KR20230008864A - Substrate processing method - Google Patents

Abstract

방법은 클램프 상에 기판을 제공하는 단계, 및 기판 프로세싱 동안 기판이 클램프 상에 배치될 때 조명 소스로부터 기판으로 방사선을 지향시키는 단계를 포함할 수 있으며, 방사선은 방사선 에너지에 의해 특징지어지고, 방사선 에너지의 적어도 일부는 2.5eV 이상이다.The method may include providing a substrate on a clamp and directing radiation from an illumination source to the substrate when the substrate is placed on the clamp during substrate processing, the radiation being characterized by radiation energy, the radiation At least some of the energy is greater than 2.5 eV.

Description

광 조명을 이용하여 기판의 전기적 클램핑을 향상시키는 시스템 장치 및 방법System Apparatus and Method for Improving Electrical Clamping of a Substrate Using Light Illumination

본 실시예들은 기판 프로세싱에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판들을 홀딩하기 위한 정전 클램프들에 관한 것이다.The present embodiments relate to substrate processing, and more particularly to electrostatic clamps for holding substrates.

정전 클램프(electrostatic clamp)(정전 척이라고도 함)와 같은 기판 홀더는 반도체 제조, 태양 전지 제조, 및 다른 컴포넌트의 프로세싱을 포함하는 많은 제조 프로세스에 널리 사용된다. 정전 클램핑은 근처의 전하의 직접적인 영향으로 인해 물체에 전하가 재분배되는 정전기 유도 원리를 이용한다. 예를 들어, 전기적으로 중성인 기판 근처의 양으로 대전된 물체는 기판의 표면 상에 음전하를 유도할 것이다. 이러한 전하는 물체와 기판 사이에 인력을 생성한다. 비교적 낮은 벌크 저항률을 갖는 전기 전도성 기판 및 반도체 기판의 클램핑에 대해, 전하의 재분배는 전도성 기판에 인접한 절연체에 매립된 전극에 전압을 인가함으로써 쉽게 달성된다. 따라서, 정전 클램프들은 비교적 더 낮은 벌크 저항률을 갖는 실리콘 웨이퍼들과 같은 반도체 기판들을 홀딩하기 위해 광범위하게 사용되고 있다. Substrate holders such as electrostatic clamps (also referred to as electrostatic chucks) are widely used in many manufacturing processes, including semiconductor manufacturing, solar cell manufacturing, and processing of other components. Electrostatic clamping uses the principle of electrostatic induction, where charge is redistributed on an object due to the direct influence of a nearby charge. For example, a positively charged object near an electrically neutral substrate will induce a negative charge on the surface of the substrate. These charges create an attractive force between the object and the substrate. For the clamping of electrically conductive substrates and semiconductor substrates with relatively low bulk resistivity, charge redistribution is readily achieved by applying a voltage to an electrode embedded in an insulator adjacent to the conductive substrate. Accordingly, electrostatic clamps are widely used for holding semiconductor substrates such as silicon wafers having a relatively lower bulk resistivity.

일 유형의 정전 클램프는 AC 전압을 인가하여 클램핑을 생성하고, 전도성 기판 또는 저 저항률 반도체 기판의 신속한 클램핑 및 디클램핑(declamping)을 허용한다. 그러나, 공지된 DC 정전 클램프들 또는 AC 정전 클램프들은 고 저항률 반도체 기판들 또는 전기 절연 기판들을 클램핑하는데 있어서 비효율적이다. One type of electrostatic clamp creates clamping by applying an AC voltage and allows rapid clamping and declamping of conductive or low resistivity semiconductor substrates. However, known DC electrostatic clamps or AC electrostatic clamps are ineffective in clamping high resistivity semiconductor substrates or electrically insulating substrates.

이에 더하여, 기판 대전 이슈들은 기판 프로세싱, 특히 이온 주입과 같은 고저항 기판들의 프로세싱에 악영향을 미칠 수 있다. 정전 클램프들에 더하여, 기계적 클램프들과 같은 비-정전 클램프들은 전도성 리프트 핀(lift pin)들, 접지 핀들을 통합할 수 있으며, 여기서 그러한 핀들의 동작은 클램핑되는 기판이 매우 저항성일 때 손상될 수 있다. 또한, 이온 주입 장치에서, 주입 동안 기판 상의 전하 축적은 기판의 대전에 대응하기 위해 전자 플러드 건들(electron flood guns)과 같은 전하 보상의 사용을 요구할 수 있다. In addition, substrate charging issues can adversely affect substrate processing, particularly processing of high resistance substrates such as ion implantation. In addition to electrostatic clamps, non-electrostatic clamps, such as mechanical clamps, can incorporate conductive lift pins, ground pins, where the action of such pins can be damaged when the substrate being clamped is very resistive. there is. Also, in an ion implantation apparatus, charge accumulation on the substrate during implantation may require the use of charge compensation, such as electron flood guns, to counteract charging of the substrate.

이들 및 다른 고려 사항들에 관하여, 본 개시가 제공되는 것이다. With respect to these and other considerations, the present disclosure is provided.

본 요약은 아래의 상세한 설명에서 더 설명되는 단순화된 형태로 개념들의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구된 주제의 주요 특징들 또는 필수 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 청구된 주제의 범위를 결정하는 것을 돕기 위한 것으로도 의도되지 않는다. This Summary is provided to introduce a selection of concepts in a simplified form that are further described below in the Detailed Description. This summary is not intended to identify key features or essential features of the claimed subject matter, nor is it intended as an aid in determining the scope of the claimed subject matter.

일 실시예에서, 방법은 클램프 상에 기판을 제공하는 단계, 및 기판 프로세싱 동안 기판이 클램프 상에 배치될 때 조명 소스로부터 기판으로 방사선을 지향시키는 단계를 포함할 수 있으며, 방사선은 방사선 에너지를 포함하고, 방사선 에너지의 적어도 일부는 2.5eV 이상이다.In one embodiment, a method may include providing a substrate on a clamp and directing radiation from an illumination source to the substrate when the substrate is placed on the clamp during substrate processing, the radiation comprising radiation energy. and at least a portion of the radiation energy is greater than 2.5 eV.

다른 실시예에서, 방법은 정전 클램프 상에 기판을 제공하는 단계; 기판이 정전 클램프 상에 배치될 때 조명 소스로부터 기판으로 방사선을 지향시키는 단계; 및 방사선이 기판 상에 충돌하는 동안 정전 클램프에 AC 클램핑 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있으며, 방사선은 2.5eV 이상의 방사선 에너지를 포함한다.In another embodiment, a method includes providing a substrate on an electrostatic clamp; directing radiation from the illumination source to the substrate when the substrate is placed on the electrostatic clamp; and applying an AC clamping voltage to the electrostatic clamp while the radiation impinges on the substrate, wherein the radiation includes radiation energy greater than 2.5 eV.

추가의 실시예에서, 방법은 정전 클램프 상에 기판을 제공하는 단계; 기판을 클램핑하기 위해 정전 클램프에 클램핑 전압을 인가하는 단계; 및 기판이 정전 클램프에 의해 클램핑되는 동안 기판을 프로세싱하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 프로세싱 후에, 정전 클램프로부터 클램핑 전압을 제거하는 단계, 및 기판이 정전 클램프 상에 배치될 때 조명 소스로부터 기판으로 디클램핑 방사선(declamping radiation)의 노출을 지향시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 디클램핑 방사선은 기판 내에 이동 전하를 생성하기 위해 임계 에너지 이상인 디클램핑 방사선 에너지를 포함한다.In a further embodiment, a method includes providing a substrate on an electrostatic clamp; applying a clamping voltage to the electrostatic clamp to clamp the substrate; and processing the substrate while the substrate is clamped by the electrostatic clamp. The method may further include, after processing, removing the clamping voltage from the electrostatic clamp, and directing exposure of declamping radiation from the illumination source to the substrate when the substrate is placed on the electrostatic clamp, and , de-clamping radiation includes de-clamping radiation energy that is above the threshold energy to create mobile charges within the substrate.

도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 정전 클램프 장치를 도시한다.
도 1a는 본 개시의 다른 실시예들에 따른 클램프 장치를 도시한다.
도 1b는 정전기 클램핑의 인스턴스를 예시한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 추가 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 또 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 추가적인 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 7b 및 도 7c는 2개의 상이한 실시예들에 따른 스캐닝된 방사선 빔들의 기하학적 구조를 도시한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 또 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 추가적인 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 또 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 13은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 프로세싱 시스템의 측면도를 도시한다.
도 14는 방사선 파장과 에너지 사이의 관계를 예시한다.
도 15는 일부 실시예들에 따른 정전 클램핑을 위한 예시적인 제어 시스템을 예시한다.
도 16은 상이한 기판 유형들에 대한 대전 시간(charging time)과 저항률 사이의 관계를 예시한다.
도 17은 본 실시예들의 정전 클램프 장치에 사용하기에 적합한 방사선 소스에 대한 예시적인 방사조도 곡선(irradiance curve)을 예시한다.
도 18은 SiO₂에 대한 방사선 에너지의 함수로서 광전류(photocurrent)의 생성을 예시한다.
도 19는 본 실시예들의 정전 클램프 장치에 사용하기에 적합한 방사선 소스에 대한 다른 예시적인 방사조도 곡선을 예시한다.
도 20은 예시적인 프로세스 흐름도를 예시한다.
도 21은 다른 예시적인 프로세스 흐름도를 예시한다.
도 22는 추가의 예시적인 프로세스 흐름도를 예시한다.
도 23은 추가적인 예시적인 프로세스 흐름도를 예시한다.
도 24는 다른 예시적인 프로세스 흐름도를 예시한다.
도 25는 프로세싱 시스템의 실시예를 도시한다.1 shows an electrostatic clamp device according to embodiments of the present disclosure.
1A shows a clamp device according to other embodiments of the present disclosure.
1B illustrates an instance of electrostatic clamping.
2 shows a side view of an electrostatic clamp device according to various embodiments of the present invention.
3 shows a side view of another electrostatic clamp device according to various embodiments of the present invention.
4 depicts a side view of a further electrostatic clamp device in accordance with various embodiments of the present invention.
5 depicts a side view of another electrostatic clamp device in accordance with various embodiments of the present invention.
6 depicts a side view of an additional electrostatic clamp device in accordance with various embodiments of the present invention.
7 shows a side view of another electrostatic clamp device according to various embodiments of the present invention.
7b and 7c show the geometry of the scanned radiation beams according to two different embodiments.
8 depicts a side view of another electrostatic clamp device in accordance with various embodiments of the present invention.
9 depicts a side view of an additional electrostatic clamp device in accordance with various embodiments of the present invention.
10 shows a side view of another electrostatic clamp device according to various embodiments of the present invention.
11 shows a side view of another electrostatic clamp device according to various embodiments of the present invention.
12 shows a side view of another electrostatic clamp device according to various embodiments of the present invention.
13 shows a side view of a processing system in accordance with various embodiments of the present disclosure.
14 illustrates the relationship between radiation wavelength and energy.
15 illustrates an example control system for electrostatic clamping in accordance with some embodiments.
16 illustrates the relationship between resistivity and charging time for different substrate types.
17 illustrates an exemplary irradiance curve for a radiation source suitable for use in the electrostatic clamp device of the present embodiments.
18 illustrates the generation of photocurrent as a function of radiation energy to SiO ₂ .
19 illustrates another example irradiance curve for a radiation source suitable for use in the electrostatic clamp device of the present embodiments.
20 illustrates an example process flow diagram.
21 illustrates another exemplary process flow diagram.
22 illustrates a further example process flow diagram.
23 illustrates a further example process flow diagram.
24 illustrates another exemplary process flow diagram.
25 shows an embodiment of a processing system.

본 실시예들은 기판 클램핑의 능력을 증가시키기 위한 장치 및 기술들을 제공한다. 다양한 실시예들에서, 고 저항률 기판들을 포함하는 다양한 기판들을 클램핑하기에 적합한 클램프 장치, 및 프로세싱 시스템이 개시된다. 다양한 실시예들은 자외선(UV) 범위 및 진공 자외선(VUV) 범위(< 200 nm) 내의 파장들을 포함하는 더 짧은 파장들의 방사선 뿐만 아니라 가시광을 생성할 수 있는 방사선 소스들을 이용한다. 따라서, 다양한 실시예들은 클램핑 전, 클램핑 동안, 및 클램핑 후에 기판에 방사선을 조사하는 것을 포함하는 다양한 기판들의 광-보조 전기 클램핑 및 해제로 지칭될 수 있는 것을 제공한다.The present embodiments provide apparatus and techniques for increasing the ability of substrate clamping. In various embodiments, a clamp apparatus suitable for clamping a variety of substrates, including high resistivity substrates, and a processing system are disclosed. Various embodiments use radiation sources capable of producing visible light as well as radiation of shorter wavelengths, including wavelengths in the ultraviolet (UV) range and the vacuum ultraviolet (VUV) range (< 200 nm). Accordingly, various embodiments provide what may be referred to as light-assisted electrical clamping and releasing of various substrates including irradiating the substrate before clamping, during clamping, and after clamping.

도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 정전 클램프 시스템(100)을 도시한다. 정전 클램프 시스템(100)은 기판들이 임의의 적합한 목적을 위해 클램핑되어야 하는 임의의 적합한 환경에 배치될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 정전 클램프 시스템(100)은 기판(112)을 하우징하기 위해 기판 챔버(102) 내에 배열될 수 있다. 다양한 비-제한적인 실시예들에서, 기판 챔버(102)는 기판(112)을 시스템 내로 로딩하기 위한 로드 챔버, 위치들 사이에서 기판(112)을 이송하기 위한 이송 챔버, 또는 기판(112)이 적어도 하나의 프로세스를 거쳐야 하는 프로세스 챔버를 나타낼 수 있다. 적합한 프로세스 챔버들은 기판(112) 상의 층 증착(layer deposition)을 위한, 기판(112)의 에칭을 위한, 기판(112)의 가열을 위한, 기판(112)으로의 이온 주입을 위한, 또는 다른 적합한 프로세스를 위한 챔버들을 포함한다. 1 shows an electrostatic clamp system 100 according to embodiments of the present disclosure. The electrostatic clamp system 100 can be placed in any suitable environment in which substrates are to be clamped for any suitable purpose. In various embodiments, the electrostatic clamp system 100 may be arranged within the substrate chamber 102 to house the substrate 112 . In various non-limiting embodiments, the substrate chamber 102 is a load chamber for loading the substrate 112 into the system, a transfer chamber for transferring the substrate 112 between locations, or the substrate 112 is It may represent a process chamber through which at least one process is to be performed. Suitable process chambers are for layer deposition on the substrate 112, for etching the substrate 112, for heating the substrate 112, for implanting ions into the substrate 112, or for other suitable process chambers. Contains chambers for the process.

도 1에 도시된 바와 같이, 정전 클램프 시스템(100)은 정전 클램프 컴포넌트(114)를 포함하는 클램프 장치(104)를 포함할 수 있다. 정전 클램프 컴포넌트(114)는 냉각 블록, 히터, 가스 채널, 전극, 배선 등을 포함하는 공지된 정전 클램프의 공지된 컴포넌트를 포함할 수 있다. 명확성을 위해, 정전 클램프 컴포넌트(114)의 단지 일반적인 컴포넌트들이 도시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 정전 클램프 컴포넌트(114)는 기판(112)을 직접 지지하는 절연체 부분(108) 뿐만 아니라, 절연체 부분(108)에 전압을 인가하기 위한 전극 조립체(110)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(110)는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있고, 상이한 실시예들에서 DC 전압 또는 AC 전압을 인가하도록 동작 가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 정전 클램프 시스템(100)은 저 저항률 기판을 클램핑하기 위해 공지된 정전 클램프들에서와 같이 기능할 수 있다. As shown in FIG. 1 , an electrostatic clamp system 100 may include a clamp device 104 that includes an electrostatic clamp component 114 . Electrostatic clamp components 114 may include known components of known electrostatic clamps including cooling blocks, heaters, gas channels, electrodes, wiring, and the like. For clarity, only typical components of the electrostatic clamp component 114 are shown. As shown in FIG. 1 , the electrostatic clamp component 114 may include an insulator portion 108 directly supporting a substrate 112 as well as an electrode assembly 110 for applying a voltage to the insulator portion 108 . can Electrode assembly 110 may include at least one electrode and may be operable to apply a DC voltage or an AC voltage in different embodiments. In some embodiments, electrostatic clamp system 100 may function as in known electrostatic clamps for clamping a low resistivity substrate.

도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 클램프 장치(104)는 방사선(120)으로서 도시된 방사선을 기판(112)에 지향시키도록 배치된 조명 시스템(106)을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 방사선(120)은 기판(112)에서 이동 전하를 생성하기 위해 임계 에너지 이상인 방사선 에너지에 의해 특징지어질 수 있다. 이러한 방식으로, 조명 시스템(106)은 클램핑 전압이 정전 클램프 컴포넌트(114)에 인가되는 동안 방사선(120)을 생성할 수 있다. 따라서, 동작 중에, 그리고 도 1b를 참조하면, 기판(112)이 정전 클램프 컴포넌트(114)에 의해 클램핑될 때, 기판(112) 내에 존재하는 전하들은 높은 전기장을 생성하고 큰 클램핑력을 생성하기 위해 반대 극성을 갖는 전극 조립체(110)의 전극들로 이동할 수 있다. As further shown in FIG. 1 , the clamp device 104 may further include an illumination system 106 arranged to direct radiation, shown as radiation 120 , to the substrate 112 . According to various embodiments, radiation 120 may be characterized by a radiation energy that is above a threshold energy to create a moving charge in substrate 112 . In this way, illumination system 106 can generate radiation 120 while a clamping voltage is applied to electrostatic clamp component 114 . Thus, during operation, and referring to FIG. 1B, when the substrate 112 is clamped by the electrostatic clamp component 114, the charges residing within the substrate 112 create a high electric field and generate a large clamping force. It may move to electrodes of the electrode assembly 110 having opposite polarities.

