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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten eines
elektrostatischen Haltekörpers,
enthaltend ein Pedestal mit hierauf aufgebrachtem Foliensystem,
wobei das Foliensystem eine obere nichtleitende Folie und eine untere
nichtleitende Folie enthält,
zwischen denen ein Leiter angeordnet ist.
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Elektrostatische
Haltevorrichtungen sind seit längerer
Zeit bekannt und finden vorwiegend in der Halbleiterindustrie Einsatz.
Das Funktionsprinzip einer elektrostatischen Haltevorrichtung besteht
darin, dass ein Halbleitersubstrat von einer oder mehreren leitenden
Flächen,
z. B. Elektroden, durch Anlegen einer Hochspannung elektrostatisch
angezogen wird. Hierzu sind die Elektroden vom Substrat durch ein
Dielektrikum zu isolieren.
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Unabhängig von
der Funktionsweise – d.
h. unipolar, bipolar etc. – kann
man elektrostatische Haltevorrichtungen auch nach der Art des Dielektrikums unterscheiden.
Die gebräuchlichsten
Dielektrika sind Keramiken und Polymerfolien.
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Bei
elektrostatischen Haltevorrichtungen mit Dielektrika auf der Basis
von Polymerfolien werden überwiegend
Polyimidfolien von 25 bis 150 μm
Stärke
verwendet, die zum Einbetten von Elektroden, beispielsweise Kupferelektrode
von 4–100 μm dienen.
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Im
Verlauf des Einsatzes werden derartige elektrostatische Haltevorrichtungen
dadurch verbraucht, dass sie einem Plasmaangriff oder anderen Prozess
bedingten Einflüssen
oder mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Letztendlich
unbrauchbar wird das elektrostatische Haltesystem dann, wenn die
Polyimidfolie soweit verbraucht ist, dass zwischen Substrat und
Elektrode eine leitende Verbindung entstehen könnte.
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In
vielen Fällen
ist jedoch der relativ wertvolle Grundkörper, auf dem die elektrostatische
Haltevorrichtung aufgebracht wird, im folgenden auch als Pedestal
bezeichnet, noch weiterhin anwendbar. Demnach gibt es seit längerer Zeit
Bemühungen,
verbrauchte elektrostatische Haltesysteme von den Pedestals zu entfernen,
ohne die Pedestal weiter zu beschädigen, um anschließend neue
Foliensysteme aufzubringen.
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In
US 6 215 641 B1 wird
vorgeschlagen, in einer elektrostatische Haltevorrichtung eine Elektrode
vorzusehen, die zwischen zwei isolierenden Schichten aus einem organischen
Material angeordnet ist. Zudem ist eine isolierende Zwischenschicht, beispielsweise
in der Form eines Zwischenrings, vorgesehen.
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In
US 5 986 873 A ist
eine elektrostatische Haltevorrichtung mit einer Oberflächentopographie beschrieben,
bei der auf einer Isolierschicht eine leitende Schicht laminiert
wird.
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In
EP 0 860 861 A1 ist
eine Abdichtmimik zum Bilden einer Abdichtung um einen elektrostatischen
Chuck beschrieben, zum Halten eines Substrats. Die Abdichtvorrichtung
enthält
ein Abdichtdiaphragma, angeordnet entlang eines Randumfangs des
Substrats, wobei das Abdichtdiaphragma eine konforme Abdichtoberfläche aufweist.
Ein Diaphragma-Aktuator dient zum Betätigen des Abdichtdiaphragma
zwischen einer Nicht-Abdicht-Position,
in der das Abdichtdiaphragma beabstandet von dem Substrat zum Bilden
einer Spalte hierzwischen angeordnet ist, sowie einer Abdichtposition,
bei der die konforme Abdichtoberfläche des Diaphragmas eine Abdichtung
im Hinblick auf den Randumfang des Substrats bildet.
