JP7240497B2 - 電荷散逸コーティングを施した静電チャック - Google Patents

電荷散逸コーティングを施した静電チャック Download PDF

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Description

本発明は、ウエハ加工中にウエハ基板を固定及び支持するために使用される静電チャックの分野に関する。
静電チャックは、プラテンとも称され、加工用のワークピースを固定及び支持するために使用されている。ワークピース及びワークピースを支持するプラテン表面には、静電気が蓄積する場合がある。ワークピースに蓄積された電荷は、プラテン表面に移動させることができ、プラテン表面に蓄積された電荷は、ワークピースに移動させることができる。電荷の蓄積により、ワークピースの「固着」の問題が生じる可能性がある。一例では、電荷の蓄積が非常に大きくなると、通常のアンクランプ力ではワークピースを解放できない場合がある。例えば、典型的なアンクランプ力は、リフトピンを上昇させてワークピースの裏側に接触させることで得られる。別の例では、リフトピンは、ワークピースの一部を持ち上げることができても、残りの部分はワークピースと接触したままとなる。ワークピースがディスク状の半導体ウエハの場合、ウエハが「傾斜して」プラテンの端に固着しているように見える場合がある。関連するロボットアームがウエハを回収しようとすると、ウエハが適切に係合せず、ウエハがプラテンから押し出される場合もあり、ウエハの損傷及び加工の中断につながる可能性がある。ワークピースの「固着」の別の問題は、「プラテンの周囲のダンス（ｄａｎｃｉｎｇ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｐｌａｔｅｎ）」と称される場合がある。この場合、ワークピースは、加工中又は装填位置でプラテンにクランプされる。半導体ウエハなどの一部の円形又はディスク形状のワークピースでは、ウエハがプラテンの外周に沿って全体的に振動偏位するため、ウエハが落下するという重大なリスクが生じる可能性がある。他の場合では、「ウエハウォーク」が発生する可能性がある。「ウエハウォーク」により、リフト中にウエハ縁部がプラテンに部分的に固着し、リフトピンでウエハがぐらつき、ピンがずれてウエハのハンドリングに問題が生じる可能性がある。電荷の蓄積がワークピースの「固着」の問題を引き起こさない場合でも、ワークピース上に形成されている装置の損傷につながる可能性がある。ワークピースがプラズマと同じチャンバ内に配置されているプラズマドーピングイオン注入装置では、過剰な電荷の蓄積により、ドーピングの不均一性、マイクロローディング、及びアーク放電が発生する可能性もある。このように、一部の場合では、過度の電荷蓄積を回避するために、プラズマドーピングイオン注入装置のスループットが意図的に制限される場合がある。
従来の電荷蓄積を制御するための解決策の１つとして、ワークピースがクランプ位置にあるときに、ワークピースの裏側に接触して接地への経路を設ける３つのばね式接地ピンが使用されている。この解決策の欠点の１つは、ばね式接地ピンが３つのピンに制限されていることである。そのため、この接地装置では、過剰な電荷の蓄積を散逸するための有効性は限られたものとなっている。この解決策のもう１つの欠点は、ばね式接地ピンの接触点に鋭利な縁部があり、ワークピースの裏側に損傷を与える可能性があることである。ワークピースの裏側が損傷すると、不要な粒子（汚染）が発生する可能性があるため、一部の加工アプリケーションでは、その発生を制限することが重要となり得る。このように、静電チャックの性能を継続的に改善することが求められている。
従来技術における静電チャックとは異なり、本明細書に記載の種々の実施形態は、主にＡＣ及びＤＣクーロン型チャックに適用可能であり、ＤＣジョンセン－ラーベック（Ｊ－Ｒ）型チャックも含み得る。種々の実施形態において、静電チャックの最上層の上の電荷散逸層コーティング（又はＣＤＬコーティング）により、電荷散逸のためにその上に配置されるウエハ基板の接地がもたらされる。対照的に、一部の従来の装置では、ウエハ基板とエンボスとの間のクランプ力を低減し、静電チャックの表面での粒子生成を低減するために導電性コーティングが使用されている。これらの設計はまた、チャック表面のエンボスとウエハ基板との間の静電力を分離して低減しようとするため、チャック表面からのウエハ基板のクランプ解除を妨げるものである。本明細書に記載の種々のＣＤＬ層及び関連するＣＤＬパターンもまた、下方又は下部に形成された電極パターンに基づいて有利に設計され、ＣＤＬ層が下方又は下部の電極パターンと重なることが回避される。それにより、電極とＣＤＬ層との間のクランプ力の形成が回避され、代わりに、電極とウエハとの間で、ＣＤＬ層に対してクランプ力が形成される。一部の静電チャックの実施形態では、ＣＤＬ層と電極層の電極要素との間に狭い横方向の隙間が形成され、ＣＤＬ要素の部分とそれぞれの層／パターンの電極要素との間に縦方向に重なりがないことが保証される。従来技術のチャック設計では、導電性コーティング層と電極パターンのかかる重なりは問題ではなく、一部の場合では、ウエハとチャック表面との間の潜在的な摩擦によって生成される粒子の数を減らし、ＤＣ Ｊ－Ｒスタイルの静電チャックのエンボスの周りのクランプ力を回避するために、エンボスの周りにのみ導電性材料の隙間が存在している。一部の従来技術の装置では、エンボスの上部を接続する導電性配線は、ＣＤＬ層と電極パターン層との間に薄い誘電体層が挿入されているため、導電性配線の一部が実際には下方及び／又は下部の電極パターンの種々の部分の上に配置されて望ましくない干渉を引き起こすため、本明細書に開示される様々な実施形態に悪影響を及ぼす。
