JP5464655B2 - 環状固定及び背面冷却を行う静電クランプ - Google Patents

Description

本発明は半導体処理クランプシステムに関し、特に静電クランプおよび被加工材の固定方法に関する。

半導体産業では、イオン注入、エッチング、化学気相堆積（ＣＶＤ）等のプラズマ半導体処理または真空半導体処理中に被加工材または基板を固定する為に、静電クランプまたは静電チャック（ＥＳＣ）が頻繁に用いられる。半導体基板、シリコンウェハ等のウェハを処理する上で、ＥＳＣのクランプ能力および被加工材の温度調節は非常に有益であることが認められている。例えば、通常のＥＳＣは、導電性電極上に設けられた誘電層を含み、半導体ウェハはＥＳＣの表面に設置されている（例えば、半導体ウェハは誘電層の表面に設置されている）。半導体処理中（例えば、イオン注入中）、クランプ電圧は上記半導体ウェハと導電性電極との間に印加され、上記半導体ウェハは静電気力により静電チャックの表面に固定されている。

静電クランプのうち、Ｊｏｈｎｓｅｎ-Ｒａｈｂｅｃｋ(Ｊ-Ｒ)クランプと呼ばれるものは、半導体ウェハに接している誘電層（１×１０^８から１×１０^１２ ｏｈｍ−ｃｍ程程の大きな抵抗を持つ半導体誘電層）を含み、従来のクランプに比べてより大きな固定力をより低い電圧にて得ることが出来る。通常、ＥＳＣへの低電圧入力は、Ｊ-Ｒクランプに関連する電源供給条件を下げるだけでなく、半導体ウェハ、および、半導体ウェハの上に形成される装置が破損するおそれが潜在的に小さなクランプ環境を提供する。

例えば、従来のＪ-Ｒクランプは、わずかに導電性を帯びる誘電層を含んでいるため、誘電層（例えばセラミック）の厚みを標準的なＥＳＣまたはクーロンＥＳＣに比べてより厚くすることが出来る。こうした誘電層の膜厚の増大は、クランプ操作電圧を下げる一方、クランプ製造処理を大いに促進する。例えば、誘電層は、誘電ペーストをスクリーン印刷または乾燥させることにより正および負の電極を形成する為の土台として使用可能である。しかしながら、半導誘電体の使用に通常起因する電荷移動によって、半導体ウェハに電荷を移動させ得るため、残存クランプ力が発生する。残存クランプ力はクランプから半導体ウェハが離れるにあたり遅延の原因となる。残存クランプ力の効果を軽減する為に、複数の電極群を利用するA/Cクランプ電圧（例えば、多相電圧）を使用可能である。しかしながら、A/C電圧や複数群の電極の使用は通常、クランプの全面に各電極が均等な領域を持つように配置されることを必要とし、こうした電極構造はクランプ領域およびクランプ力を最大限化する為に必要な設計制約上極めて複雑になる。

従来のＥＳＣのなかには、処理中に被加工材を冷却する為に、さらに背面ガス冷却を行うものがある。このような例では、冷却ガスは上記被加工材とＥＳＣの表面との間に供給され、この冷却ガスの圧力は冷却ガスの熱伝達率に比例している。つまり、高冷却率を得る為には、所望の熱伝達能力を生じさせるように高圧力の背面冷却ガスが必要である。そして、被加工材を適切に固定し続ける為には、より大きなクランプ力またはＥＳＣに印加される電圧が、高背面ガス圧に関連する諸力を適切に相殺していればよい。高出力イオン注入（例えば、２．５ｋｗ）を行う場合、適切な冷却が行われるように背面ガスの圧力は大幅に高圧となるので、この高圧のガス圧を相殺する為にクランプ力が適当に増大されればよい。また、イオン注入システムに見られるように、被加工材を二次元走査する場合、上記被加工材の振動中に大きな重力が発生することがあり、被加工材とＥＳＣとの間の十分な接触を保持する為にはさらに高いクランプ力が必要とされる。しかし、被加工材全体に掛かるクランプ力の高圧化はＥＳＣと被加工材全面との間に摩擦力を引き起こすので、装置が形成される被加工材上の範囲全域において微粒子汚染が起きる可能性が高まり、微粒子汚染が拡大する等の有害な効果が生じることがある。

