방향으로 분리된 가열 구역들을 포함하는데, 여기서 컨트롤러는 저항성 히터들(128)의 적어도 하나의 구역이, 다른 구역들 중 하나 이상 내에 위치되는 저항성 히터들(128)에 비해, 우선적으로 가열되는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, 저항성 히터들(128)은 복수의 분리된 가열 구역들에서 동심원적으로 배열될 수 있다. 저항성 히터들(128)의 분리된 가열 구역들은 기판(124)의 측면 에지로부터 중심까지의 온도 균일성을 제어하는 데 도움이 된다.
[0029] 기판 지지 조립체(101)는 내부에 배치되는 하나 이상의 프로브들을 포함할 수 있다. ESC(103)는 프로브 컨트롤러(138)에 커플링된다. 프로브 컨트롤러(138)의 프로브 팁은 ESC(103)의 온도를 결정하기 위해 ESC(103)의 표면 내에 또는 표면에 배치된다. 프로브 컨트롤러(138)의 프로브 팁은 ESC 베이스 조립체(105)의 온도에 기초하여 기판의 온도를 캘리브레이팅하기 위해 ESC 베이스 조립체(105) 내에 배치된다. 프로브 컨트롤러(138)는, ESC(103)의 측면 온도 프로파일이 온도 측정치들에 기초하여 실질적으로 균일해지게 저항성 히터들(128)의 각각의 구역이 독립적으로 가열되도록 히터 전력 소스(136)에 커플링되어, ESC(103) 상에 배치된 기판(124)이 섭씨 -20 도 미만의 온도들에서도 균일하게 유지된다.
[0030] 도 2a는, 상부에 배치되는 기판(124)이 섭씨 -20 도 미만의 온도들에서 유지되는 한편, 프로세싱 챔버의 다른 표면들이 상이한 온도에서 유지되도록 하는 ESC(103)의 동작을 가능하게 하는 기판 지지 조립체(101)의 단면 개략도이다. ESC(103)는 ESC 베이스 조립체(105)에 커플링된다. ESC(103)는 본딩 층(202)을 사용하여 ESC 베이스 조립체(105)에 고정된다. 본딩 층(202)은 유기 또는 무기 재료들을 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 본딩 층(202)은 에폭시 또는 금속 재료들을 포함할 수 있다. 척킹 전극(126)은 설비 플레이트(107)의 하위 절연체(212) 및 ESC 베이스 조립체(105)의 상위 절연체(214)에 있는 제1 보어(bore)(208)를 통해 배치되는 제1 절연 와이어(204)를 통해 척킹 전력 소스(134)에 커플링된다. 하나 이상의 저항성 히터들(128)은 설비 플레이트(107)의 하위 절연체(212) 및 ESC 베이스 조립체(105)의 상위 절연체(214)에 있는 제2 보어(210)를 통해 배치되는 제2 절연 와이어(206)를 통해 히터 전력 소스(136)에 커플링된다.
[0031] 설비 플레이트(107)는 플레이트 부분(229) 및 벽 부분(230)을 포함한다. ESC 베이스 조립체(105)의 플레이트 부분(229)은, ESC 베이스 조립체(105)와 설비 플레이트(107) 사이 진공 영역(222)이 존재하도록, 하나 이상의 제1 나사 조립체들(220)을 사용하여 설비 플레이트(107)에 커플링된다. 하나 이상의 제1 나사 조립체들(220) 각각은 설비 플레이트(107)와 접촉하는 열 차단부(thermal break; 227), 하나 이상의 벨빌(Belleville) 와셔들(226), 및 설비 플레이트(107)를 통과하고 그리고 ESC 베이스 조립체(105)의 나사 구멍(228) 안으로 삽입되는 볼트(224)를 포함한다. 열 차단부(227)는 베이스 온도에서 유지되는 ESC 베이스 조립체(105)로부터의 단열을 제공하기 위해 설비 플레이트(107)와 접촉한다. 열 차단부(227)는 폴리아미드-이미드(PAI) 또는 폴리이미드(PI) 함유 재료를 포함한다. 하나 이상의 벨빌 와셔들(226) 및 볼트(224)는, 설비 플레이트(107)가 ESC 베이스 조립체(105)에 기대어 힘을 받도록 사전 로딩된다.
[0032] 설비 플레이트(107)는 밀봉부(seal; 232)에 의해 ESC(103)에 커플링되는 벽 부분(230)을 포함한다. 설비 플레이트(107)의 하위 절연체(212)는 밀봉부(232)를 통해 진공 영역(222)을 유지한다. 밀봉부(232)에 의해 ESC에 커플링되는 벽은 ESC 베이스 조립체(105)의 재료들이 프로세스 가스들과 접촉으로부터 잠재적으로 벗겨지는 것을 보호한다. 진공 영역(222)은 ESC(103), ESC 베이스 조립체(105), 설비 플레이트(107), 및 밀봉부(232)에 의해 정의된다. 진공 영역(222)은 냉각 플레이트의 후면 상에서의 응축을 방지하고, 프로세싱 영역(110)의 압력과는 독립적인 압력을 갖는 것에 의해 프로세스 가스들이 기판 지지 조립체(101)에 진입하는 것을 방지하고, ESC 베이스 조립체(105)와 설비 플레이트(107) 사이에 단열을 제공한다. 설비 플레이트(107)는 알루미늄 함유 재료들을 포함한다.
[0033] 설비 플레이트(107)의 설비 채널(234)은 설비 플레이트에서 기계 가공되어 커버(238)와 용접된다. 설비 채널(234)의 유입구(240)는 절연체 플레이트(109) 및 접지 플레이트(111)를 통해 배치되는 유입구 튜브(244)와 유체 연통한다. 설비 채널(234)의 유출구(242)는 절연체 플레이트(109) 및 접지 플레이트(111)를 통해 배치되는 유출구 튜브(246)와 유체 연통한다. 유입구 튜브(244) 및 유출구 튜브(246)는 설비 유입구 도관(127)에 연결되는 연결 유입구(250) 및 설비 유출구 도관(129)에 연결되는 연결 유출구(252)를 갖는 연결부(248)에 연결된다. 연결부(248), 유입구 튜브(244) 및 유출구 튜브(246)는 절연성 재료들, 예컨대 세라믹 함유 재료들을 포함할 수 있다. ESC 베이스 조립체(105)의 베이스 채널(115)은 유입구 통로(258)와 유체 연통하는 베이스 채널(115)의 유입구(254)를 포함한다. 유입구 통로(258)는 설비 플레이트(107), 절연체 플레이트(109), 및 접지 플레이트(111)를 관통하여 배치된다. 베이스 채널(115)의 유출구(256)는 유출구 통로(260)와 유체 연통한다. 유출구 통로(260)는 설비 플레이트(107), 절연체 플레이트(109), 및 접지 플레이트(111)를 관통하여 배치된다. 밀봉 조립체(301)는 ESC 베이스 조립체(105)의 유입구(254) 또는 유출구(256)를 유입구 통로(258) 또는 유출구 통로(260)에 커플링할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 하나의 실시예에서, 기판 지지 조립체(101)는 ESC 베이스 조립체(105)의 유입구(254)에 커플링되는 밀봉 조립체(301)를 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 밀봉 조립체(301)는 ESC 베이스 조립체(105)의 유출구(256)에 또한 커플링된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 여전히 다른 실시예에서, 기판 지지 조립체(101)는 ESC 베이스 조립체(105)의 유입구(254)에 커플링되는 하나의 밀봉 조립체(301) 및 ESC 베이스 조립체(105)의 유출구(256)에 커플링되는 다른 밀봉 조립체(301)를 포함한다.
