JP2001118914A - ウエハ接触電極を具備する静電チャック及びウエハチャッキング方法 - Google Patents
ウエハ接触電極を具備する静電チャック及びウエハチャッキング方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハからの電流リーク経路を与える静電チ
ャックを提供する。 【解決手段】 非導電性ウエハを静電的にチャックする
装置及び方法が提供される。例えばSEMによってウエ
ハ内に注入された一次ビームの良好な電気的ドレインを
与え且つ外部的に印加した電圧がウエハのシリコンへ一
様に伝達することが可能であるようにシリコン基板物質
に対しての電気的接触を可能とするウエハ接触電極が設
けられている。このウエハ接触電極のウエハの後ろ側に
対する比較的大きな接触面積によってシリコン基板の電
圧を有効に制御することが可能である。ウエハの強制的
な平坦化及びウエハに対して機械的に接触することに起
因する粒子汚染の回避等の通常の静電チャックの利点も
維持される。
ャックを提供する。 【解決手段】 非導電性ウエハを静電的にチャックする
装置及び方法が提供される。例えばSEMによってウエ
ハ内に注入された一次ビームの良好な電気的ドレインを
与え且つ外部的に印加した電圧がウエハのシリコンへ一
様に伝達することが可能であるようにシリコン基板物質
に対しての電気的接触を可能とするウエハ接触電極が設
けられている。このウエハ接触電極のウエハの後ろ側に
対する比較的大きな接触面積によってシリコン基板の電
圧を有効に制御することが可能である。ウエハの強制的
な平坦化及びウエハに対して機械的に接触することに起
因する粒子汚染の回避等の通常の静電チャックの利点も
維持される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非導電性のウエハ
をグリップ即ち把持する静電チャックに関するものであ
って、更に詳細には少なくとも1個のウエハ接触電極を
具備している静電チャックに関するものである。
をグリップ即ち把持する静電チャックに関するものであ
って、更に詳細には少なくとも1個のウエハ接触電極を
具備している静電チャックに関するものである。
【0002】
【従来の技術】真空チャックを使用することが不可能な
真空環境において実施される製造の流れの種々の検査及
び処理に関連した工程期間中にシリコンウエハ及びその
他の基板を所定位置に保持するために静電及び機械的チ
ャック機構が一般的に使用される。このような工程は、
これらに制限されるものではないが、イオン注入、プラ
ズマエッチング、荷電粒子ビーム(SEM(走査電子顕
微鏡)、FIB(フォーカストイオンビーム))、X線
及び荷電した種を基板内へ注入するか又は基板から荷電
した粒子を抽出するその他の処理を包含する場合があ
る。このような工程は、基板の表面近くにおいて意図的
に又は無意識的に表面電位又は電界を発生させる場合が
ある。例えば、高電界に起因して基板に対してある所望
の効果を発生させるか又は不所望の損傷を防止するため
にウエハ即ち基板の表面周りの電界を制御することが可
能であることが一般に必要である。
真空環境において実施される製造の流れの種々の検査及
び処理に関連した工程期間中にシリコンウエハ及びその
他の基板を所定位置に保持するために静電及び機械的チ
ャック機構が一般的に使用される。このような工程は、
これらに制限されるものではないが、イオン注入、プラ
ズマエッチング、荷電粒子ビーム(SEM(走査電子顕
微鏡)、FIB(フォーカストイオンビーム))、X線
及び荷電した種を基板内へ注入するか又は基板から荷電
した粒子を抽出するその他の処理を包含する場合があ
る。このような工程は、基板の表面近くにおいて意図的
に又は無意識的に表面電位又は電界を発生させる場合が
ある。例えば、高電界に起因して基板に対してある所望
の効果を発生させるか又は不所望の損傷を防止するため
にウエハ即ち基板の表面周りの電界を制御することが可
能であることが一般に必要である。
【0003】ウエア又は基板の端部をグリップ即ち把持
するために機械的なフィンガを具備するチャック等の機
械的なチャックは、電流リーク経路を与えるためにウエ
ハの後ろ側と大きな面積で電気的に接触しているという
利点を有している。然しながら、機械的なチャックは、
ウエハの形状を歪ませる傾向があり且つ機械的な把持作
用によって不所望の粒子汚染を発生させる傾向があると
いう欠点を有している。
するために機械的なフィンガを具備するチャック等の機
械的なチャックは、電流リーク経路を与えるためにウエ
ハの後ろ側と大きな面積で電気的に接触しているという
利点を有している。然しながら、機械的なチャックは、
ウエハの形状を歪ませる傾向があり且つ機械的な把持作
用によって不所望の粒子汚染を発生させる傾向があると
いう欠点を有している。
【0004】静電チャックは、静電把持力がウエハをチ
ャッキング表面に対して牽引する場合にウエハを平坦化
させる傾向があり、且つよりクリーンなものであるから
機械的なチャックよりも不所望の粒子汚染を発生させる
可能性が少なくという利点を有している。静電チャック
のデザインは、本質的に、ウエハと接触する導電性表面
ではなく誘電体を必要とする。幾つかの基板に対しての
信頼性のある電気的な接触は非常に困難なものであるこ
とが判明した。ウエハは、典型的に、非導電性であり、
又は後ろ側に非導電性の層(例えば、酸化物層)を有し
ている場合がある。電気的な接触を確立するためにこの
ような非導電性の層に割れ目を形成することは、処理の
観点から許容可能なものではない。例えば、このことは
粒子汚染を発生するか、又はその後の製造処理工程にお
いて妥協することを余儀なくされる場合があるからであ
る。従って、静電チャックはウエハから意味のある電流
リーク経路を与えるものではないという欠点を有してい
る。
ャッキング表面に対して牽引する場合にウエハを平坦化
させる傾向があり、且つよりクリーンなものであるから
機械的なチャックよりも不所望の粒子汚染を発生させる
可能性が少なくという利点を有している。静電チャック
のデザインは、本質的に、ウエハと接触する導電性表面
ではなく誘電体を必要とする。幾つかの基板に対しての
信頼性のある電気的な接触は非常に困難なものであるこ
とが判明した。ウエハは、典型的に、非導電性であり、
又は後ろ側に非導電性の層(例えば、酸化物層)を有し
ている場合がある。電気的な接触を確立するためにこの
ような非導電性の層に割れ目を形成することは、処理の
観点から許容可能なものではない。例えば、このことは
粒子汚染を発生するか、又はその後の製造処理工程にお
いて妥協することを余儀なくされる場合があるからであ
る。従って、静電チャックはウエハから意味のある電流
リーク経路を与えるものではないという欠点を有してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、非導電性のウエハを把持する改良した静電
チャック及びウエハチャッキング方法を提供することを
目的とする。本発明の別の目的とするところは、少なく
とも1個のウエハ接触電極を具備する静電チャック装置
を提供することである。
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、非導電性のウエハを把持する改良した静電
チャック及びウエハチャッキング方法を提供することを
目的とする。本発明の別の目的とするところは、少なく
とも1個のウエハ接触電極を具備する静電チャック装置
を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、静電チ
ャックの利点を維持しながら、そうでない場合には電気
的に分離されている基板に対して電気的な接触を与え
る。本発明の1つの側面によれば、静電チャック装置が
提供され、それは、非導電性のウエハを受取るチャッキ
ング表面と、付勢された場合に前記チャッキング表面に
対してウエハをグリップ即ち把持する静電力を発生する
チャッキング電極と、ウエハへの電流経路を与えるため
に前記ウエハが把持された場合に前記ウエハと接触する
導電性の表面を持った少なくとも1個のウエハ接触電極
とを有している。
ャックの利点を維持しながら、そうでない場合には電気
的に分離されている基板に対して電気的な接触を与え
る。本発明の1つの側面によれば、静電チャック装置が
提供され、それは、非導電性のウエハを受取るチャッキ
ング表面と、付勢された場合に前記チャッキング表面に
対してウエハをグリップ即ち把持する静電力を発生する
チャッキング電極と、ウエハへの電流経路を与えるため
に前記ウエハが把持された場合に前記ウエハと接触する
導電性の表面を持った少なくとも1個のウエハ接触電極
とを有している。
【0007】本発明の種々の実施形態は1つ又はそれ以
上の更なる有益的な特徴を有することが可能である。例
えば、該チャッキング表面及び少なくとも1個の表面接
触電極は、好適には、ウエハの後ろ側表面と接触する。
少なくとも1個のウエハ接触電極は、好適には、少なく
とも15cm2の接触面積を有している。該チャッキン
グ表面は、誘電体物質からなる実質的に平坦で円形状の
表面を有することが可能であり、且つ該少なくとも1個
のウエハ接触電極は少なくとも部分的に該チャッキング
表面を取囲んでいる少なくとも1個の環状セグメントを
有することが可能である。該チャッキング表面は、誘電
体物質からなる実質的に平坦で円形状の表面を有するこ
とが可能であり、且つ該少なくとも1個のウエハ接触電
極は該チャッキング表面を実質的に取囲む環状リングを
有することが可能である。
上の更なる有益的な特徴を有することが可能である。例
えば、該チャッキング表面及び少なくとも1個の表面接
