JP2023526600A - 光照射を使用した基板の電気的クランプを強化するためのシステム装置及び方法 - Google Patents

Abstract

装置は、基板を固定するクランプを含んでよく、クランプは、基板の背面に対向して配置され、基板がクランプ上に配置されているときには、照射システムは基板に放射線を導くように配置され、放射線は、基板内に可動電荷を発生させるため、閾値エネルギー以上の放射エネルギーを有し、照射システムは、基板の背面とは反対側の基板の前面に放射線を導くように配置されている。【選択図】図１

Description

本実施形態は、基板処理に関し、より具体的には、基板を保持するための静電クランプに関する。

静電クランプ（静電チャックとも称される）などの基板ホルダは、半導体製造、太陽電池製造、及び他の構成要素の加工を含む多くの製造プロセスに広く使用されている。静電クランプは、近傍の電荷の直接の影響により、電荷が対象物中で再分配される静電誘導の原理を使用する。例えば、電気的に中性の基板の近傍の正に帯電した対象物は、基板の表面上に負の電荷を誘導する。この電荷は、対象物と基板との間に引力を生成する。比較的低いバルク抵抗率を有する導電性基板及び半導電性基板のクランプに関しては、電荷の再分配は、導電性基板に隣接する絶縁体内に埋め込まれた電極に電圧を印加することによって容易に達成される。そのため、静電クランプは、比較的低いバルク抵抗率を有するシリコンウエハなどの半導体基板を保持するために広く使用されるようになってきている。

１つのタイプの静電クランプは、クランプを生成するためにＡＣ電圧を印加し、導電性基板又は低抵抗率半導電性基板の迅速なクランプ（固定）及びデクランプ（固定解除）を可能にする。しかしながら、既知のＤＣ静電クランプ又はＡＣ静電クランプは、高抵抗半導体基板又は電気絶縁性基板を固定する際には効果がない。

加えて、基板の帯電の問題は、特にイオン注入などの高抵抗基板の処理に関しては、基板処理に悪影響を及ぼす可能性がある。静電クランプに加えて、機械的クランプなどの非静電クランプは、導電性リフトピン、グラウンドピンを組み込むことができるが、固定される基板が高抵抗であるときには、そのようなピンの動作が損なわれる可能性がある。加えて、イオン注入装置では、注入中の基板上の電荷蓄積は、基板の帯電に対抗するために電子フラッドガンなどの電荷補償の使用が必要となりうる。

これらの検討事項及びその他の検討事項に関連して本開示が提供される。

本概要は、以下の「発明を実施するための形態」で詳述する概念から選択したものを、簡略化した形で紹介するために設けられている。本概要は、特許請求される発明の主題の重要な特徴又は本質的な特徴を確認することを意図しておらず、また、特許請求される発明の主題の範囲を決定する際の補助としても意図されていない。

一実施形態では、装置は、基板を固定するためのクランプであって、基板の背面に対向して配置されるクランプと、基板がクランプ上に配置されるとき、放射線を基板に導くように配置される照射システムとを含みうる。このように、放射線は、放射エネルギーによって特徴付けられてよく、放射エネルギーは、基板内に可動電荷を生成するための閾値エネルギー以上であり、照射システムは、基板の背面とは反対側の基板の前面に放射線を導くように配置される。

別の実施形態では、基板処理システムは処理チャンバを含んでもよく、基板を固定する静電クランプは処理チャンバ内に配置され、静電クランプは基板の背面に対向して配置される。基板処理システムは、基板が静電クランプ上に配置されるときに、基板の背面とは反対側の基板の前面に放射線を導くように配置された照射システムを含んでもよく、放射線は２．５ｅＶ以上の放射エネルギーを有する。

さらなる実施形態では、イオン注入システムは、イオンビームを生成し、そのイオンビームを基板、並びに基板を固定するため、基板の背面に対向して配置される静電クランプに導く一組のビームライン構成要素を含んでもよい。イオン注入システムは、基板が静電クランプ上に配置されているときには、基板の背面とは反対側の基板の前面に放射線を導くように配置された照射システムを含んでもよく、放射線は２．５ｅＶに等しい放射エネルギーを有する。

本開示の実施形態による静電クランプ装置を示す。 本開示の他の実施形態によるクランプ装置を示す。 静電クランプの例を示す。 本開示の様々な実施形態による静電クランプ装置の側面図を示す。 本開示の様々な実施形態による別の静電クランプ装置の側面図を示す。 本開示の様々な実施形態によるさらなる静電クランプ装置の側面図を示す。 本開示の様々な実施形態によるさらに別の静電クランプ装置の側面図を示す。 本開示の様々な実施形態による追加の静電クランプ装置の側面図を示す。 本開示の様々な実施形態による別の静電クランプ装置の側面図を示す。 異なる実施形態による走査放射線ビームの幾何学的形状を示す。 異なる実施形態による走査放射線ビームの幾何学的形状を示す。 本開示の様々な実施形態によるさらに別の静電クランプ装置の側面図を示す。 本開示の様々な実施形態による追加の静電クランプ装置の側面図を示す。 本開示の様々な実施形態による別の静電クランプ装置の側面図を示す。 本開示の様々な実施形態による別の静電クランプ装置の側面図を示す。 本開示の様々な実施形態によるさらに別の静電クランプ装置の側面図を示す。 本開示の様々な実施形態による処理システムの側面図を示す。 放射線波長とエネルギーとの関係を示す。 いくつかの実施形態による静電クランプのための例示的な制御システムを示す。 様々な基板タイプについての帯電時間と抵抗率との間の関連性を示す。 本実施形態の静電クランプ装置での使用に適した放射線源の例示的な放射照度曲線を示す。 ＳｉＯ_２に対する放射エネルギーの関数として光電流の発生を示す。 本実施形態の静電クランプ装置での使用に適した放射線源の別の例示的な放射照度曲線を示す。 例示的な処理の流れを示す。 別の例示的な処理の流れを示す。 さらなる例示的な処理の流れを示す。 追加の例示的な処理の流れを示す。 別の例示的な処理の流れを示す。 処理システムの実施形態を示す。

本実施形態は、基板クランプの能力を高めるための装置及び技術を提供する。様々な実施形態において、クランプ装置、及び処理システムが、高抵抗率基板を含む様々な基板を固定するのに適していることが開示されている。様々な実施形態は、可視光、並びに紫外線（ＵＶ）範囲及び真空紫外線（ＶＵＶ）範囲（＜２００ｎｍ）の波長を含む、より短い波長の放射線を生成することができる放射線源を採用する。したがって、種々の実施形態は、クランプ前、クランプ中、及びクランプ後の放射線による基板の照射を含む、様々な基板の光支援電気クランプ及びリリース（ｐｈｏｔｏ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｌａｍｐｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｌｅａｓｉｎｇ）と称されるものを提供する。

図１は、本開示の実施形態による静電クランプシステム１００を示す。静電クランプシステム１００は、基板が任意の適切な目的のために固定されるべき任意の適切な環境において配備されうる。様々な実施形態において、静電クランプシステム１００は、基板１１２を収容するため基板チャンバ１０２内に配置されてもよい。様々な非限定的な実施形態では、基板チャンバ１０２は、基板１１２をシステムに装填するためのロードチャンバ、基板１１２を配置場所の間で移送するための移送チャンバ、又は基板１１２に少なくとも１つの処理を加えるための処理チャンバを表しうる。適切な処理チャンバは、基板１１２上への層堆積、基板１１２のエッチング、基板１１２の加熱、基板１１２へのイオン注入、又は他の適切な処理のためのチャンバを含む。

図１に示すように、静電クランプシステム１００は、静電クランプ構成要素１１４を含むクランプ装置１０４を含んでもよい。静電クランプ構成要素１１４は、冷却ブロック、ヒータ、ガスチャネル、電極、配線などを含む既知の静電クランプの既知の構成要素を含むことができる。分かりやすくするために、静電クランプ構成要素１１４の一般的構成要素のみが示されている。図１に示すように、静電クランプ構成要素１１４は、基板１１２を直接支持するための絶縁体部分１０８、並びに、絶縁体部分１０８に電圧を印加するための電極アセンブリ１１０を含むことができる。電極アセンブリ１１０は、少なくとも１つの電極を含んでもよく、異なる実施形態において、ＤＣ電圧又はＡＣ電圧を印加するように動作可能であってもよい。いくつかの実施形態では、静電クランプシステム１００は、低抵抗基板を固定するための既知の静電クランプのように機能してもよい。

図１にさらに示すように、クランプ装置１０４は、放射線１２０として示される放射線を基板１１２に導くように配置された照射システム１０６をさらに含んでもよい。様々な実施形態によれば、放射線１２０は、基板１１２内に可動電荷を生成するための閾値エネルギー以上の放射エネルギーによって特徴付けられうる。このようにして、照射システム１０６は、静電クランプ構成要素１１４にクランプ電圧が印加されている間に、放射線１２０を生成することができる。したがって、動作中に、また図１Ｂを参照すると、基板１１２が静電クランプ構成要素１１４によって固定されるときには、高い電場を作り出し、大きなクランプ力を生成するため、
基板１１２内に存在する電荷は、逆の極性によって、電極アセンブリ１１０の電極の上に移動しうる。

