FR2806210A1 - Mandrin electrostatique avec electrode de contact de plaquettes et procede de serrage d'une plaquette - Google Patents
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Abstract
Un appareil et des procédés sont proposés pour serrer par mandrin électrostatique une plaquette non conductrice. Une électrode de contact de plaquette est utilisée pour établir un drain électrique de bonne qualité du faisceau primaire injecté dans la plaquette échantillon, par exemple par un microscope électronique à balayage, et permettre l'établissement d'un contact électrique avec le matériau du substrat de silicium afin que des tensions appliquées de l'extérieur puissent être uniformément transmises vers le silicium massif de la plaquette. Une régulation appropriée de la tension du substrat de silicium est obtenue au moyen d'une superficie de contact relativement grande de l'électrode de contact de plaquette contre le dos de la plaquette. Les avantages des mandrins électrostatiques normaux sont conservés, comme par exemple l'aplanissement contraint de la plaquette et le fait d'éviter la formation de particules du fait du contact mécanique avec la plaquette.
Description
MANDRIN ÉLECTROSTATIQUE AVEC ÉLECTRODE DE CONTACT DE
PLAQUETTE ET PROCÉDÉ DE SERRAGE D'UNE PLAQUETTE
1. Domaine de l'invention La présente invention concerne des mandrins électrostatiques pour serrer une plaquette non conductrice, notamment des mandrins électrostatiques
ayant au moins une électrode de contact de plaquette.
L'invention concerne une électrode de contact de plaquette destinée à être utilisée avec des plaquettes ou des substrats non conducteurs sur des mandrins électrostatiques. Elle concerne une forme d'électrode qui permet d'établir un contact électrique avec des plaquettes par ailleurs non conductrices. En établissant une superficie de contact suffisante avec le dos de la plaquette de silicium, il est possible de conserver tous les avantages des mandrins électrostatiques, à savoir la propreté et la planéité, en association avec les avantages des mandrins mécaniques, à savoir une grande superficie de contact électrique et le fait d'éviter les limitations des mandrins mécaniques qui conduisent à une irrégularité de la forme de la plaquette et produisent
habituellement une contamination par des particules.
2. Art antérieur Des mécanismes à mandrins électrostatiques et/ou mécaniques sont couramment utilisés pour maintenir en place des substrats de silicium et d'autres substrats
pendant les traitements de fabrication des semi-
conducteurs. Un mode de réalisation préféré de l'invention comprend une électrode qui peut être ajoutée à des mandrins électrostatiques existants et permet d'établir un contact électrique avec des substrats par
ailleurs électriquement isolés.
Des mécanismes à mandrins électrostatiques et/ou mécaniques sont couramment utilisés pour maintenir en place des plaquettes de silicium et d'autres substrats pendant diverses phases d'inspection et de traitement de
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la séquence de fabrication qui sont réalisées sous vide, ce qui empêche d'utiliser des ventouses. Ces phases peuvent inclure, sans aucune limitation, une implantation ionique, une attaque au plasma, une inspection à l'aide de faisceaux de particules chargées (MEB (microscope électronique à balayage), FIF (faisceau d'ions focalisé)), une implantation d'ions, des rayons X et d'autres processus qui peuvent soit implanter une espèce chargée dans l'échantillon, soit extraire des particules chargées du substrat. Ces étapes peuvent créer de façon voulue ou involontaire un potentiel électrique de surface ou des champs électriques à proximité de la surface du substrat. Il serait souhaitable d'une manière générale de pouvoir réguler le champ électrique au voisinage de la surface de plaquettes ou de substrats afin de produire certains effets souhaitables et d'empêcher un endommagement indésirable du substrat par exemple du fait
d'un champ électrique intense.
La plupart des divers types de mandrins mécaniques établissent bien un contact électrique suffisant pour ne pas nécessiter de modification notable. Cependant, les mandrins mécaniques n'aplanissent pas la plaquette et peuvent produire des particules qui peuvent jouer le rôle
de contaminants. En outre, les fabricants de semi-
conducteurs ne souhaitent pas qu'il se produise de rayures transperçant les couches non conductrices en raison d'une perte d'intégrité du film qui peut être importante pour les traitements chimiques ultérieurs, ni qu'il apparaisse des particules qui contamineront à la fois la plaquette et les équipements de traitement ultérieurs. Des mandrins mécaniques tels que des mandrins ayant des griffes mécaniques pour serrer les bords d'une plaquette ou d'un substrat, offrent l'avantage d'une grande superficie en contact électrique avec le dos de la
plaquette pour former un trajet de courant de fuite.
Cependant, les mandrins mécaniques ont l'inconvénient d'avoir tendance à déformer la plaquette et à provoquer
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une contamination par des particules indésirables du fait
de l'action de serrage mécanique.
Les mandrins électrostatiques présentent l'avantage qu'ils ont tendance à aplanir la plaquette, étant donné que la force de serrage électrostatique attire la plaquette contre la surface de serrage et qu'ils sont plus propres, ce qui conduit à une moindre contamination par des particules indésirables que les mandrins mécaniques. Le concept du mandrin électrostatique exige intrinsèquement une surface diélectrique et non pas conductrice, en contact avec la plaquette. Il est apparu très difficile d'établir un contact électrique fiable avec certains substrats. La plaquette est en général non conductrice, ou peut avoir une couche non conductrice (comme une couche d'oxyde) sur sa face arrière. La rupture de cette couche non conductrice pour établir un contact électrique n'est pas acceptable du point de vue des traitements de fabrication, par exemple en raison du fait que cela peut provoquer une contamination par des particules ou compromettre les étapes de fabrication ultérieures. Les mandrins électrostatiques présentent donc l'inconvénient de ne pas permettre l'établissement
d'un trajet de courant de fuite utile avec la plaquette.
La présente invention propose plusieurs solutions à
aux problèmes non résolus de l'art antérieur.
RÉSUME DE L'INVENTION
Des expériences ont montré que pour obtenir un contact fiable, notamment avec des plaquettes non conductrices, une superficie notable de la plaquette devait être mise en contact avec le matériau non conducteur ayant été localement retiré et qu'un contact
devait être établi à cet endroit.
Une électrode est maintenue en contact étroit avec le dos de la plaquette. L'électrode a une superficie de contact notable afin de produire le contact électrique souhaité. Dans une autre forme de réalisation, une électrode exposée est noyée dans le corps principal du
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mandrin électrostatique et l'électrode exposée établit un contact superficiel avec le dos de la plaquette. Une autre variante consisterait à produire des zones conductrices sur la surface du mandrin par implantation, évaporation ou placage par une autre méthode de la surface diélectrique du mandrin électrostatique avec un film électriquement conducteur. Un exemple pourrait consister ici à pulvériser ou évaporer une fine couche de métal ou d'oxyde de métaux conducteurs sur des zones
différentes du mandrin électrostatique.
Certains modes de réalisation de la présente invention assurent un contact électrique avec des substrats par ailleurs électriquement isolés, tout en
conservant les avantages des mandrins électrostatiques.
Certains modes de réalisation de l'invention fournissent un appareil à mandrin électrostatique, comprenant une surface de serrage destinée à recevoir une plaquette non conductrice, des électrodes de serrage pour produire une force électrostatique permettant de serrer la plaquette contre la surface de serrage lorsque les électrodes de serrage sont activées, et au moins une électrode de contact de plaquette ayant une surface électriquement conductrice en contact avec la plaquette lorsque cette dernière est serrée, pour former un trajet
de courant électrique vers la plaquette.
Divers modes de réalisation de l'invention peuvent
présenter une ou plusieurs caractéristiques avantageuses.
