DD143131A1 - Vorrichtung zum elektrostatischen halten von werkstuecken,insbesondere halbleiterscheiben - Google Patents

Description

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Titel: Vorrichtung zum elektrostatischen Kalten von Werkstücken, insbesondere Halbleiterscheiben

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf das elektrostatische Halten von elektrisch leitenden oder halbleitenden Y/erkstücken während ihrer Bearbeitung oder Kontrolle. Bei der Herstellung von mikroelektronischen Bauelementen steht die Anforderung, Halbleiterscheiben (sogenannte Wafer) auf ebenen Trägern zu halten und glätten, damit sie zur Erzeugung von Lackhaftmasken strukturiert werden können. Die Halbleiterscheiben können mechanisch, durch Vakuum oder elektrostatisch gehalten werden. In der Elektronenstrahllithografie findet vorzugsweise die elektrostatische Halterung Anwendung. Es sind auch Anwendungsbeispiele der elektrostatischen Halterung in der Fotolithografie und der Ionenimplantation bekannt. Ebenso ist es möglich, metallische Werkstücke, die z. B. geläppt oder poliert werden sollen, in solchen Halterungen zu befestigen.

Darstellung bekannter technischer Lösungen;

Wie bereits bekannt, beruht die elektrostatische Halterung auf der Grundlage der Anziehung zweier entgegengesetzt geladener Kondensatorplatten. Die dielektrische Schicht und die Elektrode bilden die

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Werkstückunterlage. Bei der elektrostatischen Halterung spielt die dielektrische Schicht zwischen Elektrode und Werkstück die entscheidende Rolle. Sie nimmt durch ihre Dicke Einfluß auf die notwendige Spannung und beeinflußt auch die Ebenheit der Werkstückunterlage zu 50 /ο. Verschleißarme oder gut reproduzierbare dielektrische Schichten garantieren lang andauernden Einsatz.

In den bekannten Veröffentlichungen (US-Patent 39 S3 401, Brit. Pat. 14 43 215 und in Rev. Sei. Instrum., Vol. 44 Ho 10 S. I506, Wardly »Eiektrostatic wafer chuck") werden als dielektrische Schichten Folien aus Glimmer, Polyester oder Bariumtitanat verwendet. Hier liegen die Nachteile darin, daß die Schichten mit Klebemitteln befestigt werden müssen. Klebemittel verschlechtern entscheidend die Ebenheit der Unterlage. Diese Klebemittel können auch keine sehr lang andauernde und genügend hohe Abreißfestigkeit garantieren. Dadurch ist die gesamte Elektrode nicht wieder verwendbar, sondern muß beginnend bei der Ebenheitsbearbeitung neu bearbeitet v/erden. Derselbe Nachteil tritt auf, wenn die dielektrische Schicht abgenutzt ist.

Das Minimum der Foliendicke ist aus technologischen Gründen auch nach unten begrenzt. Durch Schichtdicken der dielektrischen Schicht von - 10/um werden Spannungen zwischen 300 V und 3 KV erforderlich. Das erfordert zusätzliche ArbeitsSchutzmaßnahmen in den Geräten. Außerdem wird bei der Anwendung der bekannten elektrostatischen Halterungen in Eiektronenstrahlgeräten der Elektronenstrahl durch elektrische Felder dieser Größenordnung stark beeinflußt, wodurch'zusätzliche Maßnahmen notwendig werden, um diese -Ablenkung einzuschränken (US Pat. 39 S3 401).

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Ziel der Erfindung;

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zum elektrostatischen Halten und Ebenen von Werkstücken, insbesondere von Halbleiterscheiben, die eine vernachlässigbar kleine Beeinflussung des Elektronenstrahles bewirkt, mit der den Arbeitsschutzbestimmungen besser entsprochen wird und deren ^'elektrische Schicht verschleiß arm ist bzw. sich gut regenerieren läßt.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine entsprechende Halterung zu schaffen, welche mit möglichst geringen Spannungen betrieben werden kann. Die dielektrische Schicht soll eine hohe Standzeit besitzen sowie leicht regenerierbar sein.

Die Lösung besteht darin, daß die dielektrisehe Schicht aus dem Oxid der Elektrode besteht. Das hat den Vorteil, daß die dielektrische Schicht und die Elektrode strukturell miteinander verwachsen sind.

Als Elektrodenmaterialien kommen vorteilhaft Nichteisenmetalle wie Aluminium, Tantal und Titan und Halbleiterkristalle wie Silizium in Frage. Die genannten Elektrodenmaterialien lassen sich hocheben bearbeiten mit einer Ebenheit ^ 1 /um. Die Oxide der Nichteisenmetalle gewinnt man durch anodische Oxydation. Dabei sind die dielektrischen Schichten von einer Dicke ^ 500 S elektrisch dicht. Die Oxide obengenannter Materialien verfugen über eine hohe mechanische Festigkeit. Außerdem sind die dielektrischen Schichten an der selben Elektrode leicht regenerierbar wegen der direkten Proportionalität von Schichtdicke und angelegter Spannung bei der Erzeugung von Ventilschichten.

Die Verwendung solcher dünnen dielektrischen Schichten erlauben das Halten und Ebenen von scheiben-

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förmigen Werkstücken mit geringer Dicke, z. B. von Siliziums ehe ib.en, mit einer angelegten Spannung < 10 V, die keine besonderen ArbeitsschutzVorkehrungen erfordern und für den Pail der Elektronenstrahlbearbeitung auch eine minimale Einwirkung.auf den Elektronenstrahl garantieren.

Dielektrische Schichten gleicher Eigenschaften lassen sich auch durch thermische Oxydation oder Pyrolyse von Silizium-Elektroden erzeugen, .

Claims (3)

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   Erf inäun,p;s3iispruch:

   1. Vorrichtung zum elektrostatischen Halten von Werkstücken, insbesondere von Halbleiterscheiben auf einer Unterlage, die aus einer mit einer isolierenden dielektrischen Schicht bedeckten Elektrode besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht aus dem Oxid der Elektrode besteht.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht aus anodisch oxydierten Nichteisenmetallen, vorzugsweise aus Titan, Aluminium oder Tantal besteht.
3. 3. Vorrichtung nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische,Schicht aus thermisch oder pyrolytisch, oxydiertem Halbleitermaterial, vorzugsweise aus Silizium besteht.