KR101849383B1 - Heated electrostatic chuck including mechanical clamp capability at high temperature - Google Patents

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페리 제이.아이. 저스티센
알란 디. 위드
윌리암 다비스 이
아쉬빈 푸로히트
개리 엠. 쿡
로버트 라트멜
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액셀리스 테크놀러지스, 인크.
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Abstract

클램핑 플레이트를 갖는 정전기 클램프가 제공되며, 여기서 클램핑 플레이트의 클램핑 표면은 워크피스를 접촉하도록 구성된다. 하나 또는 둘 이상의 전극들에 인가된 전압은 워크피스를 클램핑 표면으로 선택적으로 정전기적으로 끌어당긴다. 하나 또는 둘 이상의 보조 클램핑 부재들이 더 제공되며, 하나 또는 둘 이상의 보조 클램핑 부재들은 클램핑 표면에 워크피스의 적어도 일부를 선택적으로 고정시키도록 구성된다. 워크피스의 온도를 결정하도록 구성된 온도 모니터링 디바이스가 제공되며, 컨트롤러는 워크피스의 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 또는 둘 이상의 전극들 및 하나 또는 둘 이상의 보조 클램핑 부재들에 대한 전압의 제어를 통해서 클램핑 표면에 워크피스를 선택적으로 클램핑하도록 구성된다.An electrostatic clamp is provided having a clamping plate, wherein the clamping surface of the clamping plate is configured to contact the workpiece. The voltage applied to one or more electrodes selectively attracts the workpiece electrostatically to the clamping surface. One or more secondary clamping members are further provided and the one or more secondary clamping members are configured to selectively fix at least a portion of the workpiece to the clamping surface. There is provided a temperature monitoring device configured to determine a temperature of a workpiece and wherein the controller is configured to control the temperature of the workpiece based on at least a portion of the temperature of the workpiece by controlling the voltage to one or more electrodes and one or more auxiliary clamping members, And is configured to selectively clamp a workpiece on its surface.

Description

고온에서 기계적 클램프 성능을 포함하는 가열된 정전 척{HEATED ELECTROSTATIC CHUCK INCLUDING MECHANICAL CLAMP CAPABILITY AT HIGH TEMPERATURE}[0001] HEATED ELECTROSTATIC CHUCK INCLUDING MECHANICAL CLAMP CAPABILITY AT HIGH TEMPERATURE [0002]

관련 출원에 대한 참조Reference to Related Application

본 출원은, 2010년 6월 8일자로 출원되고, 발명의 명칭이 "HEATED ELECTROSTATIC CHUCK INCLUDING MECHANICAL CLAMP CAPABILITY AT HIGH TEMPERATURE"인 미국 가출원 일련 번호 제61/352,554호; 및 2010년 6월 8일자로 출원되고, 발명의 명칭이 "HEATED ANNULUS CHUCK"인 미국 가출원 일련 번호 제61/352,665호의 이익을 주장하며, 이들 전체는 본 명세서에 완전하게 설명된 것처럼 인용에 의해 본원에 포함된다.This application is related to U.S. Provisional Application Serial No. 61 / 352,554, filed June 8, 2010, entitled HEATED ELECTROSTATIC CHUCK INCLUDING MECHANICAL CLAMP CAPABILITY AT HIGH TEMPERATURE; And U.S. Provisional Application Serial No. 61 / 352,665, filed June 8, 2010, entitled HEATED ANNUAL CHUCK, all of which are incorporated by reference herein in their entirety, .

본 발명의 분야Field of the Invention

본 발명은, 일반적으로 이온 주입 시스템들을 포함하지만 이에 한정하지 않는 반도체 프로세싱 장비에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 특정 이온 주입 애플리케이션들에 이용하기 위한 기계적 클램핑 성능을 갖는 정전 척(electrostatic chuck)에 관한 것이다.The present invention relates generally to semiconductor processing equipment, including but not limited to ion implantation systems, and more particularly to an electrostatic chuck having mechanical clamping capabilities for use in certain ion implantation applications .

정전 클램프들 또는 정전 척들(ESCs)은, 이온 주입, 에칭, 화학 기상 증착(CVD) 등과 같은 플라즈마-기반 또는 진공-기반 반도체 프로세스들 동안 지지체 표면상의 고정 위치에 워크피스들 또는 기판들을 클램핑하기 위해 반도체 제조 산업에 종종 활용된다. 워크피스 온도 제어뿐만 아니라 이러한 ESC들의 정전 클램핑 성능들은, 반도체 기판들, 워크피스들 또는 웨이퍼들(예컨대, 실리콘 웨이퍼들)에서 꽤 가치있는 것으로 입증되었다. 통상적인 ESC는, 예를 들어, 도전성 전극 또는 배킹 플레이트(backing plate)에 걸쳐 위치된 유전체 층을 포함하고, 여기서 반도체 웨이퍼는, 프로세싱됨에 따라서 웨이퍼에 대해 지지 표면으로서 동작하는 ESC의 표면상에 위치된다(예를 들어, 웨이퍼는 유전체 층의 표면상에 위치된다). 반도체 프로세싱(예컨대, 이온 주입) 동안, 클램핑 전압은 통상적으로 웨이퍼와 전극 사이에 인가되며, 이에 의해 웨이퍼는 척 표면에 대해 정전기력에 의해 클램핑된다.Electrostatic clamps or electrostatic chucks (ESCs) are used to clamp workpieces or substrates to a fixed position on a support surface during plasma-based or vacuum-based semiconductor processes such as ion implantation, etching, chemical vapor deposition It is often used in the semiconductor manufacturing industry. The electrostatic clamping capabilities of these ESCs as well as the workpiece temperature control have been proven to be quite valuable in semiconductor substrates, workpieces or wafers (e.g., silicon wafers). Typical ESCs include, for example, a dielectric layer positioned over a conductive electrode or a backing plate, wherein the semiconductor wafer is positioned on a surface of the ESC that acts as a support surface with respect to the wafer as it is being processed (E.g., the wafer is positioned on the surface of the dielectric layer). During semiconductor processing (e.g., ion implantation), the clamping voltage is typically applied between the wafer and the electrode, whereby the wafer is clamped by the electrostatic force against the chuck surface.

몇몇 상황들에서, 워크피스 상에서 고온 프로세싱을 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, (예컨대, 1000℃에 근접하는)이러한 고온들은 종래의 ESC들에 의해 나타난 정전기 클램핑력(electrostatic clamping force)에 부정적으로 영향을 줄 수 있다.In some situations, it is desirable to perform high temperature processing on the workpiece. However, these high temperatures (e.g., near 1000 ° C) can negatively affect the electrostatic clamping force exhibited by conventional ESCs.

본 개시물은, 워크피스 상에서 클램핑력을 적절하게 유지하면서 워크피스 상에서 고온 프로세싱이 수행되는, 개선된 정전기 클램핑에 대해서 발명자들에 의해 발견된 필요성에 대해 다룬다. 따라서, 본 발명은 반도체 프로세싱 시스템에서 워크피스들을 클램핑하기 위한 시스템, 장치, 및 방법을 제공함으로써 종래 방법의 한계들을 극복한다. 이에 따라, 이하는 본 발명의 몇몇 양상들의 기본적인 이해를제공하기 위해 본 발명의 간략화된 개요를 제시한다. 이 개요는 본 발명의 광범위한 개관은 아니다. 이는, 본 발명의 중요한 또는 주요한 엘리먼트들을 식별하거나 또는 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되지 않는다. 본 개요의 목적은 이후 제시되는 더욱 상세한 설명에 대한 서론으로서 간략화된 형태로 본 발명의 몇몇 개념들을 제시하기 위한 것이다.The present disclosure addresses the need found by the inventors for improved electrostatic clamping in which high temperature processing is performed on a workpiece while adequately holding the clamping force on the workpiece. Accordingly, the present invention overcomes the limitations of prior art methods by providing a system, apparatus, and method for clamping workpieces in a semiconductor processing system. Accordingly, the following presents a simplified summary of the invention in order to provide a basic understanding of some aspects of the invention. This summary is not an extensive overview of the present invention. It is not intended to identify key or key elements of the invention or to limit the scope of the invention. The purpose of this summary is to present some concepts of the invention in a simplified form as an introduction to the more detailed description presented hereinafter.