また、背面ガスの圧力、処理場の圧力、所望クランプ力等の設計パラメーターは、二次元走査されたイオンの注入システムに見られるように、互いに深く関連付けられている。このようなイオン注入システムでは、走査圧力や背面冷却ガス漏れと関連付けられているイオン輸送効率を考慮する必要がある。よって、このようにそれぞれの設計パラメーターが深く関連し合っているシステムでは、背面冷却ガスの圧力で上記クランプ力を相殺することや、その逆にクランプ力で背面冷却ガスの圧力を相殺することは非常に難しくなる。

したがって上記技術では、被加工材を固定する為のクランプ力と背面ガス冷却に求められる条件とを分ける多電極クランプを必要としていた。こうした多電極クランプにより、被加工材を効率的に処理する為の所望の温度均一性とクランプ圧力とが得られる一方で、微粒子汚染が軽減される。

本発明は半導体処理において被加工材を固定するシステム、装置、および方法を提供することにより、従来の技術に課せられていた制限を克服する。以下に本発明の概要を示し、本発明に係る幾つかの様態への基本的な理解を得る。本概要は発明の全域に及ぶものではない。また、本概要は発明の重要な要素や主要な要素を特定するものでも、発明の範囲を記述するためのものでもない。本概要は後に示されるより詳細な説明に先立ち、本発明の概念を簡単に説明するものである。

本発明は、半導体処理中に被加工材を固定する静電クランプおよび固定方法に関する。本発明の様態の一例によれば、静電クランプは、中央盤と、上記中央盤を囲む環状部とを含むクランプ板を含んでいる。なお、環状部は、環状部と協働し、第１面を有する第１層を含み、上記第１面は被加工材表面の周縁領域と接するように構成されている。一例によれば、被加工材表面の周縁領域は除去領域の一部であり、この除去領域には半導体装置は形成されていない。

中央盤は第２面を含む第２層を含み、この第２面が第１面より窪むことによって、第２面と被加工材表面との間に間隙を規定している。上記第１層と第２層はＪ-Ｒタイプの材料または、クーロンタイプの材料を含んでいてもよい。ガス源と流体を介して連通している一つ以上の背面ガス送出口は、上記環状部と中央盤との間の中間領域に近接して設けられてもよく、背面ガスは環状部と、中央盤と、被加工材とにより規定される空間に選択的に導入される。

第１電極は上記環状部と協働し、第１電位に導電されている。第２電極は上記中央盤と協働し、第２電位に導電されている。第１電極と第２電極は互いに非導電であり、それぞれ別に充電されるよう構成されている。上記第１電位は第１クランプ力によって被加工材を環状部へクランプするよう操作可能であり、上記第２電位は背面ガスの圧力をほぼ相殺することのできる第２クランプ力を被加工材に負荷する。さらに、上記環状部は被加工材の周縁領域とＥＳＣとの間を封止するように操作可能であり、上記環状部と、中央盤と、被加工材との間に規定される空間に冷却ガスが保持される。

他の様態によれば、クランプ板の背面に対向する冷却板がさらに用いられ、この冷却板は冷却液を導くよう構成される冷却流路を一つ以上含んでいる。上記冷却流路は、複数の放射状経路により互いに連通している複数の同心状流路を含む。例えば、上記同心状流路と上記放射状経路とは、クランプ板の背面に対向する冷却板の前面上に規定されている。他の例では、一つ以上の放射状経路が、上記冷却板の前面に対して反対側の面である冷却板の背面に沿って規定されている。上記冷却流路の構成は、冷却流路内における気泡の発生を防ぎつつ、優れた冷却をクランプ板にもたらす。

