JP2016531438A - インシトゥで取り出すことができる静電チャック - Google Patents

Abstract

本明細書に記載された実施形態は一般に静電チャック（ＥＳＣ）に関する。このＥＳＣは、ＥＳＣに基板を静電的に結合するように適合された第１の複数の電極と、基板支持体にＥＳＣを静電的に結合するように適合された第２の複数の電極とを含むことができる。このＥＳＣは、基板支持体内に基板支持体と一体には配置されておらず、保守または取替えのために、基板支持体から容易に取り外し、チャンバから容易に取り出すことができる。【選択図】図５

Description

本明細書に記載された実施形態は一般に静電チャック（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｃｈｕｃｋ：ＥＳＣ）に関する。より詳細には、本明細書に記載された実施形態は、インシトゥで取り出すことができる（ｉｎ−ｓｉｔｕ ｒｅｍｏｖａｂｌｅ）静電チャック表面に関する。

半導体基板、ディスプレイなどの基板の処理では、処理の間、プロセスチャンバ内の支持体上に基板が保持される。支持体は、支持体上に基板を保持するために電気的にバイアスすることができる電極を有するＥＳＣを含むことができる。支持体は、チャンバ内でＥＳＣを支持するペデスタル（ｐｅｄｅｓｔａｌ）を備えることができ、支持体は、ＥＳＣおよび基板の高さを高くしたりまたは低くしたりすることができることがある。ペデスタルはさらに、支持体の部分に接続する接続線、ガス管などを保護する保護囲いを提供することができる。

基板を処理する目的に使用されるいくつかのプラズマプロセスでは、例えば基板上の材料をエッチングしまたは基板上に材料を堆積させることによって基板を処理するため、またはチャンバ内の表面を洗浄するために、通電されたガスが使用される。これらの通電されたガスは、ＥＳＣの部分を腐食しうる、化学エッチング剤などの高度に腐食性の種ならびに通電されたイオン種およびラジカル種を含むことができる。腐食されたＥＳＣが問題になることがある。損傷を受けたＥＳＣは、基板を処理または保持するための所望の電気特性を提供しない可能性があるためである。さらに、ＥＳＣからの腐食した粒子が、チャンバ内での処理である基板を汚染することもある。

したがって、複数回のプラズマ処理サイクルにかけられた後に、ＥＳＣが腐食したとき、または徹底的な洗浄を必要とするプロセス堆積物がＥＳＣに蓄積したときには、最終的に、ＥＳＣを取り替えるかまたは再びきれいにするかする必要がある。ＥＳＣを取り替える際には通常、チャンバを大気に対して開放することが必要となる。ＥＳＣを取り替えたら、チャンバ全体を丁寧に拭き、洗浄しなければならず、その後に、ポンプによる長時間の排気プロセスを実行しなければならない。したがって、ＥＳＣの取替えは、時間および費用のかかるプロセスである。

したがって、取替えが必要になったときの生産性に対する影響が小さいＥＳＣを有することが望ましい。

一実施形態では、静電チャックが提供される。この静電チャックは、静電チャックの底部を画定する底面を有する実質的に堅い支持層と、頂面と、第１の電極と、第１の電極と少なくとも部分的に交互に配置された第２の電極とを含む。誘電体層が、静電チャックの頂部を画定する頂面を有し、第１および第２の電極は、誘電体層の頂面と支持層の頂面との間に配置することができる。支持層、電極および誘電体層は単一体を形成することができる。第１の電極に第１のコネクタを結合することができ、第１のコネクタは、静電チャックの底部に対して露出することができる。第２の電極に第２のコネクタを結合することができ、第２のコネクタは、静電チャックの底部に対して露出することができる。第１および第２のコネクタは、ばね式の導体（ｓｐｒｉｎｇ ｌｏａｄｅｄ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と接触することによって電源に電気的に接続するように構成することができる。

他の実施形態では、基板をチャックする装置が提供される。この装置は、頂面と、頂面を貫いて形成された孔の中に配置された第１の複数のリフトピンと、頂面を貫いて形成された孔の中に配置された第２の複数のリフトピンとを含む支持部材を含む。この装置はさらに、支持部材の頂面上に配置された静電チャックを含む。この静電チャックは、静電チャックの底部を画定する底面および頂面を有する実質的に堅い支持層を含む。第１の電極を、第２の電極と少なくとも部分的に交互に配置することができる。誘電体層が、静電チャックの頂部を画定する頂面を有することができ、第１および第２の電極は、誘電体層の頂面と支持層の頂面との間に配置することができる。この装置はさらに、誘電体層の頂面から突出する持ち上げられた位置と、誘電体層の頂面の高さと同じかまたはそれよりも低い引っ込められた位置との間で、第１の複数のリフトピンを変位させるように構成された第１のアクチュエータを含む。この装置はさらに、支持部材の頂面から間隔を置いて静電チャックを配置する持ち上げられた位置と、支持部材の頂面上に静電チャックを着座させる引っ込められた位置との間で、第２の複数のリフトピンを変位させるように構成された第２のアクチュエータを含む。

