KR20240056593A - 정전 척 및 관련 방법과 구조 - Google Patents

Abstract

작업편을 처리하는 단계 동안 작업편을 지지하는 데 유용한 정전 척, 및 적층 제조 기술에 의해 준비된 정전 척 베이스 컴포넌트를 설명한다.

Description

정전 척 및 관련 방법과 구조

본 개시는 작업편을 처리하는 단계 동안 작업편을 지지하는 데 유용한 정전 척의 베이스 컴포넌트 분야에 관한 것이며, 베이스 컴포넌트("베이스")는 지지된 작업편을 냉각할 때 개선된 유효성을 갖는 유동 채널을 포함하도록 준비된다.

정전 척(간단히 줄여서 "척"이라고도 지칭됨)은 반도체 및 마이크로 전자 디바이스 처리에 사용된다. 척은 반도체 웨이퍼 또는 마이크로 전자 디바이스 기판과 같은 작업편의 표면에 대한 프로세스를 수행하도록 작업편을 제자리에 유지한다. 정전 척은 작업편과 척 사이에 정전 흡인력을 생성하여 척의 상부 표면에서 작업편을 지지 및 고정한다. 척 내부에 포함된 전극에 전압이 인가되어 작업편과 척에 반대 극성의 전하가 유도되어, 작업편과 척 사이에 정전 흡인이 생성된다.

척에는 척이 수행할 수 있게 하는 또는 성능을 개선하는 다양한 구조, 디바이스, 및 설계가 포함된다. 전형적인 정전 척 조립체는 다중 컴포넌트 구조이며, 다중 컴포넌트 구조는, 작업편을 지지하는 평탄한 상부 표면; 척 및 지지된 작업편의 정전기 전하를 제어하기 위한 전극, 전도성 코팅, 및 접지 연결부와 같은 전기적 컴포넌트; 척, 지지된 작업편, 또는 양자 모두의 온도를 제어하기 위한 하나 이상의 냉각 시스템; 척에 대한 작업편의 위치를 지지하거나 변경하도록 구성된 측정 프로브, 센서, 및 이동 가능한 핀을 포함할 수 있는 다양한 다른 컴포넌트; 및 척을 도구 인터페이스에 연결하기 위한 냉각 및 전기적 연결부를 포함한다.

정전 척의 전형적인 피처는 척의 본체에 형성된 내부 채널 또는 통로의 패턴으로 구성된 냉각 시스템을 포함하는 베이스이다. 채널은 척의 내부를 통해 냉각 유체(예를 들어, 가스, 물, 또는 다른 액체)의 유동을 통과시켜 척에서 열을 제거하고 척과 척에 의해 지지되는 작업편의 온도를 제어하는 데 사용된다. 작업편을 처리하면 척의 온도가 상승할 수 있다. 척을 통해 냉각 유체를 통과시키면 척에서 열이 제거되며 작업편의 온도가 제어된다. 베이스 내의 채널의 배치 및 분포는 베이스 및 지지된 기판으로부터의 열 제거의 위치와 균일성에 영향을 미친다.

바람직하게는, 베이스는 베이스의 영역에 걸쳐 가능한 최대 범위까지 균일한 냉각 효과를 제공하도록 설계될 수 있다. 그러나, 이전에 베이스 구조를 형성하는 데 사용된 재료(예를 들어, 경금속 및 세라믹 재료)와 현재의 베이스 재료로 베이스를 형성하는 데 사용될 수 있는 현재의 기술은 냉각 채널의 설계를 제한한다.

정전 척 조립체의 베이스는 치수, 평탄도, 표면 거칠기, 냉각 채널, 및 구멍과 같은 매우 정밀한 피처를 갖는 구조를 형성하도록 처리될 수 있는 고경도, 고강도, 중실 재료로 구성되어야 한다. 현재 정전 척의 베이스를 제조하는 데 사용되는 재료에는 기계 가공 기술에 의해 정밀한 베이스 구조로 형성될 수 있는 알루미늄 및 기타 금속 또는 세라믹이 포함된다. 알루미나 이외에, 이들 재료는 고정밀 기계 가공 기술을 사용하여 제조하기 어렵게 만들고 비용이 많이 드는 고경도 특성을 나타낼 수 있다.

현재의 방법에 의하면, 내부 냉각 채널을 포함하는 베이스를 형성하기 위해, 2개의 대향 단편이 기계 가공에 의해 별개의 부분(예를 들어, 상부 단편 및 하부 단편)으로 형성되고, 별도로 형성된 2개의 단편은 전형적으로 진공 브레이징 단계 또는 전자 빔 용접 단계에 의해 함께 접합된다.

진공 브레이징은 항공우주 산업에서 사용되는 특수 프로세스이며, 비용이 많이 들 수 있고 쉽게 이용 가능하지도 않다. 진공 브레이징에는 노를 사용하여 2개의 표면 사이에 배치된 "필러 재료"를 용융시킨 다음 용융된 필러 재료를 응고시켜 접합부 또는 진공 브레이징 조인트를 형성함으로써 2개의 대향 표면 사이의 접합부를 형성하는 작업이 수반된다. 필러 재료는 접합되는 2개의 단편의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융되는 재료일 수 있다. "필러" 재료로 형성된 조인트는 전형적으로 최종 진공 브레이징된 베이스 구조에서 확인할 수 있다. 전반적으로, 복잡한 기계 가공 단계에 이은 진공 브레이징 단계에 의해 2개의 개별 단편을 각각 형성하는 조합으로 인해 재료 및 처리 비용이 높아지고 잠재적으로 제조 리드 타임이 길어질 수 있다.

대안적인 프로세스에서는 형성된 배관을 냉각 채널로 사용하고, 이어서 배관 위에 재료를 주조하여 베이스를 형성한다.

정전 척 베이스로 사용하기 위한 다양하고 더욱 바람직한 재료를 사용하면 베이스를 준비하는 데 드는 비용과 어려움이 증가할 수 있다. 바람직한 재료는 세라믹과 같은 고경도 재료 및 티타늄 합금과 같은 다양한 금속 합금을 포함할 수 있다. 이들 재료는 매우 단단하여, 베이스에 사용하기에는 바람직하지만, 기계 가공에 의해 처리하기가 매우 어렵다. 다른 바람직한 재료는 척 조립체의 세라믹 층과 유사한 열 팽창 계수와 같이, 상대적으로 낮은 열 팽창 계수를 갖는 재료를 포함할 수 있다.

일 양태에서, 본 개시는 정전 척 베이스에 관한 것이다. 베이스는 상부 베이스 표면, 하부 베이스 표면, 상부 베이스 표면과 하부 베이스 표면 사이의 내부 부분, 및 내부 부분 내의 채널을 포함한다. 채널은 척 베이스의 표면에 있는 입구, 척 베이스의 표면에 있는 출구, 입구와 출구 사이의 길이, 및 길이를 따라 구성되는 단면을 포함한다. 단면은, 길이에 따른 다양한 단면적; 길이에 따른 다양한 단면 형상; 또는 길이에 따른, 상부 표면이나 하부 표면 또는 양자 모두로부터의 다양한 거리 중 하나를 포함한다.

다른 양태에서, 본 개시는 적층 제조 방법에 의해 설명된 바와 같은 정전 척 베이스를 제조하는 방법에 관한 것이다. 방법은 제1 공급원료 층을 표면 상에 형성하는 단계로서, 공급원료 층은 무기 입자를 포함하는, 단계; 제1 공급원료 층으로부터 응고된 공급원료를 형성하는 단계; 제1 공급원료 층 위에 제2 공급원료 층을 형성하는 단계로서, 제2 공급원료 층은 무기 입자를 포함하는, 단계; 제2 공급원료 층으로부터 제2 응고된 공급원료를 형성하는 단계를 포함하고, 응고된 공급원료 층은 다층 복합 정전 척 베이스의 일부이다.

다른 양태에서, 본 개시는 적층 제조 방법에 의해 설명된 바와 같은 정전 척 베이스를 형성하는 방법에 관한 것이다. 방법은 적층 제조에 의해 하단 표면을 포함하는 하부 베이스 부분을 형성하는 단계; 적층 제조에 의해 하부 베이스 부분 위에 채널을 포함하는 중간 베이스 부분을 형성하는 단계; 및 적층 제조에 의해 중간 베이스 부분 위에 상부 표면을 포함하는 상부 베이스 부분을 형성하는 단계를 포함한다.

본 개시의 일부를 형성하며, 본 출원에 설명된 재료 및 방법이 실시될 수 있는 실시예를 예시하는 도면을 참조한다.
도 1은 설명된 정전 척 조립체의 측면도이다.
도 2a는 설명된 베이스의 평면도이다.
도 2b 및 도 2c는 설명된 베이스의 측면 절개도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 설명된 베이스의 측면 절개도를 도시한다.
도 4는 설명된 베이스의 평면 절개도를 도시한다.
도 5는 설명된 베이스의 절개 사시도를 도시한다.
도 6은 설명된 베이스의 평면 절개도를 도시한다.
도 7은 설명된 베이스의 평면 절개도를 도시한다.
도 8은 설명된 예시적인 방법의 단계를 도시한다.
도 9는 설명된 예시적인 방법의 단계를 도시한다.
도면은 개략적이고, 예시적이며, 반드시 축척 대로일 필요는 없다.

다음의 설명은 정전 척에 유용한 베이스 구조에 관한 것이다. 베이스는 사용 동안 채널을 통해 유체를 유동하게 하여 베이스의 온도를 제어하는 데 사용될 수 있는 베이스의 내부 전체에 걸쳐 분포된 채널 패턴을 포함한다.

베이스는 상부 베이스 표면, 하부 베이스 표면, 및 상부 표면과 하부 표면 사이의 내부 부분을 포함한다. 상부 및 하부 표면은 "x 방향" 및 "y 방향"으로 정의된 영역에 걸쳐 연장되는 것으로 고려된다. 상부 표면과 하부 표면 사이의 거리는 베이스의 "z 방향" 두께라고 지칭된다.

베이스는 베이스의 내부를 통해 길이를 따라 연장되는 채널을 포함한다. 베이스는 베이스의 표면에 있는 채널로의 입구, 베이스의 표면에 있는 채널의 출구, 입구와 출구 사이의 일정 길이의 채널, 및 길이를 따르는 모든 위치에서의 단면 형상 및 단면적을 포함한다. "채널"이라는 용어는 단일 채널을 지칭하거나, 대안적으로 채널의 일부 또는 세그먼트를 지칭한다. "채널"이라는 용어는 다수의 채널을 지칭하거나, 베이스의 실질적인 영역에 걸쳐 연장되는 단일 채널의 서로 다른 부분 또는 세그먼트를 지칭하는 데 사용될 수 있다. 일부 예에서, 입구와 출구 사이의 일정 길이의 채널은 단일 채널이라고도 지칭될 수 있다.

종래의 베이스 구조에 따르면, 베이스는 베이스 내부를 통해 연장되는 채널을 포함하며, 이를 통해 정전 척의 컴포넌트로서 베이스를 사용하는 동안 유체가 유동할 수 있다. 유체는 가스 또는 액체와 같은 임의의 유체일 수 있으며, 임의의 목적으로 채널을 통해 유동할 수 있다. 한 가지 목적은 베이스, 정전 척, 및 척에 의해 지지되는 작업편의 온도를 제어하는 것이다. 전형적으로, 채널을 통해 유동하는 유체는 물과 같은 냉각 유체이며, 이러한 이유로 채널은 때때로 "냉각 채널"이라고 지칭될 수 있다. 냉각 채널은 채널로부터 냉각 유체를 제거하고 채널을 건조시키는 데 효과적인 퍼지 가스와 같은 다른 유형의 유체의 유동에 유용할 수 있다.

종래의 베이스 설계에서는, 베이스의 채널(때때로 "냉각 채널"이라고 지칭됨)이 균일한 단면 형상 및 균일한 단면적을 포함하여 채널의 길이를 따라 모든 위치에서 균일한 단면 형태를 갖도록 설계되었다. 또한, 종래의 베이스 구조에 따르면, 냉각 채널은 베이스 내에서(베이스의 두께를 따라 "z 방향"으로) 균일한 위치, 예를 들어 깊이에 위치되었고; 즉, 종래의 채널은 채널의 전체 길이(입구와 출구 사이)를 따라 동일한 상부 표면으로부터의 거리에 위치되며, 채널의 전체 길이(입구와 출구 사이)를 따라 동일한 하부 표면으로부터의 거리에 위치된다.

이러한 종래의 베이스 구조와 비교하여, 본 설명의 베이스 구조의 냉각 채널은 베이스의 냉각 효율, 베이스의 냉각 균일성, 또는 양자 모두를 개선하는 단면 프로파일 및 베이스 두께 내의 위치설정과 같은 비균일한 물리적 피처를 갖는다.

