JP6096803B2 - 静電基板保持具を含む支持具 - Google Patents

Description

本発明は、静電基板保持具を含む支持具に関する。

本発明の技術分野は、支持具に取り付けられて加熱される部品を低圧環境で取り扱う分野である。

この技術分野は、取り扱われる部品が基板であるマイクロエレクトロニクスに主に関する。より具体的に、本発明は、基板内に不純物を導入することを可能にするイオン注入に関する。すなわち、「ドーピング」として知られる技術である。ドーピングは、機械的特性、熱的特性、電気的特性、疎水性など、基板の所定の特性を変更するのに役立つ。

上記の注入を実施するために、最近では、プラズマ浸漬モードで機能するイオン注入装置を使用することができる。このように、基板にイオンを注入することは、基板をプラズマに浸漬することと、プラズマのイオンが基板内に注入されるように、基板に向けてプラズマのイオンを加速することのできる電界を生成する目的で、基板を、数十ボルトから数十キロボルトの（一般的には、１００ｋＶよりも小さい）範囲の負の電圧でバイアスすること、からなる。このようにして注入された原子は、ドーパントと呼称される。バイアスは、一般的には、パルスで与えられる。

イオンの侵入深さは、その加速エネルギによって定められる。加速エネルギは、第一には、基板に付加される電圧に依存し、第二には、イオンと基板のそれぞれの性質に依存する。注入される原子の濃度は、平方センチメータ（ｃｍ^２）当たりのイオンの数で表される分量（ドース）と、侵入深さとに依存する。

熱交換が放射のみによって行われ、基板の温度を正確に制御することができるように、注入は、排気された容器内で実施される。

特許文献１は、冷凍室を含む静電基板保持具を備えた支持具を有する装置を提案している。その装置は、基板保持具の上面と底面の間に伸びる複数の中空部を有する基板保持具を備える。各中空部にはリフトピンがある。リフトピンは、静電固定を行うために、基板を、基板保持具の少し上に持ち上げるのに役立つ。基板と基板保持具との間に存在する空間は、冷凍ガスで満たされる。

基板は、基板保持具の周縁部のみで保持され、そのことは、機械的観点から満足の行くものではない。

他の公知の支持具が図１に示されている。その支持具は、本質的に３個の部分を含む。
バイアステーブル１０、
基板保持具２０、及び
固定用カラー３０、
である。

テーブル１０は、高電圧（直流（ＤＣ）またはパルスの電圧）にバイアスされ、テーブルの両面に開口したダクト１１を有する、導電性の平板の形状である。ダクト１１の機能を詳細に説明する。

絶縁性の基板保持具２０は、基板保持具の底面の周縁部に配置されたガスケット１２を介して、テーブル１０に支えられる。基板保持具２０は、ガスケットの上面に当接する円筒の形状であり、該円筒は、その底面から突き出した肩部２１を備える。

固定用カラー３０は、複数のねじ３１によって、肩部２１に当接することによって、基板保持具２０をテーブル１０上に固定するのに役立つ。

基板保持具２０の上面２２は、その周縁部にリング２３を有しており、さらに、リング内に分布した複数の突起２４を有する。リング２３及び突起２４の厚さは同一であり、典型的には、１０マイクロメータ（μｍ）から１５μｍの範囲である。リング２３及び突起２４の上部は、基板４０を支える支持面を規定する。

第１のタイプの電極は、基板を静電的に固定するのに使用される。これらの電極は、対で配置される。これらの電極は、上面２２平行な面内に配置され、その面は上面に非常に近い。これらの電極は、当業者に知られたいずれかの手段、たとえば、いわゆる「厚膜」技術によって作成される。

図１の右側に位置している対は、正の電極２５、すなわちアノードと、負の電極２６、すなわちカソードと、を含む。原理は、
アノード・基板キャパシタ、及び
基板・カソードキャパシタの、
二つのキャパシタを供給することにある。

さらに、基板４０とバイアスされたテーブル１０との間の電気的な接触があることを確実にするのが適切であり、これは、第２のタイプの電極によって行われる。

この目的のために、複数の中空部が基板保持具２０を貫通している。図１の右側の中空部２７は、バネ２９に取り付けられたピン２８を収納する。バネ２９は、テーブル１０に当接し、したがって、ピン２９を基板４０に押圧する。ピン・バネの対は、第２のタイプの電極を構成し、そのような対は、それぞれの中空部に備わる。

テーブルを貫通して形成されたダクト１１は、基板保持具２０の底面とテーブルとの間に出現する第１の空間を、ヘリウムで満たすのに役立つ。

基板保持具２０の上面２２と基板４０との間に存在する第２の空間も、中空部によってヘリウムで満たされる。第１の空間と第２の空間とを互いにつなぐために、基板保持具を貫通する、別の開口部（図示せず）を設けることもできる。