他の実施形態では、処理チャンバ内の静電チャックを取り替える方法が提供される。この方法は、第１の一組のリフトピンを作動させて、処理チャンバ内に配置された支持部材から第１の静電チャックを離隔させることを含む。ロボットによって、第１の一組のリフトピンから第１の静電チャックを取り外すことができ、ロボットによって、第１の一組のリフトピン上に第２の静電チャックを置くことができる。第１の一組のリフトピンを作動させて、支持部材上に第２の静電チャックをセットすることができる。

上に挙げた本開示の諸特徴を詳細に理解することができるように、そのうちのいくつかが添付図面に示された実施形態を参照することによって、上に概要を示した本開示をより具体的に説明する。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施形態だけを示したものであり、したがって添付図面を本開示の範囲を限定するものと考えるべきではないことに留意すべきである。等しく有効な別の実施形態を本開示が受け入れる可能性があるためである。

基板支持体を有する処理チャンバの略断面図である。 基板支持体のＥＳＣ上に着座した基板を示す、図１に示された基板支持体の略断面図である。 リフトピンによって、ＥＳＣの上方に、ＥＳＣから間隔を置いて配置された基板を示す、基板支持体の略断面図である。 リフトピンによって、基板支持体の本体の上方に、本体から間隔を置いて配置された基板を示す、基板支持体の略断面図である。 基板支持体へのＥＳＣの一実施形態の詳細な断面図である。 図５に示されたＥＳＣの簡略化された分解図である。

理解を容易にするため、可能な場合には、上記の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照符号を使用した。特段の言及なしに、１つの実施形態の中で開示された要素を他の実施形態上で有利に利用することが企図される。

本明細書に記載された実施形態は一般に、真空処理チャンバからインシトゥで取り出すことができる静電チャック（ＥＳＣ）に関する。すなわち、真空を中断することなく、処理チャンバからＥＳＣを取り替えることができる。したがって、有利には、このＥＳＣは、基板処理の中断を最小限に抑えた取替えを可能にし、また、通常は処理チャンバの開放に関連する、費用のかかるチャンバ洗浄、焼出し（ｂａｋｅ−ｏｕｔ）およびポンプによる排気を排除して、従来のＥＳＣの取替えを容易にする。

図１は、基体支持体１５０およびＥＳＣ１２０の一実施形態を含む真空処理チャンバ１００の略断面図である。処理チャンバ１００はエッチングチャンバとして示されているが、堆積、イオン注入、アニール、プラズマ処理などの他のタイプの処理チャンバを、本明細書に記載された基板支持体とＥＳＣのうちの少なくとも一方を利用するように適合させることもできる。

処理チャンバ１００は一般に、プロセス容積（ｐｒｏｃｅｓｓ ｖｏｌｕｍｅ）１０５を画定する壁１３０およびノズル１０６を含む。チャンバ１００内へおよびチャンバ１００の外へロボットによって基板１２１を移送することができるような態様で、スリットバルブ開口１０８を通してプロセス容積１０５にアクセスすることができる。排気領域１２８は壁１２６を備えることができ、真空ポンプ１３６に結合することができる。真空ポンプ１３６は、排気領域１２８を通してプロセス容積１０５からチャンバ１００の外へ処理ガスを排出するように適合させることができる。

基板支持体１５０は、チャンバ１００内に配置することができる。基板支持体１５０は、基板支持体本体１１８を備えることができ、基板支持体本体１１８は、プロセス容積１０５内に配置することができる。支持体本体１１８は、図１に示されているように動かない支持体本体とすることができ、または、基板支持体本体１１８を上げ下げするためのアクチュエータに結合することができる。支持体本体１１８は、第１の複数のリフトピン孔１６０および第２の複数のリフトピン孔１６２を含む。ＥＳＣ１２０は、支持体本体１１８に取外し可能に結合することができる。ＥＳＣ１２０は、処理の間、その上に基板１２１を保持するように構成されている。ＥＳＣ１２０は、第１の複数のリフトピン孔１６０と整列したリフトピン孔１２５を含む。ＥＳＣ１２０は、薄い基板を処理する際に特に有用であることがある。