냉각 채널이 수행하는 효율 또는 균일성을 개선하기 위해, 채널은 채널의 길이에 따라 변하는 물리적 피처를 포함하도록 베이스의 내부에 형성될 수 있다. 채널은, 길이에 따른 다양한(비균일) 단면적; 길이에 따른 다양한(비균일) 단면 형상; 또는 길이를 따라, 상부 표면 또는 하부 표면으로부터의 다양한 거리를 의미하는 베이스의 내부 내의 다양한(비균일) 위치 중 하나 또는 이들의 조합을 나타낼 수 있다. 예시적인 베이스 구조에서, 냉각 채널은 베이스 조립체에 의해 지지될 수 있는 특정 작업편의 비균일 피처와 특정 작업편에 대한 열 전달의 개선된 효율 및 균일성을 위해 설계된 채널의 패턴으로 형성될 수 있다. 이 피처는 때때로 "형상적응형 냉각"이라고 지칭되며, 사용 동안 정전 척 조립체에 의해 지지되는 작업편(예를 들어, 반도체 또는 마이크로 전자 디바이스 또는 웨이퍼)의 특정 열 제거 요건에 맞게 베이스 내의 채널 패턴이 특정 설계로 베이스에 설계 및 형성되게 할 수 있다.

베이스 내부 내의 채널 개구의 크기, 형상, 또는 위치 피처를 변경하면 베이스의 영역에 걸친 온도의 제어가 개선될 수 있다. 척에 의해 지지되는 기판을 냉각시키기 위한 사용 동안, 다양한 요인이 척 상부 표면에서의 비균일한 열 전달, 또는 척 상부 표면의 국소 영역에서의 비균일한 온도를 초래할 수 있다. 예로서, 열 전달 효과는 척의 비-에지 부분과 비교하여 척의 에지, 예를 들어 척 주연부에서 상이하다. 열 에너지는 척의 에지에서 측면으로 빠져나와, 에지를 따라 척 표면의 온도를 감소시킬 수 있다. 에지 효과를 보정하기 위해, 즉, 에지 근방의 척의 상부 표면의 온도 저하를 방지하기 위해, 에지 근방(즉, 에지에 가까운 채널 부분)의 냉각 채널은 비-에지 위치의 냉각 채널에 비교하여 척의 상부 표면에 더 가까운(즉, 감소된 깊이에 있을 수 있는) 위치에 위치될 수 있다.

별개의 효과로서, 냉각 채널은 입구에서 시작하여, 척 내부 내의 냉각 채널의 전체 길이를 따라 연장되며, 냉각 유체가 출구에서 척을 빠져나갈 때 끝나는 밀폐된 "냉각 루프"를 정의한다. 냉각 유체는 입구에서 발생하는 최소 온도를 갖는 냉각 루프로 진입한다. 유체가 채널을 통과함에 따라, 유체는 열 에너지를 받고 유체의 온도가 증가하며; 냉각 루프의 초기 부분은 냉각 유체 온도가 더 낮은 더 저온인 부분이다. 출구에 더 가까운 채널의 나중 부분(더 고온인 부분)에서는, 유체의 온도가 증가하고 유체는 척에서 열을 제거하는 용량이 감소한다. 냉각 유체가 더 높은 온도를 갖기 때문에 출구에 더 가까운 냉각 루프의 더 고온인 부분에서는 척 표면에서 더 높은 온도가 발생한다.

척 표면에서의 이러한 유형의 온도 상승과 척 표면에서의 비균일한 온도를 방지하기 위해, 냉각 루프의 더 초기(더 저온인) 부분에 비교하여 채널의 길이의 나중(더 고온인) 부분에서 z 방향으로 척의 상부 표면에 더 가까운 위치에 냉각 채널이 위치될 수 있다. 채널과 냉각 유체를 상부 표면에 더 가깝게 배치하면, 냉각 유체의 온도가 더 높은 냉각 루프의 더 고온인 부분에서 표면으로부터 유체로의 열 전달이 개선될 수 있다.

일반적으로 말하면, 척의 상부 표면으로부터 냉각 채널의 거리(즉, z 방향 또는 "깊이"에서 채널의 위치)는 냉각 유체와 척 표면의 위치 사이의 원하는 열 전달에 영향을 미치도록 선택될 수 있다. 이 거리 또는 깊이는 베이스의 상부 표면과 상부 표면에 수직인 방향으로 상부 표면에 가장 가까운 채널의 위치 사이에서 측정될 수 있다. 일반적으로 말하면, 냉각 유체와 베이스 표면 사이의 열 전달량을 증가시키기 위해, 채널은 상부 베이스 표면에 비교적 가깝게(z 방향으로 감소된 깊이에) 위치될 수 있다. 냉각 유체와 베이스 표면의 국소 영역 사이의 열 전달량을 감소시키기 위해, 채널은 상부 베이스 표면으로부터 상대적으로 더 멀리(z 방향으로 더 깊은 깊이에) 위치될 수 있다. 채널의 길이에 따른 채널의 깊이는 채널의 길이를 따라 임의의 비율로 점진적으로 또는 비-점진적으로 변할 수 있다.

냉각 유체와 척 표면 사이의 열 전달 속도 또는 양에 영향을 미치는 다른 방식으로서, 냉각 채널의 단면적은 더 많은 양의 열 제거를 필요로 하는 척 표면의 위치에 더 많은 체적의 냉각 유체를 배치하도록 구성될 수 있다. 일반적으로 말하면, 냉각 유체와 척 표면의 국소 영역 사이의 열 전달량을 증가시키기 위해, 냉각 채널의 단면적을 증가시킬 수 있다. 냉각 유체와 척 표면의 국소 영역 사이의 열 전달량을 감소시키기 위해, 냉각 채널의 단면적을 감소시킬 수 있다. 채널의 단면적의 변화는 점진적으로 테이퍼진 직경에 걸쳐 증가하는 바와 같이 점진적인 변화로 제공될 수 있거나, 또는 동일한 직경을 갖는 채널의 두 부분 사이에 위치된 감소된 직경의 오리피스와 같이 상대적으로 급격한 변화의 형태일 수 있다.

사용 동안 베이스의 상부 표면의 온도 균일성을 개선하는 다른 예에서, 베이스의 냉각 채널의 시스템은 2개의 다른 채널 부분을 연결하고 2개의 채널 부분 사이에 냉각 유체의 유동을 허용하는 메인 채널("주요" 채널)과 사이드 채널("부" 채널, "피더" 채널, "연결" 채널)을 포함할 수 있다. 부 채널은 메인 채널에 비해 작은 단면적을 갖고, 하나의 메인 채널을 제2 메인 채널에 연결하는 채널의 상대적으로 짧은 길이를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 베이스 내의 채널의 시스템의 서로 다른 부분에는 더 높은 온도(더 고온인 부분)와 더 낮은 온도(더 저온인 부분)의 냉각 유체가 포함된다.

채널의 시스템의 서로 다른 부분에서 온도 균일성을 개선하기 위해, 채널의 더 저온인 부분으로부터의 냉각 유체의 유동의 일부는 채널의 더 저온인 부분으로부터 전환되고 더 고온인 부분에서 냉각 유체의 유동의 일부에 추가될 수 있다. 전환된 유동은 메인 채널 단면적을 갖는 더 저온인 부분인 메인 채널로부터 더 고온인 부분이며 또한 메인 채널 단면적을 갖는 다른 메인 채널로 유동할 수 있다. 전환된 유동은 두 부분을 연결하는 사이드 채널을 통해 더 저온인 부분에서 더 고온인 부분으로 통과할 수 있으며, 사이드 채널은 2개의 메인 채널(각각 더 큰 단면적을 가짐)에 비해 감소된 단면적을 갖는다. 사이드 채널의 감소된 단면적은 더 고온인 부분에서 냉각 유체의 유동의 원하는 온도 감소를 제공하게 되는 더 저온인 채널 부분으로부터 더 고온인 채널 부분으로의 유동량(유량)을 제공하도록 크기가 결정된다.

또 다른 상이한 설계 피처로서, 냉각 채널의 일부는 냉각 채널의 다른 부분의 위 또는 아래(즉, 연결되지 않은 "십자형")를 통과할 수 있으며, 두 채널은 베이스의 두께 내의 서로 다른 깊이(z 방향)에서 베이스 표면의 영역에 대해 동일한 x 및 y 방향 위치에 위치된다. 일부 설계에 의해, 하나의 채널을 다른 채널 위로 교차시키는 것은 냉각 루프의 더 저온인 섹션과 더 고온인 섹션의 개선된 분포를 제공하는 채널의 패턴을 생성하는 데 유용할 수 있다.

예를 들어, 일부 채널 설계는 베이스를 좌측 절반과 우측 절반으로 분리하고, 각각의 절반에 폐루프 채널을 포함하며, 두 채널은 단일 입구에서 시작하고 단일 출구에서 끝난다. 이러한 유형의 2채널 시스템에 의하면, 각각의 채널이 베이스의 약 절반을 냉각하는 역할을 하며, 십자형 채널 부분은 베이스의 비-에지 부분에 있는 채널 부분을 통해 냉각 유체가 유동하기 전에 베이스의 양쪽(즉, 2개의 절반)에 있는 냉각 유체가 베이스의 에지에 있는 채널 부분을 통해 유동할 수 있게 한다. 아래의 도 7의 설명을 참조한다.

설명된 정전 척은 정전 척 조립체를 형성하기 위해 층으로 함께 조립된 별도로 준비된 또는 개별적으로 준비된 다수의 단편(컴포넌트)을 포함하는 다중 단편(또는 "다중 컴포넌트") 구조이다. 조립체는, 정전 척의 상부 표면("작업편 접촉 표면"이라고 지칭됨)에서 작업편을 제자리에 유지하는 정전 흡인력으로, 처리 중에 정전 척이 작업편(예를 들어, 반도체 기판, 마이크로 전자 디바이스, 반도체 웨이퍼, 이들의 선행물)을 지지할 수 있게 하며 정전 척 조립체에 대해 전형적인 다양한 구조와 피처를 포함한다. 정전 척과 함께 사용되는 예시적인 작업편에는 반도체 웨이퍼, 평면 스크린 디스플레이, 태양 전지, 레티클, 포토마스크 등이 포함된다. 작업편은 원형의 100 mm 직경 웨이퍼, 200 mm 직경 웨이퍼, 300 mm 직경 웨이퍼, 또는 450 mm 직경 웨이퍼보다 크거나 같은 면적을 가질 수 있다.

척은 처리 중에 작업편을 지지하도록 구성된 상부 "작업편 접촉 표면"을 포함한다. 상부 표면은 전형적으로 작업편 접촉 표면과 다층 척 모두의 주연부를 정의하는 원형 에지를 갖는 원형 표면적을 갖는다. 본 출원에 사용된 용어 "작업편 접촉 표면"은 사용 동안 작업편과 접촉하는 정전 척의 상부 노출 표면을 의미하고, 이는 세라믹 재료로 구성되며 상부 표면을 갖고, 전형적으로 상부 표면에 엠보싱이 있으며 상부 표면의 적어도 일부를 덮을 수 있는 선택적인 전도성 코팅이 있는 "메인 필드"를 포함한다. 작업편은 세라믹 재료의 상부 표면 위에서 엠보싱의 상부 표면과 접촉하는 작업편 접촉 표면에 유지되고, 정전 척을 사용하는 동안 정전 척에 대해 유지되거나 "클램핑"된다. 예시적인 정전 척 조립체는 AC 및 DC 쿨롱(Coulombic) 척 및 존슨-라벡(Johnsen-Rahbek) 척과 함께 사용될 수 있다.

척 조립체(또는 간략히 "척")에는 척이 기능하는 데 필요한 또는 선택적인 다수의 다른 층, 디바이스, 구조, 또는 피처가 또한 포함되어 있다. 이들은, 척과 작업편 사이에 정전 흡인을 생성하여 처리하는 동안 작업편을 제자리에 유지하는 전극층; 접지 층 및 관련 전기적 연결부와 같은 접지 디바이스; 처리 단계 동안 압력, 온도, 또는 전기적 특성을 측정하기 위한 측정 디바이스; 온도 제어 기능의 일부로서 가스 유동 도관(냉각 채널); 작업편 접촉 표면과 작업편 사이의 가스 유동 및 압력 제어를 위한 후면 가스 유동 기능; 전도성 표면 코팅; 뿐만 아니라 기타 구성을 포함할 수 있다.

전형적인 척 조립체의 한 층은 조립체의 상부 부분에 있는 세라믹 층(일명, 유전체 층)이다. 세라믹 층은 조립체의 상단 층일 수 있으며, 세라믹 층의 상부 표면에 배치될 수 있는 전도성 코팅, 엠보싱 등 이외의 척의 상부 표면을 포함할 수 있다. 상부 표면에 있는 전기 전도성 코팅은 척 조립체에도 포함된 접지 층, 접지 핀 등을 통해 전기 접지에 연결될 수 있다. 세라믹 층은 특히 알루미나, 질화알루미늄, 석영, SiO₂(유리) 등과 같은 유용한 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 세라믹 층은 재료의 단일(통합) 층으로 형성될 수 있거나, 또는 원하는 경우 대안적으로 2개 이상의 서로 다른 재료, 예를 들어 서로 다른 재료로 이루어진 다수의 층으로 형성될 수 있다. 세라믹 층(세라믹 재료로 이루어진 하나 또는 다수의 층을 가짐)의 총 두께는 임의의 유효 두께, 예를 들어 1 내지 10 mm 범위, 예를 들어 1 내지 5 mm 범위의 두께일 수 있다.

