DE102014008031B4

DE102014008031B4 - Elektrostatische Haltevorrichtung mit einer Keramik-Elektrode und Verfahren zur Herstellung einer solchen Haltevorrichtung

Info

Publication number: DE102014008031B4
Application number: DE102014008031.5A
Authority: DE
Inventors: Oliver Baldus
Original assignee: Berliner Glas KGaA Herbert Kubatz GmbH and Co
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2034-05-29
Also published as: US20150349669A1; US9673737B2; DE102014008031A1

Abstract

Haltevorrichtung (100), die zur elektrostatischen Halterung eines Bauteils (1), insbesondere eines Siliziumwafers, eingerichtet ist, umfassend:- mindestens einen Grundkörper (10, 10A, 10B), der aus einer ersten Platte (11A) und einer zweiten Platte (12) zusammengesetzt ist, wobei die erste Platte (11A) an einer Oberseite (10A) des Grundkörpers (10, 10A, 10B) angeordnet ist und die zweite Platte (12) aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist,- eine Vielzahl von vorstehenden, oberen Noppen (13A), die an der Oberseite (10A) des Grundkörpers (10, 10A, 10B) angeordnet sind und eine Auflagefläche für das Bauteil (1) bilden, und- eine erste Elektrode, die zur Beaufschlagung mit einer elektrischen Haltespannung angeordnet ist, wobei- die erste Platte (11A) aus einer elektrisch leitfähigen, Silizium enthaltenden Keramik hergestellt ist und die erste Elektrode bildet,- eine obere Isolationsschicht (15A) die Oberseite (10A) des Grundkörpers (10, 10A, 10B) mit den oberen Noppen (13A) bedeckt, wobei die obere Isolationsschicht (15A) aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, und- die obere Isolationsschicht (15A) obere Elektrodenschichten (16A) trägt, die auf die oberen Noppen (13A) begrenzt und so angeordnet sind, dass das aufliegende Bauteil (1) mit den oberen Elektrodenschichten (16A) in elektrischen Kontakt kommt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung, die zur elektrostatischen Halterung eines Bauteils, insbesondere eines Siliziumwafers, eingerichtet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der Haltevorrichtung. Anwendungen der Erfindung sind bei der Bereitstellung von Geräten oder Werkzeugen zur Halterung von Bauteilen mit elektrostatischen Kräften, insbesondere für die Halterung von Halbleiter-Bauteilen, zum Beispiel von Wafern, gegeben.
Haltevorrichtungen zur elektrostatischen Halterung von Bauteilen, die auch als elektrostatische Haltevorrichtungen, elektrostatische Klemmvorrichtungen, elektrostatische Clamps, ESC's oder elektrostatische Chucks bezeichnet werden, sind allgemein bekannt. Eine wichtige Anwendung elektrostatischer Haltevorrichtungen ist bei der Halterung von Siliziumwafern in der lithographischen Halbleiterprozessierung, zum Beispiel in der Chip-Produktion, gegeben, wobei die besonderen Vorteile der elektrostatischen Halterung, wie die einfache Schaltung von elektrostatischen Halte- oder Klemmkräften, eine hohe Positioniergenauigkeit und die zuverlässige Fixierung von Siliziumwafern, ausgenutzt werden.
Typischerweise weist eine elektrostatische Haltevorrichtung eine Struktur mit mehreren platten- oder schichtförmigen Elementen auf, die verschiedene Funktionen erfüllen (siehe z. B. US 2013 / 0 308 116 A1 ) Mindestens ein plattenförmiges Element (im Folgenden als erste Platte bezeichnet) erfüllt die elektrostatische Haltefunktion der Haltevorrichtung. Hierzu ist die erste Platte mit einer Elektrodeneinrichtung ausgestattet, mit der die elektrostatischen Haltekräfte erzeugt werden. Gemäß US 2013 / 0 308 116 A1 umfasst die Elektrodeneinrichtung eine Vielzahl von Elektroden, die in die erste Platte eingebettet sind. Mindestens ein weiteres plattenförmiges Element (im Folgenden als zweite Platte bezeichnet) erfüllt eine Träger- und Kühlungsfunktion. Die zweite Platte ist z. B. aus einer mechanisch steifen Keramik hergestellt und mit der ersten Platte fest verbunden. Die elektrostatische Haltevorrichtung weist an ihrer Oberseite eine Vielzahl von vorstehenden, oberen Noppen auf, die eine Auflagefläche für den Siliziumwafer bilden und z. B. gemäß US 2013/0308116 A1 mit der zweiten Platte einstückig verbunden sind.
