JP2005101505A - 可動可搬型静電式基板保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体製造時におけるシリコンウエーファのような基板の加工および取扱い時に基板を保持して、基板の歩留まり損失を劇的に減らすことができる静電式基板保持器を提供する。
【解決手段】静電式基板保持器（２）を可動可搬型とし、かつその直径および／または辺長を、局所的に、または所々で、または全体的に、被搬送基板（１）の直径および／または辺長よりも大きくする。基板（１）は可動型静電式基板保持器を介して固定式の受容部（６）に取り付けられる。
【選択図】 図１ａ

Description

本発明は、例えば半導体ウェーハのような基板を静電的に保持するための可動可搬型静電式基板保持器に関するものである。

固定式の静電式保持器は、円板状の導電性、半導電性材料の取扱い時に、特に半導体産業の生産施設において、いわゆるウェーハ保持装置として運用するために長年使用されてきた。その作用原理は非特許文献１〜４に詳しく述べられている。

これらの原理をいわゆる可動可搬型静電式保持システムに転換するための方法が特許文献１〜３に詳しく述べられており、技術の現状を表している。

可動型静電式保持システムへの実質的転換は、特に半導体技術にとって薄片状加工物（例えばシリコンウェーハ）を静電的に保持するための最初の可動型静電式保持装置（いわゆるTransfer-ESC’s、略してT-ESC’s）の開発をもたらした（特許文献１参照）。
シャーマン他（Shermann et. al.）著、「セミコンダクター・インターナショナル（Semiconductor International）Ｖ」、１９９７年７月２０日、ｐ．３１９‐２１ オルソン他（Olson et. al.）著、Rev. Sci. Instrum、６６（２）、１９９５年２月、ｐ．１１０８‐１４ ワタナベ他（Watanabe et. al.）著、Jpn. J. Appl. Phys.、第３３卷、１９９３年、ｐ．８６４‐７１ ハルトソウ（Hartsough）著、「ソリッド・ステート・テクノロジー（Solid State Technology）」、１９９３年１月、ｐ．８７‐９０ 欧州特許出願公開第１２１７６５５号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１１０４４９号明細書 国際公開第０２／１１１８４号パンフレット 欧州特許出願公開第０９４８０４２号明細書 米国特許第６２１５６４１号明細書

しかしながら、最初に提案された諸解決策は、このような可動型静電式保持器（基板保持器）に関する多くの技術的、経済的要求を十分満足させてはいない。

この実情は、なかんずく半導体産業分野におけるウェーハの加工および取扱い時のさまざまな利用範囲および製造工程に対し可搬型静電式基板保持器が殆ど適合していなかったことに関係している。これは、他の重要な産業分野、例えば太陽技術、医療技術、オーディオ技術の産業分野にとっても、なかんずく太陽電池、フィルタ、記憶媒体の薄い基板の取扱い時においても事情は同じである。そこには半導体技術におけるのと同様の多くの問題が存在する。

そこで、下記においては、特に半導体産業分野用の可動可搬型静電式基板保持器（Ｔ‐ＥＳＣ’ｓ）のさまざまな実施の形態が提案されるが、それらはそのままでも他の産業分野で利用することができることが多い。

これによって特に半導体産業では、例えば部品の破損もしくは機械的破壊による歩留まり損失の虞が劇的に減少する。

可動型静電式基板保持器の厚さ（この点については特許文献１参照）の他に、その直径が他の重要な尺度である。一般に半導体技術において考えられるのは、例えばシリコンもしくは他の例えばガリウム砒素等の半導体材料からなる比較的脆いウェーハのエッジ破損リスクを最小にし、基板保持器の直径を標準ウェーハ（半標準、例えばＭ１．９‐０６９９参照）と同じ大きさに、また既存のウェーハ形状、例えば円形または面取り付き（いわゆるフラット、当該半標準参照）とぴたりと一致するように設計することである。

しかしプラズマエッチング等の幾つかの工程にとって、可動型静電式保持器の直径（円形の丸い基板、場合によってはいわゆる面取り付き）もしくは外寸（例えば多角形基板の辺長）をウェーハに比べて０．１ｍｍから３０ｍｍまで減少させることは有意義である。これにより、一方では、僅かなエッチング除去で辺が丸くなり、これによってウェーハ破損の虞を劇的に減らすことができ、他方においては、搬送されるウェーハに比べて有意義に縮小された可動型静電式基板保持器によって可動型静電式保持器上での電気的破壊の虞が減少し、プラズマ中でのトランスファーＥＳＣ’ｓの急速な浸食も防止される。