세라믹 층은 본 출원에 설명된 바와 같이 베이스 층(간략히 " 베이스")에 의해 아래에서 지지되며, 이는 설명된 바와 같이 특히 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 스테인리스 스틸, 금속 매트릭스 복합재와 같은 금속으로 형성될 수 있다.

전형적으로, 세라믹 층과 베이스 사이에는, 접합 층(예를 들어, 폴리머 접착제), 전극, 접지 층, 전극 및 다른 층이 전기적으로 기능할 수 있게 하는 절연층, 또는 추가 회로부 중 하나 이상이 있다.

유용한 척 조립체의 예가 도 1에 도시되어 있다. 척 조립체(10)는 베이스(12), 세라믹 층(조립체)(14), 및 베이스(12)를 세라믹 층(14)에 접합하는 접합 층(16)을 포함한다. 세라믹 층(14)은 전극(구체적으로 도시되지 않음)과 같은 서브 컴포넌트를 포함한다. 세라믹 층(14)의 상부 표면에는 엠보싱(18) 패턴이 있다. 예시된 바와 같이, 웨이퍼(20)는 엠보싱에 의해 지지된다. 웨이퍼(20)의 하부 표면과 세라믹 층(14)의 상부 사이에는 공간(22)이 존재한다. 세라믹 층(18)의 상부 표면 위쪽에 약간의 거리를 두고 웨이퍼(20)를 지지하는, 세라믹 층(14)의 상부 표면에 위치된 엠보싱(18)에 의해 공간(22)이 생성된다. 사용 동안, 웨이퍼(20)의 온도를 제어(예를 들어, 감소)하기 위해 냉각 가스의 유동이 웨이퍼(20)와 세라믹 층(14) 사이의 공간(22)을 통과할 수 있다. 베이스(12)에는 구체적으로 예시되지 않은 냉각 채널이 포함된다.

본 설명의 척 조립체는 냉각 채널을 포함하는 베이스 구조를 포함한다. 설명된 바와 같은 베이스 구조는 베이스 내부의 z 방향의 비균일 위치, 비균일 단면적, 또는 비균일 단면 형상과 같은 비균일 피처를 갖는 냉각 채널을 포함한다. 이러한 피처는, 피처가 베이스의 일부로서 어떻게 생성되는지에 무관하게, 즉, 피처 및 전체 베이스 구조를 생성하기 위해 어떤 유형의 프로세스를 사용하는지에 무관하게, 베이스, 척 및 지지된 작업편의 냉각 효율 및 냉각(온도) 균일성을 개선하는 데 효과적일 수 있다. 따라서, 본 설명의 개시는 개선된 냉각 효율 및 냉각 균일성을 달성하기 위해, 설명된 비균일 피처를 갖는 냉각 채널을 포함하도록 베이스를 준비하는 임의의 특정 방법을 필요로 하지 않는다.

그럼에도 불구하고, 다양한 형상, 단면적, 및 깊이가 조합된 채널의 시스템, 선택적인 십자 구성, 및 선택적인 연결 채널과 같이 상당한 복잡성을 갖는 냉각 채널의 비균일 피처를 생성하기 위해서는, 적층 제조 방법이 특히 효과적일 수 있다. 따라서, 이 설명의 베이스 구조가 적층 제조 방법에 의해 준비될 필요가 없음에도 불구하고, 본 설명에서는 적층 제조 방법을 지칭하는 용어를 주로 사용할 것이다.

적층 제조 기술에 의해 형성된 냉각 채널은 현재 알려진 기계 가공 기술을 사용하여 형성된 채널에 비교하여 더 정밀할 수 있고, 대안적인 단면 형상(기계 가공에 의해 형성될 수 없음)으로 형성될 수 있고, 더 복잡한(구불구불한, 3차원) 패턴으로 형성될 수 있고, 베이스 내부 내에서 3차원으로 쉽게 형성될 수 있으며, 높은 채널 밀도로 또는 상호 연결된 채널로 베이스에 쉽게 형성될 수 있다. 냉각 채널의 단면 형상의 예는 원형, 삼각형, 육각형, 돔형(일 단부는 곡선이고 반대쪽 단부는 평탄함), 및 눈물방울형의 형상을 포함한다.

바람직한 적층 제조 방법에 따르면, 내부 냉각 채널을 포함한 전체 베이스 구조는 적층 제조 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 냉각 채널의 시스템은 적층 제조 방법에 의해 베이스 내부의 영역에 걸쳐 연장되는 폐루프 채널을 형성하는 연결된, 선택적으로 상호 연결된 개방된 공간(예를 들어, "공극" 공간)의 패턴 또는 시스템으로서 베이스 구조에 형성될 수 있다. 채널은 채널의 위치에 베이스의 재료가 없는 것으로 정의되며, 베이스 내에 채널의 구조를 형성하거나 정의하는 데 다른 구조는 필요하지 않다. 채널은 베이스 층의 내부 전체에 걸쳐 이어지며, 예를 들어 적층 제조 방법에 의해 베이스를 형성하는 동안 베이스 구조 내에 형성된 공간 이외의 구조 또는 표면이 필요하지 않다.

채널은 베이스의 재료의 표면으로 정의되며, 표면에 다른 재료는 필요하지 않다. 구체적으로, 냉각 채널은 베이스 구조와 별도로 형성되어 베이스 구조와 조합되거나 베이스 구조 내에 배치되는 별개의 튜브, 배관, 또는 도관과 같은 베이스의 구조 이외의 추가적인 구조를 포함하거나 필요로 하지 않는다. 사용시, 냉각 유체는 채널의 내부 표면을 형성하거나 정의하기 위해 존재하는 다른 재료 없이, 베이스의 재료로 형성된 측벽과 접촉하는 냉각 채널을 통해 유동한다.

냉각 채널은 베이스, 척, 및 지지된 작업편에서 열을 제거하고 베이스, 척, 및 작업편의 온도를 제어하기 위해 베이스의 내부 부분을 통해 냉각 유체(예를 들어, 물 또는 다른 냉각 액체)를 순환시키는 기능을 한다. 채널은 베이스의 내부에 형성되고 수직으로(예를 들어, 위에서, "평면도"에서) 보았을 때 베이스 표면의 영역에 대해 x 방향 및 y 방향으로 2차원적으로 연장되며, 선택적으로 베이스의 두께를 따라 수직 방향(z 방향)으로 연장된다. 냉각 채널은 냉각 유체가 베이스에 유입될 수 있게 하는 베이스에 있는 적어도 하나의 입구와, 유체가 베이스를 빠져나갈 수 있게 하는 적어도 하나의 출구를 포함한다. 입구와 출구 사이에는 채널의 또는 채널의 시스템의 폐루프가 있다.

도 2a 및 도 2b는 설명된 바와 같은 채널을 포함하는 본 설명의 베이스(100)의 단일의 일반적인 예를 예시한다. 베이스(100)는 주연부(110), 상부 표면(102), 하부 표면(104)(각각 x 방향과 y 방향 모두로 연장되는 영역을 가짐), 및 두 대향 표면 사이의 두께(z 방향)를 포함한다. 냉각 채널(106)(도 2b에 원형 단면을 갖는 것으로 도시됨)은 베이스의 내부 부분에 구불구불한 패턴으로 존재한다.

또한, 채널(106)의 서로 다른 부분이 베이스(100)의 두께 방향(z 방향) 내에서 서로 다른 단면 형상, 서로 다른 단면적, 또는 서로 다른 깊이 위치를 가질 수 있다는 점은 도 2a에 도시되지 않는다. 도 2b는 두께 방향으로 서로 다른 위치에 위치된 채널(106)의 서로 다른 부분을 도시한다.

도 2c는 삼각형(i), 육각형(ii), 돔형(일 단부는 곡선이고 반대쪽 단부는 평탄함)(iii), 및 눈물방울형(iv)의 단면을 포함하는, 냉각 채널의 단면 형상의 예를 도시한다.

이러한 또는 다른 단면 형상에서는, 냉각 채널의 다른 비균일 피처도 베이스 설계에 포함될 수 있다. 예를 들어, 냉각 채널은 베이스의 하단 표면에 비교하여 베이스의 상단 표면을 향해 더 큰 체적을 갖도록 형성될 수 있다. 채널은 채널의 더 큰 부분이 상단 표면을 향하도록 형성되거나, 채널의 서로 다른 부분이 베이스의 상부 표면 및 베이스의 하부 표면으로부터 서로 다른 거리에 위치되도록 형성될 수 있다. 채널에는 베이스의 두께를 따라 서로 다른 위치에 위치되는 부분이 있을 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 냉각 채널의 단면 프로파일은 베이스 내의 위치에 따라 달라질 수 있고, 채널의 단면은 베이스 중앙 근방의 베이스의 부분에서 크기(단면적)가 더 작거나 형상이 상이할 수 있으며, 상부 베이스 표면에서 보다 균일한 열 전달 및 개선된 온도 제어를 허용하도록 에지에서 더 크거나 형상이 상이할 수 있다(또는 그 반대도 마찬가지임). 다른 예시적인 설계에서는, 2개의 채널 또는 채널 부분(메인 채널)이 메인 채널보다 작은 단면적을 갖는 더 작은 "사이드 채널"에 의해 연결되어, 채널의 한 부분에서 채널의 다른 부분으로 냉각 유체가 유동하게 할 수 있다.

이제, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 출원에 설명된 바와 같이 베이스의 2개의 대향 측단면도가 예시되어 있다. 피처는 도 2a, 도 2b, 및 도 2c의 피처에 따라 숫자로 지정되지만, 구조의 세부사항은 상이할 수 있다. 도 3a 및 도 3b에서는, 채널(106)의 위치를 예시하기 위해 베이스(100)의 좌측과 우측이 단면으로 도시되어 있다. 베이스(100)는 주연부(110), 상부 표면(102), 하부 표면(104)(각각 x 방향과 y 방향 모두로 연장되는 영역을 가짐), 및 두 대향 표면 사이의 두께(z 방향)를 포함한다. 냉각 채널(106)은 중실 베이스 재료(108)의 내부 내에서 연장된다.

이 예에서, 채널(106)은 채널의 또는 채널의 시스템의 전체 길이를 따라 유사한 단면 형상(원형) 및 단면 크기로 형성된다. 그러나, 베이스(100)의 서로 다른 부분은 상부 표면(102)으로부터 서로 다른 거리(깊이)에 위치된 채널(106)을 포함한다. 부분(110)은 채널(106)의 더 저온인 부분으로 고려되고, 더 고온인 부분(112)의 상류에 있고, 상대적으로 낮은 온도의 유체를 운반한다. 냉각 유체는 입구에서 채널(106) 내로 유동하고, 먼저 더 저온인 부분(110)을 통해 유동하고 나서, 다음으로 더 고온인 부분(112)을 통해 유동한다. 부분(112), 즉, 더 고온인 부분은 상류의 더 저온인 부분(110)에 포함된 유체에 비교하여 약간 가열된 냉각 유체를 포함한다. 유체가 더 고온인 부분(112)을 통과할 때 냉각 유체의 증가된 온도를 조절하기 위해, 더 고온인 부분(112)의 채널(106)은 더 저온인 부분(110)의 채널(106)에 비교하여 상부 표면(102)에 더 가까이 위치된다.

유사하게, 에지 부분(114)은 주연부(110)에서 베이스(100)의 노출된 표면으로 인해, 더 저온인 부분(110) 또는 더 고온인 부분(112)에 비교하여 대기로부터 더 많은 양의 열을 흡수한다. 에지 부분(114)에 추가되는 이러한 증가된 양의 열은 에지 부분(114)의 온도와, 에지 부분(114)의 또는 그 근방의 채널(106)을 통과하는 냉각 유체의 온도를 증가시킨다. 에지 부분(114)을 통해 유동하는 물의 냉각 용량의 손실을 조절하기 위해, 에지 부분(114)의 채널(106)은, 예를 들어 더 저온인 부분(110)의 채널(106)에 비교하여 상부 표면(102)에 더 가까이 위치될 수도 있다.

도 4는 본 출원에 설명된 바와 같은 베이스의 평면 단면도이다. 피처는 도 2a, 도 2b, 및 도 2c의 피처에 따라 숫자로 지정되지만, 구조의 세부사항은 상이할 수 있다. 도 4에는, x 방향 및 y 방향으로 중실 베이스 재료(108)를 통해 연장되는 채널(106)의 세부사항과 함께 베이스(100)가 단면으로 도시되어 있다. 3개의 채널(106)이 예시되어 있으며, 각각의 채널은 원형인 단면 형상과 채널(106)의 길이를 따라 본질적으로 균일한 단면 크기(면적)를 갖는다.