본 발명은, 일반적으로 지지 표면상에 워크피스의 위치를 선택적으로 유지하기 위한 장치, 시스템, 및 방법에 관한 것이다. 지지체 또는 클램핑 표면을 갖는 클램핑 플레이트를 포함하는 정전기 클램프가 제공되며, 여기서 클램핑 표면은 워크피스를 접촉하도록 구성된다. 하나 또는 둘 이상의 전극들은 클램핑 플레이트와 연관되며, 하나 또는 둘 이상의 전극들에 인가된 전압은 그들 사이에 정전기 클램핑력을 인가하기 위해 클램핑 표면에 워크피스를 선택적으로 정전기적으로 끌어당기도록 동작가능하다. 본 발명에서, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램핑 부재들이 더 제공되며, 여기서 하나 또는 둘 이상의 보조 클램핑 부재들은 클램핑 표면에 워크피스의 적어도 일부를 선택가능하게 고정시키도록 구성된다. 워크피스의 온도를 결정하도록 구성된 온도 모니터링 디바이스가 또한 제공되며, 컨트롤러는 워크피스의 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 또는 둘 이상의 전극들에 인가된 일 전압의 제어 및/또는 하나 또는 둘 이상의 보조 클램핑 부재들의 제어를 통해서 클램핑 표면에 워크피스를 선택적으로 클램핑하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 클램프는, 워크피스의 위치를 선택적으로 유지하기 위한 정전기 클램프(electrostatic clamp)로서, 클램핑 표면을 갖는 클램핑 플레이트 ― 상기 클램핑 표면은 상기 워크피스를 접촉시키도록 구성됨 ―, 상기 클램핑 플레이트와 연관된 하나 또는 그 초과의 전극들 ― 상기 하나 또는 그 초과의 전극들에 인가된 전압은 상기 워크피스를 상기 클램핑 표면에 선택적으로 정전기적으로 끌어당기도록 동작가능함 ―, 상기 워크피스의 적어도 일부분을 상기 클램핑 표면에 선택적으로 고정시키도록 구성된 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들, 상기 워크피스와 연관된 온도를 결정하도록 구성된 온도 모니터링 디바이스, 및 상기 워크피스와 연관된 상기 온도에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 하나 또는 그 초과의 전극들에 인가된 상기 전압의 제어 및 상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들의 제어를 통해서 상기 워크피스를 상기 클램핑 표면에 선택적으로 클램핑하도록 구성된 제어기(controller)를 포함하고, 맞물림 해제 위치(disengaged position)에서, 상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은 상기 워크피스의 평면 아래에 놓이도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정전기 클램프는, 상기 클램핑 플레이트와 연관된 히터를 더 포함하고, 상기 히터는 상기 클램핑 플레이트 및 상기 워크피스 중 하나 또는 그 초과의 것을 선택적으로 가열하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프는, 배킹 플레이트(backing plate)를 더 포함하고, 상기 배킹 플레이트는 상기 정전기 클램프에 대한 구조적 지지(structural support) 및 강성(rigidity)을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에서, 상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은 하나 또는 그 초과의 축들에 대해 회전하거나, 병진하거나, 상기 하나 또는 그 초과의 축들에 대해 회전 및 병진하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 클램핑 부재들을 포함하고, 맞물림 위치(engaged position)에서, 상기 하나 또는 그 초과의 클램핑 부재들 각각의 부분은 상기 워크피스의 상부 표면에 맞물리도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프는, 상기 하나 또는 그 초과의 클램핑 부재들 중 적어도 하나는 상기 하나 또는 그 초과의 축들과 연관된 캠(cam) 메커니즘을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에서, 상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은, 상기 클램핑 표면에 대해 선택적으로 병진하거나, 상기 클램핑 표면에 대해 선택적으로 회전하거나, 상기 클램핑 표면에 대해 선택적으로 회전 및 병진하도록 구성되고, 상기 보조 클램핑 부재들에서 상기 클램핑 표면과 연관된 적어도 하나의(at least a) 평면 내에 상기 워크피스를 선택적으로 한정시키는, 하나 또는 그 초과의 핀들을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에서, 상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은 상기 워크피스의 둘레의 적어도 일부를 선택적으로 고정시키도록 구성되고, 상기 워크피스는 상기 클램핑 표면의 평면을 따라서 이동하는 것으로부터 일반적으로 선택적으로 방지될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에서, 상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은 상기 워크피스의 상부 평면의 하나 또는 그 초과의 부분들을 상기 클램핑 표면에 선택적으로 고정시키도록 구성되고, 상기 워크피스는 상기 클램핑 표면의 평면에 수직하여 이동하는 것으로부터 일반적으로 선택적으로 방지될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에서, 상기 워크피스는, 실리콘, 실리콘 카바이드, 게르마늄, 및 갈륨 비소 중 하나 또는 그 초과의 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에서, 상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은 제 1 클램핑 세트 및 제 2 클램핑 세트로 분할되고, 상기 제 1 클램핑 세트는 제 1 크기의 제 1 워크피스를 상기 클램핑 표면으로 선택적으로 기계적으로 클램핑하도록 구성되고, 그리고 상기 제 2 클램핑 세트는 제 2 크기의 제 2 워크피스를 상기 클램핑 표면으로 선택적으로 기계적으로 클램핑하도록 구성되고, 상기 제 2 크기는 상기 제 1 크기보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에서, 상기 제 2 워크피스가 상기 클램핑 표면상에 놓일 때, 상기 제 1 클램핑 세트는, 일반적으로 상기 클램핑 표면의 평면 아래에 선택적으로 위치되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 클램프에 워크피스를 클램핑하기 위한 방법은, 상기 정전기 클램프에 클램핑 전압을 선택적으로 제공하고, 상기 정전기 클램프에서 상기 정전기 클램프의 클램핑 표면에 상기 워크피스를 선택적으로 정전기적으로 클램핑하는 단계, 및 하나 또는 그 초과의 미리결정된 조건들에 기초하여 상기 워크피스에 기계적 클램핑력을 선택적으로 인가하기 위해 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 하나 또는 그 초과의 미리결정된 조건들은 상기 워크피스 및 상기 정전기 클램프 중 하나 또는 그 초과의 미리결정된 온도를 포함하고, 상기 기계적 클램핑력은, 상기 워크피스 또는 상기 정전기 클램프 중 적어도 하나의 온도가 상기 미리결정된 온도를 충족하거나 또는 초과할 때, 인가되며, 맞물림 해제 위치에서, 상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은 상기 워크피스의 평면 아래에 놓이도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에 워크피스를 클램핑하기 위한 방법은, 상기 하나 또는 그 초과의 미리결정된 조건들은 상기 미리결정된 온도에 있는 상기 정전기 클램프의 유전체 층의 증가된 전기 전도율과 연관된 미리결정된 누설 전류를 더 포함하고, 상기 기계적 클램핑력은, 상기 정전기 클램프와 연관되는 측정된 전류가 상기 미리결정된 누설 전류를 충족하거나 또는 초과할 때, 인가될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에 워크피스를 클램핑하기 위한 방법에서, 상기 미리결정된 온도는 200℃를 초과할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에 워크피스를 클램핑하기 위한 방법에서, 상기 기계적 클램핑력의 선택적인 인가(selective application)는 상기 워크피스의 둘레에 인가될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에 워크피스를 클램핑하기 위한 방법에서, 상기 기계적 클램핑력의 선택적인 인가는, 상기 워크피스가 상기 클램핑 표면의 평면을 따라서 이동하는 것을 일반적으로 방지하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에 워크피스를 클램핑하기 위한 방법에서, 상기 기계적 클램핑력의 선택적인 인가는, 상기 워크피스의 상부 표면에 인가될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에 워크피스를 클램핑하기 위한 방법에서, 상기 클램핑 전압은, 상기 기계적 클램핑력이 인가된 후, 또는 일반적으로는 상기 기계적 클램핑력이 인가됨과 동시에, 중단될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에 워크피스를 클램핑하기 위한 방법에서, 상기 하나 또는 그 초과의 미리결정된 조건들은, 상기 워크피스 또는 상기 정전기 클램프 중 적어도 하나에 대한 중력 또는 관성력 중 적어도 하나가 상기 정전기 클램프와 연관된 정전기력들이 상기 정전기 클램프에 대해 고정된 위치에 상기 워크피스를 유지시키기에 불충분한 양을 충족하거나 또는 초과하면 상기 기계적 클램핑력이 인가되도록, 상기 정전기 클램프의 각 위치(angular position)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기 클램프에 워크피스를 클램핑하기 위한 방법에서, 상기 하나 또는 그 초과의 미리결정된 조건들은 상기 워크피스 또는 상기 정전기 클램프 중 적어도 하나에 인가된 병진력, 또는 상기 워크피스 또는 상기 정전기 클램프 중 적어도 하나에 인가된 관성력 중 적어도 하나의 결정을 포함하고, 상기 병진력 또는 상기 관성력은, 상기 정전기 클램프와 연관된 정전기력들이 상기 정전기 클램프에 대해 고정 위치에 상기 워크피스를 유지시키는데 불충분한 양을 충족하거나 또는 초과할 수 있다.The present invention relates generally to an apparatus, system, and method for selectively maintaining the position of a workpiece on a support surface. There is provided an electrostatic clamp comprising a support or clamping plate having a clamping surface, wherein the clamping surface is configured to contact the workpiece. One or more electrodes are associated with the clamping plate and the voltage applied to the one or more electrodes is operable to selectively electrostatically attract the workpiece to the clamping surface to apply an electrostatic clamping force therebetween . In the present invention, one or more auxiliary mechanical clamping members are further provided, wherein one or more auxiliary clamping members are configured to selectively fix at least a portion of the workpiece to the clamping surface. A temperature monitoring device configured to determine a temperature of a workpiece is also provided and the controller controls one voltage applied to one or more electrodes based at least in part on the temperature of the workpiece and / And selectively clamping the workpiece to the clamping surface through control of the members.
An electrostatic clamp according to one embodiment of the present invention is an electrostatic clamp for selectively retaining the position of a workpiece, comprising: a clamping plate having a clamping surface, the clamping surface configured to contact the workpiece, , One or more electrodes associated with the clamping plate, the voltage applied to the one or more electrodes being operable to selectively electrostatically attract the workpiece to the clamping surface, One or more auxiliary clamping members configured to selectively secure at least a portion of the workpiece to the clamping surface, a temperature monitoring device configured to determine a temperature associated with the workpiece, Based on this, the one or more electrodes And a controller configured to selectively clamp the workpiece to the clamping surface through control of the voltage applied to the clamping member and control of the one or more auxiliary clamping members, The one or more auxiliary clamping members are configured to lie below the plane of the workpiece.
An electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention may further comprise a heater associated with the clamping plate, the heater being configured to selectively heat one or more of the clamping plate and the workpiece.
The electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention may further include a backing plate, which can provide structural support and rigidity for the electrostatic clamp.
In an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, the one or more auxiliary clamping members may be configured to rotate, translate, or rotate and translate relative to one or more axes, One or more clamping members configured and, in an engaged position, a portion of each of the one or more clamping members may be configured to engage an upper surface of the workpiece.
An electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention is characterized in that at least one of said one or more clamping members may comprise a cam mechanism associated with said one or more axes.
In an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, the one or more auxiliary clamping members may be selectively translated with respect to the clamping surface, selectively rotated with respect to the clamping surface, And may include one or more pins configured to selectively limit the workpiece within at least one plane associated with the clamping surface in the sub-clamping members.
In an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, the one or more auxiliary clamping members are configured to selectively fix at least a portion of the periphery of the workpiece, wherein the workpiece has a flat surface And thus can generally be selectively prevented from moving.
In an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, the one or more auxiliary clamping members are configured to selectively fix one or more portions of an upper plane of the workpiece to the clamping surface, The workpiece can generally be selectively prevented from moving perpendicular to the plane of the clamping surface.
In an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, the workpiece may comprise one or more of silicon, silicon carbide, germanium, and gallium arsenide.
In an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, said one or more auxiliary clamping members are divided into a first clamping set and a second clamping set, said first clamping set comprising a first workpiece Wherein the second clamping set is configured to selectively mechanically clamp a second workpiece of a second size to the clamping surface and the second size is configured to selectively mechanically clamp the second workpiece to the clamping surface, 1 size.
In an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, when the second workpiece lies on the clamping surface, the first set of clamping can be configured to be selectively positioned generally below the plane of the clamping surface have.
A method for clamping a workpiece to an electrostatic clamp according to an embodiment of the present invention includes the steps of selectively providing a clamping voltage to the electrostatic clamp and selectively applying the workpiece to a clamping surface of the electrostatic clamp in the electrostatic clamp, And one or more auxiliary clamping members to selectively apply a mechanical clamping force to the workpiece based on one or more predetermined conditions, Or more of the workpiece and the electrostatic clamp includes a predetermined temperature of one or more of the workpiece and the electrostatic clamp and the mechanical clamping force is such that the temperature of at least one of the workpiece or the electrostatic clamp is less than the predetermined When the temperature is met or exceeded, , In the disengaged position, the one or more than that of the secondary clamping members are configured to be placed on the flat bottom of the workpiece.
A method for clamping a workpiece to an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention is characterized in that said one or more predetermined conditions are selected from the group consisting of a pre- And the mechanical clamping force may be applied when the measured current associated with the electrostatic clamp meets or exceeds the predetermined leakage current.
In a method for clamping a workpiece to an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, the predetermined temperature may exceed 200 [deg.] C.
In a method for clamping a workpiece to an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, a selective application of the mechanical clamping force may be applied around the workpiece.
In a method for clamping a workpiece to an electrostatic clamp according to yet another embodiment of the present invention, the selective application of the mechanical clamping force generally prevents the workpiece from moving along the plane of the clamping surface .
In a method for clamping a workpiece to an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, the selective application of the mechanical clamping force may be applied to the upper surface of the workpiece.
In a method for clamping a workpiece to an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, the clamping voltage is interrupted after the mechanical clamping force is applied, or generally at the same time the mechanical clamping force is applied .
In a method for clamping a workpiece to an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, the one or more predetermined conditions may include at least one of gravity or inertial forces for at least one of the workpiece or the electrostatic clamp Such that the electrostatic force associated with the electrostatic clamp meets or exceeds an amount insufficient to hold the workpiece in a fixed position relative to the electrostatic clamp, the angular position of the electrostatic clamp ).
In a method for clamping a workpiece to an electrostatic clamp according to another embodiment of the present invention, the one or more predetermined conditions may include a translational force applied to at least one of the workpiece or the electrostatic clamp, Piece or an inertial force applied to at least one of the electrostatic clamps, wherein the translational force or the inertial force is such that electrostatic forces associated with the electrostatic clamp hold the workpiece in a fixed position relative to the electrostatic clamp It may meet or exceed an insufficient amount.