触電極は、好適には、ウエハの後ろ側表面と接触する。
少なくとも1個のウエハ接触電極は、好適には、少なく
とも15cm2の接触面積を有している。該チャッキン
グ表面は、誘電体物質からなる実質的に平坦で円形状の
表面を有することが可能であり、且つ該少なくとも1個
のウエハ接触電極は少なくとも部分的に該チャッキング
表面を取囲んでいる少なくとも1個の環状セグメントを
有することが可能である。該チャッキング表面は、誘電
体物質からなる実質的に平坦で円形状の表面を有するこ
とが可能であり、且つ該少なくとも1個のウエハ接触電
極は該チャッキング表面を実質的に取囲む環状リングを
有することが可能である。
【0008】該少なくとも1個のウエハ接触電極は該チ
ャッキング表面上方へ突出することが可能であり且つ、
ウエハが該チャック上にグリップ即ち把持された場合に
該ウエハの後ろ側に対してしっかりと保持されるように
スプリング上に装着(又は、そうでない場合には弾性的
にバイアスさせる)ことが可能である。該少なくとも1
個のウエア接触電極は「L」形状の断面を有することが
可能であり、その場合に該断面の上側部分はウエハが該
チャック上に把持された場合にウエハの後ろ側と接触
し、且つ該断面の下側部分は、該ウエハを該チャッキン
グ表面上に配置させる期間中に該ウエハから離れる方向
に該ウエア接触電極を移動させるために使用することが
可能である。
ャッキング表面上方へ突出することが可能であり且つ、
ウエハが該チャック上にグリップ即ち把持された場合に
該ウエハの後ろ側に対してしっかりと保持されるように
スプリング上に装着(又は、そうでない場合には弾性的
にバイアスさせる)ことが可能である。該少なくとも1
個のウエア接触電極は「L」形状の断面を有することが
可能であり、その場合に該断面の上側部分はウエハが該
チャック上に把持された場合にウエハの後ろ側と接触
し、且つ該断面の下側部分は、該ウエハを該チャッキン
グ表面上に配置させる期間中に該ウエハから離れる方向
に該ウエア接触電極を移動させるために使用することが
可能である。
【0009】第一組のチャッキング電極が付勢された場
合に該チャッキング表面の第一領域内のウエハに対して
把持力を付与するために第一組のチャッキング電極を設
けることが可能であり、且つ第二組のチャッキング電極
が付勢された場合に該チャッキング表面の第二領域内の
ウエハに対して把持力を付与するために第二組のチャッ
キング電極を設けることが可能である。該チャッキング
表面の第一領域は該チャッキング表面上の実質的に中心
に位置した円形状の領域を有することが可能であり、且
つ該チャッキング表面の第二領域は該第一領域を取囲む
ほぼ環状の領域を有することが可能である。該少なくと
も1個のウエハ接触電極の導電性表面は、該チャッキン
グ表面の第一領域と該チャッキング表面の第二領域との
間に位置させることが可能である。
合に該チャッキング表面の第一領域内のウエハに対して
把持力を付与するために第一組のチャッキング電極を設
けることが可能であり、且つ第二組のチャッキング電極
が付勢された場合に該チャッキング表面の第二領域内の
ウエハに対して把持力を付与するために第二組のチャッ
キング電極を設けることが可能である。該チャッキング
表面の第一領域は該チャッキング表面上の実質的に中心
に位置した円形状の領域を有することが可能であり、且
つ該チャッキング表面の第二領域は該第一領域を取囲む
ほぼ環状の領域を有することが可能である。該少なくと
も1個のウエハ接触電極の導電性表面は、該チャッキン
グ表面の第一領域と該チャッキング表面の第二領域との
間に位置させることが可能である。
【0010】該チャッキング表面は誘電体物質から構成
することが可能であり、且つ該少なくとも1個のウエハ
接触電極は該誘電体物質内に埋設することが可能であ
る。該少なくとも1個のウエハ接触電極は、スパッタリ
ング、プレーティング、真空蒸着、又は金属又はその他
の導電性物質からなるセクションを該誘電体物質内に配
置させることのうちの1つを有する処理によって該誘電
体物質上に付着させる。
することが可能であり、且つ該少なくとも1個のウエハ
接触電極は該誘電体物質内に埋設することが可能であ
る。該少なくとも1個のウエハ接触電極は、スパッタリ
ング、プレーティング、真空蒸着、又は金属又はその他
の導電性物質からなるセクションを該誘電体物質内に配
置させることのうちの1つを有する処理によって該誘電
体物質上に付着させる。
【0011】本発明の別の側面によれば、ウエハへの電
流経路を確立しながら非導電性のウエハをチャッキング
する方法が提供される。本方法によれば、チャッキング
表面上にウエハを配置し、該チャッキング表面に対して
ウエハを把持する静電力を発生するためにチャッキング
電極を付勢し、且つウエハへの電流経路を与えるために
該ウエハが把持された場合に該ウエハと接触する導電性
の表面を持っている少なくとも1個のウエア接触電極と
該ウエハの後ろ側とを接触させる。
流経路を確立しながら非導電性のウエハをチャッキング
する方法が提供される。本方法によれば、チャッキング
表面上にウエハを配置し、該チャッキング表面に対して
ウエハを把持する静電力を発生するためにチャッキング
電極を付勢し、且つウエハへの電流経路を与えるために
該ウエハが把持された場合に該ウエハと接触する導電性
の表面を持っている少なくとも1個のウエア接触電極と
該ウエハの後ろ側とを接触させる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明に基づく実施例は、非導電
性のウエハへの電気的接触を可能とする電極構造を有し
ている。ウエハ(例えば、シリコンウエハ)の後ろ側へ
の充分な接触面積を得ることによって、大きな電気的接
触面積という機械的チャックの利点と共に、クリーン性
及び平坦性という静電チャックの全ての利点を維持し、
且つウエハの形状を不均一なものとさせ且つ一般的に粒
子汚染を発生させるという機械的チャックの欠点を回避
することが可能である。本発明の別の実施形態では既存
の静電チャックへ付加することが可能な電極を有してお
り、それは電気的に分離された基板に対して電気的接触
を与えることを可能とする。
性のウエハへの電気的接触を可能とする電極構造を有し
ている。ウエハ(例えば、シリコンウエハ)の後ろ側へ
の充分な接触面積を得ることによって、大きな電気的接
触面積という機械的チャックの利点と共に、クリーン性
及び平坦性という静電チャックの全ての利点を維持し、
且つウエハの形状を不均一なものとさせ且つ一般的に粒
子汚染を発生させるという機械的チャックの欠点を回避
することが可能である。本発明の別の実施形態では既存
の静電チャックへ付加することが可能な電極を有してお
り、それは電気的に分離された基板に対して電気的接触
を与えることを可能とする。
【0013】実験によれば、信頼性のあるコンタクト即
ち接触を達成するためには、特に非導電性のウエハに対
しての信頼性のある接触を達成するためには、ウエハの
かなりの面積を接触させるか、又は非導電性物質を局所
的に除去し且つその位置において接触を形成せねばなら
ない。
ち接触を達成するためには、特に非導電性のウエハに対
しての信頼性のある接触を達成するためには、ウエハの
かなりの面積を接触させるか、又は非導電性物質を局所
的に除去し且つその位置において接触を形成せねばなら
ない。
【0014】図1は本発明に基づく導電性リングウエハ
接触電極105を具備する静電チャック装置100の概
略斜視図である。装置100は誘電体物質からなるチャ
ッキング表面115を具備する静電チャック110及び
該誘電体物質内に埋設されている内部電極120を有し
ている。図1は、隠れている電極が見えるように切り欠
いてある。導電性リング電極105がスプリング12
5,130又はその他の弾性バイアス用要素によって上
方向へ弾性的にバイアス即ち偏倚されており、従ってそ
れは、ウエハがチャッキング表面115に対してグリッ
プ即ち把持されている場合に、ウエハの後ろ側(図1に
は示されていない)と密着した接触状態に保持される。
スプリング125,130はウエハ接触電極105に対
して電気的コンタクト即ち接触を与えるために使用する
ことも可能である。該電極は所望の電気的接触を発生す
るためにかなりの接触面積を有している。図1の実施例
においては、ウエハ接触電極105はウエハの後ろ側に
対して保持された同軸環状リングであるが、該ウエハ接
触電極の形状及び配向状態は、本発明の範囲を逸脱する
ことなしに修正することが可能である。ウエハ接触電極
105はチャッキング表面を取囲んでいるので、それは
後ろ側に誘電体物質からなる分離層を有するウエハへ一
貫性があり且つ信頼性のある電気的接続を可能とするた
めに従来の静電チャックへ付加することが可能である。
接触電極105を具備する静電チャック装置100の概
略斜視図である。装置100は誘電体物質からなるチャ
ッキング表面115を具備する静電チャック110及び
該誘電体物質内に埋設されている内部電極120を有し
ている。図1は、隠れている電極が見えるように切り欠
いてある。導電性リング電極105がスプリング12
5,130又はその他の弾性バイアス用要素によって上
方向へ弾性的にバイアス即ち偏倚されており、従ってそ
れは、ウエハがチャッキング表面115に対してグリッ
プ即ち把持されている場合に、ウエハの後ろ側(図1に
は示されていない)と密着した接触状態に保持される。
スプリング125,130はウエハ接触電極105に対
して電気的コンタクト即ち接触を与えるために使用する
ことも可能である。該電極は所望の電気的接触を発生す
るためにかなりの接触面積を有している。図1の実施例
においては、ウエハ接触電極105はウエハの後ろ側に
対して保持された同軸環状リングであるが、該ウエハ接
