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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halteplatte als dielektrischer Körper zur Verwendung in einer elektrostatischen Haltevorrichtung, die dazu dient, ein zu bearbeitendes Substrat (nachstehend auch als „zu bearbeitendes Substrat” bezeichnet), wie etwa einen Siliziumwafer oder dergleichen, anzuziehen und zu halten.
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[Technischer Hintergrund]
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Um in Halbleiter-Herstellungsprozessen eine gewünschte Bauteilestruktur zu erhalten, werden Bearbeitungsvorgänge durchgeführt: wie etwa eine schichtbildende Bearbeitung nach dem PVD-Verfahren, dem CVD-Verfahren oder dergleichen; Ionenimplantationsbearbeitung; Ätzbearbeitung; oder dergleichen. In Unterdruck-Bearbeitungsvorrichtungen zum Durchführen dieser Bearbeitungsvorgänge sind so genannte elektrostatische Haltevorrichtungen angeordnet, um Siliziumwafer (nachstehend einfach als „Wafer” bezeichnet) in Bearbeitungskammern in einer Unterdruckatmosphäre in Position zu halten. Als elektrostatische Haltevorrichtung ist herkömmlich in dem Patentdokument 1 ein so genannter dipolarer Typ bekannt, bei dem eine Halteplatte als ein dielektrischer Körper mit darin durch Versenken montierten positiven und negativen Elektroden auf einer oberen Fläche eines Haltevorrichtungshauptteils montiert ist.
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Weiter gibt es je nach den innerhalb der Unterdruck-Bearbeitungsvorrichtung durchzuführenden Bearbeitungsvorgängen Fälle, in denen ein Substrat auf eine vorgegebene Temperatur geregelt wird. In einem solchen Fall ist es bekannt: in den Haltevorrichtungshauptteil oder dergleichen eine Heizvorrichtung, z. B. vom elektrischen Widerstandstyp, einzubauen; einen Rippenbereich auszubilden, der in Flächenkontakt mit einem Umfangs-Kantenbereich an einer Rückfläche (der Seite gegenüber der Fläche, auf der ein vorgegebener Bearbeitungsvorgang durchgeführt wird) des Wafers steht; und eine Vielzahl von Trägerbereichen z. B. auf konzentrische Weise in einem durch den Rippenbereich umschlossenen Innenraum vertikal anzuordnen. Beim Heizen oder Kühlen des Wafers wird ein Inertgas, wie etwa Ar-Gas oder dergleichen, dem Innenraum über einen in dem Haltevorrichtungshauptteil ausgebildeten Gasdurchlass zugeführt. Indem so eine Inertgasatmosphäre in dem durch den Rippenbereich und die Rückfläche des Wafers umschlossenen Innenraum ausgebildet wird, wird die Wärmeübertragung von dem Haltevorrichtungshauptteil zum Wafer unterstützt, um dadurch den Wafer effizient zu erwärmen oder zu kühlen.
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Hier wird als die Halteplatte zur Verwendung in der elektrostatischen Haltevorrichtung ein gesinterter Körper benutzt, der einen hohen elektrischen Widerstand aufweist, wie etwa Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid oder dergleichen. Wenn jedoch eine Anordnung wie oben beschrieben zum Ausbilden der Inertgasatmosphäre eingerichtet wird, wird die Kontaktfläche mit dem Wafer natürlich kleiner. Um es so einzurichten, dass der Wafer sicher angezogen wird, ohne dass eine Erhöhung der an die Elektroden anzulegenden Spannung nötig ist, ist es daher erforderlich, die Kontaktfläche der Halteplatte mit dem Wafer, d. h. die obere Fläche des Rippenbereichs und der vorspringenden Bereiche, mit einer vorgegebenen Oberflächenrauheit und einem vorgegebenen Ausmaß an Ebenheit zu fertigen.