本明細書に記載の実施形態におけるウエハの接地、及び全体としての接地機構は、連続的であり、チャック本体のスルーホールの内側のＣＤＬコーティングを通して、かつチャックの基部又はその近くで接地に延在するチャックの少なくとも１つの外縁まで生じる。したがって、種々のチャックの実施形態はまた、ＣＤＬ／電極パターンが電極（複数可）に干渉せず、ウエハにクランプ力を生じさせないため、連続的な接地を有する。対照的に、従来技術のチャックでは、接地は、中央スルーホールを通る金属片又はストリップによって提供され、ウエハの接地は、静電チャックのクランプ電圧がオフにされた後にのみ生じる。従来技術の静電チャック装置とは更に対照的に、種々のウエハ接触表面構成を提供する様々な実施形態が説明され、当該構成には、ウエハ基板と接触しているその上に形成されたＣＤＬ層を備えたシリコンベースのエンボスと、ウエハと接触しているシリコンベースのエンボスの下方又は下部に形成されたＣＤＬ層と、ウエハ基板と接触している上部の導電性カーボンコーティング（下方のＣＤＬ層パターンと実質的に同様のパターンを有している）を備えた、シリコンベースのエンボス（複数可）の下方又は下部に形成されたＣＤＬ層と、が含まれる。更に、半導体ベースのエンボスの下方又は下部に導電性コーティング層を埋め込み、電界コーティングを施して、ＡＣクーロン型の静電チャックの性能を向上させている。
一実施形態では、ウエハ加工中にウエハ基板をその上に支持するための静電チャックアセンブリが提供され、チャックアセンブリは、主電界領域の周囲部分の上に延在する複数のエンボスがその上に形成された第１の絶縁体層を形成する絶縁材料を含むワークピース接触面の主電界領域を含み、複数のエンボスは、エンボスの各々が上部に配置された導電性コーティングを有した状態で、静電チャックの外縁から横方向に配置され、導電性コーティングは、接地に電気的に結合されたエンボスのセット全体にわたって１又は複数の導電性ブリッジを形成するように構成され、主電界領域の第１の絶縁体層は、エンボス間に配置された、導電性コーティングされていない絶縁材料の間隙部分を含み、複数の導電性コーティングされたエンボスは、主電界上及び静電チャックの外縁の上にウエハ基板を支持するように構成される。静電チャックはまた、第１の絶縁体層の下方又は下部に配置された第１の電極パターンを含み、第１の電極パターンは、絶縁材料の間隙部分の下方に縦方向に配置され、エンボスの導電性ブリッジ間に横方向に配置された電極要素を有する。ここで、導体コーティングされたエンボスの遠位部分は、電極要素上を横方向に延在せずに、縦方向の隙間を形成し、それにより、電極パターンの通電時に、電極パターンと導電性ブリッジとの間の電気的結合が防止される。また、第１の電極パターンと、その上に導体コーティングされたエンボスを有するワークピース接触面とを支持して動作可能な静電チャックアセンブリを形成する絶縁体も含まれる。本実施形態では、導体コーティングされたエンボスの上部と電極要素との間の横方向間隔は、電極パターンの非通電時にウエハ基板からの電荷散逸を最大化するように構成可能である。
別の例示的な実施形態では、ウエハ加工後に基板が静電チャックに固着するのを防止しながら、ウエハ基板を静電チャックに静電的にクランプする方法が提供され、この方法には、静電チャックのワークピース接触面上に配置され、その上に延在住する複数のエンボスと、第１の絶縁体層の下方に配置された少なくとも１つの電極パターンとを含む静電チャックを提供する工程が含まれる。この方法には、その上に導電性コーティングを有する複数のエンボス上にウエハ基板を配置する工程が含まれ、導体コーティングされたエンボスは、静電チャックの外縁から横方向に配置され、導体コーティングされたエンボスは、接地に電気的に結合され、ウエハ基板と接触している導電性ブリッジを形成する。この方法にはまた、電極パターンに通電して、コーティングされたエンボスによって形成された導電性ブリッジにウエハ基板を物理的にクランプする工程が含まれ、一方の電極パターンの電極要素は、縦方向の隙間を形成するように導体コーティングされたエンボスから横方向に離れて配置され、この縦方向の隙間により、電極要素と導体コーティングされたエンボスとの間の電気的結合が防止される。関連する実施形態では、この方法には、導体コーティングされたエンボス間に絶縁材料の間隙を形成し、電極要素上に縦方向に配置して、基板をクランプ解除するときに電極パターンを非通電にした後、電荷が接地に移動するための低抵抗経路を設ける工程が更に含まれる。別の関連する実施形態では、この方法には、電極パターンの非通電時にウエハ基板からの電荷散逸を最大化するように、導体コーティングされたエンボスの上部と電極要素との間の横方向間隔を構成する工程が含まれる。