A titre d'exemple, la surface de serrage et au moins une électrode de contact de plaquette sont de préférence en contact avec une surface de dos de la plaquette. Au moins une électrode de contact de plaquette a de préférence une superficie de contact d'au moins 15 cm. La surface de serrage peut comprendre une surface circulaire sensiblement plane constituée d'un matériau diélectrique et ladite au moins une électrode de contact de plaquette peut comprendre au moins un segment annulaire entourant au moins partiellement la surface de serrage. La surface de serrage peut comprendre une surface circulaire
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sensiblement plane constituée d'un matériau diélectrique et ladite au moins une électrode de contact de plaquette peut comprendre une bague annulaire entourant
sensiblement la surface de serrage.
Cette au moins une électrode de contact de plaquette peut faire saillie au-dessus de la surface de serrage et être montée sur des ressorts (ou être sollicitée de façon élastique par d'autres moyens) de façon à être maintenue fermement en contact avec le dos de la plaquette lorsqu'une plaquette est serrée sur le mandrin. Cette au moins une électrode de contact de plaquette peut avoir une section transversale en forme de "L", de façon qu'une partie supérieure de la section transversale établisse un contact avec le dos d'une plaquette lorsqu'une plaquette est serrée sur le mandrin, et une partie inférieure de la section transversale peut être utilisée pour déplacer l'électrode de contact de plaquette afin de l'écarter de la plaquette pendant la
mise en place de la plaquette sur la surface de serrage.
Un premier ensemble d'électrodes de serrage peut être prévu pour appliquer une force de serrage à une plaquette dans une première région de la surface de serrage lorsque le premier ensemble d'électrodes de serrage est activé, et un second ensemble d'électrodes de serrage peut être prévu pour appliquer une force de serrage à une plaquette dans une seconde région de la surface de serrage lorsque le second ensemble d'électrodes de serrage est activé. La première région de la surface de serrage peut comprendre une région circulaire sensiblement centrée sur la surface de serrage, et la seconde région de la surface de serrage peut comprendre une région globalement annulaire entourant la première région. La surface électriquement conductrice de ladite au moins une électrode de contact de plaquette peut être située entre la première région de la surface de serrage et la seconde région de la surface
de serrage.
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La surface de serrage peut être constituée d'un matériau diélectrique et ladite au moins une électrode de contact de plaquette peut être noyée dans le matériau diélectrique. Cette au moins une électrode de contact de plaquette est déposée sur le matériau diélectrique par un traitement comprenant l'un: d'une pulvérisation, d'un placage, d'une évaporation ou de la mise en place de sections de métal ou d'un autre matériau conducteur à
l'intérieur du matériau diélectrique.
Certains modes de réalisation de l'invention peuvent en outre comprendre des procédés consistant à serrer une plaquette non conductrice tout en établissant un trajet de courant électrique vers la plaquette, comprenant la mise en place de la plaquette sur une surface de serrage, l'activation d'électrodes de serrage pour produire une force électrostatique serrant la plaquette contre la surface de serrage, et la mise en contact du dos de la plaquette avec au moins une électrode de contact de plaquette ayant une surface électriquement conductrice en contact avec la plaquette lorsque la plaquette est serrée, pour produire un trajet
de courant électrique vers la plaquette.
Ces caractéristiques de la présente invention, ainsi que d'autres, apparaîtront aux spécialistes de la technique à la lecture des illustrations et de la
description présentées ci-après.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un mandrin électrostatique ayant une électrode annulaire conductrice conformément à l'invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale en perspective d'un mandrin électrostatique ayant une électrode intégrée conforme à l'invention; la figure 3 est une vue en coupe en perspective d'un autre mandrin électrostatique ayant une électrode intégrée conformément à l'invention;
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la figure 4 est une vue en perspective d'un mandrin mécanique de l'art antérieur sur lequel est montée une plaquette; la figure SA est une vue en perspective d'un mandrin mécanique de l'art antérieur après modification pour illustrer les principes de la présente invention; la figure 5B est une vue en coupe partielle du mandrin mécanique modifié de la figure 5A; la figure 6A est une vue en perspective d'un mandrin modifié pour illustrer les principes de la présente invention; la figure 6B est une vue en coupe partielle du mandrin modifié de la figure 6A; la figure 7A est une vue en perspective en coupe d'un mandrin électrostatique ayant une électrode de contact conforme à l'invention avant montage d'une plaquette; la figure 7B est une vue en élévation en coupe du mandrin de la figure 7A lorsqu'une plaquette est montée au moyen d'un bras de robot; la figure 7C est une vue en élévation en coupe du mandrin des figures 7A et 7B représentant une plaquette serrée sur le mandrin et le bras de robot positionné pour sa rétraction; la figure 8 est une vue en élévation en coupe partielle d'un mandrin mécanique de l'art antérieur utilisant des contacts ponctuels pour établir un contact électrique avec une plaquette; la figure 9A est une vue schématique d'un système de mandrin de l'art antérieur utilisant des points de contact pour transpercer une couche non conductrice d'une plaquette; la figure 9B est une vue en élévation en coupe partielle d'une plaquette représentant une technique de l'art antérieur utilisant des points de contact pour transpercer une couche non conductrice d'une plaquette;
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la figure 10 est une vue en perspective d'un mandrin électrostatique conforme à l'invention capable de traiter des plaquettes de 8 pouces et de 12 pouces; la figure 11 est une vue en perspective d'un mandrin électrostatique ayant une électrode annulaire conductrice conforme à l'invention, et représentant une plaquette pendant qu'elle est positionnée par un effecteur d'extrémité de robot; la figure 12 est une vue en élévation en coupe transversale du mandrin représenté dans la figure 11; la figure 13 est une vue de dessus d'un mandrin électrostatique conforme à l'invention ayant la possibilité de traiter des plaquettes de 8 pouces et de 12 pouces; la figure 14 est une vue en élévation en coupe transversale du mandrin de la figure 13; la figure 15 est une vue en perspective du mandrin des figures 13 et 14 avec addition d'une bague de contact de plaquette conforme à l'invention; et la figure 16 est un organigramme d'un procédé
conforme à l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Certains modes de réalisation de l'invention concernent une forme d'électrode qui permet d'établir un contact électrique avec des plaquettes par ailleurs non conductrices. En établissant une superficie de contact suffisante avec le dos de la plaquette (qui doit être une plaquette de silicium), on peut conserver tous les avantages des mandrins électrostatiques, à savoir leur propreté et leur planéité, avec les avantages des mandrins mécaniques, à savoir une grande superficie de contact électrique, et éviter les limitations des mandrins mécaniques qui ont pour effet que la plaquette présente une forme irrégulière et conduisent
habituellement à une contamination par des particules.
Un mode de réalisation préféré de l'invention comprend une électrode qui peut être ajoutée à des
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mandrins électrostatiques existants et qui autorise un contact électrique avec des substrats par ailleurs
électriquement isolés.
Des expériences ont montré que pour obtenir un contact fiable, notamment avec des plaquettes non conductrices, on devait établir un contact avec une superficie notable de la plaquette ou on devait retirer localement une partie du matériau non conducteur et
établir un contact à cet endroit.
Un mode de réalisation préféré de l'électrode de contact de plaquette consiste en une bague annulaire coaxiale maintenue contre le dos de la plaquette (figure 1 et figures 7). L'invention propose un mandrin électrostatique pour plaquette modifié. Le mandrin a été modifié de façon à permettre une connexion électrique de bonne qualité et fiable avec des plaquettes qui ont une couche isolante constituée d'un matériau diélectrique sur
leur face arrière.