さらに他の様態によれば、被加工材を固定する方法が用いられ、この固定方法では上記のようなクランプ板が用いられる。被加工材はクランプ板上に載置され、被加工材の周縁領域が第1層に接し、第２層と被加工材の中央領域との間隙の距離が空間を規定している。背面ガスは、一つ以上の背面ガス送出口を通して、背面ガス圧力にて空間へ供給される。なお、この背面ガス圧は上記第２層と上記被加工材の中央領域との間の空間に対して加圧を行う。第１電位は第１電極に印加され、第１力が被加工材の周縁領域を第１層へ引き付ける。例えば、第１力は、イオン注入における静電クランプの高周波二次元並進のような静電クランプの並進が起きている最中のクランプ板に対して、被加工材の位置を保持するために十分な大きさである。

本発明によれば、第２電位が第２電極に印加され、第２力が上記被加工材の中央領域を第２層へ引き付ける。第１電位を制御することで、上記クランプ板に対する上記被加工材の位置を保持する。また、第２電位を制御することで、第２力は上記空間内の背面ガスの圧力に対応している力をほぼ相殺することができ、第２力はさらに上記間隙を制御する。よって、上記間隙距離は第２電位を制御することで制御され、背面ガス圧を制御することで上記空間内の熱伝達率をさらに制御することができる。

上記課題およびこれに関する課題を解決する為に、本発明は、以下に詳細に示され、特請求の範囲において特に指摘される特徴を備える。以下の記述および付属図面は、本発明の実施様態を詳細に説明する。しかし、これらの実施形態は、本発明の原理を適用する手段の内の幾つかを示しているにすぎない。本発明の他の目的、優れた点、および特徴は、以下に示す記載を図面と共に考察することで十分分かるであろう。

本発明の一様態に係る静電チャックを示す分解斜視図である。 本発明の他の様態に係る図１の静電チャックを示す断面図である。 図２に示される静電チャックの一部の拡大断面図である。 本発明の他の様態に係る静電チャックを示す概略的な断面図である。 本発明に係る静電チャックを含むシステムの一例を示すブロック図である。 本発明の他の様態に係る冷却板の一例を示す上面図である。 本発明の他の様態に係る図６の冷却板を示す底面図である。 本発明に係る材料の固定方法の一例を示すブロック図である。

本発明は背面に生じる微粒子汚染を軽減する一方で、優れた固定および温度均一性をもたらす静電クランプまたは静電チャック（ＥＳＣ）に関する。以下、本発明について、図面を参照して説明する。なお、明細書を通して、同一の符号は同一の部材を示す。本発明は各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

以下に図面を参照する。図１は静電クランプの一例である静電クランプ１００を示す分解斜視図である。なお、静電クランプは“ＥＳＣ”とも称される。ＥＳＣ１００は、イオン注入等の半導体処理中に静電力によって被加工材１０２を実質的に固定するように操作可能である。なお、被加工材１０２はイオンビーム（不図示）に対して一方向以上に動く。被加工材１０２は、シリコンウェハ、または、他の基板等の半導体基板を含んでいてもよい。例えば、図１に示すＥＳＣ１００はクランプ板１０４、第１電極１０６、第２電極１０８、冷却板１１０を含み、これらのクランプ板１０４、第１電極１０６、第２電極１０８、冷却板１１０は互いに操作可能に組み合わされてＥＳＣ１００を構成している。

本発明の一様態によれば、クランプ板１０４は中央盤１１４と中央盤１１４を囲む環状部１１２とを含む。環状部１１２は、環状部１１２と協働する第１面１１８を有する第１層１１６を含む。図２の断面図に示すように、第１面１１８は被加工材１０２に接触するように構成されている。例えば、静電固定が行われている場合、図２に示すように、周縁領域１２２付近において被加工材１０２の面１２０と接触するように第１面１１８を操作可能である。例えば、被加工材１０２の面１２０の周縁領域１２２は、被加工材１０２の除去領域１２４と協働してもよく、半導体装置は除去領域１２４には通常形成されていない。例えば、環状部１１２と協働する第１面１１８は除去領域１２４において、被加工材１０２の面１２０と一部または全体的に接触してもよい。また、第１面１１８は、被加工材１０２の有効領域１２５と一部または全体的に接触していてもよい。なお、有効領域１２５には半導体装置（不図示）が形成される。