[0034] 인터페이스 블록(270)은 두 개의 진공 튜브들(276), 즉 제1 진공 튜브(276a) 및 제2 진공 튜브(276b)를 포함한다. 제1 진공 튜브(276a)는, 극저온 냉각기(117)가 유입구 통로(258)와 유체 연통하도록, 베이스 유입구 도관(123)에 연결된다. 제2 진공 튜브(276b)는, 극저온 냉각기(117)가 유출구 통로(260)와 유체 연통하도록, 베이스 유출구 도관(125)에 연결된다. 제1 진공 튜브(276a)는 진공 소스(284)와 유체 연통하는 진공 도관(280)에 연결된다. 제2 진공 튜브(278b)은 진공 소스(284)와 유체 연통하는 진공 도관(282)에 연결된다.
[0035] 인터페이스 조립체(305)는 하나 이상의 진공 튜브들(276)을 접지 플레이트(111) 및 절연체 튜브(328)에 커플링한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 하나의 실시예에서, 기판 지지 조립체(101)는 제1 진공 튜브(276a)를, 유입구 통로(258)가 내부에 배치된 절연체 튜브(328)에 커플링하는 인터페이스 조립체(305)를 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 기판 지지 조립체(101)는 제2 진공 튜브(276b)를, 유출구 통로(260)가 내부에 배치된 절연체 튜브(328)에 커플링하는 인터페이스 조립체(305)를 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 여전히 다른 실시예에서, 기판 지지 조립체(101)는 제1 진공 튜브(276a)를, 유입구 통로(258)가 내부에 배치된 절연체 튜브(328)에 커플링하는 하나의 인터페이스 조립체(305) 및 제2 진공 튜브(278b)를, 유출구 통로(260)가 내부에 배치된 절연체 튜브(328)에 커플링하는 다른 인터페이스 조립체(305)를 포함한다.
[0036] 진공 영역(222)은 진공 통로(262)에 연결된다. 진공 통로(262)는 설비 플레이트(107)의 내부 표면(207), 절연체 플레이트(109)의 내부 표면(209), 접지 플레이트(111)의 내부 표면(211), 유입구 통로(258), 및 유출구 통로(260)에 의해 정의된다. 진공 통로(262)는 두 개의 진공 튜브들(276)을 통해 진공 소스(284)에 커플링된다. 진공 소스(284)를 진공 영역(222) 및 진공 통로(262)에 커플링하는 것은, 두 개의 진공 튜브들(276)에서 프로세싱 영역(110)의 압력과는 독립적인 압력이 유지되는 것을 가능하게 한다.
[0037] 기판 지지 조립체(101)는 플라즈마 프로세싱 챔버(100) 안팎으로의 로봇 이송을 용이하게 하기 위해 ESC(103)의 지지 표면(130) 위로 기판(124)을 상승시키기 위한 리프트 핀들(도시되지 않음)을 수용하기 위한 하나 이상의 리프트 핀 조립체들(286)를 또한 포함한다. 하나 이상의 리프트 핀 조립체들(286) 각각은 ESC(103), ESC 베이스 조립체(105), 설비 플레이트(107), 절연체 플레이트(109), 및 접지 플레이트(111)를 관통하여 배치되는 리프트 핀 가이드(288)를 포함한다. ESC 베이스 조립체(105)를 통해 배치되는 리프트 핀 가이드(288)의 일부(290)는 리프트 핀 가이드(288)를 적소에 유지하는 나사식 부싱(threaded bushing; 292)에 의해 둘러싸인다. 리프트 핀 가이드(288)는 밀봉부(232)에 의해 ESC(103)에 커플링되어 챔버 진공과 절연 진공을 별개로 유지한다. ESC(103)는 기판(124)과 ESC(103)의 지지 표면(130) 사이에 정의되는 틈새기가 있는 공간에 후면 열 전달 가스, 예컨대 헬륨을 제공하기 위한 하나 이상의 가스 통로들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 가스 통로들 각각은 ESC(103), ESC 베이스 조립체(105), 설비 플레이트(107), 절연체 플레이트(109), 및 접지 플레이트(111)를 관통하여 배치된다. 하나 이상의 가스 통로들 각각은 밀봉부(232)에 의해 ESC(103)에 커플링되어 진공 영역(222)의 압력을 유지한다.
[0038] 설비 플레이트(107)는 절연체 플레이트(109)와 설비 플레이트(107) 사이에 배치되는 함몰된 부분(recessed portion; 296) 및 밀봉부(294)를 포함한다. 설비 플레이트(107)에 커플링되는 절연체 플레이트(109)의 표면(205)은 설비 플레이트(107)에 컨포멀하다. 함몰된 부분(296) 및 절연체 플레이트(109)는 설비 플레이트(107)의 감소된 두께(201) 및 절연체 플레이트(109)의 증가된 두께(203)를 제공한다. 설비 플레이트(107)의 감소된 두께(201) 및 절연체 플레이트(109)의 증가된 두께(203)는 설비 플레이트(107) 하위 절연체(212)에서 제1 보어(208)를 통해 배치되는 제1 절연 와이어(204)의 길이 및 절연체 플레이트(109)을 통해 배치되는 제1 절연 와이어(204)의 길이를 감소시킨다. 제1 보어(208)를 통해 배치되는 제1 절연 와이어(204)의 길이를 감소시키는 것은 척킹 전력 소스(134)에 의해 제1 절연 와이어(204)에 제공되는 전압으로부터 RF 고온 설비 플레이트(107)의 제1 보어(208)에서의 아크 방전 전위를 감소시킨다. 절연체 플레이트(109)의 외부 부분(269)은 절연체 플레이트(109)의 내부 부분(271)의 재료들과는 상이한 재료들을 포함할 수 있다. 외부 부분(269)은 알루미늄 산화물(AlO2) 함유 재료들을 포함할 수 있고, 절연체 플레이트(109)의 내부 부분(271)은 폴리스티렌 함유 재료들을 포함할 수 있다.
