TW202034448A - 用於高溫處理之具有金屬結合背板的靜電定位盤組件 - Google Patents

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Abstract

靜電定位盤組件包括上定位盤板、下定位盤板和背板。上定位盤板包含AlN或Al2 O3 且具第一熱膨脹係數。下定位盤板包含具第二熱膨脹係數的材料，第二熱膨脹係數近乎匹配第一熱膨脹係數，下定位盤板由第一金屬鍵結結合至上定位盤板。背板包含AlN或Al2 O3 ，及由第二金屬鍵結結合至下定位盤板。

Description

用於高溫處理之具有金屬結合背板的靜電定位盤組件
本發明的一些實施例大體係關於可用於高溫處理的基材支撐組件和靜電定位盤組件。
靜電夾盤泛用於在處理腔室處理基材期間支托基材，例如半導體晶圓，以用於各種應用，例如物理氣相沉積、蝕刻或化學氣相沉積。靜電夾盤一般包括一或更多電極埋設在一元夾盤主體內，主體包括介質或半導電陶瓷材料，靜電夾箝場可產生遍及主體各處。
靜電夾盤較機械夾箝裝置與真空吸盤有數個優點。例如，靜電夾盤可減少機械夾箝引起的應力誘發裂痕、容許更大基材面積露出供處理（很少或無邊緣除去），並可用於低壓或高真空環境。此外，靜電夾盤可更均勻將基材支托在夾持表面，故更能控制基材溫度。
用於製造積體電路的各種製程可能需要高溫及/或大溫度範圍來進行基材處理。然在蝕刻製程中，靜電夾盤通常係在高達約120℃的溫度範圍操作。溫度高於約120℃時，許多靜電夾盤部件將開始因不同問題而故障，例如脫夾、腐蝕性化學品的電漿侵蝕、鍵結可靠度等。
在一實施例中，靜電定位盤組件包括上定位盤板、下定位盤板和背板。上定位盤板由AlN或Al2 O3 組成且具第一熱膨脹係數。下定位盤板由具第二熱膨脹係數的材料組成，第二熱膨脹係數近乎匹配第一熱膨脹係數，及由第一金屬鍵結結合至上定位盤板。在實施例中，下定位盤板可由a)鉬、b)Si、SiC與Ti的金屬基質複合物或c)滲入AlSi合金的SiC多孔體組成。背板由AlN或Al2 O3 組成，及由第二金屬鍵結結合至下定位盤板。
在一實施例中，製造靜電定位盤組件的方法包括形成AlN或Al2 O3 的上定位盤板。上定位盤板可具有第一熱膨脹係數，及包括一或更多加熱元件和一或更多電極，以靜電固定基材。方法進一步包括利用第一金屬鍵結，將下定位盤板結合至上定位盤板，下定位盤板具有第二熱膨脹係數，第二熱膨脹係數近乎匹配第一熱膨脹係數。方法進一步包括利用第二金屬鍵結，將包含AlN或Al2 O3 的背板結合至下定位盤板。
在一實施例中，基材支撐組件包括多層堆疊。多層堆疊可包括電氣絕緣上定位盤板、由第一金屬鍵結結合至上定位盤板的下定位盤板和由第二金屬鍵結結合至下定位盤板的電氣絕緣背板。上定位盤板包括一或更多加熱元件和一或更多電極，以靜電固定基材。下定位盤板包括多個特徵結構分布在下定位盤板底側上面且相距下定位盤板中心多個不同距離，其中複數個特徵結構各自容納一扣件。基材支撐組件進一步包括由扣件耦接至多層堆疊的冷卻板。每一扣件可施加近乎相等扣接力，以耦接冷卻板至多層堆疊，其中近乎相等扣接力有助於冷卻板與多層堆疊間均勻熱傳。
本發明的實施例提供基材支撐組件和能在高達約250℃的溫度下操作且不會造成基材支撐組件損壞的靜電定位盤組件。在一實施例中，靜電定位盤組件包括由金屬鍵結結合至下定位盤板的電氣絕緣上定位盤板。靜電定位盤組件進一步包括由另一金屬鍵結結合至下定位盤板的背板。金屬鍵結分別可為鋁鍵結、AlSi合金鍵結或其他金屬鍵結。上定位盤板包括一或更多加熱元件和一或更多電極，以靜電固定基材。下定位盤板包括多個特徵結構分布在下定位盤板底側上面且相距下定位盤板中心不同距離，其中特徵結構各自容納扣件。背板包括孔洞，以提供下定位盤板的特徵結構進出。靜電定位盤組件係基材支撐組件的部件，基材支撐組件進一步包括耦接至靜電定位盤組件的冷卻板（例如利用扣件）。扣件各自可施加近乎相等扣接力，以耦接冷卻板至靜電定位盤組件。此近乎相等扣接力有助於冷卻板與靜電定位盤組件間均勻熱傳。
上定位盤板可由介電質組成，例如AlN或Al2 O3 。下定位盤板可由熱膨脹係數近乎匹配上定位盤板用材料（例如Al2 O3 或AlN）的熱膨脹係數的材料組成。背板可由和上定位盤板一樣的材料組成。若未使用背板，則上定位盤板和下定位盤板會因上定位盤板與下定位盤板結合引發的力而彎曲或翹曲。例如，上定位盤板可具至多300微米的凸狀彎曲。彎曲可能導致靜電定位盤組件破裂及/或削弱靜電定位盤組件牢牢支托（例如夾持）基材的能力，例如晶圓。此外，彎曲可能造成固定上定位盤板與下定位盤板的金屬鍵結脫層，及降低產生真空密封的能力。
將背板結合至下定位盤板底部將產生近乎相等力施加於背板頂部與底部。藉由均等化背板頂部與底部的力，包括上定位盤板和下定位盤板的靜電定位盤組件彎曲可幾乎消除。例如，靜電定位盤組件彎曲可從約0.3毫米（mm）減至小於0.1 mm（例如在實施例中為約0.05 mm或50微米或以下）。靜電定位盤組件彎曲減少可改善靜電定位盤組件固定基材的能力、減少或消除破裂、改善上定位盤板與支撐基材間密封，及改善靜電定位盤組件真空密封。在一實施例中，上定位盤板上的力（內部應力）為約-98±7兆帕（MPa），背板上的力為約-136±5 MPa，下定位盤板頂面上的力為約80 MPa，下定位盤板底面上的力為約54 MPa。正值代表壓縮力，負值代表拉伸力。
第1圖係半導體處理腔室100的實施例斷面側視圖，腔室具有多層靜電定位盤組件150設置於內。處理腔室100包括腔室主體102和蓋104，用以圍住內部容積106。腔室主體102可由鋁、不鏽鋼或其他適合材料製成。腔室主體102通常包括側壁108和底部110。外部襯層116可設置鄰接側壁108，以保護腔室主體102。外部襯層116可塗覆及/或由耐電漿或含鹵素氣體的材料製成。在一實施例中，外部襯層116由氧化鋁製成。在另一實施例中，外部襯層116塗覆或由氧化釔、釔合金或上述物質氧化物製成。
