JP2012511832A - 形状順応性を有するコーティング層を有する静電チャック - Google Patents

Abstract

本発明は、ＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標）で形成された形状順応性を有する層を備えた静電チャック（electrostatic chuck；ＥＳＣ）、およびＥＳＣのための捕捉プレートの形成方法に関する。ＥＳＣは、熱膨張によって発生する微粒子を低減するために、またはその発生を防止するために、低摩擦表面を備えた形状順応性を有する層を備えている。本方法においては、セラミック物質を含有しセラミック製の表面を備えた、基板のための捕捉部を形成し、このセラミック製の表面を、有機ケイ素化合物またはＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標）を含有する形状順応性を有する層でコーティングする。

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は、一般に半導体処理システムに関し、より具体的には、基板を捕捉して基板に関連する熱エネルギーを伝達するための静電チャックを製造するための装置および方法に関する。

〔背景技術〕
シリコンウエハの処理は、現代のマイクロエレクトロニクス素子の製造においてごくありふれた過程である。プラズマ処理およびイオン注入を含めたこのような処理は低圧で実施されてもよく、ＲＦ波またはマイクロ波のプラズマ、つまり高出力粒子のビームがウエハに照射され、処理時のウエハは高温になる。しかしながら、このような高温はウエハに対して悪影響を及ぼし得る。

半導体処理におけるウエハの温度制御では、以前から静電チャック（electrostatic chuck；ＥＳＣ）が使用されてきた。典型的な単一極のＥＳＣを図１に示す。ＥＳＣ１０は静電力によってウエハ２０を保持する。ウエハ２０は、絶縁層４０によって電極３０から離間している。電圧（例えば「＋」で図示）は電圧源５０によって電極３０に印加される。電極に印加された電圧はウエハ２０において静電場（例えば「−」で図示）を生成し、この静電場がウエハ２０上に等しくかつ反対の電荷（例えば「＋」で図示）を誘起する。ウエハ２０の静電場は、ウエハとＥＳＣ１０との間に静電力を発生させる。その結果、この静電力はウエハ２０を絶縁層４０に対して保持する。

ウエハ２０の冷却は、ウエハと絶縁層４０の接触表面６０との間の接触伝導によって発生し得る。ここで、絶縁層は冷却水で冷却されればよい。従来、ウエハ２０の冷却は、一般にＥＳＣに印加される電圧の増加とともに増加する。ただし、非常な高電圧はウエハに悪影響を及ぼすことがあり（例えば、粒子の発生の原因となる）、欠陥率の増加だけでなく、さらに高コストの電源および電力消費について考慮しなければならなくなる。

真空環境下において、従来のＥＳＣは、ウエハ２０と絶縁層４０との間で冷却ガスを使用する。ここで、絶縁層４０の接触表面６０は、冷却ガスが滞留する領域を備えている。しかし、セラミック製の絶縁層４０の従来の機械加工法には、一般に、精密性についても、ウエハ処理時にセラミック層によって引き起こされる潜在的な微粒子に関する問題についても、いくつかの短所がある。

捕捉電極３０とウエハ２０との間の絶縁層４０の厚さは、局所的な捕捉力に影響し、これによってウエハ全体にわたる熱的な一様性に影響を及ぼす。それにもかかわらず、従来の製造方法では、この特性に対する良好な制御が得られない。絶縁層４０の非一様性および捕捉部１０とウエハ２０との間の物理的なギャップによって、捕捉圧力に大きな空間的ばらつきが生じる可能性があり、精密な温度制御が困難になる。各種モデルおよび測定値は、従来、平均的なギャップの幅が通常表面の条件および捕捉の条件しだいで変化することを示唆している。この比較的大きく制御不可能な、ウエハのギャップの幅は、通常冷却能力の低下およびウエハ全体にわたる温度の非一様性の原因になる。

ＥＳＣを用いると、ウエハの裏面全体がＥＳＣの表面にぴったりと保持され得る。このように２つの硬質の表面が互いに対して保持されると、表面の微細構造物が押しつぶされて、微粒子が生成される。したがって、ＥＳＣおよびウエハの各表面間の接触面が微粒子生成源になる。