[0039] 도 2b에서 도시되는 바와 같이, 기판 지지 조립체(101)는 보호 커버(285)를 포함한다. 보호 커버(285)는 인터페이스 조립체(305) 위에서 배치된다(도 3e 내지 도 3g에서 도시됨). 보호 커버(285)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)와 같은 절연성 재료를 포함한다. 보호 커버는 기판 지지 조립체(101)의 패키징, 선적, 및 운송 동안 활용된다.
[0040] 도 3a는 밀봉 조립체(301)의 개략적인 단면도이다. 상기에서 설명되는 바와 같이, 밀봉 조립체(301)는 ESC 베이스 조립체(105)의 유입구(254) 또는 유출구(256)에 커플링될 수 있다. 하나의 밀봉 조립체(301)는 ESC 베이스 조립체(105)의 유입구(254)에 커플링될 수 있고 다른 밀봉 조립체(301)는 ESC 베이스 조립체(105)의 유출구(256)에 커플링될 수 있다.
[0041] 밀봉 조립체(301)는 상위 플랜지(302)를 포함한다. 상위 플랜지(302)는 ESC 베이스 조립체(105)에 커플링된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 하나의 실시예에서, 상위 플랜지(302)는 ESC 베이스 조립체(105)의 유입구(254)에 커플링된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 상위 플랜지(302)는 ESC 베이스 조립체(105)의 유출구(256)에 커플링된다. 상위 플랜지(302)는 설비 플레이트(107)에서 배치된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 하나의 실시예에서, 상위 플랜지(302)는 ESC 베이스 조립체(105)에 용접되거나 또는 납땜된다.
[0042] 밀봉 조립체(301)는 하위 플랜지(304)를 포함한다. 하위 플랜지(304)는 상위 플랜지(302)에 커플링된다. 하위 플랜지(304)는 설비 플레이트에서 배치된다. 하위 플랜지(304)는 복수의 체결구(fastener)들(324)을 사용하여 상위 플랜지(302)에 커플링된다. 복수의 체결구들(324)은 육각 소켓 나사들일 수 있다. 복수의 체결구들(324)은 복수의 와셔들(326)과 접촉한다. 복수의 체결구들(324)은 복수의 구멍들(327)에서 배치된다. 복수의 구멍들(327)은 하위 플랜지(304)와 상위 플랜지(302)를 관통하여 배치된다. 복수의 구멍들(327)은, 복수의 체결구들(324)이 복수의 구멍들(327) 내에서 유지되도록, 나사산이 형성될 수 있다.
[0043] 하위 플랜지(304)는 니켈-코발트 제1철 합금(nickel-cobalt ferrous alloy) 또는 니켈-철 제1철 합금(nickel-iron ferrous alloy) 중 하나 이상을 포함하지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 니켈-코발트 제1철 합금은 니켈, 철, 코발트, 탄소, 규소, 및 망간 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 니켈-철 제1철 합금은 FeNi36일 수 있다. 대안적으로, 하위 플랜지(304)는 완전히 니켈-코발트 제1철 합금으로부터, 완전히 니켈-철 제1철 합금으로부터, 또는 니켈-코발트 제1철 합금 및 니켈-철 제1철 합금의 조합으로부터 형성된다.
[0044] 밀봉 조립체(301)는 상위 플랜지(302)와 하위 플랜지(304) 사이에 배치되는 개스킷(322)을 포함한다. 개스킷(322)은 금속 재료를 포함하지만 그러나 이것으로 제한되지는 않는다. 예를 들면, 금속 재료는 구리 재료이다.
[0045] 하위 플랜지(304)는 절연체 튜브(128)에 커플링된다. 절연체 튜브(328)는 실리콘 탄화물(silicon carbide) 재료와 같은 세라믹 재료를 포함한다. 예를 들면, 절연체 튜브(328)는 SC-30이다. 절연체 튜브(328)는 베이스 유체가 유입구 통로(258) 및 유출구 통로(260)를 통해 ESC 베이스 조립체(105)에 진입하고 나가는 피드스루(feedthrough)를 제공한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 하나의 실시예에서, 유입구 통로(258)는 밀봉 조립체(301)를 사용하여 베이스 채널(115)에 커플링된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 유출구 통로(260)는 밀봉 조립체(301)를 사용하여 베이스 채널(115)에 커플링된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 여전히 다른 실시예에서, 유입구 통로(258) 및 유출구 통로(260)는 두 개의 밀봉 조립체들(301)을 사용하여 베이스 채널(115)에 커플링된다.
[0046] 절연체(330)는 절연체 튜브(328)를 둘러싼다. 절연체(330)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 또는 폴리이미드 계열의 플라스틱과 같은 절연성 재료를 포함하지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 절연체(330)는 유입구 통로(258) 및 유출구 통로(260)를 통해 이동하는 베이스 유체에 절연을 제공한다. 절연체(330)는 함께 커플링되는 두 개의 절반부(half)들을 포함할 수 있다.
[0047] 유입구 통로(258)는 유입구(254)에 연결된다. 유입구 통로(258)는 상위 플랜지(302), 개스킷(322), 하위 플랜지(304), 및 절연체 튜브(328)의 연결된 개구들에 의해 정의된다. 베이스 유체는 상위 플랜지(302), 개스킷(322), 하위 플랜지(304), 및 절연체 튜브(328)의 연결된 개구들을 통해 흐른다. 유출구 통로(260)는 유출구(256)에 연결된다. 유출구 통로(260)는 상위 플랜지(302), 개스킷(322), 하위 플랜지(304), 및 절연체 튜브(328)의 연결된 개구들에 의해 정의된다. 베이스 유체는 상위 플랜지(302), 개스킷(322), 하위 플랜지(304), 및 절연체 튜브(328)의 연결된 개구들을 통해 흐른다.
[0048] 밀봉 조립체(301)는, 설비 플레이트(107), 절연체 플레이트(109), 및 접지 플레이트(111)를 통해 배치되는 유입구 통로(258)가 베이스 채널(115)에 베이스 유체를 제공할 수 있도록 밀봉을 제공한다. 베이스 유체는 유입구 통로(258)를 통해 베이스 채널(115)의 유입구(254)로 제공된다. 밀봉 조립체(301)는, 설비 플레이트(107), 절연체 플레이트(109), 및 접지 플레이트(111)를 통해 배치되는 유출구 통로(260)가 베이스 채널(115)로부터 베이스 유체를 제거할 수 있도록, 밀봉을 추가로 제공한다. 베이스 유체는 베이스 채널(115)의 유출구(256)로부터 유출구 통로(260)를 통해 제거된다.
[0049] 추가적으로, 밀봉 조립체(301)는 진공 영역(222) 및 진공 통로(262)에서의 진공 누설들을 방지한다. 진공 통로(262)는 진공 영역(222)에 연결된다. 진공 통로(262)는 설비 플레이트(107)의 내부 표면(207), 상위 플랜지(302), 개스킷(322), 하위 플랜지(304), 및 절연체 튜브(328)에 의해 추가로 정의된다.