채널(106)은 베이스(100)의 표면(도시되지 않음)을 통과하는 입구(118)에 연결된다. 베이스(106)의 사용에 있어서, 냉각 유체는 입구(118)를 통해 채널(106)에 진입하고 제1 유동(F1) 및 제2 유동(F2)으로서 두 방향으로 유동한다. 입구(118) 근방에서, 채널(106)은 감소된 직경 부분 또는 오리피스(120)를 포함하며, 이는 냉각 유체가 입구(118)를 통해 채널(106)에 진입할 때 상대적인 유동(F1 및 F2)의 양에 영향을 준다. 오리피스(120)는 오리피스(120) 위치에서 채널(106)을 통한 유동의 감소된 체적을 허용하게 되는 수축형 오리피스이다. 결과적으로, 오리피스(120)의 수축 효과로 인해, 유동(F2)은 유량(시간당 유체의 체적)이 더 많고, 유동(F1)은 유량이 더 적다.

도 5는 본 출원에 설명된 베이스의 단면 사시도이다. 피처는 도 2a, 도 2b, 및 도 2c의 피처에 따라 숫자로 지정되지만, 구조의 세부사항은 상이하다. 도 5에는, x 및 y 방향으로 중실 베이스 재료(108)를 통해 연장되는 메인 채널(106(a, b)) 및 더 작은 (길이 및 단면적) 사이드 채널(122)의 세부사항과 함께 베이스(100)가 단면으로 도시되어 있다.

도 5의 채널의 시스템은 사이드 채널("연결" 채널)(122)에 의해 연결된 메인 채널("주요" 채널)(106(a, b))을 포함한다. 사이드 채널(122)은 메인 채널(106)에 비해 더 작은 단면적을 가지며, 또한 2개의 메인 채널의 유동을 연결하기 위해 2개의 메인 채널 사이에서 연장되는 상대적으로 짧은 길이를 갖는다. 이 예에서, 메인 채널(106a)은 채널(106b)을 통해 유동하는 냉각 유체보다 더 낮은 온도를 갖는 냉각 유체의 유동을 포함한다. 메인 채널(106a)은 메인 채널(106b)에 비해 입구에 더 가까운 상류, 즉, 채널(106b)의 "상류"에 있다.

베이스(100) 내의 온도 균일성을 개선하기 위해, 채널(106a) 내의 더 저온인 유체의 유동은 더 저온인 부분의 채널(106a)로부터 2개의 더 고온인 채널(106b) 각각으로 전환된다. 전환된 유체는 각각의 사이드 채널(122)을 통해 더 저온인 채널(106a)에서 더 고온인 채널(106b)로 유동한다(유동 방향을 나타내는 화살표 참조). 각각의 사이드 채널(122)은 각각 더 큰 단면적을 갖는 메인 채널(106a 및 106b)에 비해 감소된 단면적을 갖는다. 사이드 채널(122)의 감소된 단면적은 더 저온인 채널 부분(106a)에서 더 고온인 채널 부분(106b)으로의 유동량(유량)을 제공하여, 더 고온인 채널 부분(106b)의 냉각 유체의 원하는 온도 감소를 제공할 것이다.

도 6은 본 출원에 설명된 베이스의 평면 단면도이다. 피처는 도 2a, 도 2b, 및 도 2c의 피처에 따라 숫자로 지정되지만, 구조의 세부사항은 상이하다. 도 6에는, x 방향 및 y 방향으로 중실 베이스 재료(108)를 통해 폐루프로서 각각 연장되는 채널(106a 및 106b)의 세부사항과 함께 베이스(100)가 단면으로 도시되어 있다. 냉각 유체는 입구(130)에서 베이스(100)에 진입하고 유동은 유동 화살표로 도시된 바와 같이 두 방향으로 분할된다.

채널(106a)은 베이스(100) 표면적의 대략 절반을 차지하는 입구(130)와 출구(132) 사이의 폐루프를 포함한다. 채널(106b)은 베이스(100) 표면적의 대략 절반을 차지하는 입구(130)와 출구(132) 사이의 폐루프를 포함한다. 제1 유동 방향(예시된 바와 같이, 좌측)에서, 냉각 유체는 상대적으로 큰 단면적을 갖는 채널(106a)을 통해 베이스(100)의 하단(예시된 바와 같이) 절반의 영역에 걸쳐 유동한다. 채널(106a)의 단부에서, 채널은 직경이 감소되는 테이퍼(136)를 갖는다. 테이퍼를 통과한 후, 유체는 출구(132)를 통해 채널(106a)을 빠져나간다.

입구(130)로부터의 제2 유동 방향(예시된 바와 같이, 우측)에서, 냉각 유체는 베이스(100)의 상단(예시된 바와 같이) 절반에서 채널(106b) 및 채널(106b)의 일부에 대한 테이퍼(134)로 유동한다. 채널(106b)은 채널(106a)에 비교하여 상대적으로 더 작은 단면적을 갖는다. 이러한 직경이 감소된 채널(106b)의 단부에 출구(132)가 있다.

본 설명에 따르면, 도 6의 예시적인 베이스(100)와 일치하여, 베이스의 채널의 서로 다른 피처는 모두 개별적인 효과를 갖지만, 베이스의 서로 다른 영역에서 원하는 온도 제어를 달성하기 위해 2개 이상의 피처의 조합이 함께 사용될 수 있다. 특정 예에서, 깊이, 단면적, 및 단면 형상의 다양한 조합을 갖는 채널은 작업편을 지지하기 위해 척을 사용하는 동안 발생할 수 있는 정전 척의 국소 온도 변화를 제어하기 위해 베이스 내에 설계될 수 있다. 도 6의 베이스(100)와 관련하여, 채널(106a)과 채널(106b)은 서로 다른 단면적을 가지며, 구체적으로 도시되지는 않았지만, 베이스(100)의 z 방향으로 서로 다른 단면 깊이에 있을 수 있다. 일반적으로, 베이스의 채널은 서로 다른 깊이 위치 및 서로 다른 단면적 또는 형상의 조합을 나타내는 채널 부분을 포함할 수 있다. 이러한 피처의 조합을 포함하는 채널 설계의 유용한 효과는 사용 동안 베이스의 효과적인 열 제거 및 온도 균일성일 수 있다.

도 7은 설명된 베이스의 상부 단면 사시도이다. 피처는 도 2a, 도 2b, 및 도 2c의 피처에 따라 숫자로 지정되지만, 구조의 세부사항은 상이하다.

도 7에는, x 방향 및 y 방향으로 중실 베이스 재료(108)를 통해 폐루프로서 연장되는 채널(106)의 세부사항과 함께 베이스(100)가 단면으로 도시되어 있다. 채널(106a)은 베이스(100) 표면적의 대략 절반(예시된 바와 같이, 좌하부 절반)을 차지하는 입구(130)와 출구(132) 사이의 폐루프를 포함한다. 채널(106b)은 베이스(100) 표면적의 대략 절반(우상부 절반)을 차지하는 입구(130)와 출구(132) 사이의 폐루프를 포함한다.

냉각 유체는 입구(130)에서 채널(106)에 진입하고 유동은 유동 화살표로 도시된 바와 같이 두 방향으로 분할된다. 제1 유동 방향(예시된 바와 같이, 좌상측)에서, 냉각 채널(106a)은 베이스(100)의 외부 구역으로 바로 연장되고 주연부(110)에서 베이스 에지 근방을 통과한다. 제2 유동 방향(예시된 바와 같이, 우측)에서, 냉각 채널(106)은 베이스(100)의 반대쪽의 다른 외부 구역으로 바로 연장되고 주연부(110)에서 베이스(100)의 에지 근방을 통과한다. 입구(130)에서 처음에 채널(106a 및 106b)에 진입할 때 베이스(100)의 이들 에지 부분까지 연장됨으로써, 냉각 유체는 베이스(100)의 에지 구역에서 채널(106a 및 106b)의 에지 부분을 통과할 때 원래의(최소) 온도에 있게 된다. 2개의 채널 각각은 베이스(100)의 다른 절반 전체에 걸쳐 연장된다(채널(106b)의 경우 우상측 및 채널(106a)의 경우 좌하측). 베이스(100)의 각각의 절반에서 폐루프를 통과한 후, 각각의 유동은 출구(132)를 통과하여 채널(106a 및 106b)을 빠져나간다.

교차점(134)에서, 채널(106a)은 연결되지 않은 교차점(134)에서 채널(106b) 아래(z 방향으로)를 통과한다. 교차점(134)에서, 두 채널은 베이스(100)의 두께 내에서 서로 다른 z 방향 깊이에 있으므로, 두 채널이 베이스(100)의 동일한 x 및 y 위치에 위치되지만, 두 채널 내의 유동은 연결되지 않는다. 유리하게는, 연결되지 않은 교차점(134)은 입구(130)에서 2개의 서로 다른 유동(우측으로의 유동과 좌측으로의 유동)이 각각 베이스(100)의 에지 부분으로 먼저 진행할 수 있게 한다.

다음의 설명은 적층 제조 방법에 의해, 설명된 냉각 채널을 갖는 정전 척 조립체의 컴포넌트로서 유용할 수 있는 중실의, 실질적으로 비다공성의 3차원 베이스 구조를 준비하는 방법에 관한 것이다. 여기에는 일반적으로 "3-D 인쇄" 기술이라고 지칭되는 방법이 포함된다.

다양한 종류의 적층 제조 기술이 공지되어 있다. 적층 제조 방법은 일반적으로 공급원료의 층으로부터 유래된 응고된 공급원료 조성물의 다수의 층을 순차적으로 형성하는 일련의 개별 층 형성 단계를 수반한다. 각각의 단계가 구조의 단일 층을 형성하는 일련의 적층 제조 단계를 사용하여, 응고된 공급원료의 다수의 층이 본 출원에서 다층 복합재(또는 "복합재")로 지칭되는 구조로 순차적으로 형성된다.

본 출원에 사용된 용어 "복합재"(또는 "다층 복합재")는 응고된 공급원료의 일련의 다수의 개별 및 개별적으로 형성된 층을 순차적으로 형성함으로써 적층 제조에 의해 형성된 구조를 의미한다. 복합재는 상단 부분(상단 표면을 가짐), 하단 부분(하단 표면을 가짐), 및 내부 부분(예를 들어, 냉각 채널을 포함) 각각을 포함하는 정전 척의 베이스("베이스")의 형태를 취하고, 세 부분이 모두 전적으로 적층 제조 방법의 층 형성 단계에 의해 형성되고 함께 유지되며(예를 들어, 별도로 제조된 2개의 단편을 함께 접합하기 위해 진공 브레이징 단계 또는 임의의 다른 유형의 접합 단계를 사용하지 않음), 본 출원에서는 "연속" 베이스 또는 베이스의 "연속 층"으로 지칭될 수 있다.

이에 관련하여, "연속"이라는 용어는 베이스 또는 층 구조가 순차적으로 형성된 다수의 층으로부터 단일 단편 복합재 구조로 형성된다는 것을 의미한다. "연속"이라는 용어는 2개의 개별 단편을 별도로 형성한 다음, 예를 들어 진공 브레이징 기술 또는 다른 유형의 접합 기술에 의해 별도로 형성된 2개의 단편을 함께 접합하여 준비된 구조를 의미하지 않는다. 연속 베이스 구조에는 접합 단계로 인해 발생하는 이음매 또는 경계, 특히 베이스의 재료와는 다른 조성물을 갖는 접합 또는 필러 재료로 형성된 이음매 또는 경계가 포함되지 않는다.

적층 제조 기술의 하나의 특정 예는 일반적으로 "선택적 레이저 용융"이라고 지칭되는 기술이다. 직접 금속 레이저 용융(DMLM) 또는 레이저 분말 베드 융합(LPBF)이라고도 알려진 선택적 레이저 용융(SLM)은 고출력 밀도 레이저를 사용하여 공급원료 재료의 고체 입자를 용융시키는 3차원 인쇄 방법이며, 이는 입자의 용융된(액체) 재료가 유동하여 용융된 재료의 연속 층을 형성할 수 있게 하고, 이어서 연속 층이 냉각 및 응고되어 응고된 공급원료를 형성할 수 있게 한다. 어떤 특정 예시 방법에 따르면, 공급원료의 입자는 완전히 용융되어 액체를 형성할 수 있고(즉, 액화), 액체 재료는 유동할 수 있게 되어 실질적으로 연속적이고 실질적으로 비다공성(예를 들어, 80, 85, 또는 90% 초과의 다공성) 필름을 형성하고, 이어서 이는 다층 복합재의 응고된 공급원료 층으로 냉각 및 경화된다.

선택적 레이저 용융 방법에는 선택적 레이저 소결("SLS")로 알려진 다른 적층 제조 기술과 유사한 피처가 포함된다. 선택적 레이저 소결은 레이저 에너지를 사용하여 공급원료 재료의 입자가 소결되게 하며, 즉, 입자가 용융되지 않고 융합되게 한다. 이로 인해 입자 사이에 공간이 있는 가열된 입자의 재료로 형성된 구조가 되고, 이는 구조가 다공성임을 의미한다. 대조적으로, 선택적 레이저 용융은 입자가 완전히 용융되게 하여 중실(실질적으로 비다공성)의 3차원 구조를 형성하는 데 사용될 수 있다.

