KR20230008863A - 클램핑 장치, 기판 프로세싱 시스템 및 이온 주입 시스템 - Google Patents

클램핑 장치, 기판 프로세싱 시스템 및 이온 주입 시스템 Download PDF

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친 첸
줄리안 지. 블레이크
마이클 더블유. 오스본
스티븐 엠. 아넬라
조나단 디. 피셔
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

장치는 기판을 클램핑하기 위한 클램프 - 클램프는 기판의 후면에 대향하여 배열됨 -; 및 기판이 클램프 상에 배치될 때, 기판에 방사선을 지향시키도록 배치된 조명 시스템을 포함할 수 있고, 방사선은 기판에 이동 전하를 생성하기 위해 임계 에너지 이상의 방사선 에너지를 포함하고, 조명 시스템은 기판의 후면에 대향하는 기판의 전면으로 방사선을 지향시키도록 배치된다.

Description

광 조명을 이용하여 기판의 전기적 클램핑을 향상시키는 시스템 장치 및 방법
본 실시예들은 기판 프로세싱에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판들을 홀딩하기 위한 정전 클램프들에 관한 것이다.
정전 클램프(electrostatic clamp)(정전 척이라고도 함)와 같은 기판 홀더는 반도체 제조, 태양 전지 제조, 및 다른 컴포넌트의 프로세싱을 포함하는 많은 제조 프로세스에 널리 사용된다. 정전 클램핑은 근처의 전하의 직접적인 영향으로 인해 물체에 전하가 재분배되는 정전기 유도 원리를 이용한다. 예를 들어, 전기적으로 중성인 기판 근처의 양으로 대전된 물체는 기판의 표면 상에 음전하를 유도할 것이다. 이러한 전하는 물체와 기판 사이에 인력을 생성한다. 비교적 낮은 벌크 저항률을 갖는 전기 전도성 기판 및 반도체 기판의 클램핑에 대해, 전하의 재분배는 전도성 기판에 인접한 절연체에 매립된 전극에 전압을 인가함으로써 쉽게 달성된다. 따라서, 정전 클램프들은 비교적 더 낮은 벌크 저항률을 갖는 실리콘 웨이퍼들과 같은 반도체 기판들을 홀딩하기 위해 광범위하게 사용되고 있다.
일 유형의 정전 클램프는 AC 전압을 인가하여 클램핑을 생성하고, 전도성 기판 또는 저 저항률 반도체 기판의 신속한 클램핑 및 디클램핑(declamping)을 허용한다. 그러나, 공지된 DC 정전 클램프들 또는 AC 정전 클램프들은 고 저항률 반도체 기판들 또는 전기 절연 기판들을 클램핑하는데 있어서 비효율적이다.
이에 더하여, 기판 대전 이슈들은 기판 프로세싱, 특히 이온 주입과 같은 고저항 기판들의 프로세싱에 악영향을 미칠 수 있다. 정전 클램프들에 더하여, 기계적 클램프들과 같은 비-정전 클램프들은 전도성 리프트 핀(lift pin)들, 접지 핀들을 통합할 수 있으며, 여기서 그러한 핀들의 동작은 클램핑되는 기판이 매우 저항성일 때 손상될 수 있다. 또한, 이온 주입 장치에서, 주입 동안 기판 상의 전하 축적은 기판의 대전에 대응하기 위해 전자 플러드 건들(electron flood guns)과 같은 전하 보상의 사용을 요구할 수 있다.
이들 및 다른 고려 사항들에 관하여, 본 개시가 제공되는 것이다.
본 요약은 아래의 상세한 설명에서 더 설명되는 단순화된 형태로 개념들의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구된 주제의 주요 특징들 또는 필수 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 청구된 주제의 범위를 결정하는 것을 돕기 위한 것으로도 의도되지 않는다.
일 실시예에서, 장치는 기판을 클램핑하기 위한 클램프, - 클램프는 기판의 후면(back side)에 대향하여 배열됨-; 및 기판이 클램프 상에 배치될 때, 기판에 방사선을 지향시키도록 배치된 조명 시스템을 포함할 수 있다. 이와 같이, 방사선은 방사선 에너지에 의해 특징지어지고, 방사선 에너지는 기판 내에 이동 전하를 생성하기 위한 임계 에너지 이상이고, 조명 시스템은 방사선을 기판의 후면에 대향하는 기판의 전면(front side)에 지향시키도록 배치된다.
다른 실시예에서, 기판 프로세싱 시스템은 프로세스 챔버; 프로세스 챔버 내에 배치된 정전 클램프를 포함할 수 있고, 정전 클램프는 기판을 클램핑하고, 정전 클램프는 기판의 후면에 대향하여 배열된다. 기판 프로세싱 시스템은 기판이 정전 클램프 상에 배치될 때, 기판의 후면에 대향하는 기판의 전면으로 방사선을 지향시키도록 배치된 조명 시스템을 포함할 수 있고, 방사선은 방사선 에너지를 포함하고, 방사선 에너지는 2.5 eV 이상이다.
추가적인 실시예에서, 이온 주입 시스템은 이온 빔을 생성하고, 이온 빔을 기판으로 지향시키기 위한 빔라인 컴포넌트들 세트, 뿐만 아니라 기판을 클램핑하기 위한 정전 클램프를 포함할 수 있으며, 정전 클램프는 기판의 후면에 대향하여 배열된다. 이온 주입 시스템은, 기판이 정전 클램프 상에 배치될 때, 기판의 후면에 대향하는 기판의 전면으로 방사선을 지향시키도록 배치된 조명 시스템을 포함할 수 있고, 방사선은 방사선 에너지를 포함하고, 방사선 에너지는 2.5 eV와 동일하다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 정전 클램프 장치를 도시한다.
도 1a는 본 개시의 다른 실시예들에 따른 클램프 장치를 도시한다.
도 1b는 정전기 클램핑의 인스턴스를 예시한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 추가 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 또 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 추가적인 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 7b 및 도 7c는 2개의 상이한 실시예들에 따른 스캐닝된 방사선 빔들의 기하학적 구조를 도시한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 또 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 추가적인 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 또 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다.
도 13은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 프로세싱 시스템의 측면도를 도시한다.
도 14는 방사선 파장과 에너지 사이의 관계를 예시한다.
도 15는 일부 실시예들에 따른 정전 클램핑을 위한 예시적인 제어 시스템을 예시한다.
도 16은 상이한 기판 유형들에 대한 대전 시간(charging time)과 저항률 사이의 관계를 예시한다.
도 17은 본 실시예들의 정전 클램프 장치에 사용하기에 적합한 방사선 소스에 대한 예시적인 방사조도 곡선(irradiance curve)을 예시한다.
도 18은 SiO2에 대한 방사선 에너지의 함수로서 광전류(photocurrent)의 생성을 예시한다.
도 19는 본 실시예들의 정전 클램프 장치에 사용하기에 적합한 방사선 소스에 대한 다른 예시적인 방사조도 곡선을 예시한다.
도 20은 예시적인 프로세스 흐름도를 예시한다.
도 21은 다른 예시적인 프로세스 흐름도를 예시한다.
도 22는 추가의 예시적인 프로세스 흐름도를 예시한다.
도 23은 추가적인 예시적인 프로세스 흐름도를 예시한다.
도 24는 다른 예시적인 프로세스 흐름도를 예시한다.
도 25는 프로세싱 시스템의 실시예를 도시한다.