Le mandrin proprement dit est généralement constitué d'électrodes noyées à l'intérieur du matériau diélectrique. En ce qui concerne le matériau diélectrique, on utilise habituellement du quartz, du verre ou du saphir. Les matériaux des électrodes sont choisis parmi des matériaux couramment utilisés dans l'industrie de la fabrication des semi-conducteurs, comme cela est bien connu des spécialistes de la technique. Ces matériaux comprennent, sans aucune limitation, l'acier inoxydable et l'aluminium. L'or, le laiton et le cuivre ne seront généralement pas utilisés en raison de l'effet
défavorable de ces matériaux sur les matériaux semi-
conducteurs habituels.
Les électrodes sont agencées sous la forme de plaques semi-circulaires à l'intérieur du diélectrique, en étant horizontalement opposées les unes aux autres mais dans le même plan. D'autres modes de réalisation ont des configurations d'électrodes d'un type qui fait
intervenir diverses structures à griffes interdigitées.
Ces électrodes sont polarisées pendant le serrage et ont -o- l-2806210 des tensions qui leur sont appliquées par une alimentation électrique externe. La tension de serrage varie entre 1000 V et 4000 V selon l'épaisseur du
matériau diélectrique et la force de serrage souhaitée.
L'alimentation électrique est à courant continu et présente une très faible ondulation de tension, de l'ordre de quelques mV. Une plus forte ondulation de polarisation de l'électrode de serrage peut apparaître sous la forme d'un champ au-dessus de la surface de la plaquette et constitue une source de bruit dans des
images obtenues par microscopie électronique à balayage.
Le concept d'électrode préféré pour un mandrin destiné à des plaquettes de taille unique, comprend une bague annulaire suspendue de façon indépendante sur le pourtour extérieur du mandrin électrostatique. La bague est électriquement isolée de la masse et est suspendue par plusieurs ressorts sur des montants isolants. Les ressorts sont fabriqués à partir de matériaux non magnétiques pour éviter une déformation du champ magnétique de l'image obtenue par microscopie électronique à balayage. La face supérieure de la bague annulaire fait légèrement saillie au-dessus de la surface du mandrin, de façon qu'elle soit fermement maintenue contre le dos de la plaquette lorsqu'une plaquette serrée est présente sur le mandrin. La bague a une section transversale en forme de "L", la partie supérieure du "L" établissant un contact avec la plaquette et la partie horizontalement inférieure du "L" étant utilisée pour écarter la bague de la plaquette pendant la mise en place par robot de la plaquette sur le mandrin. Le robot transportant la plaquette possède un effecteur d'extrémité en forme de "U" qui porte la plaquette vers
une position située au-dessus du mandrin pour plaquette.
Les dimensions internes de l'effecteur d'extrémité sont telles que les bords intérieurs sont plus espacés que le diamètre du mandrin. Lorsque la plaquette est mise en place sur le mandrin, l'effecteur d'extrémité est abaissé, et pendant ce déplacement, la plaquette est tout
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d'abord mise en place sur la bague, et l'effecteur d'extrémité continue de s'abaisser et finit par pousser vers le bas la partie horizontale de la section transversale en "L" de la bague. A ce stade, la plaquette repose sur la bague et, lorsque la bague est poussée vers le bas, la plaquette repose finalement sur la surface diélectrique du mandrin. Une fois que la plaquette repose sur le mandrin, les tensions de serrage de la plaquette sont appliquées, et la plaquette est maintenue en place par les forces de serrage électrostatique. L'effecteur d'extrémité du robot est dimensionné de façon à ce que l'épaisseur de l'effecteur d'extrémité soit notablement inférieure à la hauteur de la section transversale en "L" verticale de la bague. Il est donc possible de déplacer l'effecteur d'extrémité vers le haut jusqu'à une position à laquelle la bague est maintenue en place contre le dos de la plaquette et n'est plus en contact avec une partie quelconque de l'effecteur d'extrémité, cette position permettant la rétraction horizontale de l'effecteur d'extrémité sans établir de contact ni avec la plaquette ni avec la bague, ce qui aurait pu provoquer la formation
de particules.
Si le système doit pouvoir manipuler des plaquettes de 8 et de 12 pouces sur le même mandrin, un concept préféré comporterait 4 électrodes de serrage intégrées ou davantage, à savoir un premier ensemble semblable à celui décrit ci-dessus, et un ensemble supplémentaire d'électrodes agencées coaxialement autour de l'ensemble interne, afin d'étendre ainsi le plan du mandrin au-delà de celui du mandrin de 8 pouces. On n'excite que l'ensemble interne d'électrodes pour une utilisation sur des plaquettes de 8 pouces, et on excite de façon supplémentaire l'ensemble extérieur d'électrodes lors d'une utilisation avec des plaquettes de 12 pouces. Pour
permettre à l'effecteur d'extrémité de robot décrit ci-
dessus de passer au-dessus du bord du mandrin de 12 pouces, tout en supportant néanmoins une plaquette de 8 pouces, il est donc nécessaire de réaliser des encoches
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ou des gorges dans la surface du mandrin pour permettre à l'effecteur d'extrémité de robot d'être rétracté sans rayer la surface inférieure de la plaquette ou la surface du mandrin. Les gorges destinées à l'effecteur d'extrémité ont une profondeur de l'ordre de quelques millimètres, ce qui est très supérieur à l'épaisseur du diélectrique recouvrant les électrodes de serrage, et nécessite de faire en sorte que le motif des électrodes soit réalisé de manière à ce que les électrodes ne se prolongent pas jusque dans cette zone. Pour ce concept, il est possible d'intégrer une bague suspendue à l'intérieur des deux zones de serrage mais il semble plus pratique d'intégrer l'électrode de contact de dos à la surface du milieu diélectrique entre les motifs des électrodes de serrage. L'électrode de contact est réalisée en déposant directement un matériau conducteur sur la surface du diélectrique par des traitements de pulvérisation ou de placage consistant par exemple à placer des sections minces de métal à l'intérieur de
zones prédéfinies du matériau diélectrique.
Les deux modes de réalisation produisent un drain électrique de bonne qualité pour le faisceau primaire injecté dans l'échantillon par le microscope électronique à balayage et permettent un contact électrique avec le matériau du substrat de silicium, ce qui permet une transmission uniforme des tensions appliquées de l'extérieur au silicium massif. Une bonne régulation de la tension du substrat de silicium est obtenue du fait de la superficie de contact relativement grande de l'électrode de polarisation, ce qui est difficile à obtenir en utilisant des contacts ponctuels sur le côté ou le dos de la plaquette. L'électrode de polarisation de surface évite les problèmes associés au contact ponctuel et aux attaches qui produisent souvent un endommagement mécanique de la plaquette en produisant par conséquent une contamination par des particules et provoquent dans de nombreux cas une déformation mécanique de la plaquette. Ce concept conserve les avantages des mandrins
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électrostatiques normaux qui sont essentiellement l'aplanissement contraint de la plaquette et le fait d'éviter la formation de particules en raison d'un
contact mécanique avec la plaquette.
Des mesures électriques avec un contact ponctuel ont montré que la résistance des contacts était supérieure à 30-40 mégohms, et que l'on avait dans des nombreux cas des résistances pouvant atteindre 10e7 et ell ohms, selon le revêtement non conducteur des plaquettes. Lorsqu'on utilise une grande superficie de contact avec une largeur de -1 cm et une longueur de plusieurs centimètres, un contact superficiel suffisant peut être établi et un courant de fuite suffisant peut être obtenu pour produire une conductivité suffisante vers le silicium massif de la plaquette afin de produire un drain de bonne qualité pour le faisceau primaire d'un microscope électronique à balayage et pour réguler le champ électrique au-dessus de la plaquette. Le silicium massif joue le rôle d'électrode conductrice sur la totalité de la superficie de la plaquette. Une valeur type de la superficie de contact dans un mode de réalisation préféré est de 35 cm2. Des surfaces de seulement 1 cm de largeur sur 15 cm de longueur peuvent
encore être efficaces.