可動型静電式保持器を保持するのに他の強固に取付けられた固定式の静電式保持装置が使用される場合、可動型静電式保持器の付着力を高めるために、固定式の静電式保持器に対向する側を金属（例えばアルミニウム、ニッケル）および／または半金属（例えばシリコン）および／または金属合金（例えばニッケル‐クロム合金）で局所的に、または所々で、または完全に被覆することが考えられる。必要ならこれに付加的電位を印加することができる。かくして単極性および／または多極性背面電極を生成させることができる。

他の可能性は、可動型静電式基板保持器内に磁性材料（例えばフェライト）を中実的に嵌め込み、または基板保持器を局所的に、または所々で、または完全にこのような材料で被覆することにある。その場合、基板保持器は磁石を適宜に備えた受容部（受容装置）によって磁力で保持することができる。

基板（例えばウェーハ）を装填した可動型静電式保持器を機械的に例えば掴み具または締付装置によって操作または／および固定する必要のある他の事例では、局所的に、または所々で、または外部形状全体にわたって可動型静電式基板保持器を被搬送基板（例えばウェーハ）よりも大きく設計することが考えられる。基板の直径または外寸（例えば直径３００ｍｍのウェーハ）に対して可動型静電式保持器は１５０ｍｍまで大きくしておくことができる。その場合、１５０ｍｍまでの張出し縁部は基板（例えばウェーハ）を装填した可搬型静電式保持器の締付もしくは機械的操作に利用することができる。局所的に、または所々で、または周方向に縁部に被せられる例えばポリアミド等のプラスチックまたはアルミナ等のセラミックからなる付加的締付兼保護リングによって、可動型静電式保持器の張出し縁部をプラズマ侵食から効果的に保護することができる（図１ａ、図１ｂ）。

さらに可動型静電式保持器の機械的締付により、処理装置内にしっかりと取付けられた固定式の静電式保持器と比較して製造装置の著しい効率向上（生産性向上）が可能になる。かくして現時点における半導体産業では、例えばプラズマエッチングするための多くの製造機械は一般に、しっかり取付けられた固定式の静電式保持システムを備えている。

基板（ウェーハ）を吸引（ロード）および開放（アンロード）するための静電式保持システムの充電（帯電）および放電は、静電式保持器の誘電体としての使用材料（場合によってはいわゆるメモリ効果によって支援されて）、従来技術による固定式の静電式保持装置においては、ウェーハの大きさおよび寸法に応じて、一処理室当り約２０秒まで持続することができる。しかしながら、ここに述べられている可動型静電式保持器を製造機械（例えばプラズマ設備）の外部で使用することによって時間集約的に充・放電が行われ、ウェーハを装填した保持器が製造機械に送り込まれ、この製造機械内部で締付けによって保持され固定される場合、きわめて高価な製造機械の処理量を（処理時間に応じて）約５〜２５％高めることができる。こうして締付リングもしくは締付装置は、長い間知られているように、例えば電動機、空気圧を用いて極めて迅速に開閉することができる。これらの機械的締付装置はまだ公知もしくは普及してはいないが、既に固定式の静電式保持器として利用されている。しかしこれらは基板（例えばウェーハ）を締付けるのであって、ここで述べるように可動型静電式保持器を締付けるのではない。

本発明によれば被処理ウェーハが締付リングによって覆われることはないので、加工可能なウェーハ表面の面積は固定式の静電式保持器使用時の面積に一致している。すなわち、従来の締付装置におけるようなウェーハ表面が締付リングによって覆われる結果としての歩留まり損失は生じない。また、旧型の純機械的締付システムにおけるような粒子発生が多くなることはない。なかんずくウェーハと締付リングとの交差箇所もしくは接触箇所において従来は、締付リングの開放および／または閉鎖によって、また例えばプラズマポリマーからなる汚染層が引き剥がされる結果として、望ましくない粒子が発生したものであった。