触電極の形状及び配向状態は、本発明の範囲を逸脱する
ことなしに修正することが可能である。ウエハ接触電極
105はチャッキング表面を取囲んでいるので、それは
後ろ側に誘電体物質からなる分離層を有するウエハへ一
貫性があり且つ信頼性のある電気的接続を可能とするた
めに従来の静電チャックへ付加することが可能である。
【0015】静電チャック自身は、典型的に、誘電体物
質内に埋設されている電極を有している。その誘電体物
質として、石英、ガラス又はサファイアが一般的に使用
される。電極物質は当業者にとって公知の如く半導体処
理業界において使用される一般的な物質のリストから選
択される。このような物質としては、例えば、ステンレ
ススチール及びアルミニウムがある。金、真鍮及び銅は
一般的な半導体物質に対してこれらの物質が与える有害
な効果のために通常使用されることはない。チャッキン
グ電極は図1において模式的に120として示したよう
に、同一の面内において且つ互いに水平方向に対向させ
て該誘電体内における半円形状のプレートとしてレイア
ウトさせることが可能である。正及び負のチャッキング
電極は、等しい表面積を有する同心円状のリングとする
ことも可能である。
質内に埋設されている電極を有している。その誘電体物
質として、石英、ガラス又はサファイアが一般的に使用
される。電極物質は当業者にとって公知の如く半導体処
理業界において使用される一般的な物質のリストから選
択される。このような物質としては、例えば、ステンレ
ススチール及びアルミニウムがある。金、真鍮及び銅は
一般的な半導体物質に対してこれらの物質が与える有害
な効果のために通常使用されることはない。チャッキン
グ電極は図1において模式的に120として示したよう
に、同一の面内において且つ互いに水平方向に対向させ
て該誘電体内における半円形状のプレートとしてレイア
ウトさせることが可能である。正及び負のチャッキング
電極は、等しい表面積を有する同心円状のリングとする
ことも可能である。
【0016】別の実施例では種々の噛み合わされたフィ
ンガ構造を組込んだ構成を有するチャッキング電極レイ
アウトを有している。これらのチャッキング電極は把持
期間中に電気的にバイアスされ且つ外部電源から電圧が
印加される。その把持用電圧は、典型的に、誘電体物
質、その厚さ及び所望の把持力に依存して500Vと4
000Vとの間で変化する。該電源はDCであり且つ数
mVの程度の非常に低い電圧リップルを有している。よ
り大きな把持用電極バイアスリップルがウエハの表面上
方のフィールドとして表れ且つ、例えば、チャック上に
把持したウエハのSEMイメージにおけるノイズ発生源
を与える。
ンガ構造を組込んだ構成を有するチャッキング電極レイ
アウトを有している。これらのチャッキング電極は把持
期間中に電気的にバイアスされ且つ外部電源から電圧が
印加される。その把持用電圧は、典型的に、誘電体物
質、その厚さ及び所望の把持力に依存して500Vと4
000Vとの間で変化する。該電源はDCであり且つ数
mVの程度の非常に低い電圧リップルを有している。よ
り大きな把持用電極バイアスリップルがウエハの表面上
方のフィールドとして表れ且つ、例えば、チャック上に
把持したウエハのSEMイメージにおけるノイズ発生源
を与える。
【0017】単一寸法のウエハチャックに対する好適な
ウエハ接触電極構成は例えば図1のリング電極105の
ように、静電チャックの外側周りに独立的に懸架された
環状のリングを有している。このリングは接地から電気
的に分離されており且つ分離ポスト状の幾つかのスプリ
ングから懸架されている。これらのスプリングは、チャ
ック状に把持したウエハのSEMイメージの磁界歪みを
回避するために、例えばベリリウム銅合金等の非磁性物
質から製造される。該環状リングの上側はチャックの表
面上方へ僅かに突出しており、従って、把持されたウエ
ハがチャック上に存在する場合に、それはウエハの後ろ
側に対してしっかりと保持される。該リングは「L」形
状の断面を有することが可能であり「L」の上側部分は
ウエハと接触し、且つ該「L」の下側水平部分は、チャ
ック上にウエハをロボットによって配置させる期間中に
該リングをウエハから離す方向に移動させるために使用
される。ウエハを担持するロボットは「U」形状の端部
エフェクタ(作動体)を有しており、該エフェクタはウ
エハをウエハチャック上の所定の位置へ担持する。端部
エフェクタの内側寸法は、その内側端部がチャックの直
径よりも更に離れているようなものである。ウエハがチ
ャック上に配置されると、端部エフェクタは下方へ移動
され、この移動期間中に、ウエハは、最初に、該リング
上に配置され、該端部エフェクタは継続して下方へ移動
し且つ究極的に該リングの「L」断面の水平部分上を押
し下げる。この時点において、ウエハは該リング上に載
置された状態となる。何故ならば、該リングが下方へ押
し下げられると、ウエハは究極的に該チャックの誘電体
表面上に着座するからである。ウエハがチャック上に着
座すると、ウエハ把持電圧が印加され且つウエハは静電
把持力によって所定位置に保持される。ロボット端部エ
フェクタは、その厚さが該リングの垂直「L」断面の高
さよりも著しく小さいように寸法構成されている。従っ
て、該リングがウエハの後ろ側に対して保持され且つ端
部エフェクタのいずれの部分とも最早接触していない位
置へ端部エフェクタを移動させることが可能であり、こ
の位置はウエハ又はリングのいずれかと接触することな
しに端部エフェクタを水平方向に引き抜くことを可能と
し、そのことは粒子を発生させる可能性はない。
ウエハ接触電極構成は例えば図1のリング電極105の
ように、静電チャックの外側周りに独立的に懸架された
環状のリングを有している。このリングは接地から電気
的に分離されており且つ分離ポスト状の幾つかのスプリ
ングから懸架されている。これらのスプリングは、チャ
ック状に把持したウエハのSEMイメージの磁界歪みを
回避するために、例えばベリリウム銅合金等の非磁性物
質から製造される。該環状リングの上側はチャックの表
面上方へ僅かに突出しており、従って、把持されたウエ
ハがチャック上に存在する場合に、それはウエハの後ろ
側に対してしっかりと保持される。該リングは「L」形
状の断面を有することが可能であり「L」の上側部分は
ウエハと接触し、且つ該「L」の下側水平部分は、チャ
ック上にウエハをロボットによって配置させる期間中に
該リングをウエハから離す方向に移動させるために使用
される。ウエハを担持するロボットは「U」形状の端部
エフェクタ(作動体)を有しており、該エフェクタはウ
エハをウエハチャック上の所定の位置へ担持する。端部
エフェクタの内側寸法は、その内側端部がチャックの直
径よりも更に離れているようなものである。ウエハがチ
ャック上に配置されると、端部エフェクタは下方へ移動
され、この移動期間中に、ウエハは、最初に、該リング
上に配置され、該端部エフェクタは継続して下方へ移動
し且つ究極的に該リングの「L」断面の水平部分上を押
し下げる。この時点において、ウエハは該リング上に載
置された状態となる。何故ならば、該リングが下方へ押
し下げられると、ウエハは究極的に該チャックの誘電体
表面上に着座するからである。ウエハがチャック上に着
座すると、ウエハ把持電圧が印加され且つウエハは静電
把持力によって所定位置に保持される。ロボット端部エ
フェクタは、その厚さが該リングの垂直「L」断面の高
さよりも著しく小さいように寸法構成されている。従っ
て、該リングがウエハの後ろ側に対して保持され且つ端
部エフェクタのいずれの部分とも最早接触していない位
置へ端部エフェクタを移動させることが可能であり、こ
の位置はウエハ又はリングのいずれかと接触することな
しに端部エフェクタを水平方向に引き抜くことを可能と
し、そのことは粒子を発生させる可能性はない。
【0018】図2は本発明の別の実施例に基づいて一体
化したウエハ接触電極205を具備する静電チャック2
00の断面斜視図である。把持用電極210,215が
チャッキング表面225を有する誘電体物質220から
なる本体内に埋設されている。この実施例におけるウエ
ハ接触電極205は静電チャックの誘電体物質220か
らなる本体内に埋設されており、且つ把持用電極21
0,215が付勢された場合にチャッキング表面225
に対して把持されるウエハの後ろ側へ表面接触するよう
にチャッキング表面225において露出されている。ウ
エハ接触電極205から延在する電気的導体230も図
2に示されている。
化したウエハ接触電極205を具備する静電チャック2
00の断面斜視図である。把持用電極210,215が
チャッキング表面225を有する誘電体物質220から
なる本体内に埋設されている。この実施例におけるウエ
ハ接触電極205は静電チャックの誘電体物質220か
らなる本体内に埋設されており、且つ把持用電極21
0,215が付勢された場合にチャッキング表面225
に対して把持されるウエハの後ろ側へ表面接触するよう
にチャッキング表面225において露出されている。ウ
エハ接触電極205から延在する電気的導体230も図
2に示されている。
【0019】図3は本発明に基づく一体化した電極を具
備する別の静電チャック実施例の断面斜視図である。図
3に示したように、静電チャック装置300は、プレー
ティング、注入、真空蒸着、スパッタリング又はその他
の態様で誘電体チャック本体上の表面上に導電膜等の導
電性物質を付着させることによってチャッキング表面3
10上に導電性領域として形成したウエハ接触電極30
5を有している。例えば、金属又は導電性金属酸化物か
らなる薄い層を静電チャックの異なる区域上にスパッタ
リング又は真空蒸着によって付着形成させることが可能
である。ウエハ接触電極305の延長部315が、適宜