La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un appareil à mandrin électrostatique 100 ayant une électrode de contact de plaquette annulaire conductrice conforme à l'invention. L'appareil 100 comporte un mandrin 110 électrostatique ayant une surface 115 de serrage constituée d'un matériau diélectrique et des électrodes 120 internes noyées dans le matériau diélectrique. La vue de la figure 1 est représentée de façon éclatée afin que les électrodes normalement cachées soient visibles. L'électrode 105 annulaire conductrice est sollicitée de façon élastique vers le haut par des ressorts 125, 130 ou par d'autres éléments produisant une force de rappel afin qu'elle soit maintenue en contact intime avec le dos d'une plaquette (non représentée dans
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la figure 1) lorsque la plaquette est serrée contre la surface 115 de serrage. Les ressorts 125 et 130 peuvent également être utilisés pour établir un contact
électrique avec l'électrode 105 de contact de plaquette.
L'électrode a une superficie de contact notable afin de produire le contact électrique souhaité. Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'électrode 105 de contact de plaquette est une bague annulaire coaxiale maintenue contre le dos de la plaquette, bien que la forme et l'orientation de l'électrode de contact de plaquette puissent être modifiées sans que l'on s'écarte du cadre de la présente invention. Comme l'électrode 105 de contact de plaquette entoure la surface de serrage, elle peut être ajoutée à un mandrin de plaquette électrostatique classique pour permettre une connexion électrique de bonne qualité et fiable avec des plaquettes qui comportent une couche isolante de matériau
diélectrique sur leur face arrière.
Un mandrin électrostatique comprend généralement en lui-même des électrodes intégrées à l'intérieur d'un matériau diélectrique. En ce qui concerne le matériau diélectrique, on utilise couramment du quartz, du verre ou du saphir. Les matériaux des électrodes sont choisis parmi des matériaux couramment utilisés dans l'industrie de la fabrication des semiconducteurs, comme cela est bien connu des spécialistes de ce domaine. Ce matériau peut inclure, sans aucune limitation, de l'acier inoxydable et de l'aluminium. On n'utilisera généralement pas l'or, le laiton et le cuivre en raison des effets
défavorables de ces matériaux sur les matériaux semi-
conducteurs classiques. Les électrodes de serrage peuvent être déposées sous la forme de plaques semi-circulaires à l'intérieur du diélectrique, en étant horizontalement opposées les unes aux autres et dans le même plan, comme illustré schématiquement en 120 dans la figure 1. Des électrodes de serrage positives et négatives peuvent également être des bagues concentriques ayant des
superficies identiques.
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D'autres modes de réalisation utilisent des agencements d'électrodes deserrage qui comprennent des configurations intégrant diverses structures en forme de griffes interdigitées. Ces électrodes de serrage sont électriquement polarisées pendant le serrage et ont des tensions qui leur sont appliquées par une alimentation électrique externe. La tension de serrage varie d'une manière type entre 500 V et 4000 V selon le matériau diélectrique, son épaisseur et la force de serrage souhaitée. L'alimentation électrique est à courant continu et présente une très faible ondulation de tension, de l'ordre de quelques mV. Une plus forte ondulation de polarisation de l'électrode de serrage peut apparaître sous la forme d'un champ au-dessus de la surface de la plaquette et constituer une source de bruit, par exemple dans des images de microscope électronique à balayage d'une plaquette serrée sur le mandrin. Un concept d'électrode de contact de plaquette préféré pour un mandrin destiné à des plaquettes de taille unique, comprend une bague annulaire suspendue de façon indépendante sur le pourtour extérieur du mandrin électrostatique, comme par exemple l'électrode 105 annulaire de la figure 1. La bague est électriquement isolée de la masse et est suspendu par plusieurs ressorts sur des montants isolants. Les ressorts sont fabriqués à partir de matériaux non magnétiques, comme un alliage de béryllium-cuivre, pour éviter une déformation du champ magnétique, par exemple une image au microscope électronique à balayage d'une plaquette serrée sur le mandrin. La face supérieure de la bague annulaire fait légèrement saillie audessus de la surface du mandrin, de façon qu'elle soit fermement maintenue contre le dos de la plaquette lorsqu'une plaquette serrée est présente sur le mandrin. La bague peut avoir une section transversale en forme de "L", la partie supérieure du "L" établissant un contact avec la plaquette et la partie horizontalement inférieure du "L" étant utilisée pour écarter la bague de
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la plaquette pendant la mise en place par robot de la plaquette sur le mandrin. Le robot transportant la plaquette possède un effecteur d'extrémité en forme de
"U" qui porte la plaquette vers une position située au-
dessus du mandrin pour plaquettes. Les dimensions internes de l'effecteur d'extrémité sont telles que les bords intérieurs sont plus espacés que le diamètre du mandrin. Lorsque la plaquette est mise en place sur le mandrin, l'effecteur d'extrémité est abaissé puis, pendant ce déplacement, la plaquette est tout d'abord mise en place sur la bague, et le bras d'extrémité continue de s'abaisser et finit par pousser vers le bas la partie horizontale de la section transversale en "L" de la bague. A ce stade, la plaquette repose sur la bague, lorsque la bague est poussée vers le bas, et la plaquette repose finalement sur la surface diélectrique du mandrin. Une fois que la plaquette repose sur le mandrin, les tensions de serrage de la plaquette sont appliquées, et la plaquette est maintenue en place par les forces de serrage électrostatiques. L'effecteur d'extrémité du robot est dimensionné de façon à ce que l'épaisseur de l'effecteur d'extrémité soit notablement inférieure à la hauteur de la section transversale en "L" verticale de la bague. Il est donc possible de déplacer l'effecteur d'extrémité vers le haut jusqu'à une position à laquelle la bague est maintenue contre le dos de la plaquette et n'est plus en contact avec une partie quelconque de l'effecteur d'extrémité, cette position permettant la rétraction horizontale de l'effecteur d'extrémité sans établir de contact ni avec la plaquette, ni avec la bague, ce qui aurait pu provoquer la formation
de particules.
D'autres modes de réalisation de l'invention consistent à noyer une électrode exposée dans la surface du mandrin électrostatique (figure 2) ou à créer des régions conductrices sur la surface du mandrin par placage, évaporation, pulvérisation ou dépôt par une autre méthode de matériaux conducteurs sur la surface du mandrin (figure 3). Il est important que le matériau conducteur ne s'étende pas au-dessus des électrodes intégrées qui produisent l'effet de serrage électrostatique. Comme dans le mode de réalisation préféré, la superficie des électrodes est déterminante pour l'obtention de la conductivité électrique nécessaire, une valeur type étant de 35 cm. Des surfaces de seulement 1 cm de largeur sur 15 cm de longueur seront encore efficaces. Il n'a pas été démontré que la forme et
le nombre des électrodes étaient importants.
Des plaquettes de 200 mm et de 300 mm peuvent être manipulées au moyen d'un mandrin électrostatique unique, la plaquette de 300 mm pouvant dépasser du bord du mandrin. D'autres modes de réalisation comprennent une région supplémentaire du mandrin électrostatique qui est extérieure à la bague pour créer un serrage et un aplanissement supplémentaire des plaquettes de 300 mm, si cela s'avère nécessaire dans une application particulière. La figure 2 est une vue en coupe transversale en perspective d'un mandrin électrostatique 200 ayant une électrode 205 de contact de plaquette intégrée conformément à un autre mode de réalisation de l'invention. Des électrodes de serrage 210, 215 sont noyées à l'intérieur de la masse du matériau diélectrique 220 ayant une surface de serrage 225. L'électrode 205 de contact de plaquette, conformément à ce mode de réalisation, est noyée dans la masse du matériau 220 diélectrique du mandrin électrostatique et est exposée au niveau de la surface 225 de serrage afin de former un contact de surface avec le dos d'une plaquette serrée contre la surface 225 de serrage lorsque les électrodes de serrage 210, 215 sont activées. Un conducteur électrique 230 partant de l'électrode 205 de contact de
plaquette est également visible dans la figure 2.
