JP5881686B2 - 高温において機械的な固定する能力を備えている、加熱される静電チャック - Google Patents
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Description
（関連出願に対する参照）
本願は、米国仮出願第６１／３５２，６６５号（出願日：２０１０年６月８日、名称：“HEATED ELECTROSTATIC CHUCK INCLUDING MECHANICAL CLAMP CAPABILITY AT HIGH TEMPERATURE”）、および米国仮出願第６１／３５２，５５４号（出願日：２０１０年６月８日、名称：“HEATED ANNULUS CHUCK”）に対する優先権、およびこれの利益を主張する。これらは、本明細書において完全に示されていると同然に、参照によってその全体が本明細書に援用される。
本願は、米国仮出願第６１／３５２，６６５号（出願日：２０１０年６月８日、名称：“HEATED ELECTROSTATIC CHUCK INCLUDING MECHANICAL CLAMP CAPABILITY AT HIGH TEMPERATURE”）、および米国仮出願第６１／３５２，５５４号（出願日：２０１０年６月８日、名称：“HEATED ANNULUS CHUCK”）に対する優先権、およびこれの利益を主張する。これらは、本明細書において完全に示されていると同然に、参照によってその全体が本明細書に援用される。
本発明は、半導体を処理する装置（イオン注入システムが挙げられるが、これに限定されない）に一般的に関し、より詳細には、特定のイオン注入用途に使用するための、機械的な固定する能力を有している静電チャックに関する。
静電的な固定具または静電チャック（ＥＳＣ）は、プラズマまたは真空に基づく半導体プロセス（例えば、イオン注入、エッチング、化学気相成長法（ＣＶＤ）など）の間における、支持表面上における決められた位置に製造中の加工物または基板を固定するために、半導体製造業においてしばしば利用されている。これらのＥＳＣの静電的に固定する能力、および製造中の加工物の温度制御は、半導体基板、製造中の加工物またはウェーハ（例えばシリコンウェーハ）の処理において非常に有用であると分かっている。典型的なＥＳＣは、例えば、導電電極または支持板の一面に配置されている誘電体層を備えており、半導体ウェーハは、ウェーハが処理されているときにウェーハにとっての支持表面として機能するＥＳＣの表面に配置されている（例えば、例えば、ウェーハは誘電体層の表面に配置されている）。半導体を処理（例えばイオン注入）している間に、固定する電圧は、ウェーハおよび電極の間に典型的に印加され、これによって、ウェーハは、静電力によってチャック表面に対して固定される。
いくつかの場合において、製造中の加工物に対する高温処理を実施することが所望される。しかし、そのような高温（例えば、１０００℃近く）は、従来のＥＳＣｓによって示される静電的な固定力に悪影響を与え得る。
本開示は、製造中の加工物に対する固定力を適切に維持しながら、製造中の加工物に対して高温プロセスが実施され得る、本発明者らによって見出だされた改良された静電的な固定具に対する必要性を解決する。したがって、本発明は、半導体プロセスシステムにおける製造中の加工物を固定するためのシステム、装置および方法を提供することによって、従来技術の制限を克服している。したがって、本発明のいくつかの側面の基本的な理解をもたらすための簡略化された本発明の要約が、以下に示されている。この要約は、本発明の外延的な全体像ではない。この要約は、本発明の重要または主要な要素を特定することも、本発明の範囲を示すことも意図されていない。その目的は、後に示すより詳細な説明の前置きとして、本発明のいくつかの概念を簡略化された形態において示すことである。
本発明は、一般的に、支持体表面上にある製造中の加工物の位置を選択的に維持するための装置、システムおよび方法に関する。支持体または固定表面を有する固定板を備えている静電的な固定具が提供され、当該固定表面は、製造中の加工物に接触させるために構成されている。１つ以上の電極は固定板と一体化されており、１つ以上の上記電極に印加された電圧は、製造中の加工物と固定表面との間に静電的な固定力を付加するための固定表面に対して、製造中の加工物を選択的かつ静電的に引きつけ可能である。本発明では、１つ以上の機械的な補助固定部材がさらに設けられており、１つ以上の機械的な当該補助固定部材は、製造中の加工物の少なくとも一部を、固定表面に対して選択的に固定するために設けられている。また、製造中の加工物の温度を決定するために構成されている温度モニタ素子が設けられており、制御部は、製造中の加工物の少なくとも部分的な温度に基づく、１つ以上の電極に印加されている１つの電圧の制御および／または１つ以上の補助固定部材の制御によって、固定表面に製造中の加工物を選択的に固定するために構成されている。