更に別の例示的な実施形態では、ウエハ基板を上部で支持するように構成された静電チャックアセンブリが提供され、チャックアセンブリは、主電界領域の周囲部分の上に延在する少なくとも１つのエンボスがその上に形成された第１の絶縁体層を形成する絶縁材料を含む主電界領域を含むワークピース接触面を含み、少なくとも１つのエンボスは、導電性コーティングがその上に配置された状態で、静電チャックの外縁から横方向に配置され、導電性コーティングは、静電チャックの縦方向のスルーホールを介して接地に電気的に結合され、主電界領域の第１の絶縁体層は、少なくとも１つのエンボスのいずれかの側に配置された導電性材料でコーティングされていない絶縁性材料の間隙部分を含み、導体コーティングされたエンボスは、主電界上及び静電チャックの外縁の上でウエハ基板を支持するように構成される。当該アセンブリはまた、絶縁材料の間隙部分の下方に縦方向に配置され、導体コーティングされたエンボスから横方向に離れて配置された電極要素を有する第１の絶縁体層の下方又は下部に配置された第１の電極パターンを含み、エンボス導電性コーティングの遠位部分は、電極要素上を横方向に延在せずに、縦方向の隙間を形成し、それにより、電極パターンの通電時に、電極パターンと導体コーティングされたエンボスとの間の電気的結合が防止される。関連する実施形態では、導電性コーティングは、金属材料又は導電性電荷散逸材料のうちの１つである。静電チャックはまた、静電チャックのワークピース接触面の外縁の少なくとも一部を覆う導電経路を更にもたらし、導電経路は、接地への電気経路に電気的に結合された導電性コーティングを含む。
複数の実施形態が開示されているが、本発明の更に他の実施形態は、本発明の例示的な実施形態を示しており、説明する以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。したがって、図面及び詳細な説明は、本質的に例示的なものとみなされるべきであり、限定的なものではない。
前述の説明は、以下の本発明の例示的な実施形態のより具体的な説明から明らかであり、添付の図面に示されているように、同様の参照文字は、異なる図の全体にわたって同じ部分を指す。図面は必ずしも原寸に比例しておらず、代わりに本発明の実施形態を説明することに重点が置かれている。更に、構成要素が互いに隣接して示されている場合、明確にするために、構成要素の間にわずかな間隔を空けて示されていても、構成要素は互いに電気的に接触する可能性があることを理解されたい。これは、図面を参照して本明細書の説明の文脈から明らかである。
本発明の実施形態による静電チャックの上面図である。 図１の静電チャックの分解図であり、本発明の実施形態による、静電チャックのワークピース接触面上及びその中に形成された導電経路及び電極パターンの種々の層及びインターリーブ構成を示す。 図１の静電チャックの拡大側面図であり、本発明の実施形態による、導電性コーティングでコーティングされた少なくとも１つのエンボスと、静電チャックの縁部に配置され、導電性接地層に結合された導電経路とを含む。 本発明の実施形態による、絶縁層の上及び下の電極のセットと重ならない導電性要素の上に配置された少なくとも１つのエンボスを含む静電チャックの別の実施形態の拡大側面図である。
本発明は種々の修正及び代替の形態に適しているが、特定の実施形態は、例として図面に示され、以下に詳細に説明されている。しかしながら、その意図は、本発明を記載された特定の実施形態に限定することではない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内にある全ての修正物、同等物、及び代替物を網羅することを意図している。
以下の説明では、静電チャックの新規なウエハ基板クランプ解除構造の種々の例示的な実施形態、及びかかる構成を使用して静電チャックが非通電された後にウエハ基板の「固着」をもたらす電荷蓄積を低減する方法が提供される。局所的な表面電荷は、外部電圧がない場合であっても、意図しないウエハクランプにつながる可能性がある。したがって、静電チャック内の電荷蓄積を制御するプラテン又はチャック構成を改良することも必要である。
ここで図を参照すると、図１及び２は、それぞれ、ウエハ基板の（静電チャックからウエハ基板を取り外すのが困難となる）「固着」を軽減するように設計された静電チャック１００の上面図及び分解図であり、新規の構成及びウエハクランプ方法を介して、電極パターンが非通電されて、ウエハ基板加工後に静電チャックからウエハ基板を「アンクランプ」又はクランプ解除する。電荷を接地に導くための導電経路を設けて固着の問題も軽減するような、明らかに類似した構造が存在する可能性があるものの、本明細書に開示される実施形態では、互いにブリッジ形成され、静電チャックの表面の上のウエハ基板を支持する接地に接続された隆起エンボス上の導電性経路を設けている。更に、隆起エンボスから離れた、横方向に離間された電極パターン及び電極要素により、導電性コーティングされたエンボスと電極要素との間のウエハクランプ中の電気的結合が低減又は排除され、これにより、低抵抗経路が作成されて、クランプ解除後にウエハの残留電荷が直ちに接地に移動する。かかる新規の導電性ブリッジ及び電極パターン構成はまた、「島部」（主電界領域の絶縁体層の摩耗部分）に蓄積された電荷が、ウエハ基板から導電性ブリッジを介して接地への電荷散逸に影響を与えたり、遅延させないように、クランプ中に導電性ブリッジ（複数可）に蓄積された電荷を大幅に低減又は排除する。