Eine herkömmliche elektrostatische Haltevorrichtung, z. B. gemäß US 4 502 094 A oder US 2013 / 0 308 116 A1 hat die folgenden Nachteile. Die Herstellung der Haltevorrichtung ist wegen der Einbettung der Elektroden in die erste Platte aufwändig. Die Elektroden erfordern jeweils einen gesonderten, ebenfalls in die erste Platte eingebetteten Anschluss zur Beaufschlagung mit einer elektrischen Haltespannung. Im Ergebnis können die elektrostatischen Haltekräfte entlang der Auflagefläche inhomogen verteilt sein und ggf. eine zeitliche Veränderung (Alterung) zeigen. Die eingebetteten Elektroden haben einen relativ großen Abstand vom zu halternden Bauteil und erfordern daher eine hohe Haltespannung.
Die genannten Nachteile treten nicht nur bei elektrostatischen Haltevorrichtungen für Siliziumwafer, sondern auch bei Haltevorrichtungen mit eingebetteten Elektroden auf, wie z. B. für Glasplatten mit transparenter Elektrode (ITO), die Substrate für z. B. AMLCD bilden.
Die US 2010 / 0 039 747 A1 offenbart eine aus plattenförmigen Elementen zusammengesetzte elektrostatische Haltevorrichtung mit einer isolierenden Platte und darin teilweise eingebetteten Elektroden, die aus Materialien mit anpepassten thermischen Ausdehnungkoeffizienten bestehen.
Weitere Haltevorrichtungen zur elektrostatischen Wafer-Halterung sind aus US 2014 / 0 042 716 A1 , US 2005 / 0 181 617 A1 und US 5 535 090 A bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte elektrostatische Haltevorrichtung bereitzustellen, mit der Nachteile herkömmlicher Techniken vermieden werden. Die Haltevorrichtung soll insbesondere eine vereinfachte Herstellung, eine Verringerung der Haltespannung ohne Beeinträchtigung der Haltekräfte, eine homogene Verteilung von elektrostatischen Haltekräften und/oder einen dauerhaft stabilen Betrieb ermöglichen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung der elektrostatische Haltevorrichtung bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Techniken vermieden werden und das sich insbesondere durch eine vereinfachte Verfahrensführung auszeichnet.
Diese Aufgaben werden jeweils durch eine Haltevorrichtung und durch ein Verfahren zu deren Herstellung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Haltevorrichtung zur elektrostatischen Halterung eines Bauteils, insbesondere eines Siliziumwafers, mit mindestens einem Grundkörper bereitgestellt, der mindestens eine erste Platte und mindestens eine zweiten Platte umfasst. Die erste Platte ist an einer Oberseite des Grundkörpers angeordnet, an der bei Gebrauch der Haltevorrichtung eine Auflagefläche zur Aufnahme des Bauteils vorgesehen ist. Die zweite Platte aus einem elektrisch isolierenden Material trägt die erste Platte. Die Haltevorrichtung ist mit einer Vielzahl von vorstehenden, oberen Noppen ausgestattet, die auch als Trägerelemente bezeichnet werden, an der Oberseite des Grundkörpers angeordnet sind und eine Auflagefläche für das Bauteil aufspannen. Des Weiteren weist die Haltevorrichtung eine erste Elektrode (obere Elektrode) auf, die zur Beaufschlagung mit einer elektrischen Haltespannung angeordnet ist. Gemäß der Erfindung ist die erste Platte insbesondere aus einer elektrisch leitfähigen, Silizium enthaltenden (Si-basierten) Keramik hergestellt, und die erste Elektrode wird durch die erste Platte gebildet. Der gesamte Körper der ersten Platte ist die obere Elektrode. Die erste Platte ist mit der oberen (Keramik-) Elektrode identisch.
Gemäß einem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Haltevorrichtung gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung bereitgestellt, wobei die erste Platte und die zweite Platte zunächst vorgefertigt und anschließend durch Hochtemperaturlöten, vorzugsweise mit einem Lot, das Ti, Cu und/oder Ag enthält, verbunden werden.