[0050] 밀봉 조립체(301)는 ESC 베이스 조립체(105)와 설비 플레이트(107) 사이에 밀봉을 제공한다. 베이스 채널(115)은 ESC 베이스 조립체(105)에서 기계 가공된다. 베이스 채널(115)은 커버(303)와 본딩, 용접, 또는 납땜될 수 있다. 밀봉 조립체(301)는 베이스 유체를 베이스 유체 온도들에서 유지하도록 동작 가능하다.
[0051] 도 3b는 도 3a에서 도시되는 상위 플랜지(302)의 개략적인 단면도이다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 하나의 실시예에서, 상위 플랜지(302)는 복수의 용접 포인트들(310)에서 (예컨대 폭발 용접 프로세스(explosion welding process)를 사용하여) ESC 베이스 조립체(105)에 용접된다. 상위 플랜지(302)는 ESC 베이스 조립체(105)에 또한 납땜될 수 있다. 복수의 용접 포인트들(310)은 약 0.09 인치 내지 약 0.15 인치에 있다. 상위 플랜지(302)는 리세스 길이(312)에서 ESC 베이스 조립체(105) 안으로 함몰된다. 리세스 길이는 약 0.05 인치 내지 약 0.12 인치에 있다. 상위 플랜지(302)는 약 0.28 인치 내지 약 0.48 인치의 상위 플랜지 길이(314)를 갖는다. 상위 플랜지(302)는 약 1.33 인치 내지 약 2.12 인치의 상위 플랜지 폭(316)을 갖는다.
[0052] 도 3b에서 도시되는 바와 같이, 상위 플랜지(302)는 상부 부분(318) 및 저부 부분(320)을 포함한다. 상부 부분(318)은 ESC 베이스 조립체(105)에 커플링된다. 상위 플랜지(302)의 저부 부분(320)은 개스킷(322)과 접촉한다. 상부 부분(318)은 금속 재료를 포함하지만, 그러나 이것으로 제한되지는 않는다. 하나의 예에서, 상부 부분(318)은 알루미늄이다. 다른 예에서, 부분(318)은 스테인리스 강 또는 티타늄이다. 저부 부분(320)는 금속 재료를 포함하지만, 그러나 이것으로 제한되지는 않는다. 상부 부분(318)이 알루미늄인 경우, 저부 부분은 스테인리스 강, 티타늄, 또는 이들의 조합이다. 상부 부분(318)이 스테인리스 강 또는 티타늄인 경우, 상부 부분(318)은 폭발 용접 프로세스에 의해 ESC 베이스 조립체(105)에 커플링된다. 여전히 다른 예에서, 상부 부분(318) 및 저부 부분(320) 둘 모두는 동일한 재료, 예컨대 금속 재료를 가질 수 있다. 저부 부분(320)은 본딩 영역(319)에 의해 상부 부분(318)에 커플링된다. 본딩 영역(319)은 저부 부분(320)을 상부 부분(318)에 커플링하기 위해 폭발 용접 프로세스와 같은 용접 프로세스를 활용한다.
[0053] 도 3c 및 도 3d는 복수의 본딩 층들(332)의 개략적인 단면도들이다. 본딩 층들은, 도 3c에서 도시되는 바와 같이, 평면형일 수 있거나, 또는 도 3d에서 도시되는 바와 같이, 계단형일 수 있다. 계단형 표면들은 온도 사이클링에 기인하여 부품 잠금 및 측면 이동을 개선할 수 있다. 계단형 표면들 본딩 표면적 및 기밀 밀봉(hermetic sealing)을 또한 개선할 수 있다. 하위 플랜지(304)는 복수의 본딩 층들(332)을 사용하여 절연체 튜브(328)에 커플링된다. 복수의 본딩 층들(332)은 복수의 금속화 층들(334)을 포함한다. 복수의 금속화 층들(334)은 Mo-Mn, 또는 이들의 조합들을 포함하지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 복수의 금속화 층들(334)은 약 0.0001 인치 내지 약 0.0005 인치의 금속화 층 두께(336)를 포함한다. 복수의 금속화 층들(334)은 솔더 필러(solder filler; 338)에 의해 함께 본딩된다. 솔더 필러(338)는 주석, 인듐, 또는 이들의 조합들을 포함하지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 예를 들면, 솔더 필러(338)는 Sn, Ag, 및 Ti 함유 합금이다. 솔더 필러(338)는 약 140 ℃ 내지 약 150 ℃의 접합 온도를 갖는다. 솔더 필러(338)는 약 0.001 인치 내지 약 0.003 인치의 솔더 필러 두께(340)를 포함한다. 복수의 본딩 층들(332)은 하위 플랜지(304)와 절연체 튜브(328) 사이의 접합부에서 응력을 감소시킨다.
[0054] 도 3e 내지 도 3g는 인터페이스 조립체(305)의 개략적인 단면도들이다. 두 개의 인터페이스 조립체들(305)이 도 3e 내지 도 3g에서 도시되지만, 기판 지지 조립체(101)는 하나의 인터페이스 조립체(305)를 포함할 수 있다. 인터페이스 조립체(305)는 제1 진공 튜브(276a), 제2 진공 튜브(276b) 중 하나 또는 제1 진공 튜브(276a) 및 제2 진공 튜브(276b) 둘 모두를 접지 플레이트(111)에 커플링한다. 인터페이스 조립체(305)는 제1 진공 튜브(276a), 제2 진공 튜브(276b) 중 하나, 또는 제1 진공 튜브(276a) 및 제2 진공 튜브(276b) 둘 모두를 절연체 튜브(128)에 커플링한다. 하나 이상의 진공 유입구 튜브들(276) 각각은 내부에 배치되는 냉매 라인(346)을 포함한다. 냉매 라인(346)은 극저온 냉각기(117)와 유체 연통한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 하나의 실시예에서, 냉매 라인(346)은 베이스 유체를 유입구 통로(258)에 공급한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 냉매 라인(346)은 유출구 통로(260)로부터 베이스 유체를 수용한다. 인터페이스 조립체(305)는 인터페이스 블록(270)에 포함된다.
[0055] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 하나의 실시예에서, 유입구 통로(258)와 유체 연통하는 냉매 라인(346)은 인터페이스 조립체(305)를 사용하여 접지 플레이트(111)에 커플링된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 유출구 통로(260)와 유체 연통하는 냉매 라인(346)은 인터페이스 조립체(305)를 사용하여 접지 플레이트(111)에 커플링된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 여전히 다른 실시예에서, 유입구 통로(258)와 유체 연통하는 냉매 라인(346) 및 유출구 통로(260)와 유체 연통하는 다른 냉매 라인(346)은 두 개의 인터페이스 조립체들(305)을 사용하여 접지 플레이트(111)에 커플링된다.