따라서, 전술한 목적 그리고 관련 목적의 달성을 위해, 본 발명은 이하 완전하게 설명되고 청구항들에서 특별히 지목된 특징들을 포함한다. 후술하는 설명 및 첨부된 도면들은 본 발명의 특정 예시적인 실시예들을 상세하게 설명한다. 이러한 실시예들은, 그러나, 본 발명의 원리들이 채용될 수 있는 다양한 방식들 중 몇 가지만을 나타낸다. 본 발명의 다른 목적들, 이점들 및 신규 특징들이, 도면들과 관련하여 고려될 때, 본 발명의 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.Accordingly, to the accomplishment of the foregoing and related ends, the invention comprises the features hereinafter fully described and particularly pointed out in the claims. The following description and the annexed drawings set forth in detail certain illustrative embodiments of the invention. These embodiments, however, represent only a few of the various ways in which the principles of the present invention may be employed. Other objects, advantages and novel features of the present invention will become apparent from the following detailed description of the invention when considered in connection with the drawings.

도 1은 본 개시물의 일 양상에 따른 개략적인 예시적인 이온 주입 시스템이다.
도 2는 본 개시물의 다른 예시적인 양상에 따른 정전기 클램프의 단면도이다.
도 3은 본 개시물의 또 다른 예시적인 양상에 따른 정전기 클램프의 다른 단면도이다.
도 4는 본 개시물의 또 다른 예에 따른 예시적인 정전기 클램프의 평면도이다.
도 5는 본 개시물의 다른 예시적인 양상에 따른 도 4의 정전기 클램프의 단면도이다.
도 6은 본 개시물의 추가의 예시적인 양상에 따른 다른 예시적인 정전기 클램프의 평면도이다.
도 7은 본 개시물의 다른 예에 따른 제 1 크기의 제 1 워크피스를 홀딩하는 정전기 클램프의 단면도이다.
도 8은 본 개시물의 다른 예에 따른 제 2 크기의 제 2 워크피스를 홀딩하는 도 7의 정전기 클램프의 단면도이다.
도 9는 본 개시물의 추가적인 양상에 따른 워크피스를 클램핑하기 위한 예시적인 방법이다.1 is a schematic, exemplary ion implantation system in accordance with an aspect of the disclosure.
2 is a cross-sectional view of an electrostatic clamp according to another exemplary aspect of the present disclosure;
3 is another cross-sectional view of an electrostatic clamp according to another exemplary aspect of the present disclosure.
4 is a plan view of an exemplary electrostatic clamp according to another example of the present disclosure.
5 is a cross-sectional view of the electrostatic clamp of FIG. 4 in accordance with another exemplary aspect of the present disclosure.
6 is a plan view of another exemplary electrostatic clamp according to a further exemplary aspect of the present disclosure.
7 is a cross-sectional view of an electrostatic clamp for holding a first workpiece of a first size according to another example of the present disclosure;
8 is a cross-sectional view of the electrostatic clamp of Fig. 7 holding a second workpiece of a second size according to another example of the present disclosure;
Figure 9 is an exemplary method for clamping a workpiece according to a further aspect of the disclosure.

본 발명자들은 고온 프로세싱이 워크피스와 정전기 클램프 사이의 클램핑력에 부정적으로 영향을 줄 수 있다는 것을 현재 인식하고 있으며, 여기서 정전기 클램프 상의 유전체 층이 고온의 결과로서 쇠약(break down)해지기 시작하여 이에 따라 유전체 층의 도전성에 부정적인 영향을 주는 것으로 믿어진다. 유전체 층의 도전성에 있어서의 증가는 그 지지 표면에 대해 고정 위치 내에 워크피스를 클램핑하고 홀딩하기 위해 충분히 높은 전계를 발생시키도록 하기 위해 정전기 클램프의 성능을 제한한다.The present inventors are now aware that high temperature processing can adversely affect the clamping force between the workpiece and the electrostatic clamp where the dielectric layer on the electrostatic clamp begins to break down as a result of the high temperature, Thereby negatively affecting the conductivity of the dielectric layer. The increase in conductivity of the dielectric layer limits the performance of the electrostatic clamp to produce an electric field high enough to clamp and hold the workpiece within the fixed position relative to its support surface.

따라서, 본 발명은 일반적으로 정전기 클램프에 보충의 기계적 클램핑 메커니즘을 제공함으로써 고온(예컨대, 600℃-1000℃ 정도)에서 개선된 클램핑을 제공하는 정전기 클램프에 관한 것이다. 이에 따라, 본 발명은 도면들을 참조하여 이하 설명될 것이며, 여기서 동일한 참조 수치들이 전체에 걸쳐 동일한 엘리먼트들을 지칭하도록 이용될 수 있다. 이러한 양상들의 설명은 단지 예시적이며, 이들은 제한적인 의미로 해석되지 않아야함을 이해해야 한다. 이하의 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 수많은 특정 세부사항들이 설명되어 본 발명의 전반적인 이해를 제공한다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 세부사항들 없이 실행될 수 있다는 것이 당업자들에게는 명백할 것이다.Accordingly, the present invention is generally directed to an electrostatic clamp that provides improved clamping at high temperatures (e.g., from about 600 [deg.] C to about 1000 [deg.] C) by providing a complementary mechanical clamping mechanism to the electrostatic clamp. Accordingly, the invention will be described below with reference to the drawings, wherein like reference numerals may be used to refer to like elements throughout. It should be understood that the description of these aspects is merely illustrative, and that they should not be construed in a limiting sense. In the following description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific details.

이제 도면들을 참조하여, 본 발명의 일 예시적인 양상에 따르면, 도 1은 예시적인 이온 주입 시스템(100)을 예시하고, 여기서 이온 주입 시스템은 워크피스로 이온들을 그 내부에서 주입하는 이온 빔(104)에 대해 워크피스(102)(예컨대, 하나 또는 둘 이상의 실리콘, 실리콘 카바이드, 게르마늄, 및 갈륨 비소를 포함하는 웨이퍼 또는 반도체 기판)를 스캐닝하도록 동작가능하다. 일반적으로, 정전기 클램프(105)(또한, 정전 척 또는 ESC로서 지칭됨)는, 아래에 더욱 상세하게 설명될 것과 같이, 여기에 워크피스(102)를 클램핑한다.Referring now to the drawings, in accordance with one illustrative aspect of the present invention, FIG. 1 illustrates an exemplary ion implantation system 100, wherein an ion implantation system includes an ion beam 104 (E.g., a wafer or semiconductor substrate that includes one or more silicon, silicon carbide, germanium, and gallium arsenide) with respect to a workpiece 102 (e.g. Generally, an electrostatic clamp 105 (also referred to as an electrostatic chuck or ESC) clamps the workpiece 102 thereto, as will be described in more detail below.

앞서 언급된 바와 같이, 본 발명의 다양한 양상들은, 도 1의 예시적인 시스템(100)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 유형의 이온 주입 장치와 관련하여 구현될 수 있다. 예시적인 이온 주입 시스템(100)은, 터미널(106), 빔라인 어셈블리(108), 및 일반적으로 프로세스 챔버(112)를 형성하는 종단 스테이션(110)을 포함하고, 여기서 이온 빔(104)은 일반적으로 워크피스 로케이션(114)에 위치된 워크피스(102)에 지향된다. 터미널(106) 내의 이온 소스(116)는 추출된 이온 빔(120)(예컨대, 구분되지 않는 이온 빔)을 빔라인 어셈블리(108)에 제공하기 위해 전력 공급기(118)에 의해 전력을 공급받고, 여기서 이온 소스는 소스 챔버로부터 이온들을 추출하고 이에 따라 추출된 이온 빔을 빔라인 어셈블리(108)를 향해서 지향시키기 위해 하나 또는 둘 이상의 추출 전극들(122)을 포함한다.As noted above, various aspects of the present invention may be implemented in connection with any type of ion implantation apparatus, including, but not limited to, the exemplary system 100 of FIG. Exemplary ion implantation system 100 includes a terminal 106, a beamline assembly 108 and an end station 110 that generally forms a process chamber 112 wherein the ion beam 104 is generally Is directed to the workpiece (102) located in the workpiece location (114). The ion source 116 in the terminal 106 is powered by the power supply 118 to provide the extracted ion beam 120 (e.g., an indistinguishable ion beam) to the beamline assembly 108, where The ion source includes one or more extraction electrodes 122 to extract ions from the source chamber and thus direct the extracted ion beam toward the beamline assembly 108.

빔라인 어셈블리(108)는, 예를 들어, 소스(116)에 인접하는 입구(126) 및 종단 스테이션(110)에 인접하는 출구(128)를 갖는 빔가이드(124)를 포함한다. 빔가이드(124)는, 예를 들어, 추출된 이온 빔(120)을 수용하고, 리졸빙 개구(132)를 통해서 적절한 에너지-대-질량 비 또는 범위의 이온만을 워크피스(102)에 통과시키기 위한 쌍극자 전계를 생성하는 질량 분석기(130){예컨대, 질량 분석 마그넷}를 포함한다. 질량 분석기(130)를 통과하여 리졸빙 개구(132)를 빠져나간 이온들은 일반적으로 그 원하는 에너지-대-질량 비 또는 범위의 이온들을 갖는 질량 분석된 또는 바람직한 이온 빔(134)을 정의한다. 빔라인 어셈블리(108)와 연관된 다양한 빔 포밍 및 쉐이핑 구조물들(미도시)은, 이온 빔이 원하는 빔 경로(136)를 따라서 워크피스(102)에 이송될 때, 이온 빔(104)을 유지하고 바운딩하도록 추가로 제공될 수 있다.The beamline assembly 108 includes a beam guide 124 having an inlet 126 adjacent the source 116 and an exit 128 adjacent the terminating station 110, for example. The beam guide 124 may be configured to receive the extracted ion beam 120 and to pass only the appropriate energy-to-mass ratio or range of ions through the resolving aperture 132 to the workpiece 102 And a mass analyzer 130 (for example, a mass analyzing magnet) that generates a dipole electric field. Ions exiting the resolving aperture 132 through the mass analyzer 130 generally define a mass analyzed or preferred ion beam 134 having the desired energy-to-mass ratio or range of ions. Various beamforming and shaping structures (not shown) associated with the beamline assembly 108 may be used to hold the ion beam 104 and to constrain the ion beam 104 when bound to the workpiece 102 along the desired beam path 136. [ . ≪ / RTI >