특히, 이러한 전하 이동에 필요한 시간은 도 16에 도시된 바와 같이 기판(112)의 저항률에 의존한다. 도 16에서, 상이한 유형의 흔한 기판들에 대한 전하에 대한 저항률의 범위 및 응답 시간이 도시된다. 응답 시간들은 조명 시스템(106)의 적용 없이 클램핑 전압으로 클램핑된 기판들에 대해 도시된다. "표준(regular) Si 웨이퍼"로 지칭되는 기판들은 비교적 더 낮은 저항 실리콘 웨이퍼들에 대한 저항률의 범위를 나타내며, 대략 1 Ohm-cm 내지 1000 Ohm-cm 범위의 저항률을 나타낸다. 이 예에서, 응답 시간(response time)은 대략 1㎲ 내지 100㎲ 이다. 또한, 도 16에는 AC 클램프에 대한 상승 시간 및 클램프 기간이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이 상승 시간은 표준 실리콘 웨이퍼들에 대한 응답 시간과 일치한다. 도 16은 또한 높은 벌크 저항률 실리콘 웨이퍼(HBR Si 웨이퍼), HBR 실리콘 카바이드 웨이퍼(HBR SiC), 및 유리 기판에서의 전하에 대한 응답 시간을 도시한다. 특히, 이러한 다른 기판들의 벌크 저항률들은 유리 기판들의 경우에 10-2초 초과 내지 최대108초까지 연장된다. 이러한 더 긴 응답 시간들은 AC 전압의 인가와 일치하는 시간 기간 내에 이들 기판들 내에서 전하가 이동할 수 없다는 것을 의미한다. 또한, DC 전압의 인가에도 불구하고, 실제 프로세싱 목적, 특히 HBR SiC 및 유리에 대해 반응 시간이 너무 느릴 것이다. In particular, the time required for such charge transfer depends on the resistivity of the substrate 112 as shown in FIG. 16 . In Fig. 16, the range of resistivity and response time to charge for different types of common substrates are shown. Response times are shown for substrates clamped with a clamping voltage without application of the illumination system 106 . Substrates referred to as "regular Si wafers" exhibit a range of resistivities relative to lower resistivity silicon wafers, ranging from approximately 1 Ohm-cm to 1000 Ohm-cm. In this example, the response time is approximately 1 μs to 100 μs. Also shown in FIG. 16 is the rise time and clamp period for the AC clamp. As shown, this rise time matches the response time for standard silicon wafers. FIG. 16 also shows the response times for charges on high bulk resistivity silicon wafers (HBR Si wafers), HBR silicon carbide wafers (HBR SiC), and glass substrates. In particular, the bulk resistivities of these other substrates extend from greater than 10 −2 seconds up to 10 8 seconds in the case of glass substrates. These longer response times mean that charge cannot move within these substrates within a time period consistent with the application of an AC voltage. Also, despite the application of a DC voltage, the response time will be too slow for practical processing purposes, especially for HBR SiC and glass.

기판(112)의 저항률이 너무 높을 때, 전하가 클램프 전압이 정전 클램프 컴포넌트(114)에 의해 인가될 때 클램프력을 확립하기에 충분히 빠르게 이동할 수 없다. 유리 웨이퍼들과 같은 절연 기판들의 경우, 대전 시간은 기판(112)을 클램핑하고 프로세싱하는 것과 연관된 시간 스케일과 비교하여 실질적으로 무한하며, 이의 지속시간은 수 초 내지 수 분 정도일 수 있다. 이와 같이, 조명 시스템(106)의 사용이 없다면, 인가된 클램프 전압에 응답하여 기판 전하가 본질적으로 생성되지 않으므로, 클램프력(clamp force)은 거의 0이 된다. When the resistivity of substrate 112 is too high, charge cannot move fast enough to establish a clamp force when a clamp voltage is applied by electrostatic clamp component 114 . In the case of insulating substrates, such as glass wafers, the charge time is substantially infinite compared to the time scale associated with clamping and processing the substrate 112, and its duration may be on the order of seconds to minutes. As such, without the use of the illumination system 106, since essentially no substrate charge is generated in response to the applied clamp voltage, the clamp force is nearly zero.

따라서, 클램프 장치(104)의 사용으로, HBR 반도체 웨이퍼들 및 유리를 포함하는 기판들의 클램핑이 가능해진다. 고 저항률 기판들의 클램핑 문제를 해결하는 것에 더하여, 클램프 장치(104)는 다른 문제, 예를 들어 마찰전기(triboelectricity)로 인한 그러한 전하의 제거가 매우 어려운, 고 저항률 기판들 상의 원하지 않는 전하의 생성을 해결하는 것을 돕는다. 기판(112) 상에 이동 전하(mobile charge)를 생성함으로써, 클램프 장치(104)는 기판들의 디클램핑(declamping)을 추가로 가능하게 한다. 절연 재료들에서 높은 저항률은 상이한 인자들로부터 유래한다. 첫째, 이러한 재료들은 보통 매우 큰 전자 밴드갭들을 갖는다. 예를 들어, SiO₂와 같은 실리콘 산화물에 대해, 밴드갭은 대략 8eV이다. 반도체에서의 도펀트와는 달리, 절연체에서의 불순물은 또한 훨씬 더 높은 이온화 에너지를 갖는다. 그 결과, 그러한 기판들 내의 이동 전하 농도는 매우 낮다. 둘째, 일반적인 절연 재료의 대부분은 실리카 글래스와 같이 비정질이다. 주기적 결정 구조의 결여는 비교적 더 낮은 전하 이동도를 초래한다. 본 개시의 실시예들에 따르면, 방사선(120)의 적용 하에서, 유리와 같은 고 저항률 기판의 전도도는, 전자들이 전도대에서 소위 확장된 상태(extended state)들에 진입하도록 고 저항률 재료의 전자들에 충분한 에너지를 부여함으로써 상당히 향상될 수 있다. Si를 포함하는 좁은 밴드갭 반도체의 경우, 적외선 조사에서와 같은 저 에너지 광자는 밴드갭을 극복하기에 충분한 에너지를 제공한다. SiC와 같은 넓은 밴드갭 반도체 재료들의 경우, 장파 UV 방사선(315 nm - 400 nm)은 밴드갭을 극복하고 전하 캐리어들을 생성하기에 충분한 것을 제공할 수 있다. 이러한 파장 범위들에 대해, 다양한 비-제한적인 실시예들에서, 조명 시스템(106)은 레이저 다이오드, 발광 다이오드(LED), 아크 램프(arc lamp), 또는 다른 소스를 포함하는 광원으로 구현될 수 있다. Thus, with the use of the clamp device 104, clamping of substrates including HBR semiconductor wafers and glass becomes possible. In addition to solving the clamping problem of high-resistivity substrates, the clamping device 104 avoids other problems, such as the creation of unwanted charges on high-resistivity substrates, where removal of such charges due to triboelectricity is very difficult. help solve By creating a mobile charge on the substrate 112, the clamp device 104 further enables declamping of the substrates. The high resistivity in insulating materials comes from different factors. First, these materials usually have very large electronic bandgaps. For example, for a silicon oxide such as SiO ₂ , the band gap is approximately 8 eV. Unlike dopants in semiconductors, impurities in insulators also have much higher ionization energies. As a result, the mobile charge concentration in such substrates is very low. Second, most of the common insulating materials are amorphous, such as silica glass. The lack of a periodic crystal structure results in relatively lower charge mobility. According to embodiments of the present disclosure, under application of radiation 120, the conductivity of a high resistivity substrate, such as glass, causes electrons of the high resistivity material to enter so-called extended states in the conduction band. It can be significantly improved by giving enough energy. In the case of narrow bandgap semiconductors, including Si, low energy photons, such as in infrared radiation, provide enough energy to overcome the bandgap. For wide bandgap semiconductor materials such as SiC, long wave UV radiation (315 nm - 400 nm) can provide enough to overcome the bandgap and create charge carriers. For these wavelength ranges, in various non-limiting embodiments, illumination system 106 may be implemented with a light source including a laser diode, light emitting diode (LED), arc lamp, or other source. there is.

추가적인 실시예들에 따르면, 유리 기판들과 같은 절연 기판들로서 일반적으로 알려진 기판들에 대해, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 다른 유형들의 방사선 소스들이 조명 시스템(106)을 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 조명 시스템(106)은 기판(112)으로 사용되는 기판의 유형에 대해 이동 전하를 생성하기에 충분한 에너지를 갖는 방사선(120)을 제공하도록 배열될 것이다. 그러나, 다양한 비-제한적인 실시예들에서, 조명 시스템(106)은 적어도 다음의 기판 유형들을 클램핑하도록 구성될 수 있다: 1) 표준 실리콘 웨이퍼들: 저항률 < 1000 ohm-cm; 2) 높은 저항률 실리콘/또는 SOI(silicon-on-insulator) 웨이퍼들: 저항률 1000 내지 100,000 ohm-cm; 3) 실리콘 카바이드 웨이퍼들: 최대 1E9 ohm-cm의 저항률로 이용 가능함; 및 4) 유리: 저항률 > 1E12 ohm-cm; 5) 실리콘 온 유리. According to further embodiments, other types of radiation sources may be used for the illumination system 106, as described in more detail below, for substrates commonly known as insulating substrates, such as glass substrates. Generally, the illumination system 106 will be arranged to provide radiation 120 with sufficient energy to create a moving charge on the type of substrate used as the substrate 112 . However, in various non-limiting embodiments, the illumination system 106 can be configured to clamp at least the following substrate types: 1) standard silicon wafers: resistivity < 1000 ohm-cm; 2) high resistivity silicon/or silicon-on-insulator (SOI) wafers: resistivity 1000 to 100,000 ohm-cm; 3) Silicon carbide wafers: available with resistivities up to 1E9 ohm-cm; and 4) glass: resistivity > 1E12 ohm-cm; 5) Silicon on glass.

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 조명 시스템(106)은 전면(front side) 상의 전방 표면(front surface)(112A) 또는 후면(backside) 상의 후방 표면(back surface)(112B)을 포함하는 기판(112)의 메인 표면에 조명을 제공하도록 배열된다. 상이한 실시예들에 따르면, 방사선(120)은 직접 제공될 수 있거나, 가시선(line-of-sight) 방식으로 제공될 수 있거나, 반사에 의해 제공될 수 있거나, 기판의 블랭킷 조명을 통해 제공될 수 있거나, 기판을 스캐닝함으로써, 조명 소스를 스캐닝함으로써, 또는 이들 방법들의 조합에 의해 제공될 수 있다. 이상적으로, 전체 기판에 걸친 높은 세기의 균일한 광 조명이 유용하다. 광원들 및 정전 클램프 장치의 구성에 대한 제약들로 인해, 특정 실시예들은 기판에서 광 생성(photogeneration)의 효과를 최대화하기 위한 신규한 구성들을 제공한다. 이어지는 도 2 내지 8의 실시예에서, 상이한 정전 클램프 시스템들이 도시되며, 여기서 기판 스테이지(202)가 도시되고, 이의 기판 스테이지는 도 1과 관련하여 개괄하여 상기에서 설명된 정전 클램프를 포함할 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, the lighting system 106 is a substrate that includes a front surface 112A on the front side or a back surface 112B on the backside. Arranged to provide illumination to the main surface of 112. According to different embodiments, the radiation 120 may be provided directly, may be provided in a line-of-sight manner, may be provided by reflection, or may be provided through blanket illumination of the substrate. or may be provided by scanning a substrate, scanning an illumination source, or a combination of these methods. Ideally, high intensity, uniform light illumination across the entire substrate is useful. Due to constraints on the configuration of light sources and electrostatic clamp devices, certain embodiments provide novel configurations for maximizing the effect of photogeneration on a substrate. In the following embodiment of FIGS. 2-8 , different electrostatic clamp systems are shown, wherein a substrate stage 202 is shown, which substrate stage may include the electrostatic clamp described above generally with respect to FIG. 1 . .

도 1a를 참조하면, 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 클램프 장치(150)가 도시되어 있다. 이 경우, 클램프 장치(150)는 임의의 적합한 기계적 컴포넌트를 사용하여 기판(112)을 홀딩하기 위한 기계적 클램프(154)(옵션으로 스탠드 오프(156)를 포함함)를 포함한다. 클램프 장치(150)는 전술한 조명 시스템(106)을 포함한다. 동작 중에, 기판(112)이 기계적 클램프(154)에 의해 홀딩되는 동안, 방사선(120)은 기판(112)으로 지향될 수 있어서, 기판(112) 내의 이동 전하들을 증가시키고, 기판(112)과 리프트 핀들 또는 접지 핀들(별도로 도시되지 않음) 사이의 더 양호한 전기 전도를 제공하거나 기판(112)의 표면 대전을 감소시키는 것과 같이 기판의 프로세싱을 돕는다. Referring to FIG. 1A , a clamp device 150 is shown according to additional embodiments of the present disclosure. In this case, the clamp device 150 includes a mechanical clamp 154 (optionally including a stand off 156) for holding the substrate 112 using any suitable mechanical component. The clamp device 150 includes the lighting system 106 described above. In operation, while substrate 112 is being held by mechanical clamps 154, radiation 120 may be directed to substrate 112, increasing moving charges within substrate 112, and causing both substrate 112 and Aids in processing of the substrate, such as providing better electrical conduction between lift pins or ground pins (not separately shown) or reducing surface charging of the substrate 112 .

도 2는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 정전 클램프 시스템(200)의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 조명 시스템(201)은 방사선(208)을 기판(112)의 전방 표면으로 지향시키도록 위치된다. 일부 실시예들에서, 기판 스테이지(202)는 고정될 수 있지만, 다른 실시예들에서, 기판 스테이지(202)는 적어도 하나의 방향을 따라 기판(112)을 스캔하기 위해 공지된 스캔 컴포넌트들(도시되지 않음)과 같은 스캔 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시예들에서, 방사선(208)은 고정 빔(stationary beam)으로 제공될 수 있으며, 이 빔은 기판 전체를 커버하도록 배열된다. 기판 스테이지(202)가 도시된 직교 좌표계의 Y-축을 따라서와 같이 기판을 스캔하도록 배열되는 일부 실시예들에서, 방사선(208)은 도 2에 제안된 바와 같이 기판(112)의 전체 스캐닝 범위를 커버하는 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 조명 시스템(201)은 기판(112)에서 광자 캐리어(photocarrier)들을 생성하기 위해 적합한 에너지로 방사선(208)을 생성하는 컴포넌트들을 포함하는, 조명 소스(204)로 지칭되는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 상이한 조명 소스들의 예들이 이하에서 상세히 설명된다. 조명 소스(204)는 방사선을 특정 치수를 갖는 빔으로 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 조명 소스(204)에 의해 방출된 빔은 충분히 클 수 있거나, 기판(112)을 커버하기에 충분히 커지도록 확장될 수 있다. 2 shows a side view of an electrostatic clamp system 200 according to various embodiments of the present disclosure. In this embodiment, illumination system 201 is positioned to direct radiation 208 to the front surface of substrate 112 . In some embodiments, the substrate stage 202 may be fixed, but in other embodiments, the substrate stage 202 may use known scan components (shown) to scan the substrate 112 along at least one direction. may include scan components such as Similarly, in some embodiments, radiation 208 may be provided as a stationary beam, which beam is arranged to cover the entirety of the substrate. In some embodiments where the substrate stage 202 is arranged to scan the substrate, such as along the Y-axis of the Cartesian coordinate system shown, the radiation 208 covers the entire scanning range of the substrate 112 as suggested in FIG. It can be provided in a way that covers. For example, illumination system 201 may include what is referred to as illumination source 204 , which includes components that produce radiation 208 at suitable energies to create photocarriers in substrate 112 . Can be, where examples of different illumination sources are described in detail below. Illumination source 204 may produce radiation as a beam having specific dimensions. In some embodiments, the beam emitted by illumination source 204 can be large enough or can expand to be large enough to cover substrate 112 .

다른 실시예들에서, 조명 시스템(201)은 기판(112)의 전체를 커버하기 위해, 조명 소스(204)로부터 수신된 방사선 빔을 확장하고 방사선(208)을 생성하기 위해 방사선 빔을 확장하도록, 조명 소스(204)와 기판(112) 사이에 배열된 광학계(206)를 더 포함할 수 있다. 광학계(206)에 적합한 광학계의 예는 광학 렌즈와 같은 굴절 광학 기기 세트이다. 이러한 실시예 및 다음에 이어지는 실시예들에서, "광학계(optical system)"는 UV 범위에서 방사선을 처리하는 능력을 제공할 것이고, 이는 굴절 광학 기기(refractive optics)가 UV 방사선을 굴절시키기 위한 광학 기기를 의미할 것이고, 미러 광학 기기(mirror optics)는 UV 방사선을 반사시키기에 적합할 것임을 의미한다. In other embodiments, the illumination system 201 expands a radiation beam received from the illumination source 204 to cover the entirety of the substrate 112 and expands the radiation beam to generate radiation 208; It may further include an optical system 206 arranged between the illumination source 204 and the substrate 112 . An example of an optical system suitable for optics 206 is a set of refractive optics such as optical lenses. In this and the embodiments that follow, the "optical system" will provide the ability to process radiation in the UV range, such that refractive optics are optics for refracting UV radiation. , which means that mirror optics will be suitable for reflecting UV radiation.