それゆえ、本技術分野では、ウエハ処理時に微粒子の混入を大幅に制限ように作動可能な捕捉面を提供する静電チャックが必要とされている。

〔発明の概要〕
以下の記載は、本発明の一部の態様について基本的な理解をしてもらうために、発明の要点を簡潔に提示するものである。本概要は、本発明全体についての概略を説明するものではない。また、本発明の鍵となる要素や必須の要素を特定することを意図するものではなく、本発明の技術的範囲について記載することを意図するものでもない。本概要の目的は、本発明の発想を、後述のさらに詳細な説明の前置きとして簡潔に提示することである。

本発明は、概して、半導体基板を加熱または冷却するための静電チャック（electrostatic chuck；ＥＳＣ）の捕捉プレートを形成するための装置および方法に関する。摩擦係数を抑制することによって、ＥＳＣと基板（例えば半導体ウエハ）の裏面との間で熱的膨張によって発生する微粒子を大幅に低減するために、またはその発生を防止するために、ＥＳＣを、形状順応性を有する（compliant）層でコーティングしてもかまわない。この形状順応性を有する層の立体形状（topography）はパターン化してもよく、また、ＥＳＣのセラミック部の立体形状に形状が合致（conformal）していてもよい。形状順応性を有する層は、例えば有機ケイ素化合物、フッ素重合体、および／またはＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標）などの、軟らかく曲がりやすいが弾力のある任意の物質を含有すればよい。

このような目的および関連する目的を達成するために、本発明は、以下の記載においてもれなく記載し、特に請求項において提示する特徴を備えている。以下の記載および添付の図面では、本発明の例示としてのいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、これらの実施形態は、本発明の原理を採用可能な各種態様を示唆するものである。本発明のその他の目的、効果、および新規な特徴については、図面および本発明の以下の詳細な説明から自ずと理解できるはずである。

〔図面の簡単な説明〕
図１は、先行技術の静電チャックの一例の部分的な断面図である。

図２は、本発明の一態様例に係る静電チャックの部分的な断面図である。

図３は、本発明の一態様例に係る捕捉プレートの一例の平面図である。

図４は、本発明の一態様に係る突起部の一例の部分的な断面図である。

図５は、本発明の一態様例に係る捕捉プレートの一例の部分的な断面図である。

図６は、本発明に係る半導体に基づく静電チャックを形成するための方法の一例を示すフローチャートである。

〔詳細な説明〕
本発明は、例えば多極ＥＳＣなどの静電チャック（electrostatic chuck；ＥＳＣ）、および複数の独創的な特徴を組み込んだ、静電チャックのための捕捉プレートを形成するための関連する方法に関する。特に、本発明の静電チャックは、摩擦係数を低下させることによって微粒子の発生を低減し、ウエハ基板を一様に冷却する能力を増強する。次に、本発明について図面を参照しながら説明する。なお、この記載および図面全体において、類似の部材を指し示す場合には類似の参照番号を使用する。これらの態様の説明は単なる例示であって、限定的な意味で解釈するべきではないことは言うまでもない。以下の記載では、説明を目的として、本発明をよく理解できるように、多数の特定の詳細事項について記載する。ただし、これらの特定の詳細事項を用いなくても本発明が実施され得ることは、当業者にとって明らかである。

本開示が解決する１つの課題は、ＥＳＣが多極および／または単一極（例えば、ＥＳＣ全体を１つの電極にする）の捕捉部を備えることを可能にしながら、ＥＳＣの表面の摩擦を低減することである。軟質の／形状順応性を有する物質（例えばＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標））でＥＳＣの表面をコーティングすることによって、熱膨張による摩擦効果を無くすことも可能である。このＥＳＣの表面のコーティング層は、ウエハの裏面が接触する、ほぼ付着しないまたは低摩擦である表面を提供するために、ＥＳＣの上の形状順応性を有する層であってもよい。

本開示が解消する別の課題は、基板（例えば、シリコンウエハ）とＥＳＣに関連する半導体捕捉プレートとの間で、空間的に非常に一様な熱伝達係数（heat transfer coefficient；ＨＴＣ）を示す静電チャック（electrostatic chuck；ＥＳＣ）を実現することである。非常に一様なＨＴＣを得る１つの手法は、基板と捕捉プレートとの間で熱接触伝導を利用することであり、この場合、一般に、捕捉プレートに印加される電圧が基板と捕捉プレートとの間の接触力の大きさを決定する。ただし、ＨＴＣの一様性は通常、接触圧力の一様性に依存する。