일 예시에서, 바람직한 이온 빔(134)은 워크피스(102)를 향해서 지향되고, 여기서 워크피스는 일반적으로 종단 스테이션(110)과 연관된 워크피스 스캐닝 시스템(138)을 통해서 위치된다. 도 1에 예시된 종단 스테이션(110)은, 예를 들어, 진공처리된(evacuated) 프로세스 챔버(112) 내에서 워크피스의 기계적 스캐닝을 제공하는 "직렬" 유형 종단 스테이션을 포함할 수 있으며, 상기 진공처리된 프로세스 챔버 내에서 워크피스(102)(예컨대, 반도체 웨이퍼, 디스플레이 패널, 또는 다른 워크피스)는 워크피스 스캐닝 시스템(138)을 통해서 하나 또는 둘 이상의 방향으로 빔 경로(136)를 통해서 기계적으로 병진된다. 본 발명의 일 예시적인 양상에 따르면, 이온 주입 시스템(100)은 일반적으로 고정되어 있는 것으로서 바람직한 이온 빔(134)(예컨대, "스폿 빔" 또는 "펜슬 빔"으로서 지칭됨)을 제공하고, 여기서 워크피스 스캐닝 시스템(138)은 일반적으로 고정 이온 빔과 관련하여 2개의 일반적으로 직교하는 축들에서 워크피스(102)를 일반적으로 병진한다. 이는, 그러나, 배치 또는 다른 유형의 종단 스테이션들이 교대로 채용될 수 있다는 것에 유의해야 하며, 여기서 다수의 워크피스들(102)은 동시에 스캐닝될 수 있고, 이러한 종단 스테이션들은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로서 고찰된다.In one example, a preferred ion beam 134 is directed toward the workpiece 102, wherein the workpiece is generally located through a workpiece scanning system 138 associated with the terminating station 110. An end station 110 illustrated in FIG. 1 may include, for example, a "serial" type end station that provides mechanical scanning of a workpiece within an evacuated process chamber 112, The workpiece 102 (e.g., a semiconductor wafer, display panel, or other workpiece) in the vacuum-processed process chamber is passed through the workpiece scanning system 138 in one or more directions through the beam path 136, . According to one exemplary aspect of the present invention, the ion implantation system 100 provides a generally preferred ion beam 134 (e.g., referred to as a "spot beam" or "pencil beam") as fixed, wherein The workpiece scanning system 138 generally translates the workpiece 102 in two generally orthogonal axes with respect to a fixed ion beam. It should be noted, however, that batch or other types of end stations may be alternately employed, wherein multiple workpieces 102 may be scanned simultaneously, and such end stations may be included within the scope of the present invention .

다른 예시에서, 시스템(100)은 워크피스(102)에 대해 하나 또는 둘 이상의 스캔 평면들을 따라서 이온 빔(104)을 스캐닝하도록 동작가능한 정전기 빔 스캐닝 시스템(미도시)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 임의의 스캐닝된 또는 스캐닝되지 않은 이온 빔(104)을 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로서 추가적으로 고찰한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 워크피스 스캐닝 시스템(138)은 스캐닝 암(140)을 포함하고, 여기서 스캐닝 암은 이온 빔(104)에 대해 워크피스(102)를 상반되게 스캐닝하도록 구성된다. 이온 주입 시스템(100)은, 예를 들어, 컨트롤러(150)에 의해 제어되고, 이온 주입 시스템 및 워크피스 스캐닝 시스템(138)의 기능은 컨트롤러를 통해서 조절된다.In another example, the system 100 may include an electrostatic beam scanning system (not shown) operable to scan the ion beam 104 along one or more scan planes with respect to the workpiece 102. Accordingly, the present invention contemplates any scanned or unscanned ion beam 104 as being included within the scope of the present invention. According to one embodiment of the present invention, the workpiece scanning system 138 includes a scanning arm 140, wherein the scanning arm is configured to reciprocally scan the workpiece 102 with respect to the ion beam 104. The ion implantation system 100 is controlled, for example, by a controller 150, and the functions of the ion implantation system and the workpiece scanning system 138 are controlled through a controller.

본 개시물의 일 예시적인 양상에 따르면, ESC(105)는 그 클램핑 표면(152)에 워크피스(102)(예를 들어, 반도체 웨이퍼)를 정전기적으로 홀딩하도록 활용된다. 도 2에 더욱 상세하게 예시된 바와 같이, 절연층(154)(예컨대, 유전체 층)은 일반적으로 ESC(105)의 클램핑 표면(152)을 정의하고, 이 절연층은 일반적으로 ESC 내에 위치된 하나 또는 둘 이상의 전극들(156)과 워크피스(102) 사이에 커패시턴스가 구축되는 것을 허용한다. 하나 또는 둘 이상의 전극들(156)은, 예를 들어, 전력 공급기(158)에 의해 전력이 공급되고 세라믹 층(160) 내에 캡슐화되며, 여기서 세라믹 층은 배킹 플레이트(162)(예를 들어, 알루미늄 플레이트)에 탑재되고, 배킹 플레이트는 ESC(105)에 구조적 강성(structural rigidity)을 제공한다. 배킹 플레이트는 또한 구조체를 제공할 수 있는데, 이 구조체에 의해 냉각 또는 가열이 하나 또는 둘 이상의 냉각 채널들(164), 하나 또는 둘 이상의 히터들(166), 등을 통해서 ESC(105)에 가해질 수 있다. According to one exemplary aspect of the disclosure, the ESC 105 is utilized to electrostatically hold a workpiece 102 (e.g., a semiconductor wafer) on its clamping surface 152. 2, insulating layer 154 (e. G., Dielectric layer) generally defines a clamping surface 152 of ESC 105, which is generally a < RTI ID = 0.0 > Or between the two or more electrodes 156 and the workpiece 102. One or more of the electrodes 156 are powered by, for example, a power supply 158 and encapsulated within a ceramic layer 160, where the ceramic layer is bonded to a backing plate 162 (e.g., aluminum Plate), and the backing plate provides structural rigidity to the ESC 105. The backing plate may also provide a structure by which cooling or heating may be applied to the ESC 105 via one or more cooling channels 164, one or more heaters 166, have.

본 발명의 일 양상에 따르면, 추가적인 기계적 클램핑 성능이 도 2의 ESC(105)에 도시된 정전기 클램핑 성능에 더해 추가로 제공된다. 예로써, 하나 또는 둘 이상의 전극들(156)을 통해서 정전 척(105)에 오직 정전기 클램핑 만을 제공할 때, 하나 또는 둘 이상의 히터들(166)을 통해서 ESC에 1000℃에 근접하는 또는 이를 초과하는 온도들을 제공하는 경우와 같은 고온 애플리케이션들에서 문제들이 발생할 수 있다. 이러한 고온들(예컨대, 수백도℃ 상회)에서, 예를 들어, 발명자들은 하나 또는 둘 이상의 전극들(156)과 워크피스(102) 사이에서 클램핑되는 절연층(154)이 약간 도전성이 되는 경향을 갖는 것으로 인식하며, 도전성이 증가함에 따라서, 적절한 시점에서, 절연층의 도전성은 너무 높게 되어 정전기 클램프 전력 공급기(158)가 바람직한 클램핑력을 유지할 수 없게 된다. 이와 같이, 정전기 클램프(105)는 워크피스(102)가 클램핑 표면(152)에 효과적으로 정전기적으로 충분히 높은 전계를 발생시키는데 실패한다. According to an aspect of the invention, additional mechanical clamping performance is additionally provided in addition to the electrostatic clamping performance shown in ESC 105 of FIG. By way of example, when providing only electrostatic clamping to the electrostatic chuck 105 through one or more electrodes 156, the ESC may be applied to the ESC through one or more heaters 166, Problems may arise in high temperature applications, such as when providing temperatures. At such high temperatures (e.g., above a few hundred degrees Celsius), the inventors have found, for example, that the insulating layer 154 clamped between one or more of the electrodes 156 and the workpiece 102 tends to be slightly conductive And as the conductivity increases, at a suitable point in time, the conductivity of the insulating layer becomes too high so that the electrostatic clamp power supply 158 can not maintain the desired clamping force. As such, the electrostatic clamp 105 fails to cause the workpiece 102 to effectively generate a sufficiently high electric field on the clamping surface 152 electrostatically.

따라서, 본 발명에 따르면, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)이 제공되며, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들은 클램핑 표면(152) 상에 고정 위치의 워크피스(102)를 유지시키기 위해 추가적인(예컨대, 백업) 클램핑을 제공하여, 이에 의해 정전기 클램핑력의 한계들을 넘어서도록 프로세스 온도들을 증가시키는 것을 허용한다. 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은, 예를 들어, 프로세싱 온도가 미리결정된 온도를 초과할 때(예컨대, 대략적으로 200℃, 또는 그 이상) 선택적으로 활용된다. ESC(105)의 절연층(154)은, 예를 들어, 열 응력, 또는 차등 팽창(differential expansion)으로 인한 실패 없이 1000℃을 초과하는 온도들을 물리적으로 견딜 수 있는 적절한 재료들로 제조되지만; 그러나, 절연층은 이러한 고온들에서 재료의 증가된 전기 전도율에 의해 여전히 제한될 수 있다. 증가된 전기 전도율(예컨대, 워크피스(102)의 클램핑 동안 절연층(154)을 통해서 증가된 전류 흐름)은 ESC(105)의 클램핑력 성능들에 유해하게 영향을 준다.Thus, in accordance with the present invention, one or more auxiliary mechanical clamps 168 are provided, and one or more auxiliary mechanical clamps may be provided on the clamping surface 152 in order to maintain the workpiece 102 in a fixed position (E. G., Backup) clamping, thereby allowing the process temperatures to be increased beyond the limits of the electrostatic clamping force. One or more auxiliary mechanical clamps 168 are selectively utilized, for example, when the processing temperature exceeds a predetermined temperature (e.g., approximately 200 캜 or higher). The insulating layer 154 of the ESC 105 is made of suitable materials that are physically capable of withstanding temperatures above 1000 占 폚 without failure, for example, by thermal stress, or differential expansion; However, the insulating layer can still be limited by the increased electrical conductivity of the material at these elevated temperatures. Increased electrical conductivity (e. G., Increased current flow through the insulating layer 154 during clamping of the workpiece 102) adversely affects the clamping force capabilities of the ESC 105.