도 3은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 정전 클램프 시스템(220)의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 조명 시스템(211)은 방사선(212)을 기판(112)의 전방 표면으로 지향시키기 위해 상이한 방식으로 위치된다. 일부 실시예들에서, 기판 스테이지(202)는 고정될 수 있지만, 다른 실시예들에서, 기판 스테이지(202)는 적어도 하나의 방향을 따라 기판(112)을 스캔하기 위해 공지된 스캔 컴포넌트들(도시되지 않음)과 같은 스캔 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시예들에서, 방사선(212)은 고정 빔(stationary beam)으로서 제공될 수 있으며, 이 빔은 기판 전체를 커버하도록 배열된다. 기판 스테이지(202)가 도시된 직교 좌표계의 Y-축을 따라서와 같이 기판을 스캔하도록 배열되는 일부 실시예들에서, 방사선(212)은 도 3에 제안된 바와 같이 기판(112)의 전체 스캐닝 범위를 커버하는 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 조명 시스템(211)은 도 2와 관련하여 상기에서 논의된 바와 같이, 조명 소스(204)를 포함할 수 있다. 조명 소스(204)는 방사선을 특정 치수를 갖는 빔으로 생성할 수 있다. 이러한 구성에서, 조명 소스(204)는 처음에 기판(112)을 향해 지향되지 않는 빔으로 방사선을 방출할 수 있다. 조명 시스템(211)은 조명 소스(204)에 의해 생성된 빔을 반사시키고 반사된 빔을 방사선(212)으로서 기판(112)으로 지향시키도록 배열된 광학계(210)를 더 포함할 수 있다. 광학계(210)는 광학 미러를 포함할 수 있는 한편, 일부 실시예들에서 광학 미러는 확장 미러로서 배열되어 기판(112) 전체를 커버하기 위해 조명 소스(204)로부터 수신된 방사선 빔을 확장시키고, 방사선(212)을 생성하기 위해 방사선 빔을 반사 및 확장시킬 수 있다. 추가 실시예에서, 조명 시스템은 굴절 광학 기기와 미러 광학 기기의 조합을 포함할 수 있다. 조명을 위한 광학의 선택은, 엘리먼트들의 간격 및 배치 뿐만 아니라, 기판(112)을 커버하기 위한 조명을 생성하기 위한 효율의 고려사항들에 의해 가이드될 수 있다. 3 shows a side view of an electrostatic clamp system 220 according to various embodiments of the present disclosure. In this embodiment, illumination system 211 is positioned in a different way to direct radiation 212 to the front surface of substrate 112 . In some embodiments, the substrate stage 202 may be fixed, but in other embodiments, the substrate stage 202 may use known scan components (shown) to scan the substrate 112 along at least one direction. may include scan components such as Likewise, in some embodiments, radiation 212 may be provided as a stationary beam, which beam is arranged to cover the entirety of the substrate. In some embodiments where the substrate stage 202 is arranged to scan the substrate, such as along the Y-axis of the Cartesian coordinate system shown, the radiation 212 covers the full scanning range of the substrate 112 as suggested in FIG. It can be provided in a way that covers. For example, illumination system 211 may include illumination source 204 , as discussed above with respect to FIG. 2 . Illumination source 204 may produce radiation as a beam having specific dimensions. In this configuration, the illumination source 204 may initially emit radiation in a beam that is not directed towards the substrate 112 . The illumination system 211 may further include optics 210 arranged to reflect the beam produced by the illumination source 204 and direct the reflected beam to the substrate 112 as radiation 212 . While optics 210 may include an optical mirror, in some embodiments the optical mirror is arranged as an expanding mirror to expand the radiation beam received from illumination source 204 to cover the entirety of substrate 112; The radiation beam may be reflected and expanded to produce radiation 212 . In a further embodiment, the illumination system may include a combination of refractive optics and mirror optics. The selection of optics for illumination may be guided by considerations of efficiency for generating illumination to cover the substrate 112 as well as spacing and placement of elements.

도 4는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 시스템(250)의 측면도를 도시한다. 이 예에서, 정전 클램프 시스템(250)은, 개괄적으로 전술한 바와 같이, 기판 스테이지(202) 및 조명 소스(204)를 포함할 수 있다. 정전 클램프 시스템(250)은, 광학계(252)가 조명 소스(204)로부터 수신되는 방사선 빔에 대한 스캐닝 능력을 제공하기 위한 컴포넌트들을 포함한다는 점에서, 도 2의 실시예와는 상이한 광학계(252)를 갖는 조명 시스템(251)을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 능력은 전동 컴포넌트에 의해 제공될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 방사선(254)은 초기 빔 크기로부터 확장되는 빔으로서 제공될 수 있다. 4 shows a side view of another electrostatic clamp system 250 according to various embodiments of the present disclosure. In this example, the electrostatic clamp system 250 may include a substrate stage 202 and an illumination source 204, as generally described above. Electrostatic clamp system 250 differs from the embodiment of FIG. 2 in that optics 252 include components for providing scanning capability for a radiation beam received from illumination source 204. A lighting system 251 having a may be further included. For example, scanning capability may be provided by motorized components. According to various embodiments, radiation 254 may be provided as a beam that expands from an initial beam size.

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 광학계(252)는 방사선(254)의 빔 스캐닝을 제공한다. 일부 실시예들에서, 광학계(252)는 또한 기판(112)이 스캐닝되는 구성들에서, 기판(112)의 스캐닝을 따르도록 방사선을 스캐닝할 수 있다. 예를 들어, 조명 소스(204) 및 광학계(252)는 기판(112)을 커버하는 폭을 갖는 빔으로서 방사선(254)을 생성하는 굴절 광학 기기를 포함할 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, optics 252 provide beam scanning of radiation 254 . In some embodiments, optics 252 may also scan radiation to follow the scanning of substrate 112 , in configurations in which substrate 112 is scanned. For example, illumination source 204 and optics 252 may include refractive optics that generate radiation 254 as a beam having a width that covers substrate 112 .

광학계(252)는 회전, 병진, 또는 회전 및 병진에 의해 광학 렌즈를 이동시키도록 배열된 렌즈 구동 메커니즘으로 추가로 구성될 수 있다. 예를 들어, 광학계(252)는 스캐닝 컴포넌트와 함께 추가로 구성될 수 있으며, 여기서 기판(112)이 분당 10 cm의 속도로 Y-축을 따라 스캐닝될 때, 방사선(254)은 임의의 순간에 기판(112)을 커버하기 위해 동일한 방향으로 동일한 속도로 스캐닝된다. 이러한 방식으로, 기판(112)으로 지향되는 방사선(254)의 폭은, 기판(112)이 스캐닝될 때에도, 기판 폭보다 실질적으로 더 클 필요는 없으며, 따라서 기판(112)을 하우징하는 챔버의 나머지 내의 다른 컴포넌트들을 보호한다. Optics 252 may further consist of a lens drive mechanism arranged to move an optical lens by rotation, translation, or rotation and translation. For example, optics 252 may be further configured with a scanning component, wherein when substrate 112 is scanned along the Y-axis at a rate of 10 cm per minute, radiation 254 radiates to the substrate at any instant. (112) is scanned at the same speed in the same direction. In this way, the width of the radiation 254 directed to the substrate 112 need not be substantially greater than the substrate width, even when the substrate 112 is being scanned, and thus the rest of the chamber housing the substrate 112. Protects other components within.

다른 실시예들에서, 방사선(254)은 레이저 빔 또는 고도로 시준된 비-간섭성(incoherent) 광 빔과 같은, 기판(112)의 폭에 비해 상대적으로 좁은 빔으로 제공될 수 있다. 이 실시예는 기판(112)의 폭에 대해 적어도 Y-방향을 따라 훨씬 더 작은 폭을 갖는 것으로 도시된 방사선 빔(254A)에 의해 표현된다. 이 실시예에서, 광학계(252)에는 평균 균일한 조사를 제공하는 방식으로 기판(112)의 전체를 커버하기 위해 Y-방향을 따르는 것과 같이 방사선 빔(254A)을 신속하게 스캔하기 위한 컴포넌트들이 제공될 수 있다. 따라서, 기판(112)이 정지 상태로 유지되는 실시예들에서, 광학계(252)는 정지 기판을 커버하는 방사선 우산을 생성하기 위해 빠른 방식으로 방사선 빔(254A)을 단지 스캔할 수 있다. In other embodiments, radiation 254 may be provided as a relatively narrow beam compared to the width of substrate 112 , such as a laser beam or a highly collimated incoherent light beam. This embodiment is represented by the radiation beam 254A, shown as having a much smaller width relative to the width of the substrate 112, at least along the Y-direction. In this embodiment, optics 252 are provided with components to rapidly scan radiation beam 254A, such as along the Y-direction, to cover the entirety of substrate 112 in a manner that provides an average uniform illumination. It can be. Thus, in embodiments where substrate 112 is held stationary, optics 252 may only scan radiation beam 254A in a fast fashion to create a radiation umbrella covering the stationary substrate.

도 5는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 시스템(260)의 측면도를 도시한다. 이 예에서, 정전 클램프 시스템(260)은, 개괄적으로 전술한 바와 같이, 기판 스테이지(202) 및 조명 소스(204)를 포함할 수 있다. 정전 클램프 시스템(260)는, 광학계(262)가 조명 소스(204)로부터 수신되는 방사선 빔에 대한 스캐닝 능력을 제공하기 위한 컴포넌트들을 포함한다는 점에서, 도 3의 실시예와는 상이한 광학계(262)을 갖는 조명 시스템(261)을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 능력은 전동 컴포넌트에 의해 제공될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 방사선(264)은 초기 빔 크기로부터 확장되는 빔으로서 제공될 수 있다. 5 shows a side view of another electrostatic clamp system 260 according to various embodiments of the present disclosure. In this example, the electrostatic clamp system 260 may include a substrate stage 202 and an illumination source 204, as generally described above. Electrostatic clamp system 260 differs from the embodiment of FIG. 3 in that optics 262 include components for providing scanning capability for a radiation beam received from illumination source 204 . A lighting system 261 having a may be further included. For example, scanning capability may be provided by motorized components. According to various embodiments, radiation 264 may be provided as a beam that expands from an initial beam size.

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 광학계(262)는 방사선(264)의 빔 스캐닝을 제공한다. 일부 실시예들에서, 광학계(262)는 또한 기판(112)이 스캐닝되는 구성들에서, 기판(112)의 스캐닝을 따르도록 방사선을 스캐닝할 수 있다. 예를 들어, 조명 소스(204) 및 광학계(262)는 기판(112)을 커버하는 폭을 갖는 빔으로서 방사선(264)을 생성하는 UV 미러와 같은 반사 광학 기기를 포함할 수 있다. 광학계(262)는 스캐닝 컴포넌트로 추가로 구성될 수 있으며, 여기서 기판(112)이 주어진 속도로 Y-축을 따라 스캐닝될 때, 방사선(264)은 임의의 경우에 기판(112)을 커버하기 위해 동일한 방향으로 동일한 속도로 스캐닝된다. 이러한 방식으로, 기판(112)으로 지향되는 방사선(264)의 폭은, 기판(112)이 스캐닝될 때에도, 기판 폭보다 실질적으로 더 클 필요는 없으며, 따라서 기판(112)을 하우징하는 챔버의 나머지 내의 다른 컴포넌트들을 보호한다. According to various embodiments of the present disclosure, optics 262 provide beam scanning of radiation 264 . In some embodiments, optics 262 may also scan radiation to follow the scanning of substrate 112 , in configurations in which substrate 112 is scanned. For example, illumination source 204 and optics 262 may include reflective optics such as UV mirrors that produce radiation 264 as a beam having a width that covers substrate 112 . Optics 262 may further be configured with a scanning component, wherein when substrate 112 is scanned along the Y-axis at a given speed, radiation 264 is in any case the same to cover substrate 112. are scanned at the same speed in both directions. In this way, the width of the radiation 264 directed to the substrate 112 need not be substantially greater than the substrate width, even when the substrate 112 is being scanned, and thus the rest of the chamber housing the substrate 112. Protects other components within.

다른 실시예들에서, 조명 빔으로부터의 방사선은 레이저 빔 또는 고도로 시준된 비-간섭성 광 빔과 같은, 기판(112)의 폭과 비교하여 상대적으로 좁은 빔으로서 제공될 수 있다. 이 실시예는 도 6에 도시된 정전 클램핑 시스템(270)에 의해 표현된다. 기판 스테이지(202)는 전술한 실시예들과 같이 구성될 수 있다. 이 실시예에서, 조명 시스템(271)은 적어도 기판(112)의 폭에 대해 Y-방향을 따라 훨씬 더 작은 폭을 갖는 것으로 도시된 좁은 빔을 생성하는 조명 소스(272)를 포함한다. 조명 소스(272)는 레이저 소스 또는 시준된 비-간섭성 광의 소스일 수 있다. 이 실시예에서, 광학계(274)에는, 조명 소스(272)로부터 방출된 빔을, 방사선 빔(276)으로서 도시된 좁은 빔으로서 수신 및 송신하고, 방사선 빔(276)을, 예컨대 Y-방향을 따라 스캐닝하여, 평균 균일한 조사를 제공하는 방식으로 기판(112) 전체를 커버하기 위한 굴절 컴포넌트들이 제공될 수 있다. In other embodiments, the radiation from the illumination beam may be provided as a relatively narrow beam compared to the width of the substrate 112 , such as a laser beam or a highly collimated non-coherent light beam. This embodiment is represented by the electrostatic clamping system 270 shown in FIG. 6 . The substrate stage 202 may be configured as in the foregoing embodiments. In this embodiment, the illumination system 271 includes an illumination source 272 that produces a narrow beam, shown as having a much smaller width along the Y-direction with respect to at least the width of the substrate 112 . Illumination source 272 can be a laser source or a source of collimated, non-coherent light. In this embodiment, optics 274 receive and transmit the beam emitted from illumination source 272 as a narrow beam, shown as radiation beam 276, and transmit radiation beam 276, e.g., in the Y-direction. Refractive components may be provided to cover the entirety of the substrate 112 in a manner that, by scanning along, provides an average uniform illumination.

따라서, 기판(112)이 정지 상태로 유지되는 실시예들에서, 광학계(274)는 정지 기판을 커버하는 방사선 우산(278)을 생성하기 위해 빠른 방식으로 방사선 빔(276)을 단지 스캔할 수 있다. 기판(112)이 또한 예컨대 Y-축을 따라 스캐닝되는 다른 실시예들에서, 광학계(274)는 기판(112)에 걸쳐 방사선 빔(276)을 신속하게 스캐닝하고, 기판의 이동과 동기하여 방사선 빔(276)의 평균 위치를 느리게 시프트하기 위한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 방사선(264)은, Y-축을 따른 치수가 Y-축을 따른 기판의 치수에 밀접하게 대응하거나 매칭하고, 그 위치가, 방사선 우산(278)이 기판(112)을 넘어 연장되지 않으면서 기판(112)의 전체 또는 기판(112)의 원하는 부분에 중첩하도록 배열되는 방사선 우산(radiation umbrella)(278)을 생성한다. 더 일반적으로, 정전 클램핑 시스템(270)은, 광학 렌즈 및 기판 스테이지 스캐너(이중 화살표로 도시됨)의 이동을 동기화하기 위한 동기화 컴포넌트를 포함할 수 있어서, 방사선 빔이 기판(112)의 스캐닝 동안 기판(112)의 전방 측면과 정렬되어 유지된다. 방사선 빔이 스캐닝된 좁은 빔으로서 제공되는 다른 실시예가 도 7에 도시되어 있다. 이 실시예는 정전 클램핑 시스템(280)에 의해 표현되며, 여기서 기판 스테이지(202)는 전술한 실시예들에서와 같이 구성될 수 있다. 이 실시예에서, 조명 시스템(281)은 도 6과 관련하여 전술한 바와 같이 좁은 빔을 생성하는 조명 소스(272)를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 광학계(284)에는, 조명 소스(272)로부터 방출된 빔을, 방사선 빔(286)으로서 도시된 좁은 빔으로서 반사하고, 방사선 빔(286)을, 예컨대 Y-방향을 따라 스캐닝하여, 평균 균일한 조사를 제공하는 방식으로 기판(112)의 전체를 커버하기 위한 컴포넌트들이 제공될 수 있다. Thus, in embodiments where the substrate 112 is held stationary, optics 274 may only scan the radiation beam 276 in a fast fashion to create a radiation umbrella 278 covering the stationary substrate. . In other embodiments in which the substrate 112 is also scanned, for example along the Y-axis, optics 274 rapidly scans the radiation beam 276 across the substrate 112 and, synchronously with the movement of the substrate, the radiation beam ( 276) may include components for slowly shifting the average position. In this way, the radiation 264 has a dimension along the Y-axis that closely corresponds or matches the dimension of the substrate along the Y-axis, and its position is such that radiation umbrella 278 does not extend beyond the substrate 112. creating a radiation umbrella 278 arranged to overlap the entire substrate 112 or a desired portion of the substrate 112. More generally, the electrostatic clamping system 270 may include synchronization components for synchronizing the movement of the optical lens and the substrate stage scanner (shown with double arrows) such that the radiation beam is directed to the substrate during scanning of the substrate 112 . It remains aligned with the front side of (112). Another embodiment in which the radiation beam is provided as a scanned narrow beam is shown in FIG. 7 . This embodiment is represented by the electrostatic clamping system 280, where the substrate stage 202 may be configured as in the previous embodiments. In this embodiment, the illumination system 281 may include an illumination source 272 that produces a narrow beam as described above with respect to FIG. 6 . In this embodiment, optics 284 include reflection of a beam emitted from illumination source 272 as a narrow beam, shown as radiation beam 286, and scanning radiation beam 286, e.g., along the Y-direction. Thus, components may be provided to cover the entirety of the substrate 112 in a manner that provides an average uniform illumination.