したがって、上述の関連する目的を達成するために、本発明は、以下に十分に説明されており、特許請求の範囲において特に示されている特徴を備えている。以下の記述および添付の図面は、本発明の例証的なある実施形態を詳細に示している。しかし、これらの実施形態は、本発明の原理が採用され得る種々の手段のうちの少数を示している。本発明の他の目的、利点および新しい特徴は、図面とともに考慮されるとき、本発明の以下の詳細な説明から明らかになる。
本発明者らは、静電的な固定具上にある誘電体層が高温の結果として壊れ始め、したがって誘電体層の導電率に悪影響を及ぼすと考えられる場合に、高温プロセスが製造中の加工物と静電的な固定具との間の固定力に悪影響を及ぼし得ることを、現在、正しく認識している。誘電体層の導電率の上昇は、支持体表面に対して決められた位置に製造中の加工物を固定し、かつ維持するために十分に高い電界を生じる静電的な固定具の能力を制限する。
したがって、本発明は、一般的に、機械的かつ補助的な固定機構を静電的な固定具に設けることによって、高温（例えば、およそ６００℃〜１０００℃）において改善された固定をもたらす静電的な固定具に関する。したがって、ここからは、図面を参照して本発明を説明する。当該図面において、類似の参照番号は、全体を通して類似の要素を指すために使用され得る。これら側面の記載は単に例証的であり、それらは限定的な意味において解釈されるべきではないことが理解される。以下の説明において、説明を目的として、多くの特定の詳細が、本発明の十分な理解のために示されている。しかし、本発明がそれらの特定の詳細なしに実施され得ることは、当業者にとって明らかである。
本発明の例示的な１つの側面に従う図面に言及すると、図１は、例示的なイオン注入システム１００を示している。イオン注入システムは、製造中の加工物１０２（例えば、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウムおよびガリウムヒ素の１つ以上を含んでいる半導体基板またはウェーハ）をイオンビーム１０４についてスキャンを実施可能であり、イオン注入システムにおいて製造中の加工物にイオンを注入する。静電的な固定具１０５（静電チャックまたはＥＳＣとも呼ばれる）は、一般的に、後により詳細に述べられているように、製造中の加工物１０２を当該固定具に固定する。
上述されている通り、本発明の種々の側面は、任意の種類のイオン注入装置（図１の例示的なシステム１００が挙げられるが、これに限定されない）と関連して実施され得る。例示的なイオン注入システム１００は、末端部１０６、ビーム線アセンブリ１０８、およびプロセスチャンバ１１２を一般的に形成しているエンドステーション１１０を備えており、イオンビーム１０４は、一般的に製造中の加工物位置１１４に置かれている製造中の加工物１０２に向けられている。末端部１０６におけるイオン源１１６は、抽出されたイオンビーム１２０（例えば、画一的な（undifferentiated）イオンビーム）をビーム線アセンブリ１０８に供給するために、電源１１８によって電力供給されている。イオン源は、ソースチャンバからイオンを抽出し、かつこれによって、抽出されたイオンビームをビーム線アセンブリ１０８に向かわせるために、１つ以上の抽出電極１２２を備えている。
ビーム線アセンブリ１０８は、例えば、イオン源１１６に近接する入口１２６およびエンドステーション１１０に近接する出口１２８を有しているビームガイド１２４を、備えている。ビームガイド１２４は、例えば、質量分析器１３０（例えば質量分析磁石）を備えている。質量分析器１３０は、抽出されたイオンビーム１２０を受け取り、分解開口エネルギー−質量の適切な比またはその範囲のイオンのみを、分解開口１３２を通じて、製造中の加工物１０２に対して通すために双極子磁場を作り出す。質量分析器１３０に通され、分解開口１３２を出るイオンは、望ましいエネルギー−質量の所望される比またはその範囲のイオンを有している、質量分析イオンビーム１３４、または所望されるイオンビーム１３４を一般的に規定している。ビーム線アセンブリ１０８と一体化されている、ビームを形成および整形する種々の構造（図示せず）は、イオンビームが所望のビーム経路１３６に沿って製造中の加工物１０２に運ばれるときに、イオンビーム１０４を維持し、制限するためにさらに設けられ得る。