例えば、中央盤１１４は、中央盤１１４と協働する第２面１２８を有する第２層１２６を含んでいる。図２のＥＳＣ１００の部位１２９を図３にさらに示す。なお、図３では本発明における幾つかの発明的特徴が示されている。図３に示すように、第２層１２６の第２面１２８は通常、第１層１１６の第１面１１８より所定距離分窪んでおり、これにより第２面１２８と被加工材１０２の面１２０との間に間隙１３０が規定される。例えば、第２面１２８は通常、第１層１１６の第１面１１８より約５〜３０マイクロメートル窪んでいる。一例では、第２面１２８は第１層１１６の第１面１１８より約１０マイクロメートル窪んでいる。

他の例によれば、第１層１１６および第２層１２８はドープＪ-Ｒタイプの材料（例えば、チタニウムがドープされたアルミニウム、酸化セリウムがドープされた窒化アルミニウム等）を含む。ドープＪ-Ｒ材料（例えば、１×１０^８〜１×１０^１２ｏｈｍ-ｃｍの大きな抵抗を持つ半導体誘電体）は、クランプ板１０４の厚みが十分に厚く、実用的なクランプ力を得る為に機械、研磨または他の手法によってクランプ板１０４を後々薄くする必要が無い為、Ｊ-Ｒ型ＥＳＣ１００に含まれる非ドープ材料に優る。また、第１層１１６および第２層１２６は非Ｊ-Ｒタイプの材料を含んでいてもよく、ＥＳＣ１００はクーロン型クランプでもよい。

図４は、図２に示されるＥＳＣ１００の部位１２９の概略図である１３２を示す。なお、図４には本発明の幾つかの特徴をさらに示している。図４に示すような一例によれば、第１層１１６は第１保護層１３６が形成されている第１誘電層１３４を含み、第１面１１８は第１保護層１３６の上面１３８によって規定されている。一例によれば、第１誘電層１３４は、チタニウムが加えられたアルミニウムおよび窒化セリウムが加えられたアルミニウムの内、一種類以上の材料からなるドープ誘電材料を含む。第１保護層１３６は、例えば、第１誘電層１３４の上方に設けられた窒化シリコン（ＳｉＯ_２）層を含む。また、第１保護層１３６は、第１誘電層１３４上方に形成されたポリイミド（ＰＩ）または他のポリマーを含んでいてもよい。

同様に、第２層１２６は、例えば、第２層１２６上に形成されている第２保護層１４２を有する第２誘電層１４０を含み、第２保護層１４２の上面１４４は第２面１２８を規定している。第１誘電層１３４および第２誘電層１４０は同じ材料により形成されてもよく、また異なる材料により形成されていてもよい。同様に、第１保護層１３６および第２保護層１４２は同じ材料により形成されてもよく、また異なる材料により形成されていてもよい。一例では、第１誘電層１３４および第２誘電層１４２は同じセラミック基板により形成され、形成後それぞれの上方に第１保護層１３６および第２保護層１４２が形成される。

本発明の他の様態によれば、図２に示されるＥＳＣ１００の第１電極１０６は環状部１０４と協働しており、第２電極１０８は中央盤１１４と協働している。ここで、第１電極１０６、第２電極１０８は互いに導電していない。第１電極１０６および第２電極１０８のうち一方若しくは両方は、銀、金、チタニウム、タングステン、他の導電性金属または他の導電性材料の内、一種類以上の材料によって形成される。図５および以下に示すように、ＥＳＣ１００の第１電極１０６および第２電極１０８はそれぞれ、第１電源１４６（例えば、第１電位）および第２電源１４８（例えば、第２電位）に導電していてもよい。