본 실시예들은 기판 클램핑의 능력을 증가시키기 위한 장치 및 기술들을 제공한다. 다양한 실시예들에서, 고 저항률 기판들을 포함하는 다양한 기판들을 클램핑하기에 적합한 클램프 장치, 및 프로세싱 시스템이 개시된다. 다양한 실시예들은 자외선(UV) 범위 및 진공 자외선(VUV) 범위(< 200 nm) 내의 파장들을 포함하는 더 짧은 파장들의 방사선 뿐만 아니라 가시광을 생성할 수 있는 방사선 소스들을 이용한다. 따라서, 다양한 실시예들은 클램핑 전, 클램핑 동안, 및 클램핑 후에 기판에 방사선을 조사하는 것을 포함하는 다양한 기판들의 광-보조 전기 클램핑 및 해제로 지칭될 수 있는 것을 제공한다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 정전 클램프 시스템(100)을 도시한다. 정전 클램프 시스템(100)은 기판들이 임의의 적합한 목적을 위해 클램핑되어야 하는 임의의 적합한 환경에 배치될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 정전 클램프 시스템(100)은 기판(112)을 하우징하기 위해 기판 챔버(102) 내에 배열될 수 있다. 다양한 비-제한적인 실시예들에서, 기판 챔버(102)는 기판(112)을 시스템 내로 로딩하기 위한 로드 챔버, 위치들 사이에서 기판(112)을 이송하기 위한 이송 챔버, 또는 기판(112)이 적어도 하나의 프로세스를 거쳐야 하는 프로세스 챔버를 나타낼 수 있다. 적합한 프로세스 챔버들은 기판(112) 상의 층 증착(layer deposition)을 위한, 기판(112)의 에칭을 위한, 기판(112)의 가열을 위한, 기판(112)으로의 이온 주입을 위한, 또는 다른 적합한 프로세스를 위한 챔버들을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 정전 클램프 시스템(100)은 정전 클램프 컴포넌트(114)를 포함하는 클램프 장치(104)를 포함할 수 있다. 정전 클램프 컴포넌트(114)는 냉각 블록, 히터, 가스 채널, 전극, 배선 등을 포함하는 공지된 정전 클램프의 공지된 컴포넌트를 포함할 수 있다. 명확성을 위해, 정전 클램프 컴포넌트(114)의 단지 일반적인 컴포넌트들이 도시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 정전 클램프 컴포넌트(114)는 기판(112)을 직접 지지하는 절연체 부분(108) 뿐만 아니라, 절연체 부분(108)에 전압을 인가하기 위한 전극 조립체(110)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(110)는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있고, 상이한 실시예들에서 DC 전압 또는 AC 전압을 인가하도록 동작 가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 정전 클램프 시스템(100)은 저 저항률 기판을 클램핑하기 위해 공지된 정전 클램프들에서와 같이 기능할 수 있다.
도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 클램프 장치(104)는 방사선(120)으로서 도시된 방사선을 기판(112)에 지향시키도록 배치된 조명 시스템(106)을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 방사선(120)은 기판(112)에서 이동 전하를 생성하기 위해 임계 에너지 이상인 방사선 에너지에 의해 특징지어질 수 있다. 이러한 방식으로, 조명 시스템(106)은 클램핑 전압이 정전 클램프 컴포넌트(114)에 인가되는 동안 방사선(120)을 생성할 수 있다. 따라서, 동작 중에, 그리고 도 1b를 참조하면, 기판(112)이 정전 클램프 컴포넌트(114)에 의해 클램핑될 때, 기판(112) 내에 존재하는 전하들은 높은 전기장을 생성하고 큰 클램핑력을 생성하기 위해 반대 극성을 갖는 전극 조립체(110)의 전극들로 이동할 수 있다.
특히, 이러한 전하 이동에 필요한 시간은 도 16에 도시된 바와 같이 기판(112)의 저항률에 의존한다. 도 16에서, 상이한 유형의 흔한 기판들에 대한 전하에 대한 저항률의 범위 및 응답 시간이 도시된다. 응답 시간들은 조명 시스템(106)의 적용 없이 클램핑 전압으로 클램핑된 기판들에 대해 도시된다. "표준(regular) Si 웨이퍼"로 지칭되는 기판들은 비교적 더 낮은 저항 실리콘 웨이퍼들에 대한 저항률의 범위를 나타내며, 대략 1 Ohm-cm 내지 1000 Ohm-cm 범위의 저항률을 나타낸다. 이 예에서, 응답 시간(response time)은 대략 1㎲ 내지 100㎲ 이다. 또한, 도 16에는 AC 클램프에 대한 상승 시간 및 클램프 기간이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이 상승 시간은 표준 실리콘 웨이퍼들에 대한 응답 시간과 일치한다. 도 16은 또한 높은 벌크 저항률 실리콘 웨이퍼(HBR Si 웨이퍼), HBR 실리콘 카바이드 웨이퍼(HBR SiC), 및 유리 기판에서의 전하에 대한 응답 시간을 도시한다. 특히, 이러한 다른 기판들의 벌크 저항률들은 유리 기판들의 경우에 10-2초 초과 내지 최대108초까지 연장된다. 이러한 더 긴 응답 시간들은 AC 전압의 인가와 일치하는 시간 기간 내에 이들 기판들 내에서 전하가 이동할 수 없다는 것을 의미한다. 또한, DC 전압의 인가에도 불구하고, 실제 프로세싱 목적, 특히 HBR SiC 및 유리에 대해 반응 시간이 너무 느릴 것이다.
기판(112)의 저항률이 너무 높을 때, 전하가 클램프 전압이 정전 클램프 컴포넌트(114)에 의해 인가될 때 클램프력을 확립하기에 충분히 빠르게 이동할 수 없다. 유리 웨이퍼들과 같은 절연 기판들의 경우, 대전 시간은 기판(112)을 클램핑하고 프로세싱하는 것과 연관된 시간 스케일과 비교하여 실질적으로 무한하며, 이의 지속시간은 수 초 내지 수 분 정도일 수 있다. 이와 같이, 조명 시스템(106)의 사용이 없다면, 인가된 클램프 전압에 응답하여 기판 전하가 본질적으로 생성되지 않으므로, 클램프력(clamp force)은 거의 0이 된다.
따라서, 클램프 장치(104)의 사용으로, HBR 반도체 웨이퍼들 및 유리를 포함하는 기판들의 클램핑이 가능해진다. 고 저항률 기판들의 클램핑 문제를 해결하는 것에 더하여, 클램프 장치(104)는 다른 문제, 예를 들어 마찰전기(triboelectricity)로 인한 그러한 전하의 제거가 매우 어려운, 고 저항률 기판들 상의 원하지 않는 전하의 생성을 해결하는 것을 돕는다. 기판(112) 상에 이동 전하(mobile charge)를 생성함으로써, 클램프 장치(104)는 기판들의 디클램핑(declamping)을 추가로 가능하게 한다. 절연 재료들에서 높은 저항률은 상이한 인자들로부터 유래한다. 첫째, 이러한 재료들은 보통 매우 큰 전자 밴드갭들을 갖는다. 예를 들어, SiO2와 같은 실리콘 산화물에 대해, 밴드갭은 대략 8eV이다. 반도체에서의 도펀트와는 달리, 절연체에서의 불순물은 또한 훨씬 더 높은 이온화 에너지를 갖는다. 그 결과, 그러한 기판들 내의 이동 전하 농도는 매우 낮다. 둘째, 일반적인 절연 재료의 대부분은 실리카 글래스와 같이 비정질이다. 주기적 결정 구조의 결여는 비교적 더 낮은 전하 이동도를 초래한다. 본 개시의 실시예들에 따르면, 방사선(120)의 적용 하에서, 유리와 같은 고 저항률 기판의 전도도는, 전자들이 전도대에서 소위 확장된 상태(extended state)들에 진입하도록 고 저항률 재료의 전자들에 충분한 에너지를 부여함으로써 상당히 향상될 수 있다. Si를 포함하는 좁은 밴드갭 반도체의 경우, 적외선 조사에서와 같은 저 에너지 광자는 밴드갭을 극복하기에 충분한 에너지를 제공한다. SiC와 같은 넓은 밴드갭 반도체 재료들의 경우, 장파 UV 방사선(315 nm - 400 nm)은 밴드갭을 극복하고 전하 캐리어들을 생성하기에 충분한 것을 제공할 수 있다. 이러한 파장 범위들에 대해, 다양한 비-제한적인 실시예들에서, 조명 시스템(106)은 레이저 다이오드, 발광 다이오드(LED), 아크 램프(arc lamp), 또는 다른 소스를 포함하는 광원으로 구현될 수 있다.