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Angesichts des Obigen ist es z. B. in dem Patentdokument 2 bekannt, einen gesinterten Körper mit einem Wachs zu imprägnieren, die Oberfläche des so erhaltenen Produkts einem Oberflächenschleifen, -läppen oder chemisch-mechanischen Polieren (CMP) zu unterziehen und dann das Wachs zu entfernen, um dadurch eine vorgegebene Oberflächenrauheit und ein vorgegebenes Ausmaß an Ebenheit (Parallelität) zu erreichen.
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Wenn jedoch eine Halteplatte benutzt wird, die wie oben beschrieben durch Unterziehen der Oberfläche des gesinterten Körpers einem Oberflächenschleifen und -läppen erhalten wurde, gab es gewöhnlich Fälle, in denen, sogar wenn das Anlegen der Spannung beim ersten Mal des Einsatzes der Halteplatte zu einer neuen Verwendung unterbrochen wurde, der Wafer unter dem Einfluss der restlichen elektrischen Ladungen nicht gelöst werden konnte. Diese Art von Problem kann durch Wiederholen des Anziehens an und des Lösens von der Halteplatte mehrere hundert Male unter Verwendung einer Substratattrappe gelöst werden (d. h. das Anziehen und Lösen des Wafers kann gut durchgeführt werden, ohne dass er dem Einfluss von restlichen elektrischen Ladungen unterliegt). Dieses Verfahren weist jedoch einen Nachteil auf, dass viel Zeit erforderlich ist, bis die Haltevorrichtung als elektrostatische Haltevorrichtung funktioniert, und dass sich die Fertigungsschritte erhöhen.
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Als Lösung sind die Erfinder dieser Erfindung als Ergebnis sorgfältiger Untersuchungen zu einer Erkenntnis gelangt, dass das Problem des Unvermögens des Anziehens und Lösens des Wafers beim ersten Mal des Einsatzes der Halteplatte zu einer neuen Verwendung aus den folgenden Gründen auftritt. Es wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Halteplatte aus einem gesinterten Körper aus Aluminiumnitrid gebildet ist. Das fragliche Problem liegt darin, dass die Oberfläche des gesinterten Körpers unter Schäden durch das Oberflächenschleifen und -läppen leidet. Abtrennbereite Aluminiumnitridpartikel (d. h. Partikel, die relativ leicht aus dem kombinierten Zustand abgetrennt oder entfernt werden könnten) sind örtlich vorhanden, und als Ergebnis dessen, dass diese Aluminiumnitridpartikel in einen elektrisch potentialfreien Zustand gelangen, fungieren sie als Widerstände, wenn das elektrische Laden der Elektroden unterbrochen ist. Die restlichen elektrischen Ladungen können daher nicht entladen werden und führen dadurch zum Auftreten des oben erwähnten Problems.
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[Dokument zum Stand der Technik]
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[Patentdokument]
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- Patentdokument 1: JP-A-1989-321136
- Patentdokument 2: JP-A-2000-21963
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[Zusammenfassung der Erfindung]
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[Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben]
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Angesichts der obigen Punkte hat diese Erfindung eine Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen einer Halteplatte zur Verwendung in einer elektrostatischen Haltevorrichtung zu schaffen, das gute Produktivität aufweist und kaum schlechtes Lösen des Substrats vom ersten Mal des Einsatzes der Halteplatte zu einer neuen Verwendung an zur Folge hat.
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[Mittel zum Lösen der Aufgaben]
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Um die obigen Aufgaben zu lösen, ist das Verfahren gemäß dieser Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Halteplatte zur Verwendung in einer elektrostatischen Haltevorrichtung. Die elektrostatische Haltevorrichtung umfasst: einen Haltevorrichtungshauptteil mit Elektroden; und die aus einem dielektrischen Körper gebildete Halteplatte, die eine Fläche des Haltevorrichtungshauptteils bedeckt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Erhalten eines gesinterten Körpers durch Formpressen von Rohmaterialpulver zu einer vorgegebenen Form und anschließendes Sintern derselben; Ausbilden einer solchen Oberfläche des gesinterten Körpers, wie sie in Kontakt mit einem anzuziehenden Substrat kommen wird, mittels Polieren zu einer vorgegebenen Oberflächenrauheit und Ebenheit; und Durchführen von Strahlbearbeitung zum selektiven Entfernen nur von abtrennbereiten Partikeln, die als Ergebnis des oben erwähnten Polierens auf der Oberfläche entstehen.