図２から図４に示すように、他の様態によれば、クランプ板１０４は一つ以上の背面ガス送出口１５０をさらに備え、この背面ガス送出口１５０は図５に示すようにガス源１５２と流体を介して連通している。図２から図４に示す背面ガス送出口１５０は例えば、環状部１１２および中央盤１１４間の中間領域１５４に近接して設けられる。例えば、背面ガス送出口１５０は、図１に示すように環状部１１２および中央盤１１４間の中間領域１５４周辺に設けられている孔１５６を一つ以上備え、冷却ガス（不図示）は図４に示すように、被加工材１０２および中央盤１１４間に規定される間隙１３０と環状部１１２とによって規定される空間１５８に流れ込むことができる。よって、環状部１１２は、被加工材１０２の面１２０の周縁領域１２２とＥＳＣ１００との間に実質的なシール１５９を配するように操作可能であり、冷却ガスは環状部１１２、中央盤１１４、および被加工材１０２によって規定される空間１５８内に保持される。冷却ガスの圧力を調節すれば、間隙１３０の大きさ、冷却ガスの圧力、および冷却ガスの状態（冷却ガスが自由分子状態、遷移状態、粘性流状態のうちどの状態にあるか）に応じて被加工材１０２およびＥＳＣ１００間の熱伝達を調節することが出来る。

一例では、孔１５６の直径は約２ミリメートル以下であるが、これに限らず、他の大きさの孔も本発明の範囲に含めることが出来る。例えば、孔１５６の直径は約５００マイクロメートルでもよい。また、孔１５６は、環状部１１２と中央盤１１４との間にある中間領域１５４に沿って所定距離伸びている一つ以上の細長いスリット（不図示）を備えていてもよい。一例として、上記スリットは線状若しくは弓形のスリットを含んでいてもよい。この場合、環状部１１２と中央盤１１４との間で計測される、ＥＳＣ１００の半径１６０に沿う上記スリットの径方向の幅は約２ミリメートル以下であってもよい。なお、上記スリットの直径は、径方向の幅より大きくともよい。

本発明のさらに他の様態によれば、図１から図４に示すＥＳＣ１００の冷却板１１０は、図４に示すようにクランプ板１０４の背面１６２と協働する。なお、クランプ板１０４はさらに、第１電極１４６および冷却板１１０の間に形成された第１絶縁層１６４と、第２電極１４８および冷却板１１０の間に形成された第２絶縁層１６６を備える。例えば、第１電極１６２および第２電極１６６の一方または両方は誘電性材料から構成され、この誘電性材料は、アルミニウム、窒化アルミニウムおよび他の絶縁性材料の内、何れか一種類以上の材料によって構成することができる。

本発明の他の様態によれば、図２および図３に示すように、冷却板１１０は一つ以上の冷却流路１６８を備える。例えば、冷却流路１６８は、クランプ板１０４と冷却板１１０との間および/または半導体処理中にＥＳＣ１００を冷却する冷却板１１０を通じて、水等の冷却液（不図示）を送る。図６は、冷却板１１０の前面１７０の一例を示す。なお、前面１７０は、例えば、図２に示すクランプ板１０４の背面１６２と協働する。図２には、冷却流路１６８の少なくとも一部の所定パターン１７２が示される。なお、所定パターン１７２は図示されているパターンと異なるものでもよく、そのようなパターンも本発明の範囲に含まれる。

図６に示すように、冷却板１１０の前面１７０にある上記冷却流路１６８は、複数の放射状経路１７６によって互いに接続されている複数の同心状流路１７４を備える。図７は、図６に示される冷却板１１０の背面１７８を示す。なお、通常、冷却板１１０の背面１７８は冷却板１１０の前面１７０とは反対の面に設けられる。したがって、冷却板１１０の冷却流路１６８は、冷却板１１０の背面１７８に沿って規定される放射状流路１８０を一つ以上備えている。冷却液は、冷却板１１０に形成された一つ以上の孔１８２を通じ、冷却板１１０の前面１７０および背面１７８間を移動するように操作可能である。なお、例えば、同心状流路１７４、放射状経路１７６、放射状流路１８０および孔１８２を通る冷却液では空気泡の発生が最小限に抑えられ、優れた冷却液の流れがもたらされている。