１つの例において、望ましいイオンビーム１３４は、製造中の加工物１０２に向けられる。製造中の加工物は、エンドステーション１１０と関連付けられている製造中の加工物をスキャンするシステム１３８を介して位置づけられている。図１に示されているエンドステーション１１０は、例えば、真空の処理チャンバ１１２内における機械的なスキャンをもたらす“シリアル”型のエンドステーション１１０を備えており、当該エンドステーション１１０において、製造中の加工物１０２（例えば、半導体ウェーハ、表示パネル、または他の製造中の加工物）は、製造中の加工物をスキャンするシステム１３８によって、１つ以上の方向においてビーム経路１３６を通って機械的に平行移動させられる。本発明の例示的な１つの側面によれば、イオン注入システム１００は、一般的に定常であるような所望のイオンビーム１３４（例えば、“スポットビーム”または“ペンシルビーム”とも呼ばれる）を供給し、製造中の加工物をスキャンするシステム１３８は、定常のイオンビームに関して、２つのほぼ直交する２つの軸において製造中の加工物１０２を一般的に平行移動させる。しかし、バッチ式または他の型のエンドステーションが採用され得、ここで、製造中の複数の加工物１０２が同時にスキャンされ得ることが留意され、そのようなエンドステーションは、本発明の範囲内にあると意図されている。
他の例において、システム１００は、製造中の加工物１０２に関する１つ以上のスキャン平面に沿って、イオンビーム１０４のスキャンを実施可能な静電的なビームスキャニングシステム（図示せず）を備えている。したがって、本発明は、スキャンさせるか、またはスキャンさせない任意のイオンビーム１０４を、本発明の範囲内にあるとさらに意図している。本発明の一実施形態によれば、製造中の加工物をスキャンするシステム１３８は、スキャンアーム１４０を備えている。当該スキャンアームは、イオンビーム１０４について、製造中の加工物１０２を相互にスキャンするために構成されている。イオン注入システム１００は、例えば、制御部１５０によってさらに制御されている。ここで、イオン注入システムおよび製造中の加工物のスキャニングシステム１３８の機能は、当該制御部によって制御されている。
本開示の例示的な一側面によれば、ＥＳＣ１０５は、それらの固定表面１５２に対して製造中の加工物１０２（例えば半導体ウェーハ）を静電的に保持するために利用されている。図２により詳細に図示されているように、絶縁層１５４（例えば、誘電体層）は、ＥＳＣ１０５の固定表面１５２を一般的に規定している。ここで、当該絶縁層は、製造中の加工物１０２と、ＥＳＣ内に配置されている１つ以上の電極１５６との間に静電容量を形成させることを一般的に可能にする。１つ以上の電極１５６は、例えば、電源１５８によって電力供給を受け、かつセラミック層１６０に囲まれており、ここで、セラミック層は支持板１６２（例えばアルミニウム板）に対して取り付けられており、支持板は、構造的な堅さをＥＳＣ１０５に付与している。また、支持板１６２は、例えば１つ以上の冷却路１６４またはヒータ１６６などよって、ＥＳＣ１０５を冷却または加熱し得る構造をもたらし得る。
本発明の一側面によれば、さらなる機械的な固定する能力が、図２のＥＳＣ１０５に示されている静電的な固定する能力に加えてさらに付与されている。一例として、１つ以上の電極１５６を介した静電チャック１０５に対して、静電的な固定のみをもたらす場合、高温の処理（例えば、１つ以上のヒータ１６６によって１０００℃に達するか、またはそれを超える温度をＥＳＣに加えるとき）において、問題が生じ得る。そのような高温（例えば、数百度以上）において、例えば、１つ以上の電極１５６および固定されるべき製造中の加工物１０２の間にある絶縁層１５４が、わずかに導電性になる傾向を有しており、ここで、導電率の上昇にしたがって、ある時点において、静電的な固定具電源１５８が所望される固定力を維持できなくなるほどに絶縁層の導電率が高くなることを、本発明者らは正しく認識している。静電的な固定具１０５は、固定表面１５２に対して、製造中の加工物１０２を効率的かつ静電的に固定するために十分に高い電界を生じ得ない。
したがって、本発明によれば、１つ以上の機械的な補助固定具１６８が設けられている。ここで、１つ以上の機械的な補助固定具は、固定表面１５２上における製造中の加工物１０２の固定された位置を維持するためのさらなる（例えば補助的な）固定をもたらし、これによって、静電的な固定力の制限を超えて処理温度を高めることを可能にする。１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、例えば、処理温度が所定の温度（例えば、およそ２００℃以上）を超えるとき、選択的に利用される。ＥＳＣ１０５の絶縁層１５４は、例えば、熱応力または伸び差によって破損せずに１０００℃を超える温度に物理的に耐え得る適切な材料を用いて製造される。しかし、絶縁層は、そのような高温における材料の上昇した導電率によって依然として制限され得る。上昇した導電率（例えば、製造中の加工物１０２を固定する間に絶縁層１５４を通る増大した電流）は、ＥＳＣ１０５の固定力に悪影響を及ぼす。