Die Erfindung bietet die folgenden Vorteile. Mit der Doppelfunktion der Si-basierten Keramik zur Erzeugung der elektrostatischen Haltkraft (Elektrodenfunktion) und zur Aufnahme des Bauteils (Haltefunktion) werden der Aufbau der Haltevorrichtung und deren Herstellung erheblich vereinfacht. Bei der Herstellung der Haltevorrichtung kann auf die separate Elektroden-Herstellung verzichtet werden. Die Zahl der Prozessschritte wird verringert und die Herstelldauer wird verkürzt. Die Robustheit und Langlebigkeit der elektrischen Kontaktierung der Elektrode werden verbessert. Des Weiteren kann die thermische Ankoppelung des aufgelegten Bauteils (z. B. des Wafers) mit der Haltevorrichtung wesentlich verbessert werden. Tests der Erfinder haben ergeben, dass zeitabhängige Haltekraft-(Klemmdruck-)Effekte im Vergleich zu herkömmlichen Haltevorrichtungen signifikant reduziert werden können. Schließlich liefert die Elektroden-Halteplatte eine homogenere Klemmdruckverteilung, was insbesondere für die Gestaltung der Haltevorrichtung als monopolarer Clamp von Vorteil ist.
Ein weiterer Vorteil, insbesondere für die Handhabung von Wafern, besteht darin, dass die thermische Ausdehnung der Keramik-Elektrode sehr genau an die Ausdehnung von Si angepasst werden kann (etwa 2,5 ppm), wobei die Wärmeleitung dennoch so groß wie die eines gut leitenden Metalls, z.B. Al.
Für eine monopolare Halterung weist die Haltevorrichtung vorzugsweise einen einzigen Grundkörper auf. Für eine bipolare Halterung sind vorzugsweise mehrere, z. B. zwei, Grundkörper in einer Ebene parallel zu deren flächigen Ausdehnung nebeneinander angeordnet.
Vorzugsweise besteht die erste Platte aus der elektrisch leitfähigen, Si-basierten Keramik, d. h. die erste Platte besteht aus einer Keramik, die Si enthält. Als besonders vorteilhaft haben sich SiC-enthaltende Keramiken erwiesen, wie z. B. SiSiC- oder SSiC-Keramik. Vorzugsweise besteht die zweite Platte aus einem elektrisch isolierenden Festkörper, besonders bevorzugt aus Si₃N₄- oder SiC-Keramik oder aus Borosilikatglas-Glas (z. B. Glas mit der Produktbezeichnung Borofloat 33).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Platte zur unmittelbaren Beaufschlagung mit einer elektrischen Haltespannung ausgelegt. Hierzu ist die erste Platte mit mindestens einem ersten elektrischen Kontaktbereich ausgestattet, der zur Verbindung der ersten Platte mit einer Spannungsquelle konfiguriert ist. Der Kontaktbereich erlaubt die Verbindung der Spannungsquelle unmittelbar mit der Elektrode, so dass die Robustheit der Haltevorrichtung weiter verbessert wird.
Wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die zweite Platte auf ihrer zu der Oberseite des Grundkörpers weisenden Seite eine Ausnehmung aufweist, welche die erste Platte formschlüssig aufnimmt, ergeben sich Vorteile für eine stabile Fixierung der ersten Platte.
Vorteilhafterweise bestehen verschiedene Möglichkeiten, die oberen Noppen in Abhängigkeit von den Anforderungen einer konkreten Anwendung zu gestalten. Gemäß einer ersten Variante sind die oberen Noppen mit der ersten Platte elektrisch leitend verbunden. Da der Betrag der elektrischen Haltekraft abstandsabhängig ist, erlaubt diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Senkung der Betriebsspannung bei gleich bleibender Haltekraft. Besonders bevorzugt sind gemäß einer weiteren Variante die oberen Noppen aus derselben elektrisch leitfähigen, Si-basierten Keramik hergestellt wie die erste Platte. Beispielsweise können die oberen Noppen einstückig mit der ersten Platte verbunden sein. Die oberen Noppen können durch eine Strukturierung der ersten Platte, z. B. mittels Ätzen hergestellt sein, so dass die Herstellung der Haltevorrichtung weiter vereinfacht wird.