La figure 3 est une vue en coupe en perspective d'un autre mode de réalisation d'un mandrin électrostatique ayant une électrode intégrée conformément
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à l'invention. Comme le montre la figure 3, un appareil 300 à mandrin électrostatique comporte une électrode 305 de contact de plaquette crée sous la forme de régions conductrices sur la surface 300 de serrage par placage, implantation, évaporation, pulvérisation ou par dépôt par une autre méthode de matériaux conducteurs, tels qu'un film électriquement conducteur, sur la surface du corps du mandrin diélectrique. A titre d'exemple, une couche mince d'un métal ou d'oxydes de métaux conducteurs peut être pulvérisée ou évaporée sur différentes zones du mandrin électrostatique. Un prolongement 315 de l'électrode 305 de contact de plaquette conduit vers le bord du mandrin pour établir une communication électrique avec une source ou un drain approprié. Les électrodes de serrage 320, 325 sont intégrées dans la masse
diélectrique du mandrin.
Dans chacun des modes de réalisation, la superficie des électrodes est déterminante pour obtenir la conductivité électrique nécessaire, la valeur type étant de 35 cm. Des surfaces d'une largeur de seulement 1 cm sur une longueur de 15 cm étaient encore efficaces. Il n'est pas apparu que la forme et le nombre des électrodes de contact de plaquette étaient importants. En particulier, il n'est pas nécessaire que l'électrode ou les électrodes de contact de plaquette aient la forme d'une bague annulaire. Il est important que le matériau conducteur ne s'étende pas au- dessus des électrodes intégrées qui produisent l'effet de serrage électrostatique, bien qu'un certain chevauchement puisse être toléré s'il ne perturbe pas excessivement la force
de serrage.
Des plaquettes de diamètres différents, par exemple de 200 mm et de 300 mm, peuvent être manipulées au moyen d'un mandrin électrostatique unique, la plaquette de 300 mm pouvant dépasser du bord du mandrin. D'autres modes de réalisation comprennent une région supplémentaire du mandrin électrostatique à l'extérieur de la bague pour assurer un serrage supplémentaire et un aplanissement des
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plaquettes de 300 mm si cela devait s'avérer nécessaire
dans une application particulière.
La figure 4 est une vue en perspective d'un mandrin 400 mécanique de l'art antérieur sur lequel est montée une plaquette 405. Le mandrin comporte des pinces ou des attaches mécaniques 410, 415 et un bras mécanique 420 qui coopèrent pour retenir la plaquette sur une plaque 425 conductrice. Les mandrins mécaniques ayant des surfaces conductrices produisent également les effets souhaités du fait de leur grande superficie de contact électriquement conductrice avec la face arrière de la plaquette et des points de contact des éléments de pincement électriquement conducteurs avec la face avant de la plaquette, mais présentent des inconvénients notables par comparaison au mandrin électrostatique en ce qui concerne la contamination par des particules et la non planéité physique de la plaquette lorsque la plaquette est
maintenue en place sur le mandrin.
La figure 5A est une vue en perspective d'un mandrin 500 mécanique de l'art antérieur modifié pour illustrer les principes de la présente invention. La figure 5B est une vue en coupe transversale partielle du mandrin mécanique modifié de la figure 5A. Le mandrin 500 a une plaque de base 525 conductrice dont la surface
supérieure est recouverte d'un ruban 530 non conducteur.
Une plaquette 535 est retenue sur le mandrin par des bandes 540, 545 de ruban non conducteur, afin qu'aucun contact électrique ne soit établi entre la plaquette 535 et le mandrin 500. La plaquette 535, comme illustré, présente une âme de silicium massif 550 entourée d'un
revêtement 555 d'oxyde de silicium.
La figure 6A est une vue en perspective d'un mandrin modifié pour illustrer les principes de l'invention. La figure 6B est une vue en coupe transversale partielle du mandrin modifié de la figure 6A avec addition d'une plaquette collée par ruban adhésif au mandrin. Dans les figures 6A et 6B, l'agencement des figures 5A et 5B est modifié par addition d'une bague
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annulaire 100 d'un ruban adhésif de cuivre qui est en communication électrique avec une source 605 par l'intermédiaire d'un contact 610 conducteur de polarisation et de drain. Le mandrin a un diamètre type de 20-30 cm. La bague annulaire 600 a une largeur radiale
de l'ordre de 1 cm.
La figure 7A est une vue en perspective en coupe transversale d'un mandrin électrostatique 700 muni d'une électrode 705 de contact de plaquette conforme à l'invention avant le montage d'une plaquette. L'électrode 705 de contact de plaquette de forme annulaire a une section transversale en forme de "L" et est sollicitée de façon élastique vers le haut, par exemple par des ressorts 710, 715, afin que la surface supérieure de
l'électrode 705 de contact de plaquette fasse saillie au-
dessus de la surface 720 de serrage du mandrin 700.
La figure 7B est une vue en élévation en coupe transversale du mandrin électrostatique 700 de la figure 7A lorsqu'une plaquette 725 est montée en utilisant un effecteur d'extrémité de robot ayant des bras de support 730, 735. Lorsque la plaquette est positionnée au-dessus de la surface de serrage, l'effecteur d'extrémité de robot est abaissé vers la position représentée dans la figure 7B afin que l'électrode de contact de plaquette soit rétractée et écartée de la plaquette et que la plaquette soit déposée sur la surface 720 de serrage. Les électrodes de serrage (non représentées) sont ensuite activées, afin que la plaquette soit serrée contre la
surface de serrage, comme illustré sur la figure 7B.
La figure 7C est une vue en élévation en coupe transversale du mandrin des figures 7A et 7B représentant la plaquette 725 serrée sur le mandrin et l'effecteur
d'extrémité de robot positionné pour pouvoir être retiré.
Des bras 730 et 735 de l'effecteur d'extrémité de robot sont suffisamment soulevés pour être dégagés de tout contact avec la base 705 de contact de plaquette et ainsi permettre à la surface supérieure de la bague 705 de contact de plaquette de venir au contact du dos de la
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plaquette 725. Plutôt que d'utiliser l'effecteur d'extrémité de robot pour déplacer la bague, on peut prévoir à cet effet un actionneur séparé. Il est préférable de déplacer la bague vers le bas afin que la plaquette puisse venir au contact de la surface de serrage pour permettre l'action de serrage initiale. La force de rappel des ressorts 710, 715 est de préférence suffisamment faible pour que la force de serrage du mandrin soit plus que suffisante pour surmonter cette force de rappel. En variante, la force de rappel orientée vers le haut qui est appliquée à l'électrode de contact de plaquette est inférieure à la force gravitationnelle orientée vers le bas qui est appliquée à la plaquette, de sorte que la plaquette peut être serrée par le mandrin sans que l'on ait à rétracter l'électrode de contact de plaquette. La figure 8 est une vue en élévation en coupe transversale partielle d'un mandrin 800 mécanique de l'art antérieur utilisant des contacts ponctuels tels que le contact 805 ponctuel pour établir un contact électrique avec une plaquette 810. La plaquette 810 a une âme 815 en silicium massif entourée d'un revêtement 820 d'oxyde de silicium. Le corps 825 du mandrin est revêtu d'un ruban 830 électriquement isolant. Une région du revêtement 820 d'oxyde de silicium est retirée en 835 pour assurer un contact électrique et physique du contact
805 ponctuel avec le silicium massif 815.