の供給部又は排出部と電気的な接続を確立するためにチ
ャック本体の端部へ延在している。把持用電極320,
325はチャックの誘電体本体内に埋設されている。
備する別の静電チャック実施例の断面斜視図である。図
3に示したように、静電チャック装置300は、プレー
ティング、注入、真空蒸着、スパッタリング又はその他
の態様で誘電体チャック本体上の表面上に導電膜等の導
電性物質を付着させることによってチャッキング表面3
10上に導電性領域として形成したウエハ接触電極30
5を有している。例えば、金属又は導電性金属酸化物か
らなる薄い層を静電チャックの異なる区域上にスパッタ
リング又は真空蒸着によって付着形成させることが可能
である。ウエハ接触電極305の延長部315が、適宜
の供給部又は排出部と電気的な接続を確立するためにチ
ャック本体の端部へ延在している。把持用電極320,
325はチャックの誘電体本体内に埋設されている。
【0020】これら実施例の各々において、電極の面積
は必要な導電度を達成するために臨界的なものであり、
典型的に35cm2の値である。1cmの幅で15cm
の長さ程度に小さい表面でも尚且つ効果的なものであっ
た。ウエハ接触電極の形状及び数は特に重要なものでは
なかった。特に、ウエハ接触電極は環状リングの形状で
あることが必要なものではない。導電性物質が静電把持
効果を発生する埋設されている電極の上側に延在するも
のでないことが重要であるが、ある程度のオーバーラッ
プは不当に把持力に影響を与えることなしに許容可能な
ものである。
は必要な導電度を達成するために臨界的なものであり、
典型的に35cm2の値である。1cmの幅で15cm
の長さ程度に小さい表面でも尚且つ効果的なものであっ
た。ウエハ接触電極の形状及び数は特に重要なものでは
なかった。特に、ウエハ接触電極は環状リングの形状で
あることが必要なものではない。導電性物質が静電把持
効果を発生する埋設されている電極の上側に延在するも
のでないことが重要であるが、ある程度のオーバーラッ
プは不当に把持力に影響を与えることなしに許容可能な
ものである。
【0021】例えば200mm及び300mm等の異な
る直径のウエハを単一の静電チャックを使用して受付け
ることが可能であり、300mmのウエハはチャックの
端部からオーバーハングさせることが可能である。別の
実施例としては、特定の適用例において必要である場合
には、300mmのウエハの付加的な把持及び平坦化を
与えるリングの外側に静電チャックの付加的な領域を設
けることが可能である。
る直径のウエハを単一の静電チャックを使用して受付け
ることが可能であり、300mmのウエハはチャックの
端部からオーバーハングさせることが可能である。別の
実施例としては、特定の適用例において必要である場合
には、300mmのウエハの付加的な把持及び平坦化を
与えるリングの外側に静電チャックの付加的な領域を設
けることが可能である。
【0022】図4はウエハ405がマウントされている
従来の機械的チャック400の斜視図である。このチャ
ックは機械的なクランプ又はクリップ410,415及
びウエハを導電性プレート425の上に維持すべく共同
する機械的アーム420を有している。導電性表面を具
備する機械的チャックもウエハの後ろ側との大きな導電
性接触面積及び導電性クランプ要素のウエハの前側との
点接触によって所望の効果を発生するものであるが、ウ
エハがチャック上に保持された場合にウエハが物理的に
平坦でないこと及び粒子汚染の点で著しい欠点を有して
いる。
従来の機械的チャック400の斜視図である。このチャ
ックは機械的なクランプ又はクリップ410,415及
びウエハを導電性プレート425の上に維持すべく共同
する機械的アーム420を有している。導電性表面を具
備する機械的チャックもウエハの後ろ側との大きな導電
性接触面積及び導電性クランプ要素のウエハの前側との
点接触によって所望の効果を発生するものであるが、ウ
エハがチャック上に保持された場合にウエハが物理的に
平坦でないこと及び粒子汚染の点で著しい欠点を有して
いる。
【0023】図5Aは本発明に基づく原理を例示すべく
修正した従来の機械的チャック500の斜視図である。
図5Bは図5Aの修正した機械的チャックの部分的断面
図である。チャック500は導電性ベースプレート52
5を有しており、その上表面は非導電性のテープ530
で被覆されている。ウエハ535は非導電性テープから
なるストリップ540,545でチャック上に維持され
ており、従ってウエハ535とチャック505との間に
電気的な接触は確立されていない。図示したように、ウ
エハ535はシリコン酸化物コーティング555で取囲
まれているシリコン550からなるコアを有している。
修正した従来の機械的チャック500の斜視図である。
図5Bは図5Aの修正した機械的チャックの部分的断面
図である。チャック500は導電性ベースプレート52
5を有しており、その上表面は非導電性のテープ530
で被覆されている。ウエハ535は非導電性テープから
なるストリップ540,545でチャック上に維持され
ており、従ってウエハ535とチャック505との間に
電気的な接触は確立されていない。図示したように、ウ
エハ535はシリコン酸化物コーティング555で取囲
まれているシリコン550からなるコアを有している。
【0024】図6Aは本発明に基づく原理を例示すべく
修正したチャックの斜視図である。図6Bはチャックへ
テープ止めしたウエハを付加した図6Aの修正したチャ
ックの部分的断面図である。図6A及び6Bにおいて、
図5A及び5Bの構成は、導電性バイアス及びドレイン
(排出部)コンタクト610を介してソース(供給部)
605と電気的に接触している銅テープからなる環状リ
ング600を付加することによって修正されている。該
チャックは、典型的に、20乃至30cmの直径であ
る。環状リング600は1cm程度の半径方向の幅を有
している。
修正したチャックの斜視図である。図6Bはチャックへ
テープ止めしたウエハを付加した図6Aの修正したチャ
ックの部分的断面図である。図6A及び6Bにおいて、
図5A及び5Bの構成は、導電性バイアス及びドレイン
(排出部)コンタクト610を介してソース(供給部)
605と電気的に接触している銅テープからなる環状リ
ング600を付加することによって修正されている。該
チャックは、典型的に、20乃至30cmの直径であ
る。環状リング600は1cm程度の半径方向の幅を有
している。
【0025】図7Aはウエハをマウントする前の本発明
に基づくウエハ接触電極705を具備する静電チャック
700の断面斜視図である。リング形状のウエハ接触電
極705は「L」形状の断面を有しており、且つ例えば
スプリング710,715によって上方向へ弾性的にバ
イアスされており、従ってウエハ接触電極705の上側
表面はチャック700のチャッキング表面720の上方
へ突出している。
に基づくウエハ接触電極705を具備する静電チャック
700の断面斜視図である。リング形状のウエハ接触電
極705は「L」形状の断面を有しており、且つ例えば
スプリング710,715によって上方向へ弾性的にバ
イアスされており、従ってウエハ接触電極705の上側
表面はチャック700のチャッキング表面720の上方
へ突出している。
【0026】図7Bは支持アーム730,735を具備
するロボット端部エフェクタを使用してウエハ725が
マウントされる場合の図7Aの静電チャック700の断
面斜視図である。ウエハがチャッキング表面上に位置決
めされると、ロボット端部エフェクタは図7Bに示した
位置へ下降され、従ってウエハ接触電極はウエハから離
れる方向に後退され且つウエハはチャッキング表面72
0上に置かれる。次いで、把持用電極(不図示)が付勢
され、従ってウエハは図7Bに示したようにチャッキン
グ表面に対してグリップ即ち把持される。図7Cはウエ
ハ725がチャック上に把持されており且つロボット端
部エフェクタが引き抜くために位置決めされている状態
を示した図7A及び7Bのチャックの断面図である。ロ
ボット端部エフェクタのアーム730及び735はウエ
ハ接触リング705と接触しないように充分な高さに位
置されており、従ってウエハ接触リング705の上部表
面がウエハ725の後ろ側と接触することを許容する。
リングを移動するためにロボット端部エフェクタを使用
する代わりに、この目的のために別体のアクチュエータ
を設けることも可能である。ウエハがチャッキング表面
と接触して初期的な把持作用を可能とさせるためにリン
グを下方向に移動させることが望ましい。スプリング7
10,715の弾発力は、好適には、チャックの把持力
がスプリングの弾発力に打ち勝つのに充分であるように
充分に軽いものである。一方、ウエハ接触電極へ付与さ
れる上方向の弾発力はウエハへ付与される下方向の重力
より小さく、従ってウエハはウエハ接触電極を後退させ
る必要性なしにチャックによって把持させることが可能
である。
するロボット端部エフェクタを使用してウエハ725が
マウントされる場合の図7Aの静電チャック700の断
面斜視図である。ウエハがチャッキング表面上に位置決
めされると、ロボット端部エフェクタは図7Bに示した
位置へ下降され、従ってウエハ接触電極はウエハから離
れる方向に後退され且つウエハはチャッキング表面72
0上に置かれる。次いで、把持用電極(不図示)が付勢
され、従ってウエハは図7Bに示したようにチャッキン
グ表面に対してグリップ即ち把持される。図7Cはウエ
ハ725がチャック上に把持されており且つロボット端
部エフェクタが引き抜くために位置決めされている状態
を示した図7A及び7Bのチャックの断面図である。ロ
ボット端部エフェクタのアーム730及び735はウエ
ハ接触リング705と接触しないように充分な高さに位