一様なＨＴＣを維持するひとつの方法は、一様な捕捉面を提供することである。ただし、しっかりした捕捉面を実現するためには、一般に基板全体にわたる高い接触圧力が必要であり、それゆえ、非常に高いＨＴＣを実現するためには、大きな電力をＥＳＣに印加する必要がある。本発明にしたがって捕捉面の一部を除去すると、ウエハに作用する力を緩和しながら電力を削減することが可能になる。例えば、捕捉プレート表面の一部の領域を除去すると、残存する部分は、一般に基板が位置する複数の突起部を規定する。本開示の１つの態様によれば、捕捉プレートの接触表面積と基板の表面積との面積比を利用して、基板に作用する応力を最小化しながら、最大の熱伝達が複数の突起部を介して発生し得る。

図２は、静電チャック１００のブロック図であり、関連するシステム２３０が、本開示の複数の態様に合わせて図示されている。本発明の一態様例によれば、静電チャック１００を制御するためのシステム２３０は、電圧電源２４０に動作可能に結合されたコントローラ２３５を備えていてもよい。コントローラ２３５は、電圧電源２４０を制御することによって、ＥＳＣ１００の極１３１Ａ、１３１Ｂに供給される電圧Ｖを制御できるように作動させることができてもよく、このとき該電圧は、電圧によって誘起される静電力のために、基板１０５が受ける捕捉力の大きさに比例する。１つの例によれば、コントローラ２３５は、電圧Ｖを増加または減少させることによって、ＥＳＣ１００の接触熱伝達係数（heat transfer coefficient；ＨＴＣ）の大きさをさらに制御できる。こうすることにより、静電力、すなわち捕捉力が、これに応じて増加または減少する。上記の例によれば、図２の静電チャック１００に印加される電圧Ｖの制御によって、捕捉プレートを介して熱伝導量を好適に制御する。低い接触圧力では、基板１０５は捕捉または固定されたままであるが、最小量の熱エネルギーが、基板と静電チャック１００との間で伝達される。このとき、チャックの熱部はほぼ「オフ」である。より高い電圧Ｖ（例えば、約１００Ｖ）がＥＳＣ１００に印加されると、基板１０５と捕捉プレート１１０との間の接触圧力が大幅に増加する。これにより、基板１０５と捕捉プレート１１０との間のＨＴＣを素早く増加させ、それゆえ、チャックの熱部を効果的に「オン」して、基板を加熱または冷却する。

本例においてコントローラ２３５は、ＥＳＣ１００に印加される電圧Ｖを素早く制御することによって、接触圧力を制御するように作動させることができてもよい。こうすることにより、ＥＳＣが状態を（例えば、加熱状態から冷却状態へ）素早く変化させることを可能にする。コントローラ２３５は、例えば、さらにＥＳＣに関連する温度センサ２４５からウエハの温度データＴをフィードバックするように作動させることができてもよい。この場合、電圧電源２４０は閉ループフィードバック構成で制御されてもよい。あるいは、概して、コントローラ２３５は、所定の温度に到達した場合、基板１０５とＥＳＣ１００との間のＨＴＣを制限するように作動可能である。

別の態様の一例によれば、図２のシステム２３０は、１つ以上のバルブ２５０Ａ〜２５０Ｃをさらに備えていてもよい。ここで、これらの１つ以上のバルブは、各種モードにおいて、選択的に１つ以上の真空ポンプ２５５に冷却ガス２６０を静電チャック１００中で通気させ、基板１０５とＥＳＣとの間でガスによる熱伝導を実現できるように作動可能である。１つ以上のバルブ２５０Ａ〜２５０Ｃは、例えば、速応性ソレノイドバルブまたはポペットバルブなどの自動式バルブ（例えば、バルブ２５０Ａ）を１つ以上備えている。

さらに別の態様の一例によれば、コントローラ２３５は、１つ以上の真空ポンプ２５５Ａ〜２５５Ｂ、ガス供給源２６５、電圧電源２４０、および１つ以上のバルブ２５０Ａ〜２５０Ｃに動作可能に結合されてもよい。本例において静電チャック１００に適用される真空状態を制御すれば、冷却ガスを介して熱伝導量が制御できて好適である。したがって、裏面の圧力を制御するバルブ２５０Ａは、静電チャック１００が状態を（例えば、加熱状態から冷却状態へ）素早く変化させることを可能にする。したがって、コントローラ２３５は、１つ以上の自動式バルブ２５０を制御することによって、基板１０５と静電チャック１００との間のガスの圧力を制御するようにさらに作動可能である。