La figure 9A est une vue schématique d'une forme 900 de mandrin de l'art antérieur utilisant des contacts ponctuels 905, 910 pour transpercer une couche non conductrice d'une plaquette 915. Dans ce cas, les contacts ponctuels sont fixés à un vibrateur 920 destiné à effectuer le perçage pendant le chargement de la plaquette sur le mandrin. La figure 9B est une vue en élévation en coupe transversale partielle de la plaquette 915 représentant une technique de l'art antérieur utilisant des contacts ponctuels 905, 910 pour percer ou rayer une couche 925 non conductrice afin d'établir un
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contact avec la région 930 de silicium massif de la plaquette 915. La technique s'est avérée infructueuse sur la plupart des plaquettes, et présente l'inconvénient de
créer une contamination par des particules indésirables.
Des mesures électriques effectuées au moyen d'un contact ponctuel, comme illustré dans les figures 4, 8 et 9A et 9B, ont montré que la résistance des contacts était supérieure à 30-40 mégohms, et que dans de nombreux cas les résistances pouvaient atteindre 10 et 101l ohms,
selon le revêtement non conducteur des plaquettes.
En utilisant un contact de grande superficie d'une largeur de H1 cm et d'une longueur de plusieurs centimètres, comme dans les figures 6A et 6B, un contact superficiel suffisant peut être établi et un courant de fuite suffisant peut être obtenu pour produire une conductivité suffisante à destination du silicium massif de la plaquette afin de produire un drain de bonne qualité pour le faisceau primaire du microscope électronique à balayage et pour réguler le champ électrique au-dessus de la plaquette. Le silicium massif joue le rôle d'électrode conductrice sur la superficie de la plaquette. Une valeur type de la superficie de contact de l'électrode de contact de plaquette avec le dos de la plaquette dans un mode de réalisation préféré est de 35 cm. Des surfaces de petite taille, par exemple de seulement 1 cm de largeur sur 15 cm de longueur peuvent
encore être efficaces.
La figure 10 est une vue en perspective d'un mandrin électrostatique 1000 conforme à l'invention capable de manipuler des plaquettes de 8 pouces et de 12 pouces. Si le système doit pouvoir manipuler des plaquettes de 8 pouces et de 12 pouces sur le même mandrin, un concept préféré comporterait 4 électrodes de serrage intégrées ou davantage, à savoir un premier ensemble semblable à celui décrit ci-dessus, et un ensemble supplémentaire d'électrodes agencé coaxialement autour de l'ensemble interne, afin d'étendre ainsi le
plan du mandrin au delà de celui du mandrin de 8 pouces.
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On n'excite que l'ensemble interne d'électrodes pour une utilisation sur des plaquettes de 8 pouces, et on excite de façon supplémentaire l'ensemble extérieur d'électrodes
lors d'une utilisation avec des plaquettes de 12 pouces.
Pour permettre à l'effecteur d'extrémité de robot décrit ci-dessus de passer au-dessus du bord du mandrin de 12 pouces tout en supportant néanmoins une plaquette de 8 pouces, des encoches ou des gorges peuvent être prévues dans la surface du mandrin pour permettre à l'effecteur d'extrémité de robot d'être rétracté sans rayer la surface inférieure de la plaquette ou la surface du mandrin. Les gorges destinées à l'effecteur d'extrémité peuvent avoir une profondeur de l'ordre de quelques millimètres, ce qui est beaucoup plus épais que le diélectrique recouvrant les électrodes de serrage. Si de telles gorges sont prévues, le motif d'électrode doit être réalisé de telle façon que les électrodes ne se prolongent pas jusque dans la zone o se trouvent les gorges. Au lieu de prévoir des gorges dans le mandrin, on peut utiliser un dispositif de levage de plaquette pour soulever la plaquette de la surface de serrage afin que l'effecteur d'extrémité puisse être inséré entre la plaquette et la surface de serrage pour enlever ou déposer une plaquette. Le dispositif de levage de plaquette peut par exemple avoir la forme de trois broches ou davantage qui dépassent du mandrin et qui peuvent être levées ou abaissées pour soulever la plaquette en vue de la retirer ou pour maintenir la plaquette en position haute afin que l'effecteur d'extrémité puisse être rétracté pendant le dépôt. Tout autre agencement approprié pour le dépôt et l'enlèvement d'une plaquette peut être utilisé. Il est préférable d'utiliser un agencement qui évite une complication de la forme de la bague et qui évite une diminution de la
superficie de serrage.
Comme l'illustre la figure 10, le corps de mandrin 1005 est constitué d'un matériau diélectrique et comporte des électrodes de serrage intégrées 1010, 1015 pour des
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plaquettes de 8 pouces et des électrodes de serrage intégrées supplémentaires 1020, 1025 pour des plaquettes de 12 pouces. Seules les électrodes 1010 et 1015 sont
activées lors du serrage d'une plaquette de 8 pouces.
Toutes les électrodes 1010, 1015, 1020, 1025 sont
activées lors du serrage d'une plaquette de 12 pouces.
Pour ce concept, il est possible de réaliser l'électrode de contact de plaquette sous la forme d'une bague suspendue dans les deux zones de serrage, mais il semble plus pratique d'intégrer l'électrode de contact de plaquette à l'intérieur de la surface de serrage 1030 du milieu diélectrique situé entre les motifs d'électrode de serrage, comme par exemple l'électrode 1035 de contact de plaquette intégrée. L'électrode 1035 de contact de plaquette est par exemple réalisée en déposant directement un matériau conducteur sur la surface du diélectrique par des traitements de pulvérisation ou de placage consistant par exemple à placer des sections minces de métal à l'intérieur de zones prédéfinies du matériau diélectrique. Des gorges 1040, 1045 sont prévues pour les bras d'un effecteur d'extrémité de robot afin de permettre la mise en place d'une plaquette sur la surface 1030 de serrage et la rétraction de l'effecteur d'extrémité. Le diamètre extérieur de la surface 1030 de serrage est par exemple de 12 pouces (300 mm), et le diamètre extérieur de l'électrode de contact de plaquette
est de 8 pouces (200 mm).
Les figures 11 et 12 représentent de façon plus détaillée un appareil à mandrin électrostatique semblable à celui de la figure 1 de la présente invention. La figure 11 est une vue en perspective d'un appareil 1100 à mandrin électrostatique ayant une électrode 1105 de contact de plaquette en forme de bague conductrice conformément à l'invention, et illustrant une plaquette 1110 de 200 mm pendant qu'elle est positionnée par un effecteur d'extrémité de robot 1115. La figure 12 est une vue en élévation en coupe transversale d'un mandrin 1100 de la figure 11. Dans ce mode de réalisation, l'appareil
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1100 à mandrin comporte un socle 1120 de montage en aluminium sur lequel est montée une unité 1125 à mandrin électrostatique. L'unité 1125 à mandrin électrostatique peut par exemple être une unité classique ayant un corps de mandrin diélectrique constitué de nitrure d'aluminium, d'alumine ou de saphir, comme peut le fournir la Société "Kyocera Corporation Fine Ceramics Group". L'électrode 1105 de contact de plaquette peut par exemple être une bague usinée dans de l'aluminium. La surface supérieure de l'électrode 1105 de contact de plaquette qui est en contact avec le dos d'une plaquette serrée sur le mandrin peut être plaquée de chrome pour la résistance à l'usure
et minimiser la contamination par des particules.
