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

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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。
11. 【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。
12. 【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。
13. 【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。
14. 【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。
15. 【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。