[0056] 인터페이스 조립체(305)는 인터페이스 플랜지(350)를 포함한다. 인터페이스 플랜지(350)는 절연체 튜브(328)에 커플링된다. 인터페이스 플랜지(350)는 접지 플레이트(111)에서 배치된다. 도 3c에서 도시되는 바와 같이, 인터페이스 플랜지(350)는 복수의 본딩 층들(332)을 사용하여 절연체 튜브(328)에 커플링된다. 복수의 금속화 층들(334)은 솔더 필러(solder filler; 338)에 의해 함께 본딩된다. 복수의 본딩 층들(332)은 인터페이스 플랜지(350)와 절연체 튜브(328) 사이의 접합부에서 응력을 감소시킨다.
[0057] 인터페이스 플랜지(350)는 니켈-코발트 제1철 합금 또는 니켈-철 제1철 합금 중 하나 이상을 포함하지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 니켈-코발트 제1철 합금은 니켈, 철, 코발트, 탄소, 규소, 및 망간 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 니켈-철 제1철 합금은 FeNi36일 수 있다. 인터페이스 플랜지(350)는 완전히 니켈-코발트 제1철 합금으로부터, 완전히 니켈-철 제1철 합금으로부터, 또는 니켈-코발트 제1철 합금 및 니켈-철 제1철 합금의 조합으로부터 형성될 수 있다. 인터페이스 플랜지(350)는 회전 가능할 수 있다. 하위 플랜지 및 인터페이스 플랜지(350)는 동일한 재료, 예컨대 니켈-코발트 제1철 합금으로 구성될 수 있다.
[0058] 인터페이스 조립체(305)는 외부 링(354)을 포함한다. 외부 링(354)은 인터페이스 플랜지(350)에 커플링된다. 외부 링(354)은 금속 재료를 포함하지만, 그러나 이것으로 제한되지는 않는다. 예를 들면, 금속 재료는 스테인리스 강일 수 있다. 외부 링(354)은 서로 함께 커플링되는 절반부들을 포함할 수 있다.
[0059] 인터페이스 조립체(305)는 냉매 플랜지(356)를 포함한다. 냉매 플랜지(356)는 인터페이스 플랜지(350)에 커플링된다. 냉매 플랜지(356)는 베이스 유체가 절연체 튜브(328)에 진입하고 및/또는 절연체 튜브(328)를 빠져나가기 위한 인터페이스를 제공한다. 냉매 플랜지(356)는 복수의 체결구들(358)을 사용하여 인터페이스 플랜지(350)에 커플링된다. 복수의 체결구들(358)은 외부 링(354)을 통해 배치된다. 복수의 체결구들은 복수의 와셔들(360)과 접촉한다. 복수의 체결구들(358)은 복수의 구멍들(359)에서 배치된다. 복수의 구멍들(359)은 냉매 플랜지(356), 및 인터페이스 플랜지(350)를 관통하여 배치된다. 복수의 구멍들(359)은, 복수의 체결구들(358)이 복수의 구멍들(359) 내에서 유지되도록, 나사산이 형성될 수 있다.
[0060] 인터페이스 조립체(305)는 인터페이스 플랜지(350)와 냉매 플랜지(356) 사이에 배치되는 인터페이스 개스킷(362)을 포함한다. 인터페이스 개스킷(362)은 금속 재료를 포함하지만, 그러나 이것으로 제한되지는 않는다. 예를 들면, 금속 재료는 구리 재료이다.
[0061] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 하나의 실시예에서, 인터페이스 조립체(305),는 설비 플레이트(107), 절연체 플레이트(109), 및 접지 플레이트(111)를 통해 배치되는 유입구 통로(258)가 베이스 유체를 베이스 채널(115)로 제공할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공한다. 유입구 통로(258)는 유입구(254)에 연결된다. 유입구 통로(258)는 인터페이스 플랜지(350), 냉매 플랜지(356), 및 인터페이스 개스킷(362)의 연결된 개구들에 의해 추가로 정의된다. 베이스 유체는 유입구 인터페이스 플랜지(350), 공급 플랜지(356), 및 인터페이스 개스킷(362)의 연결된 개구들을 통해 흐른다.
[0062] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 인터페이스 조립체(305)는, 설비 플레이트(107), 절연체 플레이트(109), 및 접지 플레이트(111)를 통해 배치되는 유출구 통로(260)가 베이스 유체를 베이스 채널(115)로부터 제거할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공한다. 유출구 통로(260)는 유출구(256)에 연결된다. 유출구 통로(260)는 인터페이스 플랜지(350), 냉매 플랜지(356), 및 인터페이스 개스킷(362)의 연결된 개구들에 의해 추가로 정의된다. 베이스 유체는 인터페이스 플랜지(350), 냉매 플랜지(356), 및 인터페이스 개스킷(362)의 연결된 개구들을 통해 흐른다.
[0063] 인터페이스 조립체(305)는 결합된 플랜지(364)를 포함한다. 인터페이스 조립체(305)의 결합된 플랜지(364)는 제1 진공 튜브(276a), 제2 진공 튜브(276b) 중 하나, 또는 제1 진공 튜브(276a) 및 제2 진공 튜브(276b) 둘 모두를 접지 플레이트(111)에 커플링한다. 냉매 플랜지(356)는 결합된 플랜지(364)에서 배치된다. 인터페이스 조립체(305)는 냉매 라인(346)이 유입구 통로(258)와 유체 연통하도록 냉매 플랜지(356)를 압축하고 및/또는 냉매 라인(346)이 유출구 통로(258)와 유체 연통하도록 냉매 플랜지(356)를 압축한다. 인터페이스 조립체(305)는 냉매 라인(346)이 유입구 통로(258)와 유체 연통하도록 냉매 플랜지(356)를 압축할 수 있고 다른 인터페이스 조립체(305)는 냉매 라인(346)이 유출구 통로(258)와 유체 연통하도록 냉매 플랜지(356)를 압축할 수 있다.
[0064] 결합된 플랜지(364)는 복수의 체결구들(365)을 사용하여 접지 플레이트(111)에 커플링된다. 복수의 체결구들(365)은 볼트들일 수 있다. 복수의 체결구들(365)은 스프링에 의해 부하를 받을 수 있다. 복수의 체결구들(365)은 복수의 구멍들(367) 내에 배치된다. 복수의 구멍들(367)은 결합된 플랜지(364) 및 접지 플레이트(111)를 관통하여 배치된다. 복수의 구멍들(367)은 복수의 체결구들(365)이 복수의 구멍들(367) 내에서 유지되도록 나사산이 형성될 수 있다. 결합된 플랜지는 열 인터페이스 패드(thermal interface pad; 361)를 포함한다.
[0065] 하나 이상의 진공 튜브들(276)은 결합된 플랜지(364)에 본딩, 용접, 또는 납땜된다. 냉매 라인(346)은 하나 이상의 진공 튜브들(276)을 통해 이어진다. 하나 이상의 진공 튜브들(276)은 진공 통로(262)에 연결된다. 진공 통로(262)는 절연체 플레이트(109)의 내부 표면(209), 접지 플레이트(111)의 내부 표면(211), 인터페이스 플랜지(350), 외부 링(354), 냉매 플랜지(356), 및 결합된 플랜지(364)에 의해 추가로 정의된다.