따라서, 기판(112)이 정지 상태로 유지되는 실시예들에서, 광학계(284)는, 고정 기판을 커버하는 방사선 우산(288)을 생성하기 위해, 빠르게 미러를 이동하거나 회전시키는 것과 같이, 빠른 방식으로 방사선 빔(286)을 단지 스캐닝할 수 있다. 기판(112)이 또한 예컨대 Y-축을 따라 스캐닝되는 다른 실시예들에서, 광학계(284)는 기판(112)에 걸쳐 방사선 빔(286)을 신속하게 스캐닝하고, 기판의 이동과 동기하여 방사선 빔(286)의 평균 위치를 느리게 시프트하기 위한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 방사선(264)은, Y-축을 따른 치수가 Y-축을 따른 기판의 치수에 밀접하게 대응하거나 매칭하고, 그 위치가 방사선 우산(288)이 기판(112)을 넘어 연장되지 않으면서 기판(112)의 전체 또는 기판(112)의 원하는 부분과 중첩하도록 배열되는 방사선 우산(288)을 생성한다. Thus, in embodiments where the substrate 112 is held stationary, the optics 284 may be used in a fast manner, such as by rapidly moving or rotating a mirror to create a radiation umbrella 288 covering the stationary substrate. can only scan the radiation beam 286 with . In other embodiments in which the substrate 112 is also scanned, for example along the Y-axis, optics 284 rapidly scans the radiation beam 286 across the substrate 112 and, synchronously with the movement of the substrate, the radiation beam ( 286) may include components for slowly shifting the average position. In this way, the radiation 264 has a dimension along the Y-axis that closely corresponds or matches the dimension of the substrate along the Y-axis, and its position is such that the radiation umbrella 288 does not extend beyond the substrate 112. Creates a radiation umbrella 288 arranged to overlap all of the substrate 112 or a desired portion of the substrate 112 .

광학계가 기판(112)에 방사선을 스캐닝된 좁은 방사선 빔으로 제공하는 상이한 실시예들에서, 스캐닝된 방사선 빔은 기판(112)의 평면 내에, 도시된 바와 같이 X-Y 평면 내를 의미하는 스폿 빔(spot beam) 또는 리본 빔(ribbon beam)으로 제공될 수 있다. 도 7b는 방사선 빔(276) 또는 방사선 빔(286)이 X-축을 따라 연장된 리본 빔으로서 제공되는 실시예를 도시한다. 리본 빔은 X-축을 따른 기판(112)의 길이에 필적하는 길이 치수를 가질 수 있고, 결과적으로 방사선 우산(278) 또는 방사선 우산(288)을 생성하기 위해 X-축을 따라 스캐닝되지 않고 Y-축을 따라 스캐닝될 수 있다. 도 7c는 방사선 빔(276) 또는 방사선 빔(286)이 X-축을 따라 기판(112)의 폭과 비교하여 상대적으로 더 작은 치수를 갖는 스폿 빔으로서 제공되고 결과적으로 X-축을 따라 그리고 Y-축을 따라 모두 스캐닝되어 방사선 우산(278) 또는 방사선 우산(288)을 생성할 수 있는 실시예를 예시한다. In different embodiments where the optics provide radiation to the substrate 112 as a scanned narrow radiation beam, the scanned radiation beam is a spot beam, meaning within the plane of the substrate 112, in the X-Y plane as shown. beam or ribbon beam. 7B shows an embodiment in which radiation beam 276 or radiation beam 286 is provided as a ribbon beam extending along the X-axis. The ribbon beam may have a length dimension comparable to the length of the substrate 112 along the X-axis, so that it is not scanned along the X-axis to create radiation umbrella 278 or radiation umbrella 288, but along the Y-axis. can be scanned accordingly. 7C shows that the radiation beam 276 or the radiation beam 286 is provided as a spot beam having a relatively smaller dimension compared to the width of the substrate 112 along the X-axis and consequently along the X-axis and along the Y-axis. Illustrates an embodiment that can be scanned all along to create radiation umbrella 278 or radiation umbrella 288.

추가적인 실시예들에서, 정전 클램프 시스템은 방사선 빔을 기판으로 지향시키기 위해 미러 컴포넌트들 및 굴절 컴포넌트들을 조합하는 광학 기기들을 포함할 수 있다.In further embodiments, the electrostatic clamp system can include optics that combine mirror components and refractive components to direct the radiation beam to the substrate.

도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 또 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 이전에 설명된 기판 스테이지를 포함하는 정전 클램프 시스템(290)이 도시된다. 이전에 설명된 실시예들과 달리, 정전 클램프 시스템(290)은 복수의 조명 소스들을 포함하는 조명 시스템(291)을 포함한다. 도 8의 실시예에서, 조명 소스(204A) 및 조명 소스(204A)로서 도시된 2개의 상이한 조명 소스들이 포함되며, 여기서 각각의 조명 소스는 앞서 설명된 조명 소스(204)와 유사하게 구성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 2개 초과의 조명 소스들이 이용될 수 있다. 도 8의 구성에서, 조명 시스템(291)은, 각각 방사선(294A) 및 방사선(294B)으로서 도시되고 조명 소스(204A) 및 조명 소스(204B)에 의해 생성된 방사선을 반사시키기 위해 미러 시스템(292A) 및 미러 시스템(292B)의 미러 구성을 사용하여 2개의 방사선 빔을 기판(112)으로 지향시키도록 배열되는 광학계(292)를 포함한다. 상이한 변형예들에서, 광학계(292)는 도 3, 도 5, 또는 도 7의 전술한 실시예들과 유사하게 동작할 수 있고, 예를 들어, 넓은 빔이 기판(112)으로 반사될 수 있는 경우, 더 좁은 빔이 기판으로 반사되고, 전술한 바와 같이, 방사선 빔들의 느리거나 빠른 스캐닝이 제공된다. 도 8의 구성에 의해 제공되는 이점은 단일 방사선 빔의 사용과 비교하여, 기판(112)을 더 균일하게 조명하는 능력이다. 다른 실시예에서, 복수의 조명 소스는 다수의 방사선 빔을 기판(112)으로 지향시키기 위해 도 2, 4 및 6의 구성과 유사하게 각각의 복수의 굴절 광학계에 결합될 수 있거나 또는 다수의 조명 소스가 적어도 하나의 굴절 광학계 및 적어도 하나의 미러 광학계의 조합에 결합될 수 있다. 이러한 실시예들은 주어진 프로세싱 장치 내에 광학계를 수용하는 데 유용할 수 있으며, 예를 들어, 기판 스테이지를 포함하는 다른 컴포넌트들 및 프로세싱 컴포넌트들의 구성은 다른 컴포넌트들의 위치에 제약들을 가할 수 있다. 8 depicts a side view of another electrostatic clamp device in accordance with various embodiments of the present invention. In this embodiment, an electrostatic clamp system 290 is shown that includes the previously described substrate stage. Unlike previously described embodiments, electrostatic clamp system 290 includes an illumination system 291 that includes a plurality of illumination sources. In the embodiment of FIG. 8 , two different illumination sources are included, shown as illumination source 204A and illumination source 204A, where each illumination source may be configured similarly to illumination source 204 described above. there is. However, in other embodiments, more than two illumination sources may be used. In the configuration of FIG. 8 , illumination system 291 is mirror system 292A for reflecting radiation generated by illumination source 204A and illumination source 204B, shown as radiation 294A and radiation 294B, respectively. ) and optics 292 arranged to direct the two radiation beams to the substrate 112 using the mirror configuration of mirror system 292B. In different variations, optics 292 may operate similarly to the previously described embodiments of FIG. 3 , 5 , or 7 , for example, a wide beam may be reflected to substrate 112 . In this case, the narrower beam is reflected to the substrate and, as described above, slow or fast scanning of the radiation beams is provided. An advantage provided by the configuration of FIG. 8 is the ability to more uniformly illuminate the substrate 112 compared to the use of a single beam of radiation. In another embodiment, a plurality of illumination sources may be coupled to each of the plurality of refractive optics or multiple illumination sources similar to the configuration of FIGS. 2, 4 and 6 to direct multiple radiation beams to the substrate 112. may be coupled to a combination of at least one refractive optical system and at least one mirror optical system. Such embodiments may be useful for accommodating optics within a given processing apparatus, and configuration of processing components and other components including, for example, a substrate stage may place constraints on the location of other components.

기판의 전방 표면(front surface)에 조명을 지향시키는 한 가지 단점은 광자 캐리어(photocarrier)가 전방 표면 근처에서 생성되는 경향이 있는 반면, 클램핑은 기판의 후방 표면(back surface)에서 일어난다는 것이다. 고 이동도 재료들에 대해, 전방 표면 근처의 광자-생성 전하 캐리어들의 생성은 캐리어들이 기판을 빠르게 횡단할 수 있기 때문에 기판을 클램핑하기 위한 문제를 제시하지 않지만, 유리와 같은 저 이동도 재료들에 대해, 전하 캐리어들은 웨이퍼의 후면에 도달하기 위해 과도하게 긴 시간이 걸릴 수 있다. 본 개시의 추가 실시예들에서, 조명 시스템들은 기판의 후면으로 조명을 지향시키도록 배열될 수 있다. One disadvantage of directing illumination to the front surface of the substrate is that photocarriers tend to be created near the front surface, while clamping occurs at the back surface of the substrate. For high mobility materials, the generation of photon-generated charge carriers near the front surface does not present a problem for clamping the substrate since the carriers can quickly traverse the substrate, but for low mobility materials such as glass , the charge carriers may take an inordinately long time to reach the backside of the wafer. In further embodiments of the present disclosure, the lighting systems can be arranged to direct illumination to the backside of the substrate.

도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 추가적인 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 정전 클램핑 시스템(300)은 조명 시스템(301)과 함께 배열되고, 조명 시스템(301)의 적어도 일부는 기판 스테이지(302) 내에 매립된다. 특히, 기판 스테이지(302)는 기판 스테이지(202)의 전술한 실시예들과 유사하게 구성될 수 있고, 정전 클램프 뿐만 아니라, 기판 스테이지(302)를 스캐닝하기 위한 스캐닝 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 조명 시스템(301)은 다양한 위치에서 X-Y 평면 내에 분포된 조명 소스(304), 조명 소스(306) 및 조명 소스(308)로 도시된 복수의 조명 소스를 포함할 수 있다. 일반적으로, 상이한 조명 소스들이 1차원 어레이 또는 2차원 어레이로 기판 스테이지(302)에 걸쳐 분포될 수 있으며, 여기서 기판 스테이지는 기판(112)의 후방 표면(112B)을 포함하는 후면으로 방해 없이 직접적으로 방사선을 투과시키기 위해 기판(112)을 마주하는 개구(opening)들을 포함한다. 즉, 기판 스테이지(302)와 기판(112) 사이의 갭은 UV 광과 같은 방사선이 진입 지점을 넘어갈 수 있도록 중공 광 가이드(hollow light guide)로서 사용될 수 있다.9 depicts a side view of an additional electrostatic clamp device in accordance with various embodiments of the present invention. In this embodiment, the electrostatic clamping system 300 is arranged together with the lighting system 301 , at least a part of which is embedded in the substrate stage 302 . In particular, the substrate stage 302 may be configured similarly to the previously described embodiments of the substrate stage 202 and may include an electrostatic clamp as well as scanning components for scanning the substrate stage 302 . Illumination system 301 may include a plurality of illumination sources, shown as illumination sources 304 , illumination sources 306 , and illumination sources 308 distributed within the X-Y plane at various locations. In general, the different illumination sources may be distributed across the substrate stage 302 in either a one-dimensional array or a two-dimensional array, where the substrate stage is directly unobstructed to the back surface including the back surface 112B of the substrate 112. It includes openings facing the substrate 112 to transmit radiation. That is, the gap between the substrate stage 302 and the substrate 112 can be used as a hollow light guide to allow radiation, such as UV light, to pass over the entry point.

도 9의 실시예는 다수의 조명 소스들을 갖는 조명 시스템을 예시하지만, 다른 실시예들에서, 단일 조명 소스가 이용될 수 있다. 도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 정전 클램핑 시스템(310)은 조명 시스템(311)과 함께 배열되며, 여기서 조명 시스템(311)의 일부는 기판 스테이지(312) 내에 매립되고, 일부는 기판 스테이지(312) 외부에 위치된다. 특히, 기판 스테이지(312)는 기판 스테이지(202)의 전술한 실시예들과 유사하게 구성될 수 있고, 정전 클램프 뿐만 아니라 기판 스테이지(312)를 스캐닝하기 위한 스캐닝 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 조명 시스템(311)은 조명 소스(314)를 포함하고, 이 소스는 단지 하나의 조명 소스를 나타낼 수 있다. 조명 소스(314)는 방사선이 기판(112)의 후방 표면(112B)에 직접 제공될 수 있도록 기판 스테이지(312)를 통해 연장되는 복수의 광 가이드(light guide)들(광학 가이드(optical guide)들)에 결합된다. 일반적으로, 상이한 광 가이드들이 1차원 어레이 또는 2차원 어레이로 기판 스테이지(312)에 걸쳐 분포될 수 있으며, 여기서 기판 스테이지는 기판(112)의 후방 표면(112B)에 대한 방해 없이 방사선을 직접 투과시키기 위해 기판(112)을 마주하는 복수의 개구들(319)을 포함한다. 간략화를 위해, 이들 광 가이드들은 광 가이드(320), 광 가이드(316), 및 광 가이드(318)로서 도시된다. 도시된 바와 같이, 복수의 광학 가이드들은 조명 소스(314)에 원위 단부(remote end) 상에서 연결되고 각각 복수의 개구들(319)을 통해 연장되는 근위 단부(proximate end)를 갖는다.Although the embodiment of FIG. 9 illustrates an illumination system with multiple illumination sources, in other embodiments a single illumination source may be used. 10 shows a side view of another electrostatic clamp device according to various embodiments of the present invention. In this embodiment, an electrostatic clamping system 310 is arranged with an illumination system 311, wherein a portion of the illumination system 311 is embedded within the substrate stage 312 and a portion located outside the substrate stage 312. do. In particular, substrate stage 312 may be configured similarly to the previously described embodiments of substrate stage 202 and may include an electrostatic clamp as well as scanning components for scanning substrate stage 312 . Illumination system 311 includes an illumination source 314, which may represent only one illumination source. The illumination source 314 includes a plurality of light guides (optical guides) extending through the substrate stage 312 so that radiation can be provided directly to the back surface 112B of the substrate 112. ) is bound to In general, different light guides may be distributed across the substrate stage 312 in either a one-dimensional array or a two-dimensional array, where the substrate stage transmits radiation directly without obstruction to the backside surface 112B of the substrate 112. and a plurality of openings 319 facing the substrate 112. For simplicity, these light guides are shown as light guide 320 , light guide 316 , and light guide 318 . As shown, a plurality of optical guides are coupled on a distal end to an illumination source 314 and each have a proximate end extending through a plurality of apertures 319 .

따라서, 도 9 및 도 10의 전술한 실시예는 균일한 방식으로, UV 방사선과 같은 고에너지 방사선을 기판에 직접 결합하는 효율적인 방식을 제공한다. Thus, the above-described embodiment of Figures 9 and 10 provides an efficient way to directly couple high-energy radiation, such as UV radiation, to a substrate in a uniform manner.

도 11은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 정전 클램프 시스템(350)은 기판 스테이지(352) 내에 매립된 조명 시스템(351)을 갖는 기판 스테이지(352)를 포함한다. 특히, 기판 스테이지(352)는 기판 스테이지(202)의 전술한 실시예들과 유사하게 구성될 수 있고, 정전 클램프 뿐만 아니라, 기판 스테이지(352)를 스캐닝하기 위한 스캐닝 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 조명 시스템(351)은 기판 스테이지(352)에 매립된 조명 소스(354), 및 조명 소스(354)로부터 방사선을 수신하고 방사선(358)을 기판(112)의 후방 표면(112B)을 충돌하도록 결합하는 방향으로 방사선(358)을 출력하기 위해 결합 광학기(356)로 도시된 결합 광학 기기 세트를 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 기판 스테이지(352)와 기판(112) 사이의 갭은 중공 광 가이드로서 작용할 수 있다.11 shows a side view of another electrostatic clamp device according to various embodiments of the present invention. In this embodiment, the electrostatic clamp system 350 includes a substrate stage 352 having an illumination system 351 embedded within the substrate stage 352 . In particular, the substrate stage 352 may be configured similarly to the previously described embodiments of the substrate stage 202 and may include an electrostatic clamp as well as scanning components for scanning the substrate stage 352 . An illumination system 351 receives an illumination source 354 embedded in the substrate stage 352, and receives radiation from the illumination source 354 and couples the radiation 358 to impinge the backside surface 112B of the substrate 112. and a set of combining optics, shown as combining optics 356, for outputting radiation 358 in a direction that As shown in FIG. 11 , the gap between the substrate stage 352 and the substrate 112 can act as a hollow light guide.