Gemäß der Erfindung weist die Haltevorrichtung des Weiteren eine obere Isolationsschicht auf, welche die Oberseite des Grundkörpers, einschließlich die oberen Noppen, bedeckt. Die obere Isolationsschicht besteht aus einem dielektrischen Material, wie z. B. SiO₂, Ta₂O₅, SiN und/oder HfO. Vorteilhafterweise kann auf den Noppen eine Hartstoffbeschichtung zur Verschleißminderung aufgebracht sein.
Vorteilhafterweise kann die obere Isolationsschicht die freie Oberfläche der Haltevorrichtung bilden und zur Auflage des zu halternden Bauteils eingerichtet sein (keine Ausführungsform der Erfindung). Dies ermöglicht die Halterung eines Bauteils aus einem Material, das elektrisch leitfähig ist. Des Weiteren zeigt das dünne Dielektrikum auf den Noppen im Vergleich zum keramischen Dielektrikum oder Isolator wesentlich reduzierte Polarisationseigenschaften.
Gemäß der Erfindung trägt die obere Isolationsschicht weitere Elektrodenschichten, die vorteilhafterweise eine Kontaktierung des zu halternden Bauteils, zum Beispiel eine Verbindung mit Massepotential, ermöglichen. Die Elektrodenschichten (obere Elektrodenschichten) sind ausschließlich auf den Stirnseiten der Noppen, das heißt an deren freien Enden, und optional auf den Seitenwänden der Noppen begrenzt angeordnet, so dass das zu halternde Bauteil auf den oberen Elektrodenschichten aufliegt und mit diesen in elektrischen Kontakt kommt. Zwischen den Noppen ist die obere Isolationsschicht frei von zusätzlichen Elektrodenschichten, so dass in den Abständen zwischen den Noppen unter der Wirkung des elektrischen Feldes zwischen der ersten Platte (Elektrode) und dem gehalterten Bauteil die gewünschten elektrostatischen Haltekräfte erzeugt werden.
Besonders bevorzugt werden die oberen Elektrodenschichten aus amorphem Kohlenstoff (aC, DLC, „diamond like carbon“) oder einem elektrisch leitfähigem Metallcarbid oder -nitrid hergestellt. Diese Materialien bieten eine hohe Abriebfestigkeit bei mechanischer Beanspruchung durch das wiederholte Auflegen und Abnehmen von Bauteilen auf den Noppen. Ein weiterer Vorteil von Karbiden oder Nitriden, wie z. B. WC, TiC, SiN oder TiN, ist ihre passivierende Wirkung für eine Vermeidung von Kontaminationen des darunter liegenden Dielektrikum oder Isolators bei gleichzeitig extremer Härte.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Haltevorrichtung auf der zur ersten Platte gegenüberliegenden Seite, das heißt an der Unterseite des Grundkörpers mit einer zweiten Elektrode (untere Elektrode) ausgestattet. Vorteilhafterweise ermöglicht dies die temporäre Fixierung der Haltevorrichtung unter der Wirkung elektrostatischer Haltekräfte auf einer ortsfesten Trägerplattform. Die zweite Elektrode wird vorteilhafterweise durch eine dritte Platte gebildet, die auf der Unterseite der zweiten Platte entgegengesetzt zur ersten Platte angeordnet ist. Die dritte Platte ist ebenfalls aus einer elektrisch leitfähigen, Si-basierten Keramik, vorzugsweise SiSiC- oder SSiC-Keramik, hergestellt. Vorzugsweise ist auch die Unterseite der Haltevorrichtung mit vorstehenden Noppen (untere Noppen) ausgestattet, die eine Stützfläche für die Haltevorrichtung auf der Trägerplattform bilden. Die unteren Noppen sind an der Unterseite des Grundkörpers über die Ausdehnung der dritten Platte verteilt mit gegenseitigen Abständen angeordnet, so dass unerwünschte Partikel in den Abständen zwischen den unteren Noppen aufgenommen werden können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Haltevorrichtung mit mindestens einer Temperierungseinrichtung, insbesondere einer Widerstandsheizung, einer Peltierkühlung und/oder mindestens einer Temperierungsmittelleitung ausgestattet. Die mindestens eine Temperierungseinrichtung ist in den Grundkörper, vorzugsweise zwischen der ersten und zweiten Platte oder in die dritte Platte, eingebettet. Die mindestens eine Temperierungsmittelleitung ist für eine Temperierung der Haltevorrichtung mit einem strömenden Temperierungsmittel, insbesondere Kühlmittel oder Heizmittel, ausgelegt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1: eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrostatischen Haltevorrichtung;