排氣口126可定義於腔室主體102中，及耦接內部容積106與泵系統128。泵系統128可包括一或更多泵和節流閥，用以排空及調節處理腔室100的內部容積106內的壓力。
蓋104可支撐在腔室主體102的側壁108上。蓋104可打開供進出處理腔室100的內部容積106，並於關閉時密封處理腔室100。氣體面板158可耦接至處理腔室100，以經由氣體分配組件130提供處理及/或清洗氣體至內部容積106，氣體分配組件130為蓋104的一部分。可用於在處理腔室中處理基材的處理氣體實例包括含鹵素氣體，例如C2 F6 、SF6 、SiCl4 、HBr、NF3 、CF4 、CHF3 、CH2 F3 、Cl2 與SiF4 等和其他氣體，例如O2 或N2 O。載氣的實例包括N2 、He、Ar和不與處理氣體作用的其他氣體（例如不反應氣體）。氣體分配組件130可於氣體分配組件130的下游表面具有多個口孔132，以引導氣體流向基材144的表面。此外，氣體分配組件130可具中心孔洞，在此氣體經由陶瓷氣體噴嘴進入。氣體分配組件130可塗覆或由陶瓷材料製成，例如碳化矽、氧化釔等，以提供含鹵素化學抗性，而防止氣體分配組件130遭腐蝕。
內部襯層118可塗覆於基材支撐組件148周圍。內部襯層118可為耐含鹵素氣體的材料，例如上述外部襯層116所述者。在一實施例中，內部襯層118由和外部襯層116一樣的材料製成。
基材支撐組件148設在處理腔室100的內部容積106中的氣體分配組件130下方。基材支撐組件148包括靜電定位盤組件150（亦稱作靜電定位盤或多層堆疊）。處理期間，靜電定位盤組件150支托基材144。實施例所述靜電定位盤組件150可用於Johnsen-Rahbek及/或Coulombic靜電夾持。
靜電定位盤組件150包括上定位盤板192、下定位盤板190和背板196。上定位盤板192由第一金屬鍵結結合至下定位盤板190，下定位盤板190由第二金屬鍵結結合至背板196。上定位盤板192可為適合200℃以上的半導體製程的介電質或電氣絕緣材料。在一實施例中，上定位盤板192由約20℃至約500℃可用的材料組成。在一實施例中，上定位盤板192為AlN或Al2 O3 。
下定位盤板190的熱膨脹係數匹配（或近乎匹配）上定位盤板192及/或背板196的熱膨脹係數。在一實施例中，下定位盤板190為滲入AlSi合金的SiC多孔體（稱作AlSiSiC）。AlSiSiC材料例如可用於反應蝕刻環境。在另一實施例中，下定位盤板190為Si、SiC與Ti的金屬基質複合物（SiSiCTi）。或者，下定位盤板190可為鉬。AlN的熱膨脹係數為每度C約百萬分之4.5-5（ppm/℃）。AlSiSiC的熱膨脹係數為約5 ppm/℃。鉬的熱膨脹係數為約5.5 ppm/℃。故在一實施例中，上定位盤板192和背板196為AlN，下定位盤板190為鉬或AlSiSiC。SiSiCTi金屬基質複合物的熱膨脹係數為約8 ppm/℃。Al2 O3 的熱膨脹係數為約8 ppm/℃。故在具有Al2 O3 上定位盤板、SiSiCTi下定位盤板和Al2 O3 背板的實施例中，下定位盤板190、上定位盤板192和背板196的熱膨脹係數皆為約8 ppm/℃。
在一實施例中，上定位盤板192塗覆保護層136，保護層可為耐電漿陶瓷塗層。保護層136亦可塗佈於上定位盤板192的垂直壁面、上定位盤板192與下定位盤板190間的金屬鍵結、背板196及/或下定位盤板190與背板196間的金屬鍵結。保護層136可為大塊陶瓷（例如陶瓷晶圓）、電漿噴塗塗層、離子輔助沉積（IAD）沉積的塗層或利用其他沉積技術沉積的塗層。保護層136可為Y2 O3 （氧化釔(III)或氧化釔）、Y4 Al2 O9 （YAM）、Al2 O3 （氧化鋁）、Y3 Al5 O12 （YAG）、YAlO3 （YAP）、石英、SiC（碳化矽）、Si3 N4 （氮化矽）、SiAlON、AlN（氮化鋁）、AlON（氮氧化鋁）、TiO2 （氧化鈦）、ZrO2 （氧化鋯）、TiC（碳化鈦）、ZrC（碳化鋯）、TiN（氮化鈦）、TiCN（氮碳化鈦）、Y2 O3 穩定之ZrO2 （YSZ）等。保護層亦可為陶瓷複合物，例如Y3 Al5 O12 分散於Al2 O3 基質、Y2 O3 -ZrO2 固溶液或SiC-Si3 N4 固溶液。保護層亦可為包括含氧化釔（亦稱作氧化釔(III)與Y2 O3 ）固溶液的陶瓷複合物。例如，保護層可為由化合物Y4 Al2 O9 （YAM）與固溶液Y2-x Zrx O3 （Y2 O3 -ZrO2 固溶液）組成的陶瓷複合物。注意純氧化釔和含氧化釔固溶液可摻雜一或更多ZrO2 、Al2 O3 、SiO2 、B2 O3 、Er2 O3 、Nd2 O3 、Nb2 O5 、CeO2 、Sm2 O3 、Yb2 O3 或其他氧化物。尚注意純氮化鋁和摻雜一或更多ZrO2 、Al2 O3 、SiO2 、B2 O3 、Er2 O3 、Nd2 O3 、Nb2 O5 、CeO2 、Sm2 O3 、Yb2 O3 或其他氧化物的氮化鋁亦可使用。或者，保護層可為藍寶石或MgAlON。
基材支撐組件148進一步包括冷卻板164，冷卻板耦接至背板196。冷卻板164係導熱基底並可當作散熱器。在一實施例中，冷卻板164由多個扣件耦接至靜電定位盤組件150。在一實施例中，基材支撐組件148另包括裝設板162和基座152。
裝設板162耦接至腔室主體102的底部110，且包括通道供設施（例如流體、電源線、感測器引線等）通往冷卻板164和靜電定位盤組件150。冷卻板164及/或靜電定位盤組件150可包括一或更多選擇性埋置加熱元件176、選擇性埋置隔熱器174及/或選擇性導管168、170，以控制基材支撐組件148的側向溫度輪廓。
導管168、170可流體耦接至流體源172，使溫度調節流體循環通過導管168、170。在一實施例中，埋置隔熱器174設在導管168、170之間。埋置加熱元件176由加熱器電源178調節。導管168、170和埋置加熱元件176可用於控制靜電定位盤組件150的溫度，進而加熱及/或冷卻靜電定位盤組件150和待處理基材（例如晶圓）144。