따라서, 현재의 예시에서, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)이 제공되고, 여기서 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들은 맞물림 위치(170A)와 맞물림 해제 위치(170B) 사이에서 병진 및/또는 회전하도록 구성된다. 미리결정된 온도보다 낮은 프로세싱 온도들에서, 예를 들어, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은 맞물림 해제 위치(170B)에 선택적으로 위치되고 워크피스(102)의 프로세싱에 불필요하여, 이에 따라 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들의 워크피스와의 접촉으로 인한 잠재적인 오염 또는 파티클들의 위험을 증가시키지 않고 낮은 온도들에서 프로세싱 동안 워크피스의 "정상" 정전기 클램핑을 허용한다. 그러나, 프로세싱 온도들이 증가될 때, 예컨대 200℃를 초과, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168) 중 하나 또는 둘 이상은 맞물림 위치(170A) 내에 선택적으로 위치되도록 구성되고, 여기서 절연층(154)을 통해서 증가된 전기 전도율이 정전기 클램핑력들을 악화시키는 경우와 같이, ESC(105)에 추가적인 클램핑 성능들을 제공한다.Thus, in the present example, one or more auxiliary mechanical clamps 168 are provided, wherein one or more auxiliary mechanical clamps are translated and / or rotated between the interlocking position 170A and the disengaged position 170B . At processing temperatures below a predetermined temperature, for example, one or more auxiliary mechanical clamps 168 are selectively positioned in the disengaged position 170B and are not required for processing of the workpiece 102, Quot; normal "electrostatic clamping of the workpiece during processing at lower temperatures without increasing the risk of potential contamination or particles from contacting one or more of the auxiliary mechanical clamps with the workpiece. However, when the processing temperatures are increased, one or more of the one or more auxiliary mechanical clamps 168, for example, greater than 200 DEG C, are configured to be selectively positioned within the interlocking position 170A, wherein the insulating layer 154 To provide additional clamping capabilities to ESC 105, such as when increased electrical conductivity through electrostatic clamping forces exacerbates electrostatic clamping forces.

따라서, 본 개시물에 따라서, 미리결정된 온도를 상회하는 프로세스 온도(예컨대, 워크피스(102) 및/또는 ESC(105)의 온도)에서 워크피스(102)를 프로세싱하기 위한 프로세스 레시피들에 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)에 의한 추가적인 기계적 클램핑이 유리하게 제공된다. 또한, 하나의 유리한 양태에서, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)이 선택적으로 활성화되어, 정전기 클램핑이 앞서 설명된 것과 같이 효과적이지 않거나 또는 다양한 이유들로 바람직하지 않을 때, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들은 ESC에 대해(예컨대, 클램핑 표면(152)에 대해 평행 및/또는 수직하게) 일반적으로 고정 위치(172)에서 워크피스(102)를 유지하기 위해 충분한 클램핑 성능들을 제공하도록 구성된다.Thus, in accordance with the present disclosure, one or more of the process recipe (s) for processing the workpiece 102 at a process temperature (e.g., the temperature of the workpiece 102 and / or the ESC 105) Additional mechanical clamping by two or more auxiliary mechanical clamps 168 is advantageously provided. Further, in one advantageous embodiment, when one or more auxiliary mechanical clamps 168 are selectively activated such that electrostatic clamping is not effective as described above or is undesirable for a variety of reasons, The auxiliary mechanical clamps are configured to provide sufficient clamping capabilities to hold the workpiece 102 at the generally fixed position 172 with respect to the ESC (e.g., parallel and / or perpendicular to the clamping surface 152).

본 발명의 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들이 활성이 아닐 때(예컨대, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들이 ESC(105)의 클램핑 표면에 워크피스를 기계적으로 클램핑하지 않을 때) 워크피스(102)와 연관된 평면(174)(예컨대, 클램핑 표면(152)) 아래에 격납되거나(stowed) 또는 이와 다르게 위치되도록 추가로 구성된다. 이에 따라, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)이 활성화되지 않을 때(예컨대, 맞물림 해제 위치(170B)에 있을 때), 하나 또는 둘 이상의 기계적 클램프들의 이용으로부터 발생하는 재료 스퍼터 및 연관 파티클 오염은 완화된다. 예를 들어, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)이 워크피스(102) 및/또는 클램핑 표면(152)과 연관된 평면(174) 아래에서 격납될 때, 워크피스는 일반적으로, 워크피스가 노출되는 프로세스 매체(예컨대, 도 1의 이온 빔(134), 플라즈마, 또는 화학적 기상 등)로부터 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들과 연관된 컴포넌트들을 차폐한다.One or more auxiliary mechanical clamps 168 of the present invention may be configured such that when one or more of the auxiliary mechanical clamps is not active (e.g., one or more auxiliary mechanical clamps are located on the clamping surface of the ESC 105) Stapled or otherwise positioned below the plane 174 (e.g., clamping surface 152) associated with the workpiece 102 when the workpiece 102 is not mechanically clamped. Thus, material sputtering and associated particle contamination (e.g., arising from the use of one or more mechanical clamps) when one or more of the auxiliary mechanical clamps 168 is not activated (e.g., when in the disengaged position 170B) Is mitigated. For example, when one or more auxiliary mechanical clamps 168 are contained below the plane 174 associated with the workpiece 102 and / or the clamping surface 152, the workpiece typically has a workpiece Shields components associated with one or more accessory mechanical clamps from the exposed process medium (e.g., ion beam 134, plasma, or chemical vapor phase in FIG. 1).

다른 예에서, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은, 도 3에 더욱 상세하게 예시된 것과 같이, ESC(105)에 및/또는 ESC(105)로부터 워크피스(102)의 트랜스퍼에 간섭하지 않게 하기 위해, 클램핑 표면(152)에 대해 병진 및/또는 회전하도록 구성된다. 예를 들어, 도 2 및 도 3의 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들 중 적어도 하나는 맞물림 위치(170A)와 맞물림 해제 위치(170B) 사이에서 하나 또는 둘 이상의 축들(178)에 대해 회전하도록 구성된 하나 또는 둘 이상의 후크들(176) 또는 "핑거들"을 포함하고, 여기서 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들은 맞물림 해제 위치에서 클램핑 표면(152)의 평면(174) 아래에서 회전하고, 이에 따라, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들과 관련된 방해요인들(hindrances) 없이 클램핑 표면으로부터 워크피스(102)를 들어올리기 위해 워크피스 핸들링 장치(미도시)를 허용한다. 본 발명은 추가로, 예시적인 보조 기계적 클램프들(168)이 여기에 설명되고 예시되지만, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들의 다양한 다른 구조물들 및/또는 구성들이 가능하고, 모든 이러한 구조물들 및/또는 구성들이 정전 척(105)과 관련하여 본 발명의 범위 내에서 벗어나지 않는 것으로서 고찰된다는 것을 인식한다. 예를 들어, 캠 메커니즘(179)은 도 3, 도 5, 도 7 및 도 8에 예시된 다양한 예들에 예시된 것과 같이 하나 또는 둘 이상의 축들(178)과 연관되고, 여기서 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은 미리결정된 경로를 따르면서 하나 또는 둘 이상의 축들에 대해 회전하도록 구성된다.In another example, one or more of the auxiliary mechanical clamps 168 may be coupled to the ESC 105 and / or to the transfer of the workpiece 102 from the ESC 105, as illustrated in more detail in FIG. Or rotate relative to the clamping surface 152 in order to prevent the clamping surface 152 from rotating. For example, at least one of the one or more auxiliary mechanical clamps of Figures 2 and 3 may be configured to rotate about one or more axes 178 between an engaged position 170A and an unengaged position 170B, Or two or more hooks 176 or "fingers ", wherein one or more auxiliary mechanical clamps rotate under the plane 174 of the clamping surface 152 at the disengaged position, (Not shown) to lift the workpiece 102 from the clamping surface without any hindrances associated with more than one auxiliary mechanical clamp. Although the present invention is further illustrated and exemplified herein by way of example auxiliary mechanical clamps 168, various other structures and / or configurations of one or more auxiliary mechanical clamps are possible and all such structures and / That configurations are contemplated as not departing from the scope of the present invention with respect to electrostatic chuck 105. For example, the cam mechanism 179 may be associated with one or more axes 178 as illustrated in the various examples illustrated in Figures 3, 5, 7, and 8, wherein one or more auxiliary mechanical Clamps 168 are configured to rotate about one or more axes while following a predetermined path.

본 개시물의 다른 예시적인 양상에 따르면, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은 도 2 및 도 4에 예시된 바와 같이 워크피스(102)의 에지(180)(예를 들어, 둘레)를 선택적으로 맞물리도록 구성된다. 예를 들어, 도 1의 워크피스(102)가 워크피스 스캐닝 시스템(138)(예컨대, 스캔 암(140))을 통해서 이온 빔(134)과 같은 프로세스 매체를 통해서 스캐닝되는 상황에서, 컨트롤러(150)와 연관된 제어 알고리즘과 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)과 협력하는 도 2의 하나 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은, 스캔 암이 수평으로부터 미리결정된 각도를 초과하는 각도 보다 작은 각도로 워크피스의 에지(180)를 선택적으로 맞물리도록 구성된다. 예를 들어, "적재 위치"에서, 워크피스(102)는 클램핑 표면(152) 상에 (클램핑 표면은 0 도(예를 들어, 수평으로 배향됨)에 있음) 위치될 수 있고; 그러나, 프로세스 매체(예컨대, 이온 빔(134))를 통해서 워크피스(102)의 예시적인 스캐닝 동안, 워크피스는 워크피스로의 이온들의 적절한 주입을 달성하기 위해 비-수평 배향으로 병진될 수 있다. 이러한 비-수평 배향에서, 도 2의 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은 수평에 대해 미리결정된 각도를 초과한다(예컨대, 30 도). 이에 따라, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은, 이와 다르게 중력이 워크피스로 하여금 클램핑 표면(152)에 대해 이동하도록 허용할 경우에, 워크피스(102)를 선택적으로 기계적으로 클램핑하도록 구성된다. 이와 같이, 본 개시물의 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은 이러한 환경에서 정전 클램핑을 통해서 또는 정전 클램핑 없이 활용될 수 있으며, 여기서 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들의 보조 클램핑은 워크피스(102) 상에서의 중력을 극복한다.According to another exemplary aspect of the present disclosure, one or more auxiliary mechanical clamps 168 may be provided at an edge 180 (e.g., perimeter) of the workpiece 102, as illustrated in Figures 2 and 4, And selectively engage. For example, in the situation where the workpiece 102 of FIG. 1 is scanned through a process medium such as ion beam 134 through a workpiece scanning system 138 (e.g., scan arm 140) The auxiliary mechanical clamps 168 of FIG. 2 that cooperate with the control algorithm and one or more auxiliary mechanical clamps 168 associated with the scan arm 166 are configured such that the scan arm is at an angle less than an angle that exceeds a predetermined angle from horizontal To selectively engage the edge 180 of the workpiece. For example, in the "loading position ", the workpiece 102 can be positioned on the clamping surface 152 (the clamping surface is at 0 degrees (e.g., horizontally oriented)); However, during the exemplary scanning of the workpiece 102 through the process medium (e.g., ion beam 134), the workpiece may be translated in a non-horizontal orientation to achieve proper implantation of ions into the workpiece . In this non-horizontal orientation, one or more of the auxiliary mechanical clamps 168 of Figure 2 exceeds a predetermined angle (e.g., 30 degrees) with respect to horizontal. Thus, one or more auxiliary mechanical clamps 168 may be used to selectively mechanically clamp the workpiece 102, if gravity otherwise allows the workpiece to move relative to the clamping surface 152 . As such, one or more auxiliary mechanical clamps 168 of the present disclosure may be utilized in this environment either through electrostatic clamping or without electrostatic clamping, where the auxiliary clamping of one or more auxiliary mechanical clamps may be accomplished using a workpiece 102 ) Over the gravity.