これにより、本発明の図１から図４に示されるＥＳＣ１００は被加工材１０２を冷却し、被加工材１０２の周縁領域１２２に優れた固定を施す一方、中央盤１１４における静電力と、被加工材１０２と中央盤１１４とに規定される空間内の背面ガスの圧力とを相殺することが出来る。本発明の他の様態によれば、図１に示すように、第２層１２６は一つ以上のミクロドットまたはメサ１８４を備える。メサ１８４は第２面１２８から外部に向け広がっており、被加工材１０２の内部領域１８５を支持する為に、図２に示すように、被加工材１０２の面１２０に接触している。例えば、図１に示すメサ１８４の各表面積は、被加工材１０２の面１２０のおよそ１％以下である。各メサ１８４の表面積は例えば２ｍｍ^２以下であり、メサ１８４は互いに１５ｍｍから３０ｍｍ程度離れて形成されている。なお、ＥＳＣ１００の環状部１１２のみが被加工材１０２に接触している場合、メサ１８４を用いなくてもよい。

本発明のさらに他の様態によれば、クランプ板１０４は周縁部１８８の周辺に形成された複数（例えば、三つ以上）の刻み目１８６を含み、上記複数の刻み目１８６はＥＳＣ１００を扱う為の把持部（不図示）と繋ぎ合わされている。例えば、把持部は接地されていてもよく、接地ピン（不図示）はそれぞれクランプ板１０４に接続されている三つ以上のアースを備える。このような構成とすることにより、例えば、上記複数の刻み目１８６はＥＳＣ１００を接地し、ＥＳＣ１００は単極子チャックとしても使用される。例えば、クランプ板１０４の周縁部１８８の周辺に上記刻み目１８６を形成することにより、接地ピンによってもたらされる熱の不均一を軽減することが可能である。また、ＥＳＣ１００は双極子チャックとして用いてもよく、この場合、ＥＳＣ１００は接地ピンと導電している必要はない。

図５は静電クランプシステム１９０の一例を示し、ＥＳＣ１００は第１電源または電位１４６（例えば、第１電源）、ガス源１５２、およびコントローラー１９２と操作可能に接続されている。例えば、コントローラー１９２は被加工材１０２のＥＳＣ１００への固定および、中央盤１１４と、環状部１１２と、および被加工材１０２とによって規定される空間１５８への背面ガスの封止を行う為に、図２の環状部１１２に印加される第１電位１４６を制御するよう操作可能である。一方、第２電極１０８に対応している静電クランプ力と空間１５８内の背面ガス圧との間で略均衡をもたらす為に、第２電位１４８およびガス源１５２を制御する。

本発明の他の様態によれば、図８は静電チャックによる被加工材の固定方法３００の一例を示している。なお、上記固定方法３００は一連の動作または事象として図示および説明されているが、これら動作および事象は図示される順番に限定されるものではない。発明に応じて、工程の中には異なる順番で生じてくるものや、図示および説明されたものとはかけ離れた工程と同時に生じてくるものがある。加えて、本発明の手順を実行する為に、図示されている全ての工程が必要なわけではない。さらに、上記固定方法３００は図示されているシステムと関連して実行されてもよく、また、図示されていないシステムと関連して実行されてもよい。

図８に示すように、固定方法３００は動作３０２で始まり、図１から図４のＥＳＣ１００等の静電チャックが用いられる。例えば、動作３０２で用いられるＥＳＣはクランプ板を含み、このクランプ板はクランプ板と協働する第１電極と第２電極とを備える環状部を含む。クランプ板はさらに、クランプ板と協働する第１電極と第１電極とを備える中央盤を含み、この中央盤は環状部から窪んでいる。クランプ板はさらに、環状部と中央盤との間の中間領域に近接して設けられた背面ガス送出口を一つ以上備えている。