基板を操作するために適した手段は、当業者に知られているので省略している。

注入中に、第２のタイプの電極は、注入電流を流出させる。ピン２８の接触領域は小さいので、電流密度は高い。この結果、特に、バイアス電圧がパルスである場合には、ピンが溶融し、基板の背面が汚染される可能性がある。

US7126808B2

したがって、本発明の目的は、注入電流が通過する表面積を増加させることである。

本発明によれば、支持具は、
導電性であり、バイアス電圧がかけられたテーブルと、
肩部を有する円筒形状で、絶縁性の静電基板保持具と、
該肩部を該バイアス電圧がかけられたテーブルに固定するための導電性の固定用カラーと、
を備え、
該基板保持具の底面は、該バイアス電圧がかけられたテーブルに向き合っており、該基板保持具の上面は、基板を受けるように設計された支持面をなし、
該支持面を該肩部に結合するための少なくとも一つの導電性エレメントをさらに含む。

第１の実施形態において、該導電性エレメントが、
該上面の周縁部に配置された第１のストリップと、
該円筒上で、該第１のストリップと該肩部との間に伸びる第２のストリップと、
該第２のストリップに接触し、該肩部に配置された第３のストリップと、
を含む。

該支持具は、該基板保持具を貫通し、該バイアス電圧がかけられたテーブルと該支持面とを電気的に接触させる複数の電極をも含むのが有利である。

第２の実施形態において、該導電性エレメントが、
該肩部の位置で、該基板保持具に配置された導電性接触面と、
該支持面を規定するように、該上面から突出した、該接触面に結合された複数の電極と、
を含む。

該支持具は、該支持面の下の位置で、該上面の周縁部に配置されたストリップをさらに含み、該基板保持具は、上面及び底面において開口した、少なくとも一つの開口部を含むのが好ましい。

本発明の別の特徴によれば、該支持具は、該上面と該バイアス電圧がかけられたテーブルとの間に挿入された導電性層をさらに含む。

該複数の電極が、めっきスルーホールの形状であるのが有利である。

オプションとして、該支持具は、該底面の周囲に、該バイアス電圧がかけられたテーブルと接触するガスケットをさらに含む。

代替的に該支持具は、該底面と該バイアス電圧がかけられたテーブルとの間に挿入された熱伝導性層をさらに含む。

本発明は、説明の目的で、添付の図面を参照しながら与えられた実施態様の以下の説明からより詳細に表現される。

従来技術の支持具の断面図である。 本発明の支持具の第１の実施形態の断面図である。 本発明の支持具の第２の実施形態の断面図である。

二以上の図面に存在する構成要素には、それぞれの図面で同じ符号が与えられている。

本発明は、基板保持具の支持面と基板保持具の肩部との間の電気的接触を確立しようとするものである。

図２を参照すると、第１の実施形態において、上述の基板保持具２０が再度使用される。

基板保持具２０の上面２２の周縁部に設けたリング２３上に第１の金属ストリップ２０１が配置される。金属ストリップは、たとえば、チタン、窒化チタン、プラチナ、タングステン、炭化タングステンなどの材料を使用して、いわゆる、「薄膜」技術によって製造される。いずれの場合にも、導電性である材料である必要があり、できれば、耐熱性であるべきである。

ストリップの厚さは、満足な抵抗を示すのに十分である必要があるが、基板が突起部２４に実際に支えられることを確実にするように大きすぎてはならない。この厚さの適切な値は、１μｍから２μｍの範囲である。

第２の金属ストリップ２０２は、第１の金属ストリップ２０１と肩部２１１との間において、基板保持具２０の円筒壁面に配置される。

最後に、第３の金属ストリップ２０３は、固定カラーに向き合う、肩部２１１の面に配置される。

このように並べられた３個のストリップは、支持面から、それ自身導電性である固定カラーまでの電気的連続性を提供する。

基板に対する電気的接触の面積は、大幅に増加し、注入電流による電荷の流出は改善される。基板４０の背面とバイアスされたテーブル１０との間の接触を提供するために使用される第２のタイプの電極を取り除くことを考察することも可能である。

これらの電極を省略した場合でも、基板保持具２０の底面とテーブル１０との間に出現する第１の空間から、基板保持具２０の上面２２と基板４０との間に存在する第２の空間へヘリウムを運ぶ、少なくとも一つの中空部２７を維持する必要がある。

第２のタイプの電極を省略することも、維持することも、その形状を変更することも可能である。

中空部２７を維持し、金属めっきすることで、いわゆる「めっきスルーホール」を設けることができる。めっきスルーホールは、基板保持具２０の支持面と底面との間の電気的接触を提供する。

図３を参照すると、第２の実施形態において、基板保持具２１０は、リング及び突起部が省略されているので、上面２１２が平らである点を除いて、上記の基板保持具と同じである。