도 4에 예시된 바와 같이, 다른 예시적인 ESC(200)의 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은, 예를 들어, 이들이 ESC(200)상에 중심을 둔 워크피스(102)를 유지시키기 위해 둘레 고정(circumferential restraining) 디바이스 또는 "펜스"로서 작용하도록 추가적으로 또는 대안적으로 구성될 수 있다. 일 예시에서, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은 클램핑 표면(152)을 향해서 워크피스(102)상에 하향력을 제공하도록 구성되어, 이에 따라 정전 척(105)의 클램핑 표면에 대해 워크피스를 가압한다. 그러나, 본 발명은 또한 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)에 의해 어떠한 하향 압력도 없는 것을 고찰한다. 예를 들어, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은 워크피스(102)의 둘레에 위치된 클램핑 표면(152)으로부터 외측으로 연장하는 3개 또는 4개 이상의 핀들(181)을 통해서와 같이, 오직 둘레 경계를 제공할 수 있으며, 여기서 워크피스에는 어떠한 둘레력도 인가되지 않거나 또는 최소의 둘레력이 인가된다. 대안적으로, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은 선택적으로(예컨대, 방사상으로, 축을 중심으로, 또는 선형으로) 병진될 수 있는 워크피스(102)의 둘레(184)에 대해 위치된 3개 또는 4개 이상의 클램핑 부재들(182)을 통해서 워크피스(102)에 인가된 둘레 클램핑력을 포함하고, 이에 의해 워크피스에 둘레 클램핑 압력을 선택적으로 가한다.As illustrated in FIG. 4, one or more auxiliary mechanical clamps 168 of another exemplary ESC 200 may be used to hold a workpiece 102 centered on the ESC 200, for example, Or as a " fence "to provide a " circumferential " restraining device or" fence " In one example, one or more auxiliary mechanical clamps 168 are configured to provide a downward force on the workpiece 102 toward the clamping surface 152, such that the clamping surface of the electrostatic chuck 105 Press the workpiece. However, the present invention also contemplates that there is no downward pressure by one or more auxiliary mechanical clamps 168. For example, one or more of the auxiliary mechanical clamps 168 may be located on the workpiece 102, such as through three or four or more pins 181 extending outwardly from the clamping surface 152 located around the workpiece 102 , But may provide only a perimeter boundary, where no circumferential force is applied to the workpiece or a minimum circumferential force is applied. Alternatively, one or more auxiliary mechanical clamps 168 may be positioned relative to the perimeter 184 of the workpiece 102, which may be selectively translated (e.g., radially, axially, or linearly) Includes a circumferential clamping force applied to the workpiece 102 through three or more clamping members 182, thereby selectively applying a circumferential clamping pressure to the workpiece.

본 발명의 또 다른 예시적인 양상에 따르면, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은 일반적으로 강성이며, 여기서 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들은 일반적으로 클램핑 표면(152)에 대해 워크피스(102)의 임의의 움직임을 방지한다. 예를 들어, 워크피스(102)가 프로세스 매체(예컨대, 도 1의 이온 빔(134))에 대해 스캐닝되는 프로세스에서, 정전기 클램프(200)의 상당한 가속 및 감속이 워크피스가 프로세스 매체를 통해서 반복적으로 스캐닝됨에 따라서 존재한다. 이에 따라, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)의 클램핑 부재들(182)은, 그 변형을 방지하도록, 그리고 정전 척(200)의 클램핑 표면(152)에 대해 워크피스(102)의 위치를 실질적으로 유지하도록, 실질적으로 강성인 것이 바람직하다.According to another exemplary aspect of the present invention, one or more auxiliary mechanical clamps 168 are generally rigid, wherein one or more auxiliary mechanical clamps are generally secured to the workpiece 102 To prevent any movement. For example, in the process in which the workpiece 102 is scanned relative to the process medium (e.g., the ion beam 134 in FIG. 1), significant acceleration and deceleration of the electrostatic clamp 200 causes the workpiece to be repetitively ≪ / RTI > The clamping members 182 of one or more of the auxiliary mechanical clamps 168 are positioned to prevent deformation of the clamping members 182 of the workpiece 102 relative to the clamping surface 152 of the electrostatic chuck 200, Substantially rigid so as to substantially maintain the rigidity.

본 발명의 또 다른 예시적인 양상에 따르면, 도 5에 더욱 상세하게 설명된 것과 같이, 정전 클램프(200)는 그 클램핑 표면(152)상에 위치된 도 4의 워크피스(102)를 선택적으로 가열하도록 구성된 히터(202)를 포함한다. 도 5의 히터(202)는, 예를 들어, 정전 척(200) 내에 임베딩되거나 또는 이와 다르게 워크피스(102)에 열을 트랜스퍼하여 워크피스가 프로세싱 동안 상승된 온도에 있도록 할 수 있는, 램프 엘리먼트들, 저항성 히터 엘리먼트들, 및/또는 다수의 가열 디바이스들의 임의의 다른 것을 포함한다. 바람직하게, 정전 클램프(200)는, 써모스탯, 열전대, 또는 (정전 클램프(200)의 클램핑 표면(152) 및 도 4의 워크피스(102) 중 하나 이상의 온도를 결정하도록 구성된)다른 온도 모니터링 디바이스와 같은 온도 모니터링 장치(204)를 추가로 포함한다.According to another exemplary aspect of the present invention, the electrostatic clamp 200 is configured to selectively heat the workpiece 102 of FIG. 4 positioned on its clamping surface 152, (Not shown). The heater 202 of FIG. 5 may be used, for example, to allow the workpiece to be elevated during processing by being embedded in the electrostatic chuck 200 or otherwise transferring heat to the workpiece 102, Resistive heater elements, and / or any other of a plurality of heating devices. Preferably, the electrostatic clamp 200 comprises a thermostat, a thermocouple, or other temperature monitoring device (configured to determine the temperature of at least one of the clamping surface 152 of the electrostatic clamp 200 and the workpiece 102 of FIG. 4) And a temperature monitoring device 204 such as a temperature sensor.

이에 따라, 도 1의 컨트롤러(150)는, 클램핑 표면(152) 및 워크피스(102) 중 하나 또는 둘 이상의 온도가 미리결정된 온도를 초과할 때, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)을 선택적으로 작동시키도록 추가로 구성되며, 이에 의해 미리결정된 온도 및 미리결정된 온도를 상회하는 ESC(105)에 워크피스의 보조 기계적 클램핑을 제공한다. 일 예에서, 이러한 제어는, 도 5의 히터(202)가 활성화될 때, 그리고 모니터링된 온도가 미리결정된 값을 초과할 때, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)을 작동시키도록 구성된다. 이와 같이, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은, 앞서 설명된 ESC(200)의 증가된 온도에 의해 야기되는 약화된 정전기 클램핑력으로 인한 것과 같이 필요할 때에만 워크피스(102)를 클램핑하고 확장하도록, 프로세싱 동안 철회된(retracted) 또는 맞물림 해제 위치(170B)에서 유지한다(그리고 바람직하게는 격납됨).Accordingly, the controller 150 of FIG. 1 may be configured to provide one or more auxiliary mechanical clamps 168 when the temperature of one or more of the clamping surface 152 and the workpiece 102 exceeds a predetermined temperature. Thereby providing an auxiliary mechanical clamping of the workpiece to the ESC 105 that is above a predetermined temperature and a predetermined temperature. In one example, such control is configured to actuate one or more auxiliary mechanical clamps 168 when the heater 202 of FIG. 5 is activated, and when the monitored temperature exceeds a predetermined value . As such, one or more auxiliary mechanical clamps 168 may be used to clamp the workpiece 102 only when necessary, such as due to the reduced electrostatic clamping force caused by the increased temperature of the ESC 200 described above Retracted during processing or held (and preferably stored) at disengaged position 170B to extend and expand the retracted position.

도 6은 예시적인 ESC(200)을 평면도로 예시하며, ESC는 다양한 크기들의 워크피스들을 선택적으로 클램핑하도록 구성된다. 본 예시에 따르면, 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들(168)은 제 1 클램핑 세트(206) 및 제 2 클램핑 세트(208)로 분할되고, 여기서 제 1 클램핑 세트는 도 5에 예시된 바와 같이 제 1 크기의 제 1 워크피스(210)를 선택적으로 기계적으로 클램핑하도록 구성된다. 제 1 클램핑 세트(206)는 보조 기계적 클램프들(168A 및 168B)을 포함한다. 제 2 클램핑 세트(208)는, 예를 들어, 제 2 크기의 도 4에 예시된 제 2 워크피스(212)를 선택적으로 기계적으로 클램핑하도록 구성되며, 여기서 제 2 크기는 제 1 크기보다 크다. 따라서, 제 2 클램핑 세트(208)는 보조 기계적 클램프들(168C-168F)을 포함한다.Figure 6 illustrates an exemplary ESC 200 in plan view, wherein the ESC is configured to selectively clamp workpieces of various sizes. According to the present example, one or more auxiliary mechanical clamps 168 are divided into a first clamping set 206 and a second clamping set 208, wherein the first clamping set comprises a first clamping set 206, 1 < / RTI > size of the first workpiece < RTI ID = 0.0 > 210 < / RTI > The first clamping set 206 includes auxiliary mechanical clamps 168A and 168B. The second clamping set 208 is configured to selectively mechanically clamp the second workpiece 212 illustrated in FIG. 4 of a second size, for example, where the second size is greater than the first size. Thus, the second clamping set 208 includes auxiliary mechanical clamps 168C-168F.

도 7은, 예를 들어, 도 6의 ESC(200)의 단면도를 예시하며, 제 1 크기의 제 1 워크피스(210)는 제 1 클램핑 세트(206)를 통해서 클램핑된다. 이와 같이, 제 1 워크피스(210)는 세라믹 히터(214) 상에 얹혀 있고(rest on), 보조 기계적 클램프들(168A 및 168B)은 제 1 워크피스(210)를 클램핑 표면(216)으로 클램핑한다. 일 예에 따르면, 쉴드(218)에는 이를 통해서 연장하는 제 2 클램핑 세트(208)를 위한 슬롯들(220)이 제공되며, 여기서 쉴드는 일반적으로 클램핑 표면(216)의 평면(222) 아래에 상주하는 컴포넌트들을 차폐한다. 이와 같이, 도 8은 도 6의 ESC(200)을 예시하며, 여기서 (도 7의 제 1 워크피스(210) 보다 큰)제 2 워크피스(212)는 도 6의 보조 기계적 클램프들(168C-168F)를 포함하는 제 2 클램핑 세트(208)를 통해서 클램핑 표면(216)에 클램핑된다. 제 2 워크피스(212)가 ESC(200)에 클램핑될 때, 제 1 클램핑 세트(206)는 일반적으로 클램핑 표면(216)의 평면(222) 아래에 있는 맞물림 해제 위치(170B) 내에 위치된다.FIG. 7 illustrates, for example, a cross-sectional view of the ESC 200 of FIG. 6, wherein a first workpiece 210 of a first size is clamped through a first clamping set 206. As such, the first workpiece 210 rests on the ceramic heater 214 and the auxiliary mechanical clamps 168A and 168B clamp the first workpiece 210 to the clamping surface 216 do. According to one example, the shield 218 is provided with slots 220 for a second clamping set 208 extending therethrough, wherein the shield is generally located below the plane 222 of the clamping surface 216, Lt; / RTI > Thus, FIG. 8 illustrates the ESC 200 of FIG. 6, wherein a second workpiece 212 (greater than the first workpiece 210 of FIG. 7) is positioned on the auxiliary mechanical clamps 168C- Clamping surface 216 is clamped through a second clamping set 208 that includes a clamping surface 168F. The first clamping set 206 is generally located within the disengaged position 170B below the plane 222 of the clamping surface 216 when the second workpiece 212 is clamped to the ESC 200. [