도 2 내지 11의 전술한 실시예들은 정전 클램프에 대해 설명되고, 다른 실시예에서, 도 2 내지 11의 조명 시스템은 기계식 클램프로 구현될 수 있다. While the foregoing embodiments of FIGS. 2-11 are described with respect to an electrostatic clamp, in another embodiment, the lighting system of FIGS. 2-11 can be implemented with a mechanical clamp.

도 12는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 또 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 정전 클램프 시스템(360)은 기판(112)의 후면을 향해 방사선(366)을 지향시키도록 배치된 조명 소스로부터 형성된 조명 시스템(361)(후방 표면(112B) 참조), 및 기판 스테이지(362) 내에 배치된 전극 어셈블리(368)를 포함한다. 특히, 기판 스테이지(362)는 정전 클램프 뿐만 아니라, 기판 스테이지(362)를 스캐닝하기 위한 스캐닝 컴포넌트들을 포함하도록 구성될 수 있다. 공지된 정전 클램프들과는 달리, 정전 클램프 컴포넌트들을 포함하는 기판 스테이지 컴포넌트들은 방사선(366)에 대해 투명한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 스테이지 컴포넌트들 및 기판 스테이지(362)로 지향되는 냉각 가스 뿐만 아니라 정전 클램프(투명 플래튼 본체를 포함함)에 대해 사용되는 유전체 재료는 방사선(366)을 형성하기 위해 사용되는 UV 광에 대해 투명한 재료들로 제조될 수 있다.12 shows a side view of another electrostatic clamp device according to various embodiments of the present invention. In this embodiment, the electrostatic clamp system 360 is an illumination system 361 formed from an illumination source disposed to direct radiation 366 towards the back side of the substrate 112 (see back surface 112B), and the substrate and an electrode assembly 368 disposed within the stage 362 . In particular, substrate stage 362 may be configured to include an electrostatic clamp as well as scanning components for scanning substrate stage 362 . Unlike known electrostatic clamps, substrate stage components including electrostatic clamp components may be formed from a material that is transparent to radiation 366 . For example, the dielectric material used for the electrostatic clamp (comprising the transparent platen body) as well as the cooling gas directed to the stage components and substrate stage 362 are the UV light used to form the radiation 366. It can be made of materials that are transparent to

도 12에 도시된 바와 같이, 방사선(366)은 기판(112)의 큰 부분 또는 기판(112)의 전체를 커버하는 넓은 방사선 빔을 형성할 수 있다. 이 실시예에서, 기판 스테이지(362)의 정전 클램프 부분(별도로 도시되지 않음)은 금속 스크린 또는 금속 메시(metal mesh)의 형태로 하나 이상의 전극으로서 배열된 전극 조립체(368)를 포함하며, 여기서 금속 메시의 투명도는 높다. 이러한 방식으로, 금속 메시는 조명 소스(364)에 의해 방출된 UV 방사선 또는 다른 고 에너지 방사선에 높은 투명도를 제공하면서 정전 클램핑을 위한 균일한 전극 시스템으로서 작용할 수 있다. As shown in FIG. 12 , radiation 366 may form a broad beam of radiation that covers a large portion of substrate 112 or the entirety of substrate 112 . In this embodiment, an electrostatic clamp portion (not separately shown) of the substrate stage 362 includes an electrode assembly 368 arranged as one or more electrodes in the form of a metal screen or metal mesh, wherein the metal The transparency of the mesh is high. In this way, the metal mesh can act as a uniform electrode system for electrostatic clamping while providing high transparency to UV radiation or other high energy radiation emitted by illumination source 364 .

본 개시의 추가적인 실시예들에서, 도 1-12와 관련하여 개시된 실시예들을 포함하는 정전 클램핑 시스템 또는 이들의 변형예들은 기판을 프로세싱하기 위해 기판 프로세싱 시스템에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판이 프로세싱되는 동안 홀딩될 수 있도록, 정전 클램핑 시스템이 기판 프로세싱 챔버에 제공된다. 도 13은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 하나의 그러한 프로세싱 시스템의 측면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 프로세싱 시스템(380)은 기판 스테이지(385) 및 조명 시스템(391)을 포함하는 정전 클램핑 시스템의 다양한 컴포넌트들을 하우징할 수 있는 프로세스 챔버(382)를 포함한다. 도시된 구성에서, 조명 시스템(391)은 전면 조명을 위한 반사 광학 기기를 포함하는 한편, 다른 실시예들에서, 조명 시스템은 전면 조명을 위한 굴절 광학 기기에 기초할 수 있거나, 또는 후면 조명에 기초할 수 있으며, 여기서 이들 다양한 구성들은 도 1-12에 대해 상세히 설명되었다. 이 예에서, 조명 소스(388)는 기판 스테이지(385)의 외부에 제공된다. 조명 소스(388)는 상이한 실시예들에서, 프로세스 챔버(382) 내에, 부분적으로 프로세스 챔버(382) 내에, 또는 프로세스 챔버(382)의 외부에 배치될 수 있다. 도 12의 예에서, 조명 소스(388)는 방사선(396)을 기판(112)으로 지향시키기 위해 빔을 반사시키는 UV 미러(392)로 빔을 지향시킨다. 조명 소스(388), UV 미러(392), 및 기판(112)의 기하학적 구성은 조명 소스(388)에 의해 생성된 소스 UV 빔이 기판을 커버하도록 적절히 확장되는 것을 보장하도록 배열된다. 전술한 실시예들 중 일부와 유사하게, 미러 구동 메커니즘은 회전, 병진 또는 회전 및 병진에 의해, UV 미러(392)와 같은 광학 미러를 이동시키도록 통합되고 배열될 수 있다. 도 13의 실시예에 도시된 바와 같이, 스캐닝 모터(390)가 UV 미러(392)에 기계적으로 결합되어 전술한 바와 같이 기판(112)의 이동 또는 스캐닝에 따르는 방식으로 UV 미러(392)를 스캐닝한다. 일부 구현예들에서, UV 미러(392) 및 기판 스테이지(394)의 스캐닝은, 확장된 빔(방사선(396))이 기판(112)에 의해 대부분 또는 전체적으로 차단되는 방식으로 기판 이동을 따르도록 UV 미러(392) 및 기판 스테이지(394)에 결합되는 제어 시스템(398)을 사용하여 제어된다. 따라서, 제어 시스템(398)은 기판 스테이지(394)를 제어하기 위한 스캔 제어 및 위치 감지 신호들 뿐만 아니라 스캐닝 모터(390) 및 UV 미러(392)를 제어하기 위한 광학 빔 스캔 제어 및 위치 감지 신호들을 생성할 수 있다.In additional embodiments of the present disclosure, an electrostatic clamping system including the embodiments disclosed with respect to FIGS. 1-12 or variations thereof may be disposed in a substrate processing system to process a substrate. In some embodiments, an electrostatic clamping system is provided in the substrate processing chamber so that the substrate can be held while being processed. 13 shows a side view of one such processing system in accordance with various embodiments of the present disclosure. As shown, processing system 380 includes a process chamber 382 that can house various components of an electrostatic clamping system including a substrate stage 385 and an illumination system 391 . In the illustrated configuration, illumination system 391 includes reflective optics for front lighting, while in other embodiments, the lighting system can be based on refractive optics for front lighting, or based on back lighting. It can, where these various configurations have been described in detail with respect to FIGS. 1-12. In this example, illumination source 388 is provided outside of substrate stage 385 . Illumination source 388 may be disposed within process chamber 382 , partially within process chamber 382 , or external to process chamber 382 in different embodiments. In the example of FIG. 12 , illumination source 388 directs a beam to UV mirror 392 which reflects the beam to direct radiation 396 to substrate 112 . The geometry of illumination source 388, UV mirror 392, and substrate 112 are arranged to ensure that the source UV beam generated by illumination source 388 is properly expanded to cover the substrate. Similar to some of the foregoing embodiments, a mirror drive mechanism may be incorporated and arranged to move an optical mirror, such as UV mirror 392, by rotation, translation, or rotation and translation. 13, a scanning motor 390 is mechanically coupled to the UV mirror 392 to scan the UV mirror 392 in a manner consistent with the movement or scanning of the substrate 112 as described above. do. In some implementations, scanning of the UV mirror 392 and the substrate stage 394 follows the substrate movement in such a way that the expanded beam (radiation 396 ) is mostly or entirely blocked by the substrate 112 . It is controlled using a control system 398 coupled to the mirror 392 and the substrate stage 394. Accordingly, control system 398 provides scan control and position sensing signals to control substrate stage 394 as well as optical beam scan control and position sensing signals to control scanning motor 390 and UV mirror 392. can create

방사선(396)의 UV 광자들은, 2.5 eV 초과의 높은 밴드갭을 갖더라도 기판이 기판 스테이지(394) 내의 정전 클램프(별도로 도시되지 않음)에 의해 적절하게 클램핑될 수 있도록 충분한 이동 전하들을 생성하도록 제공된다.The UV photons of radiation 396, even with a high bandgap greater than 2.5 eV, are provided to generate enough moving charges so that the substrate can be properly clamped by an electrostatic clamp (not separately shown) in substrate stage 394. do.

프로세싱 시스템(380)은 프로세스 챔버(382) 내로 이온 빔(386)을 지향시키기 위한 빔 생성 컴포넌트(384)를 더 포함한다. 기판(112)이 조명 시스템(391) 및 기판 스테이지(394) 내의 정전 클램프를 포함하는 정전 클램프 시스템의 작용에 의해 제자리에 홀딩되는 동안, 이온 빔(386)은 기판(112) 내로 이온들을 주입할 수 있다. 공지된 이온 주입 시스템과 달리, 프로세싱 시스템(380)은 기판이 그럼에도 불구하고 기판 스테이지에 정전기적으로 클램핑되는 고 저항 또는 절연 기판으로 편리하게 주입할 수 있다.Processing system 380 further includes a beam generating component 384 for directing ion beam 386 into process chamber 382 . While the substrate 112 is held in place by the action of an electrostatic clamp system, including an illumination system 391 and an electrostatic clamp within the substrate stage 394, the ion beam 386 will implant ions into the substrate 112. can Unlike known ion implantation systems, processing system 380 can conveniently implant with high resistance or insulating substrates where the substrate is nonetheless electrostatically clamped to the substrate stage.

도 12에 도시된 실시예에서, 빔 생성 컴포넌트(384)는 이온 빔을 기판으로 이송하기 위한 일련의 빔라인 컴포넌트들을 나타낼 수 있지만, 다른 실시예들에서 정전 클램핑 시스템의 전술한 실시예들을 포함하는 프로세스 시스템은 막 증착, 에칭, 가열 등을 포함하는 임의의 적합한 프로세스를 위해 기판들을 프로세싱하기 위해 사용될 수 있다. In the embodiment shown in FIG. 12 , beam generating component 384 may represent a series of beamline components for transporting an ion beam to a substrate, but in other embodiments a process including the aforementioned embodiments of an electrostatic clamping system. The system may be used to process substrates for any suitable process including film deposition, etching, heating, and the like.

본 개시의 다양한 실시예들에서, 제어 시스템(398) 또는 유사한 제어 시스템들은 고 저항률 기판들의 정전 클램핑을 돕기 위해 UV 조명 시스템 또는 고 에너지 조명 시스템의 능력을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 특히, 프로세스 챔버의 구성 및 조명 소스의 능력들에 따라, 기판의 조사는 방사선의 유효성을 개선하기 위해 기판 스캐닝 및 기판의 전기적 클램핑과 동기화될 필요가 있을 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 스캐닝 UV 빔이 기판을 조명하기 위해 사용될 때, 제어 시스템(398)은 UV 빔 스캐닝을 기판 스테이지의 스캐닝과 동기화할 수 있다. 도 15는 일부 실시예들에 따른 정전 클램핑을 위한 예시적인 제어 시스템 배열(400)을 예시한다. 이 예에서, 제어기 (398A)는 정전 클램핑 시스템의 다양한 컴포넌트들에 결합된다. 방사선(404)을 기판(112)의 전면으로 지향시키는 조명 시스템(402)은 간략화를 위해 임의의 광학 컴포넌트들 없이 도시된다. 특히, 조명 시스템(402)은 전술한 바와 같이 방사선(404)을 스캔하기 위한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 정전 클램프(406)가 기판 스테이지(408) 내에 제공되고, AC 전극 시스템(410)을 포함한다. 모터(412)가 기판 스테이지(408)를 스캔하기 위해 기판 스테이지에 결합된다. 또한, AC 전압 소스(414)가 AC 전극 시스템(410)의 전극들에 AC 전압을 포함하는 전압 신호들을 공급하기 위해 AC 전극 시스템(410)에 결합된다. 제어기(398A)는 이러한 컴포넌트들의 동작을 동기화시키기 위해 조명 시스템(402), 모터(412), 뿐만 아니라 AC 전압 소스(414)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 기판(112)을 조사하는 타이밍은 제어기(398A)를 사용하여 기판에 대한 전기적 여기와 동기화될 수 있다. 일부 구현예들에서, 제어기(398A)는 AC 전압 소스(414)가 진폭, AC 주파수 및 상승 시간이 AC 전압의 동일한 반주기 내에서 충분한 광자 캐리어들이 생성될 수 있는 것을 보장하도록 배열되는 주어진 전압 파형을 제공하도록 지시하는데 사용될 수 있다. 주어진 전압 파형의 세부사항들은 조명 시스템(402)에 의해 생성된 이용가능한 UV 세기(intensity)에 기초할 수 있다. In various embodiments of the present disclosure, control system 398 or similar control systems can be used to enhance the ability of a UV lighting system or high energy lighting system to assist in electrostatic clamping of high resistivity substrates. In particular, depending on the configuration of the process chamber and the capabilities of the illumination source, irradiation of the substrate may need to be synchronized with substrate scanning and electrical clamping of the substrate to improve the effectiveness of the radiation. As previously mentioned, when a scanning UV beam is used to illuminate a substrate, the control system 398 can synchronize the UV beam scanning with the scanning of the substrate stage. 15 illustrates an example control system arrangement 400 for electrostatic clamping in accordance with some embodiments. In this example, controller 398A is coupled to various components of the electrostatic clamping system. The illumination system 402 directing the radiation 404 to the front surface of the substrate 112 is shown without any optical components for simplicity. In particular, illumination system 402 may include components for scanning radiation 404 as described above. An electrostatic clamp 406 is provided within the substrate stage 408 and includes an AC electrode system 410 . A motor 412 is coupled to the substrate stage 408 to scan it. An AC voltage source 414 is also coupled to the AC electrode system 410 to supply voltage signals comprising an AC voltage to the electrodes of the AC electrode system 410 . Controller 398A may be coupled to lighting system 402, motor 412, as well as AC voltage source 414 to synchronize the operation of these components. For example, the timing of irradiating the substrate 112 can be synchronized with the electrical excitation of the substrate using the controller 398A. In some implementations, the controller 398A controls a given voltage waveform whose amplitude, AC frequency, and rise time are arranged to ensure that enough photon carriers can be generated within the same half-cycle of the AC voltage. It can be used to instruct to provide. Details of a given voltage waveform can be based on the available UV intensity produced by the illumination system 402 .

특정 실시예들에서, 제어기(398A)는 기판(112)의 대전 상태를 결정하기 위해 정전 클램프(406)의 전류 클램프 신호를 모니터링할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 클램핑의 시작 전에, 웨이퍼 유형은 클램프 전류 신호를 사용하여 또한 감지될 수 있다. In certain embodiments, controller 398A can monitor the current clamp signal of electrostatic clamp 406 to determine the state of charge of substrate 112 . In some embodiments, prior to the start of substrate clamping, the wafer type may also be sensed using the clamp current signal.

예제 example

조명 소스lighting source

일부 실시예들에 따르면, 조명 시스템(106) 또는 임의의 다른 전술한 조명 소스들은 가시 광원일 수 있다. 가시 광원의 이들 실시예는 실리콘, III-V 화합물 반도체, II-VI 화합물 반도체와 같은 낮은 밴드갭 반도체 기판과 함께 사용하기에 특히 적합할 것이며, 여기서 밴드갭은 대략 2.5 eV 미만일 수 있다. According to some embodiments, illumination system 106 or any other aforementioned illumination sources may be a visible light source. These embodiments of the visible light source will be particularly suitable for use with low bandgap semiconductor substrates such as silicon, III-V compound semiconductors, II-VI compound semiconductors, where the bandgap may be less than approximately 2.5 eV.