同時に、本発明によれば可動型静電式保持器を用いることによって、処理済み基板（ウェーハ）１枚当りの生産用燃料（ガス等）の消費量がかなり減少する。可動型静電式保持器は、高価な、製造技術を必要とする固定式の静電式保持器と同様の高い耐用期間を有するので、かなり有利に生産できるにも拘わらず、保守費用は著しく低減される。

基板（例えばウェーハ）の縁から張り出す可動型静電式保持器の縁部は、局所的に、または所々で、または周方向で、基板によって覆われた領域よりも３０ｍｍ厚くすることから１０ｍｍ薄くすることまでが可能である。この構造の特徴は、例えば厚さを厚くした場合、特許文献１に述べられたように、寸法の大きい蓄電池、電池および高価な電子装置を可動型静電式保持器内に収容することを可能とする。その一方で、薄い縁部は、製造機械内部で可動型静電式保持システムの機械的締付および心出しを容易にする。

当然ながら、例えば蓄電池、電子装置は、特許文献１に述べられたように、局所的に、または連続的に、または断続的に存在する各種型式のハウジング内に収容しておくこともできる。例えば、いわゆるウェーハキャリヤ内で可動型静電式保持器の融通性に富む連続的または断続的な自動または手動操作、再充電および放電を可能にする。

半導体産業分野では、特にウェーハの研削時および研磨時にきわめて高い剪断応力が発生する。

切除率が高い場合には、静電式保持力は、上記機械的加工過程時にウェーハを確実に固定するのに不十分なことが多い。

それゆえに現時点では、大抵の場合、研削盤と研磨盤内に、そしてしばしば他の雰囲気処理装置内にも、ウェーハを固定して保持するためにいわゆる真空保持器（真空受容部）が利用される。その際、真空ポンプによってウェーハの裏面に真空が発生せしめられる。その都度の圧力差に応じて保持力は約０．１Ｎ／ｍｍ^２までとすることができる。

均一な圧力分布（保持力分布）を得るために、真空保持器（真空受容部、ウェーハ受容部）は、（均質な）多孔質材料、または孔開けされかつ環状に穿孔された円板からなることが多い（図２ａ、図２ｂ）。しかし各研削盤、研磨盤または雰囲気処理機械内に（例えばスピンエッチング機または各種のリソグラフィー装置内にも）設けられる真空保持器（真空受容部）に匹敵する態様で可動型静電式保持器に孔開けがなされる場合（図２ａ、図２ｂ）、静電式保持力の他に、真空保持器によって（圧力差に基づいて）生成される保持力の大部分を補助的に静電式保持器上でウェーハを固定するのに利用することができる。

ウェーハをしっかり保持するための真空の均一な作用を利用し、かつ液体、例えば研削液、スピンエッチング用酸の浸入を防止するために、可動型静電式保持器のウェーハに対向する側および／または背向する側（図２ａ、図２ｂ参照）にシール（密封面）を設けることが考えられる。シールは例えばシリコーン等のポリマー、フッ素樹脂等、および／または好適な金属をベースに、例えばニッケルメッキおよび／または金属合金（なかんずく高温度用）で構成することができる。

これらのシールは大抵、可動型静電式保持器の外側領域（図１ａ、図１ｂ）に施される。同様に、ポリマーおよび／または金属および／または金属合金からなる付加的シールを、可動型静電式保持器の裏面と真空受容部との間の空隙を密封するために真空受容部の外側領域にも設けることができる（図２ａ、図２ｂには図示せず）。

なかんずく基板（ウェーハ）を研削し研磨するための、ホトリソグラフィ用の、そして湿式洗浄用の可動型静電式保持器は、ガラス、ガラスセラミック、セラミック材料または半導体材料で構成するのが好ましい。かくして保持器は、一方において半導体産業で処理される材料（例えばシリコン）と同様の機械的、物理的性質を有し、例えばウェーハを研削する研削盤内で所要の平坦性もしくは面平行性に関して（予め）容易に較正することができる。他方において、これらは大抵のものが優れた絶縁体であり、または相応に容易に改質することができ、湿性媒体中でも損失電流は少ない。

なかんずく、いわゆるセラミックもしくはガラス多層技術と、Foturan（登録商標）として知られた（ホト）エッチング可能なガラスの利用は、特に研削および研磨用の静電式保持器を製造する場合きわめて有益であることが実証されている。また、ガラスを使用することによって透明な可動型静電式保持器を製造することができ、この保持器は例えば保護装置（包装）の光学的調整用に、例えばマイクロメカニカル部材（いわゆるＭＥＭＳ）用に適している。