추가적인 실시예들에 따르면, 유리 기판들과 같은 절연 기판들로서 일반적으로 알려진 기판들에 대해, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 다른 유형들의 방사선 소스들이 조명 시스템(106)을 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 조명 시스템(106)은 기판(112)으로 사용되는 기판의 유형에 대해 이동 전하를 생성하기에 충분한 에너지를 갖는 방사선(120)을 제공하도록 배열될 것이다. 그러나, 다양한 비-제한적인 실시예들에서, 조명 시스템(106)은 적어도 다음의 기판 유형들을 클램핑하도록 구성될 수 있다: 1) 표준 실리콘 웨이퍼들: 저항률 < 1000 ohm-cm; 2) 높은 저항률 실리콘/또는 SOI(silicon-on-insulator) 웨이퍼들: 저항률 1000 내지 100,000 ohm-cm; 3) 실리콘 카바이드 웨이퍼들: 최대 1E9 ohm-cm의 저항률로 이용 가능함; 및 4) 유리: 저항률 > 1E12 ohm-cm; 5) 실리콘 온 유리.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 조명 시스템(106)은 전면(front side) 상의 전방 표면(front surface)(112A) 또는 후면(backside) 상의 후방 표면(back surface)(112B)을 포함하는 기판(112)의 메인 표면에 조명을 제공하도록 배열된다. 상이한 실시예들에 따르면, 방사선(120)은 직접 제공될 수 있거나, 가시선(line-of-sight) 방식으로 제공될 수 있거나, 반사에 의해 제공될 수 있거나, 기판의 블랭킷 조명을 통해 제공될 수 있거나, 기판을 스캐닝함으로써, 조명 소스를 스캐닝함으로써, 또는 이들 방법들의 조합에 의해 제공될 수 있다. 이상적으로, 전체 기판에 걸친 높은 세기의 균일한 광 조명이 유용하다. 광원들 및 정전 클램프 장치의 구성에 대한 제약들로 인해, 특정 실시예들은 기판에서 광 생성(photogeneration)의 효과를 최대화하기 위한 신규한 구성들을 제공한다. 이어지는 도 2 내지 8의 실시예에서, 상이한 정전 클램프 시스템들이 도시되며, 여기서 기판 스테이지(202)가 도시되고, 이의 기판 스테이지는 도 1과 관련하여 개괄하여 상기에서 설명된 정전 클램프를 포함할 수 있다.
도 1a를 참조하면, 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 클램프 장치(150)가 도시되어 있다. 이 경우, 클램프 장치(150)는 임의의 적합한 기계적 컴포넌트를 사용하여 기판(112)을 홀딩하기 위한 기계적 클램프(154)(옵션으로 스탠드 오프(156)를 포함함)를 포함한다. 클램프 장치(150)는 전술한 조명 시스템(106)을 포함한다. 동작 중에, 기판(112)이 기계적 클램프(154)에 의해 홀딩되는 동안, 방사선(120)은 기판(112)으로 지향될 수 있어서, 기판(112) 내의 이동 전하들을 증가시키고, 기판(112)과 리프트 핀들 또는 접지 핀들(별도로 도시되지 않음) 사이의 더 양호한 전기 전도를 제공하거나 기판(112)의 표면 대전을 감소시키는 것과 같이 기판의 프로세싱을 돕는다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 정전 클램프 시스템(200)의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 조명 시스템(201)은 방사선(208)을 기판(112)의 전방 표면으로 지향시키도록 위치된다. 일부 실시예들에서, 기판 스테이지(202)는 고정될 수 있지만, 다른 실시예들에서, 기판 스테이지(202)는 적어도 하나의 방향을 따라 기판(112)을 스캔하기 위해 공지된 스캔 컴포넌트들(도시되지 않음)과 같은 스캔 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시예들에서, 방사선(208)은 고정 빔(stationary beam)으로 제공될 수 있으며, 이 빔은 기판 전체를 커버하도록 배열된다. 기판 스테이지(202)가 도시된 직교 좌표계의 Y-축을 따라서와 같이 기판을 스캔하도록 배열되는 일부 실시예들에서, 방사선(208)은 도 2에 제안된 바와 같이 기판(112)의 전체 스캐닝 범위를 커버하는 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 조명 시스템(201)은 기판(112)에서 광자 캐리어(photocarrier)들을 생성하기 위해 적합한 에너지로 방사선(208)을 생성하는 컴포넌트들을 포함하는, 조명 소스(204)로 지칭되는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 상이한 조명 소스들의 예들이 이하에서 상세히 설명된다. 조명 소스(204)는 방사선을 특정 치수를 갖는 빔으로 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 조명 소스(204)에 의해 방출된 빔은 충분히 클 수 있거나, 기판(112)을 커버하기에 충분히 커지도록 확장될 수 있다.
다른 실시예들에서, 조명 시스템(201)은 기판(112)의 전체를 커버하기 위해, 조명 소스(204)로부터 수신된 방사선 빔을 확장하고 방사선(208)을 생성하기 위해 방사선 빔을 확장하도록, 조명 소스(204)와 기판(112) 사이에 배열된 광학계(206)를 더 포함할 수 있다. 광학계(206)에 적합한 광학계의 예는 광학 렌즈와 같은 굴절 광학 기기 세트이다. 이러한 실시예 및 다음에 이어지는 실시예들에서, "광학계(optical system)"는 UV 범위에서 방사선을 처리하는 능력을 제공할 것이고, 이는 굴절 광학 기기(refractive optics)가 UV 방사선을 굴절시키기 위한 광학 기기를 의미할 것이고, 미러 광학 기기(mirror optics)는 UV 방사선을 반사시키기에 적합할 것임을 의미한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 정전 클램프 시스템(220)의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 조명 시스템(211)은 방사선(212)을 기판(112)의 전방 표면으로 지향시키기 위해 상이한 방식으로 위치된다. 일부 실시예들에서, 기판 스테이지(202)는 고정될 수 있지만, 다른 실시예들에서, 기판 스테이지(202)는 적어도 하나의 방향을 따라 기판(112)을 스캔하기 위해 공지된 스캔 컴포넌트들(도시되지 않음)과 같은 스캔 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시예들에서, 방사선(212)은 고정 빔(stationary beam)으로서 제공될 수 있으며, 이 빔은 기판 전체를 커버하도록 배열된다. 기판 스테이지(202)가 도시된 직교 좌표계의 Y-축을 따라서와 같이 기판을 스캔하도록 배열되는 일부 실시예들에서, 방사선(212)은 도 3에 제안된 바와 같이 기판(112)의 전체 스캐닝 범위를 커버하는 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 조명 시스템(211)은 도 2와 관련하여 상기에서 논의된 바와 같이, 조명 소스(204)를 포함할 수 있다. 조명 소스(204)는 방사선을 특정 치수를 갖는 빔으로 생성할 수 있다. 이러한 구성에서, 조명 소스(204)는 처음에 기판(112)을 향해 지향되지 않는 빔으로 방사선을 방출할 수 있다. 조명 시스템(211)은 조명 소스(204)에 의해 생성된 빔을 반사시키고 반사된 빔을 방사선(212)으로서 기판(112)으로 지향시키도록 배열된 광학계(210)를 더 포함할 수 있다. 광학계(210)는 광학 미러를 포함할 수 있는 한편, 일부 실시예들에서 광학 미러는 확장 미러로서 배열되어 기판(112) 전체를 커버하기 위해 조명 소스(204)로부터 수신된 방사선 빔을 확장시키고, 방사선(212)을 생성하기 위해 방사선 빔을 반사 및 확장시킬 수 있다. 추가 실시예에서, 조명 시스템은 굴절 광학 기기와 미러 광학 기기의 조합을 포함할 수 있다. 조명을 위한 광학의 선택은, 엘리먼트들의 간격 및 배치 뿐만 아니라, 기판(112)을 커버하기 위한 조명을 생성하기 위한 효율의 고려사항들에 의해 가이드될 수 있다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 시스템(250)의 측면도를 도시한다. 이 예에서, 정전 클램프 시스템(250)은, 개괄적으로 전술한 바와 같이, 기판 스테이지(202) 및 조명 소스(204)를 포함할 수 있다. 정전 클램프 시스템(250)은, 광학계(252)가 조명 소스(204)로부터 수신되는 방사선 빔에 대한 스캐닝 능력을 제공하기 위한 컴포넌트들을 포함한다는 점에서, 도 2의 실시예와는 상이한 광학계(252)를 갖는 조명 시스템(251)을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 능력은 전동 컴포넌트에 의해 제공될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 방사선(254)은 초기 빔 크기로부터 확장되는 빔으로서 제공될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 광학계(252)는 방사선(254)의 빔 스캐닝을 제공한다. 일부 실시예들에서, 광학계(252)는 또한 기판(112)이 스캐닝되는 구성들에서, 기판(112)의 스캐닝을 따르도록 방사선을 스캐닝할 수 있다. 예를 들어, 조명 소스(204) 및 광학계(252)는 기판(112)을 커버하는 폭을 갖는 빔으로서 방사선(254)을 생성하는 굴절 광학 기기를 포함할 수 있다.