다른 실시예들에 따르면, 조명 시스템(106) 또는 임의의 다른 전술된 조명 소스들은 대략 3 eV 내지 4eV의 에너지 범위를 의미하는 120 nm 내지 240 nm의 파장 범위 내의 방사선을 생성하는 장파장 UV 소스일 수 있다. UV 방사선 소스의 이러한 실시예들은 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 넓은 밴드갭 반도체 기판들과 함께 사용하기에 특히 적합할 것이다. According to other embodiments, the illumination system 106 or any other aforementioned illumination sources may be a long-wavelength UV source that produces radiation within a wavelength range of 120 nm to 240 nm, meaning an energy range of approximately 3 eV to 4 eV. there is. Such embodiments of UV radiation sources may be particularly suitable for use with wide bandgap semiconductor substrates such as silicon carbide (SiC).

추가의 실시예들에 따르면, 조명 시스템(106) 또는 임의의 다른 전술한 조명 소스들은 더 낮은 대략 5 eV 내지 10 eV 이상의 에너지 범위를 의미하는 120 nm 내지 240 nm의 파장 범위에 방사선을 생성하는 VUV 소스일 수 있다. VUV 방사 소스의 이들 실시예들은 유리와 같은 절연체 기판들과 함께 사용하기에 특히 적합할 것이다. According to further embodiments, the illumination system 106 or any other aforementioned illumination sources produce VUV radiation in the wavelength range of 120 nm to 240 nm, meaning a lower energy range of approximately 5 eV to 10 eV or higher. may be the source. These embodiments of the VUV radiation source may be particularly suitable for use with insulator substrates such as glass.

일부 예들에서, 전술한 조명 소스들 중 임의의 것은 다중 파장 소스들일 수 있으며, 여기서 넓은 범위의 파장들은 단일 조명 소스로부터 또는 다수의 상이한 조명 소스들로부터 이용가능하다. 따라서, 동일한 정전 클램프 시스템은 다수의 파장들을 갖는 광원들을 이용할 수 있으며, 여기서 가장 짧은 파장 소스는 가장 높은 에너지 밴드갭을 갖는 기판들에 대해 선택되는 한편, 밴드갭을 브리징하기 위해 더 적은 광자 에너지를 필요로 하는 기판들에 대해, 더 긴 파장들 및 더 높은 방사선 플럭스(radiation flux)를 갖는 소스들이 더 높은 전도도를 달성하기 위해 선택될 수 있다. In some examples, any of the aforementioned illumination sources may be multi-wavelength sources, where a wide range of wavelengths are available from a single illumination source or from multiple different illumination sources. Thus, the same electrostatic clamp system can use light sources with multiple wavelengths, where the shortest wavelength source is selected for substrates with the highest energy bandgap, while using less photon energy to bridge the bandgap. For substrates that require it, sources with longer wavelengths and higher radiation flux may be selected to achieve higher conductivity.

일부 예들에서, 레이저는 단일 파장 방사선을 생성하기 위해 이용될 수 있지만, 다른 예들에서, 비-간섭성 광원들은 이산 파장 스펙트럼, 연속 파장 스펙트럼에 의해 특징지어지는 방사선을 생성하기 위해 사용될 수 있고, 파워는 작은 수의 공진 스펙트럼 라인들(주파수들) 근처에 매우 집중된다. In some examples, a laser may be used to generate single wavelength radiation, but in other examples, non-coherent light sources may be used to generate radiation characterized by a discrete wavelength spectrum, a continuous wavelength spectrum, and a power is highly concentrated around a small number of resonant spectral lines (frequencies).

특정한 예들에서, 조명 소스로부터의 출력 파장 스펙트럼은 필터들을 사용하여 추가로 조정될 수 있다. 예를 들어, 일부 기판 프로세싱 애플리케이션들의 경우, 실리콘 웨이퍼는 UV-감응성 접착제들을 사용하여 유리 기판들에 본딩된다. 유리에 투명한 더 긴 파장이 조명 소스와 기판 사이에 배치된 필터를 사용하여 조명 소스에 의해 방출된 방사선으로부터 필터링되는 경우, 방사선의 더 짧은 파장 부분은 유리를 완전히 관통하여 접착제를 손상시키지 않고 유리 내에서 광자 캐리어들을 생성하기 위해 사용될 수 있다. In certain instances, the output wavelength spectrum from the illumination source may be further tuned using filters. For example, for some substrate processing applications, a silicon wafer is bonded to glass substrates using UV-sensitive adhesives. If the longer wavelengths transparent to the glass are filtered from the radiation emitted by the illumination source using a filter placed between the illumination source and the substrate, the shorter wavelength portion of the radiation penetrates completely through the glass and does not damage the adhesive within the glass. can be used to generate photon carriers in

적합한 레이저 소스의 비제한적인 예는 191 nm까지의 파장을 생성하는 다이오드 레이저, 다른 고체 상태 레이저, ArF, KrF, F₂와 같은 엑시머 레이저(excimer laser), 연속파 레이저, 펄스 레이저 등을 포함한다. Non-limiting examples of suitable laser sources include diode lasers producing wavelengths up to 191 nm, other solid state lasers, excimer lasers such as ArF, KrF, F ₂ , continuous wave lasers, pulsed lasers, and the like.

적합한 비-간섭성 소스들의 예들은 라인 소스들 또는 연속 파장 소스들을 포함하는 중수소 램프들, 무전극 램프들을 포함한다. 중수소 램프 소스 출력 스펙트럼의 일 예가 도 19에 도시되어 있으며, 명확성을 위해 특정 세부 사항은 생략된다. 이러한 소스의 출력은 6 eV 초과의 밴드갭을 갖는 절연체에서 전하 캐리어를 생성하기에 적합할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 공진 라인 소스의 일부 예가 소스의 유형 및 방사선의 파장(들)을 포함하여 표 I에 도시된다. 상업적으로 이용 가능한 연속체 소스(continuum source)의 일부 예들이 표 II에 도시된다. Examples of suitable non-coherent sources include deuterium lamps, electrodeless lamps including line sources or continuous wavelength sources. An example of a deuterium lamp source output spectrum is shown in FIG. 19 , with specific details omitted for clarity. The output of such a source may be suitable for generating charge carriers in an insulator with a bandgap greater than 6 eV. Some examples of commercially available resonant line sources are shown in Table I, including the type of source and the wavelength(s) of radiation. Some examples of commercially available continuum sources are shown in Table II.

표 ITable I

표 IITable II

일 예에서, VUV 아르곤 연속체 소스는 유리 또는 용융 실리카 기판의 정전 클램핑을 돕기 위한 조명 소스로서 사용된다. 용융 실리카는 대략 8eV의 밴드갭을 가지며, 이 밴드갭은 광자 캐리어를 생성하기 위해 < 150nm의 파장을 갖는 광원을 필요로 한다. 도 18은 광자 에너지의 함수로서 유리 기판에 의해 생성된 광전류(photocurrent)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 8 eV 미만에서는 광전류가 생성되지 않고, 9 eV의 광자 에너지가 도달할 때까지 점진적인 상승이 일어나며, 그 에너지를 초과하여 광전류의 급격한 증가가 일어나고, 광전류의 포화가 10 eV 이상에서 일어난다. 9.5 eV에서의 기준 점선이 도시되어 있다. 일 실시예에서, ArCM-LHP 고 파워 아르곤 연속체 소스가 사용될 수 있고, 도 17에 도시된 바와 같은 출력 스펙트럼을 생성할 수 있다. 출력 스펙트럼은 이상화되고, 아르곤 방출 스펙트럼의 전반적인 특징들을 나타내면서, 특정 사소한 세부사항들을 생략된다. 예시된 바와 같이, 피크 파장들은 116 nm와 140 nm 사이의 범위이며, 여기서 넓은 방출 스펙트럼의 통합된 세기의 대부분은 9.5 eV 에너지 이상에 해당하는 대략 133 nm(파선으로 표시됨) 미만의 파장들에 위치된다. 이러한 에너지 범위는 도 18에 도시된 바와 같이 유리에서의 광전류 발생이 상당한 에너지 범위와 일치한다. 이러한 소스들은 흔한 프로세싱 챔버들에 용이하게 부착되도록 비교적 콤팩트한 풋프린트(footprint)로 상업적으로 이용가능하다. In one example, a VUV argon continuum source is used as an illumination source to assist in electrostatic clamping of glass or fused silica substrates. Fused silica has a band gap of approximately 8 eV, which requires a light source with a wavelength of <150 nm to generate photon carriers. 18 shows the photocurrent produced by the glass substrate as a function of photon energy. As shown, no photocurrent is generated below 8 eV, and a gradual increase occurs until a photon energy of 9 eV is reached. It happens. A reference dotted line at 9.5 eV is shown. In one embodiment, an ArCM-LHP high power argon continuum source may be used and produce an output spectrum as shown in FIG. 17 . The output spectrum is idealized, showing overall characteristics of the argon emission spectrum, while omitting certain minor details. As illustrated, the peak wavelengths range between 116 nm and 140 nm, where most of the integrated intensity of the broad emission spectrum is located at wavelengths below approximately 133 nm (shown as dashed lines) corresponding to energies above 9.5 eV. do. As shown in FIG. 18, this energy range coincides with an energy range in which photocurrent generation in glass is significant. These sources are commercially available with a relatively compact footprint to easily attach to common processing chambers.

UV 미러UV mirror

일 예에서, MgF₂ 코팅을 갖는 알루미늄 미러는 UV 및 VUV 범위에서 고 반사율을 생성하기 위해 UV 미러로서 사용될 수 있다. 그러한 재료들에 기초한 상업적으로 이용가능한 미러들은 적어도 300 nm로부터 120 nm까지의 파장 범위에 걸쳐 ~ 75% 초과의 반사율을 생성하여, 초기 UV 빔의 효율적인 반사율을 제공할 수 있다. 그러한 고 반사율은 가시광 미러 시스템들에 사용되는 잘 알려진 방법들을 사용하여 빔 확장 및 스티어링(steering)을 가능하게 할 것이다. In one example, an aluminum mirror with a MgF ₂ coating can be used as a UV mirror to produce high reflectivity in the UV and VUV ranges. Commercially available mirrors based on such materials can produce greater than ˜75% reflectivity over at least the wavelength range from 300 nm to 120 nm, providing efficient reflectivity of the initial UV beam. Such high reflectivity will enable beam broadening and steering using well-known methods used for visible light mirror systems.

유리 기판의 AC 클램핑을 위해 아르곤 아크 램프를 사용한 정전기 클램핑의 활성화: Activation of electrostatic clamping using an argon arc lamp for AC clamping of glass substrates:

언급된 바와 같이, 예를 들어, 전술된 실시예들에 따라 생성된, 광자 캐리어들의 존재 없이, 절연 기판(유전체 기판)을 클램핑하려고 시도할 때, 정전 클램프(e-클램프)의 클램프 전극들은 유전체 전체에 걸쳐 전기장을 확립한다.As mentioned, when attempting to clamp an insulating substrate (dielectric substrate) without the presence of photon carriers, e.g. generated according to the above-described embodiments, the clamp electrodes of an electrostatic clamp (e-clamp) Establish an electric field across the

상기 개시된 전면 조명을 사용하여, 전하 캐리어들이 절연 기판의 상부에서 생성된다. 인가된 전기장의 영향 하에서, 캐리어들은 기판의 후방 표면을 향해 이동한다(도 1b참조). 이 프로세스의 결과는 기판과 e-클램프 사이의 갭 내의 전기 장이 향상된다는 것이다. 전하 캐리어들의 생성 없이, 갭 내의 전기장은

의 정도(order)이며, 여기서,

는 전극들 간의 전압차이고,

는 전극들 사이의 간격이다. 표면 전하 층이 도 1b에 도시된 바와 같이 완전히 전개되면, 전기장은

의 정도이며, 여기서,

는 기판과 전극들 사이의 유전체 재료 및 갭의 유전체 두께이다. 이 두께는 전형적으로 전극 간격보다 훨씬 더 작다. 10X 내지 100X의 전기장의 향상이 용이하게 달성될 수 있으며, 이 전기장 향상은 클램핑력에서 100X 내지 10,000X 향상에 대응한다. 따라서, 유용한 목표는 증가된 클램핑력의 잠재적 이점을 실현하기 위해 충분히 짧은 시간 내에 충분히 높은 표면 전하 밀도를 확립하는 것이다. 예를 들어, 효과적인 AC 클램핑을 위해, 전하 축적을 위한 시간은 인가된 AC 전압의 기간보다 훨씬 더 짧을 필요가 있다. Using the front surface illumination described above, charge carriers are created on top of an insulating substrate. Under the influence of an applied electric field, the carriers migrate towards the back surface of the substrate (see Fig. 1b). The result of this process is that the electric field in the gap between the substrate and the e-clamp is enhanced. Without the creation of charge carriers, the electric field in the gap is

is the order of, where

is the voltage difference between the electrodes,

is the spacing between the electrodes. When the surface charge layer is fully developed as shown in Fig. 1b, the electric field

is the degree of, where

is the dielectric thickness of the dielectric material and gap between the substrate and the electrodes. This thickness is typically much smaller than the electrode spacing. Field enhancements of 10X to 100X can be readily achieved, which field enhancements correspond to 100X to 10,000X improvements in clamping force. Thus, a useful goal is to establish a sufficiently high surface charge density in a sufficiently short time to realize the potential benefit of increased clamping force. For example, for effective AC clamping, the time for charge accumulation needs to be much shorter than the duration of the applied AC voltage.

공지된 ArCM-LHP 램프가 도 18에 도시된 바와 같이 방사선 스펙트럼을 생성하는 조명 소스로서 사용된다고 가정된 것을 따르는 계산에서, 램프는 ~8 eV의 SiO2 밴드갭 초과의 광자 에너지

광자/초/스테라디안(steradian)을 전달할 수 있고, 출력 각도는 2θ=45°의 출력 각도는

의 입체각(solid angle)에 대응한다. 상이한 출력 각도들 및 광자 플럭스에 대해, 계산은 당업자에 의해 인식되는 바와 같이 정량적으로 조정될 수 있다. 램프에 의해 출력된 빔에 반사 손실을 도입하는 UV 미러가 또한 사용될 수 있다. 또한, 확장된 빔 영역은 기판 영역보다 다소 더 크다고 가정될 수 있으며, 이 상황은 또한 빔 플럭스의 활용을 감소시킨다. 미러 손실들 및 오프-기판 빔 손실들(off-substrate beam losses)이 함께 사용 가능한 빔 플럭스의 50% 손실을 초래한다고 가정될 것이다. 이 가정은 기판 상의

광자들/초의 광자 플럭스 또는 300 mm 웨이퍼에 대하여

광자들/초/㎠를 나타낸다. 이산화규소 내에서의 광자 캐리어의 이송은 이전에 실험적으로 그리고 수치적으로 광범위하게 연구되었다. 광전도(photoconduction)는 복잡한 프로세스이다. 전도 전류는 광 흡수, 양자 수율(quantum yield), 이동 캐리어의 수명(이 수명은 재결합 및 포획율(trapping rates)에 의존하며 전자와 정공에 대해 매우 상이할 수 있음), 전자 및 정공 이동도(이동도는 큰 크기의 정도(orders of magnitude)만큼 상이할 수 있음), 절연체에서의 공간 전하 축적(space charge accumulation) 및 기판 및 e-클램프 사이의 계면을 가로지르는 전하 전달에 의해 영향을 받는다. 따라서, 기본 재료 속성들에 기초하여 전류를 추정하는 것은 적절하게 신뢰할 수 없으며, 대신, 본 명세서의 전류 계산들은 실험적으로 측정된 광전류에 기초한다. 하나의 특정 예에서, e-클램프는 유리 기판에서 5kV/mm의 전기장 세기가 달성되도록 설계된다. 알려진 연구들의 결과들은 7.6 x 10^-9 A/㎠의 전도 전류 밀도가 상기의 전기장 값에

광자/초/㎠의 플럭스 하에서 생성될 것을 시사한다. 이 예에서 사용되는 더 높은 램프 세기로(

광자/초/㎠), 전류 밀도는

A/㎠인 것으로 추정된다. 목표 클램핑 압력이 50torr인 실험 조건 하에서, 이러한 클램프 힘을 생성하기 위해 요구되는 전하 밀도는 다음에 의해 주어진다:In calculations following the assumption that a known ArCM-LHP lamp is used as an illumination source to generate a radiation spectrum as shown in Fig. 18, the lamp has a photon energy above the SiO2 bandgap of ~8 eV.

Photons/second/steradian can be delivered, and the output angle is 2θ=45°

corresponds to the solid angle of For different output angles and photon flux, the calculation can be adjusted quantitatively as appreciated by one skilled in the art. A UV mirror that introduces a return loss to the beam output by the lamp may also be used. Also, the expanded beam area can be assumed to be somewhat larger than the substrate area, a situation that also reduces the utilization of the beam flux. It will be assumed that mirror losses and off-substrate beam losses together result in a 50% loss of usable beam flux. This assumption is based on

Photon flux in photons/second or for a 300 mm wafer

Indicates photons/second/cm2. The transport of photon carriers in silicon dioxide has been extensively studied experimentally and numerically before. Photoconduction is a complex process. The conduction current depends on light absorption, quantum yield, lifetime of mobile carriers (this lifetime depends on recombination and trapping rates and can be very different for electrons and holes), electron and hole mobilities ( Mobility is affected by (which can differ by orders of magnitude), space charge accumulation in the insulator and charge transfer across the interface between the substrate and the e-clamp. Thus, estimating current based on basic material properties is not adequately reliable; instead, current calculations herein are based on experimentally measured photocurrent. In one specific example, the e-clamp is designed to achieve an electric field strength of 5 kV/mm at the glass substrate. The results of known studies show that a conduction current density of 7.6 x 10 ^-9 A/cm 2 corresponds to the above electric field value.