別の一実施形態では、部分的な拡大断面図に、形状順応性を有する層１０６がＥＳＣ１００上に堆積された様子が図示されている。構造および動作が容易に理解できるように、形状順応性を有する層１０６は拡大して示してあり、正しい縮尺で描いたものではない。形状順応性を有する層１０６はＥＳＣ１００上に適用可能であり、半導体基板をＥＳＣ１００上に捕捉する際に裏面の微粒子を低減するために、軟質で／形状順応性を有するが弾力のある任意の表面を備えている。一実施形態において、形状順応性を有する層１０６は軟質の形状順応性を有する物質（例えば有機ケイ素化合物）を含有し、約１μｍ〜約５μｍ（例えば１μｍ）の厚さを有していてもよい。この厚さは、ＥＳＣ１００上に基板を捕捉するために必要とされる捕捉力の関数として、前もって定められていてもよい。厚さが増加または減少すると、例えば形状順応性を有する層１０６の比抵抗（resistivity）に依存して、静電力も増加または減少する。

別の一実施形態では、形状順応性を有する層１０６は軟質で柔軟ではあるが弾力のある任意の物質（例えば有機ケイ素化合物）を含有していてもよい。別の一実施形態では、形状順応性を有する層１０６は、柔軟な表面を提供するために、ＮｘＥｄｇｅ社の製品であるＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標）を含有していてもよい。形状順応性を有する層１０６は、半導体ウエハまたは基板を捕捉する際に裏面の粒子を低減するように作動可能である。別の一実施形態では、形状順応性を有する層１０６は、例えばテフロン（登録商標）などのフッ素重合体（例えばＰＴＦＥ、ＰＴＦＥに類似するコーティング）を含有していてもよい。ＥＳＣ１００を形状順応性を有する層１０６でコーティングすることによって、ＥＳＣ１００の表面の摩擦係数は低下し、それゆえ、捕捉による粒子生成および熱的膨張による摩擦効果を防止または抑制できる。

さらに、形状順応性を有する層は、基板の裏面が接触する、ほぼ付着しないまたは低摩擦／低接着性の捕捉面を備えていてもよい。一実施形態において、捕捉面は図２に示すようにほぼ平坦であってもよい。形状順応性を有する層１０６は、ＥＳＣ１００の表面に形状が合致していてもよく、それゆえ、基板１０５を捕捉するために適したＥＳＣ１００の各種立体形状に対する上層を形成する。例えば、ＥＳＣ１００は、例えば表面上の島状部突起部、繊維状パターン、または基板１０５と接触するために適した任意の立体形状などの表面構造物を提供するセラミック部材を備えていてもよい。

別の一実施形態では、形状順応性を有する層１０６は、ＥＳＣ１００の表面と同一平面上にない表面を提供するような形状を有していてもよい。形状順応性を有する層は、柔軟性および弾性を有していてもよい。これにより、基板１０５と接触するための各種構造物（例えば、島状部突起部、繊維状パターン、または基板１０５との接触に適した任意の立体形状など）が、形状順応性を有する層の中に形成され得る。

（形状順応性を有する層を整形するか、または形状順応性を有する層をコーティングするためのセラミックの表面を形状順応性を有する層に形状が合致するように整形するかのいずれかによって）表面の一部を除去して同一平面上にない捕捉面を提供すると、形状順応性を有する層の裏面の粒子が減少する。さらに、ウエハの裏面との接触面積が減少するので、冷却が通常削減されるが、これによって通常、ウエハの裏側でのガス分布および冷却の一様性の向上も達成される。

次に図３を参照する。図３には、複数の突起部１４０が複数のほぼ円筒状または矩形の島状部１４７を備える一実施形態が示されている。島状部１４７は、ＥＳＣの捕捉プレート１１０の最上部表面１１７上に形成されている。複数の突起部１４０は、一般に図２に示す基板１０５の最下部表面に接触するように作動可能であり、こうすることによって突起部の接触面積を規定する。捕捉プレート１１０の最上部表面１１７から延びる複数の突起部１４０は、一様な形状を有し規則的に配置されているとして図示されているが、複数の突起部のその他の構成、および突起部の任意の形状または配置、またはその他の代替物も、本発明の技術的範囲に属すると考えられる。