支持体本体１１８およびＥＳＣ１２０の孔１６０、１２５の中に、第１の複数のリフトピン１２３を移動可能に配置することができる。第１の複数のリフトピン１２３は、第１のアクチュエータ１９０内でインターフェースされている。第１のアクチュエータ１９０は、支持体本体１１８およびＥＳＣ１２０内のリフトピン１２３を、ＥＳＣ１２０の基板支持面１６６の高さと同じかまたはそれよりも低い第１の位置すなわち下げられた位置と、支持面１６６よりも上方に延ばされた第２の位置すなわち持ち上げられた位置との間で変位させる。第１の位置では、基板１２１が支持面１６６上に着座する。第２の位置では、処理チャンバ１００内および処理チャンバ１００の外への基板のロボット移送を可能にするために、基板１２１が、支持面１６６の上方に支持面１６６から間隔を置いて配置される。リフトピンを使用することに加えて、分離した複数のフィンガ（ｆｉｎｇｅｒ）またはフープ装置（ｈｏｏｐ ａｐｐａｒａｔｕｓ）を利用して、処理チャンバ１００内および処理チャンバ１００の外へ基板を移送することが企図される。

支持体本体１１８を貫いて形成された第２のリフトピン孔の中に、第２の複数のリフトピン１２２が配置されている。第２の複数のリフトピン１２２は、第２のアクチュエータ１９２内でインターフェースされている。第２のアクチュエータ１９２は、支持体本体１１８内のリフトピン１２２を、支持体本体１１８の上面１６８の高さと同じかまたはそれよりも低い第１の位置すなわち下げられた位置と、上面１６８よりも上方に延ばされた第２の位置すなわち持ち上げられた位置との間で変位させる。第１の位置では、ＥＳＣ１２０が、支持体本体１１８の上面１６８上に着座する。第２の位置では、処理チャンバ１００を大気に対して開放する必要なしに、処理チャンバ１００内および処理チャンバ１００の外へＥＳＣ１２０をロボット移送することを可能にするために、ＥＳＣ１２０が、支持面１６８の上方に支持面１６８から間隔を置いて配置される。上記の基板の移送と同様に、分離した複数のフィンガまたはフープ装置によってＥＳＣ１２０の移送を実行することが企図される。

取外し可能なＥＳＣ１２０に関して、支持体本体１１８は、電力および裏側ガスをＥＳＣ１２０に供給するガス導管１０３および電気導管（図１には示されていない）を含むことができる。これらの導管については図２に関してより詳細に説明する。支持体本体１１８はさらに、支持体本体１１８を所望の温度に維持するように適合された加熱および／または冷却要素（図示せず）を含むことができる。この加熱および／または冷却要素は、抵抗ヒータ、流体導管などとすることができる。

処理チャンバ１００はさらに、プロセスガスおよび／または洗浄ガスを処理チャンバ１００に供給するガス送達装置を含む。図１に示された実施形態では、このガス送達装置が、チャンバ壁１３０を貫いて形成された少なくとも１つのノズル１０６の形態をとる。ノズル１０６を貫いて形成されたガス通路を通してプロセス容積１０５にプロセスガスを供給するため、壁１３０を貫いて形成されたノズル１０６にガスパネル１３８を結合することができる。ガスパネル１３８は、シリコン含有ガス供給源、酸素含有ガス供給源、窒素含有ガス供給源、またはチャンバ１００内で基板を処理するのに適した他のガスを含むことができる。

チャンバ１００にはさらにプラズマジェネレータを結合することができる。プラズマジェネレータは、電極またはアンテナに結合された信号発生器１４５を備えることができる。信号発生器１４５は一般に、チャンバ１００内でプラズマを形成しかつ／または維持するのに適した周波数のエネルギーを供給する。信号発生器１４５は例えば、周波数約５０ｋＨｚ〜約２．４５ＧＨｚの信号を供給することができる。使用中の反射電力（ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ ｐｏｗｅｒ）を最小化するため、整合ネットワーク１４０を介して信号発生器１４５を電極に結合することができる。ＥＳＣ１２０の外でチャッキングＤＣ電圧と混合されたＲＦ電力を、ＥＳＣ１２０内の電極を通して加えることができる。ＥＳＣ１２０を通して支持体本体１１８から基板１２１にＲＦ電力を容量結合することもできる。

この電極は、少なくとも１つのＲＦコイル１１２を備えるアンテナとすることができる。ＲＦコイル１１２は、チャンバ１００の上方に配置することができる。ＲＦコイル１１２は、ノズル１０６を通してガスパネル１３８からプロセス容積１０５に供給されたプロセスガスにＲＦエネルギーを誘導結合するように構成することができる。