It suggests that it will be created under a flux of photons/second/cm2. With the higher lamp intensity used in this example (

photons/second/cm2), the current density is

It is estimated to be A/cm2. Under experimental conditions where the target clamping pressure is 50 torr, the charge density required to produce this clamp force is given by:

C/㎠

C/cm2

따라서, 이 예에서 특성 대전 시간(charge time)은 다음과 같이 주어진다:Thus, the characteristic charge time in this example is given by:

초

candle

이 시간은, 예를 들어, 1-2 Hz 주파수, 또는 500 ms 내지 1s 주기를 갖는, 저주파수 AC 여기에 대하여 충분히 빠르다. 특성 대전 시간의 이러한 추정은 현실적인 e-클램프 전기 설계 및 상업적으로 이용가능한 VUV 소스들을 사용하여 응답 시간에 대한 크기 정도(order of magnitude)의 추정치라는 점에 유의한다. 추정치는 전술한 유리 웨이퍼 절연 방법을 사용하여 실용적인 AC 클램핑을 실현할 가능성을 보여준다. 다른 예에서, 대전 시간은 VUV 세기를 증가시키고 e-클램프 전기 설계를 최적화하고 전기장을 증가시키기 위해 다수의 광원을 사용함으로써 0.1초 미만으로 단축될 수 있다. This time is fast enough for low frequency AC excitation, eg with a frequency of 1-2 Hz, or a period of 500 ms to 1 s. Note that this estimate of characteristic charge time is an order of magnitude estimate of response time using realistic e-clamp electrical designs and commercially available VUV sources. Estimates show the feasibility of realizing practical AC clamping using the glass wafer isolation method described above. In another example, the charging time can be reduced to less than 0.1 seconds by increasing the VUV intensity, optimizing the e-clamp electrical design, and using multiple light sources to increase the electric field.

고 저항률 Si 및 SiC 웨이퍼들의 클램핑Clamping of high resistivity Si and SiC wafers

언급된 바와 같이, 상업적으로 이용가능한 HBR 실리콘 웨이퍼들은 100 kOhm-cm 범위의 저항률을 나타낼 수 있다. SiC 기판의 경우, 10Ohm-cm 저항률이 보고되었다. 그러나, 흔한 HBR 반도체 기판에서 광자 캐리어를 생성하는 실제 시스템은 SiO₂ 기판보다 다소 긴 파장(>250nm)에서 주 에너지 출력을 갖는 UV 광원을 사용할 수 있는데, 이는 Si 및 SiC의 밴드갭이 SiO₂의 밴드갭보다 훨씬 더 작기 때문이다. 더욱이, Si 및 SiC와 같은 결정질 반도체는 유리에 비해 포획을 생성하기 위해 높은 전자 및 정공 이동도 및 적은 결함(defect)을 갖고, 이 구조는 또한 전기장 하에서 광 캐리어의 전이 시간(transit time)을 감소시키는 것을 돕는다. 따라서, SiO₂에 대해 ~0.1초의 대전 시간을 시사하는 상기 실험적으로 기초한 결과들을 고려하면, 이 시간보다 상당히 적은 대전 시간들이 HBR Si에 대해 실현될 수 있고, HBR SiC 기판들은 본 명세서에 개시된 예시적인 조명 소스들 및 클램프 배열들을 사용하여 실현될 수 있다. As mentioned, commercially available HBR silicon wafers can exhibit resistivities in the range of 100 kOhm-cm. For SiC substrates, resistivities of 10 Ohm-cm have been reported. However, a practical system for generating photon carriers on a common HBR semiconductor substrate can use a UV light source with a main energy output at a slightly longer wavelength (>250 nm) than the SiO ₂ substrate, which means that the bandgap of Si and SiC is less than that of SiO ₂ . This is because it is much smaller than the band gap. Moreover, crystalline semiconductors such as Si and SiC have higher electron and hole mobilities and fewer defects to create traps than glass, and this structure also reduces the transit time of light carriers under an electric field. help to do Thus, considering the above experimentally based results suggesting a charge time of -0.1 sec for SiO ₂ , charge times significantly less than this time can be realized for HBR Si, and HBR SiC substrates are exemplary of the disclosed herein. It can be realized using illumination sources and clamp arrangements.

전술한 실시예들은 고 에너지 조명을 사용하는 고 저항률 기판들의 클램핑 강화에 초점을 맞춰져 있지만, 추가적인 실시예들에 따라 디클램핑이 또한 강화될 수 있다. 즉, 정전 클램프를 이용하여 반도체 또는 절연성 기판이 클램핑될 때, 기판을 디클램핑하고자 하는 순간에 클램핑 전압이 제거될 수 있다. 기판의 디클램핑(declamping)을 향상시키기 위해, 광자 캐리어가 앞서 개시된 실시예들에 따른 조명 소스에 대한 노출에 의해 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 이전에 확립된 전기장의 감쇠율 및 잔류 정전하들의 중화와 같은 특정 전하들의 제거가 가속화될 수 있다. 이러한 향상은 가시 범위 내에서와 같이 비교적 낮은 밴드갭을 갖는 "표준(regular)" 반도체 기판들 뿐만 아니라 HBR 반도체 기판들 및 절연체 기판들에 적용될 수 있다. While the foregoing embodiments are focused on enhancing clamping of high resistivity substrates using high energy illumination, declamping may also be enhanced according to additional embodiments. That is, when the semiconductor or insulating substrate is clamped using the electrostatic clamp, the clamping voltage can be removed at the moment when the substrate is to be de-clamped. To enhance declamping of the substrate, photon carriers may be created by exposure to an illumination source according to previously disclosed embodiments. In this way, the removal of certain charges, such as the previously established decay rate of the electric field and the neutralization of residual static charges, can be accelerated. This enhancement can be applied to HBR semiconductor substrates and insulator substrates as well as "regular" semiconductor substrates with a relatively low bandgap, such as in the visible range.

도 20은 예시적인 프로세스 흐름도(500)를 예시한다. 블록(502)에서, 기판이 정전 클램프 조립체 상에 제공된다. 기판은 HBR 반도체 기판 또는 절연 기판일 수 있다. 블록(504)에서, DC 전압 또는 AC 전압과 같은 클램핑 전압이 정전 클램프 조립체에 인가된다. 블록(506)에서, 기판이 정전 클램프 조립체 상에 배치된 동안, 방사선이 기판으로 지향된다. 방사선은 HBR 반도체 기판 또는 절연 기판의 밴드갭(bandgap)보다 큰 에너지에 의해 특징지어 질 수 있다. 방사선은 기판의 전방 표면 또는 기판의 2개의 후방 표면으로 지향될 수 있다. 이와 같이, 방사선은 클램핑 전압이 인가될 때 목표 클램핑력을 초래하는 기판 내의 전하 캐리어들을 생성하기에 충분한 에너지 및 충분한 세기를 가질 수 있다. 20 illustrates an example process flow diagram 500 . At block 502, a substrate is provided on the electrostatic clamp assembly. The substrate may be an HBR semiconductor substrate or an insulating substrate. At block 504, a clamping voltage, such as a DC voltage or an AC voltage, is applied to the electrostatic clamp assembly. At block 506, while the substrate is placed on the electrostatic clamp assembly, radiation is directed to the substrate. Radiation can be characterized by an energy greater than the bandgap of the HBR semiconductor substrate or insulating substrate. Radiation can be directed to either the front surface of the substrate or the two rear surfaces of the substrate. As such, the radiation may have sufficient energy and sufficient intensity to create charge carriers in the substrate that result in a target clamping force when a clamping voltage is applied.

도 21은 추가적인 실시예들에 따른 다른 프로세스 흐름도(550)를 예시한다. 블록(552)에서, 높은 밴드갭 기판이 정전 클램프 조립체 상에 제공된다. 블록(554)에서, 기판이 정전 클램프 조립체 상에 배치된 동안 고 에너지 방사선이 기판으로 지향된다. 고 에너지 방사선은 기판의 밴드갭 초과의 에너지를 가질 수 있으며, 여기서 에너지는 기판 내에 전하 캐리어들을 생성하기 위해 밴드갭 충분히 초과할 수 있다. 고 에너지 방사선의 비제한적인 예는 UV 방사선 또는 VUV 방사선을 포함하고, 블록(556)에서, 진폭, 주파수 및 상승 시간에 의해 특징지어지는 AC 클램핑 전압 파형이 정전 클램프 조립체에 인가된다. 이와 같이, AC 클램핑 전압 파형은, 고에너지 방사선과 함께, AC 클램핑 전압 파형의 반주기 동안 목표 클램핑 압력을 확립하기에 충분한 광자 캐리어들을 생성하도록 구성될 수 있다. 21 illustrates another process flow diagram 550 according to additional embodiments. At block 552, a high bandgap substrate is provided over the electrostatic clamp assembly. At block 554, high energy radiation is directed to the substrate while the substrate is placed on the electrostatic clamp assembly. The high energy radiation may have energy above the bandgap of the substrate, where the energy may well exceed the bandgap to create charge carriers within the substrate. Non-limiting examples of high energy radiation include UV radiation or VUV radiation, and at block 556 an AC clamping voltage waveform characterized by amplitude, frequency and rise time is applied to the electrostatic clamp assembly. As such, the AC clamping voltage waveform may be configured to produce, together with high energy radiation, photon carriers sufficient to establish a target clamping pressure during a half period of the AC clamping voltage waveform.

도 22는 다른 예시적인 프로세스 흐름도(600)를 예시한다. 블록(602)에서, 높은 밴드갭 기판이 정전 클램프 조립체 상에 제공된다. 블록(604)에서, 높은 밴드갭 기판의 기판 유형을 결정하기 위해 클램프 전류 신호가 검출된다. 블록(606)에서, 기판이 정전 클램프 조립체 상에 배치된 동안 고 에너지 방사선이 기판으로 지향된다. 블록(608)에서, AC 클램핑 전압 파형이 AC 파워 서플라이로부터 정전 클램프 조립체로 인가된다. 이와 같이, AC 클램핑 전압 파형은 좁은 고전압 펄스 부분 및 더 긴 지속기간의 저전압 부분에 의해 특징지어질 수 있으며, 여기서 고전압 펄스 부분에 의해 전달되는 최대 전하는 미리 결정된 임계치 미만으로 제한된다. 22 illustrates another example process flow diagram 600 . At block 602, a high bandgap substrate is provided over the electrostatic clamp assembly. At block 604, the clamp current signal is detected to determine the substrate type of high bandgap substrate. At block 606, high energy radiation is directed to the substrate while the substrate is placed on the electrostatic clamp assembly. At block 608, an AC clamping voltage waveform is applied from the AC power supply to the electrostatic clamp assembly. As such, an AC clamping voltage waveform may be characterized by a narrow high voltage pulse portion and a longer duration low voltage portion, where the maximum charge delivered by the high voltage pulse portion is limited below a predetermined threshold.

도 23은 다른 예시적인 프로세스 흐름도(650)를 예시한다. 블록(652)에서, 기판은 정전 클램프 조립체에 의해 기판 스테이지에 클램핑된다. 기판은 실리콘 기판, 실리콘 카바이드 기판, 유리 기판 또는 다른 기판일 수 있다. 기판은 낮은 밴드갭 기판 또는 높은 밴드갭 기판일 수 있다. 블록(654)에서, 기판은 기판 스테이지 상에 있는 동안 프로세싱된다. 프로세싱은 임의의 적합한 프로세스일 수 있다. 블록(656)에서, 고 에너지 방사선이 정전하를 제거하기 위해 프로세스의 끝단에서 기판으로 지향된다. 고 에너지 방사선은 기판의 밴드갭 초과의 에너지일 수 있다. 정전 클램프 조립체에 의해 생성된 클램핑 전압이 제거되는 동안 고 에너지 기판이 인가될 수 있다. 23 illustrates another exemplary process flow diagram 650 . At block 652, the substrate is clamped to the substrate stage by the electrostatic clamp assembly. The substrate may be a silicon substrate, a silicon carbide substrate, a glass substrate or another substrate. The substrate may be a low bandgap substrate or a high bandgap substrate. At block 654, the substrate is processed while on the substrate stage. Processing may be any suitable process. At block 656, high energy radiation is directed to the substrate at the end of the process to remove the static charge. High energy radiation can be energy above the bandgap of the substrate. The high energy substrate may be applied while the clamping voltage generated by the electrostatic clamp assembly is removed.

도 24는 다른 예시적인 프로세스 흐름도(700)를 예시한다. 블록(702)에서, 기판은 고 에너지 방사선과 함께 정전 클램프를 사용하여 기판 스테이지에 클램핑된다. 고 에너지 방사선은 기판의 밴드갭 초과의 에너지, 및 목표 클램핑 압력을 생성하기에 적절한 기판 내의 전하 캐리어 이동을 생성하기에 충분한 세기를 가질 수 있다. 블록(704)에서, 기판은 기판 스테이지를 사용하는 프로세싱 구간(processing interval) 동안 스캐닝된다. 블록(706)에서, 기판에 의한 기판의 스캐닝은 방사선 빔의 스캐닝과 동기화된다. 일부 변형예들에서, 방사선 빔은 기판의 대부분을 커버하는 넓은 빔일 수 있으며, 여기서 방사선 빔의 스캐닝은, 방사선 빔이 기판에 의해 대부분 또는 전체적으로 차단되는 것을 보장하기 위해, 기판의 스캐닝과 동일한 속도로 넓은 빔을 스캐닝하는 것을 수반한다. 일부 변형예들에서, 방사선 빔은 기판의 좁은 부분을 커버하는 좁은 빔일 수 있으며, 여기서, 방사선 빔의 스캐닝은 좁은 빔을 전후로 신속하게 스캐닝하는 것을 수반하여, 기판이 이동함에 따라, 빔 포락선(envelope)이 기판에 의해 대부분 또는 전체적으로 차단되는 것을 보장하기 위해, 기판의 스캐닝과 동일한 속도로 더 느린 스캔 속도로 중첩하면서, 빔 우산(beam umbrella) 또는 포락선을 생성하여 기판의 목표된 부분을 커버한다.24 illustrates another example process flow diagram 700 . At block 702, the substrate is clamped to the substrate stage using an electrostatic clamp with high energy radiation. The high energy radiation may have an energy above the bandgap of the substrate and sufficient intensity to create charge carrier movement within the substrate adequate to create a target clamping pressure. At block 704, the substrate is scanned during a processing interval using a substrate stage. At block 706, the scanning of the substrate by the substrate is synchronized with the scanning of the radiation beam. In some variations, the radiation beam can be a wide beam covering most of the substrate, wherein the scanning of the radiation beam is at the same speed as the scanning of the substrate to ensure that the radiation beam is mostly or entirely blocked by the substrate. It involves scanning a wide beam. In some variations, the radiation beam may be a narrow beam covering a narrow portion of the substrate, where scanning of the radiation beam involves rapidly scanning the narrow beam back and forth so that as the substrate moves, the beam envelope ) is mostly or entirely blocked by the substrate, creating a beam umbrella or envelope to cover the desired portion of the substrate, overlapping at the same rate as the scanning of the substrate but at a slower scan rate.

전술한 실시예들은 기판 클램핑과 관련된 애플리케이션에 초점을 맞춰져 있지만, 추가 실시예들에서, 다양한 프로세싱 환경들에서 기판들에서의 대전을 감소시키기 위해 장치 및 기술들이 적용될 수 있다. 플라즈마 장치, 이온 빔 장치, 및 다른 장치를 포함하는 다양한 프로세싱 장치에서, 이온들 (이온 종들) 또는 전자들을 포함하는 대전 입자들은 기판을 프로세싱하기 위한 프로세싱 종들로서 작용할 수도 있으며, 여기서 대전(charging)은 프로세싱 동안 기판에서 발생할 수 있다. 이러한 상황은 SiC, 실리콘-온-절연체(silicon-on-insulator; SOI) 기판, 및 유리와 같은 새로운 유형의 기판들에 대해 특히 중대하며, 여기서 이러한 기판들은 프로세싱 동안 이러한 기판들 내의 전하 캐리어들의 낮은 이동도로 인해 제거되지 않는 전하를 발생시킬 수 있다. While the foregoing embodiments are focused on applications related to substrate clamping, in further embodiments, devices and techniques may be applied to reduce electrification on substrates in various processing environments. In various processing apparatuses, including plasma apparatuses, ion beam apparatuses, and other apparatuses, charged particles comprising ions (ion species) or electrons may act as processing species for processing a substrate, where charging is may occur on the substrate during processing. This situation is particularly critical for new types of substrates, such as SiC, silicon-on-insulator (SOI) substrates, and glass, where the charge carriers in these substrates are low during processing. It can generate charges that cannot be removed due to mobility.