再び図１及び２、そして図３を参照すると、静電チャック１００は、主電界領域１０２を含み、主電界領域１０２は、主電界領域１０２の表面１０３上に形成された複数のエンボス１１０を有する絶縁材料１０４を含む。一例の実施形態では、エンボス１１０は、主電界領域１０２と同じ絶縁材料から形成され、別の実施形態では、エンボスは、別の絶縁材料、又は用途に応じてエンボスを形成する他の任意の適切な材料から形成されている。チャック１００は更に、導電性ブリッジ１２０を含み、導電性ブリッジ１２０は、金属コーティングなどの導電性コーティング、又は１又は複数のエンボス１１０上に形成された電荷散逸特性を有する材料から作られたコーティングから形成されている。この例示的な実施形態では、導電性ブリッジ１２０は、チャック１００の本体を通して形成される１又は複数の中央スルーホール１５０を介して導体経路１０８Ｃに物理的及び電気的に結合されている。かかる中央ホール１５０は、接地１０９又は１０８Ｂの下方の接地層に結合された導体経路１０８Ｃで裏打ちされている。
この例示的な実施形態では、チャック１００は更に、第１の電極パターン１３０を含み、第１の電極パターン１３０は、主電界領域１０２内に、第２の電極パターン１３２を有する主電界領域１０２の絶縁層１０４の上面１０３の下方に形成され、第２の電極パターン１３２もまた、主電界領域１０２及び主電界領域１０２の上面１０３の下方に形成されている。第１の電極パターン１３０及び第２の電極パターン１３２を使用して、それらが個別に通電されるときに、ウエハ基板が静電チャック１００の表面にクランプされる。この例示的な実施形態では、チャック１００はまた、第３の電極パターン１３４及び第４の電極パターン１３６を含み、第３の電極パターン１３４及び第４の電極パターン１３６は、第１及び第２の電極パターンに隣接し、主電界領域１０２の上面１０３の下方の絶縁層１０４に形成されている。チャック１００のこの例示的な実施形態には、第５の電極パターン１３８及び第６の電極パターン１４０も含まれ、第５の電極パターン１３８及び第６の電極パターン１４０は、第３の及び第４の電極パターンに隣接し、主電界領域１０２の上面１０３の下方の絶縁層１０４に形成されている。チャック１００では、エンボス１１０を備えた導電性ブリッジ１２０が、種々の電極パターンとともに放射状パターンで形成されているが、本発明は、必ずしもかかる電極及び導電性ブリッジパターン又は構成に限定されるものではない。更に、本明細書に開示される種々の実施形態は、これがウエハ加工要件によって駆動されるため、特定の数の電極パターン及び電極要素に限定されない。
図１～３を参照すると、導電性ブリッジ又は経路１２０と、絶縁層１０４及び静電チャック１００のワークピース接触面１０１に形成された電極パターン１３０及び１３２のインターリーブ構成を示す静電チャック１００の拡大図が示されている。エンボス１１０の上部は点状に示されているが、エンボス上部又はキャップは、導電性ブリッジ１２０の一部として金属又は電荷散逸コーティングでコーティングされている。（隙間を形成する）絶縁材料１５２の間隙が、導体コーティングされたエンボス１１０間に形成され、間隙は、要素１３０Ａ及び１３０Ｂなどの電極要素上に縦方向に配置される。絶縁材料間隙１５２は、電極要素が通電され、下方の電極要素によって結合力が形成されるときに、ウエハ基板がチャック１００にクランプされる領域又は隙間をもたらす。
再び図３を参照すると、静電チャック１００の一部の拡大側面図が示されている。この例示的な実施形態では、チャック１００は、誘電体（セラミック材料など）１０４、接合層（例えば、ポリマー又は他の種類の接着剤）１０５、及び第２の絶縁体層（セラミック基板）１０６の連続層から形成される。エンボス１１０は、上面１０３を有する第１の絶縁体層１０４上の主電界領域１０２上に形成される。エンボス１１０は、導電性コーティング１２０でコーティングされている。チャック１００は、静電チャック１００の縁部１０７上に配置された導電経路１０８Ａを含む。静電チャック１００は、導電性接地層１０８Ｂに結合され、次に接地１０９に結合される。導電性接地層１０８Ｂは、静電チャックの第２の絶縁体層１０６の下方又は下部に配置され、導電性接地層は、エンボス１１０の少なくとも１つの導電性ブリッジに電気的に接触する。この例示的な実施形態では、導電性コーティングされたエンボス１１０の上部と電極要素１３０Ｂとの間に横方向間隔１６０Ａが存在し、この間隔関係は、電極パターンの非通電時にウエハ基板からの電荷散逸を最大化するように構成可能である。関連する例では、横方向間隔１６０Ｂは、電極１３０Ａの遠位部分とエンボス１１０上の導電性コーティング１２０の遠位部分との間の間隔又は隙間（上記の間隙１５２を参照）を表している。一例の実施形態では、導電性接地層１０８Ｂは、静電チャックの接地ピン又は部材（図示せず）に電気的に接触する。