置されており、従ってウエハ接触リング705の上部表
面がウエハ725の後ろ側と接触することを許容する。
リングを移動するためにロボット端部エフェクタを使用
する代わりに、この目的のために別体のアクチュエータ
を設けることも可能である。ウエハがチャッキング表面
と接触して初期的な把持作用を可能とさせるためにリン
グを下方向に移動させることが望ましい。スプリング7
10,715の弾発力は、好適には、チャックの把持力
がスプリングの弾発力に打ち勝つのに充分であるように
充分に軽いものである。一方、ウエハ接触電極へ付与さ
れる上方向の弾発力はウエハへ付与される下方向の重力
より小さく、従ってウエハはウエハ接触電極を後退させ
る必要性なしにチャックによって把持させることが可能
である。
【0027】図8はウエハ810との電気的接触を確立
するためにポイントコンタクト805等の点接触を使用
した従来の機械的チャック800の部分的断面図であ
る。ウエハ810はシリコン酸化物コーティング820
によって取囲まれているシリコンからなるコア815を
有している。チャック本体825は電気的絶縁性テープ
830で被覆されている。シリコン酸化物コーティング
820の一部の領域が835において除去されており、
ポイントコンタクト805とシリコン815との間の電
気的及び物理的な接触を確保している。
するためにポイントコンタクト805等の点接触を使用
した従来の機械的チャック800の部分的断面図であ
る。ウエハ810はシリコン酸化物コーティング820
によって取囲まれているシリコンからなるコア815を
有している。チャック本体825は電気的絶縁性テープ
830で被覆されている。シリコン酸化物コーティング
820の一部の領域が835において除去されており、
ポイントコンタクト805とシリコン815との間の電
気的及び物理的な接触を確保している。
【0028】図9Aはウエハ915の非導電層を介して
孔開けするためのポイントコンタクト905,910を
使用する従来のチャック構成900を示した断面図であ
る。この場合には、ポイントコンタクトがバイブレータ
920に取付けられており、チャック上へウエハをロー
ディング即ち搭載する期間中に孔開けを実施する。図9
Bはウエハ915のシリコン領域930との接触を形成
するために非導電層925を介して孔開け又は割れ目を
形成するためにポイントコンタクト905,910を使
用した従来の技術を示したウエハ915の部分断面図で
ある。この技術は殆どのウエハに関して有効なものでは
ないことが判明しており、且つ不所望の粒子汚染を発生
するという欠点を有している。
孔開けするためのポイントコンタクト905,910を
使用する従来のチャック構成900を示した断面図であ
る。この場合には、ポイントコンタクトがバイブレータ
920に取付けられており、チャック上へウエハをロー
ディング即ち搭載する期間中に孔開けを実施する。図9
Bはウエハ915のシリコン領域930との接触を形成
するために非導電層925を介して孔開け又は割れ目を
形成するためにポイントコンタクト905,910を使
用した従来の技術を示したウエハ915の部分断面図で
ある。この技術は殆どのウエハに関して有効なものでは
ないことが判明しており、且つ不所望の粒子汚染を発生
するという欠点を有している。
【0029】図4,8,9A,9Bにおけるようなポイ
ントコンタクトによる電気的測定は30乃至40メガオ
ームを超える接触抵抗を示しており、且つ多くの場合に
おいて、ウエハの非導電性コーティングに依存して10
e7及び10e11オーム程度に高い抵抗であった。
ントコンタクトによる電気的測定は30乃至40メガオ
ームを超える接触抵抗を示しており、且つ多くの場合に
おいて、ウエハの非導電性コーティングに依存して10
e7及び10e11オーム程度に高い抵抗であった。
【0030】例えば図6A及び6Bにおけるような約1
cmの幅及び数cmの長さの大きな面積を使用すること
によって、充分な表面接触を形成し且つ充分なリーク電
流を得るためにウエハのシリコンに対して充分な導電度
を発生しSEM一次ビームを排出させ且つウエハ上方の
電界を制御することが可能である。該シリコンはウエハ
の面積にわたっての導電性電極として作用する。ウエハ
の後ろ側とのウエハ接触電極の接触面積に対する典型的
な値は、好適実施例においては、35cm2である。1
cmの幅で15cmの長さ程度に小さい表面でも尚且つ
効果的なものである場合がある。
cmの幅及び数cmの長さの大きな面積を使用すること
によって、充分な表面接触を形成し且つ充分なリーク電
流を得るためにウエハのシリコンに対して充分な導電度
を発生しSEM一次ビームを排出させ且つウエハ上方の
電界を制御することが可能である。該シリコンはウエハ
の面積にわたっての導電性電極として作用する。ウエハ
の後ろ側とのウエハ接触電極の接触面積に対する典型的
な値は、好適実施例においては、35cm2である。1
cmの幅で15cmの長さ程度に小さい表面でも尚且つ
効果的なものである場合がある。
【0031】図10は8インチ及び12インチウエハ用
の能力を有する本発明に基づく静電チャック1000の
斜視図である。システムが同一のチャック上に8インチ
及び12インチのウエハを受付けるべき場合には、好適
な構成は4個又はそれ以上の埋設された把持用電極を有
するものであり、1つのセットは上述したものと同様の
ものであり且つエキストラなセットの電極は内側のセッ
ト周りに同軸上に配設され、それにより8インチチャッ
クを超えてチャックの面を延在している。8インチのウ
エハに関して使用する場合には内側のセットの電極のみ
が励起され、12インチのウエハを使用する場合には外
側のセットの電極が付加的に励起される。上述したロボ
ット端部エフェクタが12インチチャックの端部を超え
て通過することを可能とし尚且つ8インチウエハもサポ
ートするために、ウエハの底部又はチャックの表面に沿
って引っ掻くことなしに、ロボット端部エフェクタを除
去することを可能とするためにチャックの表面にはスロ
ット又は溝を設けることが可能である。該端部エフェク
タの溝は数mmの深さの程度とすることが可能であり、
それは把持用電極を被覆している誘電体よりも厚さが一
層大きい。このような溝が設けられる場合には、電極が
溝の区域内に延在することがないように電極パターンを
構成せねばならない。チャックに溝を設ける代わりに、
ウエハをピックアップするか又は載置するためにウエハ
とチャッキング表面との間に端部エフェクタを挿入する
ことが可能であるようにチャッキング表面からウエハを
持ち上げるためにウエハリフト装置を設けることが可能
である。ウエハリフト装置は、例えば、チャックを介し
て突出し且つ除去するためにウエハを持ち上げるため又
は載置期間中に端部エフェクタを除去することが可能で
あるようにウエハを上方に保持するために上下に移動さ
せることが可能な3個又はそれ以上のリフトピンの形態
をとることが可能である。ウエハを載置するため及び除
去するためのその他の任意の適切な構成を使用すること
が可能である。好適には、リングの構成を複雑化するこ
とを回避し且つチャッキング面積を減少することを回避
する構成を使用する。
の能力を有する本発明に基づく静電チャック1000の
斜視図である。システムが同一のチャック上に8インチ
及び12インチのウエハを受付けるべき場合には、好適
な構成は4個又はそれ以上の埋設された把持用電極を有
するものであり、1つのセットは上述したものと同様の
ものであり且つエキストラなセットの電極は内側のセッ
ト周りに同軸上に配設され、それにより8インチチャッ
クを超えてチャックの面を延在している。8インチのウ
エハに関して使用する場合には内側のセットの電極のみ
が励起され、12インチのウエハを使用する場合には外
側のセットの電極が付加的に励起される。上述したロボ
ット端部エフェクタが12インチチャックの端部を超え
て通過することを可能とし尚且つ8インチウエハもサポ
ートするために、ウエハの底部又はチャックの表面に沿
って引っ掻くことなしに、ロボット端部エフェクタを除
去することを可能とするためにチャックの表面にはスロ
ット又は溝を設けることが可能である。該端部エフェク
タの溝は数mmの深さの程度とすることが可能であり、
それは把持用電極を被覆している誘電体よりも厚さが一
層大きい。このような溝が設けられる場合には、電極が
溝の区域内に延在することがないように電極パターンを
構成せねばならない。チャックに溝を設ける代わりに、
ウエハをピックアップするか又は載置するためにウエハ
とチャッキング表面との間に端部エフェクタを挿入する
ことが可能であるようにチャッキング表面からウエハを
持ち上げるためにウエハリフト装置を設けることが可能
である。ウエハリフト装置は、例えば、チャックを介し
て突出し且つ除去するためにウエハを持ち上げるため又
は載置期間中に端部エフェクタを除去することが可能で
あるようにウエハを上方に保持するために上下に移動さ
せることが可能な3個又はそれ以上のリフトピンの形態
をとることが可能である。ウエハを載置するため及び除
去するためのその他の任意の適切な構成を使用すること
が可能である。好適には、リングの構成を複雑化するこ
とを回避し且つチャッキング面積を減少することを回避
する構成を使用する。
【0032】図10を参照すると、チャック本体100
5は誘電体物質から構成されており且つ8インチウエハ
用の埋設されている把持用電極1010,1015及び
12インチウエハ用の付加的な埋設されている把持用電
極1020,1025を有している。8インチウエハを
把持する場合には電極1010,1015のみが付勢さ
れる。12インチウエハを把持する場合には全ての電極
1010,1015,1020,1025が付勢され
る。この構成の場合には、ウエハ接触電極を2つの把持