L'électrode 1105 de contact de plaquette peut être sollicitée de façon élastique vers le haut par des éléments appropriés tels que des ressorts. Un tel ressort est illustré en 1125. Les ressorts peuvent être fabriqués à partir d'un alliage de béryllium-cuivre pour assurer une connexion électrique avec la bague 1105 de contact de plaquette sans introduire des champs électromagnétiques indésirables qui peuvent perturber l'imagerie par microscope électronique à balayage ou d'autres opérations utilisant des faisceaux de particules chargées. Des isolateurs, comme l'isolateur 1130, constitués d'un matériau approprié, telle que de la PEEK (polyétheréthercétone), peuvent être utilisés pour isoler électriquement les ressorts du socle 1120 de montage afin que l'électrode de contact de plaquette soit également isolée électriquement du socle 1120 de montage. Des vis de retenue, comme la vis 1140 de retenue, sont utilisées pour limiter le déplacement vers le haut de l'électrode 1105 de contact de plaquette lorsqu'aucune plaquette n'est présente sur le mandrin et peuvent également être utilisées pour relier à la masse l'électrode 1105 de contact de plaquette lorsqu'aucune plaquette n'est présente sur le mandrin. Lors d'une utilisation en association avec un circuit électrique simple, une mise à la masse de l'électrode 1105 de contact de plaquette
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contre la tête de la vis 1140 peut être utilisée pour détecter l'absence de plaquette sur le mandrin; la présence d'une plaquette sur le mandrin provoque un déplacement vers le bas de l'électrode 1105 de contact de plaquette, en coupant la connexion de mise à la masse, ce
qui signale la présence d'une plaquette sur le mandrin.
Comme illustré sur les figures 11 et 12, la bague 1105 de contact de plaquette a une section transversale en forme de "L" pour permettre aux bras de l'effecteur 1115 d'extrémité de robot de rétracter la bague 1105 de contact de plaquette lorsque la plaquette 1110 est déposée sur la surface 1135 de serrage, comme illustré dans la séquence des figures 7A, 7B, 7C. Un bras 1145 de l'effecteur 1115 d'extrémité de robot est visible dans la
figure 11.
La figure 13 est une vue de dessus d'un mandrin 1300 électrostatique conforme à l'invention capable de manipuler des plaquettes de 8 pouces et de 12 pouces. La figure 14 est une vue en élévation en coupe transversale d'une partie de l'appareil à mandrin 1300 de la figure 13. Le mandrin 1300 comporte un corps 1305 de mandrin diélectrique ayant des électrodes de serrage intégrées (non représentées). La surface de serrage du corps 1305 de mandrin est divisée en une région 1310 circulaire centrale et une région 1315 extérieure annulaire. Les régions 1310 et 1315 sont divisées par une gorge 1320 annulaire. Le diamètre extérieur de la gorge 1320 annulaire est par exemple de 8 pouces (200 mm) et le diamètre extérieur de la région 1315 est de 12 pouces (300 mm). Des électrodes de serrage électrostatique (non représentées) sont intégrées en dessous de la surface de la région 1310 pour serrer les plaquettes de 8 pouces, et d'autres électrodes de serrage électrostatique (non représentées) sont intégrées en dessous de la surface de la région 1315 pour aider au serrage d'électrodes intégrées sous la région 1310 afin de serrer des plaquettes de 12 pouces. Des canaux sont prévus en 1325, 1330 pour le passage de câbles d'alimentation en énergie
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à travers le corps du mandrin jusqu'aux électrodes de serrage. La figure 15 est une vue en perspective du mandrin 1300 des figures 13 et 14 avec addition d'une bague 1335 de contact de plaquette montée dans la gorge 1320 annulaire. La bague 1335 de contact de plaquette est par exemple usinée dans de l'aluminium et comporte un revêtement de chrome dur pour la résistance et l'usure et pour minimiser la formation de particules. La bague 1335 de contact de plaquette est sollicité vers le haut de façon élastique afin que sa surface supérieure dépasse de la surface de serrage plane définie par les régions 1310 et 1315, par exemple supportée par des ressorts en alliage de bérylium-cuivre 1340, 1345, 1350 qui sont électriquement isolés du corps de mandrin 1305 par des isolateurs 1355, 1360 et 1365 respectifs. Des vis de retenue 1370, 1375, 1380 servent à limiter la course vers le haut de la bague 1335 de contact de plaquette et à indiquer une détection de présence de plaquette, comme décrit plus haut en référence à la vis 1140 de retenue de la figure 12. La figure 15 illustre également des trous 1505, 1510, 1515 à travers lesquels passent des broches 1520 (non visibles), 1525, 1530 respectives d'un dispositif de levage de plaquette pour soulever et abaisser une plaquette par rapport à la surface 1305 de serrage pendant le transfert d'une plaquette. Cela permet à un effecteur d'extrémité de robot de passer entre la plaquette et la surface de serrage sans nécessiter
d'encoches dans la surface de serrage.
La figure 16 est un organigramme d'un procédé 1600 de serrage d'une plaquette non conductrice tout en établissant un trajet de courant électrique vers la plaquette conformément à l'invention. Lors d'une étape 1605, une plaquette est placée sur une surface de serrage. Lors d'une étape 1610, des électrodes de serrage sont activées pour produire une force électrostatique serrant la plaquette contre la surface de serrage. Lors d'une étape 1615, le dos de la plaquette est mis en
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contact avec au moins une électrode de contact de plaquette ayant une surface électriquement conductrice en contact avec la plaquette lorsque la plaquette est serrée, pour produire un trajet de courant électrique vers la plaquette. L'ordre des étapes peut être tel qu'illustré dans la figure 16 lorsque l'électrode de contact de plaquette est par exemple rétractée pendant la mise en place et le serrage de la plaquette sur l'électrode. En variante, l'ordre des étapes peut être modifié, par exemple de façon à ce que l'électrode de contact de plaquette vienne au contact de la plaquette lorsque cette dernière est déplacée vers la surface de serrage, préalablement à l'activation des électrodes de serrage, afin de produire une force électrostatique serrant la plaquette contre la
surface de serrage.
Des modes de réalisation de l'appareil et des procédés conformes à l'invention produisent un drain électrique de bonne qualité pour le faisceau primaire injecté dans la plaquette échantillon, par exemple par un microscope électronique à balayage, et permettent d'établir un contactélectrique avec le matériau du substrat de silicium, ce qui permet de transmettre uniformément des tensions appliquées de l'extérieur au silicium massif de la plaquette. Une bonne régulation de la tension du substrat de silicium peut être obtenue à travers la superficie de contact relativement grande de l'électrode de polarisation, ce qui est très difficile à obtenir lorsqu'on utilise des contacts ponctuels sur le côté ou le dos de la plaquette. L'électrode de polarisation de surface évite les problèmes associés aux contacts ponctuels et aux attaches qui produisent souvent un endommagement mécanique de la plaquette et créent par conséquent une contamination par des particules et qui, dans de nombreux cas, provoquent une déformation mécanique de la plaquette. Les modes de réalisation de l'invention préservent les avantages des mandrins électrostatiques normaux, qui sont principalement
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l'aplanissement contraint de la plaquette et le fait d'éviter la création de particules du fait d'un contact mécanique avec la plaquette. Les spécialistes de ce domaine noteront que ces variantes, ainsi que d'autres, peuvent être réalisées dans le cadre de l'invention tel qu'il est défini dans
les revendications.
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Claims (15)
1. Appareil à mandrin électrostatique, comprenant: a. une surface de serrage destinée à recevoir une plaquette non conductrice, b. des électrodes de serrage pour produire une force électrostatique serrant la plaquette contre la surface de serrage lorsque les électrodes de serrage sont activées, et c. au moins une électrode de contact de plaquette ayant une surface électriquement conductrice en contact avec la plaquette lorsque la plaquette est serrée, pour produire un trajet de courant électrique vers
la plaquette.
2. Ensemble à mandrin électrostatique selon la revendication 1, dans lequel la surface de serrage et ladite au moins une électrode de contact de plaquette
sont en contact avec une surface du dos de la plaquette.