再び図１～３を参照すると、静電チャック又はチャックアセンブリ１００は、ウエハ基板を上部で支持するように設計されており、特に、主電界領域上及びチャック１００の縁の上にウエハ基板を支持する複数のエンボスを有する。複数のエンボス１１０は、静電チャックの外縁１０７から横方向に配置され、エンボス１１０の各々は、その上に配置された導電性コーティング１２１を有する。導電性コーティングは、接地１０９に電気的に結合されたエンボス１１０のセット全体にわたって１又は複数の導電性ブリッジ１２０を形成するように構成され、主電界領域１０２の第１の絶縁体層１０４は、エンボス１１０間に配置された、導電性コーティングされていない絶縁材料の間隙部分１５２を含む。第１の絶縁体層１０４の下方又は下部に配置された第１の電極パターン１３０は、絶縁材料の間隙部分１５２の下方に縦方向に配置され、エンボス１１０の導電性ブリッジ１２０間に横方向に配置された電極要素１３０Ａ及び１３０Ｂを有し、エンボス導電性コーティングの遠位部分は、電極要素１３０Ａ及び１３０Ｂ上に横方向に延在せず、それにより、電極パターンの通電時に、電極パターンと導電性ブリッジとの間の電気的結合が防止される。一実施形態では、導電性ブリッジ１２０のうちの少なくとも１つは、静電チャック１００の縦方向の穴１５０を介して、導電性接地層１０８Ｂ又は接地１０９のうちの１つに電気的に結合されている。
本実施形態では、静電チャック１００は、導電経路１０８を任意に含み、導電経路１０８は、導電性接地層１０８Ｂに電気的に結合された導電性コーティングを含む導電経路１０８Ａで、静電チャック１００のワークピース接触面１０１の外縁１０７の少なくとも一部を覆う。関連する実施形態では、静電チャック１００は、ワークピース接触面１０１上にガスシールリング（図示せず）を含み、導電経路１０８Ａは、静電チャック１００のガスシールリングの少なくとも一部を覆う。種々の例示的な実施形態では、導電経路は、炭素ベースの材料、ドープされた炭素ベースの材料、又は窒素材料でドープされた水素化炭素のうちの１つを含む。種々の実施形態において、主電界領域１０２は、シリコンベース及びポリマーベースの材料のうちの１つを含む。
上記の静電チャック構成は、ウエハ基板を静電チャックにクランプする独自の方法も提供し、当該方法により、摩耗した静電チャックの問題に対処することができ、又は、エンボスと導電性ブリッジ１２０又はエンボス１１０との間に形成された電荷の「島部」を有する摩耗したチャックのために操作を停止する必要がないという点で、ユーザの製造工程を延長することができる。したがって、ウエハ加工後に基板が静電チャックに固着するのを防止しながら、ウエハ基板を静電チャック１００に静電的にクランプする方法が提供され、静電チャック１００には、主電界領域１０２の上面１０３上に配置され、静電チャックのワークピース接触面１０１の上に延在する複数のエンボス１１０と、第１の絶縁体層１０４の下方又は下部に配置された、電極要素１３０Ａ及び１３０Ｂを有する少なくとも１つの電極パターン１３０と、が含まれる。この方法には、その上に導電性コーティング１２１を有する複数のエンボス１１０上にウエハ基板を配置する工程が含まれ、導体コーティングされたエンボス１１０は、静電チャック１００の外縁１０７から横方向に配置され、導体コーティングされたエンボス１１０は、接地１０９に電気的に結合され、ウエハ基板と接触している導電性ブリッジ１２０を形成する。この方法にはまた、電極パターン１３０に通電して、コーティングされたエンボス１１０によって形成された導電性ブリッジ１２０にウエハ基板を物理的にクランプする工程が含まれ、電極パターンの電極要素１３０Ａ及び１３０Ｂは、導体コーティングされたエンボス１１０から横方向に離れて配置され、電極要素と導体コーティングされたエンボスとの間の電気的結合が防止される。関連する実施形態では、この方法には、導体コーティングされたエンボス１１０と、電極要素１３０Ａ及び１３０Ｂの各々の上に縦方向に配置された絶縁間隙１５２との間に絶縁材料１５２の間隙を形成する工程が更に含まれる。絶縁材料間隙１５２は、電極要素が通電され、結合力が形成されてウエハに加えられたときに、ウエハ基板がチャック１００にクランプされる領域をもたらす。有利には、導体コーティングされたエンボス１１０は、通電時にエンボスが電極要素をクランプ又は結合しないため、基板をクランプ解除するときに電極パターンを非通電にした後、電荷が経路導電性ブリッジ１２０を介して接地に移動するための低抵抗経路をもたらす。別の関連する実施形態では、この方法には、電極パターンの非通電時にウエハ基板からの電荷散逸を最大化するように、導体コーティングされたエンボス１１０の上部と電極要素１３０Ａ（又は１３０Ｂ）との間に横方向間隔１６０Ａを構成する工程が含まれる。関連する実施形態では、横方向間隔は１６０Ｂであり、導電性コーティングの遠位端から下方に配置された電極１３０Ｂの端部までの空間である。