特に、そのような電荷運動に要する時間は、図１６に示されるように、基板１１２の抵抗率に依存する。図１６には、異なるタイプの共通基板の電荷に対する抵抗率及び応答時間の範囲が示されている。応答時間は、照射システム１０６を適用せずにクランプ電圧でクランプされた基板について示されている。「レギュラーＳｉウエハ」と呼ばれる基板は、比較的低い抵抗のシリコンウエハに対する抵抗率の範囲を表し、ほぼ１Ω・ｃｍ～１，０００Ω・ｃｍの範囲の抵抗率を示す。この例では、応答時間は約１μｓ～１００μｓである。図１６には、ＡＣクランプの立ち上がり時間及びクランプ期間も示されている。図に示すように、この立ち上がり時間は、通常のシリコンウエハの場合の応答時間と一致する。図１６はまた、高バルク抵抗率シリコンウエハ（ＨＢＲ Ｓｉウエハ）、ＨＢＲ炭化ケイ素ウエハ（ＨＢＲ ＳｉＣ）、及びガラス基板における電荷に対する応答時間を示す。特に、これらの他の基板のバルク抵抗率は、ガラス基板の場合には、１０^－２秒を超えて、最大１０^８秒にまで及ぶ。これらのより長い応答時間は、ＡＣ電圧の印加と一致する時間期間内に、電荷がこれらの基板内で移動できないことを意味する。加えて、ＤＣ電圧を印加しても、応答時間は、特にＨＢＲ ＳｉＣ及びガラスの場合、実用的な処理目的のためには遅すぎるであろう。

基板１１２の抵抗率が高すぎると、クランプ電圧が静電クランプ構成要素１１４によって印加されるとき、電荷はクランプ力を確立するのに十分な速さで移動できない。ガラスウエハなどの絶縁基板の場合には、基板１１２のクランプ及び処理に関連する時間スケールと比較して、帯電時間は実質的に無限大であり、その持続時間は秒単位から最大数分の単位になりうる。このように、照射システム１０６を使用しないと、基本的に印加されたクランプ電圧に応答して基板電荷が発生せず、その結果、クランプ力はほぼゼロになる。

したがって、クランプ装置１０４の使用により、ＨＢＲ半導体ウエハ及びガラスを含む基板のクランプが可能になる。高抵抗基板のクランプの問題に対処することに加えて、クランプ装置１０４は、別の問題、例えば、摩擦電気による電荷の除去が非常に困難である、高抵抗基板上での不要電荷の発生に対処するのに役立つ。基板１１２上に可動電荷を発生させることによって、クランプ装置１０４は、基板のデクランプをさらに容易にする。絶縁材料における高い抵抗率は異なる要因に由来する。第１に、これらの材料は、通常、非常に大きい電子バンドギャップを有する。例えば、ＳｉＯ_２などの酸化ケイ素の場合、バンドギャップは約８ｅＶである。半導体中のドーパントとは異なり、絶縁体中の不純物もはるかに高いイオン化エネルギーを有する。その結果、このような基板中の可動電荷濃度は非常に低い。第２に、一般的な絶縁材料の多くは、ケイ酸塩ガラスなどの非晶質である。周期的結晶構造の欠如は、比較的低い電荷移動度をもたらす。本開示の実施形態によれば、放射線１２０の適用下で、ガラスなどの高抵抗率基板の導電率は、電子が伝導帯内のいわゆる拡張状態に入るように、高抵抗率材料の電子に十分なエネルギーを付与することによって著しく高められうる。Ｓｉを含む狭バンドギャップ半導体では、赤外線照射のような低エネルギー光子は、バンドギャップを克服するのに十分なエネルギーを提供する。ＳｉＣなどの広バンドギャップ半導体材料では、長波ＵＶ放射線（３１５ｎｍ～４００ｎｍ）は、バンドギャップを克服し、電荷キャリアを生成するのに十分なものを提供しうる。このような波長範囲に関して、様々な非限定的な実施形態では、照射システム１０６は、レーザダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）、アークランプ、又は他の光源を含む光源として具現化されうる。

追加の実施形態によれば、ガラス基板などの絶縁基板として一般に知られている基板の場合、以下でさらに詳述するように、他のタイプの放射源を照射システム１０６に使用することができる。一般的に、照射システム１０６は、基板１１２として使用される基板のタイプに対して可動電荷を生成するのに十分なエネルギーを有する放射線１２０を提供するように配置されるであろう。しかしながら、様々な非限定的な実施形態では、照射システム１０６は、少なくとも以下の基板タイプを固定するように構成することができる。すなわち、１）通常のシリコンウエハ：抵抗率＜１，０００Ω・ｃｍ、２）高抵抗率シリコン又はシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウエハ：抵抗率１，０００～１００，０００Ω・ｃｍ、３）炭化ケイ素ウエハ：１０^９Ω・ｃｍまでの抵抗率で利用可能、及び４）ガラス：抵抗率＞１０^１２Ω・ｃｍ、５）シリコン・オン・ガラス、である。

本開示の種々の実施形態によれば、照射システム１０６は、前面側の前面１１２Ａ又は背面側の背面１１２Ｂを含む、基板１１２の主面に照射を提供するように配置される。異なる実施形態によれば、放射線１２０は、直接、見通し線方式で提供されてよく、反射によって提供されてもよく、基板のブランケット照射を通して、基板を走査することによって、照射源を走査することによって、又はこれらの方法の組合せによって提供されてもよい。理想的には、基板全体にわたる高強度で均一な光照射が有用である。光源及び静電クランプ装置の構成に制約があるため、特定の実施形態は、基板における光生成の有効性を最大化するための新規な構成を提供する。以下に示すように、図２～図８の実施形態では、異なる静電クランプシステムが示されており、ここでは基板ステージ２０２が描かれており、この基板ステージは、図１に関しては一般的に上述のように、静電クランプを含んでもよい。

図１Ａを参照すると、本開示の追加の実施形態によるクランプ装置１５０が示されている。この場合、クランプ装置１５０は、任意の適切な機械的構成要素を使用して基板１１２を保持するための機械的クランプ１５４（任意選択的にスタンドオフ１５６を含む）を含む。クランプ装置１５０は、上述の照射システム１０６を含む。動作中、基板１１２が機械的クランプ１５４によって保持されている間に、基板１１２とリフトピン又は接地ピン（別々に図示せず）との間のより良好な電気伝導を提供すること、又は基板１１２の表面帯電を減少させることなどによって、基板１１２内の可動電荷を増加させ、基板の処理を補助するため、放射線１２０は基板１１２に向けられてもよい。

図２は、本開示の様々な実施形態による静電クランプシステム２００の側面図を示す。この実施形態では、照射システム２０１は、放射線２０８を基板１１２の前面に導くように配置される。いくつかの実施形態では、基板ステージ２０２は静止していてもよいが、他の実施形態では、基板ステージ２０２は、少なくとも１つの方向に沿って基板１１２を走査するために、既知の走査構成要素（図示せず）などの走査構成要素を含んでもよい。同様に、いくつかの実施形態では、放射線２０８は、静止ビームとして提供されてもよく、このビームは、基板の全体を覆うように配置される。図示の直交座標系のＹ軸に沿ってなど、基板ステージ２０２が基板を走査するように配置されるいくつかの実施形態では、放射線２０８は、図２に示唆されるように、基板１１２の走査範囲全体を覆うような方法で提供されてもよい。例えば、照射システム２０１は、基板１１２内の光キャリアを生成するのに適したエネルギーで放射線２０８を生成する構成要素を含む、照射源２０４と称されるものを含んでもよく、異なる照射源の例は以下で詳述される。照射源２０４は、ある寸法を有するビームとして放射線を生成することができる。いくつかの実施形態では、照射源２０４によって放射されるビームは、十分に大きくてもよく、又は基板１１２を覆うのに十分に大きくなるように拡張してもよい。

他の実施形態では、照射システム２０１は、基板１１２の全体を覆うために、照射源２０４から受け取った放射線のビームを拡張し、また、放射線２０８を生成するように放射線のビームを拡張する、照射源２０４と基板１１２との間に配置される光学系２０６をさらに含んでもよい。光学系２０６のための適切な光学系の一例は、光学レンズなどの一組の屈折光学素子である。この実施形態及びこれに続く実施形態では、「光学系」は、ＵＶ範囲の放射線を取り扱う能力を提供し、屈折光学素子は、ＵＶ放射線を屈折させるための光学素子を意味し、ミラー光学素子は、ＵＶ放射線を反射するために適していることを意味するであろう。