도 9는 정전 척에 워크피스를 효과적으로 클램핑하기 위한 예시적인 방법(300)을 예시한다. 예시적인 방법들은 본원에서 일련의 동작들 또는 이벤트들로서 예시되고 설명되는 것으로 유의해야하고, 몇몇 단계들이 본 발명에 따라서 본원에 설명되고 도시된 것과는 다른 단계들과 상이한 순서들로 및/또는 동시에 발생할 수 있기 때문에, 본 발명은 이러한 동작들 또는 이벤트들의 예시된 순서들에 의해 제한되지 않는다는 것을 인식해야 할 것이다. 이에 더해, 본 발명에 따라서 방법을 구현하기 위해 예시된 방법들이 모두 요구되지 않을 수 있다. 또한, 이 방법들은 예시되지 않은 다른 시스템들과 관련하여 뿐만 아니라 본원에 설명되고 예시된 시스템들과 관련하여 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다.Figure 9 illustrates an exemplary method 300 for effectively clamping a workpiece to an electrostatic chuck. It should be noted that the exemplary methods are illustrated and described herein as a series of acts or events and that some steps may occur in different orders and / or concurrently with steps other than those described and illustrated herein It is to be appreciated that the invention is not limited by the illustrated sequences of such acts or events. In addition, all of the illustrated methods for implementing the method according to the present invention may not be required. It will also be appreciated that these methods may be implemented in connection with other systems not illustrated, as well as with respect to the systems described and illustrated herein.

도 9에 예시된 바와 같이, 일 예에 따르면, 방법(300)은 동작(302)에서 정전기력을 통해서 정전기 클램프의 클램핑 표면에 워크피스를 선택적으로 정전기적으로 클램핑하는 단계를 포함한다. 정전기력을 달성하기 위해, 예를 들어, 클램핑 전압이 정전기 클램프의 하나 또는 둘 이상의 전극들에 선택적으로 인가된다. 본 발명에 따르면, 기계적 클램핑력은 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들을 통해서 동작(304)에서 워크피스에 선택적으로 더 인가된다. 기계적 클램핑력의 인가는, 예를 들어, 하나 또는 둘 이상의 미리결정된 조건들에 기초하여 인가된다. 하나 또는 둘 이상의 미리결정된 조건들은, 예를 들어, 워크피스 및 정전기 클램프 중 하나 이상의 온도를 포함한다.As illustrated in FIG. 9, according to one example, the method 300 includes selectively electrostatically clamping a workpiece to the clamping surface of an electrostatic clamp through an electrostatic force in operation 302. To achieve an electrostatic force, for example, a clamping voltage is selectively applied to one or more electrodes of the electrostatic clamp. According to the present invention, the mechanical clamping force is selectively applied to the workpiece in operation 304 via one or more auxiliary mechanical clamps. The application of the mechanical clamping force is applied, for example, based on one or more predetermined conditions. One or more predetermined conditions include, for example, at least one of a workpiece and an electrostatic clamp.

예를 들어, 워크피스 및/또는 정전 척의 온도가 미리결정된 온도를 충족하거나 또는 초과하는 즉시, 기계적 클램핑력이 인가된다. 미리결정된 온도는, 예를 들어, 정전 척을 통한 누설 전류가 미리결정된 온도에서 정전 척의 유전체 층의 증가된 전기 전도율으로 인해 미리결정된 양을 상회하는 온도이다. 미리결정된 온도는, 예를 들어, 200℃ 또는 그 이상을 초과한다. 이에 따라, 본 발명의 방법은, 워크피스로의 정전기 인력이 정전 척 및/또는 워크피스의 증가된 온도로 인해 약화될 때 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들을 통해서 워크피스를 유리하게 맞물리고, 클램핑 표면에 워크피스를 기계적으로 클램핑한다.For example, as soon as the temperature of the workpiece and / or the electrostatic chuck meets or exceeds a predetermined temperature, a mechanical clamping force is applied. The predetermined temperature is, for example, a temperature at which the leakage current through the electrostatic chuck exceeds a predetermined amount due to the increased electrical conductivity of the dielectric layer of the electrostatic chuck at a predetermined temperature. The predetermined temperature exceeds, for example, 200 DEG C or higher. Accordingly, the method of the present invention advantageously engages the workpiece through one or more auxiliary mechanical clamps when the electrostatic attraction to the workpiece is weakened due to the increased temperature of the electrostatic chuck and / or the workpiece, Mechanically clamp the workpiece to the surface.

다른 예에 따르면, 방법(300)은 동작(302)에서 정전기력을 통해서 정전 척의 클램핑 표면에 워크피스를 선택적으로 정전기적으로 클램핑하는 단계를 포함하고, 기계적 클램핑력은 하나 또는 둘 이상의 보조 기계적 클램프들을 통해서 동작(304)에서 워크피스에 선택적으로 추가로 인가된다. 기계적 클램핑력의 인가는, 예를 들어, ESC의 클램핑 표면이 미리결정된 각도에 놓이는 미리결정된 조건에 기초하여 인가되어, 워크피스 및/또는 정전 척에 대한 중력이 미리결정된 양을 충족하거나 또는 초과할 때 기계적 클램핑력이 인가된다. 예를 들어, ESC의 배향의 결과로서 클램핑 표면상의 고정 위치에 워크피스를 유지시키는데 불충분하거나, 또는 ESC에 인가된 병진력이 고정 위치에 워크피스를 유지시키는데 불충분할 경우, 정전 척과 관련된 정전기력이 인가된다.According to another example, the method 300 includes selectively electrostatically clamping a workpiece to a clamping surface of an electrostatic chuck via an electrostatic force in operation 302, wherein the mechanical clamping force comprises one or more auxiliary mechanical clamps And is further selectively applied to the workpiece through operation 304. The application of the mechanical clamping force is applied, for example, based on predetermined conditions in which the clamping surface of the ESC is at a predetermined angle so that the gravity for the workpiece and / or electrostatic chuck meets or exceeds a predetermined amount The mechanical clamping force is applied. For example, if the workpiece is insufficient to hold the workpiece in a fixed position on the clamping surface as a result of the orientation of the ESC, or if the biasing force applied to the ESC is insufficient to hold the workpiece in the fixed position, do.

이에 따라, 본 발명은, 개선된 클램핑 성능, 특히 상승된 프로세싱 온도를 제공하는 정전 척을 제공한다. 본 발명이 특정 바람직한 실시예 또는 실시예들에 대해서 도시되고 설명되었지만, 동일한 변경들 및 변형들이 본 상세한 설명 및 첨부된 도면들의 판독 및 이해시에 당업자에게 발생할 것임은 명백하다. 앞서 설명된 컴포넌트들(어셈블리들, 디바이스들, 회로들 등)에 의해 수행된 다양한 기능들에 특히 관련하여, 본원에 예시된 본 발명의 예시적인 실시예들에서 기능을 수행하는 개시된 구조와 구조적으로 동일하지 않다고 하더라도, 이와 다르게 언급하지 않는 한, 이러한 컴포넌트들을 설명하는데 이용된 ("수단"에 대한 참조를 포함하는) 용어들은 설명된 컴포넌트의 특정 기능(즉, 기능적으로 동일)을 수행하는 임의의 컴포넌트에 대응하도록 의도된다. 또한, 본 발명의 특별한 특징이 몇몇 실시예들 중 오직 하나에만 관련하여 설명되었지만, 이러한 특징은 임의의 주어진 또는 특별 애플리케이션에 대해 바람직하며 유리할 수 있기 때문에 다른 실시예들의 하나 또는 둘 이상의 다른 특징들과 조합될 수 있다.Accordingly, the present invention provides an electrostatic chuck that provides improved clamping performance, especially an elevated processing temperature. While the present invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments or embodiments, it will be apparent that the same changes and modifications will occur to those skilled in the art upon reading and understanding the present specification and the accompanying drawings. In particular with respect to the various functions performed by the above described components (such as assemblies, devices, circuits, etc.), the disclosed structure that performs the functions in the exemplary embodiments of the invention illustrated herein, Unless otherwise stated, terms (including references to "means") used to describe such components are intended to be inclusive in a manner that is in no way intended to encompass any of the described functions It is intended to correspond to a component. Also, while particular features of the present invention have been described with respect to only one of several embodiments, it is to be understood that the features may be advantageous and advantageous for any given or special application, Can be combined.

Claims (24)