さらに、プラズマエッチング、スピンエッチングのための、および搬送任務用の可動型静電式保持器を製造するには、印刷回路の製造時のような、例えば化学的に極めて安定なポリイミドフィルムを使用するプラスチックの多層技術を利用することが望ましい。

可動型静電式保持器は、上述と同様の態様で、プラズマエッチング、プラズマ気相成長（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ物理成長（ＰＶＤ）のために、溝孔、シール、密封要素、加工表面を備えることもできる。

特許文献１には、例えばプラズマエッチングによって加工する間に可動型静電式保持器が加工物を固定するのに使用できると述べられている。しかしながら、従来公知の装置では、加工時にしばしば発生する、加工物もしくはウェーハにとって有害な発熱を冷却装置によって防止することは意図されていない。

それゆえに、本発明に係る可動型静電式保持器の他の実施の形態においては、基板保持器に孔もしくは溝孔が形成されており、これらを通じて、ウェーハの加工中に発生する発熱は例えばヘリウムを利用したガス冷却によって低減することができる。その場合、ガス流は、孔（備考：以上の本文でも以下の本文でも、孔なる用語には常に円形だけでなく、多角形、卵形等の他の形状の開口部および溝孔も含まれる。）を通じて、上記加工物と可動型静電式保持器との間に生じたガス充填空隙にウェーハへ向かって案内される。

例えば静電式保持器の多くは、中央の単数または複数の孔から冷却ガス通路を通じて冷却ガスが可動型静電式保持器のウェーハ裏面との対向面に分配される場合に、特に確実な冷却作用が行われる。ウェーハ裏面に対向する冷却ガス通路は、特許文献４および特許文献５に述べられたように設けることができる。

可動型静電式保持器の孔もしくは溝孔は、所要の冷却ガス用に利用される他に、リフトピン、センサおよび接触ピンをウェーハにアクセスさせるためにも必要である。

リフトピンは、基板（ウェーハ）を装填した可動型静電式保持器を、固定された受容部（受容装置）から持ち上げおよび／またはそこに下ろすのに役立ち、あるいは、リフトピンまたは付加的リフトピンが溝孔もしくは孔を通して可動型静電式保持器内に案内される場合に、受容部（受容装置）上に固定された（可動）静電式保持器からウェーハを持ち上げまたそこに下ろすのにも役立つ（図１ａ、図１ｂ）。この持上げは、基板（ウェーハ）を装填した静電式保持器または単に基板（ウェーハ）をロボットアームで把持して搬送できるようにするために行われる。同様にまたは類似の方法で、センサ、例えば温度センサを基板（ウェーハ）もしくは可動型静電式保持器の裏面にアクセスさせることも可能である。さらに、必要なら可動型静電式保持器を各製造機械内で再充電するために接触ピンを保持器の裏面に案内することができる。製造機械内での再充電が必要となるのは、製造機械内で可動型静電式保持器の望ましくない放電を強く助長するような長い処理時間またはきわめて高い温度（＞約１５０℃）が存在する場合である。

可動型静電式保持器が半導体をベースに構成されていて、いわゆるジョンソン・ラーベック効果（もしくは配置）が利用される場合、損失電流は大抵、上記の如くに製造機械内で再充電を行わねばならないほどに高い。これにより、しばしば所望の機能のみは確保することができる。

製造機械内もしくは製造環境中で再充電できることによって、可動型静電式基板保持器と各固定された受容部（受容装置）とから組立てられた静電式保持システムが得られ、この保持システムは、必要なら、単数または複数の固定部材からなる強固に取付けられた従来の静電式保持システムと同様に長く、かつ同様の態様で運転することができる。

このような本発明に係る二部材構成もしくは多部材構成の保持システムが従来のシステムに比べて有利な点は、保守の枠内で例えばプラズマエッチング用真空施設内で保守は、大抵の場合最初に摩耗する部材としての（可動）静電式基板保持器をウェーハ用に設けられた操作ロボットで交換することによって、真空室を開いて周囲雰囲気を流れ込ませる必要もなしに自動的に行うことができる。このため可動型静電式保持器は、機械システムの特別な適合が必要でないように、形状および寸法を使用ウェーハと同様に設計することができる（特許文献１も参照）。