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In
EP 1 094 513 A2 ist
ein Verfahren zum Ablösen
des Foliensystems von einem elektrostatischen Haltesystem beschrieben,
bestehend aus einem Grundkörper,
wie einem Pedestal, und einem darauf aufgeklebten eigentlichen elektrostatischen Haltesystem,
wiederum bestehend aus einer unteren auf das Pedestal aufgeklebten
Folie, einem Leiter und einer oberen Abdeckfolie. In einer ersten
Stufe wird das komplette Haltesystem oder E-Chuck in ein polares
organisches Lösemittel,
z. B. Essigester, Butylglycol oder Aceton, 24 bis 48 Stunden lang
eingelegt, wobei die Polyimidfolie und der Kleber so stark aufquellen,
dass das Foliensystem leicht abgezogen werden kann.
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Zudem
beschreibt
DE 199
46 645 A1 elektrostatische Haltevorrichtungen, sog. E-Chucks,
als Standardvorrichtungen zum Halten von Wafern in Anlagen zur Bearbeitung
von Wafern. Auch wenn der Anteil von keramischen E-Chucks stetig
zunimmt, so bestehen doch die allermeisten E-Chucks aus einem Grundkörper (Pedestal),
auf dem das eigentliche elektrostatische Haltesystem, bestehend
aus einem Leiter zwischen Kunststoff-Folien, aufgeklebt ist. Dieses Foliensystem
begrenzt die Lebensdauer des E-Chucks. Der Preis des E-Chucks wird
aber im wesentlichen durch den Fertigungsaufwand für das Pedestal
bestimmt. Daher ist es kostenmäßig interessant,
das verbrauchte Foliensystem von dem Pedestal zu entfernen und durch
ein neues zu ersetzen.
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Es
ist bekannt, die dielektrischen Folien mechanisch vom Pedestal zu
entfernen, beispielsweise durch Abziehen, oder die nicht leitenden
Folien mit verschiedensten organischen Lösemitteln abzulösen bzw.
die Folien zumindest soweit vorzuquellen, dass sie sich einfacher
von dem Pedestal abziehen lassen.
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Ein
Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass dabei zum einen
der Grundkörper
sehr leicht mechanisch besonders bei ungeeignetem oder unkonzentriertem
Personal beschädigt
wird, und dass es zum anderen fast unmöglich ist, Rückstände von
dem organischen Lösemittel,
dass mit gequollenem organischen Feststoff angereichert ist, rückstandsfrei
von dem Pedestal zu entfernen. Dies gilt besonders für Bohrungen
und andere schwer zugängige
Strukturen im Inneren des Pedestals, die beispielsweise der Gasversorgung
während
des Halbleiterherstellungsprozesses dienen.
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Auch
eine rein thermische Zersetzung von nicht leitenden Folien scheidet
als weitere Vorgehensweise aus, da die herbei erforderlichen hohen Temperaturen
regelmäßig zu einer
Zerstörung
des Pedestals führen
würden.
Zudem wird diese Vorgehensweise aus Partekelquelle aufgrund unvollständig entfernter
Folienreste oder Reaktionsproduke in den Gasleitungen, was beim
Halbleiter-Fertigungsprozess mit hohen Anforderungen an den Reinheitsgrad,
in deren Rahmen die elektrostatischen Haltesysteme eingesetzt werden,
nicht tolerierbar ist.
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Demnach
besteht das technische Problem der vorliegenden Erfindung in der
Schaffung eines verbesserten Verfahrens zum Aufbereiten eines elektrostatischen
Haltekörpers, insbesondere
der vollständigen
Entfernung eines verbrauchten Foliensystems von einem Pedestal.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe gelöst
durch ein Verfahren zum Aufbereiten eines elektrostatischen Haltekörpers mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1, enthaltend ein Pedestal mit
hierauf aufgebrauchtem Foliensystem, wobei das Foliensystem eine
obere nicht leitende Folie und eine untere nicht leitende Folie
enthält,
zwischen denen ein Leiter angeordnet ist. Im Rahmen der vorliegenden
Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, das Foliensystem vollständig in
einem Plasma zu entfernen.