捕捉プレート１１０は、例えば、半導体プラットフォーム１２０を備え、低摩擦／接着表面を備えた形状順応性を有する層１２４が半導体プラットフォームの最上部表面上に形成されている。形状順応性を有する層１２４は、フッ素重合体、有機ケイ素化合物、またはＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標）を含有していてもよい。形状順応性を有する層はＥＳＣの表面に対して形状が合致するように柔軟性を有していてもよく、および／または表面構造物を提供するような形状を有していてもよい。

図４は突起部１４０の一例を示しており、ここで、形状順応性を有する層１４８は概して複数の突起部１４０に対して形状が合致し、また、１つ以上の尖った縁１４６Ａが概して丸みを有し、こうすることによって突起部の１つ以上の丸みを有する縁１４６Ｂを規定する。形状順応性を有する層１４８は、例えば、捕捉プレート１１０に対して基板１０５が熱的運動（例えば熱膨張または熱収縮）を起こす際に、有利な滑り特性を提供することができる。例えば、基板１０５が突起部１４０に対して相対的な熱的運動１５８を起こすと、突起部１４０によって基板１０５に作用する力Ｆが生じる。

形状順応性を有する層１４８は、例えば、低い放射率を有していてもよく、ここで、基板（図示せず）から捕捉プレート１１０に向かって放射される熱は、基板を加熱する間、保護性コーティングによって反射され得る。こうすることによって、（ガスによる伝導を利用する場合には）ギャップ中のガスによる伝導による熱伝導を促進する。もう１つの例によれば、形状順応性を有する層１４８は捕捉プレート１１０と基板１０５との間にほぼ形状順応性を有する接触面１４９を提供し、ここで、この形状順応性を有する層は、概して、捕捉プレートおよび基板１０５の裏面の劣化を引き起こす、摩擦によって発生する混入物の可能性を低減する。したがって、形状順応性を有する層１４８は、形状順応性を有する層１０５がその柔軟性によって引き起こすよりも、より一様な様態での膨張の発生を可能にする。さらに別の例によれば、形状順応性を有する層１４８は、概して、基板１０５が捕捉プレート１１０と基板との間の接触面１４９上を横方向に滑ることを可能にするように作動可能である。形状順応性を有する層１４８は、複数の突起部１４０に対して概して形状が合致し、こうすることによって突起部１４０の１つ以上の尖った縁１４６Ａに丸みを与え、低摩擦／低接着性の表面を提供して基板と接触面１４９との間の摩擦係数を低減することができる。

次に図５を参照する。図５には、静電チャック用セラミック部材５１０および金属部材５１２を備えた、静電チャック５００が図示されている。静電チャック用セラミック部材５１０は、セラミック物質、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ_３）、またはチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）から作製されてもよく、また、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から作製されてもよい。静電チャック用電極５１８は、例えば焼結または当業者にとって既知であるその他の方法によって、静電チャック用セラミック部材５１０中に埋め込まれてもよい。静電チャック用部材５１０の表面は、ターミナル５２０を介して静電電極５１８に電圧を印加することによって帯電可能であり、これが原因となって静電吸着が発生し、静電吸着によって吸着シリコンウエハ５１６が吸着表面（つまり、静電チャック用セラミック部材５１０の上側の表面）に吸着され得る。また、結合構造物５１４を有する静電チャックの静電チャック用部材１５０および金属部材５１２において、冷却用媒体５２２（例えばアルゴンガス（Ａｒガス）、窒素ガス（Ｎ_２ガス）など）を通過させる穴５２４を設けてもよい。さらに、この構成の替わりに、またはこの構成に加えて、金属部材５１２がもう１つの冷却メカニズム（例えば、水冷メカニズムおよび／または当業者にとって既知であるその他の任意の方法）を有していてもよい。