したがって、現在の例において１つ以上の機械的なの補助固定具１６８が設けられており、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、１つ以上のかみ合い位置１７０Ａおよび非かみ合い位置１７０Ｂの間において、平行移動および／または回転するために構成されている。所定の温度より低い処理温度において、例えば、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、非かみ合い位置１７０Ｂに選択的に配置されており、製造中の加工物１０２の処理を妨げない（unobtrusive）。これによって、１つ以上の機械的な補助固定具の、製造中の加工物との接触による小片または潜在的な汚染のリスクを増大させずに、より低温における処理の間における製造中の加工物の“通常の”静電的な固定を可能にする。しかし、処理温度が高い（例えば、２００℃を超える温度である）とき、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、かみ合い位置１７０Ａに選択的に配置されるために構成される。当該補助固定具は、絶縁層１５４を介した上昇した導電率が静電的な固定力を低下させるとき、ＥＳＣ１０５に対するさらなる固定力を与える。
したがって、本開示によれば、製造中の加工物１０２を所定の温度を超える処理温度（例えば、製造中の加工物１０２および／またはＥＳＣ１０５の温度）において処理するための処理手法は、例えば、１つ以上の機械的な補助固定具１６８によって、さらなる機械的な固定を都合よく付与される。さらに、有利な一側面において、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、静電的に固定することが、上述のように有効ではないか、または種々の理由のために所望されないときほど、選択的に作動させられる。ここで、１つ以上の機械的な補助固定具は、ＥＳＣにおける通常の固定されている位置１７２（例えば、固定表面１５２に平行および／または垂直）において製造中の加工物１０２を維持するための十分な固定するための能力を与えるために、ＥＳＣについてほぼ固定されている位置１７２（例えば、固定する表面１５２に対して平行か、および／または直交する）に製造中の加工物１０２を維持するために十分な固定力をもたらすために構成されている。
本発明の１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、例えば、１つ以上の機械的な補助固定具が作動させられていないとき（例えば、１つ以上の機械的な固定具が、ＥＳＣ１０５の固定表面に対して製造中の加工物を機械的に固定していないとき）、収納されているか、またはそうでなければ、製造中の加工物１０２に対応している平面１７４（例えば、固定表面１５２）の下に配置されるために、さらに構成されている。したがって、１つ以上の機械的な補助固定具１６８が作動させられていない（例えば、非かみ合い位置１７０Ｂにある）とき、１つ以上の機械的な補助固定具の使用から生じる材料の跳ねおよび関連する粒子の汚染は、軽減される。例えば、１つ以上の機械的な補助固定具１６８が、製造中の加工物１０２および／または固定表面１５２に対応する平面１７４の下に収納されているとき、製造中の加工物は、当該加工物がさらされている処理手段（例えば、図１のイオンビーム１３４、プラズマ、または化学気相など）から、１つ以上の機械的な補助固定具と関連する構成部品を一般的に保護している。
１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、他の例において、図３においてより詳細に示されている通り、ＥＳＣ１０５に対するか、および／またはＥＳＣ１０５からの製造中の加工物１０２の移動を妨げないように、固定表面１５２に関して平行移動するか、および／または回転するために構成されている。例えば、図２および図３の１つ以上の機械的な補助固定具１６８の少なくとも１つは、かみ合い位置１７０Ａおよび非かみ合い位置１７０Ｂの間において１つ以上の軸１７８について回転するために構成されている１つ以上のフック１７６または“指”を備えている。ここで、１つ以上の機械的な補助固定具は、非かみ合い位置において固定表面１５２の平面１７４の下に回転している。したがって、製造中の加工物を操作する装置（図示せず）が、１つ以上の機械的な補助固定具と関連する妨害なしに、固定表面から製造中の加工物１０２を持ち上げることを一般的に可能にする。例示的な機械的な補助固定具１６８が、本明細書に説明されており、示されており、一方で１つ以上の機械的な補助固定具の種々の他の構造および／または構成が可能であり、静電チャック１０５に関連するそのような構造および／または構成のすべてが、本発明の範囲内にあると意図されていることを、本発明はさらに認識している。例えば、図３、５、７および８に示されている種々の例に示されている通り、説明されている、カム機構１７９は１つ以上の軸１７８と関連している。ここで、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、１つ以上の軸について回転するために構成されており、所定の経路に従っている。