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Die
Anwendung eines Plasmas, bevorzugt eines sauerstoffhaltigen Plasmas,
auf das verbrauchte Foliensystem ermöglicht erstmals ein vollständiges Entfernen
dieses verbrauchten Foliensystems. Zudem lässt sich eine Zerstörung des
vorher intakten Pedestals mit Sicherheit vermeiden, obgleich durch Anwendung
des Plasmas auch Rückstände beispielsweise
in Bohrungen und schwer erreichbaren Strukturen des Pedestals praktisch
restlos entfernt werden können.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
wird zunächst die
obere nicht leitende Folie mit Plasma abgebaut und anschließend der
frei liegende Leiter mit einer Ammoniak-haltigen Lösung abgelöst, und
anschließend
die untere nicht leitende Folie wiederum mit Plasma abgebaut.
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Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
kommt die Plasmareaktion nach der Entfernung der oberen nicht leitenden
Folie zum Stehen, so dass nunmehr der zu entfernende freiliegende
Leiter mit einer entsprechenden Lösung abgelöst werden kann. Anschließend wird
durch Wiederaufnahme der Plasmabearbeitung auf die untere nicht
leitende Folie mit Plasma abgebaut, so dass sich der gesamte dreistufige
Ablösungsprozess
einfach und automatisch durchführen
lässt.
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Ein
weiterer Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass dann,
wenn während
der Plasmabearbeitung der oberen nicht leitenden Folie ein Unterwandern
des Leiters unter Abbau auch der unteren leitenden Folie erfolgt,
bevorzugt ein Ablösen
des Leiters verursacht wird, so dass sich bestenfalls der Leiter
nach Abbau der oberen Folien und gleichzeitig ein Unterwandern des
Leiters unter Abbau der unteren Folie der Leiter einfach mechanisch
von dem Pedestal abheben lässt.
Hierdurch wird eine besonders einfache Aufbereitung des elektrostatischen
Haltekörpers
erreicht.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird zunächst die obere nicht leitende
Folie mit Plasma abgebaut, anschließend der freiliegende Leiter
nicht mit einer Lösung
sondern mechanisch beispielsweise durch ein Abziehen entfernt und
anschließend
die nicht leitende Folie mit Plasma abgebaut.
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Durch
diese Vorgehensweise lässt
sich der verfahrenstechnische Aufwand und die Handhabung von Chemikalien
im Rahmen der Aufbereitung des elektrostatischen Haltekörpers minimieren.
Weiterhin kann die gesamte Prozesszeit zur Aufbereitung des elektrostatischen
Haltesystems verringert werden, da regelmäßig ein mechanisches Abziehen
des Leiters schneller erfolgt, als das Auflösen des Leiters in einer chemikalischen
Lösung.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird vorgeschlagen, die obere nicht leitende Folie
und den hierunter liegenden Leiter mechanisch zu entfernen, und
anschließend
lediglich die unter nicht leitende Folie mit Plasma abzubauen.
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Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
wird die Prozesszeit für
die Plasmabehandlung weiter verkürzt
und zudem die Prozesszeit für
das Einwirken eines chemischen Lösungsmittels
gänzlich vermieden,
so dass insgesamt die Prozesszeit für das Aufbereiten des elektrostatischen
Haltekörpers zusätzlich minimiert
ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird vorgeschlagen, das Foliensystem in seiner Gesamtheit
zunächst
mechanisch zu entfernen und lediglich die nach der mechanischen
Behandlung verbleibenden Foliensystemreste mittels einer Plasmabehandlung
abzubauen.