従来のシステムでは、固定式の静電式保持システムの取付・分解と安定した運転状態（特に安定真空）の調整とのための保守は一般に数時間必要とする。さらに、既に触れたように、可動型静電式保持システムは公知の固定式の静電式保持システムよりもかなり安価に製造することができる。

接触ピンは、（可動型静電式保持器内に孔、溝孔が存在する結果として）ウェーハ裏側に当接する場合にも、ウェーハもしくは基板の放電に使用することができる（図１ｂ）。上記ピンは上記機能の幾つか、またはすべてを備えることができ、例えばリフトピン、接触ピン、センサ支持体として使用することができる。

可動型静電式保持器内のブッシングは通常、プロセス室内への冷却ガスの洩出を防止するために他のシールで取り囲まれている（図１ｂ）。

好ましい実施の形態では可動型静電式保持器が、例えばウェーハに対する冷却作用を向上させるために、シリコーンのようなポリマー、フッ素樹脂（例えばフルオロエラストマー）および／または金属（例えばニッケル）および／または金属合金（例えばニッケル・クロム合金）からなる付加的シールを備えている。これらのシールは可動型静電式保持器のウェーハに対向する側および／またはウェーハに背向する側に取付けることができる（図３ａ〜図３ｃ）。

可動型静電式保持器のウェーハに背向する側に取付けられるシールは、可動型静電式保持器の受容部（受容装置）に単数または複数のシールが嵌め込まれている場合には、省かれることもある（図３ｃ）。

可動型静電式保持器および／または受容部（受容装置）の密封表面の研磨、ラッピング、研削、精密旋盤削りまたはフライス削りによってガス気密性をさらに向上させることができる。

これにより、場合によってはその都度の圧力および周囲事情に応じて局所的に、または所々で、または全体的にシールは省くこともできる。

別の改善された実施形の態を図４が示す。この場合、冷却ガス（主にヘリウム）は、静電式保持器の脱イオン水またはグリコール混合物で冷却されることが多い受容部（受容装置）を通じて、例えば単数または複数の環状ガス孔を通じて、上記保持器に形成された空隙内に導入される（図４）。先ず最初に、ヘリウムが可動型静電式保持器のウェーハに背向する裏側を冷却する。次に冷却ガスは、例えば１つの主に中央の孔または複数の孔を介してウェーハと可動型静電式保持器との間の空隙内に導かれる。

これによりウェーハの裏側はごく効果的に冷却される。

可動型静電式保持器または／および受容部（受容装置）の表面のガス通路（図３ａ）によって冷却効率をさらに高めることができる。

必要ならば、ウェーハの外縁部において吸引装置によって冷却ガスを還流させる（図４）。かくして冷却ガスは回収され、場合によってはこれを冷却してからさらに使用することができる。付加的に設けられたシールのために、冷却ガスは周囲の処理室内には流入できず、例えばプラズマエッチング、陰極スパッタリング（ＰＶＤ、スパッタ）時に必要な処理パラメータに悪影響を与えることはない。

ガスを利用してウェーハを効率的に冷却するには、極力大きな冷却面積が必要である。このため例えば、可動型静電式基板保持器のウェーハに背向する側および／または対向する側と固定された受容部（受容装置）の表面とを相応する凹凸化することが考えられる。凹凸化は例えば研削、鋸引き、化学エッチング、レーザ切断によって（規則的凹凸化表面、いわゆる厳密的凹凸化）行うことができ、または例えば前記方法と組合せてサンドブラストによって生成させることができる（不規則的凹凸化表面、いわゆる非厳密的凹凸化）。

好ましい凹凸構造は規則的格子パターンを有する（図５ａ〜図５ｃ）。かくして生成された表面は、さらなる研磨および／またはラッピング、機械加工（例えば研削、精密旋盤削り、フライス削り）によって再加工される。これにより凹凸構造の表面の良好な平坦性および面平行性を得ることができる。

図１ａは例えばプラズマエッチング用の本発明に係る静電式保持装置全体の断面図である。（１）は基板（ウェーハ）、（２）は可動型静電式保持器、（３）は可動型静電式保持器（２）を固定する締付リングである。