さらに、一実施形態において、コーティングつまり形状順応性を有する層５２３が、ウエハ５１６の裏面より大きな表面積を提供してもよい。この面積の差によって、ガス分子は、構造物５４８内で、例えばヒートシンクの表面の折り曲げ部などで、統計的に複数回跳ね返ることができるようになる。形状順応性を有する層５２３の立体形状は、基板に対する層の接触率を１００％未満にする立体形状を備えるようにパターン化されてもよい。形状順応性を有する層５２３の立体形状は、ウエハ５１６の裏面に対する形状順応性を有する層の接触率を１００％未満にするように接触するための折り曲げ部、溝部、マイクロドット部、および／または島状部突起部を有する構造物５４８をさらに備えていてもよい。この島状部は、形状がほぼ円筒状および／またはほぼ矩形であってもよく、形状順応性を有する層５２３から形成されてもよい。

別の一実施形態では、形状順応性を有する層５２３は、図５に示すような、セラミック部材５１０の表面と同一平面上にない表面を提供するような形状を有していてもよい。例えば、形状順応性を有する層５２３の立体形状は、各種構造物５４８（例えば、ウエハ５１６の裏面を支持するための、折り曲げ部、島状突起部、マイクロドット部、および／または繊維状のウェブパターン）を形成するような形状をその内部に有していてもよい。形状順応性を有する層５２３は、構造物５４８を提供するためにセラミック部材５１０の表面に形状が合致してもよく、さらに、形状順応性を有する層５２３が各種構造物５４８（例えば、折り曲げ部、溝部、マイクロドット部、および／または島状突起部５４８）を提供するような形状を有していてもよい。ウエハ５１６の裏面に接触するために適したいかなる構造物５４８も、本開示の技術的範囲に属すると考えてよい。

さらに、形状順応性を有する層５２３は、基板の裏面が接触する低摩擦捕捉面を備えていてもよい。一実施形態において、捕捉面は、セラミック部材５１０の表面によって形成される表面構造物５４８に対してほぼ平坦であってもよく、また、捕捉面中にいかなる突起部もパターンも有していないが、下層であるセラミック部材５１０の各種立体形状に合わせた形状を有していてもよい。例えば、セラミック部材５１０内の、例えば溝部、島状突起部、マイクロドット部、および／または折り曲げ部などの構造物５４８は、形状順応性を有する層５２３でコーティングされてもよく、形状順応性を有する層５２３を形成するように構成されてもよい。

別の一実施形態では、構造物５４８は、セラミック部材５１０から形成されてもよく、その上に形状順応性を有する層５２３内に形成された構造物をさらに有していてもよい。表面構造物５５５の拡大図の一例５５０を図５に示す。構造物５５５は、形状順応性を有する層５１０をなす物質から形成されてもよく、また、セラミック部材５１０から形成されてもよい構造物５４８上に位置してもよい。例えば、形状順応性を有する層５２３は、セラミック部材５１０から形成されてもよい構造物５４８上に散らばって配置されるマイクロドット部を備えていてもよい。上述のように、構造物５４８は、セラミック部材５１０から形成されるか、および／またはセラミック層５２３を形成する物質から形成されるかのいずれであってもよく、また、粒子が生成される可能性があるＥＳＣに対するウエハの接触面積を低減するために基板と接触する任意の適切な構造物である。

一実施形態において、上記形状順応性を有する層の厚さは、約１μｍ〜約５μｍの範囲であって、例えば約２μｍであってもよい。この厚さは、ＥＳＣ５００上に基板を捕捉するために必要とされる捕捉力の関数として前もって定められていてもよい。厚さが増加または減少すると、形状順応性を有する層５２３の比抵抗に依存して、静電力も増加または減少する。

一実施形態において、形状順応性を有する層５２３は、テフロンまたはＰＴＦＥに類似するコーティングを備えていてもよい。形状順応性を有する層５２３は、半導体ウエハまたは基板を捕捉する際に裏面の粒子を低減する柔軟な表面を提供するために、軟質の形状順応性を有する物質（例えば、有機ケイ素化合物またはＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標））を備えていてもよい。別の一実施形態では、形状順応性を有する層５２３は、例えばテフロン（登録商標）などのフッ素重合体（例えば、ＰＴＦＥ、ＰＴＦＥに類似するコーティング）を備えていてもよい。ＥＳＣ５００を形状順応性を有する層５２３でコーティングすることによって、ＥＳＣ５００の表面の摩擦係数は低下し、それゆえ、最初の捕捉および熱膨張による摩擦効果による粒子生成を防止または抑制できる。