2: eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrostatischen Haltevorrichtung;
3: eine schematische Illustration einer bipolaren Haltevorrichtung; und
4: eine schematische Schnittansicht einer Noppe an der Oberseite einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen elektrostatischen Haltevorrichtung und des Verfahrens zu deren Herstellung werden im Folgenden unter beispielhaftem Bezug auf Merkmale einer elektrostatischen Haltevorrichtung für Siliziumwafer beschrieben. Es wird betont, dass die Umsetzung der Erfindung nicht auf Haltevorrichtungen für Siliziumwafer beschränkt ist. Vielmehr sind auch andere Anwendungen der Haltevorrichtung denkbar, wie zum Beispiel zur Halterung von Glasplatten mit transparenten Elektroden für die Herstellung von Bildschirmen, wobei in diesen Fällen die Gestalt der Auflage- und/oder Trägerflächen der ersten und/oder zweiten Halteelemente, deren Strukturierung, die Materialien und die Dimensionen an die konkreten Anforderungen angepasst sind. Des Weiteren wird betont, dass die Umsetzung der Erfindung nicht auf die beispielhaft gezeigten Varianten der Haltevorrichtung mit einer ersten, zweiten und dritten Platte beschränkt ist, die jeweils einstückig hergestellt sind. Alternativ kann mindestens eine der Platten mehrschichtig aus mehreren Teilplatten hergestellt sein. Schließlich zeigen die Figuren keine maßstäblichen Illustrationen von Haltevorrichtungen, sondern verdeutlichen insbesondere die Verwendung der ersten Platte und ggf. der dritten Platte als Elektrode.
Die Struktur des Grundkörpers der Haltevorrichtung kann gewählt werden, wie es an sich von herkömmlichen Haltevorrichtungen bekannt ist. Weitere Einzelheiten der konkreten Gestaltung der Haltevorrichtung, zum Beispiel als monopolare oder bipolare Haltevorrichtung, der Temperierung und der Beaufschlagung mit elektrischen Spannungen zur Erzeugung der elektrostatischen Haltekräfte werden nicht beschrieben, soweit diese von herkömmlichen Haltevorrichtungen bekannt sind.
1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrostatischen Haltevorrichtung 100 bei Anwendung in der Halbleiterprozessierung in schematischer Schnittansicht. Die Haltevorrichtung 100 umfasst einen Grundkörper 10 mit einem Stapelaufbau, umfassend eine erste Platte 11A, eine zweite Platte 12 und eine dritte Platte 11B. Die ersten und dritten Platten 11A, 11B sind zum Beispiel aus SiSiC hergestellt. Für eine monopolare Haltevorrichtung haben die ersten und dritten Platten 11A, 11B beispielsweise einer Kreisform mit einem Durchmesser von 30 cm und jeweils einer Dicke von 5 mm. Alternativ sind größere Dimensionen realisierbar, z. B. zur Halterung von Glasscheiben mit transparenter Elektrode ein Durchmesser bis zu 2 m.
Die zweite Platte 12 ist beispielsweise aus Si₃N₄ hergestellt. Die ersten und dritten Platten 11A, 11B sind beidseitig mit der zweiten Platte 12 verbunden. Die zweite Platte 12 weist auf ihren Ober- und Unterseiten Ausnehmungen auf, in welche die ersten und dritten Platten 11A, 11B eingelassen sind.
Die ersten und dritten Platten 11A, 11B weisen jeweils vorstehende obere oder untere Noppen 13A, 13B auf, die eine Auflagefläche für ein Bauteil 1, z. B. einen Siliziumwafer, beziehungsweise eine Stützfläche zum Aufsetzen der Haltevorrichtung 100 auf einer Trägerplattform 30 aufspannen. Die Noppen 13A, 13B haben beispielsweise die Form von Quadern, Zylindern, Pyramiden, Kegeln, Pyramidenstümpfen und/oder Kegelstümpfen, vorzugsweise mit einer Höhe im Bereich von 5 µm bis 25 µm, einem Durchmesser von 20 µm bis 100 µm und einem gegenseitigen Abstand von 1 mm.
Auf den Oberflächen der ersten und dritten Platten 11A, 11B sind jeweils Isolationsschichten 15A, 15B angeordnet, welche die Haltevorrichtung 100 elektrisch vom Bauteil 1 beziehungsweise der Trägerplattform 30 isolieren. Die Isolationsschichten 15A, 15B sind beispielsweise aus SiO₂ mit einer Dicke von 2 µm hergestellt.