本開示の例示的な他の側面によれば、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、図２および図４に図示されているように、製造中の加工物１０２の端部１８０（例えば外周）と選択的にかみ合わせるために構成されている。例えば、ある状況において、制御部１５０と関連する制御アルゴリズムと連係している、図２の１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、スキャンアームが水平から所定の角度を超える角度より前に製造中の加工物の端部１８０と選択的にかみ合うために構成されている。当該ある状況は、図１の製造中の加工物１０２が、加工物スキャニングシステム１３８（例えば、スキャンアーム１４０）によって、処理手段（例えば、イオンビーム１３４）を介してスキャンされるときである。例えば、“搭載位置”において、製造中の加工物１０２は、固定表面が０度にある（例えば、水平に定位されている）ときの固定表面１５２上に配置され得る。しかし、処理手段（例えばイオンビーム１３４）を介した製造中の加工物１０２の例示的なスキャニングの間に、製造中の加工物は、製造中の加工物へのイオンの適切な打ち込みを実現するために、水平ではない方向に変えられ得る。そのような水平ではない方向において、図２の１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、例えば、固定表面１５２が水平に対して所定の角度（例えば３０度）を超えるとき、製造中の加工物１０２と選択的にかみ合うために構成されている。したがって、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、そうでなければ重力が固定表面１５２に対して製造中の加工物を移動させるとき、製造中の加工物１０２を選択的かつ機械的に固定するために構成されている。本開示の１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、そのような環境における静電的な固定とともにか、または当該固定なしに利用され得、ここで、１つ以上の機械的な補助固定具の補助的な固定は、製造中の加工物１０２にかかる重力を解決する。
例示的な他のＥＳＣ２００の１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、図４に図示されているように、例えば、製造中の加工物１０２をＥＳＣ２００の中心に位置され続けるための当該補助固定具が外周の制限手段または“囲い”として作用するように、さらにか、または代替的に構成され得る。一例において、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、製造中の加工物１０２に対して、固定表面１５２に向かう下向きの力を付与し、したがって、静電チャック１０５の固定表面に対して製造中の加工物を押し付けるるために構成されている。しかし、本発明はまた、１つ以上の機械的な補助固定具１６８によって下向きの圧力が加えられないことを意図している。例えば、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、例えば製造中の加工物１５２の外周付近に配置されており、固定表面１５２から外側に伸びている３つ以上のピンを介して、外周の境界のみをもたらし得る。ここで、外周の力は、製造中の加工物に対して加えられないか、または最小に加えられる。代替的に、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、選択的に（例えば、半径方向にか、回転してか、または直線的に）移動させられ得る製造中の加工物１０２の外周１８４付近に配置されている３つ以上の固定部材１８２を介して、製造中の加工物１０２に対して加えられる外周の固定力を備えており、これによって外周の固定する圧力を製造中の加工物に対して選択的に加えることがさらに意図されている。
本発明の例示的な他の側面によれば、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、一般的に剛体であり、ここで、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、固定表面１５２に対する製造中の加工物１０２の任意の移動を全体的に防いでいる。例えば、製造中の加工物１０２が、処理手段（例えば、図１のイオンビーム１３４）に関してスキャンされている処理において、静電的な固定具の顕著な加速および減速は、製造中の加工物が処理手段を介して反復してスキャンされるように行われる。したがって、１つ以上の機械的な補助固定具１６８の固定部材１８２は、固定部材１８２の変形を防ぎ、かつ静電チャック２００の固定表面１５２に対する製造中の加工物１０２の位置を実質的に維持するように、実質的に剛体であることが好ましい。