導電経路又はブリッジ１２０は、例えば、約０．１～３ミクロンの厚さを有する炭素ベースの材料で作製されてもよい。これは、適切な表面抵抗率を達成するためにドープされてもよい。例えば、導電性コーティングは、炭素ベースのコーティングと接地との間で測定した場合、約１０７オーム／平方未満の表面抵抗率、例えば、約１０５オーム／平方～約１０７オーム／平方の表面抵抗率を有してもよい。導電経路はまた、例えば、約０．１～３ミクロンの厚さの、窒素がドープされた水素化炭素のフィルムから作製されてもよい。導電経路１０８Ａ及び１０８Ｃは、それぞれ、チャックの縁の周囲及びスルーホールを覆い、静電チャック本体の側面を包む導電性コーティングであり得る。更に、スパッタされたアルミニウム又は他の金属の層などの導電性接地層１０８Ｂは、チャックのセラミック層１０６の下に配置され得、チャックの縁の周囲の導電経路１０８Ａに結合され得る。導電性接地層は、例えば、接地ピン及び／又は導電性接着剤の下地層を使用して、接地１０９に接触する。導電性接地層は、例えば、約０．１～３ミクロンの厚さのアルミニウム層であってもよい。チャック表面１０３の主電界領域１０２は、主電界領域１０２の周囲領域の上に延在するエンボス１１０を備えたシリコンベースの材料表面であってもよい。主電界領域１０２と接地との間の表面抵抗率は、約１０８～約１０１２オーム／平方の範囲、例えば、１０１０オーム／平方の範囲であってもよく、一方、導電経路１０８Ａと接地との間の表面抵抗率は、約１０７オーム／平方であってもよい。導電経路が静電チャックのワークピース接触面に短い距離だけ延在していれば、導電経路と接地との間の表面抵抗率が低くても、潜在的に悪影響はない。静電チャック１００はまた、例えばアルミニウム製のベース層（及び本明細書に記載の他の実施形態）を含んでもよい。静電チャックは、ガス穴、リフトピン、及び他の標準的な構成要素（図示せず）を更に含んでもよい。
ここで図４を参照すると、静電チャック２００の別の実施形態の拡大側面図が示されており、これには絶縁層２０９の上に配置され、絶縁層２０４の下方又は下部に配置された電極２３０Ａ及び２３０Ｂのセット上で縦方向に重ならない導電性要素２０８Ｃ上に配置された少なくとも１つのエンボス２１０が含まれている。この例示的な実施形態では、チャック２００は、誘電体（セラミック材料など）２０４、接合層（例えば、ポリマー又は誘電体接着剤などの他の種類の接着剤）２０５及び第２の絶縁体層（セラミック基板）２０６の連続層から、基板１０６と同様のベース基板上に形成される。エンボス２１０は、チャック２００の最上面２０３の大部分をコーティングする絶縁体層２０９上の主電界領域２０２上に形成され、導電性要素２０８Ｃ上に形成される。導電性要素２０８Ｃは、第１の絶縁体層２０４上に形成される。導電性要素２０８Ｃは、導電経路２０８Ａの上部と同一平面上にあり、チャック１００と同様に、導体と電極との間に縦方向の間隙を残す関係を維持することに留意されたい。この構成により、電極２３０Ａ及び２３０Ｂが加工中に基板をクランプすることを可能にしながら、１又は複数のエンボス２１０上のウエハ基板を支持し、次に、チャック２００がオフにされたときに、導電性要素２０８Ｃがウエハから電荷を散逸させてから、ウエハ基板を持ち上げるか、又は取り外すことができる。任意に、エンボス２１０は、電荷散逸を促進するために導電性コーティングでコーティングされる。また、静電チャック２００の縁部２０７上に配置された導電経路２０８Ａは、中央スルーホール導体２０８Ｄとともに、導電性接地層２０８Ｂに結合される。接地層２０８Ｂは、接地２０９に結合されている。導電性接地層２０８Ｂは、静電チャックの第２の絶縁体層２０６の下方又は下部に配置され、導電性接地層は、少なくとも１つの導電性要素２０８Ｃ（又は関連する実施形態において必要な場合はエンボス２１０の導電性ブリッジ）に電気的に接触する。この例示的な実施形態では、エンボス２１０の上部及び導電性要素２０８Ｃと電極要素２３０Ａとの間に横方向間隔２６０Ａが存在しており、この間隔関係は、電極パターンの非通電時にウエハ基板からの電荷散逸を最大化するように構成可能である。同様に、横方向間隔２６０Ｂが、エンボス２１０と導電性要素２０８Ｃとの間に設けられる。横方向間隔２６０Ａ及び２６０Ｂは、電極２３０Ａの遠位部分と導電性要素２０８Ｃ及びエンボス２１０の遠位部分との間の間隔又は隙間（絶縁間隙１５２など）を表す。一実施形態では、導電性接地層２０８Ｂは、静電チャック２００の接地ピン又は部材（図示せず）に電気的に接触する。本実施形態では、チャック２００は、任意に、接地２０９に結合された中央スルーホール２５０に形成された接地導体２０８Ｄを含む。
図１及び３に示されるチャック１００と同様に、チャックアセンブリ２００は、ウエハ基板を上部で支持するように設計され、特に、主電界領域２０２上及びチャック２００の縁部２０７の上にウエハ基板を支持する複数のエンボス２１０を有する。この例示的な実施形態では、複数のエンボス２１０は、静電チャックの外縁２０７から横方向に配置され、エンボス２１０の各々は、導電性要素２０８Ｃ（又は任意でその上の導電性コーティング）を有し、導電性要素２０８Ｃの各々は、接地２０９に電気的に結合される電荷散逸のための経路を潜在的に形成する。第１の電極パターン２３０は、第１の絶縁体層２０４の下方又は下部に配置され、絶縁材料の間隙部分の下方に縦方向に配置された電極要素２３０Ａ及び２３０Ｂを有する。チャック２００及び電極パターン２３０は、隣接する横方向間隔又は間隙２６０Ａ及び２６０Ｂを含み、当該間隙は、導電性要素２０８Ｃと電極との間に横方向に配置される。導電性要素２０８Ｃの遠位部分は、電極要素２３０Ａ及び２３０Ｂ上に横方向に延在しないように構成され、それにより、電極パターン２３０の通電時に、電極パターンとその上に位置する導電性要素２０８Ｃとの間の電気的結合が防止される。一実施形態では、導電性要素２０８Ｃのうちの少なくとも１つは、静電チャック２００内の導体２０８Ｄを介して、縦方向の中央ホール２５０を介して導電性接地層２０８Ｂ又は接地２０９のうちの１つに電気的に結合される。