In die dritte Platte 11B sind Temperierungsmittelleitungen 17 eingelassen, die mit einer Temperierungseinrichtung (nicht dargestellt) gekoppelt sind. Mit der Temperierungseinrichtung wird ein Temperierungsmittel-Kreislauf gebildet, mit dem die Temperatur der Haltevorrichtung 100 einstellbar ist.
Die ersten und dritten Platten 11A, 11B sind elektrisch leitfähig. Zur Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung sind die ersten und dritten Platten 11A, 11B jeweils mit einem ersten und einem dritten Kontaktbereich 14A, 14B ausgestattet, der für eine elektrische Verbindung mit einer Spannungsquelle 20 beziehungsweise 40 konfiguriert ist. Die Kontaktbereiche 14A, 14B umfassen zum Beispiel jeweils eine Sackloch-Bohrung in der ersten beziehungsweise dritten Platte 11A, 11B, die einen Durchmesser von zum Beispiel 0,5 mm aufweist und als Passung ausgeführt ist. In die Bohrung wird eine Metallhülse, zum Beispiel aus Gold, eingepresst, die eine elektrische Leitung zur Verbindung mit der Spannungsquelle 20 beziehungsweise 40 aufnimmt.
Die beidseitigen Ausnehmungen der zweiten Platte 12 haben den Vorteil, dass alle Außenflächen der Haltevorrichtung 100 elektrisch isoliert sind. Des Weiteren wird durch die Ränder der zweiten Platte 12 in lateraler Richtung eine Abschirmung der Umgebung gegenüber elektrostatischen Effekten erzielt.
Die Haltevorrichtung 100 wird hergestellt, indem zuerst die Platten 11A, 12 und 11B einzeln vorgefertigt werden. Anschließend werden die erste Platte 11A und die dritte Platte 11B jeweils mit der zweiten Platte 12 durch Hochtemperaturlöten verbunden. Danach werden die elektrischen und hydraulischen Anschlüsse mit den Kontaktbereichen 14A, 14B bzw. den Temperierungsmittelleitungen 17 gekoppelt.
In 2 ist beispielhaft eine abgewandelte Ausführungsform der Haltevorrichtung 100 ohne das Bauteil 1 und ohne die Träger-Plattform 30 gezeigt. In diesem Fall ist die Haltevorrichtung 100 wie in 1 mit einem Stapelaufbau, bestehend aus der ersten Platte 11A, der zweiten Platte 12 und der dritten Platte 11B, gebildet. Abweichend von der Ausführungsform gemäß 1 sind die Temperierungsmittelleitungen 17 nicht in der dritten Platte 11B, sondern in der zweiten Platte 12 und partiell in den ersten und dritten Platten 11A, 11B eingebettet.
3 zeigt eine Variante der Erfindung mit einer bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung 100. Die Haltevorrichtung 100 ist in diesem Fall aus zwei Grundkörpern 10A, 10B zusammengesetzt, die beispielsweise jeweils eine Halbkreis-Form aufweisen und mit einer Stapelstruktur wie die Haltevorrichtungen gemäß den 1 oder 2 aufgebaut sind. Die Grundkörper 10A, 10B sind in einer gemeinsamen Ebene elektrisch isoliert miteinander verbunden, so dass im Verbund die Haltevorrichtung 100 mit einer kreisförmigen Grundfläche gebildet wird. Die ersten und dritten Platten 11A, 11B der Grundkörper 10A und 10B werden mit getrennten Spannungsquellen (nicht dargestellt) jeweils entgegengesetzter Polarität verbunden.
4 illustriert in vergrößerter Schnittansicht einen Ausschnitt der ersten Platte 11A mit der oberen Noppe 13A. Auf der Oberfläche der ersten Platte 11A ist die Isolationsschicht 15A aus SiO₂ abgeschieden. Auf die Oberfläche der oberen Noppe 13A beschränkt ist die Elektrodenschicht 16A angeordnet, mit der das Bauteil 1 geerdet werden kann. Die Erdungs-Elektrodenschicht 16A ist insbesondere für monopolare Haltevorrichtungen von Bedeutung. Die Elektrodenschicht 16A ist über eine gesonderte Leitung (nicht dargestellt), die auf der Oberfläche der Isolationsschicht 15A verläuft, mit Massepotential verbunden.