본 개시의 실시예들에 따르면, 도 1-13 및 15와 관련하여 개시된 것들과 같은 조명 시스템들은 기판 프로세싱 동안 전하 제거를 용이하게 하기 위해 프로세싱 장치에 제공될 수 있다. 도 25는 기판(112)을 프로세싱하기 위한 프로세싱 시스템(800)의 일 실시예를 도시한다. 프로세싱 시스템(800)은 다양한 비-제한적인 실시예들에 따라, 이온 빔, 전자 빔, 또는 플라즈마와 같은 프로세싱 종들을 기판(112)에 지향시키기 위한 소스(806)를 포함할 수 있다. 단지 예시의 목적을 위해, 도 26의 예는 기판(112)으로 지향되는 프로세싱 빔(807)을 도시한다. 기판(112)은 기판 홀더(810)에 의해 지지될 수 있다. 일 실시예들에서, 예를 들어, 기판(112)의 전방 표면(112A) 전체가 노출되도록, 프로세싱 빔(807)이 기판(112) 전체를 커버하지 않을 때 기판은 방향(808)을 따라 스캐닝된다. 개괄적으로 상기에서 설명된 바와 같이, 기판(112)의 메인 표면에 조명을 지향시키는 조명 시스템(106)이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 기판(112)은 전기 절연체, 높은 밴드갭 반도체, 또는 비교적 낮은 전하 이동도를 갖는 다른 기판일 수 있다. 프로세싱 빔(807)에 의한 프로세싱 동안, 기판(112)은 예를 들어, 전방 표면(112A) 상에 전하를 축적하는 경향이 있을 수 있다. 조명 시스템(106)은 기판(112) 상의 전하 축적을 감소시키거나 제거하기 위해 방사선(120)을 기판(112)으로 지향시키도록 활성화될 수 있고, 그에 따라 기판 프로세싱을 개선시킨다. According to embodiments of the present disclosure, illumination systems such as those disclosed with respect to FIGS. 1-13 and 15 may be provided in a processing device to facilitate charge removal during substrate processing. 25 shows one embodiment of a processing system 800 for processing a substrate 112 . The processing system 800 may include a source 806 for directing processing species such as an ion beam, an electron beam, or a plasma to the substrate 112 according to various non-limiting embodiments. For illustrative purposes only, the example of FIG. 26 shows processing beam 807 directed to substrate 112 . Substrate 112 may be supported by substrate holder 810 . In one embodiment, the substrate is scanned along direction 808 when the processing beam 807 does not cover the entirety of the substrate 112, such that, for example, the entire front surface 112A of the substrate 112 is exposed. do. As generally described above, an illumination system 106 may be provided that directs illumination to the main surface of the substrate 112 . According to some embodiments, substrate 112 can be an electrical insulator, a high bandgap semiconductor, or another substrate with relatively low charge mobility. During processing by processing beam 807 , substrate 112 may tend to accumulate charge, for example, on front surface 112A. Illumination system 106 may be activated to direct radiation 120 to substrate 112 to reduce or eliminate charge build-up on substrate 112, thereby improving substrate processing.

일부 실시예에서, 다음의 절차가 뒤따를 수 있다. 기판(112)이 프로세스 챔버(802) 내에 제공된다. 기판이 프로세스 챔버(802) 내에 배치될 때, 방사선(120)은 조명 시스템(106)으로부터 기판(112)으로 지향된다. 기판이 프로세스 챔버(802) 내에 배치될 때, 조명 시스템(106)에 의해 제공되는 방사선(120)과는 별개로, 프로세싱 빔(807) 내에서 기판(112)에 프로세싱 종을 제공하여 기판(112)이 프로세싱된다. 특정 실시예들에 따르면, 방사선(120)의 방사선 에너지의 적어도 일부는 2.5eV 이상이고, 주어진 기판에 대한 밴드갭 초과의 에너지를 생성한다. 방사선(120) 및 프로세싱 빔(807)이 서로 동시에 기판으로 지향되는 동안, 방사선(120) 및 프로세싱 빔(807)의 지속기간은 동일할 필요가 없고, 방사선(120)은 프로세싱 빔(807)의 개시 전 또는 후에 개시될 수 있고, 프로세싱 빔(807)의 종료 전 또는 후에 종료될 수 있다.In some embodiments, the following procedure may be followed. A substrate 112 is provided within the process chamber 802 . When a substrate is placed in process chamber 802 , radiation 120 is directed from illumination system 106 to substrate 112 . When the substrate is placed within the process chamber 802, processing species are provided to the substrate 112 within the processing beam 807, separate from the radiation 120 provided by the illumination system 106, so that the substrate 112 ) is processed. According to certain embodiments, at least a portion of the radiant energy of radiation 120 is greater than 2.5 eV, producing energy above the bandgap for a given substrate. While radiation 120 and processing beam 807 are directed to the substrate at the same time as each other, the durations of radiation 120 and processing beam 807 need not be the same, and radiation 120 does not It may begin before or after initiation, and it may end before or after the end of processing beam 807 .

본 실시예들은 적어도 다음과 같은 이점들을 제공한다. 일 예에 대해, 공지된 정전 클램프들이 적합하지 않은, 고 저항률 기판들의 정전 클램핑을 실현하기 위한 실용적인 접근법들이 개발되었다. 다른 이점에 대하여, 조명 소스가 기판 스테이지 상에 장착되는 구성들에서, 기판의 조명은 기판 스캐닝과 같은 기판의 이동에 의해 영향을 받지 않는다. 다른 이점에 대하여, 새로운 전압 파형들의 인가는 정전 클램핑 프로세스를 추가로 향상시킬 수 있다. 추가의 이점을 대하여, 정전 클램핑을 향상시키기 위한 광 조명의 사용이 또한 디클램핑을 향상시키는데 사용될 수 있다. 또한, 다른 이점으로서, 조명은 기판 온도를 증가시키고 제어하는 데 사용될 수 있다. The present embodiments provide at least the following advantages. For one example, practical approaches have been developed to realize electrostatic clamping of high resistivity substrates for which known electrostatic clamps are not suitable. As another advantage, in configurations where the illumination source is mounted on the substrate stage, illumination of the substrate is not affected by movement of the substrate, such as substrate scanning. As another benefit, application of new voltage waveforms may further enhance the electrostatic clamping process. For added benefit, the use of light illumination to enhance electrostatic clamping can also be used to enhance declamping. Also, as another benefit, illumination can be used to increase and control the substrate temperature.

본 개시는 본 명세서에 설명된 특정 실시예들에 의해 범위가 제한되지 않는다. 실제로, 본 명세서에 설명된 것들에 추가하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예들 및 수정예들이 전술한 설명 및 첨부 도면들로부터 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 그러한 다른 실시예들 및 수정예들은 본 개시의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다. 또한, 본 개시는 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현의 맥락에서 본 명세서에서 설명되었지만, 당업자는 그 유용성이 이에 제한되지 않고 본 개시가 임의의 수의 목적을 위한 임의의 수의 환경에서 유리하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 설명되는 청구항들은 본원에 설명된 바와 같은 본 개시의 전체 폭 및 사상을 고려하여 해석되어야 한다. This disclosure is not limited in scope by the specific embodiments described herein. Indeed, various other embodiments and modifications of the present disclosure, in addition to those described herein, will be apparent to those skilled in the art from the foregoing description and accompanying drawings. Accordingly, such other embodiments and modifications are intended to fall within the scope of this disclosure. In addition, although the present disclosure has been described herein in the context of a specific implementation in a specific environment for a specific purpose, one skilled in the art will not limit its usefulness thereto and believe that the present disclosure may be useful in any number of environments for any number of purposes. It will be appreciated that it can be implemented Accordingly, the claims set forth below should be construed in light of the full breadth and spirit of the present disclosure as set forth herein.

Claims (20)

방법에 있어서,
클램프 상에 기판을 제공하는 단계; 및
기판 프로세싱 동안 상기 기판이 상기 클램프 상에 배치될 때 조명 소스로부터 상기 기판으로 방사선을 지향시키는 단계를 포함하고,
상기 방사선은 방사선 에너지를 포함하고, 상기 방사선 에너지의 적어도 일부는 2.5eV 이상인, 방법.in the method,
providing a substrate on the clamp; and
directing radiation from an illumination source to the substrate when the substrate is placed on the clamp during substrate processing;
wherein the radiation comprises radiation energy, and at least a portion of the radiation energy is greater than 2.5 eV. 제1항에 있어서, 2.5 eV 미만의 에너지를 갖는 상기 방사선의 부분을 차단하기 위해 상기 방사선을 필터링하는 단계를 포함하는, 방법. The method of claim 1 , comprising filtering the radiation to block a portion of the radiation having an energy of less than 2.5 eV. 제1항에 있어서, 상기 조명 소스는 다이오드 레이저 소스, 다른 유형의 고체 상태 레이저, 또는 엑시머 레이저(excimer laser)를 포함하는, 방법. The method of claim 1 , wherein the illumination source comprises a diode laser source, another type of solid state laser, or an excimer laser. 제3항에 있어서, 상기 다이오드 레이저 소스를 펄싱함으로써 상기 방사선을 지향시키는 단계를 포함하는, 방법. 4. The method of claim 3 comprising directing the radiation by pulsing the diode laser source. 제1항에 있어서, 상기 조명 소스는 중수소 램프 소스(deuterium lamp source)를 포함하는, 방법.The method of claim 1 , wherein the illumination source comprises a deuterium lamp source. 제1항에 있어서,
상기 방사선을 상기 기판의 전면(front side)으로 지향시키는 단계를 포함하고, 상기 클램프는 정전 클램프이고, 상기 정전 클램프는 상기 전면에 대향하는 상기 기판의 후면(back side)을 클램핑하는, 방법.According to claim 1,
directing the radiation to a front side of the substrate, wherein the clamp is an electrostatic clamp and the electrostatic clamp clamps a back side of the substrate opposite the front side. 제6항에 있어서, 상기 방사선을 지향시키는 단계는,
상기 기판에 좁은 방사선 빔을 지향시키는 단계, - 상기 좁은 방사선 빔 커버는 상기 기판의 영역보다 작은 빔 단면을 포함함 -; 및
상기 기판 위에서 상기 좁은 방사선 빔을 신속하게 스캐닝하는 단계를 포함하고, 상기 방사선 빔은 상기 기판을 커버하는 빔 포락선(beam envelope)을 생성하는, 방법. 7. The method of claim 6, wherein directing the radiation comprises:
directing a narrow radiation beam at the substrate, the narrow radiation beam cover comprising a beam cross-section smaller than the area of the substrate; and
rapidly scanning the narrow radiation beam over the substrate, wherein the radiation beam creates a beam envelope covering the substrate. 제6항에 있어서,
상기 방사선을 지향시키는 단계는,
제1 빔을 광학 미러에 지향시키는 단계;
상기 제1 빔을 반사시켜 상기 제1 빔보다 넓은 제2 빔을 생성하는 단계; 및
상기 광학 미러에 대하여 상기 기판을 위치시키는 단계를 포함하고, 상기 제2 빔은 상기 기판의 전면 전체를 조명하는, 방법.According to claim 6,
The step of directing the radiation,
directing the first beam to an optical mirror;
generating a second beam wider than the first beam by reflecting the first beam; and
positioning the substrate relative to the optical mirror, wherein the second beam illuminates the entire front surface of the substrate. 제1항에 있어서, 상기 기판은 고 벌크 저항률 실리콘 웨이퍼(high bulk resistivity silicon wafer), SiC 웨이퍼 또는 유리 기판인, 방법. The method of claim 1 , wherein the substrate is a high bulk resistivity silicon wafer, a SiC wafer or a glass substrate. 제1항에 있어서,
상기 방사선을 상기 기판의 후면으로 지향시키는 단계를 포함하고, 상기 클램프는 정전 클램프이고, 상기 정전 클램프는 상기 기판의 후면을 클램핑하는, 방법.According to claim 1,
directing the radiation to the backside of the substrate, wherein the clamp is an electrostatic clamp and the electrostatic clamp clamps the backside of the substrate. 제10항에 있어서, 상기 방사선을 상기 기판의 후면으로 지향시키는 단계는, 상기 정전 클램프 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 조명 소스들로부터의 상기 방사선을 지향시키는 단계를 더 포함하는, 방법. 11. The method of claim 10, wherein directing the radiation to the back surface of the substrate further comprises directing the radiation from a plurality of illumination sources disposed at least partially within the electrostatic clamp. 제1항에 있어서, 상기 클램프는 정전 클램프이고, 상기 방법은,
상기 기판을 클램핑하기 위해 상기 정전 클램프에 클램핑 전압을 인가하는 단계;
상기 기판이 상기 정전 클램프에 의해 클램핑되는 동안 상기 기판을 프로세싱하는 단계; 및
상기 프로세싱하는 단계 후에,
상기 정전 클램프로부터 상기 클램핑 전압을 제거하는 단계; 및
상기 기판이 상기 정전 클램프 상에 배치될 때 상기 조명 소스로부터 상기 기판으로 디클램핑 방사선(declamping radiation)의 노출을 지향시키는 단계를 포함하고,
상기 디클램핑 방사선은 디클램핑 방사선 에너지를 포함하고, 상기 디클램핑 방사선 에너지는 상기 기판 내에 이동 전하를 생성하기 위해 임계 에너지 이상인, 방법. 2. The method of claim 1, wherein the clamp is an electrostatic clamp, and the method comprises:
applying a clamping voltage to the electrostatic clamp to clamp the substrate;
processing the substrate while the substrate is clamped by the electrostatic clamp; and
After the processing step,
removing the clamping voltage from the electrostatic clamp; and
directing exposure of declamping radiation from the illumination source to the substrate when the substrate is placed on the electrostatic clamp;
The method of claim 1 , wherein the declamping radiation comprises declamping radiation energy, wherein the declamping radiation energy is equal to or greater than a threshold energy to create a mobile charge in the substrate. 방법에 있어서,
정전 클램프 상에 기판을 제공하는 단계;
상기 기판이 상기 정전 클램프 상에 배치될 때 조명 소스로부터 상기 기판으로 방사선을 지향시키는 단계; 및
상기 방사선이 상기 기판 상에 충돌하는 동안 상기 정전 클램프에 AC 클램핑 전압을 인가하는 단계를 포함하고,
상기 방사선은 2.5eV 이상의 방사선 에너지를 포함하는, 방법.in the method,
providing a substrate on an electrostatic clamp;
directing radiation from an illumination source to the substrate when the substrate is placed on the electrostatic clamp; and
applying an AC clamping voltage to the electrostatic clamp while the radiation impinges on the substrate;
The method of claim 1, wherein the radiation comprises a radiation energy greater than or equal to 2.5 eV. 제13항에 있어서, 상기 AC 클램핑 전압은 10 Hz 미만의 주파수로 인가되는, 방법. 14. The method of claim 13, wherein the AC clamping voltage is applied at a frequency less than 10 Hz. 제13항에 있어서, 50 Torr 이상의 클램핑력을 생성하기 위해 상기 방사선의 방사선 플럭스를 조정하는 단계를 포함하는, 방법. 14. The method of claim 13, comprising adjusting the radiation flux of the radiation to produce a clamping force of at least 50 Torr. 제13항에 있어서, 상기 기판은 실리콘-산화물 유리 기판이고, 상기 조명 소스는 150 nm 미만의 피크 파장을 생성하는 진공 자외선 소스(vacuum ultraviolet source)를 포함하는, 방법.14. The method of claim 13, wherein the substrate is a silicon-oxide glass substrate and the illumination source comprises a vacuum ultraviolet source producing a peak wavelength less than 150 nm. 방법에 있어서,
프로세스 챔버 내에 기판을 제공하는 단계;
상기 기판이 상기 프로세스 챔버 내에 배치될 때 조명 소스로부터 기판으로 방사선을 지향시키는 단계; 및
상기 기판이 상기 프로세스 챔버 내에 배치될 때, 상기 방사선과는 별개로, 상기 기판에 프로세싱 종(processing species)을 제공함으로써 상기 기판을 프로세싱하는 단계를 포함하고,
상기 방사선은 방사선 에너지를 포함하고, 상기 방사선 에너지의 적어도 일부는 2.5eV 이상인, 방법.in the method,
providing a substrate within the process chamber;
directing radiation from an illumination source to a substrate when the substrate is placed within the process chamber; and
processing the substrate by providing a processing species to the substrate, separate from the radiation, when the substrate is placed in the process chamber;
wherein the radiation comprises radiation energy, and at least a portion of the radiation energy is greater than 2.5 eV. 제17항에 있어서, 상기 기판은 SiC, 유리, 실리콘 산화물, 또는 실리콘-온-절연체(silicon-on-insulator) 기판을 포함하는, 방법. 18. The method of claim 17, wherein the substrate comprises a SiC, glass, silicon oxide, or silicon-on-insulator substrate. 제 17 항에 있어서, 상기 기판에 상기 프로세싱 종을 제공하는 단계는 상기 기판에 이온들을 지향시키는 단계를 포함하는, 방법. 18. The method of claim 17, wherein providing the processing species to the substrate comprises directing ions to the substrate. 제19항에 있어서, 상기 이온을 상기 기판으로 지향시키는 단계는, 상기 기판을 에칭하기 위해 상기 이온을 지향시키는 단계, 상기 기판 상에 코팅을 증착하기 위해 상기 이온을 지향시키는 단계, 또는 상기 기판을 도핑하기 위해 상기 이온을 지향시키는 단계를 포함하는, 방법.
20. The method of claim 19, wherein directing the ions to the substrate comprises directing the ions to etch the substrate, directing the ions to deposit a coating on the substrate, or directing the ions to the substrate. directing the ions to dope.

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