적층 제조 기술은 금속 재료(합금 포함) 및 금속 매트릭스 복합 재료를 비롯하여 광범위한 재료로 제조된 베이스 구조를 형성하는 데 유용할 수 있다. 선택적 레이저 용융 기술을 비롯하여 적층 제조 기술을 사용하면, 베이스를 형성하는 데 사용할 수 있는 가능한 금속, 합금, 및 금속 매트릭스 복합재의 범위에는 기계 가공 기술과 같은 이전의 기술로는 유용한 베이스 구조로 쉽게 형성되지 않는 재료가 유리하게 포함될 수 있다. 적층 제조 기술에서 이용할 수 있는 재료의 범위에는 알루미늄 합금, 티타늄 합금, 및 다양한 금속 매트릭스 복합 재료와 같이, 레이저 에너지에 의해 용융될 수 있는 금속 및 금속 합금이 포함되며, 그 중 일부는 기계 가공에 의해 쉽게 처리되지 않는다. 예시적인 재료는 정밀한 치수 및 복잡한 냉각 채널을 포함하는 정전 척 베이스의 정밀한 구조를 형성하기 위한 기계 가공 기술에 의해 재료를 처리하기 어려울 수 있을 정도의 고경도를 나타낼 수 있다. 적층 제조 기술을 사용하면, 표준 기계 가공 기술을 사용하여 유사하게 형성하기 어려운 재료라도 이러한 재료를 처리하여 복잡한 밀폐된("묻힌") 냉각 채널을 포함하는 베이스 구조를 형성할 수 있다.

베이스를 준비하는 데 사용되는 재료는 정전 척 조립체의 베이스를 준비하는 데 유용한 임의의 재료, 예를 들어 다양한 금속(합금 포함) 및 금속 매트릭스 복합재를 포함하는 무기 재료일 수 있다. "금속"이라는 용어는 금속, 화학, 및 적층 제조 분야에서의 "금속"이라는 용어의 의미와 일치하는 방식으로 본 출원에 사용되며, 임의의 금속성 또는 반금속 화학 원소 또는 2개 이상의 이들 원소의 합금을 의미한다.

"금속 매트릭스 복합재"("MMC")란 용어는 적어도 2개의 구성 부분 또는 2개의 상(phase), 즉, 금속 또는 금속 합금인 하나의 상 및 다른 금속이거나 또는 금속성 매트릭스를 통해 분산되는 섬유, 입자 또는 휘스커(whisker)와 같은 다른 비금속 재료인 다른 상을 포함하도록 형성된 복합 재료를 의미한다. 비금속 재료는 탄소계, 무기, 세라믹 등일 수 있다. 일부 예시적인 금속 매트릭스 복합 재료는, 알루미나 입자를 갖는 알루미늄 합금; 탄소를 갖는 알루미늄 합금; 실리콘을 갖는 알루미늄 합금; 탄화규소(SiC)를 갖는 알루미늄 합금; TiB₂를 갖는 티타늄 합금; 실리콘을 갖는 티타늄 합금; 탄화규소(SiC)를 갖는 티타늄 합금의 조합으로 구성된다.

본 설명의 방법에 따라 유용할 수 있는 금속 및 금속 합금에는 과거에 정전 척 조립체용 베이스 구조를 준비하는 데 사용되었던 금속 및 금속 합금과, 추가적으로 그렇지 않은 다른 재료가 포함된다. 유용한 또는 바람직한 재료에는 철 합금(예를 들어, 스테인리스 스틸 및 다른 유형의 스틸), 티타늄 및 티타늄 합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금, 및 다양한 금속 매트릭스 복합 재료와 같은 금속이 포함된다.

본 방법에 따르면, 베이스는 이전 방법(예를 들어, 기계 가공 방법)으로부터 베이스를 준비하기 위해 사용될 수 있는 것보다 훨씬 다양한 재료로부터 준비될 수 있다. 훨씬 다양한 재료를 이용할 수 있게 되면서, 정전 척 조립체의 베이스에 특히 유용하거나 원하는 물리적 특성을 제공하기 위해, 그리고 인접한 세라믹 층과 같은 조립체의 다른 컴포넌트에 사용되는 재료를 고려하여, 베이스용 재료를 선택할 수 있다.

열 팽창 계수("CTE")는 금속, 금속 매트릭스 복합재, 및 세라믹 재료의 알려진 물리적 특성이다. 본 설명의 베이스 층의 재료는 일반적으로 정전 척의 베이스 조립체의 컴포넌트를 형성하기 위해 이전에 사용되었던 다양한 금속 및 세라믹 재료의 열 팽창 계수와 비슷한 열 팽창 계수를 가질 수 있다. 설명된 바와 같은 베이스 조립체의 베이스 또는 세라믹 층으로서 유용할 수 있는 일부 예시적인 재료와 그 대략적인 CTE 값은 다음과 같이, 알루미나(8.1 × 10^-6 m/(m K)), 알루미늄(21 내지 24 × 10^-6 m/(m K)), 알루미늄 합금(AlSi7Mg)(21 내지 22 × 10^-6 m/(m K)), 질화알루미늄(5.3 × 10^-6 m/(m K)), 스테인리스 스틸 440C(10.2 × 10^-6 m/(m K)), 스테인리스 스틸 17-4PH(10.8 × 10^-6 m/(m K)), 스틸 M2(공구강)(11 × 10^-6 m/(m K)), 티타늄(8.6 × 10^-6 m/(m K)), 티타늄 합금 Ti-6Al-4v(TC4)(8.7 내지 9.1 × 10^-6 m/(m K))이다.

예시적인 용어로, 설명된 바와 같은 베이스를 준비하는 데 사용되는 금속 또는 금속 매트릭스 복합 재료의 유용한 또는 바람직한 열 팽창 계수는 4 × 10^-6 m/(m K) 내지 30 × 10^-6 m/(m K)의 범위, 예를 들어 5 × 10^-6 m/(m K) 내지 25 × 10^-6 m/(m K)의 범위일 수 있다.

특정한 바람직한 베이스 구조 및 정전 척 조립체에서, 베이스의 재료는 바람직하게는 조립체의 인접한 층의 열 팽창 계수와 일치하거나 유사한 열 팽창 계수를 갖는 것일 수 있다. 종종, 정전 척 조립체의 일부로서 베이스 층은, 베이스 층과 세라믹 층이 유사한 온도 조건을 경험하고 한 층의 열 팽창이 다른 층에 의해 영향을 받도록(예를 들어, 억제되도록), 조립체의 세라믹 층의 근방에, 인접하게, 또는 그렇지 않으면 충분히 가깝게 위치된다. 그렇다면, 조립체의 베이스 층과 세라믹 층의 유용한 조합은 대략 동일한 열 팽창 계수를 갖는 재료로 형성될 수 있다. 정전 척 조립체의 바람직한 베이스는 동일한 척 조립체의 일부인 세라믹 층의 열 팽창 계수와 비슷한 열 팽창 계수를 가질 수 있다. 베이스의 열 팽창 계수는 세라믹 층의 열 팽창 계수(m/(m-켈빈도))의 25, 20, 15, 10, 또는 5% 이내일 수 있다.

설명된 바와 같은 적층 제조 기술의 층별 접근법은 정전 척 베이스에 포함될 때 매우 효과적인 구조인 복잡하고 정밀하며 복합적인 형상의 형성을 허용할 수 있다. 기계 가공 기술에 비해, 설명된 바와 같은 적층 제조 기술은, 매우 복잡하거나, 베이스 표면적의 큰 부분을 차지하거나, 베이스 구조의 총 체적에 비해 베이스 구조의 큰 체적을 점유하거나, 또는 사용 동안 정전 척에 의해 지지되는 특정 피처를 갖는 특정 작업편의 냉각을 허용하는 특별히 설계된(맞춤형) 패턴으로 구조화된 냉각 채널의 패턴을 생성하는 데 더 효율적일 수 있다.

적층 제조 기술에 의해 형성된 채널은 다양한 또는 광범위한 형상(단면), 패턴(베이스 조립체의 표면에 대한), 및 크기(예를 들어, 채널의 폭 또는 직경)로 이루어질 수 있으며, 채널을 통한 유체의 부드럽고 효율적인 유동을 허용하는 표면 피처를 가질 수 있다. 예를 들어, 기계 가공 단계는 전형적으로 정사각형 채널(단면)을 생성하지만, 적층 제조 기술은 둥근 채널(단면)을 생성하는 데 유용할 수 있으며, 이는 정사각형 단면을 갖는 채널을 통한 난류 유동과 비교하여 채널을 통한 개선된(층류) 유동을 허용할 수 있다. 다른 예로서, 채널은 비대칭 단면을 나타내도록 형성될 수 있으며, 이는 베이스의 표면을 통한 개선된 열 전달 효율을 갖는 채널의 설계를 허용할 수 있다.

적층 제조 방법에 의하면, 유닛 당 감소된 시간으로 높은 제조 효율(높은 제조 처리량)을 제공하는 단일 제조 프로세스(단일 적층 제조 "단계")를 사용하여 정전 척의 완전한(또는 실질적으로 완전한) 기능성의 베이스 층을 준비할 수 있다. 실질적으로 필요한 모든 구조(하단 부분, 내부 부분, 및 상단 부분 포함)를 완비한 베이스 층은 단일의 일련의 적층 제조 단계에 의해 준비될 수 있다. 예를 들어, 베이스 구조를 형성하기 위한 "원스텝(one-step)" 적층 제조 프로세스라고 지칭될 수 있는 것은 설명된 바와 같은 다층 복합재로서 베이스의 필요한 다수의, 대부분의, 또는 모든 구조(하단 부분, 내부 부분, 및 상단 부분 포함)를 단일 연속 층으로 형성할 수 있다. 원스텝 적층 제조 프로세스는 별개의 단계에 의해 다수의 개별 단편을 개별적으로 형성한 다음, 별도로 형성된 다수의 단편을 함께 접합하여 기능성의 베이스 구조를 형성하는 추가 단계를 거칠 필요가 없다.

더욱이, 적층 제조 기술을 사용하여 매우 정밀한 평탄도 및 낮은 표면 거칠기를 비롯하여 고도로 정밀한 치수를 갖는 베이스를 형성할 수 있다.

예시적인 방법에 따르면, 베이스는 높은 수준의 평탄도, 예를 들어 "초평탄한" 표면을 나타내도록 준비될 수 있으며, 베이스의 높은 수준의 평탄도는 조립체의 금속 매트릭스 복합재 층의 상부 표면에서 측정된 평탄도로 정전 척 조립체의 평탄도 수준을 개선할 수 있다.

평탄도는 정전 척 또는 척의 베이스 컴포넌트의 전형적인 특성이며, 좌표 측정 기계를 사용하는 것과 같은 알려진 기술에 의해 측정될 수 있다. 일반적으로, 평탄도는 측정 표면의 피크(최고 측정 지점)와 밸리(최저 측정 지점) 사이의 높이(z 방향)의 차이로서 측정되고 보고되며, 거리의 단위, 예를 들어, 미크론(㎛)으로 표시된다. 단지 기계 가공 단계만으로 준비된 직경 300 mm의 베이스는 30 ㎛ 정도의 낮은 평탄도를 나타내도록 형성될 수 있다. 본 출원에 설명된 것과 비슷한 베이스(직경 300 mm)의 표면의 경우, 베이스의 평탄도는 적층 제조 단계에 의해 베이스를 형성하고 나서 기계 가공 단계에 의해 베이스 표면을 추가로 처리함으로써, 전적으로 기계 가공에 의해서만 형성된 베이스에 비해 개선될 수 있다. 적층 제조 후 베이스 표면의 평탄도는 45 또는 50 ㎛ 미만일 수 있으며, 예를 들어 40 ㎛ 정도로 낮을 수 있다. 표면은 더욱 낮은 평탄도, 예를 들어 30 ㎛ 미만, 예를 들어 20 ㎛ 미만, 또는 약 15 ㎛ 정도의 낮은 평탄도를 제공하기 위해 기계 가공 단계에 의해 추가로 처리될 수 있다.

정전 척 조립체의 특정 고급 응용(예를 들어, 크라이오(Cryo), 낮은 각도 주입)의 경우, 유용한 척 조립체는 조립체의 상부 표면(예를 들어, 세라믹 층의 상단)에서 측정된 초고평탄도를 나타내야 한다. 척 조립체의 특정 응용에 대한 바람직한 평탄도 값은, 300 mm 척의 경우, 상부 세라믹 표면에서 측정했을 때 10 ㎛ 미만일 수 있다. 광범위한 동작 온도에 걸쳐 이러한 초고평탄도 특성을 유지하는 것도 중요하다. 일정 범위의 온도에 걸친 척 조립체의 평탄도 수준은 척 조립체의 서로 다른 층(세라믹 층과 베이스 층)의 열 팽창 계수 값이 거의 정합하는 것에 의해, 또한 열을 추출하기 위한 조립체로부터의 개선된 방열(베이스를 통한 유체 유동에 의한 열 제거)에 의해, 또한 층 사이의 접합부에서 이들 층의 표면의 개선된 평탄도에 의해 개선될 수 있다. 티타늄, 티타늄 합금, 및 금속 매트릭스 복합재와 같이 척 조립체의 베이스를 형성하는 데 사용되는 재료에 의하면, 이들 재료보다 덜 단단한 알루미늄과 같이, 척 베이스를 형성하는 데 일반적으로 사용된 이전의 재료에 비해 CTE 정합이 개선되고 평탄도가 개선될 수 있다.