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Gemäß dieser Erfindung werden durch Durchführen von Strahlen nach dem Polieren nur die Partikel, die abtrennbereit sind und als Ergebnis der Polierarbeit auf der Fläche entstehen, selektiv entfernt. Als Ergebnis kann, wenn diese Art von Halteplatte in den Haltevorrichtungshauptteil eingebaut ist, das zu bearbeitende Substrat, das heißt der Wafer, vom ersten Mal des Einsatzes der Halteplatte zu einer neuen Verwendung als elektrostatische Haltevorrichtung an gut gelöst werden, ohne durch die restlichen elektrischen Ladungen beeinträchtigt zu werden, wenn das Anlegen von Spannung an die Elektroden unterbrochen wurde. Außerdem wird in dieser Erfindung die Strahlbearbeitung nach dem Polieren durchgeführt. Der Arbeitsvorgang ist einfach, und die Produktivität kann gegenüber dem herkömmlichen Verfahren verbessert werden, bei dem das Anziehen und Lösen des Substrats durch die Halteplatte mehrere hundert Male wiederholt werden. Außerdem werden bei dem oben erwähnten Strahlen die Oberflächenrauheit und die Ebenheit nicht sehr verschlechtert, wodurch die Kontaktfläche mit dem Wafer nicht reduziert wird.
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In dieser Erfindung ist es vorzuziehen, als Strahlbearbeitung Nassstrahlen zu verwenden.
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[Kurze Beschreibung der Zeichnung]
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1 ist eine Schnittansicht, die schematisch eine elektrostatische Haltevorrichtung darstellt, in der eine nach dem Herstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung hergestellte Halteplatte montiert wurde.
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Die 2(a) bis 2(d) stellen schematisch die Herstellungsschritte dar, indem sie die Halteplatte gemäß dieser Ausführungsform teilweise vergrößern.
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[Ausführungsformen der Erfindung]
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Mit Bezug auf die Zeichnung wird nun eine elektrostatische Haltevorrichtung beschrieben, bei der eine Halteplatte vorgesehen ist, die gemäß dem Herstellungsverfahren nach dieser Erfindung hergestellt ist, bei dem, wobei das zu bearbeitende Substrat als ein Wafer W definiert ist, der Wafer W in einer Unterdruck-Bearbeitungsvorrichtung zum Durchführen von Bearbeitungsvorgängen, wie etwa schichtbildende Bearbeitung nach dem PVD-Verfahren, dem CVD-Verfahren oder dergleichen, einem Bearbeitungsvorgang wie einer Ionenimplantationsbearbeitung, Ätzbearbeitung oder dergleichen von der ersten Verwendung an, angezogen gehalten wird und nach den Bearbeitungsvorgängen sicher gelöst werden kann.
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Wie in 1 gezeigt, ist die elektrostatische Haltevorrichtung EC aus einem Haltevorrichtungshauptteil 1 gebildet, der am Boden der Bearbeitungskammer (nicht dargestellt) angeordnet ist, und einer Halteplatte 2, die ein auf der oberen Fläche des Haltevorrichtungshauptteils 1 angeordneter dielektrischer Körper ist. Der Haltevorrichtungshauptteil 1 ist z. B. aus Aluminiumnitrid gebildet, und in einen oberen Teil davon sind durch elektrisch isolierende Schichten (nicht dargestellt) positive und negative Elektroden 3a, 3b eingebaut. Es ist daher so eingerichtet, dass Gleichspannung aus einer bekannten Haltevorrichtungs-Stromquelle E angelegt werden kann.