図３は、本開示の様々な実施形態による静電クランプシステム２２０の側面図を示す。この実施形態では、照射システム２１１は、放射線２１２を基板１１２の前面に導くために異なる方法で配置される。いくつかの実施形態では、基板ステージ２０２は静止していてもよいが、他の実施形態では、基板ステージ２０２は、少なくとも１つの方向に沿って基板１１２を走査するために、既知の走査構成要素（図示せず）などの走査構成要素を含んでもよい。同様に、いくつかの実施形態では、放射線２１２は、静止ビームとして提供されてもよく、このビームは、基板の全体を覆うように配置される。例えば、図示の直交座標系のＹ軸に沿って、基板ステージ２０２が基板を走査するように配置されるいくつかの実施形態では、放射線２１２は、図３に示唆されるように、基板１１２の走査範囲全体を覆うような方法で提供されてもよい。例えば、照射システム２１１は、図２に関して上述のように、照射源２０４を含むことができる。照射源２０４は、ある寸法を有するビームとして放射線を生成することができる。この構成では、照射源２０４は、最初は基板１１２に向けられないビームとして放射線を放射することができる。照射システム２１１は、照射源２０４によって生成されるビームを反射し、反射ビームを放射２１２として基板１１２に導くように配置される光学系２１０をさらに含むことができる。光学系２１０は、光学ミラーを含んでもよく、一方、光学ミラーは、いくつかの実施形態では、基板１１２の全体を覆うため、照射源２０４から受け取った放射線のビームを拡張し、放射線のビームを反射して拡張し、放射線２１２を生成するように、拡張ミラーとして配置されてもよい。さらなる実施形態では、照射システムは、屈折光学素子とミラー光学素子との組み合わせを含んでもよい。照射のための光学素子の選択は、素子の間隔及び配置、並びに基板１１２を覆う照射を生成するための効率を考慮することによって導かれてもよい。

図４は、本開示の様々な実施形態による、別の静電クランプシステム２５０の側面図を示す。この例では、静電クランプシステム２５０は、上述のように、基板ステージ２０２と、照射源２０４とを含むことができる。静電クランプシステム２５０は、さらに、光学系２５２が照射源２０４から受け取られる放射線ビームに対する走査能力を提供するための構成要素を含むという点で、図２の実施形態とは異なる光学系２５２を有する照射システム２５１を含んでもよい。走査能力は、例えば、電動構成要素によって提供されてもよい。様々な実施形態に従って、放射線２５４は、初期ビームサイズから拡張されるビームとして提供されてもよい。

本開示の様々な実施形態にしたがって、光学系２５２は、放射線２５４のビーム走査を提供する。いくつかの実施形態では、光学系２５２は、基板１１２が走査される構成で、基板１１２の走査に追従するように放射線を走査することもできる。例えば、照射源２０４及び光学系２５２は、基板１１２を覆う幅を有するビームとして放射線２５４を生成する屈折光学素子を含んでもよい。

光学系２５２はさらに、回転、並進、又は回転と並進によって光学レンズを運動させるように配置されたレンズ駆動機構を備えてもよい。例えば、光学系２５２はさらに、走査構成要素と共に構成されてよく、基板１１２が毎分１０ｃｍの速度でＹ軸に沿って走査されるとき、放射線２５４は、任意の場合に基板１１２を覆うように同じ方向に同じ速度で走査される。このようにして、基板１１２に向けられた放射線２５４の幅は、基板１１２が走査された場合でさえも、基板幅よりも実質的に大きくする必要はなく、したがって、基板１１２を収容するチャンバの残りの部分の他の構成要素を保護する。

他の実施形態では、放射線２５４は、レーザビーム又は高度にコリメートされたインコヒーレント光ビームなどの、基板１１２の幅と比較して比較的狭いビームとして提供されてもよい。この実施形態は、少なくともＹ方向に沿って、基板１１２の幅に対してかなり小さい幅を有するように示される放射線ビーム２５４Ａによって表される。この実施形態では、光学系２５２は、平均的な均一照射を提供するような方法で、基板１１２の全体を覆うため、例えば、Ｙ方向に沿って放射線ビーム２５４Ａを迅速に走査するための構成要素を備えることができる。基板１１２が静止したままの実施形態では、光学系２５２は、放射線ビーム２５４Ａを迅速な方法で走査して、静止基板を覆う放射線アンブレラを生成することができる。

図５は、本開示の様々な実施形態による、別の静電クランプシステム２６０の側面図を示す。この例では、静電クランプシステム２６０は、上述のように、基板ステージ２０２と、照射源２０４とを含むことができる。静電クランプシステム２６０は、さらに、光学系２６２が照射源２０４から受け取られる放射線ビームに対する走査能力を提供するための構成要素を含むという点で、図３の実施形態とは異なる光学系２６２を有する照射システム２６１を含んでもよい。走査能力は、例えば、電動構成要素によって提供されてもよい。様々な実施形態に従って、放射線２６４は、初期ビームサイズから拡張されるビームとして提供されてもよい。

本開示の様々な実施形態にしたがって、光学系２６２は、放射線２６４のビーム走査を提供する。いくつかの実施形態では、光学系２６２は、基板１１２が走査される構成で、基板１１２の走査に追従するように放射線を走査することもできる。例えば、照射源２０４及び光学系２６２は、基板１１２を覆う幅を有するビームとして放射線２６４を生成するＵＶミラーのような反射光学素子を含んでもよい。光学系２６２はさらに、走査構成要素と共に構成されてもよく、基板１１２が所与の速度でＹ軸に沿って走査されるとき、放射線２６４は、任意の場合に基板１１２を覆うように同じ方向に同じ速度で走査される。このようにして、基板１１２に向けられた放射線２６４の幅は、基板１１２が走査された場合でさえも、基板の幅よりも実質的に大きくする必要はなく、したがって、基板１１２を収容するチャンバの残りの部分の他の構成要素を保護する。

他の実施形態では、照射ビームからの放射線は、レーザビーム又は高度にコリメートされたインコヒーレント光ビームなど、基板１１２の幅と比較して比較的狭いビームとして提供されうる。この実施形態は、図６に示した静電クランプシステム２７０によって表される。基板ステージ２０２は、上述の実施形態のように構成されてもよい。この実施形態では、照射システム２７１は、基板１１２の幅に対して少なくともＹ方向に沿ってかなり小さな幅を有するように示される狭いビームを生成する照射源２７２を含む。照射源２７２は、レーザ源又はコリメートされたインコヒーレント光源であってもよい。この実施形態では、光学系２７４は、照射源２７２から放射されたビームを、放射線ビーム２７６として示される狭いビームとして受け取り、伝達するための、また、平均的な均一照射を提供する方法で、基板１１２の全体を覆うため、例えば、Ｙ方向に沿って放射線ビーム２７６を走査するための、屈折性の構成要素を備えることができる。

基板１１２が静止したままの実施形態では、光学系２７４は、放射線ビーム２７６を迅速な方法で走査して、静止基板を覆う放射線アンブレラ２７８を生成することができる。基板１１２も、例えば、Ｙ軸に沿って走査される他の実施形態では、光学系２７４は、基板１１２を横切って放射線ビーム２７６を迅速に走査する構成要素と、基板の移動に同期して放射線ビーム２７６の平均位置をゆっくりシフトさせる構成要素の両方を含んでもよい。このようにして、放射線２６４は放射線アンブレラ２７８を生成し、そのＹ軸に沿った寸法は、Ｙ軸に沿った基板の寸法に密接に対応するか又は一致し、その位置は、放射線アンブレラ２７８が、基板１１２を越えて延在しない一方で、基板１１２の全体又は基板１１２の所望の部分と重なるように配置される。より一般的には、静電クランプシステム２７０は、光学レンズと基板ステージスキャナの動き（両矢印で示される）を同期させるための同期構成要素を含んでもよく、その結果、基板１１２の走査中、放射線ビームが基板１１２の前面と位置合わせされた状態になる。放射線ビームが走査された狭いビームとして提供される別の実施形態が、図７に示されている。この実施形態は、静電クランプシステム２８０によって表され、基板ステージ２０２は、上述の実施形態のように構成されうる。この実施形態では、照射システム２８１は、図６に関して上述のように、狭いビームを生成する照射源２７２を含んでもよい。この実施形態では、光学系２８４は、照射源２７２から放射されたビームを、放射線ビーム２８６として示される狭いビームとして反射するための構成要素、及び、平均的な均一照射を提供する方法で、基板１１２の全体を覆うため、例えば、Ｙ方向に沿って放射線ビーム２８６を走査するための構成要素を備えることができる。

基板１１２が静止したままの実施形態では、光学系２８４は、例えばミラーを迅速に移動又は回転するなどの迅速な方法で放射線ビーム２８６を走査して、その結果、静止基板を覆う放射線アンブレラを生成することができる。基板１１２も、例えば、Ｙ軸に沿って走査される他の実施形態では、光学系２８４は、基板１１２を横切って放射線ビーム２８６を迅速に走査する構成要素と、基板の移動に同期して放射線ビーム２８６の平均位置をゆっくりシフトさせる構成要素の両方を含んでもよい。このようにして、放射線２６４は放射線アンブレラ２８８を生成し、そのＹ軸に沿った寸法は、Ｙ軸に沿った基板の寸法に密接に対応するか又は一致し、その位置は、放射線アンブレラ２８８が、基板１１２を越えて延在しない一方で、基板１１２の全体又は基板１１２の所望の部分と重なるように配置される。