在一實施例中，靜電定位盤組件150包括兩個分離加熱區，用以維持不同溫度。在另一實施例中，靜電定位盤組件150包括四個不同加熱區，用以維持不同溫度。其他加熱區數量亦可採用。靜電定位盤組件150和冷卻板164的溫度可利用一或更多溫度感測器138監測，溫度感測器由控制器195監控。實施例能使靜電定位盤組件150維持高達約250℃的溫度，同時使冷卻基底維持在約60℃的溫度。故實施例能使靜電定位盤組件150與冷卻板164間的溫度差維持高達約190℃。
靜電定位盤組件150可進一步包括多個氣體通道，例如溝槽、臺面和其他表面特徵結構，氣體通道可形成於上定位盤板192的上表面。氣體通道可經由上定位盤板192中的鑽孔流體耦接至熱傳（或背側）氣源，例如氦（He）。操作時，可以控制壓力提供背側氣體至氣體通道，以加強上定位盤板192與基材144間的熱傳。
在一實施例中，上定位盤板192包括至少一夾箝電極180，夾箝電極受控於夾持電源182。夾箝電極180（亦稱作夾持電極）可經由匹配電路188進一步耦接至一或更多射頻（RF）電源184、186，以維持處理腔室100內由處理及/或其他氣體形成的電漿。一或更多RF電源184、186通常能產生頻率約50千赫至約3京赫、功率高達約10000瓦的RF訊號。在一實施例中，RF訊號施加至金屬基底，交流電（AC）施加至加熱器，直流電（DC）施加至夾箝電極180。
第2圖圖示基材支撐組件148的實施例分解圖，組件包括靜電定位盤組件150、冷卻板164和基座152。靜電定位盤組件150包括上定位盤板192和下定位盤板（未圖示）與背板（未圖示）。如圖所示，O形環240沿冷卻板164頂側周緣設於冷卻板164上。在一實施例中，O形環240交聯至冷卻板164。或者，O形環240可設在冷卻板164頂側且不交聯至冷卻板。
在一實施例中，O形環240係全氟聚合物（PFP）O形環。或者，可使用其他高溫O形環類型。在一實施例中，使用隔熱高溫O形環。O形環240可為具第一厚度的第一台階與第二厚度的第二台階的梯狀O形環。此可在PFP O形環240壓縮設定量後，使鎖緊扣件的力量大幅提高，而有助於扣件均勻鎖緊。
附加O形環（未圖示）亦可附接至冷卻板頂側於冷卻板164中心的孔洞280周圍，電纜由此通過。其他較小O形環亦可附接至冷卻板164的其他開口附近、舉升銷附近等。或者或此外，墊片（例如PFP墊片）可附接至冷卻板164的頂側。可用於墊片或O形環240的PFP實例為Dupont的ECCtreme™、Dupont的KALREZ®（例如KALREZ 8900）和Daikin的® DUPRA™。O形環240或墊片真空密封腔室內部容積與靜電定位盤組件150的內部容積。靜電定位盤組件150的內部容積包括基座152內的開放空間，以供作導管與接線路徑。
在一實施例中，冷卻板164另包括許多特徵結構242，扣件由此插入。若使用墊片，則墊片可於各特徵結構242處設置斷流器。扣件可延伸通過各特徵結構242及附接至額外扣件部分（或附加扣件），扣件嵌插形成於下定位盤板的附加特徵結構。例如，螺栓可延伸通過冷卻板164的特徵結構242及旋進設在下定位盤板的特徵結構的螺帽。冷卻板164的各特徵結構242可對齊類似下定位盤板的特徵結構（未圖示）。
上定位盤板192具有呈環狀周圍的盤狀形狀，此形狀實質匹配上面放置基材的形狀和尺寸。上定位盤板192的上表面可具有外環216、多個臺面210和流道208、212於臺面210之間。上定位盤板192亦可具有附加特徵結構，例如台階193。在一實施例中，上定位盤板192由電氣絕緣陶瓷材料製成。適合的陶瓷材料實例包括氮化鋁（AlN）、氧化鋁（Al2 O3 ）等。
附接靜電定位盤組件150下方的冷卻板164可具盤狀主要部分224和從主要部分224向外延伸並置於基座152上的環狀凸緣。在一實施例中，冷卻板164由金屬製成，例如鋁或不鏽鋼或其他適合材料。或者，冷卻板164可由複合陶瓷製成，例如鋁矽合金滲入SiC或鉬，以匹配靜電定位盤組件150的熱膨脹係數。冷卻板164應提供良好強度與耐用性和熱傳性質。
第3圖圖示用於靜電定位盤組件的下定位盤組板300的實施例上視圖。下定位盤組板300對應下定位盤組板190或所述任何其他下定位盤組板。如圖所示，下定位盤組板300具有半徑R3，R3實質類似待由靜電定位盤組件支撐的基材或晶圓半徑。下定位盤組板300另包括多個特徵結構305。特徵結構可匹配冷卻板的類似特徵結構，用以裝設包括下定位盤組板300的靜電定位盤組件。每一特徵結構305容納一扣件。例如，螺栓（例如不鏽鋼螺栓、鍍鋅鋼螺栓等）可放進各特徵結構，使栓頭位於大小足以容納頭部的開口內，螺桿伸出下定位盤組板300底側。螺栓可鎖緊於螺帽，螺帽設在冷卻板的對應特徵結構。或者，特徵結構305可按尺寸製作以容納螺帽且可包括孔洞來接納螺桿，螺桿置於冷卻板的對應特徵結構。在另一實例中，螺旋嵌件（例如Heli-Coil®）或其他螺紋式嵌件（例如壓接嵌件、模接嵌件、帶波紋螺帽等）可嵌插一或更多特徵結構，以增加螺孔。置於冷卻板內並突出冷卻板的螺栓則可旋進螺紋式嵌件，以固定冷卻板與定位盤。或者，螺紋式嵌件可用於冷卻板。
特徵結構305可略比扣件尺寸大，以容納高熱膨脹係數扣件。在一實施例中，扣件按尺寸製作使得扣件經加熱達500℃或600℃時，扣件將不會對特徵結構施力。
如圖所示，多組特徵結構305包括在下定位盤組板300內。各組特徵結構305可均等間隔於特定半徑或相距下定位盤組板中心。例如，如圖所示，第一組特徵結構305位於半徑R1，第二組特徵結構305位於半徑R2。附加組特徵結構亦可位於附加半徑。