워크피스의 위치를 선택적으로 유지하기 위한 정전기 클램프(electrostatic clamp)로서,
클램핑 표면을 갖는 클램핑 플레이트 ― 상기 클램핑 표면은 상기 워크피스를 접촉시키도록 구성됨 ― ;
상기 클램핑 플레이트와 연관된 하나 또는 그 초과의 전극들 ― 상기 하나 또는 그 초과의 전극들에 인가된 전압은 상기 워크피스를 상기 클램핑 표면에 선택적으로 정전기적으로 끌어당기도록 동작가능함 ― ;
상기 워크피스의 적어도 일부분을 상기 클램핑 표면에 선택적으로 고정시키도록 구성된 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들;
상기 워크피스와 연관된 온도를 결정하도록 구성된 온도 모니터링 디바이스; 및
상기 워크피스와 연관된 상기 온도에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 하나 또는 그 초과의 전극들에 인가된 상기 전압의 제어 및 상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들의 제어를 통해서 상기 워크피스를 상기 클램핑 표면에 선택적으로 클램핑하도록 구성된 제어기(controller)를 포함하고,
맞물림 해제 위치(disengaged position)에서, 상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은 상기 워크피스의 평면 아래에 놓이도록 구성되는, 정전기 클램프.An electrostatic clamp for selectively retaining the position of a workpiece,
A clamping plate having a clamping surface, the clamping surface configured to contact the workpiece;
One or more electrodes associated with the clamping plate, the voltage applied to the one or more electrodes being operable to selectively electrostatically attract the workpiece to the clamping surface;
One or more auxiliary clamping members configured to selectively secure at least a portion of the workpiece to the clamping surface;
A temperature monitoring device configured to determine a temperature associated with the workpiece; And
Control the voltage applied to the one or more electrodes and control the one or more auxiliary clamping members based at least in part on the temperature associated with the workpiece to cause the workpiece to contact the clamping surface And a controller configured to selectively clamp the input signal,
Wherein in the disengaged position the one or more auxiliary clamping members are configured to lie below the plane of the workpiece. 제 1 항에 있어서,
상기 클램핑 플레이트와 연관된 히터를 더 포함하고,
상기 히터는 상기 클램핑 플레이트 및 상기 워크피스 중 하나 또는 그 초과의 것을 선택적으로 가열하도록 구성되는, 정전기 클램프.The method according to claim 1,
Further comprising a heater associated with the clamping plate,
Wherein the heater is configured to selectively heat one or more of the clamping plate and the workpiece. 제 1 항에 있어서,
배킹 플레이트(backing plate)를 더 포함하고,
상기 배킹 플레이트는 상기 정전기 클램프에 대한 구조적 지지(structural support) 및 강성(rigidity)을 제공하는, 정전기 클램프.The method according to claim 1,
Further comprising a backing plate,
Wherein the backing plate provides structural support and rigidity for the electrostatic clamp. 제 1 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은 하나 또는 그 초과의 축들에 대해 회전하거나, 병진하거나, 상기 하나 또는 그 초과의 축들에 대해 회전 및 병진하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 클램핑 부재들을 포함하고,
맞물림 위치(engaged position)에서, 상기 하나 또는 그 초과의 클램핑 부재들 각각의 부분은 상기 워크피스의 상부 표면에 맞물리도록 구성되는, 정전기 클램프.The method according to claim 1,
Wherein the one or more auxiliary clamping members comprise one or more clamping members configured to rotate, translate, or rotate and translate relative to the one or more axes,
Wherein in the engaged position, a portion of each of said one or more clamping members is configured to engage an upper surface of said workpiece. 제 4 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 클램핑 부재들 중 적어도 하나는 상기 하나 또는 그 초과의 축들과 연관된 캠(cam) 메커니즘을 포함하는, 정전기 클램프.5. The method of claim 4,
Wherein at least one of said one or more clamping members comprises a cam mechanism associated with said one or more axes. 제 4 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은, 상기 클램핑 표면에 대해 선택적으로 병진하거나, 상기 클램핑 표면에 대해 선택적으로 회전하거나, 상기 클램핑 표면에 대해 선택적으로 회전 및 병진하도록 구성되고, 상기 보조 클램핑 부재들에서 상기 클램핑 표면과 연관된 적어도 하나의(at least a) 평면 내에 상기 워크피스를 선택적으로 한정시키는, 하나 또는 그 초과의 핀들을 포함하는, 정전기 클램프.5. The method of claim 4,
Wherein the one or more auxiliary clamping members are configured to selectively translate relative to the clamping surface, selectively rotate relative to the clamping surface, or selectively rotate and translate relative to the clamping surface, wherein the auxiliary clamping members Wherein the clamping surface comprises one or more pins that selectively define the workpiece within at least a plane associated with the clamping surface. 제 1 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은 상기 워크피스의 둘레의 적어도 일부를 선택적으로 고정시키도록 구성되고,
상기 워크피스는 상기 클램핑 표면의 평면을 따라서 이동하는 것으로부터 일반적으로 선택적으로 방지되는, 정전기 클램프.The method according to claim 1,
Wherein the one or more auxiliary clamping members are configured to selectively secure at least a portion of a periphery of the workpiece,
Wherein the workpiece is generally selectively prevented from moving along a plane of the clamping surface. 제 1 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은 상기 워크피스의 상부 평면의 하나 또는 그 초과의 부분들을 상기 클램핑 표면에 선택적으로 고정시키도록 구성되고,
상기 워크피스는 상기 클램핑 표면의 평면에 수직하여 이동하는 것으로부터 일반적으로 선택적으로 방지되는, 정전기 클램프.The method according to claim 1,
Wherein the one or more auxiliary clamping members are configured to selectively secure one or more portions of an upper plane of the workpiece to the clamping surface,
Wherein the workpiece is generally selectively prevented from moving perpendicular to the plane of the clamping surface. 제 1 항에 있어서,
상기 워크피스는, 실리콘, 실리콘 카바이드, 게르마늄, 및 갈륨 비소 중 하나 또는 그 초과의 것을 포함하는, 정전기 클램프.The method according to claim 1,
Wherein the workpiece comprises one or more of silicon, silicon carbide, germanium, and gallium arsenide. 제 1 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은 제 1 클램핑 세트 및 제 2 클램핑 세트로 분할되고,
상기 제 1 클램핑 세트는 제 1 크기의 제 1 워크피스를 상기 클램핑 표면으로 선택적으로 기계적으로 클램핑하도록 구성되고, 그리고
상기 제 2 클램핑 세트는 제 2 크기의 제 2 워크피스를 상기 클램핑 표면으로 선택적으로 기계적으로 클램핑하도록 구성되고,
상기 제 2 크기는 상기 제 1 크기보다 큰, 정전기 클램프.The method according to claim 1,
Said one or more auxiliary clamping members are divided into a first clamping set and a second clamping set,
The first clamping set being configured to selectively mechanically clamp a first workpiece of a first size to the clamping surface, and
The second set of clamping is configured to selectively mechanically clamp a second workpiece of a second size to the clamping surface,
Wherein the second dimension is greater than the first dimension. 제 10 항에 있어서,
상기 제 2 워크피스가 상기 클램핑 표면상에 놓일 때, 상기 제 1 클램핑 세트는, 일반적으로 상기 클램핑 표면의 평면 아래에 선택적으로 위치되도록 구성되는, 정전기 클램프.11. The method of claim 10,
Wherein the first clamping set is configured to be selectively positioned generally below a plane of the clamping surface when the second workpiece lies on the clamping surface. 정전기 클램프에 워크피스를 클램핑하기 위한 방법으로서:
상기 정전기 클램프에 클램핑 전압을 선택적으로 제공하고, 상기 정전기 클램프에서 상기 정전기 클램프의 클램핑 표면에 상기 워크피스를 선택적으로 정전기적으로 클램핑하는 단계; 및
하나 또는 그 초과의 미리결정된 조건들에 기초하여 상기 워크피스에 기계적 클램핑력을 선택적으로 인가하기 위해 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들을 제공하는 단계를 포함하고,
상기 하나 또는 그 초과의 미리결정된 조건들은 상기 워크피스 및 상기 정전기 클램프 중 하나 또는 그 초과의 미리결정된 온도를 포함하고,
상기 기계적 클램핑력은, 상기 워크피스 또는 상기 정전기 클램프 중 적어도 하나의 온도가 상기 미리결정된 온도를 충족하거나 또는 초과할 때, 인가되며,
맞물림 해제 위치에서, 상기 하나 또는 그 초과의 보조 클램핑 부재들은 상기 워크피스의 평면 아래에 놓이도록 구성되는, 클램핑하기 위한 방법.CLAIMS 1. A method for clamping a workpiece to an electrostatic clamp comprising:
Selectively providing a clamping voltage to the electrostatic clamp and selectively electrostatically clamping the workpiece to the clamping surface of the electrostatic clamp at the electrostatic clamp; And
Providing one or more auxiliary clamping members to selectively apply a mechanical clamping force to the workpiece based on one or more predetermined conditions,
Wherein the one or more predetermined conditions comprise a predetermined temperature of one or more of the workpiece and the electrostatic clamp,
Wherein the mechanical clamping force is applied when the temperature of at least one of the workpiece or the electrostatic clamp meets or exceeds the predetermined temperature,
Wherein in the disengaged position, the one or more auxiliary clamping members are configured to lie below the plane of the workpiece. 제 12 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 미리결정된 조건들은 상기 미리결정된 온도에 있는 상기 정전기 클램프의 유전체 층의 증가된 전기 전도율과 연관된 미리결정된 누설 전류를 더 포함하고,
상기 기계적 클램핑력은, 상기 정전기 클램프와 연관되는 측정된 전류가 상기 미리결정된 누설 전류를 충족하거나 또는 초과할 때, 인가되는, 클램핑하기 위한 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the one or more predetermined conditions further comprise a predetermined leakage current associated with an increased electrical conductivity of the dielectric layer of the electrostatic clamp at the predetermined temperature,
Wherein the mechanical clamping force is applied when the measured current associated with the electrostatic clamp meets or exceeds the predetermined leakage current. 제 12 항에 있어서,
상기 미리결정된 온도는 200℃를 초과하는, 클램핑하기 위한 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the predetermined temperature is greater than < RTI ID = 0.0 > 200 C. < / RTI > 제 12 항에 있어서,
상기 기계적 클램핑력의 선택적인 인가(selective application)는 상기 워크피스의 둘레에 인가되는, 클램핑하기 위한 방법.13. The method of claim 12,
Wherein a selective application of the mechanical clamping force is applied around the workpiece. 제 12 항에 있어서,
상기 기계적 클램핑력의 선택적인 인가는, 상기 워크피스가 상기 클램핑 표면의 평면을 따라서 이동하는 것을 일반적으로 방지하는 것을 포함하는, 클램핑하기 위한 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the selective application of the mechanical clamping force generally comprises preventing the workpiece from moving along the plane of the clamping surface. 제 12 항에 있어서,
상기 기계적 클램핑력의 선택적인 인가는, 상기 워크피스의 상부 표면에 인가되는, 클램핑하기 위한 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the selective application of the mechanical clamping force is applied to the upper surface of the workpiece. 제 12 항에 있어서,
상기 클램핑 전압은, 상기 기계적 클램핑력이 인가된 후, 또는 일반적으로는 상기 기계적 클램핑력이 인가됨과 동시에, 중단되는(halted), 클램핑하기 위한 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the clamping voltage is halted after the mechanical clamping force is applied or, generally, the mechanical clamping force is applied. 제 12 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 미리결정된 조건들은, 상기 워크피스 또는 상기 정전기 클램프 중 적어도 하나에 대한 중력 또는 관성력 중 적어도 하나가 상기 정전기 클램프와 연관된 정전기력들이 상기 정전기 클램프에 대해 고정된 위치에 상기 워크피스를 유지시키기에 불충분한 양을 충족하거나 또는 초과하면 상기 기계적 클램핑력이 인가되도록, 상기 정전기 클램프의 각 위치(angular position)를 포함하는, 클램핑하기 위한 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the one or more predetermined conditions are such that at least one of gravity or inertial forces for at least one of the workpiece or the electrostatic clamp is such that electrostatic forces associated with the electrostatic clamp are applied to the workpiece in a fixed position relative to the electrostatic clamp. Said angular position of said electrostatic clamp being such that said mechanical clamping force is applied if it meets or exceeds an amount that is insufficient to hold said electrostatic clamp. 제 12 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 미리결정된 조건들은 상기 워크피스 또는 상기 정전기 클램프 중 적어도 하나에 인가된 병진력, 또는 상기 워크피스 또는 상기 정전기 클램프 중 적어도 하나에 인가된 관성력 중 적어도 하나의 결정을 포함하고,
상기 병진력 또는 상기 관성력은, 상기 정전기 클램프와 연관된 정전기력들이 상기 정전기 클램프에 대해 고정 위치에 상기 워크피스를 유지시키는데 불충분한 양을 충족하거나 또는 초과하는, 클램핑하기 위한 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the one or more predetermined conditions comprise at least one of a translational force applied to at least one of the workpiece or the electrostatic clamp or an inertial force applied to at least one of the workpiece or the electrostatic clamp,
Wherein the translational force or the inertial force meets or exceeds an amount of electrostatic forces associated with the electrostatic clamp that is insufficient to maintain the workpiece in a fixed position relative to the electrostatic clamp.
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