Mit dem Aufbau gemäß 4 wird ermöglicht, dass die elektrostatische Haltekraft F in den Abständen zwischen den vorstehenden Noppen 13A wirkt (siehe Doppelpfeil), während an den Noppen 13A, an denen das Bauteil 1 die Elektrodenschicht 16A berührt, keine elektrostatische Haltekraft gebildet wird. Die Haltekraft F kann bei einer Haltespannung von 1000 V z. B. einem Klemmdruck von 500 mbar entsprechen.

Claims

Haltevorrichtung (100), die zur elektrostatischen Halterung eines Bauteils (1), insbesondere eines Siliziumwafers, eingerichtet ist, umfassend: - mindestens einen Grundkörper (10, 10A, 10B), der aus einer ersten Platte (11A) und einer zweiten Platte (12) zusammengesetzt ist, wobei die erste Platte (11A) an einer Oberseite (10A) des Grundkörpers (10, 10A, 10B) angeordnet ist und die zweite Platte (12) aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, - eine Vielzahl von vorstehenden, oberen Noppen (13A), die an der Oberseite (10A) des Grundkörpers (10, 10A, 10B) angeordnet sind und eine Auflagefläche für das Bauteil (1) bilden, und - eine erste Elektrode, die zur Beaufschlagung mit einer elektrischen Haltespannung angeordnet ist, wobei - die erste Platte (11A) aus einer elektrisch leitfähigen, Silizium enthaltenden Keramik hergestellt ist und die erste Elektrode bildet, - eine obere Isolationsschicht (15A) die Oberseite (10A) des Grundkörpers (10, 10A, 10B) mit den oberen Noppen (13A) bedeckt, wobei die obere Isolationsschicht (15A) aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, und - die obere Isolationsschicht (15A) obere Elektrodenschichten (16A) trägt, die auf die oberen Noppen (13A) begrenzt und so angeordnet sind, dass das aufliegende Bauteil (1) mit den oberen Elektrodenschichten (16A) in elektrischen Kontakt kommt.
Haltevorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der - die erste Platte (11A) aus SiSiC- oder SSiC-Keramik hergestellt ist.
Haltevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der - die erste Platte (11A) mindestens einen ersten elektrischen Kontaktbereich (14) zur Verbindung mit einer Spannungsquelle (20) aufweist.
Haltevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der - die zweite Platte (12) aus Si₃N₄- oder SiC-Keramik oder aus Borosilikatglas-Glas hergestellt ist.
Haltevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der - die zweite Platte (12) auf ihrer zu der Oberseite (10A) des Grundkörpers (10, 10A, 10B) weisenden Seite eine Ausnehmung aufweist, in die die erste Platte (11A) eingelassen ist.
Haltevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die oberen Noppen (13A) mindestens eines der Merkmale aufweisen: - die oberen Noppen (13A) sind mit der ersten Platte (11A) elektrisch leitend verbunden, - die oberen Noppen (13A) sind aus der elektrisch leitfähigen, Si-basierten Keramik hergestellt, und - die oberen Noppen (13A) sind mit der ersten Platte (11A) einstückig verbunden.
Haltevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der - die oberen Elektrodenschichten (16A) aus α-C oder einem Metallkarbid hergestellt sind.
Haltevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die umfasst - eine dritte Platte (11B), die an einer Unterseite (10B) des Grundkörpers (10, 10A, 10B) angeordnet ist, und - eine Vielzahl von vorstehenden, unteren Noppen (13B), die an der Unterseite (10B) des Grundkörpers (10, 10A, 10B) angeordnet sind und eine Stützfläche für die Haltevorrichtung (100) auf einer Trägerplattform (30) bilden, wobei - die dritte Platte (11B) aus einer elektrisch leitfähigen, Silizium enthaltenden Keramik hergestellt ist und eine zweite Elektrode bildet.
Haltevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die umfasst - mindestens eine Temperierungseinrichtung (17), die in den Grundkörper (10, 10A, 10B) eingebettet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Haltevorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die erste Platte (11A) und die zweite Platte (12) einzeln vorgefertigt und durch Hochtemperaturlöten verbunden werden.
Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem - zum Hochtemperaturlöten ein Lot verwendet wird, das Ti, Cu und/oder Ag enthält.