광학계(252)는 회전, 병진, 또는 회전 및 병진에 의해 광학 렌즈를 이동시키도록 배열된 렌즈 구동 메커니즘으로 추가로 구성될 수 있다. 예를 들어, 광학계(252)는 스캐닝 컴포넌트와 함께 추가로 구성될 수 있으며, 여기서 기판(112)이 분당 10 cm의 속도로 Y-축을 따라 스캐닝될 때, 방사선(254)은 임의의 순간에 기판(112)을 커버하기 위해 동일한 방향으로 동일한 속도로 스캐닝된다. 이러한 방식으로, 기판(112)으로 지향되는 방사선(254)의 폭은, 기판(112)이 스캐닝될 때에도, 기판 폭보다 실질적으로 더 클 필요는 없으며, 따라서 기판(112)을 하우징하는 챔버의 나머지 내의 다른 컴포넌트들을 보호한다.
다른 실시예들에서, 방사선(254)은 레이저 빔 또는 고도로 시준된 비-간섭성(incoherent) 광 빔과 같은, 기판(112)의 폭에 비해 상대적으로 좁은 빔으로 제공될 수 있다. 이 실시예는 기판(112)의 폭에 대해 적어도 Y-방향을 따라 훨씬 더 작은 폭을 갖는 것으로 도시된 방사선 빔(254A)에 의해 표현된다. 이 실시예에서, 광학계(252)에는 평균 균일한 조사를 제공하는 방식으로 기판(112)의 전체를 커버하기 위해 Y-방향을 따르는 것과 같이 방사선 빔(254A)을 신속하게 스캔하기 위한 컴포넌트들이 제공될 수 있다. 따라서, 기판(112)이 정지 상태로 유지되는 실시예들에서, 광학계(252)는 정지 기판을 커버하는 방사선 우산을 생성하기 위해 빠른 방식으로 방사선 빔(254A)을 단지 스캔할 수 있다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 시스템(260)의 측면도를 도시한다. 이 예에서, 정전 클램프 시스템(260)은, 개괄적으로 전술한 바와 같이, 기판 스테이지(202) 및 조명 소스(204)를 포함할 수 있다. 정전 클램프 시스템(260)는, 광학계(262)가 조명 소스(204)로부터 수신되는 방사선 빔에 대한 스캐닝 능력을 제공하기 위한 컴포넌트들을 포함한다는 점에서, 도 3의 실시예와는 상이한 광학계(262)을 갖는 조명 시스템(261)을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 능력은 전동 컴포넌트에 의해 제공될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 방사선(264)은 초기 빔 크기로부터 확장되는 빔으로서 제공될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 광학계(262)는 방사선(264)의 빔 스캐닝을 제공한다. 일부 실시예들에서, 광학계(262)는 또한 기판(112)이 스캐닝되는 구성들에서, 기판(112)의 스캐닝을 따르도록 방사선을 스캐닝할 수 있다. 예를 들어, 조명 소스(204) 및 광학계(262)는 기판(112)을 커버하는 폭을 갖는 빔으로서 방사선(264)을 생성하는 UV 미러와 같은 반사 광학 기기를 포함할 수 있다. 광학계(262)는 스캐닝 컴포넌트로 추가로 구성될 수 있으며, 여기서 기판(112)이 주어진 속도로 Y-축을 따라 스캐닝될 때, 방사선(264)은 임의의 경우에 기판(112)을 커버하기 위해 동일한 방향으로 동일한 속도로 스캐닝된다. 이러한 방식으로, 기판(112)으로 지향되는 방사선(264)의 폭은, 기판(112)이 스캐닝될 때에도, 기판 폭보다 실질적으로 더 클 필요는 없으며, 따라서 기판(112)을 하우징하는 챔버의 나머지 내의 다른 컴포넌트들을 보호한다.
다른 실시예들에서, 조명 빔으로부터의 방사선은 레이저 빔 또는 고도로 시준된 비-간섭성 광 빔과 같은, 기판(112)의 폭과 비교하여 상대적으로 좁은 빔으로서 제공될 수 있다. 이 실시예는 도 6에 도시된 정전 클램핑 시스템(270)에 의해 표현된다. 기판 스테이지(202)는 전술한 실시예들과 같이 구성될 수 있다. 이 실시예에서, 조명 시스템(271)은 적어도 기판(112)의 폭에 대해 Y-방향을 따라 훨씬 더 작은 폭을 갖는 것으로 도시된 좁은 빔을 생성하는 조명 소스(272)를 포함한다. 조명 소스(272)는 레이저 소스 또는 시준된 비-간섭성 광의 소스일 수 있다. 이 실시예에서, 광학계(274)에는, 조명 소스(272)로부터 방출된 빔을, 방사선 빔(276)으로서 도시된 좁은 빔으로서 수신 및 송신하고, 방사선 빔(276)을, 예컨대 Y-방향을 따라 스캐닝하여, 평균 균일한 조사를 제공하는 방식으로 기판(112) 전체를 커버하기 위한 굴절 컴포넌트들이 제공될 수 있다.
따라서, 기판(112)이 정지 상태로 유지되는 실시예들에서, 광학계(274)는 정지 기판을 커버하는 방사선 우산(278)을 생성하기 위해 빠른 방식으로 방사선 빔(276)을 단지 스캔할 수 있다. 기판(112)이 또한 예컨대 Y-축을 따라 스캐닝되는 다른 실시예들에서, 광학계(274)는 기판(112)에 걸쳐 방사선 빔(276)을 신속하게 스캐닝하고, 기판의 이동과 동기하여 방사선 빔(276)의 평균 위치를 느리게 시프트하기 위한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 방사선(264)은, Y-축을 따른 치수가 Y-축을 따른 기판의 치수에 밀접하게 대응하거나 매칭하고, 그 위치가, 방사선 우산(278)이 기판(112)을 넘어 연장되지 않으면서 기판(112)의 전체 또는 기판(112)의 원하는 부분에 중첩하도록 배열되는 방사선 우산(radiation umbrella)(278)을 생성한다. 더 일반적으로, 정전 클램핑 시스템(270)은, 광학 렌즈 및 기판 스테이지 스캐너(이중 화살표로 도시됨)의 이동을 동기화하기 위한 동기화 컴포넌트를 포함할 수 있어서, 방사선 빔이 기판(112)의 스캐닝 동안 기판(112)의 전방 측면과 정렬되어 유지된다. 방사선 빔이 스캐닝된 좁은 빔으로서 제공되는 다른 실시예가 도 7에 도시되어 있다. 이 실시예는 정전 클램핑 시스템(280)에 의해 표현되며, 여기서 기판 스테이지(202)는 전술한 실시예들에서와 같이 구성될 수 있다. 이 실시예에서, 조명 시스템(281)은 도 6과 관련하여 전술한 바와 같이 좁은 빔을 생성하는 조명 소스(272)를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 광학계(284)에는, 조명 소스(272)로부터 방출된 빔을, 방사선 빔(286)으로서 도시된 좁은 빔으로서 반사하고, 방사선 빔(286)을, 예컨대 Y-방향을 따라 스캐닝하여, 평균 균일한 조사를 제공하는 방식으로 기판(112)의 전체를 커버하기 위한 컴포넌트들이 제공될 수 있다.