区域における懸架されたリングとして実現することが可
能であるが、ウエハ接触電極を例えば埋設されているウ
エハ接触電極1035のように把持用電極パターンの間
の誘電体媒体からなるチャッキング表面1030内に組
込むことがより実際的である。ウエハ接触電極1035
は、例えば、金属からなる薄いセクションを誘電体物質
の予め定めた区域に配置させるスパッタリング又はプレ
ーティング処理によって誘電体の表面上に直接的に導電
性物質を付着させることによって形成される。ロボット
端部エフェクタのアームがチャッキング表面1030上
にウエハを配置させ且つ端部エフェクタを引き抜くこと
を可能とするために溝1040,1045が設けられて
いる。チャッキング表面1030の外径は、例えば、1
2インチ(即ち、300mm)、及びウエハ接触電極の
外径は8インチ(即ち、200mm)である。
5は誘電体物質から構成されており且つ8インチウエハ
用の埋設されている把持用電極1010,1015及び
12インチウエハ用の付加的な埋設されている把持用電
極1020,1025を有している。8インチウエハを
把持する場合には電極1010,1015のみが付勢さ
れる。12インチウエハを把持する場合には全ての電極
1010,1015,1020,1025が付勢され
る。この構成の場合には、ウエハ接触電極を2つの把持
区域における懸架されたリングとして実現することが可
能であるが、ウエハ接触電極を例えば埋設されているウ
エハ接触電極1035のように把持用電極パターンの間
の誘電体媒体からなるチャッキング表面1030内に組
込むことがより実際的である。ウエハ接触電極1035
は、例えば、金属からなる薄いセクションを誘電体物質
の予め定めた区域に配置させるスパッタリング又はプレ
ーティング処理によって誘電体の表面上に直接的に導電
性物質を付着させることによって形成される。ロボット
端部エフェクタのアームがチャッキング表面1030上
にウエハを配置させ且つ端部エフェクタを引き抜くこと
を可能とするために溝1040,1045が設けられて
いる。チャッキング表面1030の外径は、例えば、1
2インチ(即ち、300mm)、及びウエハ接触電極の
外径は8インチ(即ち、200mm)である。
【0033】図11及び12は本発明に基づく図1のも
のと同様の静電チャック装置をより詳細に示している。
図11は本発明に基づく導電性リングウエハ接触電極1
105を具備する静電チャック装置1100の斜視図で
あり、ロボット端部エフェクタ1115によって200
mmウエハ1110が位置決めされる状態を示してい
る。図12は図11のチャック1100の断面図であ
る。この実施例においては、チャック装置1100はア
ルミニウムのマウント用ベース1120を有しており、
その上に静電チャックユニット1125が装着される。
静電チャックユニット1125は、例えば、キョーセラ
コーポレイションファインセラミックスグループから入
手可能な窒化アルミニウム、アルミナ又はサファイアか
らなる誘電体チャック本体を具備する従来のユニットと
することが可能である。ウエハ接触電極1105は、例
えば、アルミニウムから機械加工したリングとすること
が可能である。チャック上に把持されているウエハの後
ろ側と接触するウエハ接触電極1105の上部表面は耐
磨耗性のため及び粒子汚染を最小とするためにクロムメ
ッキすることが可能である。ウエハ接触電極1105は
例えばスプリング等の適宜の要素によって上方向へ弾性
的にバイアスさせることが可能である。このような1つ
のスプリングを1125として示してある。これらのス
プリングはSEMイメージング又はその他の荷電粒子ビ
ーム操作を乱す可能性のある不所望の電磁界を導入する
ことなしにウエハ接触リング1105への電気的接続を
与えるためにベリリウム銅合金から製造することが可能
である。例えばPEEK(ポリエーテルエーテルケト
ン)等の適宜の物質から構成されている絶縁体1130
等の絶縁体を、該スプリングをマウント用のベース11
20から電気的に分離するために設けることが可能であ
り、従ってウエハ接触電極もマウント用ベース1120
から電気的に分離される。例えば保持用ネジ1140等
の保持用ネジは、チャック上にウエハが存在しない場合
に、ウエハ接触電極1105の上方向への移動を制限す
べく作用し、且つチャック上にウエハが存在しない場合
にウエア接触電極1105を接地すべく作用する。簡単
な電気回路と関連して使用される場合には、ネジ114
0の頭部に対するウエハ接触電極1105の接触を使用
してチャック上のウエアの存在を検知することが可能で
あり、チャック上のウエハの存在はウエハ接触電極11
05をして下方向へ変位させ、該接触状態を遮断してチ
ャック上にウエハが存在することの信号を発生する。図
11及び12に示したように、ウエハ接触リング110
5は「L」形状の断面を有しており、図7A,7B,7
Cのシーケンスに示したように、ウエハ1110がチャ
ッキング表面1135上に載置される場合に、ロボット
端部エフェクタ1115のアームがウエハ接触リング1
105を後退させることを可能とする。ロボット端部エ
フェクタ1115の1つのアーム1145を図11に示
してある。
のと同様の静電チャック装置をより詳細に示している。
図11は本発明に基づく導電性リングウエハ接触電極1
105を具備する静電チャック装置1100の斜視図で
あり、ロボット端部エフェクタ1115によって200
mmウエハ1110が位置決めされる状態を示してい
る。図12は図11のチャック1100の断面図であ
る。この実施例においては、チャック装置1100はア
ルミニウムのマウント用ベース1120を有しており、
その上に静電チャックユニット1125が装着される。
静電チャックユニット1125は、例えば、キョーセラ
コーポレイションファインセラミックスグループから入
手可能な窒化アルミニウム、アルミナ又はサファイアか
らなる誘電体チャック本体を具備する従来のユニットと
することが可能である。ウエハ接触電極1105は、例
えば、アルミニウムから機械加工したリングとすること
が可能である。チャック上に把持されているウエハの後
ろ側と接触するウエハ接触電極1105の上部表面は耐
磨耗性のため及び粒子汚染を最小とするためにクロムメ
ッキすることが可能である。ウエハ接触電極1105は
例えばスプリング等の適宜の要素によって上方向へ弾性
的にバイアスさせることが可能である。このような1つ
のスプリングを1125として示してある。これらのス
プリングはSEMイメージング又はその他の荷電粒子ビ
ーム操作を乱す可能性のある不所望の電磁界を導入する
ことなしにウエハ接触リング1105への電気的接続を
与えるためにベリリウム銅合金から製造することが可能
である。例えばPEEK(ポリエーテルエーテルケト
ン)等の適宜の物質から構成されている絶縁体1130
等の絶縁体を、該スプリングをマウント用のベース11
20から電気的に分離するために設けることが可能であ
り、従ってウエハ接触電極もマウント用ベース1120
から電気的に分離される。例えば保持用ネジ1140等
の保持用ネジは、チャック上にウエハが存在しない場合
に、ウエハ接触電極1105の上方向への移動を制限す
べく作用し、且つチャック上にウエハが存在しない場合
にウエア接触電極1105を接地すべく作用する。簡単
な電気回路と関連して使用される場合には、ネジ114
0の頭部に対するウエハ接触電極1105の接触を使用
してチャック上のウエアの存在を検知することが可能で
あり、チャック上のウエハの存在はウエハ接触電極11
05をして下方向へ変位させ、該接触状態を遮断してチ
ャック上にウエハが存在することの信号を発生する。図
11及び12に示したように、ウエハ接触リング110
5は「L」形状の断面を有しており、図7A,7B,7
Cのシーケンスに示したように、ウエハ1110がチャ
ッキング表面1135上に載置される場合に、ロボット
端部エフェクタ1115のアームがウエハ接触リング1
105を後退させることを可能とする。ロボット端部エ
フェクタ1115の1つのアーム1145を図11に示
してある。
【0034】図13は8インチ及び12インチのウエハ
に対する能力を有している本発明に基づく静電チャック
1300の平面図である。図14は図13のチャック装
置1300の一部の断面図である。チャック1300は
埋設されている把持用電極(不図示)を具備している誘
電体チャック本体1305を有している。チャック本体
1305のチャッキング表面は中央円形領域1310と
環状外側領域1315とに分割されている。領域131
0及び1315は環状溝1320によって分割されてい
る。環状溝1320の外径は、例えば、8インチ(20
0mm)であり且つ領域1315の外径は12インチ
(300mm)である。静電把持用電極(不図示)が8
インチウエハを把持するために領域1310の表面下側
に埋設されており、更に、12インチのウエハを把持す
るために領域1310の下側に埋設されている把持用電
極を補助するために領域1315の表面下側に別の静電
把持用電極(不図示)が埋設されている。電源ケーブル
がチャック本体を介して把持用電極へ通過するためにチ
ャンネル1325,1330が設けられている。
に対する能力を有している本発明に基づく静電チャック
1300の平面図である。図14は図13のチャック装
置1300の一部の断面図である。チャック1300は
埋設されている把持用電極(不図示)を具備している誘
電体チャック本体1305を有している。チャック本体
1305のチャッキング表面は中央円形領域1310と
環状外側領域1315とに分割されている。領域131
0及び1315は環状溝1320によって分割されてい
る。環状溝1320の外径は、例えば、8インチ(20