図２は、図１に示された基板支持体１５０の略断面図である。支持体本体１１８はさらにベース２０８を備えることができ、ベース２０８は、ＥＳＣ１２０に電力、ガスまたはセンシング（ｓｅｎｓｉｎｇ）を提供するために利用されるさまざまな導管またはリード線を収容することができる。例えば、第１の電源２０４に第１の電気リード線２０５を結合することができ、第１の電気リード線２０５は、ベース２０８を貫いてＥＳＣ１２０まで延びることができる。第２の電源２０６に第２の電気リード線２０７を結合することができ、第２の電気リード線２０７も、ベース２０８を貫いてＥＳＣ１２０まで延びることができる。第１の電気リード線２０５および第２の電気リード線２０７は、支持体本体１１８内の１つまたは複数の結合機構のところで終わる。この１つまたは複数の結合機構は、支持体本体１１８上にＥＳＣ１２０が着座したときにＥＳＣ１２０との電気接続を提供するように構成されている。ガス源２０２にガス導管２０３を結合することができ、ガス導管２０３は、ベース２０８を貫いて、ＥＳＣ１２０の支持面２６６上に形成された放出口２１２まで延びることができる。ヘリウム、水素、窒素、アルゴンまたは他の不活性ガスなどの裏側熱伝達ガスを、ＥＳＣ１２０と基板１２１の間の領域に供給するように、ガス源２０２を適合させることができる。これらのガスを、基板１２１とＥＳＣ１２０の間の熱伝達を容易にするように適合させることができる。ＥＳＣ１２０に関する詳細、およびどのようにしてＥＳＣ１２０を支持体本体１１８に結合するのかについては、図５に関してより詳細に説明する。

上で論じたとおり、ＥＳＣ１２０は、支持体本体１１８に取外し可能に接続される。ＥＳＣ１２０は、クランプ、ねじ、真空または他の適当な方法によって支持体本体１１８に固定することができる。図２に示された実施形態では、ＥＳＣ１２０が支持体本体１１８に静電的に結合されている。

ＥＳＣ１２０の支持面１６６はさらに、１つまたは複数のガスチャネル２１０を備えることができる。ガスチャネル２１０は、基板１２１と接触することができるＥＳＣ１２０の表面上に形成することができる。この１つまたは複数のガスチャネル２１０は、単一同心円パターン、放射パターンまたは直線格子パターンなど、さまざまな向きに配置することができる。ガス源２０２からガス導管２０３を通して放出口２１２に供給されたガスは、基板１２１とＥＳＣ１２０の間の熱伝達を容易にするためのこの１つまたは複数のガスチャネル２１０を通って分散することができる。この１つまたは複数のガスチャネル２１０の深さを、伝導による熱伝達を容易にするように適合させることが企図される。これに従って、熱伝導による熱伝達を容易にするために、この深さを、基板１２１とＥＳＣ１２０の間をガスの原子が移動することができる十分に浅いものとすることができる。柱、リッジ（ｒｉｄｇｅ）などの１つまたは複数のディバイダ（ｄｉｖｉｄｅｒ）２１４が、この１つまたは複数のガスチャネル２１０を分離および画定することができる。ディバイダ２１４は基板１２１と接触することができ、この１つまたは複数のガスチャネル２１０から、数μｍ、例えば約１μｍから約１０μｍの間、例えば約２μｍから約５μｍの間の距離だけ延びることができる。

図２に示されているように、ＥＳＣ１２０は基板支持体本体１１８に静電的に結合することができ、基板１２１はＥＳＣ１２０に静電的に結合することができる。ＥＳＣ１２０は、１つまたは別個の複数の電極アセンブリを備えることができる。この電極アセンブリについては図５に関して後に詳細に論じる。第１の電極アセンブリを利用して支持体本体１１８にＥＳＣ１２０を結合し、第２の電極アセンブリを利用してＥＳＣ１２０に基板１２１を固定する実施形態では、第１の電気リード線２０５を介して第１の電源２０４を第１の電極アセンブリに結合し、第２の電気リード線２０７を介して第２の電源２０６を第２の電極アセンブリに結合することができる。動作について説明すると、第１の電源２０４は、ＥＳＣ１２０を基板支持体本体１１８にチャックすることができる電気信号を供給することができ、第２の電源２０６は、基板１２１をＥＳＣ１２０にチャックすることができる電気信号を供給することができる。基板１２１上で実行される処理操作の間、基板１２１およびＥＳＣ１２０はチャックされた状態に維持される。基板１２１もしくはＥＳＣ１２０またはその両方を基板支持体本体１１８から取り外すためには、基板１２１がＥＳＣ１２０から取り外され、ＥＳＣ１２０が支持体本体１１８から取り外されることを可能にするために、基板／ＥＳＣをチャックするのに使用された信号とは反対の極性を有する電気信号パルスを供給することができる。