在一實施例中，特徵結構經排列而於包括下定位盤組板300的靜電定位盤組件上產生均勻負載。在一實施例中，特徵結構排列成在每30-70平方公分（例如每50平方公分）處設置一螺栓。在一實施例中，三組特徵結構用於直徑12吋的靜電定位盤組件。第一組特徵結構位於距下定位盤組板300的中心約4吋處且包括約4個特徵結構。第二組特徵結構位於距下定位盤組板300的中心約6吋處且包括約6個特徵結構。第三組特徵結構位於距下定位盤組板300的中心約8吋處且包括約8個特徵結構。或者，可使用兩組特徵結構。在一實施例中，下定位盤組板300包括約8-24個特徵結構且分組排列在2-3個不同半徑，其中每一特徵結構容納一扣件。
第4A圖圖示基材支撐組件405的實施例斷面側視圖。基材支撐組件405包括靜電定位盤組件410，靜電定位盤組件由上定位盤板415、下定位盤板420和背板425組成，上定位盤板、下定位盤板和背板由金屬鍵結結合在一起。在一實施例中，上定位盤板415由第一金屬鍵結450結合至下定位盤板420，下定位盤板420由第二金屬鍵結455結合至背板425。在一實施例中，擴散結合做為金屬鍵結方法。然其他結合方法亦可用於製造金屬鍵結。
上定位盤板415由電氣絕緣（介電）陶瓷組成，例如AlN或Al2 O3 。在一實施例中，背板425由和上定位盤板415一樣的材料組成。如此能使上定位盤板415和背板425在下定位盤板420上產生近乎匹配、但相反的力。近乎匹配力可減少或消除上定位盤板415彎曲及破裂。
上定位盤板415包括夾箝電極427和一或更多加熱元件429。夾箝電極427可經由匹配電路（未圖示）耦接至夾持電源（未圖示）及至RF電漿供電器（未圖示）和RF偏壓供電器（未圖示）。加熱元件429電性連接至加熱器電源（未圖示），用以加熱上定位盤板415。
上定位盤板415的厚度可為約3-10 mm。在一實施例中，上定位盤板415的厚度為約3-5 mm。夾箝電極427位於距上定位盤板415的上表面約0.3至1 mm處，加熱元件429位於夾箝電極427下方約2 mm處。加熱元件429可為厚度約10-200微米的網印加熱元件。或者，加熱元件429可為電阻線圈，此使用約1-3 mm厚的上定位盤板415。在此實施例中，上定位盤板415的最小厚度為約5 mm。
在一實施例中，背板425的厚度近乎等於上定位盤板415的厚度。例如，在一實施例中，上定位盤板415和背板425各自的厚度為約3-5 mm。在一實施例中，背板425的厚度為約3-10 mm。
在一實施例中，下定位盤板420的厚度等於或大於上定位盤板415和背板425的厚度。在一實施例中，下定位盤板420的厚度為約8-25 mm。在一實施例中，下定位盤板420的厚度比上定位盤板415的厚度大約30%-330%。
在一實施例中，用於下定位盤板420的材料乃適當選擇使下定位盤板420材料的熱膨脹係數（CTE）實質匹配電氣絕緣上定位盤板415材料的CTE，以減小CTE失配及避免熱機械應力，以免在熱循環期間損壞靜電定位盤組件410。
在一實施例中，下定位盤板420為鉬。例如，若靜電定位盤組件410欲用於惰性環境，則鉬可用於下定位盤板420。惰性環境實例包括流入鈍氣的環境，例如Ar、O2 、N等。例如，若靜電定位盤組件410待夾持基材進行金屬沉積，則可使用鉬。鉬亦可用於下定位盤板420做為腐蝕性環境應用（例如蝕刻應用）。在此實施例中，下定位盤板420結合至上定位盤板415後，將下定位盤板420的露出表面塗覆耐電漿塗層。電漿塗佈可利用電漿噴塗製程進行。耐電漿塗層例如可覆蓋下定位盤板側壁和下定位盤板420的露出水平台階。在一實施例中，耐電漿塗層係Al2 O3 。或者，耐電漿塗層可為上述保護層136的任何材料。
在一實施例中，導電金屬基質複合物（MMC）材料用於下定位盤板420。MMC材料包括金屬基質和補強材料，補強材料埋置及分布基質各處。金屬基質可包括單一金屬或二或更多金屬或金屬合金。可用金屬包括鋁（Al）、鎂（Mg）、鈦（Ti）、鈷（Co）、鈷鎳合金（CoNi）、鎳（Ni）、鉻（Cr）或上述各種組合物，但不以此為限。補強材料可選擇以提供MMC預定結構強度，亦可選擇以提供MMC的其他性質預定值，例如導熱性與CTE。可用補強材料實例包括矽（Si）、碳（C）或碳化矽（SiC），但其他材料也可使用。
用於下定位盤板420的MMC材料較佳為選擇以提供預定導電性，及在靜電定位盤組件410的操作溫度範圍內實質匹配上定位盤板415材料的CTE。在一實施例中，溫度為約20℃至約500℃。在一實施例中，匹配CTE係基於選擇MMC材料，使MMC材料包括亦用於上定位盤板415材料的至少一材料。在一實施例中，上定位盤板415包括AlN。在一實施例中，MMC材料包括滲入AlSi合金的SiC多孔體（在此稱作AlSiSiC）。
MMC的成分材料與組成百分比可選擇以提供符合預定設計目標的加工材料。例如，藉由適當選擇MMC材料而密切匹配下定位盤板420與上定位盤板415的CTE，可降低下定位盤板420與上定位盤板415間界面的熱機械應力。
藉由匹配靜電定位盤組件410各層間的熱膨脹係數，可最小化將下定位盤板420結合至上定位盤板415與背板425引起的應力。在一實施例中，下定位盤板420由上述金屬基質複合材料組成。或者，下定位盤板420可為SiSiCTi或鉬。
在一實施例中，下定位盤板420具有粗化外壁，外壁已塗覆耐電漿陶瓷塗層（未圖示）。耐電漿陶瓷塗層將參照第5A圖至第5B圖詳述於後。
在一實施例中，上定位盤板415、下定位盤板420和背板425包含包括鋁的材料。例如，上定位盤板415和背板425各自可由Al2 O3 或AlN組成，下定位盤板420可由AlSiSiC組成。
金屬鍵結450可包括鋁箔「介層」，介層置於上定位盤板415與下定位盤板420間的結合區。同樣地，金屬鍵結455可包括鋁箔介層，介層置於下定位盤板420與背板425間的結合區。壓力和熱可施加以在鋁箔與上定位盤板415間和在鋁箔與下定位盤板420間形成擴散結合。同樣地，壓力和熱可施加以在鋁箔與下定位盤板420間和在鋁箔與背板425間形成擴散結合。在其他實施例中，擴散結合可利用其他介層材料形成，介層材料係依據用於上定位盤板415、下定位盤板420和背板425的材料選擇。在一實施例中，金屬鍵結455、465的厚度為約0.2-0.3 mm。