따라서, 기판(112)이 정지 상태로 유지되는 실시예들에서, 광학계(284)는, 고정 기판을 커버하는 방사선 우산(288)을 생성하기 위해, 빠르게 미러를 이동하거나 회전시키는 것과 같이, 빠른 방식으로 방사선 빔(286)을 단지 스캐닝할 수 있다. 기판(112)이 또한 예컨대 Y-축을 따라 스캐닝되는 다른 실시예들에서, 광학계(284)는 기판(112)에 걸쳐 방사선 빔(286)을 신속하게 스캐닝하고, 기판의 이동과 동기하여 방사선 빔(286)의 평균 위치를 느리게 시프트하기 위한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 방사선(264)은, Y-축을 따른 치수가 Y-축을 따른 기판의 치수에 밀접하게 대응하거나 매칭하고, 그 위치가 방사선 우산(288)이 기판(112)을 넘어 연장되지 않으면서 기판(112)의 전체 또는 기판(112)의 원하는 부분과 중첩하도록 배열되는 방사선 우산(288)을 생성한다.
광학계가 기판(112)에 방사선을 스캐닝된 좁은 방사선 빔으로 제공하는 상이한 실시예들에서, 스캐닝된 방사선 빔은 기판(112)의 평면 내에, 도시된 바와 같이 X-Y 평면 내를 의미하는 스폿 빔(spot beam) 또는 리본 빔(ribbon beam)으로 제공될 수 있다. 도 7b는 방사선 빔(276) 또는 방사선 빔(286)이 X-축을 따라 연장된 리본 빔으로서 제공되는 실시예를 도시한다. 리본 빔은 X-축을 따른 기판(112)의 길이에 필적하는 길이 치수를 가질 수 있고, 결과적으로 방사선 우산(278) 또는 방사선 우산(288)을 생성하기 위해 X-축을 따라 스캐닝되지 않고 Y-축을 따라 스캐닝될 수 있다. 도 7c는 방사선 빔(276) 또는 방사선 빔(286)이 X-축을 따라 기판(112)의 폭과 비교하여 상대적으로 더 작은 치수를 갖는 스폿 빔으로서 제공되고 결과적으로 X-축을 따라 그리고 Y-축을 따라 모두 스캐닝되어 방사선 우산(278) 또는 방사선 우산(288)을 생성할 수 있는 실시예를 예시한다.
추가적인 실시예들에서, 정전 클램프 시스템은 방사선 빔을 기판으로 지향시키기 위해 미러 컴포넌트들 및 굴절 컴포넌트들을 조합하는 광학 기기들을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 또 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 이전에 설명된 기판 스테이지를 포함하는 정전 클램프 시스템(290)이 도시된다. 이전에 설명된 실시예들과 달리, 정전 클램프 시스템(290)은 복수의 조명 소스들을 포함하는 조명 시스템(291)을 포함한다. 도 8의 실시예에서, 조명 소스(204A) 및 조명 소스(204A)로서 도시된 2개의 상이한 조명 소스들이 포함되며, 여기서 각각의 조명 소스는 앞서 설명된 조명 소스(204)와 유사하게 구성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 2개 초과의 조명 소스들이 이용될 수 있다. 도 8의 구성에서, 조명 시스템(291)은, 각각 방사선(294A) 및 방사선(294B)으로서 도시되고 조명 소스(204A) 및 조명 소스(204B)에 의해 생성된 방사선을 반사시키기 위해 미러 시스템(292A) 및 미러 시스템(292B)의 미러 구성을 사용하여 2개의 방사선 빔을 기판(112)으로 지향시키도록 배열되는 광학계(292)를 포함한다. 상이한 변형예들에서, 광학계(292)는 도 3, 도 5, 또는 도 7의 전술한 실시예들과 유사하게 동작할 수 있고, 예를 들어, 넓은 빔이 기판(112)으로 반사될 수 있는 경우, 더 좁은 빔이 기판으로 반사되고, 전술한 바와 같이, 방사선 빔들의 느리거나 빠른 스캐닝이 제공된다. 도 8의 구성에 의해 제공되는 이점은 단일 방사선 빔의 사용과 비교하여, 기판(112)을 더 균일하게 조명하는 능력이다. 다른 실시예에서, 복수의 조명 소스는 다수의 방사선 빔을 기판(112)으로 지향시키기 위해 도 2, 4 및 6의 구성과 유사하게 각각의 복수의 굴절 광학계에 결합될 수 있거나 또는 다수의 조명 소스가 적어도 하나의 굴절 광학계 및 적어도 하나의 미러 광학계의 조합에 결합될 수 있다. 이러한 실시예들은 주어진 프로세싱 장치 내에 광학계를 수용하는 데 유용할 수 있으며, 예를 들어, 기판 스테이지를 포함하는 다른 컴포넌트들 및 프로세싱 컴포넌트들의 구성은 다른 컴포넌트들의 위치에 제약들을 가할 수 있다.
기판의 전방 표면(front surface)에 조명을 지향시키는 한 가지 단점은 광자 캐리어(photocarrier)가 전방 표면 근처에서 생성되는 경향이 있는 반면, 클램핑은 기판의 후방 표면(back surface)에서 일어난다는 것이다. 고 이동도 재료들에 대해, 전방 표면 근처의 광자-생성 전하 캐리어들의 생성은 캐리어들이 기판을 빠르게 횡단할 수 있기 때문에 기판을 클램핑하기 위한 문제를 제시하지 않지만, 유리와 같은 저 이동도 재료들에 대해, 전하 캐리어들은 웨이퍼의 후면에 도달하기 위해 과도하게 긴 시간이 걸릴 수 있다. 본 개시의 추가 실시예들에서, 조명 시스템들은 기판의 후면으로 조명을 지향시키도록 배열될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 추가적인 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 정전 클램핑 시스템(300)은 조명 시스템(301)과 함께 배열되고, 조명 시스템(301)의 적어도 일부는 기판 스테이지(302) 내에 매립된다. 특히, 기판 스테이지(302)는 기판 스테이지(202)의 전술한 실시예들과 유사하게 구성될 수 있고, 정전 클램프 뿐만 아니라, 기판 스테이지(302)를 스캐닝하기 위한 스캐닝 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 조명 시스템(301)은 다양한 위치에서 X-Y 평면 내에 분포된 조명 소스(304), 조명 소스(306) 및 조명 소스(308)로 도시된 복수의 조명 소스를 포함할 수 있다. 일반적으로, 상이한 조명 소스들이 1차원 어레이 또는 2차원 어레이로 기판 스테이지(302)에 걸쳐 분포될 수 있으며, 여기서 기판 스테이지는 기판(112)의 후방 표면(112B)을 포함하는 후면으로 방해 없이 직접적으로 방사선을 투과시키기 위해 기판(112)을 마주하는 개구(opening)들을 포함한다. 즉, 기판 스테이지(302)와 기판(112) 사이의 갭은 UV 광과 같은 방사선이 진입 지점을 넘어갈 수 있도록 중공 광 가이드(hollow light guide)로서 사용될 수 있다.