本発明の他の例示的な側面によれば、図５により詳細に示されているように、静電的な固定具２００はヒータ２０２を備えており、ヒータ２０２は、静電的な固定具２００の固定表面１５２に配置されている図４の製造中の加工物１０２を選択的に加熱するために構成されている。図５のヒータ２０２は、例えば、照明要素、抵抗性のヒータ要素および／または多数の加熱素子のうち任意の他の素子を備えている。当該照明要素、抵抗性のヒータ要素および／または多数の加熱素子のうち任意の他の素子は、静電チャック２００に埋め込まれているか、またはそうでなければ製造中の加工物が処理の間に高い温度にあるように製造中の加工物１０２に熱を伝え得る。静電的な固定具２００は、温度モニタ装置２０４をさらに備えていることが好ましい。温度モニタ装置２０４は、例えば、静電的な固定具２００の１つ以上の固定表面１５２および図４の製造中の加工物１０２の温度を測定するために構成されているサーモスタット、熱電対または他の温度モニタ素子である。
したがって、図１の制御部１５０は、１つ以上の固定表面１５２および製造中の加工物１０２が所定の温度を超えるときに、１つ以上の機械的な補助固定具１６８を選択的に動作させるためにさらに構成されており、これによって、所定の温度または当該温度を超える温度において、製造中の加工物の補助的かつ機械的な固定をＥＳＣ１０５にもたらす。一例におけるそのような制御は、図５のヒータ２０２が動作しており、かつモニタされている温度が所定の温度を超えたときにのみ、１つ以上の機械的な補助固定具１６８を作動させるために設定されている。したがって、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、１つ以上の機械的な補助固定具が、必要なとき（例えば、静電的に固定する力の減少が上述したＥＳＣ２００の上昇した温度によって引き起こされているとき）にのみ伸びて、製造中の加工物を固定するように、処理の間において引込まれているか、非かみ合い位置１７０Ｂに依然としてある（好ましくは収納されている）。
図６は、例示的なＥＳＣ２００の斜視図を示しており、ここで、ＥＳＣは、種々のサイズの製造中の加工物を選択的に固定するために構成されている。この例によれば、１つ以上の機械的な補助固定具１６８は、第１の固定具セット２０６および第２の固定具セット２０８に分けられており、第１の固定具セットは、図５に図示されているように、第１のサイズの第１の製造中の加工物２１０を、選択的かつ機械的に固定するために構成されている。第１の固定具セット２０６は、機械的な補助固定具１６８Ａおよび１６８Ｂを備えている。第２の固定具セット２０８は、図４に示されている第２のサイズの第２の製造中の加工物２１２を選択的かつ機械的に固定するために構成されており、第２のサイズは第１のサイズより大きい。第２の固定具セット２０８は、したがって機械的な補助固定具１６８Ｃ〜１６８Ｆを備えている。
図７は、例えば、図６のＥＳＣ２００の断面図を示しており、第１のサイズの第１の加工物２１０は、第１の固定具セット２０６を介して固定されている。したがって、第１の製造中の加工物２１０は、セラミックヒータ２１４上にあり、機械的な補助固定具１６８Ａおよび１６８Ｂは、第１の製造中の加工物２１０を固定表面２１６に固定している。一例によれば、シールド２１８は、これを通して第２の固定具セット２０８を伸ばすためのスロット２２０を有して設けられており、シールドは、固定表面２１６の平面２２２の下にある部品を全体的に保護している。例えば、図８は図６のＥＳＣ２００を示しており、第２の製造中の加工物２１２（図７の第１の製造中の加工物２１０より大きい）は、図６の機械的な補助固定具１６８Ｃ〜１６８Ｆを備えている第２の固定具セット２０８を介して、固定表面２１６に固定されている。第２の機械的な加工物２１２がＥＳＣ２００に固定されているとき、第１の固定具セット２０６は、固定表面２１６の平面２２２より一般的に下方にある非はめ込み位置１７０Ｂに配置されている。
図９は、静電チャックに対して製造中の加工物を効率的に固定する例示的な方法３００を示している。例示的な方法は、一連の動作または事象として本明細書に示され、説明されていることに注意すべきである。またこれと同時に、本明細書に示され、説明されている場合を除いて、本発明にしたがっていくつかのステップが異なる順序においてか、および／または他のステップと同時に起こり得るように、本発明は、そのような動作または事象の示されている順序によって限定されないことが適切に理解される。さらに、示されているステップのすべては、本発明に係る方法論を実施するために必要とされ得る訳ではない。さらに、上記方法は、本明細書に示され、説明されているシステムおよび示されていない他のシステムにしたがって実施され得ることが適切に理解される。