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Diese
Vorgehensweise ist wirtschaftlich besonders vorteilhaft, weil der
Reinigungsschritt im Plasma die geringst mögliche Prozesszeit von einigen
Minuten erfordert.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben; es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht des Aufbaus eines elektrostatischen Haltekörpers;
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2 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zum Aufbereiten eines elektrostatischen
Haltekörpers
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 ein
Flussdiagramm eines bevorzugten Verfahrens zum Aufbereiten eines
elektrostatischen Haltekörpers
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ein
Flussdiagramm eines weiteren bevorzugten Verfahrens zum Aufbereiten
eines elektrostatischen Haltekörpers
gemäß der Erfindung;
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5 ein
Flussdiagramm eines weiteren bevorzugten Verfahrens zum Aufbereiten
eines elektrostatischen Haltekörpers
gemäß der Erfindung;
und
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6 ein
Flussdiagramm eines weiteren bevorzugten Verfahrens zum Aufbereiten
eines elektrostatischen Haltekörpers
gemäß der Erfindung.
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Die 1 zeigt
eine schematische Ansicht eines elektrostatischen Haltekörpers wie
er gemäß der vorliegenden
Erfindung aufzubereiten ist.
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Wie
in 1 gezeigt, besteht der elektrostatische Haltekörper 10 aus
einer ersten nicht leitenden Folie 12 an der Oberseite.
Hierunter ist eine leitende Schicht 14, beispielsweise
aus Kupfer vorgesehen, die wiederum mit einer lichtleitenden Folie 16 gegenüber dem
Pedestal 18 isoliert ist. Um die elektrostatische Haltevorrichtung
nach einem Verschleiß durch Einsatz
in einem Halbleiter-Herstellungsprozess wieder aufzubereiten, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die erste nicht leitende Folie 12, die leitende Schicht 14 und
die zweite nicht leitende Schicht 16 von dem Pedestal 18 abzulösen, um
hiernach durch Aufbringen eines neuen Foliensystems das elektrostatische
Haltesystem zu recyceln.
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Wie
bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt, sind typische Beispiele
für nicht
leitende Folien Polyimidfolien von 25 bis 150 μm Stärke. Die leitende, Schicht
wird beispielsweise in Form einer Kupferfolie von 4 bis 100 μm mit oder
ohne Kleber zwischen derartigen Polyimidfolien 12 und 16 eingebettet.
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Die 2 zeigt
ein Flussdiagramm für
ein Verfahren zum Aufbereiten eines elektrostatischen Haltekörpers mit
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 2 gezeigt, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung
die aufzubereitende Haltevorrichtung in einer Plasmakammer durch
einen Schritt S10 platziert und anschließend wird das im Zusammenhang
mit der 1 erläuterte Foliensystem 12, 14, 16 vollständig in
einem Plasma im Rahmen eines Schritts S12 entfernt.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die 3 bis 6 erläutert.
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Die 3 zeigt
ein Flussdiagramm gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
für ein Verfahren
zum Aufbereiten eines elektrostatischen Haltesystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie
in 3 gezeigt, wird gemäß diesem Verfahren die obere
nicht leitende Folie 12 in einem Plasma im Rahmen eines
Schritts S14 abgebaut. Anschließend
wird nach dem Abbau der nicht leitenden Folie 12 die leitende
Schicht 14 frei, so dass sich diese durch Einwirken einer
ammoniakalischen Lösung im
Rahmen eines Schritts S16 entfernen lässt. Hiernach erfolgt, in 3 nicht gezeigt,
ein Reinigen der verbleibenden Struktur durch einen Spül- und Trockenvorgang,
so dass nachfolgend auch die untere nicht leitende Folie 16 durch
eine Plasmaeinwirkung entfernt werden kann.
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Gemäß einer
Variation der in 3 gezeigten Ausführungsform
der Erfindung ist es auch möglich,
dass während
dem Abbau der oberen Folie durch eine Plasmabehandlung auch die
leitende Folie 16 am Rand beginnend von der unteren nicht
leitenden Folie ablöst
und beispielsweise an den Rändern
nach oben biegt. Dies führt
bevorzugt dazu, dass nach einer Gesamtprozesszeit von beispielsweise
15 bis 20 Minuten nicht nur die obere nicht leitende Folie 12 sondern
auch die untere nicht leitende Folie 16 durch die Plasmaeinwirkung
abgebaut ist, und demnach die leitende Schicht 14, beispielsweise eine
Kupferfolie, locker auf dem Pedestal 16 aufliegt und demnach
einfach abgenommen werden kann.