도 9의 실시예는 다수의 조명 소스들을 갖는 조명 시스템을 예시하지만, 다른 실시예들에서, 단일 조명 소스가 이용될 수 있다. 도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 정전 클램핑 시스템(310)은 조명 시스템(311)과 함께 배열되며, 여기서 조명 시스템(311)의 일부는 기판 스테이지(312) 내에 매립되고, 일부는 기판 스테이지(312) 외부에 위치된다. 특히, 기판 스테이지(312)는 기판 스테이지(202)의 전술한 실시예들과 유사하게 구성될 수 있고, 정전 클램프 뿐만 아니라 기판 스테이지(312)를 스캐닝하기 위한 스캐닝 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 조명 시스템(311)은 조명 소스(314)를 포함하고, 이 소스는 단지 하나의 조명 소스를 나타낼 수 있다. 조명 소스(314)는 방사선이 기판(112)의 후방 표면(112B)에 직접 제공될 수 있도록 기판 스테이지(312)를 통해 연장되는 복수의 광 가이드(light guide)들(광학 가이드(optical guide)들)에 결합된다. 일반적으로, 상이한 광 가이드들이 1차원 어레이 또는 2차원 어레이로 기판 스테이지(312)에 걸쳐 분포될 수 있으며, 여기서 기판 스테이지는 기판(112)의 후방 표면(112B)에 대한 방해 없이 방사선을 직접 투과시키기 위해 기판(112)을 마주하는 복수의 개구들(319)을 포함한다. 간략화를 위해, 이들 광 가이드들은 광 가이드(320), 광 가이드(316), 및 광 가이드(318)로서 도시된다. 도시된 바와 같이, 복수의 광학 가이드들은 조명 소스(314)에 원위 단부(remote end) 상에서 연결되고 각각 복수의 개구들(319)을 통해 연장되는 근위 단부(proximate end)를 갖는다.
따라서, 도 9 및 도 10의 전술한 실시예는 균일한 방식으로, UV 방사선과 같은 고에너지 방사선을 기판에 직접 결합하는 효율적인 방식을 제공한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 정전 클램프 시스템(350)은 기판 스테이지(352) 내에 매립된 조명 시스템(351)을 갖는 기판 스테이지(352)를 포함한다. 특히, 기판 스테이지(352)는 기판 스테이지(202)의 전술한 실시예들과 유사하게 구성될 수 있고, 정전 클램프 뿐만 아니라, 기판 스테이지(352)를 스캐닝하기 위한 스캐닝 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 조명 시스템(351)은 기판 스테이지(352)에 매립된 조명 소스(354), 및 조명 소스(354)로부터 방사선을 수신하고 방사선(358)을 기판(112)의 후방 표면(112B)을 충돌하도록 결합하는 방향으로 방사선(358)을 출력하기 위해 결합 광학기(356)로 도시된 결합 광학 기기 세트를 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 기판 스테이지(352)와 기판(112) 사이의 갭은 중공 광 가이드로서 작용할 수 있다.
도 2 내지 11의 전술한 실시예들은 정전 클램프에 대해 설명되고, 다른 실시예에서, 도 2 내지 11의 조명 시스템은 기계식 클램프로 구현될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 또 다른 정전 클램프 장치의 측면도를 도시한다. 이 실시예에서, 정전 클램프 시스템(360)은 기판(112)의 후면을 향해 방사선(366)을 지향시키도록 배치된 조명 소스로부터 형성된 조명 시스템(361)(후방 표면(112B) 참조), 및 기판 스테이지(362) 내에 배치된 전극 어셈블리(368)를 포함한다. 특히, 기판 스테이지(362)는 정전 클램프 뿐만 아니라, 기판 스테이지(362)를 스캐닝하기 위한 스캐닝 컴포넌트들을 포함하도록 구성될 수 있다. 공지된 정전 클램프들과는 달리, 정전 클램프 컴포넌트들을 포함하는 기판 스테이지 컴포넌트들은 방사선(366)에 대해 투명한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 스테이지 컴포넌트들 및 기판 스테이지(362)로 지향되는 냉각 가스 뿐만 아니라 정전 클램프(투명 플래튼 본체를 포함함)에 대해 사용되는 유전체 재료는 방사선(366)을 형성하기 위해 사용되는 UV 광에 대해 투명한 재료들로 제조될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 방사선(366)은 기판(112)의 큰 부분 또는 기판(112)의 전체를 커버하는 넓은 방사선 빔을 형성할 수 있다. 이 실시예에서, 기판 스테이지(362)의 정전 클램프 부분(별도로 도시되지 않음)은 금속 스크린 또는 금속 메시(metal mesh)의 형태로 하나 이상의 전극으로서 배열된 전극 조립체(368)를 포함하며, 여기서 금속 메시의 투명도는 높다. 이러한 방식으로, 금속 메시는 조명 소스(364)에 의해 방출된 UV 방사선 또는 다른 고 에너지 방사선에 높은 투명도를 제공하면서 정전 클램핑을 위한 균일한 전극 시스템으로서 작용할 수 있다.
본 개시의 추가적인 실시예들에서, 도 1-12와 관련하여 개시된 실시예들을 포함하는 정전 클램핑 시스템 또는 이들의 변형예들은 기판을 프로세싱하기 위해 기판 프로세싱 시스템에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판이 프로세싱되는 동안 홀딩될 수 있도록, 정전 클램핑 시스템이 기판 프로세싱 챔버에 제공된다. 도 13은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 하나의 그러한 프로세싱 시스템의 측면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 프로세싱 시스템(380)은 기판 스테이지(385) 및 조명 시스템(391)을 포함하는 정전 클램핑 시스템의 다양한 컴포넌트들을 하우징할 수 있는 프로세스 챔버(382)를 포함한다. 도시된 구성에서, 조명 시스템(391)은 전면 조명을 위한 반사 광학 기기를 포함하는 한편, 다른 실시예들에서, 조명 시스템은 전면 조명을 위한 굴절 광학 기기에 기초할 수 있거나, 또는 후면 조명에 기초할 수 있으며, 여기서 이들 다양한 구성들은 도 1-12에 대해 상세히 설명되었다. 이 예에서, 조명 소스(388)는 기판 스테이지(385)의 외부에 제공된다. 조명 소스(388)는 상이한 실시예들에서, 프로세스 챔버(382) 내에, 부분적으로 프로세스 챔버(382) 내에, 또는 프로세스 챔버(382)의 외부에 배치될 수 있다. 도 12의 예에서, 조명 소스(388)는 방사선(396)을 기판(112)으로 지향시키기 위해 빔을 반사시키는 UV 미러(392)로 빔을 지향시킨다. 조명 소스(388), UV 미러(392), 및 기판(112)의 기하학적 구성은 조명 소스(388)에 의해 생성된 소스 UV 빔이 기판을 커버하도록 적절히 확장되는 것을 보장하도록 배열된다. 전술한 실시예들 중 일부와 유사하게, 미러 구동 메커니즘은 회전, 병진 또는 회전 및 병진에 의해, UV 미러(392)와 같은 광학 미러를 이동시키도록 통합되고 배열될 수 있다. 도 13의 실시예에 도시된 바와 같이, 스캐닝 모터(390)가 UV 미러(392)에 기계적으로 결합되어 전술한 바와 같이 기판(112)의 이동 또는 스캐닝에 따르는 방식으로 UV 미러(392)를 스캐닝한다. 일부 구현예들에서, UV 미러(392) 및 기판 스테이지(394)의 스캐닝은, 확장된 빔(방사선(396))이 기판(112)에 의해 대부분 또는 전체적으로 차단되는 방식으로 기판 이동을 따르도록 UV 미러(392) 및 기판 스테이지(394)에 결합되는 제어 시스템(398)을 사용하여 제어된다. 따라서, 제어 시스템(398)은 기판 스테이지(394)를 제어하기 위한 스캔 제어 및 위치 감지 신호들 뿐만 아니라 스캐닝 모터(390) 및 UV 미러(392)를 제어하기 위한 광학 빔 스캔 제어 및 위치 감지 신호들을 생성할 수 있다.
방사선(396)의 UV 광자들은, 2.5 eV 초과의 높은 밴드갭을 갖더라도 기판이 기판 스테이지(394) 내의 정전 클램프(별도로 도시되지 않음)에 의해 적절하게 클램핑될 수 있도록 충분한 이동 전하들을 생성하도록 제공된다.