図９に図示されているように、一例によれば、方法３００は、動作３０２における静電的な力を介して、静電的な固定具の固定表面に対して製造中の加工物を選択的かつ静電的に固定することを包含している。例えば、静電的な力を付加するために、固定する電圧は、静電的な固定具の１つ以上の電極に対して選択的に印加される。本発明によれば、機械的な固定力は、１つ以上の機械的な補助固定具を介して、動作３０２において製造中の加工物３０４に対して選択的にさらに付加される。機械的な固定力の付加は、例えば、１つ以上の所定の条件に基づいて適用される。１つ以上の所定の条件は、例えば、１つ以上の製造中の加工物および静電的な固定具の温度を包含している。
例えば、機械的な固定力は、製造中の加工物および／または静電チャックの温度が所定の温度に達するか、または当該温度を超えるとすぐに、加えられる。所定の温度は、例えば、所定の温度における静電チャックの誘電体層の上昇した導電率に起因して、静電チャックを通る漏れ電流が所定の量を超えている温度である。例えば、所定の温度は、２００℃以上である。したがって、本発明の方法は、製造中の加工物に対する静電的な誘引力が静電チャックおよび／または製造中の加工物の上昇した温度によって損なわれているときに、１つ以上の機械的な補助固定具を介して製造中の加工物をかみ合わせ、固定表面に対して製造中の加工物を機械的に固定する。
他の例によれば、方法３００は、動作３０２において静電的な力を介して静電チャックの固定表面に対して製造中の加工物を選択的かつ静電的に固定することを包含している。ここで、機械的な固定力は、１つ以上の機械的な補助固定具を介して、動作３０４において製造中の加工物に対して選択的にさらに付加される。機械的な固定力は、例えば、所定の条件に基づいて付加される。ここで、ＥＳＣの固定表面は、製造中の加工物および／または静電チャックに対する重力が所定の量に達するか、当該量を超えるとすぐに当該機械的な固定力が付加されるような所定の角度に位置させられている。例えば、ＥＳＣの姿勢の結果として静電チャックに関する静電的な力が固定表面上における決められた位置に製造中の加工物を維持するために不十分なとき、またはＥＳＣに付加される平行移動の力が決められた位置に製造中の加工物を維持するために不十分なときに機械的な固定力は付加される。
したがって、本発明は、特に高い処理温度において、向上した固定する能力をもたらす静電チャックを提供する。本発明は、好ましいある（複数の）実施形態をともなって示されており、説明されているが、同等な改変および変更は、本明細書および添付の図面の解釈および理解によって当業者に想到されることが自明である。特に上述した構成要素（アッセンブリ、装置、回路など）によって実行される種々の機能について、当該構成要素を説明するために使用される用語（“手段”への言及が挙げられる）は、本明細書に示されている本発明の例示的な実施形態における機能を実行する、開示されている構造と構造的に同等ではなくとも、説明されている構成要素の特定の機能を実行する（すなわち機能的に同等である）任意の構成要素と対応していると意図されている。さらに、本発明の特定の特徴は、種々の実施形態のうちの１つのみについて開示されており、そのような特徴は、所定または特定の任意の用途とって所望され得るか、または有利であり得るとき、他の実施形態の他の特徴の１つ以上と組み合わせられ得る。
Claims (20)
- 製造中の加工物の位置を選択的に維持する静電的な固定具であって、
固定表面を有している固定板、当該固定板と一体化されている１つ以上の電極、および１つ以上の補助固定部材を備えており、
上記固定表面は上記製造中の加工物と接触させるために構成されており、
１つ以上の上記電極に対して印加される電圧は、上記固定表面に対して選択的かつ静電的に上記製造中の加工物を引き付け可能であり、
１つ以上の上記補助固定部材は、上記製造中の加工物の少なくとも一部を上記固定表面に対して選択的に固定するために構成されており、
上記製造中の加工物の温度を決定するために構成されている温度モニタ素子と、
上記製造中の加工物の少なくとも部分的な上記温度に基づく、１つ以上の上記電極に印加される上記電圧の制御および１つ以上の上記補助固定部材の制御によって、上記固定表面に上記製造中の加工物を選択的に固定するために構成されている制御部をさらに備えており、
非かみ合い位置において、１つ以上の機械的な上記補助固定部材は、上記加工物の平面より下にあるように構成されている、静電的な固定具。 - １つ以上の上記固定板および上記製造中の加工物を選択的に加熱するために構成されており、上記固定板と一体化されているヒータをさらに備えている、請求項１に記載の静電的な固定具。
- 上記静電的な固定具に構造上の支持および堅さをもたらす支持板をさらに備えている、請求項１に記載の静電的な固定具。
