DD143131A1

DD143131A1 - DEVICE FOR ELECTROSTATIC HOLDING OF WORKPIECES, PARTICULARLY SEMICONDUCTED DISCS

Info

Publication number: DD143131A1
Application number: DD21251179A
Authority: DD
Inventors: Ute Bergner
Original assignee: Ute Bergner
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1979-04-26
Publication date: 1980-07-30
Also published as: JPS55145351A; FR2455360A1; GB2050064A; DE3013352A1

Description

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Titel: Vorrichtung zum elektrostatischen Kalten von Werkstücken, insbesondere Halbleiterscheiben Title: Device for the electrostatic cooling of workpieces, in particular semiconductor wafers

Anwendungsgebiet der Erfindung: Application of the invention:

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.The invention relates to the electrostatic retention of electrically conductive or semiconductive Y / erkstücken during their processing or control. In the manufacture of microelectronic components, there is a requirement to hold and smooth semiconductor wafers (so-called wafers) on flat supports so that they can be patterned to produce paint adhesion masks. The semiconductor wafers can be held mechanically, by vacuum or electrostatically. In electron beam lithography, the electrostatic support is preferably used. There are also known application examples of electrostatic support in photolithography and ion implantation. It is also possible, metallic workpieces z. B. lapped or polished to be fixed in such holders.

Darstellung bekannter technischer Lösungen; Dars presentation of known technical solutions;

Wie bereits bekannt, beruht die elektrostatische Halterung auf der Grundlage der Anziehung zweier entgegengesetzt geladener Kondensatorplatten. Die dielektrische Schicht und die Elektrode bilden dieAs already known, the electrostatic support is based on the attraction of two oppositely charged capacitor plates. The dielectric layer and the electrode form the

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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.Workpiece surface. In electrostatic mounting, the dielectric layer between electrode and workpiece plays the crucial role. Due to its thickness, it influences the necessary tension and also influences the flatness of the workpiece support 50 / ο. Low-wear or easily reproducible dielectric layers guarantee long-term use.

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.In the known publications (US Pat. No. 39 S3 401, British Pat. No. 14 43 215 and in Rev. Sei. Instrum., Vol. 44 Ho 10 S. I506, Wardly "Electrostatic wafer chuck"), films are formed as dielectric layers The disadvantages here are that the layers have to be adhesively bonded, and adhesives significantly degrade the flatness of the underlay, and these adhesives also can not guarantee a very long lasting and sufficiently high tear resistance, so that the entire electrode is not but it must be reworked starting with the flatness processing The same disadvantage occurs when the dielectric layer is worn.

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).The minimum of the film thickness is also limited for technological reasons. Layer thicknesses of the dielectric layer of -10 / um require voltages between 300 V and 3 KV. This requires additional work safety measures in the devices. In addition, in the application of the known electrostatic supports in Eiektronenstrahlgeräten the electron beam is strongly influenced by electric fields of this magnitude, thereby'zusätzliche measures are necessary to limit this -Brake (US Pat. 39 S3 401).

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Ziel der Erfindung;Aim of the invention ;

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.The aim of the invention is a device for electrostatic holding and levels of workpieces, in particular of semiconductor wafers, which causes a negligible effect on the electron beam, with the health and safety regulations is better met and their ^ 'electrical layer is wear poor or can be easily regenerated.

Darlegung des Wesens der Erfindung: Presentation of the essence of the invention :

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.The object of the invention is to provide a corresponding holder, which can be operated with the lowest possible voltages. The dielectric layer should have a long service life and be easily regenerable.

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.The solution is that the dielectric layer consists of the oxide of the electrode. This has the advantage that the dielectric layer and the electrode are structurally fused together.

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.Nonferrous metals, such as aluminum, tantalum and titanium, and semiconductor crystals, such as silicon, may be used as electrode materials. The mentioned electrode materials can be processed upright with a flatness ^ 1 / um. The oxides of non-ferrous metals are obtained by anodic oxidation. In this case, the dielectric layers of a thickness ^ 500 S are electrically sealed. The oxides of the above-mentioned materials have a high mechanical strength. In addition, the dielectric layers on the same electrode are easily regenerable because of the direct proportionality of layer thickness and applied voltage in the formation of valve layers.

Die Verwendung solcher dünnen dielektrischen Schichten erlauben das Halten und Ebenen von scheiben-The use of such thin dielectric layers allows the holding and

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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.shaped workpieces with a small thickness, z. For example, from silicon ib.en, with an applied voltage < 10 V, which require no special occupational safety precautions and for the Pail of the electron beam machining also a minimal Einwirk.on the electron beam guarantee.

Dielektrische Schichten gleicher Eigenschaften lassen sich auch durch thermische Oxydation oder Pyrolyse von Silizium-Elektroden erzeugen, .Dielectric layers of the same properties can also be produced by thermal oxidation or pyrolysis of silicon electrodes,.

Claims

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Erf in un, p; s3iispru ch:

1. A device for electrostatically holding workpieces, in particular of semiconductor wafers on a substrate, which consists of an electrode covered with an insulating dielectric layer, characterized in that the dielectric layer consists of the oxide of the electrode.

2. Device according to item 1, characterized in that the dielectric layer consists of anodically oxidized non-ferrous metals, preferably of titanium, aluminum or tantalum.

3. Device according to item 1, characterized in that the dielectric, layer of thermally or pyrolytically, oxidized semiconductor material, preferably consists of silicon.