ポリマー表面の静電チャックには、ポリマーとワークピースとの接触を維持しながら、チャック表面とワークピースから接地に電荷を移動させる機能も備わっており、これにより、金属汚染の問題を回避し、静電チャック表面を再生できる。一例には、チャック表面の主電界領域における約１０８～約１０１０オーム／平方の表面抵抗率を有するポリマー表面静電チャックと、チャックの端から接地への例えば約１０４オーム未満の高導電経路と、が含まれる。本明細書に記載の種々の導電経路は、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ）によって形成されたアルミニウムコーティング、又は炭素ベースのコーティング、例えば窒素がドープされた水素化炭素などの別の導電性コーティングから形成されてもよい。接着コーティング層には、窒化物、酸化物、炭化物、及びこれらの非化学量論的バージョン、例えば、ＳｉＯｘＮｙ、窒化ケイ素、酸化物又は炭化ケイ素を含むがこれらに限定されない、シリコン含有窒化物、酸化物、炭化物の少なくとも１つが含まれてもよい。接着コーティング層はまた、炭素又は炭素の窒化物化合物を含んでもよく、ダイヤモンドライクカーボンを含んでもよい。チャックのポリマー表面は、例えば、カーボンナノチューブ充填ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）又はポリイミドなどのカーボンナノチューブ充填ポリマーであってもよい。カーボンナノチューブ表面の表面抵抗率は、例えば、約１０８～約１０１０オーム／平方の範囲であってもよい。カーボンナノチューブ表面は、例えば、Ｅｎｔｅｇｒｉｓ社の「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｃｈｕｃｋ ｗｉｔｈ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎｓ」と題する公開されたＰＣＴ国際特許出願ＷＯ２０１０／１３２６４０（Ａ２）号に記載されているものと同様の方法で、反応性イオンエッチングによる積層及びパターニングによって形成されてもよく、その開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。カーボンナノチューブを充填したポリマー表面の利点は、抵抗率が材料全体で均一であり、時間の経過又は洗浄によって摩耗したり、すり減ったりしないことであり得る。
本発明による実施形態は、接地への導電性の高い経路を設けることにより、静電チャックによる基板加工のペースを考慮して、十分に短い時間でウエハ基板及び静電チャックから電荷をブリードアウトし、ウエハの固着又はその他のウエハのハンドリングの問題を防止又は軽減することを可能にする。この点に関して、本発明の実施形態による接地への導電経路の表面抵抗率は、静電チャックが存在するプロセスによって許容される時間内に電荷を接地に供給するのに十分である必要があることに留意されたい。例えば、１ワークピースあたり１０秒の加工時間の場合と、１ワークピースあたり１秒の加工時間の場合とでは、必要な時間で電荷を接地に供給するには、表面抵抗率に１桁の差が必要になる。インプラントプロセスの場合、１０分の１秒のサイクル時間で、本明細書に記載されている表面抵抗率がサポートされるが、必要に応じて他の表面抵抗率を使用することもできる。
本明細書で使用される場合、「ワークピース接触面」という用語は、静電チャックの使用中に、静電チャックによってクランプされたワークピースに接触する面を意味する。本発明による実施形態は、ＡＣ及びＤＣクーロンチャック及びジョンセン－ラーベックチャックとともに使用することができる。更に、導電性コーティングが本明細書に記載される場合、種々の異なる可能な導電性材料が使用され得ること、例えば、ドープされたシリコンベースの材料、アルミニウムなどの金属又は別の材料が炭素ベースの材料の代わりに使用され得ることが理解される。導電経路の実効表面抵抗率を下げるために、研磨が使用されてもよい。一実施形態では、静電チャックの主電界領域用の炭化ケイ素と、導電経路用の高濃度にドープされた炭化ケイ素との組み合わせにより、二重構造を形成することができる。本発明の一実施形態による静電チャックは、例えば、反応性イオンエッチングプロセスを使用して再生されてもよい。更に、本発明による実施形態は、様々なシステムで使用することができ、当該システムには、ビームラインイオン注入装置、プラズマドーピングイオン注入装置、プラズマ浸漬イオン注入システム、フラッドイオン注入装置、集束プラズマシステム、プラズマシースを変調するシステム、エッチングシステム、光学ベースの加工システム、及び化学蒸着システムを含むがこれらに限定されない。本明細書で説明される種々の静電チャックアセンブリは、ウエハ加工システムの一部として、静電チャックシステム環境において印加電圧源（ＡＣ又はＤＣ）で動作するように構成される。