在一實施例中，上定位盤板415可利用直接擴散結合直接結合至下定位盤板420，其中不使用介層來形成鍵結。同樣地，下定位盤板420可利用直接擴散結合直接結合至背板425。
上定位盤板415的直徑可大於下定位盤板420和背板425的直徑。在一實施例中，上定位盤板415和下定位盤板420各自的直徑為約300 mm，背板425的直徑為約250 mm。在一實施例中，背板425的直徑為上定位盤板415的直徑的約75%-85%。底板495邊緣的直徑類似上定位盤板415的直徑。耐電漿高溫O形環445可設在上定位盤板415與底板495之間。O形環445可真空密封基材支撐組件內部容積與處理腔室。O形環445可由全氟聚合物（PFP）製成。在一實施例中，O形環445係具無機加料的PFP，例如SiC。O形環445可更換。當O形環445降解，便可移除，及在上定位盤板415上面延展新O形環並放到上定位盤板415與底板495間的上定位盤板415周圍。O形環445可保護金屬鍵結450、455免遭電漿侵蝕。
背板425耦接及熱接冷卻板436，冷卻板具有一或更多導管435（在此亦稱作冷卻流道）流體連通流體源（未圖示）。下定位盤板420及/或背板425可包括許多特徵結構（未圖示），用以容納扣件。在一實施例中，冷卻板436及/或底板495由多個扣件（未圖示）耦接至靜電定位盤組件410。扣件可為螺紋式扣件，例如螺帽與螺栓對。下定位盤板420可包括多個特徵結構（未圖示），用以容納扣件。冷卻板436亦可包括多個特徵結構（未圖示），用以容納扣件。此外，底板495可包括多個特徵結構（未圖示），用以容納扣件。在一實施例中，特徵結構係具埋頭孔的螺栓孔。特徵結構可為延伸穿過下定位盤板420與背板425的貫穿特徵結構。或者，特徵結構不為貫穿特徵結構。在一實施例中，特徵結構為狹槽，用以容納T型栓頭或矩形螺帽，栓頭或螺帽可插入狹槽，然後旋轉90度。在一實施例中，扣件包括墊圈、柔性石墨、鋁箔或其他負載散佈材料，使出自扣件頭部的力均勻分散於特徵結構。
冷卻板436可當作散熱器，以吸收來自靜電定位盤組件410的熱。在一實施例中（如圖所示），低導熱性墊片465置於冷卻板436上。低導熱性墊片465例如為PFP墊片且交聯（或以其他方式設置）至冷卻板436。在一實施例中，低導熱性墊片的導熱率為約0.2瓦每公尺克氏溫度（W/(m∙K)）或以下。扣件可用近乎相等力鎖緊，以均勻壓縮低導熱性墊片465。低導熱性墊片465可降低熱傳並當作熱阻。
在一實施例中，柔性石墨層（未圖示）置於低導熱性墊片465上面。柔性石墨的厚度可為約10-40密耳。扣件可鎖緊而壓縮柔性石墨層和低導熱性墊片465。柔性石墨可導熱。
在一實施例中，一或更多PFP O形環（未圖示）置於冷卻板164的外圍及/或內圍。PFP O形環可取代或結合低導熱性墊片465使用。扣件可全用近乎相等力鎖緊，以壓縮PFP O形環而於靜電定位盤組件410的背板425與冷卻板436間形成間隔（例如間隙）。間隔在背板425與冷卻板436的界面各處可近乎相同（均一）。此可確保冷卻板436與背板425間的熱傳性質均勻。在一實施例中，間隔為約2-10密耳。例如，若使用PFP O形環且無柔性石墨層，則間隔可為約2-10密耳。若使用柔性石墨層（或其他墊片）和PFP O形環，則間隔可為約10-40密耳。大間隔會降低熱傳，致使背板425與冷卻板436的界面做為熱阻。靜電定位盤組件410與冷卻板436的間隔可減少靜電定位盤組件410與冷卻板436的接觸面積。在一實施例中，導電氣體流入間隔，以改善靜電定位盤組件410與冷卻板436間的熱傳。
藉由在靜電定位盤組件410與冷卻板436間保持熱阻，可使靜電定位盤組件410的溫度維持為遠高於冷卻板436。例如，在一些實施例中，靜電定位盤組件410經加熱達200℃-300℃，冷卻板436則維持在低於約120℃。在一實施例中，靜電定位盤組件410經加熱至高達約250℃，冷卻板436則維持在約60℃或以下。故在實施例中，靜電定位盤組件410與冷卻板436間可維持高達190℃的溫度差。靜電定位盤組件410和冷卻板436在熱循環期間無個別膨脹或收縮。
PFP墊片465及/或背板425與冷卻板436的間隔可限制從加熱之靜電定位盤組件410到冷卻之冷卻板436的熱導路徑而當作熱阻。在真空環境中，除非提供傳導介質，否則熱傳主要係輻射過程。由於基材處理期間，靜電定位盤組件410置於真空環境，故加熱元件429產生的熱將無法有效傳遍間隔。因此，藉由調整間隔及/或其他熱傳影響因子，可控制從靜電定位盤組件410流到冷卻板436的熱通量。為有效加熱基材，期限制自上定位盤板415傳導出的熱量。
在一實施例中，冷卻板436由一或更多彈簧470耦接至底板495。在一實施例中，彈簧470為盤簧。彈簧470施力使冷卻板436壓抵著靜電定位盤組件410。冷卻板436的表面可具預定粗糙度及/或表面特徵結構（例如臺面），從而影響靜電定位盤組件410與冷卻板436間的熱傳性質。此外，冷卻板436的材料會影響熱傳性質。例如，鋁冷卻板436的熱傳效果比不鏽鋼冷卻板436好。
在一些實施例中，期於處理期間提供RF訊號通過靜電定位盤組件410而至支撐基材。在一實施例中，為助於RF訊號傳輸通過靜電定位盤組件410，乃將RF墊片490置於底板495。RF墊片490電性連接底板495與下定位盤板420，以提供經過背板425的傳導路徑。因放置RF墊片490，背板425的直徑宜小於下定位盤板420的直徑和上定位盤板415的直徑。
在一實施例中，熱間隔物485設置鄰接RF墊片490。熱間隔物485可用於確保底板295不會接觸下定位盤板420。在一實施例中，O形環480設置鄰接熱間隔物485。在一實施例中，O形環480為PFP O形環。O形環480有助於真空密封。在一實施例中，裝設板440設置下方且耦接至底板495。