光学系が走査された狭い放射線ビームとして基板１１２に放射線を提供する異なる実施形態では、走査された放射線ビームは、図示のように、Ｘ－Ｙ平面内を意味する基板１１２の平面内のスポットビーム又はリボンビームとして提供されてもよい。図７Ｂは、放射線ビーム２７６又は放射線ビーム２８６が、Ｘ軸に沿って細長いリボンビームとして提供される実施形態を示す。リボンビームは、Ｘ軸に沿った基板１１２の長さに匹敵する長さ寸法を有してもよく、その結果、Ｘ軸に沿って走査されず、Ｙ軸に沿ってのみ走査され、放射線アンブレラ２７８又は放射線アンブレラ２８８を生成してもよい。図７Ｃは、放射線ビーム２７６又は放射線ビーム２８６がスポットビームとして提供され、Ｘ軸に沿った基板１１２の幅と比べて比較的小さい寸法を有し、その結果、Ｘ軸に沿って、及びＹ軸に沿って走査され、放射線アンブレラ２７８又は放射線アンブレラ２８８を生成することができる実施形態を示す。

さらなる実施形態では、静電クランプシステムは、放射線ビームを基板に導くために、ミラー構成要素と屈折構成要素とを組み合わせる光学素子を含んでもよい。

図８は、本開示の様々な実施形態によるさらに別の静電クランプ装置の側面図を示す。この実施形態では、前述の基板ステージを含む静電クランプシステム２９０が示されている。前述の実施形態とは異なり、静電クランプシステム２９０は、複数の照射源を含む照射システム２９１を含む。図８の実施形態では、照射源２０４Ａ及び照射源２０４Ａとして示される２つの異なる照射源が含まれ、各照射源は前述の照射源２０４と同様に構成されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、３つ以上の照射源が使用されてもよい。図８の構成では、照射システム２９１は、ミラーシステム２９２Ａ及びミラーシステム２９２Ｂのミラー構成を使用して、２つの放射線ビームを基板１１２に向け、照射源２０４Ａ及び照射源２０４Ｂによって生成された放射線を反射し、それぞれ放射線２９４Ａ及び放射線２９４Ｂとして示されるように配置される光学系２９２を含む。異なる変形例では、光学系２９２は、例えば、幅広いビームが基板１１２に反射されうる、又は、より狭いビームが基板に反射され、上述のように放射線ビームの低速又は高速の走査が提供される、図３、図５、又は図７の前述の実施形態と同様に動作することができる。図８の構成によってもたらされる利点は、単一の放射線ビームの使用と比較して、基板１１２をより均一に照らす能力である。他の実施形態では、複数の照射源を、図２、図４及び図６の構成と同様に、それぞれの複数の屈折光学系に連結して、複数の放射線ビームを基板１１２に向けてもよく、或いは、複数の照射源を、少なくとも１つの屈折光学系及び少なくとも１つのミラー光学系の組み合わせに連結してもよい。そのような実施形態は、例えば、基板ステージ及び処理構成要素を含む他の構成要素の構成が、他の構成要素の位置に制約を課しうる、所与の処理装置内の光学系を収容するために有用でありうる。

照射を基板の前面に導くことの１つの欠点は、光キャリアが前面近くで生成される傾向がある一方で、クランプは基板の背面で行われることである。高移動度材料の場合には、前面近くでの光生成電荷キャリアの生成は、キャリアが基板を急速に横切ることができるため、基板をクランプするための問題にはならないが、ガラスなどの低移動度材料の場合には、電荷キャリアは、ウエハの背面に到達するのに過度に長い時間を要することがある。本開示のさらなる実施形態では、照射システムは、照射を基板の背面に導くように構成されてもよい。

図９は、本開示の様々な実施形態による追加の静電クランプ装置の側面図を示す。この実施形態では、静電クランプシステム３００は、照射システム３０１と共に配置され、照射システム３０１の少なくとも一部は、基板ステージ３０２内に埋め込まれる。特に、基板ステージ３０２は、基板ステージ２０２の前述の実施形態と同様に構成することができ、静電クランプ、並びに基板ステージ３０２を走査するための走査構成要素を含むことができる。照射システム３０１は、照射源３０４、照射源３０６、照射源３０８として示され、様々な場所でＸ－Ｙ平面内に分布している複数の照射源を含みうる。一般的に、異なる照射源は、一次元アレイ又は二次元アレイで基板ステージ３０２を横切って分布させることができ、ここで、基板ステージは、基板１１２に対向する開口部を含み、基板１１２の背面１１２Ｂを含む背面に対して障害となることなく、放射線を直接透過させる。言い換えるならば、基板ステージ３０２と基板１１２との間の間隙は、ＵＶ光などの放射線が入射点を越えるように、中空光ガイドとして使用されてもよい。

図９の実施形態は、複数の照射源を有する照射システムを示しているが、他の実施形態では、単一の照射源を使用することができる。図１０は、本開示の様々な実施形態による別の静電クランプ装置の側面図を示す。この実施形態では、静電クランプシステム３１０は、照射システム３１１と共に配置され、照射システム３１１の一部は、基板ステージ３１２内に埋め込まれ、一部は、基板ステージ３１２の外側に位置する。特に、基板ステージ３１２は、基板ステージ２０２の前述の実施形態と同様に構成することができ、静電クランプ、並びに基板ステージ３１２を走査するための走査構成要素を含むことができる。照射システム３１１は、光源３１４を含み、光源は、ただ１つの照射源を表すことができる。照射源３１４は、基板ステージ３１２を通って延びる複数の光ガイド（光学ガイド）に連結されており、その結果、放射線は基板１１２の背面１１２Ｂに直接供給されうる。一般的に、基板ステージが基板１１２に対向する複数の開口部３１９を含み、基板１１２の背面１１２Ｂに対して障害となることなく直接放射線を送るような一次元アレイ又は二次元アレイにおいて、基板ステージ３１２を越えて異なる光ガイドが分散されてもよい。簡略化のため、これらの光ガイドは、光ガイド３２０、光ガイド３１６、及び光ガイド３１８として示されている。図示されるように、複数の光学ガイドは、遠隔端部上で照射源３１４に接続され、複数の開口部３１９をそれぞれ通って延びる近接端部を有する。

したがって、図９及び図１０の前述の実施形態は、ＵＶ放射線などの高エネルギー放射線を基板に直接、かつ均一に結合する効率的な方法を提供する。

図１１は、本開示の様々な実施形態による別の静電クランプ装置の側面図を示す。この実施形態では、静電クランプシステム３５０は、基板ステージ３５２内に埋め込まれた照射システム３５１を有する基板ステージ３５２を含む。特に、基板ステージ３５２は、基板ステージ２０２の前述の実施形態と同様に構成することができ、静電クランプ、並びに基板ステージ３５２を走査するための走査構成要素を含むことができる。照射システム３５１は、基板ステージ３５２内に埋め込まれた照射源３５４と、カップリング光学素子３５６として示されている一組のカップリング光学素子とを含み、照射源３５４から放射線を受け取り、基板１１２の背面１１２Ｂに当たるように放射線３５８を結合する方向に放射線３５８を出力する。図１１に示されたように、基板ステージ３５２と基板１１２との間の間隙は、中空光ガイドとして働きうる。

図２～図１１の前述の実施形態は、静電クランプに関して説明されているが、他の実施形態において、図２～図１１の照射システムは、機械的クランプで実施されてもよい。

図１２は、本開示の様々な実施形態によるさらに別の静電クランプ装置の側面図を示す。この実施形態では、静電クランプシステム３６０は、基板１１２の背面（裏面１１２Ｂ参照）に向かって放射線３６６を導くように配置される照射源を形成する照射システム３６１と、基板ステージ３６２内に配置される電極アセンブリ３６８とを含む。特に、基板ステージ３６２は、静電クランプ、並びに基板ステージ３６２を走査するための走査構成要素を含むように構成されてもよい。既知の静電クランプとは異なり、静電クランプ構成要素を含む基板ステージ構成要素は、放射線３６６に対して透明な材料で形成されてもよい。例えば、ステージ構成要素及び静電クランプ（透明プラテン本体を含む）に使用される誘電体材料、並びに基板ステージ３６２内に導かれる冷却ガスは、放射線３６６を形成するために使用されるＵＶ光に対して透明である材料で作製されてもよい。