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Außerdem ist in dem Haltevorrichtungshauptteil 1 ein Gasdurchlass 4 ausgebildet, der diesen in der vertikalen Richtung durchdringt. Das untere Ende des Gasdurchlasses 4 steht über ein Gasrohr 6, in das ein Durchflussregler 5 eingefügt ist, mit einer Gasquelle 7 in Verbindung, die ein Inertgas, wie etwa Ar-Gas oder dergleichen, enthält. Diese Teile bilden in dieser Ausführungsform eine Gaszufuhreinrichtung. In den Haltevorrichtungshauptteil 1 ist eine Heizung 8 des elektrischen Widerstandsheizungstyps mit einer bekannten Konstruktion eingebaut, sodass der Wafer W auf eine vorgegebene Temperatur geheizt und bei dieser gehalten werden kann.
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Die Halteplatte 2 ist z. B. aus einem gesinterten Körper aus Aluminiumnitrid hergestellt und ist gebildet aus: einem ringförmigen Rippenbereich 2a, der in der Lage ist, in Flächenkontakt mit einem äußeren Umfangsbereich an der Rückfläche des Wafers W zu kommen; und einer Vielzahl von stabförmigen Trägerbereichen 2c, die auf konzentrische Weise in einem durch den Rippenbereich 2a umschlossenen Innenraum 2b vertikal angeordnet sind. In diesem Fall ist die Höhe der Trägerbereiche 2c so festgelegt, dass sie etwas kleiner sind als die Höhe des Rippenbereichs 2a. Es ist so eingerichtet, dass der Wafer W durch jeden der Trägerbereiche 2c gestützt wird, wenn der Wafer W durch die Vorderfläche der Halteplatte 2 angezogen ist.
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Nachdem der Wafer auf der Halteplatte 2 in Position gesetzt wurde, wird der Wafer W durch die Vorderfläche der Halteplatte 2 aufgrund der durch die zwischen den beiden Elektroden 3a, 3b anliegende Gleichspannung erzeugten elektrostatischen Kraft angezogen. Dabei kann als Ergebnis des Flächenkontakts des äußeren Umfangsbereichs an der Rückfläche des Wafers W mit dem Rippenbereich 2a über den gesamten Umfang des Wafers W der Innenraum 2b im Wesentlichen hermetisch versiegelt werden. Durch Zuführen von Ar-Gas über die Gaszufuhreinrichtung in diesem Zustand wird in dem Innenraum 2b eine Gasatmosphäre ausgebildet. Gemäß dieser Anordnung kann, wenn die Heizung 8 betrieben wird, um den Wafer W zu erwärmen, als Ergebnis des Ausbildens einer Inertgasatmosphäre in dem Innenraum 2b, der durch den Rippenbereich 2a und die Rückfläche des Wafers W definiert ist, der Wafer W effizient erwärmt werden, indem die Wärmeübertragung zum Wafer W unterstützt wird. In dieser Ausführungsform erfolgte eine Beschreibung mit Bezug auf ein Beispiel, bei dem nur die Heizung 8 angeordnet war. Ohne darauf beschränkt zu sein, kann auch eine Anordnung eingerichtet sein, um eine bekannte Kühleinrichtung einzubauen.
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Als Nächstes wird nun ein Herstellungsverfahren einer Halteplatte 2 beschrieben, die ein gesinterter Körper aus Aluminiumnitrid ist. Zuerst wird mittels eines bekannten Verfahrens, wie etwa eines Reduktions-Nitrierungsverfahrens oder dergleichen, Aluminiumnitridpulver als das Rohmaterial (oder Rohmehl) erhalten. Dann wird nach angemessenem Zufügen von bekannten organischen Bindern oder Sinterhilfen zu dem Aluminiumnitridpulver, um die Kompaktierbarkeit zu verbessern, das Rohmaterialpulver unter Verwendung einer bekannten Formmaschine geformt, um dadurch einen Pressling mit der oben erwähnten Form herzustellen. Dann wird der so erhaltene Pressling in einem bekannten Sinterofen in einer Inertgasatmosphäre von 2000°C gesintert, um dadurch einen gesinterten Aluminiumnitridkörper mit einem gewünschten spezifischen Volumenwiderstand zu erhalten. Es ist anzumerken, dass ein so genanntes Warmpress-Sinterverfahren bei der Herstellung des gesinterten Aluminiumnitridkörpers verwendet werden kann.