米国特許第７，６２３，３３４号、同第７，７２４，４９３号、同第８，８６１，１７０号、及び同第９，６９２，３２５号は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明の種々の実施形態は、その詳細を説明する目的で、かつ当業者が本発明を作成及び使用することを可能にする目的で、上記に記載されている。開示される実施形態の詳細及び特徴は、多くの変形例及び修正例が当業者に容易に明らかであるため、限定することを意図するものではない。したがって、本開示の範囲は、広く解釈され、添付の特許請求の範囲及びそれらの法的同等物の範囲及び精神に含まれる全ての変形例及び修正例を含むことを意図している。

Claims (8)

  1. ウエハ基板を上部で支持するように構成された静電チャックアセンブリであって、静電チャックアセンブリが、
    主電界領域を含む表面と、
    主電界領域の周囲部分の上に延在する複数のエンボスを有する第１の絶縁体層と、エンボス間に配置されたコーティングされていない絶縁材料をもたらす第１の導電性コーティングにおける１又は複数の間隙部分を有する第１の導電性コーティングとを含む絶縁材料であって、複数のエンボスは、エンボスの各々が第１の導電性コーティングを有した状態で、静電チャックの外縁から横方向に配置されることにより、導電性コーティングされたエンボスが構成され、当該エンボスは、接地に電気的に結合されたエンボスのセット全体にわたって１又は複数の導電性ブリッジを形成し、複数の導電性コーティングされたエンボスが、主電界上及び静電チャックの外縁の上にウエハ基板を支持するように構成された、絶縁材料と、
    第１の絶縁体層の下方に配置された第１の電極パターンであって、第１の電極パターンは、間隙部分の下方に縦方向に配置され、エンボスの導電性ブリッジ間に横方向に配置された電極要素を有し、導電性コーティングされたエンボスの遠位部分が、電極要素上を横方向に延在せず、縦方向の隙間を形成して、電極パターンの通電時に第１の電極パターンと導電性ブリッジとの間の電気的結合を減少させる、第１の電極パターンと、
    第１の絶縁体層の下方に配置された第２の電極パターンであって、第２の電極パターンが、第１の電極パターンとは反対の極性であり、第１及び第２の電極パターンが、通電時のエンボスの導電性ブリッジ上にウエハ基板をクランプするように構成されている、第２の電極パターンと、
    電極パターンの各々のうちの電極とインターリーブ構成で配置された、電気的に結合された複数のエンボスから形成された複数の導電性ブリッジ経路と、
    第１の電極パターン及び導電性コーティングされたエンボスを有する表面を支持するように構成された絶縁体と、
    を含む、静電チャックアセンブリ。
  2. 導電性ブリッジのうちの少なくとも１つが、静電チャックの縦方向の穴を通して、導電性接地層又は接地のうちの１つに電気的に結合されている、請求項１に記載の静電チャックアセンブリ。
  3. 静電チャックのワークピース接触面の外縁の少なくとも一部を覆う導電経路を更に含み、導電経路が、導電性接地層に電気的に結合された第２の導電性コーティングを含む、請求項１に記載の静電チャックアセンブリ。
  4. 表面上のガスシールリングを更に含み、導電経路が、静電チャックのガスシールリングの少なくとも一部を覆っている、請求項１に記載の静電チャックアセンブリ。
  5. エンボス上の第１の導電性コーティングが、金属材料又は導電性電荷散逸材料のうちの１つである、請求項１に記載の静電チャックアセンブリ。
  6. ウエハ基板を上部で支持するように構成された静電チャックアセンブリであって、静電チャックアセンブリが、
    主電界領域の周囲部分の上に延在する少なくとも１つのエンボスを有する第１の絶縁体層を形成する絶縁材料と、エンボス間のコーティングされていない絶縁材料をもたらす第１の導電性コーティングにおける１又は複数の間隙部分を有する第１の導電性コーティングとを含む主電界領域を含む表面であって、少なくとも１つのエンボスは、第１の導電性コーティングが上部に配置された状態で、静電チャックの外縁から横方向に配置され、導電性コーティングされたエンボスが、静電チャックの縦方向の穴を介して接地に電気的に結合され、第２の導電性コーティングが、縦方向の穴の側壁に沿って延在するとともに縦方向の穴の側壁を覆い、導電性コーティングされたエンボスが、主電界上及び静電チャックの外縁の上にウエハ基板を支持するように構成される、表面と、
    第１の絶縁体層の下方に配置された第１の電極パターンであって、第１の電極パターンが、間隙部分の下方に縦方向に配置され、導電性コーティングされたエンボスから横方向に離れて配置された電極要素を有し、導電性コーティングされたエンボス又はその上の第１の導電性コーティングの遠位部分が、電極要素上を横方向に延在せず、縦方向の隙間を形成して、第１の電極パターンの通電時に第１の電極パターンと導電性コーティングされたエンボスとの間の電気的結合を減少させる、第１の電極パターンと、
    を含む、静電チャックアセンブリ。
  7. 導電性コーティングが、金属材料又は導電性電荷散逸材料のうちの１つである、請求項６に記載の静電チャックアセンブリ。
  8. 静電チャックのワークピース接触面の外縁の少なくとも一部を覆う導電経路を更に含み、導電経路が、接地への電気経路に電気的に結合された導電性コーティングを含む、請求項７に記載の静電チャックアセンブリ。
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