0mm)であり且つ領域1315の外径は12インチ
(300mm)である。静電把持用電極(不図示)が8
インチウエハを把持するために領域1310の表面下側
に埋設されており、更に、12インチのウエハを把持す
るために領域1310の下側に埋設されている把持用電
極を補助するために領域1315の表面下側に別の静電
把持用電極(不図示)が埋設されている。電源ケーブル
がチャック本体を介して把持用電極へ通過するためにチ
ャンネル1325,1330が設けられている。
【0035】図15は環状溝1320内に装着したウエ
ハ接触リング1335を付加した図13及び14のチャ
ック1300の斜視図である。ウエハ接触リング133
5は、例えば、アルミニウムから機械加工され且つ耐磨
耗性のため及び粒子の発生を最小とするために硬質のク
ロムコーティングを有している。ウエハ接触リング13
35は上方向へ弾性的にバイアスされており、従ってそ
の上部表面は、例えば夫々絶縁体1355,1360,
1365によってチャック本体1350から電気的に分
離されているベリリウム銅合金スプリング1340,1
345,1350上に支持されることによって、領域1
310及び1315によって画定されている平面上のチ
ャッキング表面上方に突出する。保持用ネジ1370,
1375,1380はウエハ接触リング1335の上方
向への移動を制限すべく作用し且つ図12の保持用ネジ
1140を参照して上に説明したようにウエハ存在検知
を表示すべく作用する。図15は、更に、孔1505,
1510,1515を示しており、それらを介してウエ
ハリスト装置のピン1520(見えていない)、152
5、1430通過してウエハ転送期間中にチャッキング
表面1350に対してウエハを上下に移動させ、このこ
とはチャッキング表面にスロットを設けることの必要性
なしにウエハとチャッキング表面との間でロボット端部
エフェクタが通過することを可能としている。
ハ接触リング1335を付加した図13及び14のチャ
ック1300の斜視図である。ウエハ接触リング133
5は、例えば、アルミニウムから機械加工され且つ耐磨
耗性のため及び粒子の発生を最小とするために硬質のク
ロムコーティングを有している。ウエハ接触リング13
35は上方向へ弾性的にバイアスされており、従ってそ
の上部表面は、例えば夫々絶縁体1355,1360,
1365によってチャック本体1350から電気的に分
離されているベリリウム銅合金スプリング1340,1
345,1350上に支持されることによって、領域1
310及び1315によって画定されている平面上のチ
ャッキング表面上方に突出する。保持用ネジ1370,
1375,1380はウエハ接触リング1335の上方
向への移動を制限すべく作用し且つ図12の保持用ネジ
1140を参照して上に説明したようにウエハ存在検知
を表示すべく作用する。図15は、更に、孔1505,
1510,1515を示しており、それらを介してウエ
ハリスト装置のピン1520(見えていない)、152
5、1430通過してウエハ転送期間中にチャッキング
表面1350に対してウエハを上下に移動させ、このこ
とはチャッキング表面にスロットを設けることの必要性
なしにウエハとチャッキング表面との間でロボット端部
エフェクタが通過することを可能としている。
【0036】図16は本発明に基づいて、ウエハに対す
る電流経路を確立しながら非導電性ウエハをチャッキン
グする方法1600のフローチャートを示している。ス
テップ1605において、ウエハをチャッキング表面上
に載置する。ステップ1610において、チャッキング
電極を付勢してウエハをチャッキング表面に対してグリ
ップ即ち把持する静電力を発生する。ステップ1615
において、ウエハが把持された場合にウエハと接触する
導電性表面を具備している少なくとも1個のウエハ接触
電極とウエハの後ろ側とを接触させ、ウエハに対する電
流経路を与える。
る電流経路を確立しながら非導電性ウエハをチャッキン
グする方法1600のフローチャートを示している。ス
テップ1605において、ウエハをチャッキング表面上
に載置する。ステップ1610において、チャッキング
電極を付勢してウエハをチャッキング表面に対してグリ
ップ即ち把持する静電力を発生する。ステップ1615
において、ウエハが把持された場合にウエハと接触する
導電性表面を具備している少なくとも1個のウエハ接触
電極とウエハの後ろ側とを接触させ、ウエハに対する電
流経路を与える。
【0037】例えば、ウエハ接触電極がウエハを電極上
へ載置し且つ把持する期間中に後退される場合には、こ
れらのステップの順番は図16に示したようなものとす
ることが可能である。一方、これらのステップの順番
は、例えば、ウエハを把持用表面に対して把持する静電
力を発生するためにチャッキング電極を付勢する前に、
ウエハがチャッキング表面に向かって移動される場合に
ウエハ接触電極によってウエハが接触されるように修正
することが可能である。
へ載置し且つ把持する期間中に後退される場合には、こ
れらのステップの順番は図16に示したようなものとす
ることが可能である。一方、これらのステップの順番
は、例えば、ウエハを把持用表面に対して把持する静電
力を発生するためにチャッキング電極を付勢する前に、
ウエハがチャッキング表面に向かって移動される場合に
ウエハ接触電極によってウエハが接触されるように修正
することが可能である。
【0038】本発明に基づく装置及び方法の実施例は例
えばSEMによってサンプルウエハ内に注入された一次
ビームの良好な電気的なドレイン即ち排出を与え、且つ
外部的に印加された電圧がウエハのシリコンへ一様に伝
達されることを可能とするシリコン基板物質への電気的
接触を可能とする。シリコン基板の電圧の有効な制御は
ウエハの側部又は後ろ側に対する点接触を使用して達成
することが非常に困難なバイアス電極の比較的大きな接
触面積を介して達成される。バイアス電極の面積はしば
しばウエハに対する機械的損傷を発生し、粒子汚染を発
生し且つ多くの場合にはウエハに対して機械的な歪みを
発生させる点接触及びクリップに関連する問題を回避す
る。本発明に基づく実施例は、通常の静電チャックの利
点を維持しており、それらは、主に、ウエハの強制的な
平坦化及びウエハに対する機械的接触に起因する粒子発
生の回避である。
えばSEMによってサンプルウエハ内に注入された一次
ビームの良好な電気的なドレイン即ち排出を与え、且つ
外部的に印加された電圧がウエハのシリコンへ一様に伝
達されることを可能とするシリコン基板物質への電気的
接触を可能とする。シリコン基板の電圧の有効な制御は
ウエハの側部又は後ろ側に対する点接触を使用して達成
することが非常に困難なバイアス電極の比較的大きな接
触面積を介して達成される。バイアス電極の面積はしば
しばウエハに対する機械的損傷を発生し、粒子汚染を発
生し且つ多くの場合にはウエハに対して機械的な歪みを
発生させる点接触及びクリップに関連する問題を回避す
る。本発明に基づく実施例は、通常の静電チャックの利
点を維持しており、それらは、主に、ウエハの強制的な
平坦化及びウエハに対する機械的接触に起因する粒子発
生の回避である。
【0039】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図1】 本発明に基づく導電性リング電極を具備する
静電チャックを示した概略切断斜視図。
静電チャックを示した概略切断斜視図。
【図2】 本発明に基づく一体化電極を具備する静電チ
ャックを示した概略断面斜視図。
ャックを示した概略断面斜視図。
【図3】 本発明に基づく一体化電極を具備する別の静
電チャックを示した概略断面斜視図。
電チャックを示した概略断面斜視図。
【図4】 ウエハがマウントされる従来の機械的チャッ
クを示した概略斜視図。
クを示した概略斜視図。
【図5】 (A)は本発明に基づく原理を例示するため
に従来の機械的チャックを修正した概略斜視図、(B)
は(A)の修正した機械的チャックの概略部分的断面
図。
に従来の機械的チャックを修正した概略斜視図、(B)
は(A)の修正した機械的チャックの概略部分的断面
図。
【図6】 (A)は本発明に基づく原理を例示するため
に修正したチャックの概略斜視図、(B)は(A)の修
正したチャックの概略部分断面図。
に修正したチャックの概略斜視図、(B)は(A)の修
正したチャックの概略部分断面図。
【図7】 (A)はウエハをマウントする前の本発明に
基づく接触電極を具備する静電チャックの概略断面斜視
図、(B)はウエハがロボットエフェクタを使用してマ
ウントされる場合の(A)のチャックの概略断面図、
(C)はウエハがチャック上に把持されており且つロボ
ットエフェクタが抜き出しのために位置決めされている
状態を示した(A)及び(B)のチャックの概略断面
図。
基づく接触電極を具備する静電チャックの概略断面斜視
図、(B)はウエハがロボットエフェクタを使用してマ
ウントされる場合の(A)のチャックの概略断面図、
(C)はウエハがチャック上に把持されており且つロボ
ットエフェクタが抜き出しのために位置決めされている
状態を示した(A)及び(B)のチャックの概略断面
図。
【図8】 ウエハとの電気的接触を確立するために点接
触を使用した従来の機械的チャックの概略部分断面図。
触を使用した従来の機械的チャックの概略部分断面図。
【図9】 (A)はウエハの非導電性の層を介して孔開
けするために点接触を使用した従来のチャック構成を示
した概略図、(B)はウエハの非導電性の層を介して孔
開けするために点接触を使用した従来の技術を示したウ
エハの概略部分断面図。
けするために点接触を使用した従来のチャック構成を示
した概略図、(B)はウエハの非導電性の層を介して孔
開けするために点接触を使用した従来の技術を示したウ