추가적으로, 적층 제조 방법을 사용하여 상대적으로 낮은 거칠기를 나타내는 베이스를 준비할 수 있다. 거칠기는 정전 척의 베이스의 전형적인 특성으로, 표면의 거칠기 프로파일("Ra"로 지정됨)의 산술 평균으로 표현되는 것을 비롯하여, 공지된 분석 기술에 의해, 예를 들어 3D 레이저 현미경 또는 스타일러스 프로파일로미터를 사용하여 측정될 수 있다. Ra는 표면의 측정된 미세한 피크와 밸리의 거칠기 평균으로서 계산된다. 설명된 바와 같은 적층 제조 방법에 의해 준비된 베이스의 예시적인 표면에 이어서, 적층 제조 방법에 의해 준비된 표면의 거칠기를 감소시키기 위한 기계 가공 단계는 1 ㎛ 미만, 예를 들어 0.5 ㎛ 미만, 또는 약 0.1 ㎛ 정도로 낮은 표면 거칠기(Ra)를 가질 수 있다. 거칠기(Ra)는 ISO 4287-1:1984 또는 ASTM F 1048과 같은 다양한 표준 방법 중 하나에 의해 결정될 수 있다.

베이스의 개선된 정밀 형성은 세라믹 층의 상단에서 측정된 개선된 평탄도를 비롯하여, 베이스에 부착된 세라믹 층을 포함하는 다층 척 조립체의 개선된 보다 정밀한 형성을 가능하게 한다. 기계 가공 방법으로 준비된 직경 300 mm의 전형적인 베이스는 세라믹 층과 조합되어, 상부 세라믹 표면에서 측정했을 때 30 ㎛ 정도로 낮은 평탄도를 나타내는 조립체를 형성할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 본 설명의 베이스 층은 비슷한 세라믹 층과 조합되어, 상부 세라믹 표면에서 측정했을 때 30 ㎛ 미만의 평탄도, 예컨대 25 ㎛ 미만, 예를 들어 20 ㎛ 미만, 또는 약 15 또는 10 ㎛ 정도로 낮은 평탄도를 나타내는 300 mm 직경을 갖는 조립체를 형성할 수 있다. 베이스 조립체의 금속 매트릭스 복합재 층의 이러한 낮은 수준의 평탄도를 달성하기 위해, 베이스 층은 적층 제조에 의해 형성될 수 있으며, (금속 매트릭스 복합재 층과 접촉하게 되는) 베이스 조립체의 표면은 적층 제조 단계에 의해 생성된 표면의 평탄도를 개선하기 위해 기계 가공될 수 있다.

본 설명의 방법은 복합재의 다수의 층을 순차적으로 형성함으로써 베이스 구조(예를 들어, 연속 베이스 층, 또는 베이스 층의 일부)를 형성하기 위해 적층 제조 기술을 사용한다. 복합재는 각각 개별적으로 임의의 유용한 두께를 가질 수 있는 다수의 층과, 용융되어 유동할 수 있으며 베이스 구조의 실질적으로 비다공성 재료로서 유용한 조밀한 무기(예를 들어, 금속성 또는 금속 매트릭스 복합재) 중실체를 형성할 수 있는 하나 이상의 재료로 형성된다.

일반적으로 베이스는, 그 사이에 두께를 갖는 2개의 대향된 평탄한 원형 표면을 포함하는 평탄한 디스크와 같이 평탄하고 얇은, 전형적으로 원형 구조(상단 및 하단 방향에서 보았을 때)의 형태를 갖는 것으로 고려될 수 있다. 2개의 대향 표면은 베이스 층의 상단 및 하단으로서 동작한다. 베이스의 내부 부분은 2개의 대향 표면 사이에 존재한다. 내부 부분은 굴곡된 경로, 굽이진 경로, 구불구불한 경로, 빙 돌아가는 경로, 또는 꼬불꼬불한 경로로 내부 부분을 통해 연장되는 밀폐형 채널(냉각 채널)의 시스템을 포함할 수 있다.

채널은 베이스의 동작 중에 베이스의 온도를 제어하는 데 사용할 수 있는 유체(예를 들어, 물 또는 다른 액체 또는 기체 냉각 유체)의 유동을 포함할 수 있다. 두께 사이 및 베이스의 2개의 대향 표면 사이(상단에서 하단까지 그리고 전체 두께에 걸쳐)를 연장하는 수직 개구("구멍"), 또는 상단 표면 및 하단 표면 중 하나에 또는 둘 모두에 있는 채널 또는 홈과 같은 다른 구조도 베이스의 표면에 형성될 수 있다.

척 조립체의 기능성 베이스 층은 적어도 세 가지 다른 부분, 즉, 하단 표면을 포함하는 하부 부분; 하단 표면과 반대쪽인 상부 표면을 포함하는 상부 부분; 및 상부 부분과 하부 부분 사이에 배치되며 냉각 채널을 포함할 수 있는 중간("내부") 부분을 포함하는 것으로 고려될 수 있다. 바람직하게는, 설명된 바와 같은 바람직한 방법에 따르면, 세 부분 모두, 그리고 이들의 모든 층은 단일의(바람직하게는 중단되지 않는) 일련의 층 형성 단계가 사용되는 적층 제조 방법에 의해 생성될 수 있으며, 선택적으로 그리고 바람직하게는 모든 층 형성 단계는 단일 적층 제조 장치에서 수행되어, 기능성 베이스 층의 모든 층을 접합 단계(예를 들어, 진공 브레이징)에 의해 형성될 수 있는 이음매 또는 경계부와 같은 어떠한 이음매 또는 내부 경계부를 포함하지 않는 연속적인 이음매 없는 무기 재료 층으로서 형성한다. "중단되지 않는"은, 임의의 2개의 층 형성 단계 사이에서 임의의 다른 유형의 단계(예를 들어, 임의의 유형의 층 비-형성 단계)를 수행하지 않고, 그리고 필러 재료, 브레이징 재료, 접착 재료 등을 사용하여 베이스 층의 2개의 단편을 함께 접합하는 접합 단계(적층 제조 단계와는 다름) 없이, 일련의 적층 제조 단계의 각각의 층 형성 단계가 순차적으로 수행된다는 것을 의미한다.

현재 설명된 방법의 예로서, 이러한 방법은 적층 제조에 의해, 하단 표면을 포함하는 베이스의 하부 부분을 형성하는 단계; 적층 제조에 의해, 하부 부분 위에 냉각 채널을 포함하는 베이스의 중간 부분을 형성하는 단계; 및 적층 제조에 의해, 중간 부분 위에 상부 표면을 포함하는 베이스의 상부 부분을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

복합재의 각각의 층은 원하는 재료 및 원하는 두께로 원하는 바에 따라 형성되어, 원하는 특성을 갖는 다층 복합재 형태의 베이스 구조를 생성할 수 있다. 예시적인 적층 제조 방법에 의해, 각각의 층은 일반적으로 분말 형태인 입자("공급원료"로 지칭됨) 더미로부터 준비된다. 공급원료에는, 고에너지 레이저로 용융되어 액화되고 유동하여 용융된 재료의 연속 층을 형성하고 나서, 냉각되고 응고되어 다층 복합재의 층을 형성할 수 있는 하나의 또는 다양한 서로 다른 무기 재료로 형성된 작은 입자가 포함되어 있다.

본 설명에 따른 유용한 입자는 설명된 바와 같이 유용한 다층 복합재를 형성하도록 처리될 수 있는 임의의 입자일 수 있다. 입자는 다층 복합재의 층을 형성하기 위해 고에너지 레이저로부터의 에너지를 사용하여 용융될 수 있는 무기 입자를 포함하거나, 이로 구성되거나, 또는 필수적으로 구성되는 분말 형태의 공급원료에 포함될 수 있다.

유용한 입자의 예에는 레이저 에너지에 의해 용융 또는 액화되어 설명된 바와 같은 베이스 구조의 층을 형성할 수 있는 무기 입자가 포함된다. 이러한 입자의 예에는 금속(합금 포함) 및 금속 매트릭스 복합재로 형성된 무기 입자가 포함된다. 몇몇 유용한 예에는, 일반적으로 알루미늄, 티타늄, 및 이들의 합금과 같은 금속 및 금속 합금뿐만 아니라 금속 매트릭스 복합재가 포함된다. 유용한 알루미늄 합금의 한 특정 예는 AlSiMg이다. 유용한 티타늄 합금의 한 특정 예는 Ti₆Al₄V이다.

공급원료의 유용한 입자는 ㎛ 규모의 작은 또는 상대적으로 작은 입자(예를 들어, 500 ㎛ 미만, 100 ㎛ 미만, 50 ㎛ 미만, 10 ㎛, 또는 5 ㎛ 미만의 평균 크기를 가짐)를 포함하는, 효과적인 임의의 크기(예를 들어, 평균 입자 크기) 또는 크기 범위일 수 있다.

입자는 설명된 바와 같은 처리에서 유효성을 달성하고, 공급원료에 포함될 수 있고, 공급원료 층으로 형성되고, 다층 복합재의 층으로서 응고된 공급원료를 형성하기 위해 냉각될 수 있는 연속 층을 형성하도록 용융되어 유동할 수 있도록 선택될 수 있다. 입자의 크기, 형상, 및 화학적 구성은 이러한 목적에 효과적인 것일 수 있다.

입자는 본 설명의 적층 제조 프로세스에 사용될 수 있는 공급원료 조성물의 형태일 수 있다. 예에 따르면, 적층 제조 프로세스에 유용한 공급원료는 연속적인, 실질적으로 비다공성인 다층 복합재의 층을 형성하도록 용융될 수 있는 입자를 포함할 수 있다. 공급원료 재료는 임의의 다른 재료를 포함할 필요는 없지만, 원하는 경우 선택적으로 소량의 다른 재료를 포함할 수 있다. 예시적인 공급원료 조성물은 공급원료 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 80, 90, 또는 95, 98, 또는 99 중량% 무기 입자를 포함할 수 있다. 원하는 경우, 예컨대 유동 보조제, 계면활성제, 윤활제, 레벨링제(leveling agent) 등의 중에서 하나 이상의 다른 성분이 소량으로 존재할 수 있다.

다층 복합재의 각각의 층은 임의의 유용한 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 다층 복합재의 층 두께는, 공급원료 층의 입자를 용융시켜 연속적인, 용융되고 나서 응고된 복합재의 층을 형성하는 것에 의해 층이 형성된 후 복합재의 층에 대해 측정된다. 복합재의 층의 예시적 두께는 30 ㎛부터 100, 200 ㎛, 또는 그 이상까지의 범위, 예를 들어 30 내지 50, 60, 70, 80 ㎛부터 90, 100, 150, 200, 300, 400, 또는 500 ㎛까지의 범위일 수 있다. 예시적인 복합재 구조에서, 복합재의 모든 층은 동일한 두께 또는 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 다른 예시적인 복합재 구조에서, 층이 모두 동일한 두께를 갖지 않을 수 있으며, 복합재의 서로 다른 층은 각각 서로 다른 두께를 가질 수 있다.

본 설명의 특정 예시적 방법 및 베이스 구조에 따르면, 베이스의 서로 다른 부분에서 서로 다른 두께를 갖도록 복합재의 층을 형성함으로써 적층 제조 단계에 의해 베이스가 준비될 수 있다. 이들 방법 및 구조의 예는, 예를 들어 베이스의 상단 및 하단 부분에 더 얇은 두께를 갖는 하나 이상의 층("미세한 층"으로 지칭됨)을 형성하고, 예를 들어 상단 부분과 하단 부분 사이의 베이스의 내부 부분에 더 두꺼운 두께를 갖는 층("거친 층")을 형성하는 것을 수반한다.

다층 복합재(예를 들어, 베이스 층 형태)의 일부로서의 하나 이상의 미세한 층의 위치는 거친 층에 비해 임의의 유용한 위치일 수 있다. 복합재의 거친 층과 미세한 층의 다양한 위치, 및 미세한 층에 대한 거친 층을 형성하는 다양한 순서가 효과적일 수 있다. 그러나, 설명된 바와 같은 베이스 구조 및 관련 방법의 특정 실시예에 따르면, 하나 이상의 미세한 층은 바람직하게는 베이스의 하나 이상의 표면에 존재할 수 있는 반면, 거친 층은 동일한 베이스의 내부 부분에 존재할 수 있다. 미세한 층은 거친 층에 비해 더욱 바람직한 물리적 특성을 나타낼 수 있기 때문에, 미세한 층은 바람직하게는 하나 이상의 표면에 위치될 수 있다(아래 참조). 높은 품질이 덜 중요한 베이스의 내부 부분의 층은 제조 효율을 증가시키기 위해 거친 층으로 준비될 수 있다(아래 참조).