（４）は基板（ウェーハ）（１）のガス冷却用のガスが横から漏出するのを防止するために可動型静電式保持器（２）内に周設されたシール（単数・複数）である。

可動型静電式保持器（２）のためのリフトピンもしくは接触ピン（７）用孔（単数・複数）の周りに設けられた別のシール（４）が冷却ガスの漏れをさらに減らす。（５）はガス冷却用孔である（ここでは例えば中心に形成される）。固定された受容部（受容装置）（６）は、場合によって設けられる冷却装置もしくは加熱装置と冷却ガス用ブッシングとリフトピンおよび充電および／または放電用の好適な接触ピン（７）とセンサとを有し、基板（ウェーハ）（１）を備えた可動型静電式保持器（２）を受容する。基板（ウェーハ）（１）をしっかり保持した可動型静電式保持器（２）は、リフトピンおよび接触ピン（７）によって、固定された受容部（受容装置）（６）から持ち上げられ、もしくはそこに下ろされ、または／および充電もしくは放電される。

図１ｂは、図１ａと同様に、例えばプラズマエッチング用の本発明に係る静電式保持装置全体の断面図であるが、しかしこの断面は図１ａの断面に比べて９０°回してある。説明は図１ａについてのものと殆ど同じであり、ただここでは、図示された付加的リフトピンもしくは接触ピン（７）は基板（ウェーハ）（１）の持上げ（降下）用に、もしくは電気的接触（なかんずく放電）用にのみ使用される。

図２ａは、例えば研削および研磨に適した本発明に係る可動型静電式保持器（２）の実施の形態の平面図で示す。理解を助けるためにここでは基板（ウェーハ）が省かれている。リフトピンおよび接触ピン（８）用の孔の他にこの可動型静電式保持器（２）は、静電式保持力の他に真空受容部（１１）（図２ｂ参照）によって生成される真空を利用して基板（ウェーハ）（１）を固定し保持することができるようにするために、環状溝孔（９）と一連の付加的孔（１０）とを備えている。さらに図２ａは周設されたシール（４）を示している。

図２ｂは図２ａの断面を示す。この場合も、理解を助けるためにリフトピンもしくは接触ピンが省かれている。真空受容部（１１）は多孔質の例えばセラミック材料から形成され、真空によって可動型静電式保持器（２）を保持する。保持器はそれ自体基板（ウェーハ）（１）を静電的に、そして発生された真空によって保持する。それに加えて、図２ｂにも周設されたシール（４）が示されており、これらのシールは一方で真空にとって有害なエア漏れを極力少ないものに抑え、他方で研削剤、研磨剤および場合によって用いられる液体（例えば研削液）の浸入を防止する。さらに図２ｂには、可動型静電式保持器（２）内の例示的環状溝孔（９）と補助的真空保持用に不可欠な孔（１０）も示されている。

図３ａ〜図３ｃは、漏れ流を極力少なくするために、可動型静電式保持器（２）を例えばプラズマエッチング用に密封する構造を示す平面図（３ａ）および断面図（３ｂ、３ｃ）である。

図３ａは、可動型静電式保持器（２）のガス通路（１３）によってガスを分配するための構造の表面を示す平面図で、理解を助けるために基板（ウェーハ）（１）は省かれている。

可動型静電式保持器（２）は締付リング（３）を介して固定される。それに加えてこの図は、冷却ガス分配用の（１つの）中心孔（１２）および半径方向に離れた孔（１２）と、シール（４）用およびリフトピンもしくは接触ピン（８）用の孔とを示している。

図３ｂは図３ａの断面を示す。可動型静電式保持器（２）内にはシール（４）が施されている。これにより、基板（ウェーハ）（１）の裏面も、可動型静電式保持器（２）の基板（ウェーハ）（１）側の面も、そしてリフトピンもしくは接触ピン（７）用の個々の孔（８）も密封される。締付リング（３）は可動型静電式保持器（２）を固定する。ガス冷却用孔（５）は固定された受容部（受容装置）（６）内に延長されている。使用されるシール（４）によっては、基板（ウェーハ）（１）と可動型静電式保持器（２）との間にも、固定された受容部（受容装置）（６）との間にも、基板（ウェーハ）（１）を冷却するための密封された有効性の高い空隙（１４）が形成される。