エハの概略部分断面図。
【図10】 8インチ及び12インチのウエハに対する
能力を具備する本発明に基づく静電チャックを示した概
略斜視図。
能力を具備する本発明に基づく静電チャックを示した概
略斜視図。
【図11】 ロボット端部エフェクタによってウエハが
位置決めされている状態を示しており本発明に基づく導
電性リング電極を具備する静電チャックの概略斜視図。
位置決めされている状態を示しており本発明に基づく導
電性リング電極を具備する静電チャックの概略斜視図。
【図12】 図11に示したチャックの概略断面図。
【図13】 8インチ及び12インチのウエハに対する
能力を具備する本発明に基づく静電チャックを示した概
略平面図。
能力を具備する本発明に基づく静電チャックを示した概
略平面図。
【図14】 図13のチャックの概略断面図。
【図15】 本発明に基づくウエハ接触リングを付加し
た図13及び14のチャックの概略斜視図。
た図13及び14のチャックの概略斜視図。
【図16】 本発明に基づく方法の流れを示したフロー
チャート。
チャート。
100 静電チャック装置 105 ウエハ接触電極 110 静電チャック 115 チャッキング表面 120 内部電極 125,130 スプリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ ヘンリー ブラウン アメリカ合衆国, カリフォルニア 95123, サン ノゼ, ロス ピノス ウエイ 392 (72)発明者 ダニエル ニコラス ブイ アメリカ合衆国, カリフォルニア 94552, カストロ バレイ, マウント ラッセン ドライブ 19592
Claims (15)
- 【請求項1】 静電チャック装置において、 (a)非導電性のウエハを受取るチャッキング表面、 (b)付勢された場合に前記チャッキング表面に対して
前記ウエハを把持する静電力を発生させるチャッキング
電極、 (c)前記ウエハに対する電流経路を与えるために、前
記ウエハが把持されている場合に前記ウエハと接触する
導電性表面を具備する少なくとも1個のウエハ接触電
極、 を有していることを特徴とする静電チャック装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記チャッキング表
面及び前記少なくとも1個のウエハ接触電極が前記ウエ
ハの後ろ側表面と接触していることを特徴とする静電チ
ャック装置。 - 【請求項3】 請求項1において、前記少なくとも1個
のウエハ接触電極が少なくとも15cm2の接触面積を有
していることを特徴とする静電チャック装置。 - 【請求項4】 請求項1において、前記チャッキング表
面が誘電体物質からなる実質的に平坦で円形状の表面を
有しており、且つ前記少なくとも1個のウエハ接触電極
が少なくとも部分的に前記チャッキング表面を取囲む少
なくとも1個の環状セグメントを有していることを特徴
とする静電チャック装置。 - 【請求項5】 請求項1において、前記チャッキング表
面が誘電体物質からなる実質的に平坦で円形状の表面を
有しており、且つ前記少なくとも1個のウエハ接触電極
が実質的に前記チャッキング表面を取囲む環状リングを
有していることを特徴とする静電チャック装置。 - 【請求項6】 請求項1において、前記少なくとも1個
のウエハ接触電極が前記チャッキング表面上方へ突出し
且つウエハが前記チャック上に把持された場合に前記ウ
エハの後ろ側にしっかりと保持されるようにスプリング
上に装着されていることを特徴とする静電チャック装
置。 - 【請求項7】 請求項1において、前記少なくとも1個
のウエハ接触電極がL形状断面を有しており、前記断面
の上側部分がウエハが前記チャック上に把持された場合
にウエハの後ろ側と接触し、且つ前記断面の下側部分は
前記ウエハを前記チャッキング表面上に配置させる期間
中に前記ウエハから離れる方向に前記ウエハ接触電極を
移動させるために使用することが可能であることを特徴
とする静電チャック装置。 - 【請求項8】 請求項1において、第一組のチャッキン
グ電極が付勢された場合に前記チャッキング表面の第一
領域内のウエハへ把持力を付与するために第一組のチャ
ッキング電極が設けられており、且つ第二組のチャッキ
ング電極が付勢された場合に前記チャッキング表面の第
二領域内のウエハへ把持力を付与するために第二組のチ
ャッキング電極が設けられていることを特徴とする静電
チャック装置。 - 【請求項9】 請求項8において、前記チャッキング表
面の第一領域が前記チャッキング表面上の実質的に中心
に位置した円形状の領域を有しており、且つ前記チャッ
キング表面の第二領域が前記第一領域を取囲むほぼ環状
の領域を有していることを特徴とする静電チャック装
置。 - 【請求項10】 請求項9において、前記少なくとも1
個のウエハ接触電極の前記導電性表面が前記チャッキン
グ表面の第一領域と前記チャッキング表面の第二領域と
の間に位置されていることを特徴とする静電チャック装
置。 - 【請求項11】 請求項1において、前記チャッキング
表面が誘電体物質から構成されており且つ前記少なくと
も1個のウエハ接触電極が前記誘電体物質内に埋設され
ていることを特徴とする静電チャック装置。 - 【請求項12】 請求項11において、前記少なくとも
1個のウエハ接触電極が、スパッタリング、プレーティ
ング、真空蒸着、又は金属又はその他の導電性物質から
なるセクションを前記誘電体物質内に配置させることの
うちの1つを有する処理によって前記誘電体物質上に付
着されていることを特徴とする静電チャック装置。 - 【請求項13】 請求項1において、更に、ウエハ存在
インジケータを有していることを特徴とする静電チャッ
ク装置。 - 【請求項14】 請求項13において、前記ウエハ存在
インジケータが、ウエハが前記静電チャック装置上に存
在する場合に第一条件にあり且つウエハが前記静電チャ
ック装置に存在しない場合に第二条件にある電気的コン
タクトを有していることを特徴とする静電チャック装
置。 - 【請求項15】 ウエハへの電流経路を確立する間に非
導電性のウエハをチャッキングする方法において、 (a)チャッキング表面上にウエハを配置し、 (b)前記ウエハを前記チャッキング表面に対して把持
する静電力を発生するためにチャッキング電極を付勢
し、 (c)前記ウエハへの電流経路を与えるために前記ウエ
ハが把持された場合に前記ウエハと接触する導電性表面
を持っている少なくとも1個のウエハ接触電極と前記ウ
エハの後ろ側を接触させる、 ことを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15930899P | 1999-10-14 | 1999-10-14 | |
US60/159308 | 1999-10-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001118914A true JP2001118914A (ja) | 2001-04-27 |
Family
ID=22572005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000314659A Pending JP2001118914A (ja) | 1999-10-14 | 2000-10-16 | ウエハ接触電極を具備する静電チャック及びウエハチャッキング方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001118914A (ja) |
KR (1) | KR20010040072A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100773723B1 (ko) | 2005-09-08 | 2007-11-06 | 주식회사 아이피에스 | 플라즈마 처리장치 |
CN111883475A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-11-03 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 晶圆清洗设备中的卡盘装置及晶圆清洗设备 |
CN112103213A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-18 | 苏州铼铂机电科技有限公司 | 一种可应用于多尺寸晶圆解键合的工装 |
CN112236852A (zh) * | 2018-06-19 | 2021-01-15 | 科磊股份有限公司 | 开槽静电吸盘 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1498777A1 (en) | 2003-07-15 | 2005-01-19 | ASML Netherlands B.V. | Substrate holder and lithographic projection apparatus |
KR101327509B1 (ko) * | 2012-06-29 | 2013-11-08 | 세메스 주식회사 | 집적회로 소자 제조 장치 |
-
2000
- 2000-10-13 KR KR1020000060224A patent/KR20010040072A/ko not_active Application Discontinuation
- 2000-10-16 JP JP2000314659A patent/JP2001118914A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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