[0066] 도 3e 및 도 3f에서 도시되는 바와 같이, 인터페이스 조립체(305)는 절연체 링(366)을 포함한다. 절연체 링(366)은 냉매 라인(346)을 둘러싼다. 절연체 링(366)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같은 절연성 재료를 포함하지만, 그러나 이것으로 제한되지는 않는다. 절연체 링(366)은 베이스 유체에 절연을 제공한다. 진공 통로(262)는 절연체 링(366)을 통해 하나 이상의 진공 튜브들(276) 안으로 이어진다.
[0067] 도 3e에서 도시되는 바와 같이, RF 개스킷(378)이 결합된 플랜지(364)에서 배치된다. 브래킷(380)이 복수의 체결구들(355)을 사용하여 인터페이스 조립체(305)의 외부 링(354)에 커플링된다. 브래킷(380)은 두 개의 인터페이스 조립체들(305)의 외부 링에 커플링된다. 브래킷(380)은 알루미늄 재료를 포함하지만, 그러나 이것으로 제한되지는 않는다. 브래킷(380)은 RF 개스킷(378)과 접촉하여 RF 접지를 제공한다.
[0068] 도 3f에서 도시되는 바와 같이, RF 개스킷(378)은 결합된 플랜지(364)에서 배치된다. 브래킷(381)이 인터페이스 조립체(305)의 냉매 플랜지(356)에 커플링된다. 브래킷(381)은 복수의 체결구들(382)를 사용하여 냉매 플랜지(356)에 커플링된다. 브래킷(381)은 두 개의 인터페이스 조립체들(305)의 냉매 플랜지(356)에 커플링된다. 복수의 체결구들(382)은 브래킷(381)이 냉매 플랜지(356)와 접촉하도록 냉매 플랜지(356)를 통해 배치된다. 브래킷(381)은 알루미늄 재료를 포함하지만 그러나 이것으로 제한되지는 않는다. 브래킷(381)은 RF 개스킷(378)과 접촉하여 RF 접지를 제공한다.
[0069] 도 3g에서 도시되는 바와 같이, 접촉 링(372)이 복수의 체결구들(358)과 접촉한다. 접촉 링(372)은 금속 재료를 포함하지만, 그러나 이것으로 제한되지는 않는다. 예를 들면, 금속 재료는 스테인리스 강일 수 있다. 접촉 링(372)은 RF 접지를 위해 복수의 체결구들(358)과 접촉한다. 접촉 링(372)은 접촉 링(372)을 지지하는 복수의 나사들(374)을 사용하여 복수의 체결구들(358)과 접촉 상태를 유지한다. 복수의 나사들(374)은 숄더 나사(shoulder screw)들일 수 있으며, 금속 재료를 포함하지만, 그러나 이것으로 제한되지는 않는다. 예를 들면, 금속 재료는 스테인리스 강일 수 있다. 복수의 나사들(374)은 접촉 링(372)을 결합된 플랜지(364)에 커플링한다. 복수의 나사들(374)은 복수의 스프링들(375)을 포함한다. 복수의 스프링들(375)은 복수의 나사들(374)의 각각의 나사(274) 주위를 감싸는 스테인리스 강 압축 스프링들이다. 복수의 스프링들(375)은 접촉 링(372)이 복수의 체결구들(358)과 접촉을 유지하는 것을 허용한다.
[0070] 도 3h는 하나 이상의 진공 튜브들(276), 즉 제1 진공 튜브(276a) 및 제2 진공 튜브(276b)의 개략적인 단면도이다. 도 3h에서 도시되는 바와 같이, 하나 이상의 진공 튜브들(276)이 결합된 플랜지(364)에 커플링된다. 하나 이상의 냉매 라인들(346)이 냉매 플랜지(356)에 커플링된다. 하나 이상의 냉매 라인들(346) 중 하나는 제1 진공 튜브(276a) 내에서 배치된다. 하나 이상의 냉매 라인들(346) 중 하나는 제2 진공 튜브(276b) 내에서 배치된다. 하나 이상의 냉매 라인들(346)은 강성 튜브(368)를 포함한다. 강성 튜브들(368) 각각은 냉매 플랜지(356)에 커플링된다. 하나 이상의 냉매 라인들(346)은 가요성 부분(369)을 포함한다. 하나 이상의 진공 튜브들(276)은 진공 피팅 플랜지(vacuum fitting flange; 370)를 포함한다. 진공 피팅 플랜지(370)는 베이스 유입구 도관(123) 또는 베이스 유출구 도관(125)에 커플링될 수 있다.
[0071] 요약하면, 프로세싱 챔버의 다른 표면들이 상이한 온도에서 유지되는 동안 상부에 배치되는 기판이 기판 온도에서 유지되도록 하는 ESC의 동작을 가능하게 하는 기판 지지 조립체가 제공된다. ESC(103), ESC(103) 및 설비 플레이트(107)에 커플링되는 ESC 베이스 조립체(105), 및 접지 플레이트(111)에 커플링되는 절연체 플레이트(109)를 포함하는 기판 지지 조립체가 프로세스 챔버 내에서 배치된다. ESC(103)에 커플링되는 ESC 베이스 조립체(105)의 베이스 채널을 통해 흐르는 베이스 유체는 ESC 베이스 조립체(105)가 베이스 온도에서 유지되는 것을 가능하게 한다. 밀봉 조립체(301)는, 베이스 유체가 절연체 튜브(328)를 통해 베이스 채널(115)까지 통과할 수 있고 다른 절연체 튜브(328) 밖으로 이동할 수 있도록 밀봉을 제공한다. 절연체(330)는 절연체 튜브들(328)을 통해 이동하는 베이스 유체를 절연한다. 절연체(330)는 실리콘 탄화물 재료를 포함할 수 있다. 인터페이스 조립체(305)는 하나 이상의 진공 튜브들(276)을 결합된 플랜지(364)를 사용하여 접지 플레이트(111)에 커플링한다. 냉매 플랜지(356)가 결합된 플랜지(364)에서 배치된다. 냉매 라인(346)은 하나 이상의 진공 튜브들(276) 각각에서 배치된다.
[0072] 기판 지지 조립체는, 본원에서 설명되는 바와 같이, 베이스 유체를 ESC 베이스 조립체의 베이스 채널로 전달한다. 베이스 유체는 섭씨 -50 도 미만의 베이스 유체 온도를 유지할 수 있는 재료를 포함할 수 있고, 따라서, 베이스 유체와 기판 지지 조립체의 다양한 컴포넌트들 사이의 온도들에서의 큰 차이를 고려하는 기판 지지 조립체를 필요로 한다. 추가적으로, 기판 지지 조립체는, 본원에서 설명되는 바와 같이, 진공 영역 및 진공 통로들을 진공 누설로부터 방지하여 베이스 유체에 단열을 제공한다. 베이스 유체가 ESC 베이스 조립체로 이동함에 따라, 밀봉 조립체 및 인터페이스 조립체는, 베이스 유체를 베이스 채널로 이송하는 것 및 기판 지지 조립체의 다양한 주변 컴포넌트들을 베이스 유체 온도들로부터 보호하는 것 둘 모두를 하는 밀봉되고 절연된 환경을 제공한다.