動作３０４において、被加工材はクランプ板上に載置され、この被加工材の周縁領域は第１層に接触する。なお、空間は通常環状部および、第２層と被加工材の中央領域との間隙距離とによって規定される。動作３０５において、第１電極に第１電位が印加され、被加工材の周縁領域が第１力（例えば、第１クランプ力）によって第１層へ引き付けられる。動作３０８では、背面ガスが上記背面ガス送出口へ、背面ガス圧力によって供給される。なお、背面ガス圧は第２層および被加工材の中央領域によって規定される空間を加圧する。この背面ガス圧は、被加工材とクランプ板との間の熱伝達量を決定する。さらに、例えば、動作３０６にて第１電極に印加される第１電位に対応する第１力は、クランプ板に対する被加工材の位置を保持するために十分な量であり、また、ＥＳＣに規定される空間から背面ガスが漏出しないように被加工材と環状部との間を略封止するために十分な量である。

動作３１０において第２電位が第２電極に印加され、被加工材の中央領域が第２力（例えば、第２クランプ力）により第２層へ引き付けられる。動作３１２において第１電位および第２電位が制御され、第１電位が第１力により被加工材をクランプ板に固定し、第２電位が第２力により背面ガスの圧力を相殺し、間隙距離を制御する。動作３１２ではさらに背面ガスの圧力が制御されてもよい。なお、背面ガスの圧力は通常クランプ板と被加工材との間の熱伝達を決定する。そして、中央盤との間隙距離および中央盤への背面ガスの圧力を、環状部で行われる所望の固定とは別に制御することができる。これにより、被加工材の中央領域に施される固定と被加工材の周縁領域に施される固定とは分離される。したがって一例では、第２力を第１力よりも殆ど低くすることができ、こうした低第２力は、ＥＳＣおよび被加工材の中央領域との間の摩擦が軽減されることによる粒子汚染減少へと繋がる。

したがって、上記のように固定を分離することにより、本発明は粒子汚染を軽減しつつ、優れた熱均一性をもたらす静電チャックを提供する。本発明は特定の好ましい実施形態について述べてきたが、このような構成に種々の変更が可能であることは本明細書および図面の理解によれば明らかである。特に断りのない限り、本発明の実施形態において種々の機能を有する構成物（組立部品、装置、回路等）について用いられた文言（手段に付与された符号も含む）は、構成上同等でなくとも同様の機能を有する構成物（機能上同等の構成物）についても用いられる。加えて、本発明特有の特徴は複数ある実施形態のうちの一つに関して開示されたが、このような特徴は、所定のまたは特定の利用に関して所望されるまたは好ましい他の形態について得られる一つ以上の他の特徴と組み合わせてもよい。

Claims (21)