一実施形態において、形状順応性を有する層５２３は、より大きな表面積および／または捕捉力をこの層５２３上で提供し、さらに柔軟性を層５２３全体にわたって提供するために、有機ケイ素化合物またはＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標）で内部がコーティングされたナノファイバーを備えていてもよい。折り曲げ部または島状突起部５４８は、ウェブ状のパターンを層５２３内で形成する、散らばって配置されたナノファイバーであってもよい。ウエハ５１６の裏面に接触するために適した任意のパターンが、その中に設置させてもよい。

本開示は、半導体に基づく多極静電チャックを形成する方法にも関する。ここでは、例としての方法を一連の動作またはイベントとして図示および記載するが、一部のステップは、ここに図示および記載する順序以外に、本発明にしたがって別の順序で実行されても、および／または、他のステップと同時に実行されてもよいのであって、したがって、本発明がこのような動作またはイベントの記載の順序によって限定されないことは理解できよう。さらに、本発明に係る方法を実行するためには、図示するステップすべてが必要とされないこともある。また、上記方法が、ここに図示および記載するシステムと関連付けて実行されても、また、図示していない他のシステムと関連付けて実行されてもよいことは理解できよう。

図６には、静電チャック用捕捉プレートを形成する方法６００が図示されている。図６において、捕捉プレートは、半導体ウエハの裏面とＥＳＣのセラミック部材との間の熱的伝達を可能にし、その上での微粒子の生成を抑制するために、形状順応性および弾性を有する層を備えている。表面は、ウエハの表面およびセラミック部材の表面に対して形状順応性を有する柔軟な低摩擦表面を備えている。この形状順応性を有する層は、熱膨張から発生する摩擦を低下させるために十分に柔軟であるので、摩擦係数を低下させるために十分である。その結果、微粒子の生成が抑制またはほぼ防止される。

動作６０１によって開始し、捕捉部が、ウエハを表面に捕捉するためのＥＳＣのために形成される。このＥＳＣはセラミック部材を備えていてもよく、このセラミック部材には、各種セラミックス（例えばＡｌＮ）および各種物質（例えばナノファイバーを用いた金属電極またはナノファイバーを用いない金属電極）が含まれていてもよい。６０３では、形状順応性を有する層が、（上述のように）セラミック（例えばセラミック部材）の表面の上層を形成するように適用される（コーティング）。形状順応性を有する層は、セラミックの表面に対してほぼ平坦および一様であってもよく、セラミック製の表面中でパターン化された各種立体形状に対して形状が合致してもよい。別の一実施形態では、形状順応性を有する層自体が、ウエハの裏面に接触するために十分な、各種突起島状部および／または繊維状の形状でパターン化される。別の例では、形状順応性を有する層は、低摩擦であって弾性を有する表面がウエハの裏面に接触するように、有機ケイ素化合物またはＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標）を備えていてもよい。ナノファイバーは、全体にわたってより大きな表面積およびより高い柔軟性を提供するために、形状順応性を有する層の内部でコーティングされてもよい。６０５では、ウエハはＥＳＣの表面に保持される。

本発明は、好適な実施形態に関連して図示および記載してきたが、当該技術分野の当業者がこの明細書および添付の図面を読んで理解すれば、等価的な変更および修正に思いつき得ることは自明である。特に上述した部品（アセンブリ、デバイス、回路など）によって実現される各種機能について、このような部品について記載するために使用される用語（「手段」への言及を含む）は、記載の部品の指定された機能をここに図示した例としての本発明の実施形態において実施する開示の構造とは構造的に等価でなくても、特に明記しないかぎり、該機能を実施する任意の部品に対応する（つまり機能的に等価）ものとする。さらに、本発明のある特定の特徴が、複数個ある実施形態のうちの１つだけとの関連において開示されていることもあるが、このような特徴は、任意のまたは特定の適用にとって望ましいおよび好適となるように、それ以外の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わされてもよい。

先行技術の静電チャックの一例の部分的な断面図である。 本発明の一態様例に係る静電チャックの部分的な断面図である。 本発明の一態様例に係る捕捉プレートの一例の平面図である。 本発明の一態様に係る突起部の一例の部分的な断面図である。 本発明の一態様例に係る捕捉プレートの一例の部分的な断面図である。 本発明に係る半導体に基づく静電チャックを形成するための方法の一例を示すフローチャートである。

Claims (20)