第4B圖圖示第4A圖所示靜電定位盤組件410的底部實施例透視圖。如圖所示，上定位盤板415具有第一直徑，第一直徑大於下定位盤板420的第二直徑。背板425具有第三直徑，第三直徑小於下定位盤板420的第二直徑。如先前第4A圖所述，背板425的直徑小於下定位盤板420，以提供RF墊片490空間。此外，下定位盤板420可包括多個內部特徵結構（未圖示）和多個外部特徵結構498，用以接納第2圖至第4A圖所述扣件。背板425可按尺寸製作使背板425不致阻擋外部特徵結構498。背板425包括孔洞496，以提供下定位盤板420的內部特徵結構進出。如圖所示，背板425包括中心孔洞492，以提供設施進出。此外，背板425包括三個孔洞494圍繞下定位盤板420中的舉升銷孔499。
第5A圖圖示根據一實施例，靜電定位盤組件510的斷面側視圖。第5B圖圖示靜電定位盤組件510的透視圖。注意靜電定位盤組件510乃上下顛倒圖示，以更清楚顯示靜電定位盤組件510的特定部件。靜電定位盤組件510實質類似靜電定位盤組件410。例如，靜電定位盤組件510包括由金屬鍵結555結合至下定位盤板520的上定位盤板515。靜電定位盤組件510進一步包括由另一金屬鍵結565結合至背板525的下定位盤板520。此外，背板525包括中心孔洞592，以提供設施進出，及進一步包括三個孔洞594圍繞下定位盤板520中的舉升銷孔599。背板525另可包括孔洞596，以提供下定位盤板520的內部特徵結構進出。
在靜電定位盤組件510中，背板525的直徑實質類似下定位盤板520的直徑。此可進一步均等化上定位盤板515和背板525施加至下定位盤板520的力。然在此實施例中，並無空間放置RF墊片，RF墊片電性連接下定位盤板與底板。為提供RF訊號替代路徑，背板525和金屬鍵結565的外側壁可塗覆導電塗層530。在一實施例中，導電塗層530係金屬塗層，例如鋁塗層。可利用濺射技術、冷噴塗技術或其他金屬沉積技術來施用導電塗層530。在一實施例中，導電塗層530覆蓋上耐電漿陶瓷塗層535。耐電漿陶瓷塗層535可為Y2 O3 （氧化釔(III)或氧化釔）、Y4 Al2 O9 （YAM）、Al2 O3 （氧化鋁）、Y3 Al5 O12 （YAG）、YAlO3 （YAP）、石英、SiC（碳化矽）、Si3 N4 （氮化矽）、SiAlON、AlN（氮化鋁）、AlON（氮氧化鋁）、TiO2 （氧化鈦）、ZrO2 （氧化鋯）、TiC（碳化鈦）、ZrC（碳化鋯）、TiN（氮化鈦）、TiCN（氮碳化鈦）、Y2 O3 穩定之ZrO2 （YSZ）等。耐電漿陶瓷塗層535亦可為陶瓷複合物，例如Y3 Al5 O12 分散於Al2 O3 基質、Y2 O3 -ZrO2 固溶液或SiC-Si3 N4 固溶液。在實施例中，導電塗層530及/或耐電漿陶瓷塗層535亦可塗佈於下定位盤板520、金屬鍵結555及/或上定位盤板515的外壁。在一實施例中，導電塗層530和耐電漿陶瓷塗層535各自的厚度為約5-25微米。
由於背板525的直徑實質類似下定位盤板520的直徑，故背板525將覆蓋下定位盤板520的特徵結構（未圖示），特徵結構配置以接納扣件。背板525另可包括孔洞598，以提供下定位盤板520的特徵結構進出。
在一實施例中，藉由摻雜背板525來提高背板525的導電性，以提供RF訊號電子路徑。在一實施例中，釤（Sm）及/或鈰（Ce）用於摻雜背板525。在一實施例中，背板525的電阻率為小於約1×109 歐姆公尺（10E9 Ohm·cm）。在一實施例中，背板的電阻率為約10E6 Ohm·cm至10E7 Ohm·cm。在此實施例中，背板525的外壁可不塗覆導電塗層530。然背板外壁仍塗覆耐電漿陶瓷塗層535。
第6A圖圖示根據一實施例，靜電定位盤組件610的斷面側視圖。第6B圖圖示靜電定位盤組件610的透視圖。注意靜電定位盤組件610乃上下顛倒圖示，以更清楚顯示靜電定位盤組件610的特定部件。靜電定位盤組件610實質類似靜電定位盤組件410。例如，靜電定位盤組件610包括由金屬鍵結655結合至下定位盤板620的上定位盤板615。靜電定位盤組件610進一步包括由另一金屬鍵結667結合至背板670的下定位盤板620。背板670包括中心孔洞692，以提供設施進出，及進一步包括三個孔洞694圍繞下定位盤板620中的舉升銷孔699。背板670另可包括孔洞696，以提供下定位盤板620的內部特徵結構進出。
在靜電定位盤組件610中，背板670的直徑小於下定位盤板620的直徑。在一實施例中，背板670的直徑近乎等於背板425的直徑。靜電定位盤組件610另包括背環660，背環由金屬鍵結665金屬結合至下定位盤板620。背環660的外徑實質類似下定位盤板620的直徑。此可進一步均等化上定位盤板615及結合背板670與背環660施加至下定位盤板620的力。
背板670與背環660的間隔可提供RF墊片空間，RF墊片電性連接下定位盤板620與底板。此外，可露出下定位盤板620的特徵結構698，特徵結構配置以接納扣件。在一實施例中，如以上第5A圖至第5B圖所述，背環660、金屬鍵結665、下定位盤板620、金屬鍵結655及/或上定位盤板615的外壁可塗覆耐電漿陶瓷塗層。
第7圖圖示用於製造基材支撐組件的製程700的實施例。在製程700的方塊704中，形成上定位盤板。上定位盤板可為陶瓷盤，上定位盤板包括夾箝電極和一或更多加熱元件。
在方塊706中，形成下定位盤板。在一實施例中，特徵結構形成於下定位盤板，用以接納扣件。氣孔（例如He孔）亦可形成於下定位盤板，以供氣體流入。
在一實施例中，在方塊707中，金屬保護塗層施用於下定位盤板。例如，若下定位盤板為鉬，則金屬保護塗層可施用於下定位盤板。金屬保護塗層可施用以確保下定位盤板材料不會接觸電漿或處理氣體。金屬保護塗層的厚度可為約2-10微米。
在一實施例中，金屬保護塗層為鋁或鋁合金，例如Al 6061。在一實施例中，金屬保護塗層利用電鍍施用於下定位盤板。電鍍可使金屬保護塗層形成在下定位盤板的所有表面上面，包括外壁、頂部與底部和下定位盤板的鑽孔與特徵結構內壁。在另一實施例中，可利用金屬沉積技術來施用金屬保護塗層，例如冷噴塗或濺射。