프로세싱 시스템(380)은 프로세스 챔버(382) 내로 이온 빔(386)을 지향시키기 위한 빔 생성 컴포넌트(384)를 더 포함한다. 기판(112)이 조명 시스템(391) 및 기판 스테이지(394) 내의 정전 클램프를 포함하는 정전 클램프 시스템의 작용에 의해 제자리에 홀딩되는 동안, 이온 빔(386)은 기판(112) 내로 이온들을 주입할 수 있다. 공지된 이온 주입 시스템과 달리, 프로세싱 시스템(380)은 기판이 그럼에도 불구하고 기판 스테이지에 정전기적으로 클램핑되는 고 저항 또는 절연 기판으로 편리하게 주입할 수 있다.
도 12에 도시된 실시예에서, 빔 생성 컴포넌트(384)는 이온 빔을 기판으로 이송하기 위한 일련의 빔라인 컴포넌트들을 나타낼 수 있지만, 다른 실시예들에서 정전 클램핑 시스템의 전술한 실시예들을 포함하는 프로세스 시스템은 막 증착, 에칭, 가열 등을 포함하는 임의의 적합한 프로세스를 위해 기판들을 프로세싱하기 위해 사용될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에서, 제어 시스템(398) 또는 유사한 제어 시스템들은 고 저항률 기판들의 정전 클램핑을 돕기 위해 UV 조명 시스템 또는 고 에너지 조명 시스템의 능력을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 특히, 프로세스 챔버의 구성 및 조명 소스의 능력들에 따라, 기판의 조사는 방사선의 유효성을 개선하기 위해 기판 스캐닝 및 기판의 전기적 클램핑과 동기화될 필요가 있을 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 스캐닝 UV 빔이 기판을 조명하기 위해 사용될 때, 제어 시스템(398)은 UV 빔 스캐닝을 기판 스테이지의 스캐닝과 동기화할 수 있다. 도 15는 일부 실시예들에 따른 정전 클램핑을 위한 예시적인 제어 시스템 배열(400)을 예시한다. 이 예에서, 제어기 (398A)는 정전 클램핑 시스템의 다양한 컴포넌트들에 결합된다. 방사선(404)을 기판(112)의 전면으로 지향시키는 조명 시스템(402)은 간략화를 위해 임의의 광학 컴포넌트들 없이 도시된다. 특히, 조명 시스템(402)은 전술한 바와 같이 방사선(404)을 스캔하기 위한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 정전 클램프(406)가 기판 스테이지(408) 내에 제공되고, AC 전극 시스템(410)을 포함한다. 모터(412)가 기판 스테이지(408)를 스캔하기 위해 기판 스테이지에 결합된다. 또한, AC 전압 소스(414)가 AC 전극 시스템(410)의 전극들에 AC 전압을 포함하는 전압 신호들을 공급하기 위해 AC 전극 시스템(410)에 결합된다. 제어기(398A)는 이러한 컴포넌트들의 동작을 동기화시키기 위해 조명 시스템(402), 모터(412), 뿐만 아니라 AC 전압 소스(414)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 기판(112)을 조사하는 타이밍은 제어기(398A)를 사용하여 기판에 대한 전기적 여기와 동기화될 수 있다. 일부 구현예들에서, 제어기(398A)는 AC 전압 소스(414)가 진폭, AC 주파수 및 상승 시간이 AC 전압의 동일한 반주기 내에서 충분한 광자 캐리어들이 생성될 수 있는 것을 보장하도록 배열되는 주어진 전압 파형을 제공하도록 지시하는데 사용될 수 있다. 주어진 전압 파형의 세부사항들은 조명 시스템(402)에 의해 생성된 이용가능한 UV 세기(intensity)에 기초할 수 있다.
특정 실시예들에서, 제어기(398A)는 기판(112)의 대전 상태를 결정하기 위해 정전 클램프(406)의 전류 클램프 신호를 모니터링할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 클램핑의 시작 전에, 웨이퍼 유형은 클램프 전류 신호를 사용하여 또한 감지될 수 있다.
예제
조명 소스
일부 실시예들에 따르면, 조명 시스템(106) 또는 임의의 다른 전술한 조명 소스들은 가시 광원일 수 있다. 가시 광원의 이들 실시예는 실리콘, III-V 화합물 반도체, II-VI 화합물 반도체와 같은 낮은 밴드갭 반도체 기판과 함께 사용하기에 특히 적합할 것이며, 여기서 밴드갭은 대략 2.5 eV 미만일 수 있다.
다른 실시예들에 따르면, 조명 시스템(106) 또는 임의의 다른 전술된 조명 소스들은 대략 3 eV 내지 4eV의 에너지 범위를 의미하는 120 nm 내지 240 nm의 파장 범위 내의 방사선을 생성하는 장파장 UV 소스일 수 있다. UV 방사선 소스의 이러한 실시예들은 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 넓은 밴드갭 반도체 기판들과 함께 사용하기에 특히 적합할 것이다.
추가의 실시예들에 따르면, 조명 시스템(106) 또는 임의의 다른 전술한 조명 소스들은 더 낮은 대략 5 eV 내지 10 eV 이상의 에너지 범위를 의미하는 120 nm 내지 240 nm의 파장 범위에 방사선을 생성하는 VUV 소스일 수 있다. VUV 방사 소스의 이들 실시예들은 유리와 같은 절연체 기판들과 함께 사용하기에 특히 적합할 것이다.
일부 예들에서, 전술한 조명 소스들 중 임의의 것은 다중 파장 소스들일 수 있으며, 여기서 넓은 범위의 파장들은 단일 조명 소스로부터 또는 다수의 상이한 조명 소스들로부터 이용가능하다. 따라서, 동일한 정전 클램프 시스템은 다수의 파장들을 갖는 광원들을 이용할 수 있으며, 여기서 가장 짧은 파장 소스는 가장 높은 에너지 밴드갭을 갖는 기판들에 대해 선택되는 한편, 밴드갭을 브리징하기 위해 더 적은 광자 에너지를 필요로 하는 기판들에 대해, 더 긴 파장들 및 더 높은 방사선 플럭스(radiation flux)를 갖는 소스들이 더 높은 전도도를 달성하기 위해 선택될 수 있다.
일부 예들에서, 레이저는 단일 파장 방사선을 생성하기 위해 이용될 수 있지만, 다른 예들에서, 비-간섭성 광원들은 이산 파장 스펙트럼, 연속 파장 스펙트럼에 의해 특징지어지는 방사선을 생성하기 위해 사용될 수 있고, 파워는 작은 수의 공진 스펙트럼 라인들(주파수들) 근처에 매우 집중된다.
특정한 예들에서, 조명 소스로부터의 출력 파장 스펙트럼은 필터들을 사용하여 추가로 조정될 수 있다. 예를 들어, 일부 기판 프로세싱 애플리케이션들의 경우, 실리콘 웨이퍼는 UV-감응성 접착제들을 사용하여 유리 기판들에 본딩된다. 유리에 투명한 더 긴 파장이 조명 소스와 기판 사이에 배치된 필터를 사용하여 조명 소스에 의해 방출된 방사선으로부터 필터링되는 경우, 방사선의 더 짧은 파장 부분은 유리를 완전히 관통하여 접착제를 손상시키지 않고 유리 내에서 광자 캐리어들을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
적합한 레이저 소스의 비제한적인 예는 191 nm까지의 파장을 생성하는 다이오드 레이저, 다른 고체 상태 레이저, ArF, KrF, F2와 같은 엑시머 레이저(excimer laser), 연속파 레이저, 펄스 레이저 등을 포함한다.
적합한 비-간섭성 소스들의 예들은 라인 소스들 또는 연속 파장 소스들을 포함하는 중수소 램프들, 무전극 램프들을 포함한다. 중수소 램프 소스 출력 스펙트럼의 일 예가 도 19에 도시되어 있으며, 명확성을 위해 특정 세부 사항은 생략된다. 이러한 소스의 출력은 6 eV 초과의 밴드갭을 갖는 절연체에서 전하 캐리어를 생성하기에 적합할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 공진 라인 소스의 일부 예가 소스의 유형 및 방사선의 파장(들)을 포함하여 표 I에 도시된다. 상업적으로 이용 가능한 연속체 소스(continuum source)의 일부 예들이 표 II에 도시된다.