図３は、持ち上げられた位置に基板１２１がある、図２の基板支持体１５０の略断面図である。基板１２１がＥＳＣ１２０から静電的に分離された後、第１のアクチュエータ１９０を起動させて、第２のリフトピン１２３の遠位端に接触したリフトリング３０２を上昇させる。リフトリング３０２が支持体本体１１８に向かって持ち上げられると、リフトピン１２３は上方へ変位し、次いで支持面１６６から突出し、ついには、基板１２１が、支持面１６６の上方に、支持面１６６から距離を置いて配置される。この距離は、基板１２１のロボット移送を容易にするために基板１２１と支持面１６６の間にロボットブレード（ｒｏｂｏｔ ｂｌａｄｅ）（図示せず）を通すことができる距離である。第１のアクチュエータ１９０を作動させて、第１のリフトリング３０２を支持体本体１１８から離れる方向に移動させ、それによって、リフトピン１２３が、引っ込められた位置に戻ることを可能にすることによって、基板１２１を支持面１６６上に着座させることができる。この引っ込められた位置は、基板１２１を下げ、基板１２１を支持面１６６上に着座させる、図２に示された位置である。

支持面１６６上に着座させた後、第２の電源２０６から電気信号を供給してＥＳＣ１２０に基板１２１を静電的に結合することによって、基板支持体１５０に基板１２１を固定することができる。

図４は、持ち上げられた位置にあるＥＳＣ１２０が示された、図２の基板支持体１５０の略断面図であり、この位置では、ＥＳＣ１２０が、支持体本体１１８の上面１６８の上方に、上面１６８から間隔を置いて配置されている。ＥＳＣ１２０が基板支持体本体１１８から静電的に分離され、または他の方法で固定解除された後、第２のアクチュエータ１９２を起動させて、第２のリフトリング３０４を支持体本体１１８に向かって変位させることができる。第２のリフトリング３０４は第２のリフトピン１２２の遠位端に接触しており、それによって、リフトピン１２２は支持体本体１１８内を通って延び、次いでＥＳＣ１２０と係合し、それによって、ＥＳＣ１２０を、支持体本体１１８の上面１６８の上方に、上面１６８から間隔を置いて配置する。これは、真空を中断することなくロボットによってチャンバ１００からＥＳＣ１２０を取り出し、ＥＳＣ１２０を取り替えるのを容易にするために、支持体本体１１８とＥＳＣ１２０の間にロボットブレード（図示せず）のための空間が広がることを可能にするためである。第２のリフトピン１２２上に取替えＥＳＣ１２０が置かれた後、第２のアクチュエータ１９２はリフトリング３０４を下げることができ、そのようにして、リフトピン１２２が本体１１８内に引っ込むこと、および、リフトピン１２２が、図２にされているように、ＥＳＣ１２０を上面１６８上に着座させることを可能にすることができる。プロセス容積１０５を大気にさらすことなくチャンバ１００からＥＳＣ１２０を迅速かつ容易に取り出すことができることにより、伝統的なＥＳＣ保守手順に関連したコストおよび時間が低減する。

本体１１８の上面１６８上にＥＳＣ１２０が配置された後、適当な方法でＥＳＣ１２０を基板支持体１５０に結合することができる。例えば、第１の電源２０４によってＥＳＣ１２０に電気信号を供給して、支持体本体１１８の上面１６８にＥＳＣ１２０を静電的に結合することができる。

単一のロボットエンドエフェクタ（すなわちロボットブレードまたはグリッパ（ｇｒｉｐｐｅｒ））を利用して、基板１２１とＥＳＣ１２０の両方を取り出すことができる。一例では、このエンドエフェクタが、基板１２１と係合するようにサイズが決められた第１の領域と、ＥＳＣ１２０と係合するようにサイズが決められた第２の領域とを有する。別の例では、基板１２１とＥＳＣ１２０が同様の直径を有し、したがって、単一のエンドエフェクタを利用して、基板１２１とＥＳＣ１２０の両方を移送することができる。

図５および６は、支持体本体１１８上に配置されたＥＳＣ１２０の一実施形態の詳細な断面図および分解図である。分かりやすくするため、図５では、リフトピンおよび関連アクチュエータが省かれている。ＥＳＣ１２０は、支持層５１４および誘電体層５１５を備えることができる。支持層５１４は、誘電体層５１５を支持することができ、かつ望ましい熱伝達特性を有する材料、例えばガラスまたは金属材料などから形成することができる。誘電体層５１５は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなどの誘電体材料もしくはセラミック材料から形成することができ、または、一緒に積層された複数の誘電体材料層とすることができる。例えば、底部誘電体層５５０、中央部誘電体層５６０および頂部誘電体層５７０を一緒に積層して、誘電体層５１５を形成することができる。セラミック材料または誘電体材料の適当な例には、ポリマー（すなわちポリイミド）、サファイア、酸化シリコン、例えば石英またはガラス、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、イットリウム含有材料、酸化イットリウム、イットリウム−アルミニウム−ガーネット、酸化チタン、窒化チタン、炭化シリコンなどがある。支持層５１４に対して選択される材料と誘電体層５１５に対して選択される材料は、温度循環にかけられたときのこれらの層間の機械応力を低減させるため、類似した熱膨張率を有することができる。