基板保持具２１０は、円筒の軸に垂直であり、肩部２１１を覆う、導電性の接触面２１３を有する。

複数の第３のタイプの電極２１５が、上記接触面に垂直に配置されており、基板保持具２１０の上面２１２から突出している。これらの電極は、上記接触面と接触しており、上面２１２から、少し、約１０μｍから１５μｍ突出している。一例として、これらの電極は、めっきスルーホールを構成する。

第１の金属ストリップ２３１は維持され、基板保持具２１０の上面２１２の周縁部に配置される。この第１の金属ストリップ２３１は、第３のタイプの電極２１５と実質的に同じレベルとなる。この第１の金属ストリップは、基板の周縁部におけるヘリウムの漏れを制限するように、基板及び基板保持具を含む組立品を密閉するのに寄与する。

第２の金属ストリップ２３２も、なお、注入電流による電荷の流出を改善する目的で、第１の金属ストリップ２３１を接触面２１３へ結合するように維持されるのが好ましい。

基板保持具２１０の底面とテーブル１０との間に存在する第１の空間を、基板保持具２１０の上面２１２と基板４０との間に位置する第２の空間とつなぐように基板保持具を貫通する、開口部２１７がさらに備わる。

基板保持具２１０は、上述のように、「厚膜」技術によって簡単に製造される。

第３のタイプの電極２１５として、めっきスルーホールの代わりに、金属インサートを準備することもできる。

図１に戻り、基板保持具２０とテーブル１０との間で可能な限り熱交換を行うのが適切である。

この目的で、第１の解決策は、ダクト１１によって、２個のエレメントの間に出現する空間をヘリウムで満たすことである。

別の解決策は、これらの２個のエレメントの間に、接着剤、グリース、またはインジウム・シートなどの熱伝導性層を挿入することである。状況により、この層は、導電性でもあるのが有利な場合もある。そのような状況下であっても、ヘリウムが基板４０と基板保持具２０との間の空間に到達することができるように、経路を準備する必要がある。

上記において、ヘリウムは、単に熱伝達気体を指している。本発明は、たとえば、水素など何か他の気体が使用されても、同様に適用可能である。

上述の本発明の実施形態は、具体的な性質の故に選択されたものである。しかしながら、本発明によって保護されるあらゆる実施形態を網羅的に挙げることはできない。特に、上述のどのような手段も、本発明の範囲を超えることなく均等手段と置き換えることができる。

Claims (9)

1. 導電性であり、バイアス電圧がかけられたテーブル（１０）と、
   肩部（２１１）を有する円筒形状で、絶縁性の静電基板保持具（２０）と、
   該肩部（２１１）を該バイアス電圧がかけられたテーブル（１０）に固定するための導電性の固定用カラー（３０）と、
   を備えた支持具であって、
   該基板保持具（２０）の底面は、該バイアス電圧がかけられたテーブル（１０）に向き合っており、該基板保持具（２０）の上面（２２，２１２）は、基板（４０）を受けるように設計された支持面をなし、
   該支持面を該肩部（２１１）に結合するための少なくとも一つの導電性エレメント（２０１−２０２−２０３，２１３−２１５）を含む支持具。
2. 該導電性エレメントが、
   該上面（２２）の周縁部に配置された第１のストリップ（２０１）と、
   該円筒上で、該第１のストリップ（２０１）と該肩部（２１１）との間に伸びる第２のストリップ（２０２）と、
   該第２のストリップ（２０２）に接触し、該肩部（２１１）に配置された第３のストリップ（２０３）と、
   を含む請求項１に記載の支持具。
3. 該基板保持具（２０）を貫通し、該バイアス電圧がかけられたテーブル（１０）と該支持面とを電気的に接触させる複数の電極（２８−２９）を含む請求項２に記載の支持具。
4. 該導電性エレメントが、
   該肩部（２１１）の位置で、該基板保持具（２１０）に配置された導電性接触面（２１３）と、
   該支持面を規定するように、該上面（２１２）から突出した、該接触面（２１３）に結合された複数の電極（２１５）と、
   を含む請求項１に記載の支持具。
5. 該支持面の下の位置で、該上面（２１２）の周縁部に配置されたストリップ（２３１）をさらに含み、該基板保持具（２１０）は、上面及び底面において開口した、少なくとも一つの開口部（２１７）を含む請求項４に記載の支持具。
6. 該上面（２２，２１２）と該バイアス電圧がかけられたテーブル（１０）との間に挿入された導電性層をさらに含む請求項３に記載の支持具。
7. 該複数の電極（２１５）が、めっきスルーホールの形状である請求項３から５のいずれかに記載の支持具。
8. 該底面の周囲に、該バイアス電圧がかけられたテーブル（１０）と接触するガスケット（１２）をさらに含む請求項１から５のいずれかに記載の支持具。
9. 該底面と該バイアス電圧がかけられたテーブル（１０）との間に挿入された熱伝導性層をさらに含む請求項１から５のいずれかに記載の支持具。

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