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Dann wird, wie in 2 gezeigt, aus den Flächen des so erhaltenen Aluminiumnitridkörpers S die in Kontakt mit dem Wafer W kommende Fläche einem Polieren zu einer vorgegebenen Oberflächenrauheit und Ebenheit (Parallelität) unterzogen. Als Polierverfahren kann auf ein Oberflächenschleifen, das einen Diamant-Schleifstein verwendet, eine Läppbearbeitung, die freie Schleifkörner benutzt, oder ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP) zurückgegriffen werden. So wird die Bearbeitung durchgeführt, bis eine vorgegebene Oberflächenrauheit (Ra: 0,1 μm oder weniger) und Ebenheit (0,005 oder weniger) erreicht sind.
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Hier wird mit Bezug auf 2 in dem oben erwähnten gesinterten Aluminiumnitridkörper S die Fläche beim Polieren an ihrer Oberfläche beschädigt und gelangt als Ergebnis in einen Zustand, in dem Aluminiumnitridpartikel g, die abtrennbereit oder abgefallen sind, örtlich vorhanden sind (siehe 2(a)). Wenn diese Art von abtrennbereiten Aluminiumnitridpartikeln g auf der Kontaktfläche mit dem Wafer W vorhanden ist, gelangen die Aluminiumnitridpartikel g in einen elektrisch potentialfreien Zustand (siehe 2(b)). Wenn das Anlegen von Spannung an die Elektroden 3a, 3b unterbrochen wird, wird der elektrisch potentialfreie Zustand von Partikeln zu einem Widerstand, wodurch die restlichen elektrischen Ladungen nicht freigegeben werden können. (In 2 ist das Fließen der elektrischen Ladungen in Pfeilen gezeigt.) Daher besteht insbesondere beim ersten Mal des Einsatzes der Halteplatte 2 zu einer neuen Verwendung eine Möglichkeit, dass das schlechte Abtrennen oder Lösen des Wafers oft auftritt.
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Als Lösung wird in dieser Ausführungsform eine Strahlbearbeitung durchgeführt. In dieser Strahlbearbeitung werden nur die abtrennbereiten Aluminiumnitridpartikel g, die auf der Kontaktfläche der Halteplatte 2, die der gesinterte Aluminiumnitridkörper S ist, mit dem Wafer W vorhanden sind, selektiv entfernt (siehe 2(c)). Als diese Art von Strahlbearbeitung ist so genanntes Nassstrahlen am besten geeignet, bei dem Wasser, gemischt mit Schleifpartikeln, gleichzeitig mit Luft auf das zu bearbeitende Objekt, d. h. die Halteplatte 2, gestrahlt wird, wodurch die Oberfläche des zu bearbeitenden Objekts poliert wird.
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Als beim Nassstrahlen zu verwendende Schleifpartikel werden Partikel benutzt, die aus Aluminiumoxid gebildet sind und deren Partikelgröße in einem Bereich unterhalb einer durchschnittlichen Partikelgröße des gesinterten Aluminiumoxids liegt. Die Schleifpartikel werden in einem vorgegebenen Gewichtsverhältnis mit Wasser gemischt. Außerdem ist es vorzuziehen, bei der Strahlbearbeitung den Wasserdruck auf 0,01 bis 0,05 MPa und den Druck der Druckluft auf 0,1 bis 0,3 MPa einzustellen. Wenn der Wasserdruck und der Luftdruck unterhalb der obigen Drücke liegen, wird es unmöglich, die Partikel zu entfernen, deren Adhäsionsfestigkeit unter den Partikeln verringert wurde. Wenn andererseits der Wasserdruck und der Luftdruck oberhalb der oben erwähnten Drücke liegen, besteht ein Nachteil, indem die Oberflächenrauheit verschlechtert wird und die Partikel, deren Adhäsionsfestigkeit unter den Partikeln verringert wurde, nicht entfernt werden können.