図１２に示すように、放射線３６６は、基板１１２の大部分、又は基板１１２の全体を覆う広い放射線ビームを形成することができる。この実施形態では、基板ステージ３６２の静電クランプ部分（別々に図示せず）は、金属メッシュの透明度が高い、金属スクリーン又は金属メッシュの形態の１つ又は複数の電極として配置された電極アセンブリ３６８を含む。このようにして、金属メッシュは、ＵＶ放射線又は照射源３６４によって放射される他の高エネルギー放射線に対して高い透明度を提供しながら、静電クランプのための均一な電極システムとして働きうる。

本開示の追加の実施形態では、図１～図１２に関して開示された実施形態を含む静電クランプシステム、又はその変形例は、基板を処理するために、基板処理システム内に展開されうる。いくつかの実施形態では、静電クランプシステムは、基板処理チャンバ内に設けられ、その結果、基板が処理されながら保持されうる。図１３は、本開示の様々な実施形態による１つのそのような処理システムの側面図を示す。図に示すように、処理システム３８０は、基板ステージ３８５及び照射システム３９１を含む、静電クランプシステムの様々な構成要素を収容しうる処理チャンバ３８２を含む。示された構成では、照射システム３９１は、前面照射のための反射光学素子を含んでいるが、他の実施形態では、照射システムは、前面照射のための屈折光学素子に基づいていてもよく、又は、背面照射に基づいていてもよく、ここで、これらの様々な構成は、図１～図１２に関して詳細化されている。この例では、照射源３８８は、基板ステージ３８５の外部に設けられる。照射源３８８は、異なる実施形態では、処理チャンバ３８２内に、部分的に処理チャンバ３８２内に、又は処理チャンバ３８２の外部に配置されうる。図１２の例では、照射源３８８は、放射線３９６を基板１１２に導くため、ビームを反射するＵＶミラー３９２にビームを導く。照射源３８８、ＵＶミラー３９２、及び基板１１２の幾何学的構成は、照射源３８８によって生成されたソースＵＶビームが、基板を覆うように適切に拡張されることを保証するように配置される。前述の実施形態のいくつかと同様に、ミラー駆動機構は、回転、並進、又は回転と並進によって、ＵＶミラー３９２などの光学ミラーを運動させるように組み込まれ、配置されうる。図１３の実施形態に示すように、走査モータ３９０は、上述のように、基板１１２の移動又は走査に追従する方法でＵＶミラー３９２を走査するように、ＵＶミラー３９２に機械的に連結される。いくつかの実装形態では、ＵＶミラー３９２及び基板ステージ３９４の走査は、ＵＶミラー３９２及び基板ステージ３９４に連結された制御システム３９８を使用して制御され、その結果、拡張されたビーム（放射線３９６）は、放射線３９６が基板１１２によって大部分又は全体が遮断される方法で基板の移動に追従する。したがって、制御システム３９８は、基板ステージ３９４を制御するための走査制御信号及び位置感知信号、並びに走査モータ３９０及びＵＶミラー３９２を制御するための光ビーム走査制御信号及び位置感知信号を生成することができる。

放射線３９６のＵＶ光子は、２．５ｅＶを超える高いバンドギャップを有する場合であっても、基板ステージ３９４内の静電クランプ（別々には図示せず）によって基板が適切に固定されうるように、十分な可動電荷を生成するために提供される。

処理システム３８０は、イオンビーム３８６を処理チャンバ３８２内に導くために、ビーム発生構成要素３８４をさらに含む。基板１１２が、照射システム３９１及び基板ステージ３９４内の静電クランプを含む静電クランプシステムの作用によって定位置に保持されている間、イオンビーム３８６は、基板１１２にイオンを注入することができる。既知のイオン注入システムとは異なり、処理システム３８０は、基板がそれにもかかわらず基板ステージに静電クランプされる高抵抗基板又は絶縁基板に都合よく注入することができる。

図１２に示される実施形態では、ビーム生成構成要素３８４は、イオンビームを基板に輸送するための一連のビームライン構成要素を表しうるが、他の実施形態では、静電クランプシステムの前述の実施形態を含む処理システムを使用して、膜堆積、エッチング、加熱などを含む任意の適切なプロセス用の基板を処理することができる。

開示の様々な実施形態では、制御システム３９８又は類似の制御システムを使用して、ＵＶ照射システム又は高エネルギー照射システムの能力を高めて、高抵抗基板の静電クランプを補助してもよい。特に、処理チャンバの構成及び照射源の能力に応じて、基板の照射は、放射線の有効性を改善するために、基板の走査及び基板の電気的クランプと同期させることが必要となる場合がある。前述のように、走査ＵＶビームが基板を照射するために使用される場合には、制御システム３９８は、ＵＶビーム走査を基板ステージの走査と同期させることができる。図１５は、いくつかの実施形態による、静電クランプのための例示的な制御システム構成４００を示す。この例では、コントローラ３９８Ａは、静電クランプシステムの様々な構成要素に連結される。基板１１２の前面に放射線４０４を導く照射システム４０２は簡略化するため、光学構成要素なしで示されている。特に、照射システム４０２は、上述のように放射線４０４を走査するための構成要素を含んでもよい。静電クランプ４０６は、基板ステージ４０８内に設けられ、ＡＣ電極システム４１０を含む。モータ４１２は、基板ステージ４０８を走査するため、基板ステージに連結されている。加えて、ＡＣ電圧源４１４は、ＡＣ電極システム４１０の電極へＡＣ電圧を含む電圧信号を供給するために、ＡＣ電極システム４１０に連結される。コントローラ３９８Ａは、照射システム４０２、モータ４１２、並びにＡＣ電圧源４１４に連結されて、これらの構成要素の作用を同期させることができる。例えば、基板１１２を照射するタイミングは、コントローラ３９８Ａを使用して、基板への電気刺激と同期させることができる。いくつかの実装では、ＡＣ電圧の同じ半周期内に十分な光キャリアが確実に生成されるように、その振幅、ＡＣ周波数、及び立ち上がり時間が配置された所与の電圧波形を提供するため、ＡＣ電圧源４１４を導くようにコントローラ３９８Ａが使用されてもよい。所与の電圧波形の詳細は、照射システム４０２によって生成される利用可能なＵＶ強度に基づいてもよい。

特定の実施形態では、制御装置３９８Ａは、静電クランプ４０６の電流クランプ信号をモニタして、基板１１２の充電状態を判断することができる。いくつかの実施形態では、基板のクランプを開始する前に、クランプ電流信号を使用してウエハのタイプを感知することもできる。

実施例
照射源
いくつかの実施形態では、照射システム１０６又は他の前述の照射源のいずれかは、可視光源であってもよい。可視光源のこれらの実施形態は、特に、シリコン、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体、ＩＩ－ＶＩ族化合物半導体などの、バンドギャップが約２．５ｅＶ未満でありうる低バンドギャップ半導体基板と共に使用するのに適しているであろう。

他の実施形態によれば、照射システム１０６又は他の前述の照射源のいずれかは、１２０ｎｍ～２４０ｎｍの波長範囲（約３ｅＶ～４ｅＶのエネルギー範囲を意味する）の放射線を生成する長波長ＵＶ源であってもよい。ＵＶ放射線源のこれらの実施形態は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの広いバンドギャップの半導体基板と共に使用するのに特に適しているであろう。

さらなる実施形態によれば、照射システム１０６又は他の前述の照射源のいずれかは、１２０ｎｍ～２４０ｎｍの波長範囲の放射線を生成するＶＵＶ源であってもよく、又は約５ｅＶ～１０ｅＶ以上のより低い平均エネルギー範囲であってもよい。ＶＵＶ放射線源のこれらの実施形態は、ガラスなどの絶縁体基板と共に使用するのに特に適している。

いくつかの例では、前述の照射源のいずれかは、単一の照射源から、又は複数の異なる照射源から広範囲の波長が利用可能な多波長源であってもよい。同一の静電クランプシステムは、従って、複数の波長を有する光源を採用することができ、最も高いエネルギーバンドギャップを有する基板に対して最短波長光源が選択されるが、バンドギャップをブリッジするためにより少ない光子エネルギーを必要とする基板に対しては、より長い波長及びより高い放射束を有する光源を選択して、より高い導電性を達成することができる。

いくつかの例では、単一波長放射線を発生させるためにレーザを使用することができるが、他の例では、非コヒーレント光源を使用して、少数の共鳴スペクトル線（周波数）を中心とする高パワーを有する、離散波長スペクトルの連続波長スペクトルによって特徴付けられるいずれかの放射線を発生させることができる。

具体例では、照射源からの出力波長スペクトルは、フィルタを使用してさらに調整されてもよい。例えば、いくつかの基板処理用途では、シリコンウエハは、ＵＶ感受性接着剤を使用してガラス基板に接合される。ガラスを透過するより長い波長が、照射源によって放射される放射線から濾過される場合、照射源と基板との間に配置されたフィルタを使用して、放射線のより短い波長部分を使用して、ガラスを完全に貫通すること、及び接着剤を損傷することなしに、ガラス内に光キャリアを生成してもよい。