図３ｃは、本発明に係る他の実施の形態における図３ａの断面を示す。その説明は図３ｂについてしたものと殆ど同じである。その際異なっているのはシール（４）だけであり、ここでもシールは可動型静電式保持器（２）の固定された受容部（受容装置）（６）との間に施されている。

図４は本発明の他の実施の形態の断面図である。可動型静電式保持器（２）は締付リング（３）によって受容部（受容装置）（６）上に保持される。可動型静電式保持器（２）が基板（ウェーハ）（１）を固定する。可動型静電式保持器（２）と固定された受容部（受容装置）（６）との間に介装されたシール（４）もしくは密封面によって、ガス冷却に必要な空隙（１４）がやはり生じる。空隙（１４）内を流れる冷却ガス流（１５）と固定された受容部（受容装置）（６）内の冷却液（１６）とによって基板（ウェーハ）（１）のきわめて効率的冷却が行なわれる。図示した冷却ガス流（１５）に相応する冷却ガスの循環サイクルによって冷却ガスは再利用することができ、必要ならば温度調節（冷却もしくは加熱）することができる。

図５ａ〜図５ｃは、可動型静電式保持器（２）または／および固定された受容部（受容装置）（６）の片面または両面（基板（ウェーハ）（１）に対向する側と背向する側）に極力大きな冷却表面積を得て冷却ガスの冷却作用を向上させるための本発明の一部に係る実施の形態を示す。

図５ａは、サンドブラストによって生成された不規則的な（非厳密的な）凹凸構造を有する表面（１７）を例示的に示す。これは、図５ｂに示す規則的な（厳密的な）凹凸構造を有する表面（１８）に比べて、大抵の場合表面積が一層大きいという利点を有し、製造の点でも経済的に一層好ましい。

しかしながら、図５ｂに示す規則的な（厳密的な）凹凸構造を有する表面（１８）は、例えば再現可能な機械的方法（例えばフライス削り、鋸引き、研削）、レーザビーム、電子ビームを利用したビーム方法または化学的方法（例えば湿式または乾式エッチング（プラズマエッチング））によって製造することができ、図５ａに相当する処理された表面に比べて本質的に均一な冷却特性を有することができる。

図５ｃは、図５ａ、図５ｂに示す凹凸化によって生成された表面の格子状パターン（１９）の平面図を示す。凹凸構造を有する表面（１７）、（１８）の凹凸化に続く仕上げ研削、ラッピング、研磨、フライス削りまたは（超）精密旋盤削りによって処理された表面の図５ｃに示す格子状パターン（１９）によって、可動型静電式保持器（２）と、この可動型静電式保持器（２）の固定された受容部（受容装置）（６）との良好な平坦性および面平行性が得られる。

本発明に係る可動可搬型静電式保持装置の一実施の形態全体を示す断面図である。 図１ａの保持装置を９０度回した断面図である。 本発明に係る可動可搬型静電式保持装置の他の実施の形態の基板を除去したて状態で示す平面図である。 図２ａの保持装置の断面図である。 本発明に係る可動可搬型静電式保持装置のさらに他の実施の形態のガス分配構造を基板を除去したて状態で示す平面図である。 図３ａの装置の断面図である。 本発明に係る可動可搬型静電式保持装置のさらに他の実施の形態の図３ｂに対応する断面図である。 本発明に係る可動可搬型静電式保持装置のさらに他の実施の形態のガス冷却通路を示す断面図である。 本発明に係る可動可搬型静電式保持装置の表面の不規則的凹凸構造を示す部分的断面図である。 本発明に係る可動可搬型静電式保持装置の表面の規則的凹凸構造を示す部分的断面図である。 本発明に係る可動可搬型静電式保持装置の表面の格子状パターンを示す部分的平面図である。

符号の説明

１ 基板（ウェーハ）
２ 可動型静電式保持器
３ 締付リング
４ シール
５ ガス冷却用孔
６ 受容部（受容装置）
７ リフトピンもしくは接触ピン
８ リフトピンもしくは接触ピン用孔
９ 環状溝孔
１０ 補助的真空保持用孔
１１ 真空受容部
１２ 冷却ガス分配用孔
１３ ガス分配通路
１４ ガス冷却用空隙
１５ 冷却ガス流
１６ 冷却液
１７ 不規則的凹凸構造
１８ 規則的凹凸構造
１９ 格子状パターン

Claims (23)