서로 다른 두께를 갖도록 베이스의 층을 형성하는 것은 처리 효율 측면에서, 그리고 베이스(또는 베이스의 일부)의 물리적 특성 측면에서도 이점이 있을 수 있다. 더 두꺼운 두께의 하나 이상의 "거친" 층을 형성하는 것은 베이스의 생산 속도 및 효율을 증가시키는 유익한 효과를 가질 것이다. 더 두꺼운 거친 층은 더 얇은 (미세한) 층에 비해 품질이 저하될 수 있지만(아래 참조), 상대적으로 더 두꺼운 두께의 층을 형성하면 베이스의 생산 속도가 증가하게 되고(필요한 시간이 감소됨); 더 두꺼운 (거친) 층의 두께를 증가시키면, 특정 두께를 갖는 베이스를 생성하기 위해 형성되어야 하는 층의 총 수와 필요한 층 형성 단계의 수가 감소하게 된다. 거친 층의 두께는 적층 제조 방법에 의해 형성된 층의 전형적인 범위 내의 두께, 예를 들어 70, 80, 90, 또는 100 ㎛부터 500 ㎛까지의 범위의 두께일 수 있다. 거친 층의 두께가 더 두꺼워지면, 미리 결정된 총 두께의 완성된 다층 복합재를 형성하는 데 필요한 단계의 수와 시간이 감소될 것이다.

적층 제조 기술에 의해 형성된 층의 두께는 층 형성 단계에서 동일한 공급원료와 동일한 레이저를 사용할 때 층의 물리적 특성(품질)에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 더 얇은 층은 동일한 공급원료 및 동일한 레이저를 사용하여 형성된 더 두꺼운 층에 비교하여 더 적은 수의 내부 개방 공간 또는 "세공"을 포함하도록 형성될 수 있다. 층 내 세공의 존재는 층의 겉보기 밀도에 관하여 측정되고 표현될 수 있다. 일반적으로, 동일한 시간 동안 동일한 레이저와 동일한 레이저 출력을 공급원료 층에 적용하는 적층 제조 프로세스를 사용할 때, 더 두꺼운 (거친) 층의 겉보기 밀도는 동일한 공급원료로 준비되지만 두께가 더 얇은 유사한 (예를 들어, 미세한) 층의 겉보기 밀도보다 낮을 것이다.

겉보기 밀도는 100% 중실의, 비다공성(0 다공성) 형태로 층을 형성하는 데 사용된 재료의 실제(또는 이론적) 밀도에 대한 복합재의 층의 측정된 밀도를 의미한다. 복합재의 층은, 공급원료의 입자를 용융시키고 용융된 입자가 유동하여 액화된 입자의 재료로 연속 층(예를 들어, "필름")을 형성할 수 있게 하는 단계에 의해 형성되기 때문에, 전형적으로 연속 중실 재료일 것이다. 그러나, 전형적으로, 형성되는 연속 중실 재료는 100% 중실이 아니며 층 형성 프로세스 동안 제거되지 않는 소량의 공극 공간 또는 세공을 포함한다. 세공은, 특히 베이스가 진공 하의 프로세스에서 사용될 경우, 잠재적으로 냉각 유체(물)가 냉각 채널에서 베이스의 다공성 재료를 통해 베이스의 외부로 누설될 수 있게 하여 베이스의 성능을 저하시킬 수 있다.

종종, 층 또는 복합재의 세공은 확대 유무에 무관하게 복합재의 표면 또는 내부 부분에서 광학적으로 보일 수 있다. 대안적으로, 이들 공극 공간은 복합재의 층 또는 복합재의 일부의 감소된 밀도(겉보기 밀도)로서 검출될 수 있다. 공극 공간 없이 형성된 층(세공이 0%인 100% 중실 무기 재료)은 층을 준비하는 데 사용된 세공 없는 무기 재료의 밀도와 동일한 밀도를 갖게 된다. 세공을 포함하는 무기 재료 질량체는 무기 재료의 밀도보다 약간 더 낮은 밀도(겉보기 밀도)를 갖게 된다.

층의 밀도(층 내 세공의 체적을 포함하는 경우 겉보기 밀도)는 층의 질량을 층의 체적(세공 체적 포함)으로 나눈 측정값을, 세공 체적이 0인 층을 형성하는 데 사용된 재료의 실제(이론적) 밀도 값으로 나눈 값이며, 실제 밀도의 백분율로 보고된다. 설명된 바와 같은 복합재의 층 또는 일부(또는 베이스 층)의 겉보기 밀도 값은 전형적으로 상대적으로 높을 수 있으며, 예를 들어 층을 형성하는 사용된 재료의 실제 밀도의 80, 90, 92, 96, 98, 또는 99%보다 클 수 있다.

무기 입자로 복합재의 층을 형성할 때, 공급원료 층으로 형성된 무기 입자를 용융시키기 위해 고출력 레이저로부터의 에너지가 사용된다. 용융된 입자는 유동하여 복합재의 층으로서 응고되는 연속 층(예를 들어, "필름")을 형성한다. 이상적으로(이론적으로), 레이저 에너지는 층을 준비하는 데 사용된 공급원료 조성물의 모든 입자를 완전히 용융시키게 되고, 액화된 입자 재료의 유동은 공극 없는 중실체를 형성하기 위해 응고되는 공극 없는 액체 층을 형성하게 된다. 그러나, 실제로 이러한 방식으로 형성된 층은 일반적으로 결함, 공극, 또는 부분적으로 용융되지 않은 입자를 포함할 수 있으며, (동일한 공급원료, 동일한 레이저 사용, 및 공급원료 층의 영역에 레이저를 노출시키는 동일한 시간에 대해) 더 두꺼운 두께를 갖도록 형성된 층의 경우 이러한 결함의 양은 더 많아진다.

복합재의 거친 층을 형성하는 단계는 더 두꺼운 두께를 갖는 공급원료 층을 형성하는 단계, 및 공급원료의 입자를 용융시키는 단계를 포함할 것이다. 미세한 층(더 적은 입자를 가짐)의 입자를 용융시키는 데 사용될 수 있는 것과 동일한 양의 레이저 출력을 거친 층(더 많은 입자를 가짐)에 사용하고, 공급원료의 영역에 레이저를 노출시키는 시간이 동일하면, 더 두꺼운 공급원료 층(더 많은 수의 입자를 가짐)의 입자의 수를 용융시키는 데 이용할 수 있는 레이저 출력의 양은 입자당 더 낮다. 공급원료 층의 입자당 수용된 레이저 에너지가 낮으면(거친 공급원료 층의 경우 입자의 수가 더 많음) 거친 층이 미세한 층에 비교하여 더 높은 수준의 결함을 가질 수 있다.

결함의 양이 더 많을수록 겉보기 밀도가 더 낮아질 수 있다. 동일한 공급원료, 동일한 레이저, 및 공급원료 층의 영역에 대한 레이저의 동일한 노출 시간을 사용하는 경우, 거친 층의 겉보기 밀도는 전형적으로 미세한 층의 겉보기 밀도보다 낮을 것이다. 예시적인 방법 및 베이스 구조에서, 베이스의 임의의 층의 겉보기 밀도는 바람직하게는 적어도 98% 또는 99%일 수 있다. 더 구체적으로, 베이스의 거친 층의 겉보기 밀도는 바람직하게는 적어도 99.0%, 예를 들어 적어도 99.2% 또는 99.4%일 수 있다. 베이스의 미세한 층의 겉보기 밀도는 바람직하게는 동일한 베이스의 거친 층의 겉보기 밀도보다 클 수 있으며, 적어도 99.4%, 예를 들어 적어도 99.6%일 수 있다.

감소된 층 두께를 갖는 더 많은 "미세한" 층을 형성하는 것은 베이스 구조의 물리적 품질을 개선하는 데 유용할 수 있다. 적층 제조 방법에 의해 형성된 복합재의 더 미세한 층은 층에 형성된 세공과 같은 상대적으로 적은 결함의 양 및 더 고밀도와 같은 유용하거나 바람직한 물리적 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다.

반면, 적층 제조 프로세스 동안 더 얇은 두께를 갖는 다수의 미세한 층을 형성하면 다층 복합재의 생산 속도가 감소하게 되며, 즉, 더 많은 수의 미세한(더 얇은) 층이 형성되어야 하기 때문에 특정 두께를 갖는 다층 복합재를 생성하는 데 필요한 단계의 수 및 시간이 증가하게 되고, 이는 주어진 두께의 다층 복합재를 구축하는 데 더 많은 수의 적층 제조 단계가 필요함을 의미한다.

미세한 층의 두께는 적층 제조 방법에 의해 형성된 층의 전형적인 두께 범위 내의 두께일 수 있으며, 특히 30 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 두께, 예를 들어, 30 내지 50, 60, 70, 80, 또는 90 ㎛와 같이 범위의 낮은 쪽 끝에 있는 두께일 수 있다.

설명된 바와 같은 베이스는 일련의 개별 층 형성 단계를 사용하여 조밀한 금속 또는 금속 매트릭스 복합 다층 복합재 구조를 형성하는 적층 제조 방법으로 준비될 수 있다. 일 예로서, 선택적 레이저 용융(SLM)이라고 지칭되는 기술이 층별 방식으로 다층 복합재를 형성하는 데 사용할 수 있는 적층 제조 기술의 한 종류이다. 선택적 레이저 용융은 고출력 레이저 에너지를 사용하여 공급원료 층의 금속 또는 금속 매트릭스 복합재 입자가 선택적으로 용융되게 하고, 유동하게 하며, 실질적으로 연속적인 응고된 공급원료 층을 형성하게 한다.

더 구체적으로, 다층 복합재는 더 큰 3차원 구조(복합재)의 많은 얇은 단면(본 출원에서는 "층"의 "응고된 공급원료")을 생성하는 순차적 단계에 의해 구축될 수 있다. 공급원료 층이 형성되고, 금속 또는 금속 매트릭스 복합재의 많은 입자를 포함한다. 레이저 에너지는 공급원료 층의 일부에 걸쳐 공급원료 층에 선택적으로 적용된다. 레이저 에너지를 수용하는 공급원료 층의 부분은 다층 복합재 베이스의 층의 비-채널 부분이 되는 부분이고; 레이저 에너지를 수용하지 않는 공급원료 층의 부분은 다층 복합재 베이스의 채널이 된다.

레이저 에너지는 레이저 에너지에 노출되는 공급원료 부분의 입자를 용융시킨다. 용융된 입자는 액화되어 용융된 입자의 연속 재료 층 내로 유동하고 나서, 냉각되어 응고된 공급원료 층으로 응고된다. 응고된 공급원료의 초기 층이 형성된 후, 응고된 공급원료를 포함하는 완성된 층의 상단 표면 위에 공급원료의 추가적인 얇은 층이 퇴적된다. 이 프로세스는 다수의 응고된 공급원료 층을 형성하기 위해 반복되며, 각각의 층은 이전 층의 상단에 형성되고 상단 표면에 부착된다. 다수의 층이 각각의 완성된 층 위에 하나씩 연속적으로 퇴적되어, 각각의 응고된 공급원료 층의 복합재인 다층 복합재를 형성한다. 다수의 층은 동일한 조성물 및 두께로 이루어질 수 있거나, 또는 서로 다른 조성물 및 서로 다른 층 두께로 이루어질 수 있다.

설명된 바와 같은 다층 복합재를 준비하는 데 유용한 선택적 레이저 용융 적층 제조 기술(200)의 예가 도 7에 도시되어 있다. 이 프로세스는 공급원료를 형성하기 위해 상업적으로 이용 가능한 선택적 레이저 용융 적층 제조 장비 및 입자를 사용하여 수행될 수 있다. 공급원료(202)는 무기 입자 더미를 포함하는 분말이다. 도 7에 도시된 바와 같은 예시적인 단계에 따르면, 선택적 레이저 용융 적층 제조 장치에 의해 포함되는 분말 공급원료(202)는 장치의 구축 플레이트 위에 균일한 층으로 형성된다(204, 206). 후속 단계(208)에서, 전자기 방사선원(예를 들어, 고출력 레이저)은 입자를 용융시킬 파장과 에너지의 방사선을 이 공급원료의 제1 층의 일부에 선택적으로 조사한다. 용융된 입자는 연속 필름으로 유동하고 나서 냉각에 의해 응고된다. 공급원료의 층은 미세한 층 또는 거친 층일 수 있으며, 임의의 유용한 두께를 가질 수 있다. 용융된 입자의 응고된 재료는 조사된 부분에서 응고된 공급원료를 형성한다. 응고된 공급원료로 형성되지 않은 공급원료 층의 부분은 원래의 액체 공급원료로 남아 있다.

구축 플레이트는 아래로 이동되고(210) 분말 공급원료의 제2 층(미세한 층 또는 거친 층)이 제1 공급원료 층의 위 및 제1 공급원료 층의 응고된 공급원료 위에 제2 균일한 층으로 형성된다(212). 그 후, 전자기 방사선원은 제2 층의 일부를 선택적으로 조사하고(214), 이는 해당 부분의 입자를 용융시킨다. 그 후, 용융된 부분을 냉각하여 제2 층의 부분에서 응고된 공급원료를 형성한다. 응고된 공급원료로 형성되지 않은 제2 층의 부분은 원래의 분말 공급원료로 남아 있다. 단계(212, 214, 및 216)가 반복되어(218) 원래의 액체 공급원료(202)로 둘러싸인 완성된 다층의 응고된 공급원료 복합재를 형성한다.