好適なレーザ源の非限定的な例には、１９１ｎｍまでの波長を発生するダイオードレーザ、他の固体レーザ、ＡｒＦ、ＫｒＦ、Ｆ_２などのエキシマレーザ、連続波レーザ、パルスレーザなどが含まれる。

好適な非コヒーレント光源の例には、ライン光源又は連続波長光源を含む重水素ランプ、無電極ランプが含まれる。重水素ランプ源出力スペクトルの例は、わかりやすくするために特定の詳細を省略して、図１９に示されている。このような光源の出力は、約６ｅＶ程度のバンドギャップを有する絶縁体中の電荷キャリアを生成するのに適しうる。市販の共振線源のいくつかの例を、線源の種類及び放射線の波長を含めて表Ｉに示す。市販の連続体線源のいくつかの例を表ＩＩに示す。

一例では、ガラス又は溶融シリカ基板の静電クランプを補助するために、ＶＵＶアルゴン連続体源が照射源として使用される。溶融シリカは約８ｅＶのバンドギャップを有し、このバンドギャップは光キャリアを生成するためには、１５０ｎｍ未満の波長の光源を必要とする。図１８は、ガラス基板によって生成された光電流を、光子エネルギーの関数として示す図である。図に示すように、８ｅＶ未満では光電流は生成されず、９ｅＶの光子エネルギーに達するまで徐々に立ち上がり、それ以上ではエネルギー、光電流の急激な増加が起こり、１０ｅＶ以上では光電流が飽和する。９．５ｅＶに基準の破線を示す。一実施形態では、ＡｒＣＭ－ＬＨＰ高出力アルゴン連続光源を使用して、図１７に示されるような出力スペクトルが生成されてもよい。出力スペクトルは、小さな詳細を省略して理想化されているが、アルゴン発光スペクトルの一般的な特徴を示している。図示されるように、ピーク波長は、１１６ｎｍ～１４０ｎｍの範囲であり、ここで、広い発光スペクトルの積分強度の大部分は、９．５ｅＶエネルギー以上に相当する約１３３ｎｍ（破線で表される）未満の波長に位置する。このエネルギー範囲は、図１８に示されるように、ガラスでの光電流生成が実在するエネルギー範囲と一致する。このような供給源は、一般的な処理チャンバに容易に取り付けられるように、比較的コンパクトな設置面積で市販されている。

ＵＶミラー
ＵＶ及びＶＵＶ範囲において高い反射率を発生させるため、一例として、ＭｇＦ_２コーティングを有するアルミニウムミラーがＵＶミラーとして使用されうる。このような材料に基づく市販のミラーは、少なくとも３００ｎｍから１２０ｎｍまでの波長範囲にわたって、約～７５％を超える反射率を発生させ、初期ＵＶビームの効率的な反射率を提供しうる。このような高い反射率は、可視光ミラーシステムに使用される既知の方法を使用して、ビーム拡大及びステアリングを容易にするであろう。

ガラス基板のＡＣクランプのためのアルゴンアークランプを使用した静電クランプの可能性
前述のように、例えば、前述の実施形態に従って生成されたように、光キャリアの存在なしに、絶縁基板（誘電体基板）を固定しようとするとき、静電クランプ（ｅ－クランプ）のクランプ電極は、誘電体全体に電場を確立する。

上記で開示のように、前面照射を使用して、電荷キャリアは、絶縁性基板の上部で生成される。印加電界の影響下で、キャリアは基板の背面に向かって移動する（図１Ｂ参照）。この処理の結果は、基板とｅ－クランプとの間のギャップ中の電場が増強されることである。電荷キャリアが生成されない場合、ギャップ内の電場はＶ／ｗのオーダーになる。ここで、Ｖは電極間の電圧差であり、ｗは電極間の間隔である。図１Ｂに示すように、表面電荷層が完全に発達している場合、ギャップ内の電場はＶ／ｄのオーダーになる。ここで、ｄは基板と電極との間のギャップ及び誘電体材料の誘電体厚である。この厚さは、典型的には、電極間隔よりはるかに小さい。１０倍から１００倍の電場の増強が容易に達成でき、これはクランプ力では１００倍から１０，０００倍の増強に対応する。このように、有用な目標は、増加したクランプ力の潜在的な利益を実現するのに十分に短い時間内で、十分に高い表面電荷密度を確立することにある。例えば、効果的なＡＣクランプのためには、電荷蓄積のための時間は、印加されるＡＣ電圧の期間よりもはるかに短くする必要がある。

以下の計算では、既知のＡｒＣＭ－ＬＨＰランプが、図１８に示されるような放射線スペクトルを生成する照射源として使用され、ここで、ランプは、６×１０^１６光子／秒／ステラジアンを、～８ｅＶのＳｉＯ_２バンドギャップを上回る光子エネルギーで、かつ、

となる立体角に対応する２θ＝４５°の出力角度で送達することができると仮定される。異なる出力角度及び光子束については、当業者によって理解されるように、計算を定量的に調整することができる。ランプによって出力されるビームに反射損失を導入するＵＶミラーを使用することもできる。さらに、拡張されたビーム面積は、基板面積よりもいくらか大きいと仮定することができ、この状況はまた、ビーム束の利用を減少させる。ミラー損失と基板外ビーム損失は一緒になって、使用可能なビーム束の５０％の損失をもたらすと仮定される。この仮定は基板上で１．４５×１０^１６光子／秒、或いは３００ｍｍウエハではΦ＝２×１０^１３光子／秒／ｃｍ^２の光子束を示す。二酸化ケイ素中の光キャリアの輸送は、これまでに実験的及び数値的に広範囲に研究されている。光伝導は複雑なプロセスである。伝導電流は、光の吸収、量子収率、移動性キャリアの寿命（寿命は再結合と捕獲速度に依存し、電子と正孔では非常に異なる可能性がある）、電子と正孔の移動度（移動度は何桁も異なる可能性がある）、絶縁体中の空間電荷蓄積、及び基板とｅ－クランプとの界面を横切る電荷移動によって影響される。したがって、基本的な材料特性に基づいて電流を推定することは、適切に信頼できるものではなく、むしろ、ここでの電流の計算は、実験的に測定された光電流に基づいている。１つの具体例では、ｅ－クランプは、ガラス基板において５ｋＶ／ｍｍの電場強度が達成されるように設計される。既知の研究結果は、電場の上記の値で５×１０^１１光子／秒／ｃｍ^２の磁束の下で７．６×１０^－９Ａ／ｃｍ^２の伝導電流密度が生成されることを示唆している。この例で使用したより高いランプ強度（２×１０^１３光子／秒／ｃｍ^２）により、電流密度はＪ＝３×１０^－７Ａ／ｃｍ^２と推定される。目標クランプ圧力が５０ｔｏｒｒである実験条件下では、このようなクランプ力を発生させるのに必要な電荷密度は、次式で与えられる。

したがって、この例での特徴的な充電時間は、次式で与えられる。

この時間は、例えば、１～２Ｈｚの周波数、すなわち５００ｍｓ～１ｓの周期を有する低周波数ＡＣ励起に対して十分に高速である。特性充電時間のこの推定は、現実的なｅ－クランプ電気設計及び市販のＶＵＶ源を用いた応答時間に対する大きさの桁の推定であることに留意されたい。推定値は、絶縁ガラスウエハのための前述の方法を使用して、実用的なＡＣクランプを実現する実現可能性を示している。他の例では、複数の光源を使用してＶＵＶ強度を増加させ、ｅ－クランプ電気設計を最適化し、電場を高めることによって、充電時間を０．１秒未満に短縮することができる。

高抵抗率Ｓｉ及びＳｉＣウエハのクランプ
上述のように、市販のＨＢＲシリコンウエハは、１００ｋΩ・ｃｍの範囲の抵抗率を示すことがある。ＳｉＣ基板については、１０^９Ω・ｃｍの抵抗率が報告されている。しかしながら、一般的なＨＢＲ半導体基板において光キャリアを生成するための実際のシステムは、Ｓｉ及びＳｉＣ中のバンドギャップがＳｉＯ_２の場合よりもはるかに小さいため、ＳｉＯ_２基板の場合よりもいくぶん長い波長（＞２５０ｎｍ）に主エネルギー出力を有するＵＶ光源を採用することができる。さらに、Ｓｉ及びＳｉＣのような結晶性半導体は、ガラスと比較して高い電子及び正孔移動度を有し、捕獲を生成する欠陥が少なく、この構造はまた、電場下での光キャリアの通過時間を減少させるのに役立つ。したがって、ＳｉＯ_２に対して～０．１秒の充電時間を示唆する上記の実験に基づく結果が与えられれば、ＨＢＲ Ｓｉ及びＨＢＲ ＳｉＣ基板に対して、この時間よりも大幅に少ない充電時間を実現することができ、本明細書に開示されるような例示的な照射源及びクランプ配置を用いて実現することができる。