1. 被加工材を固定する静電クランプであって、
   被加工材の周縁領域に接触する第１面を含む第１層を有する環状部、
   第２面を含む第２層を有する中央盤であって、上記環状部は該中央盤を囲い、該第２面は上記第１面より窪むことによって第２面と被加工材との間の間隙を規定する中央盤、
   並びに、ガス源に流体を介して連通して、上記環状部および中央盤間の中間領域に近接して設けられた一つ以上の背面ガス送出口を有するクランプ板と、
   上記環状部に接し、第１電位が印加される第１電極と、
   上記中央盤に接し、第２電位が印加される第２電極であって、第１電極とは非導電である第２電極とを含む静電クランプ。
2. 上記第１層と上記第２層とがＪ-Ｒ型の材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の静電クランプ。
3. 上記第１層は第１保護層が形成された第１誘電層を含み、該第１保護層の面は上記第１面を規定し、上記第２層は第２保護層が形成された第２誘電層を含み、該第２保護層の面は上記第２面を規定することを特徴とする請求項１に記載の静電クランプ。
4. 上記第１誘電層と上記第２誘電層との一方または両方がドープ誘電体を含むことを特徴とする請求項３に記載の静電クランプ。
5. 上記第２面が上記第１面より５マイクロメートルから３０マイクロメートル窪んでいることを特徴とする請求項１に記載の静電クランプ。
6. 上記第２面が上記第１面より１０マイクロメートル窪んでいることを特徴とする請求項５に記載の静電クランプ。
7. 上記第１電極と上記第２電極との一方または両方が導電性の金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の静電クランプ。
8. 上記被加工材の表面の周縁領域は上記被加工材の除去領域の一部であり、該除去領域には半導体装置が形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の静電クランプ。
9. 上記一つ以上の背面ガス送出口はそれぞれ、直径２ミリメートル以下の孔を一つ以上含むことを特徴とする請求項１に記載の静電クランプ。
10. クランプ板の背面に対向する冷却板をさらに含み、該冷却板は冷却液を導く冷却流路を一つ以上含むことを特徴とする請求項１に記載の静電クランプ。
11. 冷却板の上記一つ以上の冷却流路のそれぞれが、複数の放射状経路によって互いに連通している複数の同心状流路を含み、当該複数の放射状経路と当該複数の同心状流路とが、上記クランプ板の背面に対向している冷却板の前面上に規定されていることを特徴とする請求項１０に記載の静電クランプ。
12. 上記一つ以上の冷却流路のそれぞれが、上記冷却板の背面に沿って規定された一つ以上の放射状流路をさらに含み、上記冷却板の背面は上記冷却板の前面に対して反対側の面であることを特徴とする請求項１１に記載の静電クランプ。
13. 上記第１電極と上記冷却板との間に形成される第１絶縁層と、
    上記第２電極と上記冷却板との間に形成される第２絶縁層とをさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の静電クランプ。
14. 第２層は、第２面から外側に突き出し、被加工材の表面に接するミクロドットを一つ以上有することを特徴とする請求項１に記載の静電クランプ。
15. 上記一つ以上のミクロドットの各表面は、上記被加工材の表面に対して約１％以下の面積にて上記被加工材の表面と接触していることを特徴とする請求項１４に記載の静電クランプ。
16. 上記一つ以上のミクロドットの各表面は、２ｍｍ^２未満であることを特徴とする請求項１４に記載の静電クランプ。
17. 上記クランプ板は、クランプ板の周縁部の周辺に形成された刻み目を三つ以上含み、該刻み目は接地された把持部と接するよう構成されることによって、クランプ板のための接地が３つ以上形成されていることを特徴とする請求項１に記載の静電クランプ。
18. 被加工材の固定方法において、
    第１層を含む環状部と第２層を含む中央盤とを含むクランプ板を用意する工程であって、上記環状部は第１電極に接し、上記中央盤は第２電極に接しており、当該中央盤は当該環状部より窪み、当該クランプ板はさらに上記環状部および中央盤間の中間領域に近接して設けられた背面ガス送出口を一つ以上含んでいる工程と、
    当該被加工材を当該クランプ板上に載置する工程であって、当該被加工材の周縁領域が当該第１層に接し、当該第２層と当該被加工材の中央領域との間隙の距離によって空間が規定される工程と、
    第１電位を当該第１電極に印加して、第１力によって当該被加工材の周縁領域を第１層へ引き付ける工程と、
    第２層と被加工材の中央領域との間の当該空間を加圧するような圧力で、背面ガスを上記一つ以上の背面ガス送出口へ供給する工程と、
    第２電位を当該第２電極へ印加して、第２力によって当該被加工材の中央領域を当該第２層へ引き付ける工程と、
    当該第１電位が当該第１力によって当該被加工材を当該クランプ板へクランプし、当該第２電位が当該第２力によって背面ガス圧力を相殺することによって、当該間隙を制御するように、当該第１電位と当該第２電位とを制御する工程とを含む、被加工材の固定方法。
19. 上記クランプ板と上記被加工材との間の熱伝達を決定する背面ガス圧力を制御する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の固定方法。
20. 冷却板上にある一つ以上の冷却流路を通して流れ込む冷却液によって、上記クランプ板の背面を冷却する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の固定方法。
21. 上記第１電極への上記第１電位の印加は、上記環状部と上記被加工材との間を封止し、これにより上記背面ガスが上記空間内に保持されることを特徴とする請求項１８に記載の固定方法。

Images