다층의 응고된 공급원료 복합재는 형성된 각각의 층의 응고된 공급원료를 포함하는 본체이며, 공급원료의 용융된 입자의 재료로 제조된 다수의 연속 층으로 구성된다. 원래의 공급원료(202)는 다층 복합재로부터 제거 및 분리될 수 있다(218).

도 9를 참조하면, 본 설명에 따라 상업적으로 이용 가능한 선택적 레이저 용융 적층 제조 장치(230) 및 분말 공급원료(232)를 사용하여 예시적인 프로세스가 수행될 수 있다. 방법의 예시적인 단계에 따르면, 공급원료(232)는 장치(230)의 구축 플레이트(238) 위에 균일한 공급원료 층(234)으로 형성된다. 레이저(236)는 전자기 방사선(233)을 제1 층(234)의 일부에 적용하고, 이는 공급원료의 입자가 용융되게 하고 연속 층으로 유동하게 하며, 이어서 냉각되어 해당 부분에 제1 응고된 공급원료(240)가 형성될 수 있게 한다. 응고된 공급원료(240)로 형성되지 않은 공급원료 층(234)의 부분은 원래의 공급원료(232)로 남아 있다. 구축 플레이트(238)는 아래로 이동되고(214), 제2 또는 후속 공급원료 층(242)이 제1 층(234) 및 제1 응고된 공급원료(240) 위에 형성된다. 그 후, 레이저(236)는 전자기 방사선(233)을 제2 층(242)의 부분에 선택적으로 적용하여, 공급원료의 입자가 용융되고 유동하여 연속 층을 형성하게 하며, 이 층은 냉각되어 제2 층으로부터 응고된 공급원료 층을 형성할 수 있게 된다. 응고된 공급원료로 형성되지 않은 제2 층의 부분은 원래의 분말 공급원료로 남아 있다. 순서는 반복되어(250) 원래의 공급원료(232)로 둘러싸인 완성된 다층 응고된 공급원료 복합재(252)를 형성한다. 다층의 응고된 공급원료 복합재(252)는 각각의 형성된 층의 응고된 공급원료를 포함하는 본체이며, 용융된 공급원료 입자의 재료로 구성된다. 원래의 공급원료(232)는 다층 복합재(252)로부터 제거 및 분리될 수 있다.

제1 양태에서, 본 개시는 정전 척 베이스를 제공하고, 정전 척 베이스는 상부 베이스 표면; 하부 베이스 표면; 상부 베이스 표면과 하부 베이스 표면 사이의 내부 부분; 및 내부 부분 내의 채널을 포함하고, 채널은 척 베이스의 표면에 있는 입구; 척 베이스의 표면에 있는 출구; 입구와 출구 사이의 길이; 및 길이에 따른 단면을 포함하고, 단면은 길이에 따른 다양한 단면적; 길이에 따른 다양한 단면 형상; 또는 길이에 따른 상부 표면으로부터의 다양한 거리를 포함한다.

제1 양태에 따른 제2 양태로서, 채널은 길이에 따른 상부 표면으로부터의 다양한 거리를 포함한다.

제1 양태 또는 제2 양태에 따른 제3 양태로서, 채널은 길이에 따른 다양한 단면적을 포함한다.

제1 양태 또는 제2 양태에 따른 제4 양태로서, 채널은 길이에 따른 다양한 단면 형상을 포함한다.

선행 양태 중 어느 하나에 따른 제5 양태로서, 입구는 하부 표면을 통과하며, 길이의 더 큰 단면적을 갖는 부분에 비교하여, 길이의 더 작은 단면적을 갖는 부분이 상부 표면에 더 가깝다.

제1 양태에 따른 제6 양태는, 상부 베이스 표면과 하부 베이스 표면 사이의 한 위치를 통과하는 2개의 연결되지 않은 교차 채널 부분을 더 포함한다.

제1 양태에 따른 제7 양태는, 테이퍼진 단면적을 나타내는 채널 부분을 더 포함한다.

제1 양태에 따른 제8 양태로서, 채널은 베이스의 주연부에서 에지에 인접한 에지 부분, 및 에지 부분과 베이스의 중앙 사이에 있는 내부 부분을 포함하고, 에지 부분은 내부 부분에 비교하여 상부 표면에 더 가깝다.

제1 양태에 따른 제9 양태로서, 채널은 단일 채널로부터 분할되어 2개의 채널 부분을 형성하는 부분을 포함한다.

제1 양태에 따른 제10 양태로서, 입구는 입구로부터 두 방향으로 연장되는 채널에 연결되고, 출구는 출구로부터 두 방향으로 연장되는 채널에 연결된다.

제1 양태에 따른 제11 양태로서, 채널은 제1 채널 부분, 제2 채널 부분, 및 제1 채널 부분을 제2 채널 부분에 연결하며 유체가 제1 채널 부분에서 제2 채널 부분으로 유동할 수 있게 하는 커넥터 채널을 포함한다.

선행 양태 중 어느 하나에 따른 제12 양태는 상부 베이스 표면에서 하부 베이스 표면까지 연장되는 다층 복합재를 더 포함한다.

제12 양태에 따른 제13 양태로서, 복합재는 금속성 이음매를 포함하지 않는다.

제13 양태에 따른 제14 양태로서, 다층 복합재는 알루미늄 합금을 포함한다.

제14 양태에 따른 제15 양태로서, 알루미늄 합금은 AlSiMg이다.

제13 양태에 따른 제16 양태로서, 다층 복합재는 티타늄 합금을 포함한다.

제16 양태에 따른 제17 양태로서, 티타늄 합금은 Ti₆Al₄V이다.

제18 양태는 적층 제조에 의해 선행 양태 중 어느 하나의 정전 척 베이스를 제조하는 방법을 개시하며, 방법은 제1 공급원료 층을 표면 상에 형성하는 단계로서, 공급원료 층은 무기 입자를 포함하는, 단계; 제1 공급원료 층으로부터 응고된 공급원료를 형성하는 단계; 제1 공급원료 층 위에 제2 공급원료 층을 형성하는 단계로서, 제2 공급원료 층은 무기 입자를 포함하는, 단계; 및 제2 공급원료 층으로부터 제2 응고된 공급원료를 형성하는 단계를 포함하고, 응고된 공급원료 층 및 제2 공급원료 층은 다층 복합재 정전 척 베이스의 일부이다.

제18 양태에 따른 제19 양태는, 레이저를 사용하여 무기 입자를 용융시킴으로써 응고된 공급원료를 형성하는 단계를 더 포함한다.

제20 양태는 적층 제조에 의해 제1 양태 내지 제17 양태 중 어느 하나의 정전 척 베이스를 형성하는 방법을 개시하며, 방법은 적층 제조에 의해 하단 표면을 포함하는 하부 베이스 부분을 형성하는 단계; 적층 제조에 의해 하부 베이스 부분 위에 채널을 포함하는 중간 베이스 부분을 형성하는 단계; 및 적층 제조에 의해 중간 베이스 부분 위에 상부 표면을 포함하는 상부 베이스 부분을 형성하는 단계를 포함한다.

제20 양태에 따른 제21 양태는, 미세한 층 두께를 갖는 미세한 층을 형성하는 것을 포함하는 적층 제조 단계에 의해 하부 베이스 부분을 형성하는 단계, 다수의 거친 층을 형성하는 것을 포함하는 적층 제조 단계에 의해 중간 베이스 부분을 형성하는 단계로서, 각각의 거친 층은 미세한 층 두께보다 두꺼운 거친 층 두께를 갖는, 단계, 및 미세한 층 두께를 갖는 미세한 층을 형성하는 것을 포함하는 적층 제조 단계에 의해 상부 베이스 부분을 형성하는 단계를 더 포함한다.

Claims (21)

1. 정전 척 베이스이며,
   상부 베이스 표면;
   하부 베이스 표면;
   상부 베이스 표면과 하부 베이스 표면 사이의 내부 부분; 및
   내부 부분 내의 채널을 포함하고, 채널은:
   척 베이스의 표면에 있는 입구;
   척 베이스의 표면에 있는 출구;
   입구와 출구 사이의 길이; 및
   길이에 따른 단면을 포함하고, 단면은:
   길이에 따른 다양한 단면적;
   길이에 따른 다양한 단면 형상; 또는
   길이에 따른 상부 표면으로부터의 다양한 거리를 포함하는, 정전 척 베이스.
2. 제1항에 있어서, 채널은 길이에 따른 상부 표면으로부터의 다양한 거리를 포함하는, 정전 척 베이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 채널은 길이에 따른 다양한 단면적을 포함하는, 정전 척 베이스.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 채널은 길이에 따른 다양한 단면 형상을 포함하는, 정전 척 베이스.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   입구는 하부 표면을 통과하고,
   길이의 더 큰 단면적을 갖는 부분에 비교하여, 길이의 더 작은 단면적을 갖는 부분이 상부 표면에 더 가까운, 정전 척 베이스.
6. 제1항에 있어서, 상부 베이스 표면과 하부 베이스 표면 사이의 한 위치를 통과하는 2개의 연결되지 않은 교차 채널 부분을 더 포함하는, 정전 척 베이스.
7. 제1항에 있어서, 테이퍼진 단면적을 나타내는 채널 부분을 더 포함하는, 정전 척 베이스.
8. 제1항에 있어서, 채널은:
   베이스의 주연부에서 에지에 인접한 에지 부분, 및
   에지 부분과 베이스의 중앙 사이에 있는 내부 부분을 포함하고,
   에지 부분은 내부 부분에 비교하여 상부 표면에 더 가까운, 정전 척 베이스.
9. 제1항에 있어서, 채널은 단일 채널로부터 분할되어 2개의 채널 부분을 형성하는 부분을 포함하는, 정전 척 베이스.
10. 제1항에 있어서,
    입구는 입구로부터 두 방향으로 연장되는 채널에 연결되고,
    출구는 출구로부터 두 방향으로 연장되는 채널에 연결되는, 정전 척 베이스.
11. 제1항에 있어서, 채널은 제1 채널 부분, 제2 채널 부분, 및 제1 채널 부분을 제2 채널 부분에 연결하며 유체가 제1 채널 부분에서 제2 채널 부분으로 유동할 수 있게 하는 커넥터 채널을 포함하는, 정전 척 베이스.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상부 베이스 표면에서 하부 베이스 표면까지 연장되는 다층 복합재를 더 포함하는, 정전 척 베이스.
13. 제12항에 있어서, 복합재는 금속성 이음매를 포함하지 않는, 정전 척 베이스.
14. 제13항에 있어서, 다층 복합재는 알루미늄 합금을 포함하는, 정전 척 베이스.
15. 제14항에 있어서, 알루미늄 합금은 AlSiMg인, 정전 척 베이스.
16. 제13항에 있어서, 다층 복합재는 티타늄 합금을 포함하는, 정전 척 베이스.
17. 제16항에 있어서, 티타늄 합금은 Ti₆Al₄V인, 정전 척 베이스.
18. 적층 제조에 의해 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 정전 척 베이스를 제조하는 방법이며, 방법은:
    제1 공급원료 층을 표면 상에 형성하는 단계로서, 공급원료 층은 무기 입자를 포함하는, 단계;
    제1 공급원료 층으로부터 응고된 공급원료를 형성하는 단계;
    제1 공급원료 층 위에 제2 공급원료 층을 형성하는 단계로서, 제2 공급원료 층은 무기 입자를 포함하는, 단계; 및
    제2 공급원료 층으로부터 제2 응고된 공급원료를 형성하는 단계를 포함하고,
    응고된 공급원료 층 및 제2 공급원료 층은 다층 복합재 정전 척 베이스의 일부인, 방법.
19. 제18항에 있어서, 레이저를 사용하여 무기 입자를 용융시킴으로써 응고된 공급원료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
20. 적층 제조에 의해 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 정전 척 베이스를 형성하는 방법이며, 방법은:
    적층 제조에 의해 하단 표면을 포함하는 하부 베이스 부분을 형성하는 단계;
    적층 제조에 의해 하부 베이스 부분 위에 채널을 포함하는 중간 베이스 부분을 형성하는 단계; 및
    적층 제조에 의해 중간 베이스 부분 위에 상부 표면을 포함하는 상부 베이스 부분을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
21. 제20항에 있어서,
    미세한 층 두께를 갖는 미세한 층을 형성하는 것을 포함하는 적층 제조 단계에 의해 하부 베이스 부분을 형성하는 단계,
    다수의 거친 층을 형성하는 것을 포함하는 적층 제조 단계에 의해 중간 베이스 부분을 형성하는 단계로서, 각각의 거친 층은 미세한 층 두께보다 두꺼운 거친 층 두께를 갖는, 단계, 및
    미세한 층 두께를 갖는 미세한 층을 형성하는 것을 포함하는 적층 제조 단계에 의해 상부 베이스 부분을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.

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