1. 直径および／または辺長が、局所的に、または所々で、または全体的に、被搬送基板の直径および／または辺長と０．１ｍｍ以下の精度で一致することを特徴とする可動可搬型静電式基板保持器。
2. 直径および／または辺長が、局所的に、または所々で、または全体的に、被搬送基板の直径および／または辺長よりも０．１ｍｍから３０ｍｍだけ小さいことを特徴とする可動可搬型静電式基板保持器。
3. 直径および／または辺長が、局所的に、または所々で、または全体的に、被搬送基板の直径および／または辺長よりも０．１ｍｍから１５０ｍｍだけ大きいことを特徴とする可動可搬型静電式基板保持器。
4. 前記被搬送基板によって覆われていない領域が、局所的に、または所々で、または全体的に、覆われている領域よりも３０ｍｍまで厚く、または１０ｍｍまで薄くすることができることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
5. 真空式保持器として同時に利用することによって，可動型静電式基板保持器の基板に作用する保持力を強めるために、一重または多重に孔開けされていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
6. 前記保持器内に、および／または保持器のための受容装置内に、前記基板を冷却するガスを流すための、および／またはリフトピンおよび／または接触ピンおよび／またはセンサのための、単数または複数の孔および／または溝が設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
7. 前記保持器および／または前記基板が、製造機械の内部または外部において、接触ピンを用いて充電および／または放電されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
8. 前記保持器および／または前記基板が、リフトピンで移動させることが可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
9. 前記保持器の前記基板に対向する側および／または両側に、および／または受容装置の表面に、単数または複数の通路が設けられており、該通路がガスを流すための単数または複数の孔と接続されており、かつ該通路内に冷却ガス流を通すことが可能であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
10. 前記保持器が、前記基板に対向する裏側および／または表側に、単数または複数の密封面および／またはシールを備えていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
11. 前記保持器が、シリコーンのようなポリマー、フッ素樹脂、ニッケルのような金属および／またはニッケル・クロム合金のような金属合金からなるシールを中実的にまたは被覆の形態で局所的にまたは複数個所に備えていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
12. 前記基板と前記保持器との間に、および／または該静電式保持器の受容装置と前記静電式保持器との間に、冷却ガスで冷却するのに適した単数または複数の空隙が存在することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
13. 冷却ガスを循環させて再利用が可能であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
14. 前記保持器のための受容装置に単数または複数の密封面および／またはシールが設けられていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
15. 前記保持器の前記基板に対向する表側および／または裏側が、および／またはその受容装置が、鋸引き、フライス削り、旋盤削り、研削、および／または、レーザおよび／または電子ビームを利用した切断、ウェットエッチング、プラズマエッチング、サンドブラスト、または類似の方法によって、冷却ガスのための極力大きな冷却表面積を得るために好ましくは格子状の凹凸構造を有することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
16. 前記保持器の前記基板に対向する表側および／または裏側が、および／または受容装置が、極力良好な平坦性と面平行性とを生成させるために研削および／またはラッピングおよび／または研磨またはフライス削りまたは旋盤削りによって加工されることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
17. 前記保持器の前記基板に対向する側および／または背向する側に、局所的に、または所々で、または全体的に単数または複数の磁性および／または非磁性金属、金属合金および／または半金属が中実的に設けられおり、および／または前記保持器の前記側が局所的に、または所々で、または全体的にこれらで被覆されていることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
18. 前記保持器の前記基板に対向する側および／または背向する側に、単数または複数の単極性または／および多極性電極が設けられていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
19. 前記保持器のための受容装置内に単数または複数の磁石が設けられていることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
20. 前記静電式保持器が、ガラス多層技術および／またはセラミック多層技術および／またはプラスチック多層技術によって製造されることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
21. 前記静電式保持器が、セラミック、ガラス、ホトエッチング可能なガラス、ガラスセラミック、半導体材料および／または金属および金属合金と組合せられたてプラスチックからなることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
22. 前記保持器の前記基板に対向する側および／または背向する側に、および／または前記静電式保持器の受容装置に、研削、研磨、ラッピング、フライス削り、旋盤削り等の精密加工によって高いガス気密性を得るための密封面が加工されていることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。
23. 前記基板保持器が連続的にまたは断続的に給電、充電および／または放電可能であることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項記載の可動可搬型静電式基板保持器。

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