ＥＳＣ１２０は、ＥＳＣ１２０に基板１２１を固定するために利用される少なくとも１つの電極アセンブリを含む。この少なくとも１つの電極アセンブリを利用して、支持体本体１１８の上面１６８にＥＳＣ１２０を固定することもできる。場合によっては、図１に示されているように、異なる電極アセンブリを利用して、ＥＳＣ１２０に基板１２１を固定し、支持体本体１１８の上面１６８にＥＳＣ１２０を固定してもよい。この電極アセンブリは、支持層５１４と誘電体層５１５の間に配置することができ、または誘電体層５１５内に埋め込むことができる。

例えば、図５に示されているように、ＥＳＣ１２０は、上部電極アセンブリ５３０および下部電極アセンブリ５４０を含むことができる。下部電極アセンブリ５４０は、支持層５１４上または誘電体層５１５内に配置することができ、静電引力によって支持体本体１１８にＥＳＣ１２０を固定するように構成されている。上部電極アセンブリ５３０は、頂部誘電体層５７０内に配置することができ、ＥＳＣ１２０に基板１２１を静電的に結合するように適合させることができる。

下部電極アセンブリ５４０は、誘電体層５１５の底部誘電体層５５０と中央部誘電体層５６０の間に配置することができる。中央部誘電体層５６０は、上部電極アセンブリ５３０と下部電極アセンブリ５４０の間の電荷リークを防ぐように適合させることができる。上部電極アセンブリ５３０は、誘電体層５１５の頂部誘電体層５７０と中央部誘電体層５６０の間に配置することができる。頂部誘電体層５７０の、中央部誘電体層５６０とは反対の側を向いた表面は、処理の間その上に基板１２１が存在する支持面１６６を画定する。

上部電極アセンブリ５３０は、第１の電極５１７および第２の電極５１９として示された、複数の分散された電極を含む。第１の電極５１７は、正電荷が印加されているように示されており、第２の電極５１９は、負電荷が印加されているように示されている。同様に、下部電極アセンブリ５４０は、正電荷が印加された第３の電極５２３および負電荷が印加された第４の電極５２１として示された、複数の分散された電極を含む。

上部電極アセンブリ５３０は、ビア５１６、５１８、１つまたは複数のコネクタ５１２、１つまたは複数の導体５１０およびリード線５０２、５０４を介して第１の電源２０４に電気的に結合することができる。第１のビア５１６は、前記１つまたは複数の第１の電極５１７に結合することができ、誘電体層５１５および支持層５１４を貫いてコネクタ５１２まで延びることができる。前記１つまたは複数の第１の電極５１７は、隣接する誘電体材料５１５の熱膨張率に類似した熱膨張率を有する金属材料から製造することができる。第１のビア５１６は、銅、アルミニウムなどの導電性材料から製造することができる。コネクタ５１２は、支持層５１４内に形成することができ、同様に、銅、アルミニウムなどの導電性材料から製造することができる。示されているように、コネクタ５１２は、導体５１０と接触している。ＥＳＣ１２０が支持体本体１１８から持ち上げられたとき、導体５１０は、支持体本体１１８の頂面を超えてわずかに延びることができる。ばねなどの導体５１０は、銅、アルミニウムなどの導電性材料から製造することができる。導体５１０は、はんだ付けまたは他の適当な接続などによって基板支持体本体１１８に結合することができ、導体５１０には、第１のリード線５０２を電気的に結合することができる。第１のリード線５０２は、支持体本体１１８およびベース２０８を貫いて第１の電源２０４まで延びることができる。第１のリード線５０２も、銅、アルミニウムなどの導電性材料から製造することができる。

第２のビア５１８は、第２の電極５１９に結合することができ、誘電体層５１５および支持層５１４を貫いてコネクタ５１２まで延びることができる。導体５１０は、コネクタ５１２および支持体本体１１８に電気的に結合することができる。第２のリード線５０４は、導体５１０に結合することができ、支持体本体１１８およびベース２０８を貫いて第１の電源２０４まで延びることができる。前記１つまたは複数の第２の電極５１９と第１の電源２０４とを結合するこれらの要素は、上で言及した材料と実質的に同じ材料から製造することができる。