在一實施例中，金屬保護插塞插入下定位盤板的鑽孔，以取代或結合施用金屬保護塗層至下定位盤板。例如，多個鑽柱坑穿孔可鑽進下定位盤板，鋁（或鋁合金）插塞可插入孔內。插塞可保護氣體輸送區域（例如孔內部容積）免於接觸氣體。接著可以或可不施用金屬保護塗層至下定位盤板上面。
在一實施例中，珠擊下定位盤板的外壁，使外壁變粗糙成約100-200微吋的粗糙度（Ra）。接著用耐電漿陶瓷塗層電漿噴塗外壁。在實施例中，耐電漿陶瓷塗層可形成在金屬保護塗層上面。在一實施例中，耐電漿陶瓷塗層的厚度為約2-10微米。在另一實施例中，耐電漿陶瓷塗層的厚度為約3微米。
在方塊708中，形成背板。一或更多孔洞可形成於背板（例如利用鑽孔），以提供下定位盤板的特徵結構及/或氣孔進出。在一實施例中，其中插塞插進下定位盤板的孔洞，氣槽形成於背板上側（其中背板將接觸下定位盤板）。氣槽可提供出入口讓氣體流經插塞、接著流過上定位盤板的孔洞。在一實施例中，上定位盤板的孔洞包括多孔塞。亦可於背板鑽孔，以提供路徑讓氣體流入氣槽。
在方塊710中，利用第一金屬鍵結，將下定位盤板金屬結合至上定位盤板。在方塊715中，利用第二金屬鍵結，將背板金屬結合至下定位盤板。包括上定位盤板、下定位盤板和背板的多層堆疊可構成靜電定位盤組件。
在一實施例中，第一金屬鍵結係藉由把Al或AlSi合金金屬箔置於上定位盤板與下定位盤板間而形成。在一實施例中，第二金屬鍵結係藉由把附加Al或AlSi合金金屬箔置於下定位盤板與背板間而形成。在一實施例中，金屬箔為約50微米厚。壓力和熱可施加以在金屬箔、上定位盤板與下定位盤板間形成第一擴散結合，及在附加金屬箔、下定位盤板與背板間形成第二擴散結合。在一實施例中，形成包括上定位盤、金屬箔、下定位盤板、附加金屬箔和背板的堆疊。接著熱壓此堆疊，以在單一結合製程中形成第一金屬鍵結和第二金屬鍵結。
在一實施例中，在方塊720中，導電塗層施用於背板外壁。導電塗層亦可施用於金屬鍵結及/或下定位盤板上面。導電塗層可為以冷噴塗、濺射或其他金屬沉積技術施用的金屬塗層。在一實施例中，在方塊725中，耐電漿陶瓷塗層施用於導電塗層上面。耐電漿陶瓷塗層可以電漿噴塗、IAD或其他陶瓷沉積技術施用。
在方塊730中，熱墊片施用於冷卻板。在方塊735中，將冷卻板固定於靜電定位盤組件。在一實施例中，將扣件插入下定位盤板及/或冷卻板的特徵結構。在一實施例中，在下定位盤板結合上定位盤板前，將扣件插入下定位盤板。在此實施例中，扣件可永久埋進定位盤。接著鎖緊扣件（例如將突出下定位盤板的特徵結構的螺栓旋入位於冷卻板的特徵結構的螺帽），使靜電定位盤組件耦接至冷卻板。
以上說明提及眾多特定細節，例如特定系統、部件、方法等實例，以對本發明的數個實施例有更徹底的理解。然熟諳此技術者將明白本發明的至少一些實施例可不按該等特定細節實踐。在其他情況下，不詳述已知部件或方法，或是以簡易方塊圖表示，以免讓本發明變得晦澀難懂。故提及的特定細節僅為舉例而已。特定實施方式可能偏離該等示例性細節，但仍涵蓋在本發明的範圍內。
整份說明書提及的「一個實施例」或「一實施例」意指該實施例描述的特定特徵、結構或特性係包括在至少一實施例內。故說明書各處出現的如「在一個實施例中」或「在一實施例中」等用語不必然指稱同一實施例。此外，「或」一詞擬指包容性「或」、而非排除性「或」。本文所用「約」或「近乎」一詞擬指所示標稱值的精確度在±10%以內。
雖然本文所示及所述方法操作係呈特定順序，但各方法操作順序可改變成讓某些操作按相反順序進行，或使某些操作至少部分與其他操作同時進行。在另一實施例中，可以間歇及/或交替方式進行不同操作的指令或次操作。
應理解以上敘述僅為舉例說明，而無限定意圖。熟諳此技術者在閱讀及理解本文後將能明白許多其他實施例。因此，本發明的保護範圍應視後附申請專利範圍和申請專利範圍主張的全部均等物範圍所界定者為準。
100:處理腔室 102:腔室主體 104:蓋 106:內部容積 108:側壁 110:底部 116、118:襯層 126:排氣口 128:泵系統 130:氣體分配組件 132:口孔 136:保護層 138:感測器 144:基材 148:基材支撐組件 150:靜電定位盤組件 152:基座 158:氣體面板 162:裝設板 164:冷卻板 168、170:導管 172:流體源 174:隔熱器 176:加熱元件 178、182:電源 180:夾箝電極 184、186:RF電源 188:匹配電路 190、192:定位盤板 193:台階 195:控制器 196:背板 208、212:流道 210:臺面 216:外環 224:主要部分 240:O形環 242:特徵結構 280:孔洞 300:定位盤板 305:特徵結構 405:基材支撐組件 410:靜電定位盤組件 415、420:定位盤板 425:背板 427:夾箝電極 429:加熱元件 435:導管 436:冷卻板 440:裝設板 445、480:O形環 450、455:金屬鍵結 465:墊片 470:彈簧 485:熱間隔物 490:RF墊片 492、494、496:孔洞 495:底板 498:特徵結構 499:舉升銷孔 510:靜電定位盤組件 515、520:定位盤板 525:背板 530:導電塗層 535:耐電漿陶瓷塗層 555、565:金屬鍵結 592、594、596、598:孔洞 599:舉升銷孔 610:靜電定位盤組件 615、620:定位盤板 655、665、667:金屬鍵結 660、670:背板 692、694、696:孔洞 698:特徵結構 699:舉升銷孔 700:製程 704、706、707、708、710、715、720、725、730、735:方塊
本發明實施例以舉例方式說明，並無限定意圖，其中各附圖以相同的元件符號代表相仿的元件。應注意本文提及的「一」或「一個」實施例不必然指稱同一實施例，而是指至少一個。
第1圖圖示處理腔室實施例的斷面側視圖；
第2圖圖示基材支撐組件實施例的分解圖；
第3圖圖示靜電定位盤組件實施例的斷面上視圖；
第4A圖圖示基材支撐組件實施例的斷面側視圖；