[0073] 전술한 내용이 본 개시내용의 예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 예들이 본 개시내용의 기본 범위로부터 벗어나지 않으면서 안출될 수 있고, 그 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 기판 지지 조립체로서,
    정전 척(electrostatic chuck; ESC) 베이스 조립체 ― 상기 ESC 베이스 조립체는 내부에 배치되는 베이스 채널을 가짐 ― ;
    설비 플레이트(facility plate) ― 상기 설비 플레이트는 상기 설비 플레이트와 상기 ESC 베이스 조립체의 사이에 진공 영역을 가지면서 상기 ESC 베이스 조립체에 커플링됨 ― ;
    밀봉 조립체(seal assembly) ― 상기 밀봉 조립체는:
    상기 ESC 베이스 조립체의 상기 베이스 채널에 커플링되는 상위 플랜지(upper flange) ― 상기 상위 플랜지는 상기 설비 플레이트에서 배치됨 ― ;
    상기 상위 플랜지에 커플링되는 하위 플랜지(lower flange) ― 상기 하위 플랜지는 상기 설비 플레이트에서 배치됨 ― ;
    상기 상위 플랜지와 상기 하위 플랜지 사이에 배치되는 개스킷; 및
    상기 하위 플랜지에 커플링되는 절연체 튜브를
    포함함 ― ;
    상기 베이스 채널에 연결되는 통로 ― 상기 통로는 상기 상위 플랜지, 상기 개스킷, 상기 하위 플랜지, 상기 절연체 튜브, 및 상기 베이스 조립체의 연결된 개구들에 의해 정의됨 ― 를 포함하는, 기판 지지 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공 영역에 연결되는 진공 통로를 더 포함하고, 상기 진공 통로는 상기 설비 플레이트의 내부 표면, 상기 상위 플랜지, 상기 개스킷, 상기 하위 플랜지, 및 상기 절연체 튜브에 의해 정의되는, 기판 지지 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 설비 플레이트에 커플링되는 절연체 플레이트;
    상기 절연체 플레이트에 커플링되는 접지 플레이트;
    인터페이스 조립체를 더 포함하고, 상기 인터페이스 조립체는:
    상기 절연체 튜브에 커플링되는 인터페이스 플랜지 ― 상기 인터페이스 플랜지는 상기 접지 플레이트에서 배치됨 ― ;
    상기 인터페이스 플랜지 주위에 배치되는 외부 링;
    상기 인터페이스 플랜지에 커플링되는 냉매 플랜지;
    상기 인터페이스 플랜지와 상기 냉매 플랜지 사이에 배치되는 인터페이스 개스킷 ― 상기 통로는 상기 인터페이스 플랜지, 상기 냉매 플랜지, 및 상기 인터페이스 개스킷의 연결된 개구들에 의해 추가로 정의됨 ― ; 및
    상기 접지 플레이트에 커플링되는 결합된 플랜지 ― 상기 냉매 플랜지는 상기 결합된 플랜지에서 배치됨 ― 를 포함하는, 기판 지지 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 진공 통로는 상기 절연체 플레이트의 내부 표면, 상기 접지 플레이트의 내부 표면, 상기 인터페이스 플랜지, 상기 외부 링, 상기 냉매 플랜지, 및 상기 결합된 플랜지에 의해 추가로 정의되는, 기판 지지 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉매 플랜지에 커플링되는 냉매 라인 ― 상기 냉매 라인은 상기 통로와 유체 연통함 ― ; 및
    상기 결합된 플랜지에 커플링되는 진공 튜브 ― 상기 냉매 라인은 상기 진공 튜브 내에 배치되고, 상기 진공 통로는 상기 진공 튜브와 유체 연통함 ― 를 더 포함하는, 기판 지지 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 냉매 라인은 극저온 냉각기(cryogenic chiller)와 유체 연통하고 상기 진공 튜브는 진공 소스와 유체 연통하는, 기판 지지 조립체.
  7. 제3항에 있어서,
    절연체 링이 상기 결합된 플랜지에서 배치되는, 기판 지지 조립체.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 인터페이스 플랜지는 복수의 본딩 층들을 사용하여 상기 절연체 튜브에 커플링되는, 기판 지지 조립체.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 하위 플랜지 및 상기 추론 플랜지는 동일한 재료인, 기판 지지 조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 설비 플레이트는 하나 이상의 제1 나사 조립체들을 사용하여 상기 ESC 베이스 조립체에 커플링되는, 기판 지지 조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 상위 플랜지는 복수의 용접 포인트들을 사용하여 상기 ESC 베이스 플레이트에 커플링되거나 또는 상기 상위 플랜지는 상기 ESC 베이스 플레이트에 납땜되는, 기판 지지 조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 상위 플랜지는 상부 부분 및 저부 부분을 포함하고, 상기 상부 부분은 알루미늄 재료를 포함하고, 상기 저부 부분은 스테인리스 강, 티타늄, 또는 이들의 조합들을 포함하는, 기판 지지 조립체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 하위 플랜지는 복수의 체결구(fastener)들을 사용하여 상기 상위 플랜지에 커플링되는, 기판 지지 조립체.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 절연체 튜브는 복수의 본딩 층들을 사용하여 상기 하위 플랜지에 커플링되고, 상기 복수의 본딩 층들은 상기 복수의 본딩 층들 사이에 배치되는 솔더 필러 및 복수의 금속화 층들을 포함하는, 기판 지지 조립체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 절연체 튜브는 실리콘 탄화물(silicon carbide)을 포함하는, 기판 지지 조립체.