前述の実施形態は、高エネルギー照射を使用する高抵抗基板のクランプ強化に焦点を当てているが、デクランプは、さらなる実施形態に従って強化することもできる。言い換えるならば、半導電性又は絶縁性の基板が静電クランプを使用して固定されているとき、基板がデクランプされる場合には、クランプ電圧を除去することができる。基板のデクランプを強化するため、光キャリアは、上に開示された実施形態による照射源への露光によって生成されてもよい。このようにして、以前に確立された電場の減衰速度、及び中和残留静電荷などの特定の電荷の除去を加速することができる。この強化は、ＨＢＲ半導体基板及び絶縁体基板と同様に、可視範囲のような比較的低いバンドギャップを有する「規則的な」半導体基板に適用されうる。

図２０は、例示的な処理フロー５００を示す。ブロック５０２では、基板が静電クランプアセンブリ上に提供される。いくつかの実施形態で基板は、ＨＢＲ半導体基板又は絶縁基板であってもよい。ブロック５０４では、静電クランプアセンブリに、ＤＣ電圧又はＡＣ電圧などの、クランプ電圧が印加される。ブロック５０６では、基板が静電クランプアセンブリ上に配置されている間、放射線が基板に向けられる。放射線は、ＨＢＲ半導体基板又は絶縁基板のバンドギャップよりも大きいエネルギーによって特徴付けられうる。放射線は、基板の前面又は基板の背面に導かれてもよい。このように、放射線は、クランプ電圧が印加されたときに目標とするクランプ力をもたらす、電荷キャリアを基板内に生成するのに十分なエネルギー及び十分な強度になりうる。

図２１は、追加の実施形態による別の処理フロー５５０を示す。ブロック５５２では、静電クランプアセンブリ上に高バンドギャップ基板が提供される。ブロック５５４では、基板が静電クランプアセンブリ上に配置されている間に、高エネルギー放射線が基板に向けられる。高エネルギー放射線は、基板のバンドギャップを超えるエネルギーを有してもよく、そのエネルギーは、基板内に電荷キャリアを生成するため、バンドギャップを十分に上回っていてもよい。高エネルギー放射線の非限定的な例は、ＵＶ放射線又はＶＵＶ放射線を含み、ブロック５５６では、振幅、周波数、及び立上り時間によって特徴付けられるＡＣクランプ電圧波形が静電クランプアセンブリに印加される。このように、ＡＣクランプ電圧波形は、高エネルギー放射線と関連して、ＡＣクランプ電圧波形の半周期の間に、目標とするクランプ圧力を確立するのに十分な光キャリアを生成するように構成されてもよい。

図２２は、別の例示的な処理フロー６００を示す。ブロック６０２では、静電クランプアセンブリ上に高バンドギャップ基板が提供される。ブロック６０４では、高バンドギャップ基板の基板タイプを決定するため、クランプ電流信号が検出される。ブロック６０６では、基板が静電パック静電クランプアセンブリ上に配置されている間に、高エネルギー放射線が基板に向けられる。ブロック６０８では、ＡＣクランプ電圧波形が、ＡＣ電源から静電クランプアセンブリに印加される。このようなＡＣクランプ電圧波形は、狭い高電圧パルス部分と、より長い持続時間の低電圧部分とによって特徴付けられ、高電圧パルス部分によって送達される最大電荷は、所定の閾値を下回るように制限される。

図２３は、別の例示的な処理フロー６５０を示す。ブロック６５２では、基板は、静電クランプアセンブリによって基板ステージに固定される。基板は、シリコン基板、炭化シリコン基板、ガラス基板、又は他の基板であってもよい。基板は、低バンドギャップ基板又は高バンドギャップ基板であってもよい。ブロック６５４では、基板は、基板ステージ上にある間に処理される。処理は、任意の適切な処理であってもよい。ブロック６５６では、静電荷を除去するために、処理の終了時に、高エネルギー放射線が基板に向けられる。高エネルギー放射線は、基板のバンドギャップを上回るエネルギーであってもよい。高エネルギー基板は、静電クランプアセンブリによって生成されたクランプ電圧が除去されている間に印加されてもよい。

図２４は、別の例示的な処理フロー７００を示す。ブロック７０２では、基板は、高エネルギー放射線と共に静電クランプを使用して基板ステージに固定される。高エネルギー放射線は、基板のバンドギャップを超えるエネルギー、及び目標のクランプ圧力を生成するのに十分な電荷キャリア移動を基板内に生成するのに十分な強度を有してもよい。ブロック７０４では、基板は、処理間隔の間、基板ステージを使用しながら走査される。ブロック７０６では、基板による基板の走査は、放射線ビームの走査と同期する。いくつかの変形例では、放射線ビームは、基板の大部分を覆う幅広いビームであってもよく、放射線ビームの走査は、基板の走査と同じ速度で幅広いビームを走査することを含み、放射線ビームが基板によってほとんど又は完全に遮断されることを確実にする。いくつかの変形例では、放射線ビームは、基板の狭い部分を覆う狭いビームであってもよく、放射線ビームの走査は、基板の標的部分を覆うように狭いビームを迅速に前後に走査してビームアンブレラ又はエンベロープを生成することを含み、一方、基板の走査と同じ速度でより遅い走査速度を重ね合わせて、基板が移動するにつれて、ビームエンベロープがほとんど又は完全に基板によって遮断されることを確実にする。

前述の実施形態は、基板クランプに関連する用途に焦点を当てているが、さらなる実施形態では、様々な処理環境における基板の帯電を低減するために、装置及び技術が適用されてもよい。プラズマ装置、イオンビーム装置、及び他の装置を含む様々な処理装置において、イオン（イオン種）又は電子を含む荷電粒子は、処理中に基板内で帯電が起こりうる基板を処理するための処理種として作用しうる。この状況は、ＳｉＣ、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板、及びガラスなどの新しいタイプの基板に対して特に深刻であり、このような基板は、基板内の電荷キャリアの移動度が低いために、除去されない電荷が処理中に発生する可能性がある。

本開示の実施形態によれば、図１～図１３、及び図１５に関して開示されるものなどの照射システムは、基板処理中の電荷除去を容易にするために処理装置内に提供されうる。図２５は、基板１１２を処理するための処理システム８００の実施形態を示す。処理システム８００は、様々な非限定的な実施形態によれば、イオンビーム、電子ビーム、又はプラズマなどの処理種を基板１１２に導くための線源８０６を含みうる。図２６の例は、単に例示を目的としたものであって、基板１１２に導かれた処理ビーム８０７を示す。基板１１２は、基板ホルダ８１０によって支持されてもよい。以上を要約すると、基板が方向８０８に沿ってスキャンされ、例えば、処理ビーム８０７が基板１１２全体をカバーしない場合には、基板１１２の前面１１２Ａ全体が露出する程度になる。照射システム１０６は、概して上述のように、照射を基板１１２の主たる面に導くように提供されてもよい。いくつかの実施形態によれば、基板１１２は、電気絶縁体、高バンドギャップ半導体、又は比較的低い電荷移動度を有する他の基板であってもよい。処理ビーム８０７による処理の間、基板１１２は、例えば、前面１１２Ａの上に電荷を蓄積する傾向がありうる。照射システム１０６は、放射線１２０を基板１１２に導き、基板１１２上の電荷の蓄積を低減又は排除し、これにより基板処理を改善するように起動されてもよい。

いくつかの実施形態では、以下の手順に従いうる。基板１１２は、処理室８０２内に提供される。放射線１２０は、基板が処理チャンバ８０２内に配置されているときに、照射システム１０６から基板１１２に向けられる。基板１１２は、基板が処理チャンバ８０２内に配置されているときに、照射システム１０６によって提供される放射線１２０とは別に、処理ビーム８０７内の基板１１２に処理種を提供するように処理される。特定の実施形態によれば、放射線１２０の放射エネルギーの少なくとも一部は、所与の基板のバンドギャップを超えるエネルギーを生成するため、２．５ｅＶ以上である。放射線１２０及び処理ビーム８０７は、互いに同時に基板に向けられるが、放射線１２０及び処理ビーム８０７の持続時間は同じである必要はなく、放射線１２０は、処理ビーム８０７の開始前に開始されてもよく、又は処理ビーム８０７の終了前又は終了後に終了されてもよい。

本実施形態は、少なくとも以下の利点をもたらす。１つは、既知の静電クランプが適さない高抵抗基板の静電クランプを実現するため、実用的なアプローチが開発されたことである。もう１つの利点は、基板ステージに取り付けられた照射源がある構成では、基板の照射は、基板の走査などの基板の動きに影響されないことである。もう１つの利点は、新規な電圧波形の適用は、静電クランプ処理をさらに強化しうることである。さらなる利点は、静電クランプを強化するための光照射の使用はまた、デクランプを強化するためにも使用されうることである。加えて、別の利点として、照射は、基板温度を上昇させ、制御するために使用されうる。