- １つ以上の機械的な上記補助固定部材は、１つ以上の軸について回転するためか、および／または平行移動するために構成されている１つ以上の固定部材を備えており、かみ合い位置において、１つ以上の上記固定部材の一部は、上記製造中の加工物の上面に固定するために構成されている、請求項１に記載の静電的な固定具。
- １つ以上の上記固定部材のうちの少なくとも１つは、１つ以上の軸と対応するカム機構を備えている、請求項４に記載の静電的な固定具。
- １つ以上の機械的な補助固定部材は、上記固定表面に関して平行移動するために、および／または回転するために構成されている１つ以上のピンを備えており、上記固定表面において、当該固定表面と対応する少なくとも平面に上記製造中の加工物を制限する、請求項４に記載の静電的な固定具。
- １つ以上の補助固定部材は、上記製造中の加工物の外周の少なくとも一部を選択的に固定するために構成されており、上記製造中の加工物は、上記固定表面の平面に沿った移動を選択的かつ全体的に防いでいる、請求項１に記載の静電的な固定具。
- １つ以上の補助固定部材は、上記製造中の加工物の上面の１つ以上の部分を、上記固定表面に対して選択的に固定するために構成されており、上記製造中の加工物が、上記固定表面の平面に対して直交する移動を選択的かつ全体的に防いでいる、請求項１に記載の静電的な固定具。
- 上記製造中の加工物は、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウムおよびガリウムヒ素の１つ以上を含んでいる、請求項１に記載の静電的な固定具。
- １つ以上の機械的な上記補助固定部材は、第１の固定具セットおよび第２の固定具セットに分けられており、上記第１の固定具セットは、第１のサイズの第１の製造中の加工物を、上記固定表面に対して選択的かつ機械的に固定するため構成されており、上記第２の固定具セットは、第２のサイズの第２の製造中の加工物を、上記固定表面に対して選択的かつ機械的に固定するために構成されており、上記第２のサイズは上記第１のサイズより大きい、請求項１に記載の静電的な固定具。
- 上記第１の固定具セットは、上記第２の製造中の加工物が上記固定表面にあるとき、上記固定表面の平面より下方に選択的に配置されるように構成されている、請求項１０に記載の静電的な固定具。
- 静電的な固定具に対して製造中の加工物を固定するための方法であって、
上記静電的な固定具の固定表面に対して上記製造中の加工物を選択的かつ静電的に固定する上記静電的な固定具に対して、固定する電圧を選択的に供給すること、および
１つ以上の所定の条件に基づいて、上記製造中の加工物に対して機械的な固定力を選択的に付加するための１つ以上の補助固定部材を備え、
１つ以上の上記所定の条件は、上記製造中の加工物および上記静電的な固定具の１つ以上の所定の温度を含んでおり、
上記機械的な固定力は、上記製造中の加工物および／または上記静電的な固定具の温度が上記所定の温度に達するか、または当該所定の温度を超えるときに、付加され、
非かみ合い位置において、１つ以上の機械的な上記補助固定部材は、上記加工物の平面より下にあるように構成されていることを包含している方法。 - １つ以上の上記所定の条件は、上記所定の温度における上記静電的な固定具の誘電体層の上昇した導電率に対応する所定の漏れ電流をさらに包含しており、
上記機械的な固定力は、上記静電的な固定具と関連する計測電流が上記所定の漏れ電流に達するか、または当該電流を超えるときに、付加される、請求項１２に記載の方法。 - 上記所定の温度は２００℃を超える、請求項１２に記載の方法。
- 上記機械的な固定力の選択的な付加は、上記製造中の加工物の外周に対して適用される、請求項１２に記載の方法。
- 上記機械的な固定力の選択的な付加は、上記固定表面の平面に沿った上記製造中の加工物の移動を全体的に防ぐ、請求項１２に記載の方法。
- 上記機械的な固定力の選択的な付加は、上記製造中の加工物の上面に対して選択的に適用される、請求項１２に記載の方法。
- 上記固定する電圧は、上記機械的な固定力の付加の後または当該付加とほぼ同時に止められる、請求項１２に記載の方法。
- １つ以上の上記所定の条件は、上記製造中の加工物に対する重力および／または慣性力がある大きさにいったん達するか、または当該大きさを超えると、上記機械的な固定力が付加されるような角度位置を含んでおり、当該ある大きさは、上記静電的な固定具について決められた位置に上記製造中の加工物を維持するために不十分な大きさである、請求項１２に記載の方法。
- １つ以上の上記所定の条件は、上記製造中の加工物および／または静電的な固定具に付加される平行移動の力および／または慣性力の決定を含んでおり、当該平行移動の力または慣性力は、上記静電的な固定具について決められた位置に上記製造中の加工物を保持するために不十分な大きさに達するか、または当該大きさを超える、請求項１２に記載の方法。
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