3. Ensemble à mandrin électrostatique selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une électrode de contact de plaquette a une superficie de
contact d'au moins 15 cm2.
4. Ensemble à mandrin électrostatique selon la revendication 1, dans lequel la surface de serrage comprend une surface circulaire sensiblement plane constituée d'un matériau diélectrique et ladite au moins une électrode de contact de plaquette comprend au moins un segment annulaire entourant au moins partiellement la
surface de serrage.
5. Ensemble formant mandrin électrostatique selon la revendication 1, dans lequel la surface de serrage comprend une surface circulaire sensiblement plane constituée d'un matériau diélectrique et ladite au moins une électrode de contact de plaquette comprend une bague annulaire entourant sensiblement la surface de serrage.
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6. Ensemble à mandrin électrostatique selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une électrode de contact de plaquette fait saillie au-dessus de la surface de serrage et est montée sur des ressorts de façon à être fermement maintenue contre le dos de la
plaquette lorsqu'une plaquette est serrée sur le mandrin.
7. Ensemble à mandrin électrostatique selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une électrode de contact de plaquette a une section transversale en forme de "L", de façon à ce qu'une partie supérieure de la section transversale établisse un contact avec le dos d'une plaquette lorsqu'une plaquette est serrée sur le mandrin, et qu'une partie inférieure de la section transversale puisse être utilisée pour écarter l'électrode de contact de plaquette de la plaquette pendant la mise en place de la plaquette sur la surface
de serrage.
8. Ensemble à mandrin électrostatique selon la revendication 1, dans lequel un ensemble d'électrodes de serrage est prévu pour appliquer une force de serrage à une plaquette dans une première région de la surface de serrage lorsque le premier ensemble d'électrodes de serrage est activé, et un second ensemble d'électrodes de serrage est prévu pour appliquer une force de serrage à une plaquette dans une seconde région de la surface de serrage lorsque le second ensemble d'électrodes de
serrage est active.
9. Ensemble à mandrin électrostatique selon la revendication 8, dans lequel la première région de la surface de serrage comprend une région circulaire sensiblement centrée sur la surface de serrage, et la seconde région de la surface de serrage comprend une région globalement annulaire entourant la première région.
10. Ensemble à mandrin électrostatique selon la revendication 9, dans lequel la surface électriquement conductrice de ladite au moins une électrode de contact de plaquette est située entre la première région de la
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surface de serrage et la seconde région de la surface de serrage.
11. Ensemble à mandrin électrostatique selon la revendication 1, dans lequel la surface de serrage est constituée d'un matériau diélectrique et ladite au moins électrode de contact de plaquette est noyée dans le
matériau diélectrique.
12. Ensemble à mandrin électrostatique selon la revendication 11, dans lequel ladite au moins une électrode de contact de plaquette est déposée sur le matériau diélectrique par un traitement comprenant l'un d'une pulvérisation, d'un placage, d'une évaporation, ou de la mise en place de sections de métal ou d'un autre matériau conducteur à l'intérieur du matériau
diélectrique.
13. Ensemble à mandrin électrostatique selon la revendication 1, comprenant en outre un indicateur de
présence de plaquette.
14. Ensemble à mandrin électrostatique selon la revendication 13, dans lequel l'indicateur de présence de plaquette comprend un contact électrique qui est dans un premier état lorsqu'une plaquette est présente sur l'ensemble à mandrin électrostatique et dans un second état lorsqu'une plaquette est absente de l'ensemble à
mandrin électrostatique.
15. Procédé de serrage d'une plaquette non conductrice tout en établissant un trajet de courant électrique vers la plaquette, comprenant: a. la mise en place de la plaquette sur une surface de serrage, b. l'activation d'électrodes de serrage pour produire une force électrostatique serrant la plaquette contre la surface de serrage, et c. la mise en contact du dos de la plaquette avec au moins une électrode de contact de plaquette ayant une surface électriquement conductrice en contact avec la plaquette lorsque la plaquette est serrée, pour
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produire un trajet de courant électrique vers
la plaquette.
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005007821B4 (de) * | 2005-02-21 | 2014-08-21 | Infineon Technologies Ag | Vorrichtung mit einem Montageträger |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4502094A (en) * | 1981-09-14 | 1985-02-26 | U.S. Philips Corporation | Electrostatic chuck |
| US4554611A (en) * | 1984-02-10 | 1985-11-19 | U.S. Philips Corporation | Electrostatic chuck loading |
| US4692836A (en) * | 1983-10-31 | 1987-09-08 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Electrostatic chucks |
| US5103367A (en) * | 1987-05-06 | 1992-04-07 | Unisearch Limited | Electrostatic chuck using A.C. field excitation |
| EP0660499A1 (fr) * | 1993-12-20 | 1995-06-28 | International Business Machines Corporation | Appareil de maintien électrostatique avec anneau de garde |
| US5560780A (en) * | 1993-04-22 | 1996-10-01 | Applied Materials, Inc. | Protective coating for dielectric material on wafer support used in integrated circuit processing apparatus and method of forming same |
| JPH09172056A (ja) * | 1995-12-20 | 1997-06-30 | Souzou Kagaku:Kk | 半導体基板のプラズマ処理装置 |
| US5656093A (en) * | 1996-03-08 | 1997-08-12 | Applied Materials, Inc. | Wafer spacing mask for a substrate support chuck and method of fabricating same |
| WO1999014796A1 (fr) * | 1997-09-16 | 1999-03-25 | Applied Materials, Inc. | Support de chambre a plasma comportant une collerette electriquement couplee |
| US5923521A (en) * | 1996-05-08 | 1999-07-13 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for balancing an electrostatic force produced by an electrostatic chuck |
| JPH11340309A (ja) * | 1998-05-29 | 1999-12-10 | Kyocera Corp | 導電体内蔵型セラミック製リフトピンとそれを用いた静電チャック |
-
2000
- 2000-10-12 DE DE2000150413 patent/DE10050413A1/de not_active Withdrawn
- 2000-10-13 FR FR0013197A patent/FR2806210A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4502094A (en) * | 1981-09-14 | 1985-02-26 | U.S. Philips Corporation | Electrostatic chuck |
| US4692836A (en) * | 1983-10-31 | 1987-09-08 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Electrostatic chucks |
| US4554611A (en) * | 1984-02-10 | 1985-11-19 | U.S. Philips Corporation | Electrostatic chuck loading |
| US5103367A (en) * | 1987-05-06 | 1992-04-07 | Unisearch Limited | Electrostatic chuck using A.C. field excitation |
| US5560780A (en) * | 1993-04-22 | 1996-10-01 | Applied Materials, Inc. | Protective coating for dielectric material on wafer support used in integrated circuit processing apparatus and method of forming same |
| EP0660499A1 (fr) * | 1993-12-20 | 1995-06-28 | International Business Machines Corporation | Appareil de maintien électrostatique avec anneau de garde |
| JPH09172056A (ja) * | 1995-12-20 | 1997-06-30 | Souzou Kagaku:Kk | 半導体基板のプラズマ処理装置 |
| US5656093A (en) * | 1996-03-08 | 1997-08-12 | Applied Materials, Inc. | Wafer spacing mask for a substrate support chuck and method of fabricating same |
| US5923521A (en) * | 1996-05-08 | 1999-07-13 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for balancing an electrostatic force produced by an electrostatic chuck |
| WO1999014796A1 (fr) * | 1997-09-16 | 1999-03-25 | Applied Materials, Inc. | Support de chambre a plasma comportant une collerette electriquement couplee |
| JPH11340309A (ja) * | 1998-05-29 | 1999-12-10 | Kyocera Corp | 導電体内蔵型セラミック製リフトピンとそれを用いた静電チャック |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 10 31 October 1997 (1997-10-31) * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 03 30 March 2000 (2000-03-30) * |
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