1. 基板を捕捉し、この基板に関連する熱の伝達を制御するための静電チャックであって、
   セラミック製の表面を有するセラミック部材と、
   該セラミック製の表面の上層を形成し、基板を捕捉するための捕捉面を形成する低摩擦表面を有する、形状順応性を有する層とを備えている静電チャック。
2. 上記形状順応性を有する層が、有機ケイ素化合物を含有する請求項１に記載の静電チャック。
3. 上記形状順応性を有する層が、ＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標）を含有する請求項１に記載の静電チャック。
4. 上記形状順応性を有する層が、１μｍ〜約５μｍの幅を有する請求項１に記載の静電チャック。
5. 上記セラミック部材が、窒化アルミニウムを基にした物質を含有する請求項１に記載の静電チャック。
6. 上記形状順応性を有する層が、形状順応性を有する層の基板に対する接触率を１００％未満にする立体形状パターンを有し、
   上記形状順応性を有する層の下のセラミック製の表面が、ほぼ平坦な表面を備えている請求項１に記載の静電チャック。
7. 上記形状順応性を有する層の立体形状が、形状順応性を有する層の接触率を１００％未満にする島状接触部を有するパターンが形成された立体形状を備えている請求項１に記載の静電チャック。
8. 上記形状順応性を有する層が、セラミック部材のセラミック製の表面に順応し、
   上記セラミック製の表面が、形状順応性を有する層の下層を形成し、平坦な表面を備えず、形状順応性を有する層の基板に対する接触率を１００％未満にする立体形状パターンを有する請求項１に記載の静電チャック。
9. 上記形状順応性を有する層が、ＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標）の層または有機ケイ素化合物の層でコーティングされたナノファイバーを備えている請求項１に記載の静電チャック。
10. 上記形状順応性を有する層が、基板を捕捉するために十分な捕捉力の関数として決まる１μｍ〜５μｍの厚さを有する請求項１に記載の静電チャック。
11. 上記セラミック部材が溝部を有し、
    上記形状順応性を有する層が、セラミック部材の溝部に順応する請求項１に記載の静電チャック。
12. 上記形状順応性を有する層が、テフロン（登録商標）を含有する請求項１に記載の静電チャック。
13. 上記形状順応性を有する層が、フッ素重合体のコーティング層を備えている請求項１に記載の静電チャック。
14. 基板を捕捉し、この基板に関連する熱の伝達を制御するための静電チャックであって、
    捕捉部と、
    形状順応性を有する物質を含有し、基板を捕捉するための低摩擦捕捉面を備えた形状順応性を有する層とを備えている静電チャック。
15. 上記形状順応性を有する物質が、ＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標）または有機ケイ素化合物を含有する請求項１４に記載の静電チャック。
16. 上記形状順応性を有する層が、基板を捕捉するために十分な捕捉力の関数として決まる１μｍ〜５μｍの厚さを有し、
    上記形状順応性を有する層の立体形状が、この層から延び、基板と接触するために形状順応性を有する層の下層を形成する複数の構造物を備え、
    上記構造物が、セラミック物質、形状順応性を有する物質、またはセラミック物質および形状順応性を有する物質の両方を含有し、
    上記構造物が、互いに離間した折り曲げ部、溝部、マイクロドット部、および／または島状構造物を基板と接触するために備えている請求項１４に記載の静電チャック。
17. セラミック物質を含有しセラミック製の表面を備えた、基板のための捕捉部を形成し、
    このセラミック製の表面を、セラミック部材の上層を形成する形状順応性を有する層の物質でコーティングする静電チャックを形成する方法。
18. 上記形状順応性を有する層の立体形状が、この層から延び、基板と接触するために形状順応性を有する層の物質の下層を形成する複数の構造物を備え、
    この構造物が、セラミック物質、形状順応性を有する層の物質、またはセラミック物質および形状順応性を有する層の物質の両方を含有する請求項１７に記載の方法。
19. 上記形状順応性を有する層の物質が、ＴＴ−Ｋｏｔｅ（登録商標）または有機ケイ素化合物を含有する請求項１７に記載の方法。
20. 上記形状順応性を有する層の立体形状が、互いに離間した折り曲げ部、溝部、マイクロドット部、および／または島状構造物を、基板と接触するために備えた構造物を備えている請求項１７に記載の方法。

Images