本開示の範囲は、本明細書に記載した具体的な実施形態に限定されるものではない。実際、本明細書に記載のものに加えて、本開示の他の様々な実施形態及び修正例が、上述の説明及び添付図面から当業者には明らかであろう。このため、そのような他の実施形態及び修正例は、本開示の範囲内に含まれると意図される。さらに、本開示では、特定の目的のための特定の環境の特定の実施態様の文脈で本明細書に記載されているが、当業者は、その有用性がそれに限定されず、かつ本開示が、有利には、任意の数の目的のために任意の数の環境で実施されうることを認識するであろう。したがって、以下に記載される特許請求の範囲は、本明細書に記載される本開示の範囲全体及び主旨を考慮して解釈すべきである。

Claims (20)

1. 基板を固定するクランプであって、前記基板の背面に対向して配置される、クランプと、
   前記基板が前記クランプ上に配置されるとき、前記基板に放射線を導くように配置される照射システムであって、前記放射線は、前記基板内に可動電荷を生成するための閾値エネルギー以上である放射エネルギーを有する、照射システムと、を含む装置であって、
   前記照射システムは、前記基板の前記背面とは反対側の前記基板の前面に放射線を導くように配置されている、装置。
2. 前記照射システムと前記基板の前記前面との間に配置される光学レンズをさらに備え、前記光学レンズは、前記照射システムからの前記放射線を第１のビームとして受け取り、前記放射線を屈折させて、前記第１のビームよりも広い第２のビームを生成するように配置され、前記第２のビームは、前記基板の前記前面の全体を照らす、請求項１に記載の装置。
3. 前記照射システムからの前記放射線を第１のビームとして受け取り、前記放射線を反射して、前記第１のビームよりも広い第２のビームを生成するように配置された光学ミラーをさらに備え、前記第２のビームが前記基板の前記前面の全体を照らす、請求項１に記載の装置。
4. 前記照射システムが、前記基板の前記前面との見通し線に配置されていない、請求項３に記載の装置。
5. 走査方向に沿って前記基板を走査するように配置される基板ステージスキャナと、
   回転、並進、又は回転と並進によって光学レンズを運動させるように配置されるレンズ駆動機構と、
   前記基板ステージスキャナ及び前記レンズ駆動機構に連結され、前記光学レンズ及び前記基板ステージスキャナの運動を同期させる同期構成要素を備えるコントローラと、をさらに備え、前記基板の走査中に、前記第２のビームは前記基板の前記前面と位置合わせされたままである、請求項２に記載の装置。
6. 走査方向に沿って前記基板を走査するように配置される基板ステージスキャナと、
   回転、並進、又は回転と並進によって前記光学ミラーを運動させるように配置されるミラー駆動機構と、
   前記基板ステージスキャナ及び前記ミラー駆動機構に連結され、前記ミラー及び前記基板ステージスキャナの運動を同期させる同期構成要素を備えるコントローラと、をさらに備え、前記基板の走査中に、前記第２のビームは前記基板の前記前面と位置合わせされたままである、請求項３に記載の装置。
7. 前記照射システムと前記基板の前記前面との間に配置される光学レンズであって、前記照射システムからの前記放射線を第１のビームとして受け取り、前記放射線を屈折させて第２のビームを生成するように配置される光学レンズと、
   前記基板の前記前面の上方で前記第２のビームを走査するように前記光学レンズを運動させるように配置されるレンズ駆動機構と、
   をさらに備える、請求項１に記載の装置。
8. 走査方向に沿って前記基板を走査するように配置される基板ステージスキャナと、
   前記基板ステージスキャナ及び前記レンズ駆動機構に連結され、前記光学レンズ及び前記基板ステージスキャナの運動を同期させる同期構成要素を備えるコントローラと、
   をさらに備え、前記基板の走査中に、前記第２のビームが前記基板の前記前面と整列したままになる方法で走査される、請求項７に記載の装置。
9. 前記照射システムからの前記放射線を第１のビームとして受け取り、前記放射線を反射して第２のビームを生成し、前記第２のビームが前記基板の前記前面に反射されるように配置される光学ミラーと、
   前記基板の前記前面の上方で前記第２のビームを走査するようにミラーを運動させるように配置されるミラー駆動機構と、
   をさらに備える、請求項１に記載の装置。
10. 走査方向に沿って前記基板を走査するように配置される基板ステージスキャナと、
    前記基板ステージスキャナ及び前記ミラー駆動機構に連結され、前記ミラー及び前記基板ステージスキャナの運動を同期させる同期構成要素を備えるコントローラと、
    をさらに備え、前記基板の走査中に、前記第２のビームが前記基板の前記前面と整列したままになる方法で走査される、請求項９に記載の装置。
11. 前記照射システムは、前記基板の第１の端部に向かって配置される第１の照射システムと、前記基板の第２の端部に向かって配置される第２の照射システムとを備え、前記装置は、
    前記第１の照射システムと前記基板の前記前面との間に配置される第１の光学レンズであって、前記放射線を前記第１の照射システムからの第１のビームとして受け取り、前記放射線を前記基板の前記前面に第２のビームとして導くように配置される、第１の光学レンズと、
    前記第２の照射源と前記基板の前記前面との間に配置される第２の光学レンズであって、前記第１の光学レンズが前記放射線を第２の照射システムからの第３のビームとして受け取り、前記放射線を第４のビームとして前記基板の前記前面に導くように配置される、第２の光学レンズと、
    をさらに備え、
    前記第２のビームと前記第４のビームとが互いに重なり合う、請求項１に記載の装置。
12. 走査方向に沿って前記基板を走査するように配置される基板ステージスキャナと、
    回転、並進、又は回転と並進によって第１の光学レンズ及び第２の光学レンズを運動させるように配置されたレンズ駆動機構と、
    前記基板ステージスキャナ及び前記レンズ駆動機構に連結され、前記第１の光学レンズ、第２の光学レンズ、及び前記基板ステージスキャナの運動を同期させる同期構成要素を備えるコントローラと、をさらに備え、前記第２のビーム及び前記第４のビームは、前記基板の走査中に、前記基板の前記前面と位置合わせされたままである、請求項１１に記載の装置。
13. 前記照射システムは、前記基板の第１の端部に向かって配置される第１の照射源と、前記基板の第２の端部に向かって配置される第２の照射源とを備え、前記装置は、
    前記放射線を前記第１の照射源からの第１のビームとして受け取り、前記放射線を第２のビームとして前記基板の前記第１の面に導くように配置される第１の光学ミラーと、
    前記放射線を前記第２の照射源からの第３のビームとして受け取り、前記放射線を第４ビームとして前記基板の前記前面に導くように配置される第２の光学ミラーと、をさらに備え、
    前記第２のビームと前記第４のビームは互いに重なり合う、請求項１に記載の装置。
14. 走査方向に沿って前記基板を走査するように配置される基板ステージスキャナと、
    回転、並進、又は回転と並進によって前記第１の光学ミラー及び前記第２の光学ミラーを運動させるように配置されるレンズ駆動機構と、
    前記基板ステージスキャナ及び前記レンズ駆動機構に連結され、前記第１の光学ミラー、第２の光学ミラー、及び前記基板ステージスキャナの運動を同期させる同期構成要素を備えるコントローラと、をさらに備え、前記第２のビーム及び前記第４のビームは、前記基板の走査中に、前記基板の前記前面と位置合わせされたままである、請求項１３に記載の装置。
15. 前記照射システムが、２．５ｅＶを超える放射エネルギーを生成する照射源を備える、請求項１に記載の装置。
16. 前記クランプが静電クランプを備える、請求項１に記載の装置。
17. 処理チャンバと、
    前記処理チャンバ内に配置され、基板を固定する静電クランプであって、前記基板の背面に対向して配置される静電クランプと、
    前記基板が前記静電クランプ上に配置されるとき、前記基板の前記背面とは反対側の前記基板の前面に放射線を導くように配置される照射システムであって、前記放射線は、２．５ｅＶ以上である放射エネルギーを有する、照射システムと、
    を備える基板処理システム。
18. 前記照射システムと前記基板の前記前面との間に配置される光学レンズをさらに備え、前記光学レンズは、前記照射システムからの前記放射線を第１のビームとして受け取り、前記放射線を屈折させて、前記第１のビームよりも広い第２のビームを生成するように配置され、前記第２のビームは、前記基板の前記前面の全体を照らす、請求項１７に記載の基板処理システム。
19. 前記照射システムからの前記放射線を第１のビームとして受け取り、前記放射線を反射して前記第１のビームよりも広い第２のビームを生成するように配置される光学ミラーをさらに備え、前記第２のビームは前記基板の前記前面の全体を照らす、請求項１７に記載の基板処理システム。
20. イオンビームを生成し、前記イオンビームを基板に導くための一組のビームライン構成要素と、
    前記基板を固定するための静電クランプであって、前記基板の背面に対向して配置される静電クランプと、
    前記基板が前記静電クランプ上に配置されるとき、前記基板の前記背面とは反対側の前記基板の前面に放射線を導くように配置される照射システムであって、前記放射線は、２．５ｅＶに等しい放射エネルギーを有する、照射システムと、
    を備えるイオン注入システム。
    

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