動作について説明すると、第１の電源２０４から電力が供給されたときに静電力を発生させるため、上部電極アセンブリ５３０の前記１つまたは複数の第１の電極５１７に正電荷を印加することができ、前記１つまたは複数の第２の電極５１９に負電荷を印加することができる。チャッキング中は、上部電極５１７、５１９から発生した静電力が、それらの電極上に配置された基板をチャックし、固定された位置に保持する。第１の電源２０４からの供給電力をオフにすると、上部電極５１７、５１９内で発生した電荷は消滅し、ＥＳＣ１２０上に保持された基板を解放する。

上部電極アセンブリ５３０と同様に、下部電極アセンブリ５４０は、ビア５２０、５２２、コネクタ５１２、導体５１０およびリード線５０６、５０８を介して第２の電源２０６に電気的に結合することができる。第３のビア５２２は、前記１つまたは複数の第３の電極５２３に結合することができ、誘電体層５１５および支持層５１４を貫いてコネクタ５１２まで延びることができる。第３のビア５２２は、銅、アルミニウムなどの導電性材料から製造することができる。コネクタ５１２は、支持層５１４内に形成することができ、同様に、銅、アルミニウムなどの導電性材料から製造することができる。示されているように、コネクタ５１２は、導体５１０と接触している。ＥＳＣ１２０が支持体本体１１８から持ち上げられたとき、導体５１０は、支持体本体１１８の頂面を超えて延びることができる。ばねなどの導体５１０は、銅、アルミニウムなどの導電性材料から製造することができる。導体５１０は、はんだ付けなどによって支持体本体１１８に結合することができ、導体５１０には、第３のリード線５０６を電気的に結合することができる。第３のリード線５０６は、支持体本体１１８およびベース２０８を貫いて第２の電源２０６まで延びることができる。第３のリード線５０６も、銅、アルミニウムなどの導電性材料から製造することができる。

第４のビア５２０は、前記１つまたは複数の第４の電極５２１に結合することができ、誘電体層５１５および支持層５１４を貫いてコネクタ５１２まで延びることができる。導体５１０は、コネクタ５１２および支持体本体１１８に電気的に結合することができる。第４のリード線５０８は、導体５１０に結合することができ、支持体本体１１８およびベース２０８を貫いて第２の電源２０６まで延びることができる。前記１つまたは複数の第４の電極５２１と第２の電源２０６とを結合するこれらの要素は、上で言及した材料と実質的に同じ材料から製造することができる。

動作について説明すると、第２の電源２０６から電力が供給されたときに静電力を発生させるため、下部電極アセンブリ５４０の前記１つまたは複数の第３の電極５２３に正電荷を印加することができ、前記１つまたは複数の第４の電極５２１に負電荷を印加することができる。チャッキング中は、下部電極５２１、５２３から発生した静電力が、支持体本体１１８上の固定された位置にＥＳＣ１２０をチャックし、保持する。第２の電源２０６からの供給電力をオフにすると、下部電極５２１、５２３内で発生した電荷は消滅し、支持体本体１１８上に保持されたＥＳＣ１２０を解放する。機械的手段を利用して、支持体本体１１８にＥＳＣ１２０をクランプすることも企図される。この実施形態では、このクランピング手段が、上部電極および／または下部電極に対する電気経路を提供してもよく、その場合には、ＥＳＣ１２０を貫いてビアを形成する必要性を排除することができる。

ＥＳＣ１２０は、製造するのに、従来のＥＳＣよりも少ない材料および従来のＥＳＣよりも少数の処理ステップを必要とすることがある。したがって、ＥＳＣを製作し使用するコストを大幅に低減させることができる。さらに、基板支持体からＥＳＣを取り外すこと、およびチャンバからＥＳＣを取り出すことが容易であることも、所有コストを低減させる可能性がある。事後保守および予防保守、ならびにＥＳＣの取替えを、より効率的でより費用効果が高い方法で実行することができる。

以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく本開示の他の追加の実施形態を考案することができる。本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