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Bevorzugt
werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein sauerstoffhaltiges Plasma verwendet, mit relativ geringer Plasmaleistung
bei einem Druck von 0,2 bis 10 mbar, 500 bis 1500 W, und bei 2,56
GHz. Beispiele für
die obere, nicht leitende und untere nicht leitende Folie 12 und 16 als
Dielektrikum sind 50 μm
Polyimid mit 25 mm Kleber, bevorzugt bei einer Abtragsrate von 15 μm/min. Ein
Beispiel für eine
ammoniakalische Lösung
ist beispielsweise 10% Ammoniak mit 5% Ammoniumchlorid.
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Die 4 zeigt
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Aufbereiten eines elektrostatischen Haltesystems.
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Wie
in 4 gezeigt, wird auch bei dieser Ausführungsform
die obere nicht leitende Folie im Rahmen eines Schritts S20 durch
eine Plasmaeinwirkung abgebaut, jedoch anschließend die leitende Schicht mechanisch
in dem Schritt S22 entfernt, beispielsweise durch Abziehen. Anschließend erfolgt
in dem Schritt S24 ein Abbauen der unteren leitenden Folie wiederum
durch Plasmaeinwirkung. Diese bevorzugte Ausführungsform eignet sich besonders
für einen
Fall, wo nach dem Entfernen der oberen nicht leitenden Schicht durch
Plasmaeinwirkung die leitende Folie nicht mehr so gut haftet, dass
das Anwenden einer ammoniakalischen Lösung zwingend erforderlich
ist, sondern sich diese vielmehr einfach durch einfaches Abziehen
vollständig
entfernen lässt.
Dann liegt die untere leitende Schicht samt möglicherweise enthaltenem Kleber
für eine
weitere Plasmabehandlung frei, die beispielsweise in den vorgenannten
Reaktionsbedingungen ausgeführt
werden kann.
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Die 5 zeigt
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Aufbereiten eines elektrostatischen Haltesystems.
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Wie
in 5 gezeigt, erfolgt gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform
in dem Schritt S26 ein mechanisches Entfernen sowohl der oberen
nicht leitenden Folie 12, als auch der hierunter aufgebrachten
leitenden Schicht 14. Anschließend erfolgt in einem Schritt
S28 der Abbau der unteren nicht leitenden Folie 16 durch
Plasmaeinwirkung.
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Die 6 zeigt
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Aufbereiten eines elektrostatischen Haltesystems.
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Wie
in 6, erfolgt gemäß diesem
Verfahren ein weitgehend mechanisches Entfernen des gesamten Foliensystem
in einem Schritt S30, gefolgt von einem Schritt zum Entfernen lediglich
verbleibender Reste des Foliensystems durch Plasmaeinwirkung in
einem Schritt S32.
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Sowohl
die bevorzugte Ausführungsform nach 5 als
auch nach 6 ermöglicht die Minimierung der
Gesamtprozesszeit, da das Foliensystem weitestgehend mechanisch
entfernt wird. Lediglich zum Entfernen entweder der unteren nicht
leitenden Folie 16 oder der Reste des Foliensystems erfolgt
eine Anwendung eines Plasmas, so dass die Gesamtprozesszeit minimiert
ist.
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Unabhängig von
der oben im Zusammenhang mit der 2 bis 6 beschriebenen
Ausführungsform
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgeschlagen, nach Entfernen des Foliensystem den Grundkörper zusätzlich einer
Reinigung in entmineralisiertem Wasser zu unterziehen. Hierauf folgt wieder
bevorzugt ein Vakuumtrocknen bei beispielsweise 120 Minuten Trocknungszeit,
80°C, und
einem Unterdruck von mindestens 1 × 10–2 mbar.
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Nach
der Reinigung kann dann auf einem Pedestal 18 in bekannter
Weise ein neues Folien aufgebracht werden.