第4B圖圖示靜電定位盤組件實施例的透視圖；
第5A圖圖示根據一實施例，靜電定位盤組件的斷面側視圖；
第5B圖圖示靜電定位盤組件實施例的透視圖，此對應第5A圖的靜電定位盤組件；
第6A圖圖示根據一實施例，靜電定位盤組件的斷面側視圖；
第6B圖圖示靜電定位盤組件實施例的透視圖，此對應第5A圖的靜電定位盤組件；及
第7圖圖示用於製造基材支撐組件的製程實施例。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
410:靜電定位盤組件
415、420:定位盤板
425:背板
427:夾箝電極
429:加熱元件
435:導管
436:冷卻板
440:裝設板
445、480:O形環
450、455:金屬鍵結
465:墊片
470:彈簧
485:熱間隔物
490:RF墊片
495:底板

Claims (20)

  1. 一種靜電定位盤組件，包含： 一上定位盤板，包含AlN或Al2 O3 且具有一第一熱膨脹係數，該上定位盤板進一步包含一或多個加熱元件和一或多個電極，以靜電固定一基材；一下定位盤板，由一第一金屬鍵結結合至該上定位盤板，該下定位盤板包含具一第二熱膨脹係數的一材料，該第二熱膨脹係數近乎匹配該第一熱膨脹係數；及一背板，由一第二金屬鍵結結合至該下定位盤板，該背板包含AlN或Al2 O3 ，其中該背板的一外壁之至少一部分塗覆有一金屬塗層。
  2. 如請求項1所述之靜電定位盤組件，其中該上定位盤板具有約3至10 mm的一第一厚度，該背板具有約3至10 mm的一第二厚度，且該下定位盤板具有等於或大於該第一厚度與該第二厚度的一第三厚度。
  3. 如請求項2所述之靜電定位盤組件，其中該第一厚度近乎等於該第二厚度。
  4. 如請求項1所述之靜電定位盤組件，其中該靜電定位盤組件能在高達300℃的溫度下操作而不會損壞該靜電定位盤組件。
  5. 如請求項1所述之靜電定位盤組件，其中該下定位盤板具有一第一外徑，該第一外徑近乎等於該背板的一第二外徑。
  6. 如請求項1所述之靜電定位盤組件，進一步包含： 一耐電漿陶瓷塗層，位於該背板之該外壁上的該金屬塗層上方。
  7. 如請求項1所述之靜電定位盤組件，進一步包含： 一鑽柱坑穿孔(counter-bored through hole)，鑽進該下定位盤板；及 一金屬保護插塞，插入該鑽柱坑穿孔，其中該金屬保護插塞保護該鑽柱坑穿孔的內部免於接觸一或多種氣體。
  8. 如請求項1所述之靜電定位盤組件，進一步包含： 一冷卻板，耦接至該背板；及 一墊片，設置於該冷卻板的一頂側上，其中該墊片壓縮在該冷卻板與該背板之間，且其中該墊片當作該冷卻板與該背板間的一熱阻(thermal choke)。
  9. 如請求項1所述之靜電定位盤組件，其中該下定位盤板包含以下至少一者：a)鉬、b)包含Si、SiC與Ti的一金屬基質複合物，或c)滲入一AlSi合金的一SiC多孔體。
  10. 一種靜電定位盤組件，包含： 一上定位盤板，包含AlN或Al2 O3 且具有一第一熱膨脹係數，該上定位盤板進一步包含一或多個加熱元件和一或多個電極，以靜電固定一基材；一下定位盤板，由一第一金屬鍵結結合至該上定位盤板，該下定位盤板包含具一第二熱膨脹係數的一材料，該第二熱膨脹係數近乎匹配該第一熱膨脹係數；及一背板，由一第二金屬鍵結結合至該下定位盤板，該背板包含具有小於10E9歐姆∙公分的一電阻係數之經摻雜AlN。
  11. 如請求項10所述之靜電定位盤組件，其中該上定位盤板具有約3至10 mm的一第一厚度，該背板具有約3至10 mm的一第二厚度，且該下定位盤板具有等於或大於該第一厚度與該第二厚度的一第三厚度。
  12. 如請求項11所述之靜電定位盤組件，其中該第一厚度近乎等於該第二厚度。
  13. 如請求項10所述之靜電定位盤組件，其中該下定位盤板具有一第一外徑，該第一外徑近乎等於該背板的一第二外徑。
  14. 如請求項10所述之靜電定位盤組件，進一步包含： 一耐電漿陶瓷塗層，塗覆於該背板之一外壁上。
  15. 如請求項10所述之靜電定位盤組件，進一步包含： 一鑽柱坑穿孔(counter-bored through hole)，鑽進該下定位盤板；及 一金屬保護插塞，插入該鑽柱坑穿孔，其中該金屬保護插塞保護該鑽柱坑穿孔的內部免於接觸一或多種氣體。
  16. 如請求項10所述之靜電定位盤組件，進一步包含： 一冷卻板，耦接至該背板；及 一墊片，設置於該冷卻板的一頂側上，其中該墊片壓縮在該冷卻板與該背板之間，且其中該墊片當作該冷卻板與該背板間的一熱阻(thermal choke)。
  17. 如請求項10所述之靜電定位盤組件，其中該下定位盤板包含以下至少一者：a)鉬、b)包含Si、SiC與Ti的一金屬基質複合物，或c)滲入一AlSi合金的一SiC多孔體。
  18. 一種製造一靜電定位盤組件的方法，包含： 形成一上定位盤板，該上定位盤板包含AlN或Al2 O3 且具有一第一熱膨脹係數，該上定位盤板進一步包含一或多個加熱元件和一或多個電極，以靜電固定一基材；以一第一金屬鍵結將一下定位盤板結合至該上定位盤板，該下定位盤板具有一第二熱膨脹係數，該第二熱膨脹係數近乎匹配該第一熱膨脹係數；及以一第二金屬鍵結將一背板結合至該下定位盤板，該背板包含AlN或Al2 O3 。
  19. 如請求項18所述之方法，其中將該下定位盤板結合至該上定位盤板及將該背板結合至該下定位盤板係藉由熱壓一堆疊而在一單一製程中進行，該堆疊包含該上定位盤板、一第一金屬鍵結層、該下定位盤板、一第二金屬鍵結層和該背板。
  20. 如請求項18所述之方法，進一步包含： 把一墊片或一O形環的至少一者放到一冷卻板的一頂側；將該冷卻板的該頂側固定於該背板；及壓縮該O形環或該墊片的至少一者，使該冷卻板與該背板間維持一近乎相等間隔，以有助於該冷卻板與該背板間之均勻熱傳。
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