1. 静電チャックであって、
   前記静電チャックの底部を画定する底面および頂面を有する実質的に堅い支持層と、
   第１の電極と、
   前記第１の電極と少なくとも部分的に交互に配置された第２の電極と、
   前記静電チャックの頂部を画定する頂面を有する誘電体層と
   を備え、前記第１および第２の電極が、前記誘電体層の前記頂面と前記支持層の前記頂面との間に配置されており、前記支持層、前記電極および前記誘電体層が単一体を形成し、前記静電チャックがさらに、
   前記第１の電極に結合された第１のコネクタであり、前記静電チャックの前記底部に対して露出した第１のコネクタと、
   前記第２の電極に結合された第２のコネクタであり、前記静電チャックの前記底部に対して露出した第２のコネクタと
   を備え、
   前記第１および第２のコネクタが、ばね式の導体と接触することによって電源に電気的に接続するように構成された
   静電チャック。
2. 前記第１のコネクタが導電性パッドを含む、請求項１に記載の静電チャック。
3. 前記支持層を貫いて前記パッドを前記第１の電極に電気的に接続する１つまたは複数の導電性ビア
   をさらに備える、請求項１に記載の静電チャック。
4. 前記第１の電極が、前記第２の電極の複数のフィンガと交互に配置された複数のフィンガを備える、請求項１に記載の静電チャック。
5. 前記支持層および前記誘電体層が、前記支持層および前記誘電体層内に形成されたガス導管と、前記支持層および前記誘電体層を貫いて形成された３つ以上のリフトピン孔とを有する、請求項１に記載の静電チャック。
6. 前記誘電体層の前記頂面が、前記誘電体層の前記頂面内に形成された１つまたは複数のガスチャネルを有し、前記ガスチャネルが前記ガス導管に結合された、請求項４に記載の静電チャック。
7. 基板をチャックする装置であって、
   （ａ）
   頂面と、
   前記頂面を貫いて形成された孔の中に配置された第１の複数のリフトピンと、
   前記頂面を貫いて形成された孔の中に配置された第２の複数のリフトピンと
   を備える支持部材と、
   （ｂ）前記支持部材の前記頂面上に配置された静電チャックと
   を備え、前記静電チャックが、
   前記静電チャックの底部を画定する底面および頂面を有する実質的に堅い支持層と、
   第２の電極と少なくとも部分的に交互に配置された第１の電極と、
   前記静電チャックの頂部を画定する頂面を有する誘電体層と
   を備え、前記第１および第２の電極が、前記誘電体層の前記頂面と前記支持層の前記頂面との間に配置されており、前記装置がさらに、
   （ｃ）前記誘電体層の前記頂面から突出する持ち上げられた位置と、前記誘電体層の前記頂面の高さと同じかまたはそれよりも低い引っ込められた位置との間で、前記第１の複数のリフトピンを変位させるように構成された第１のアクチュエータと、
   （ｄ）前記支持部材の前記頂面から間隔を置いて前記静電チャックを配置する持ち上げられた位置と、前記支持部材の前記頂面上に前記静電チャックを着座させる引っ込められた位置との間で、前記第２の複数のリフトピンを変位させるように構成された第２のアクチュエータと
   を備える装置。
8. 前記支持部材の前記頂面が、
   前記静電チャックを受け取る凹み
   を備える、請求項７に記載の装置。
9. 前記静電チャックが、
   前記静電チャックの外側端面内に形成された１つまたは複数のガス送達溝であり、前記静電チャックの前記頂面内に形成されたもう１つのガス送達溝に結合された１つまたは複数のガス送達溝を備え、前記支持部材の前記頂面内に形成された前記凹みの側壁が、前記静電チャックの前記外側端面内に形成された前記ガス送達溝の境界をなす、
   請求項８に記載の装置。
10. 前記静電チャックおよび前記支持部材が、前記支持部材に対する前記静電チャックの位置に応じて自動的に係合し、自動的に係合を解くように構成された電気接続を有する、請求項８に記載の装置。
11. 前記誘電体層が、前記支持層の熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率を備える、請求項８に記載の装置。
12. 前記第１の電極が、前記第２の電極の複数のフィンガと交互に配置された複数のフィンガを備える、請求項８に記載の装置。
13. 処理チャンバ内の静電チャックを取り替える方法であって、
    第１の一組のリフトピンを作動させて、前記処理チャンバ内に配置された支持部材から第１の静電チャックを離隔させること、
    ロボットによって、前記第１の一組のリフトピンから前記第１の静電チャックを取り外すこと、
    ロボットによって、前記第１の一組のリフトピン上に第２の静電チャックを置くこと、および
    前記第１の一組のリフトピンを作動させて、前記支持部材上に前記第２の静電チャックをセットすること
    を含む方法。
14. ロボットによって、前記第１の一組のリフトピン上に前記第２の静電チャックを置くことが、
    前記第２の静電チャックを貫いて形成された孔を第２の一組のリフトピンと整列させることを含み、前記第２の一組のリフトピンが、前記第２の静電チャックの上方に、加工物を、前記第２の静電チャックから間隔を置いて配置する位置まで作動するように構成された、
    請求項１３に記載の方法。
15. 前記支持部材に前記第２の静電チャックを固定すること、および
    前記支持部材に対して前記第２の静電チャックを静電的に保持すること
    をさらに含む、請求項１３に記載の方法。

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