  16. 기판 지지 조립체로서,
    정전 척(ESC) 베이스 조립체 ― 상기 ESC 베이스 조립체는 내부에 배치되는 베이스 채널을 가짐 ― ;
    설비 플레이트 ― 상기 설비 플레이트는 상기 설비 플레이트와 상기 ESC 베이스 조립체의 사이에 진공 영역을 가지면서 상기 ESC 베이스 조립체에 커플링됨 ― ;
    상기 설비 플레이트에 커플링되는 절연체 플레이트;
    상기 절연체 플레이트에 커플링되는 접지 플레이트;
    인터페이스 조립체를 포함하고, 상기 인터페이스 조립체는:
    상기 절연체 플레이트를 관통하여 배치되는 절연체 튜브에 커플링되는 인터페이스 플랜지 ― 상기 인터페이스 플랜지는 상기 접지 플레이트에서 배치됨 ― ;
    상기 인터페이스 플랜지 주위에 배치되는 외부 링;
    상기 인터페이스 플랜지에 커플링되는 냉매 플랜지;
    상기 인터페이스 플랜지와 상기 냉매 플랜지 사이에 배치되는 인터페이스 개스킷 ― 상기 ESC 베이스 조립체의 상기 베이스 채널에 연결되는 통로가 상기 인터페이스 플랜지, 상기 냉매 플랜지, 상기 인터페이스 개스킷, 및 상기 베이스 채널의 연결된 개구들에 의해 정의됨 ― ;
    상기 접지 플레이트에 커플링되는 결합된 플랜지 ― 상기 냉매 플랜지는 상기 결합된 플랜지에서 배치됨 ― ; 및
    상기 진공 영역에 연결되는 진공 통로 ― 상기 진공 통로는 상기 설비 플레이트의 내부 표면, 상기 절연체 플레이트의 내부 표면, 상기 접지 플레이트의 내부 표면, 상기 인터페이스 플랜지, 상기 외부 링, 상기 냉매 플랜지, 상기 절연체 튜브, 및 상기 결합된 플랜지에 의해 정의됨 ― 를 포함하는, 기판 지지 조립체.
  17. 제16항에 있어서,
    RF 개스킷 및 상기 외부 링에 커플링되는 브래킷은 RF 접지를 제공하고, 상기 브래킷은 복수의 체결구들을 사용하여 상기 외부 링에 커플링되는, 기판 지지 조립체.
  18. 제16항에 있어서,
    RF 개스킷 및 상기 냉매 플랜지에 커플링되는 브래킷은 RF 접지를 제공하고, 상기 브래킷은 복수의 체결구들을 사용하여 상기 냉매 플랜지에 커플링되는, 기판 지지 조립체.
  19. 제16항에 있어서,
    접촉 링이 복수의 체결구들과 접촉하고, 상기 복수의 체결구들은 상기 냉매 플랜지를 상기 인터페이스 플랜지에 커플링하고, 상기 접촉 링은 상기 결합된 플랜지를 통해 배치되는 복수의 나사들에 의해 지지되며, 상기 복수의 나사들은 상기 복수의 나사들 주위에 배치되는 복수의 스프링들을 포함하는, 기판 지지 조립체.
  20. 기판 지지 조립체로서,
    정전 척(ESC) 베이스 조립체 ― 상기 ESC 베이스 조립체는 내부에 배치되는 베이스 채널을 가짐 ― ;
    설비 플레이트 ― 상기 설비 플레이트는 상기 설비 플레이트와 상기 ESC 베이스 조립체의 사이에 진공 영역을 가지면서 상기 ESC 베이스 조립체에 커플링됨 ― ;
    결합된 플랜지에서 배치되는 냉매 플랜지에 커플링되는 냉매 라인 ― 상기 냉매 라인은 통로와 유체 연통하고, 상기 통로는 상기 ESC 베이스 조립체의 상기 베이스 채널에 연결되고, 상기 통로는 상기 냉매 플랜지와 상기 베이스 채널의 연결된 개구들에 의해 정의됨 ― ; 및
    상기 결합된 플랜지에 커플링되는 진공 튜브 ― 상기 냉매 라인은 상기 진공 튜브 내에 배치되고, 상기 진공 튜브는 진공 통로와 유체 연통하고, 상기 진공 통로는 상기 설비 플레이트의 내부 표면, 상기 냉매 플랜지, 및 상기 결합된 플랜지에 의해 정의됨 ― 를 포함하는, 기판 지지 조립체.
KR1020237002246A 2021-02-12 2022-01-13 냉각된 정전 척을 사용한 반도체 프로세싱 KR20230026475A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/174,591 US11569114B2 (en) 2021-02-12 2021-02-12 Semiconductor processing with cooled electrostatic chuck
US17/174,591 2021-02-12
PCT/US2022/012341 WO2022173549A1 (en) 2021-02-12 2022-01-13 Semiconductor processing with cooled electrostatic chuck

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230026475A true KR20230026475A (ko) 2023-02-24

Family

ID=82801459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237002246A KR20230026475A (ko) 2021-02-12 2022-01-13 냉각된 정전 척을 사용한 반도체 프로세싱

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11569114B2 (ko)
JP (1) JP2023544237A (ko)
KR (1) KR20230026475A (ko)
CN (1) CN116235286A (ko)
TW (1) TW202303824A (ko)
WO (1) WO2022173549A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024072701A1 (en) * 2022-09-30 2024-04-04 Applied Materials, Inc. Fluid conduit and flange for high bias applications

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6677167B2 (en) 2002-03-04 2004-01-13 Hitachi High-Technologies Corporation Wafer processing apparatus and a wafer stage and a wafer processing method
US20140034239A1 (en) 2008-07-23 2014-02-06 Applied Materials, Inc. Differential counter electrode tuning in a plasma reactor with an rf-driven workpiece support electrode
EP2321846A4 (en) * 2008-08-12 2012-03-14 Applied Materials Inc ELECTROSTATIC FODDER ASSEMBLY
JP5262878B2 (ja) 2009-03-17 2013-08-14 東京エレクトロン株式会社 載置台構造及びプラズマ成膜装置
JP6614933B2 (ja) * 2015-11-11 2019-12-04 東京エレクトロン株式会社 基板載置機構および基板処理装置
JP6924618B2 (ja) * 2017-05-30 2021-08-25 東京エレクトロン株式会社 静電チャック及びプラズマ処理装置
US11437261B2 (en) * 2018-12-11 2022-09-06 Applied Materials, Inc. Cryogenic electrostatic chuck
JP7441404B2 (ja) 2019-03-05 2024-03-01 Toto株式会社 静電チャック、および処理装置
US11373893B2 (en) 2019-09-16 2022-06-28 Applied Materials, Inc. Cryogenic electrostatic chuck

Also Published As

Publication number Publication date
CN116235286A (zh) 2023-06-06
TW202303824A (zh) 2023-01-16
US11569114B2 (en) 2023-01-31
WO2022173549A1 (en) 2022-08-18
JP2023544237A (ja) 2023-10-23
US20220262664A1 (en) 2022-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114342059B (zh) 低温静电吸盘
US11437261B2 (en) Cryogenic electrostatic chuck
US11646183B2 (en) Substrate support assembly with arc resistant coolant conduit
US20210343512A1 (en) Cooled substrate support assembly for radio frequency environments
TWI737059B (zh) 低溫靜電吸盤
JP3233344U (ja) 冷却された基板支持アセンブリのための電気コネクタ
KR20230026475A (ko) 냉각된 정전 척을 사용한 반도체 프로세싱
US20240112894A1 (en) Fluid conduit and flange for high bias applications
US20220359255A1 (en) Cryogenic micro-zone electrostatic chuck connector assembly
KR20240010383A (ko) 기판 프로세싱 시스템들을 위한 저온 매니폴드 어셈블리