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Wie oben beschrieben, können durch weiteres Durchführen der Nassstrahlbearbeitung nach dem Durchführen des Polierens nur die abtrennbereiten Aluminiumnitridpartikel g, die begleitend zum Polieren auf der Oberfläche erschienen, selektiv entfernt werden. Daher kann, falls die Halteplatte 2, die nach dem Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform hergestellt wurde, an dem oben erwähnten Haltevorrichtungshauptteil 1 montiert wird, um dadurch das Produkt zur elektrostatischen Haltevorrichtung EC zu machen, Spannung an die positiven und die negativen Elektroden 3a, 3b von Beginn an über die Haltevorrichtungs-Stromquelle E angelegt werden. Nach dem Anziehen des Wafers W mit einer vorgegebenen Anziehungsleistung und danach, wenn die Anziehungsleistung unterbrochen wurde, kann der Wafer W gut gelöst werden, ohne durch die Wirkung der restlichen elektrischen Ladungen beeinträchtigt zu sein (siehe 2(d)). Außerdem ist, da die Strahlbearbeitung nach dem Polieren durchgeführt wird, die Arbeit einfach, und die Produktivität kann gegenüber dem herkömmlichen Verfahren erhöht werden, bei dem das Anziehen und Lösen des Wafers W mittels der Halteplatte 2 mehrere hundert Male wiederholt werden. Weiter zeigen beider oben erwähnten Strahlbearbeitung die Oberflächenrauheit und die Ebenheit der Oberfläche der Halteplatte 2 wenig oder keine Verschlechterung, und es gibt keine Möglichkeit der Reduzierung der Kontaktfläche mit dem Wafer W.
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Um den oben erwähnten Effekt zu zeigen, wurde nach einem bekannten Verfahren ein gesinterten Aluminiumnitridkörper mit der Ausführungsform gefertigt, wie sie oben beschrieben ist. Dann wurde die Kontaktfläche mit dem Wafer W auf eine Oberflächenrauheit von 0,1 μm hochglanzpoliert. Danach wurde die Nassstrahlbearbeitung durchgeführt.
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Dann wurde die Halteplatte 2 in den Haltevorrichtungshauptteil 1 montiert, um die elektrostatische Haltevorrichtung EC zu bilden. Der Wafer wurde in Position auf der Bühne gesetzt, an der eine Vielzahl von bekannten Hubstiften vorgesehen waren, um den Wafer W auf eine Position direkt oberhalb der elektrostatischen Haltevorrichtung EC zu heben. Nach dem Setzen des Wafers W auf die Halteplatte 2 wurde der Wafer durch eine Spannung im Bereich von 0 bis 1000 V durch die Haltevorrichtungs-Stromquelle E angezogen. Dann wurde durch Unterbrechen des Spannungsanlegens aus der Haltevorrichtungs-Stromquelle E der Hubmechanismus betrieben. Es wurde dann bestätigt, dass der Wafer W durch die Hubstifte gehoben wurde, ohne schlechtes Lösen aufzuweisen.
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Obwohl bisher diese Ausführungsform beschrieben wurde, kann diese Erfindung auch, ohne auf den oben erwähnten Aufbau beschränkt zu sein, auf den Fall angewendet werden, in dem die Halteplatte aus anderen Materialien, wie etwa einem gesinterten Siliziumnitridkörper oder dergleichen, gebildet ist. Außerdem wurde bisher ein Beispiel beschrieben, bei dem Nassstrahlbearbeitung benutzt wurde. Jedoch kann ein anderes Strahlverfahren ähnlich angewendet werden, solange nur die abtrennbereiten Partikel in einem einfachen Verfahren selektiv entfernt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- EC
- elektrostatische Haltevorrichtung
- 1
- Haltevorrichtungshauptteil
- 2
- Halteplatte (gesinterter Aluminiumnitridkörper S)
- 2a
- Rippenbereich
- 2b
- Innenraum
- 2c
- Trägerbereich
- 3a, 3b
- Elektroden
- g
- abtrennbereite AlN-Partikel
- W
- Wafer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 1989-321136 A [0008]
- JP 2000-21963 A [0008]