표 I
Figure pct00001
표 II
Figure pct00002
일 예에서, VUV 아르곤 연속체 소스는 유리 또는 용융 실리카 기판의 정전 클램핑을 돕기 위한 조명 소스로서 사용된다. 용융 실리카는 대략 8eV의 밴드갭을 가지며, 이 밴드갭은 광자 캐리어를 생성하기 위해 < 150nm의 파장을 갖는 광원을 필요로 한다. 도 18은 광자 에너지의 함수로서 유리 기판에 의해 생성된 광전류(photocurrent)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 8 eV 미만에서는 광전류가 생성되지 않고, 9 eV의 광자 에너지가 도달할 때까지 점진적인 상승이 일어나며, 그 에너지를 초과하여 광전류의 급격한 증가가 일어나고, 광전류의 포화가 10 eV 이상에서 일어난다. 9.5 eV에서의 기준 점선이 도시되어 있다. 일 실시예에서, ArCM-LHP 고 파워 아르곤 연속체 소스가 사용될 수 있고, 도 17에 도시된 바와 같은 출력 스펙트럼을 생성할 수 있다. 출력 스펙트럼은 이상화되고, 아르곤 방출 스펙트럼의 전반적인 특징들을 나타내면서, 특정 사소한 세부사항들을 생략된다. 예시된 바와 같이, 피크 파장들은 116 nm와 140 nm 사이의 범위이며, 여기서 넓은 방출 스펙트럼의 통합된 세기의 대부분은 9.5 eV 에너지 이상에 해당하는 대략 133 nm(파선으로 표시됨) 미만의 파장들에 위치된다. 이러한 에너지 범위는 도 18에 도시된 바와 같이 유리에서의 광전류 발생이 상당한 에너지 범위와 일치한다. 이러한 소스들은 흔한 프로세싱 챔버들에 용이하게 부착되도록 비교적 콤팩트한 풋프린트(footprint)로 상업적으로 이용가능하다.
UV 미러
일 예에서, MgF2 코팅을 갖는 알루미늄 미러는 UV 및 VUV 범위에서 고 반사율을 생성하기 위해 UV 미러로서 사용될 수 있다. 그러한 재료들에 기초한 상업적으로 이용가능한 미러들은 적어도 300 nm로부터 120 nm까지의 파장 범위에 걸쳐 ~ 75% 초과의 반사율을 생성하여, 초기 UV 빔의 효율적인 반사율을 제공할 수 있다. 그러한 고 반사율은 가시광 미러 시스템들에 사용되는 잘 알려진 방법들을 사용하여 빔 확장 및 스티어링(steering)을 가능하게 할 것이다.
유리 기판의 AC 클램핑을 위해 아르곤 아크 램프를 사용한 정전기 클램핑의 활성화:
언급된 바와 같이, 예를 들어, 전술된 실시예들에 따라 생성된, 광자 캐리어들의 존재 없이, 절연 기판(유전체 기판)을 클램핑하려고 시도할 때, 정전 클램프(e-클램프)의 클램프 전극들은 유전체 전체에 걸쳐 전기장을 확립한다.
상기 개시된 전면 조명을 사용하여, 전하 캐리어들이 절연 기판의 상부에서 생성된다. 인가된 전기장의 영향 하에서, 캐리어들은 기판의 후방 표면을 향해 이동한다(도 1b참조). 이 프로세스의 결과는 기판과 e-클램프 사이의 갭 내의 전기 장이 향상된다는 것이다. 전하 캐리어들의 생성 없이, 갭 내의 전기장은
Figure pct00003
의 정도(order)이며, 여기서,
Figure pct00004
는 전극들 간의 전압차이고,
Figure pct00005
는 전극들 사이의 간격이다. 표면 전하 층이 도 1b에 도시된 바와 같이 완전히 전개되면, 전기장은
Figure pct00006
의 정도이며, 여기서,
Figure pct00007
는 기판과 전극들 사이의 유전체 재료 및 갭의 유전체 두께이다. 이 두께는 전형적으로 전극 간격보다 훨씬 더 작다. 10X 내지 100X의 전기장의 향상이 용이하게 달성될 수 있으며, 이 전기장 향상은 클램핑력에서 100X 내지 10,000X 향상에 대응한다. 따라서, 유용한 목표는 증가된 클램핑력의 잠재적 이점을 실현하기 위해 충분히 짧은 시간 내에 충분히 높은 표면 전하 밀도를 확립하는 것이다. 예를 들어, 효과적인 AC 클램핑을 위해, 전하 축적을 위한 시간은 인가된 AC 전압의 기간보다 훨씬 더 짧을 필요가 있다.
공지된 ArCM-LHP 램프가 도 18에 도시된 바와 같이 방사선 스펙트럼을 생성하는 조명 소스로서 사용된다고 가정된 것을 따르는 계산에서, 램프는 ~8 eV의 SiO2 밴드갭 초과의 광자 에너지
Figure pct00008
광자/초/스테라디안(steradian)을 전달할 수 있고, 출력 각도는 2θ=45°의 출력 각도는
Figure pct00009
의 입체각(solid angle)에 대응한다. 상이한 출력 각도들 및 광자 플럭스에 대해, 계산은 당업자에 의해 인식되는 바와 같이 정량적으로 조정될 수 있다. 램프에 의해 출력된 빔에 반사 손실을 도입하는 UV 미러가 또한 사용될 수 있다. 또한, 확장된 빔 영역은 기판 영역보다 다소 더 크다고 가정될 수 있으며, 이 상황은 또한 빔 플럭스의 활용을 감소시킨다. 미러 손실들 및 오프-기판 빔 손실들(off-substrate beam losses)이 함께 사용 가능한 빔 플럭스의 50% 손실을 초래한다고 가정될 것이다. 이 가정은 기판 상의
Figure pct00010
광자들/초의 광자 플럭스 또는 300 mm 웨이퍼에 대하여
Figure pct00011
광자들/초/㎠를 나타낸다. 이산화규소 내에서의 광자 캐리어의 이송은 이전에 실험적으로 그리고 수치적으로 광범위하게 연구되었다. 광전도(photoconduction)는 복잡한 프로세스이다. 전도 전류는 광 흡수, 양자 수율(quantum yield), 이동 캐리어의 수명(이 수명은 재결합 및 포획율(trapping rates)에 의존하며 전자와 정공에 대해 매우 상이할 수 있음), 전자 및 정공 이동도(이동도는 큰 크기의 정도(orders of magnitude)만큼 상이할 수 있음), 절연체에서의 공간 전하 축적(space charge accumulation) 및 기판 및 e-클램프 사이의 계면을 가로지르는 전하 전달에 의해 영향을 받는다. 따라서, 기본 재료 속성들에 기초하여 전류를 추정하는 것은 적절하게 신뢰할 수 없으며, 대신, 본 명세서의 전류 계산들은 실험적으로 측정된 광전류에 기초한다. 하나의 특정 예에서, e-클램프는 유리 기판에서 5kV/mm의 전기장 세기가 달성되도록 설계된다. 알려진 연구들의 결과들은 7.6 x 10-9 A/㎠의 전도 전류 밀도가 상기의 전기장 값에
Figure pct00012
광자/초/㎠의 플럭스 하에서 생성될 것을 시사한다. 이 예에서 사용되는 더 높은 램프 세기로(
Figure pct00013
광자/초/㎠), 전류 밀도는
Figure pct00014
A/㎠인 것으로 추정된다. 목표 클램핑 압력이 50torr인 실험 조건 하에서, 이러한 클램프 힘을 생성하기 위해 요구되는 전하 밀도는 다음에 의해 주어진다:
Figure pct00015
C/㎠
따라서, 이 예에서 특성 대전 시간(charge time)은 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00016
초
이 시간은, 예를 들어, 1-2 Hz 주파수, 또는 500 ms 내지 1s 주기를 갖는, 저주파수 AC 여기에 대하여 충분히 빠르다. 특성 대전 시간의 이러한 추정은 현실적인 e-클램프 전기 설계 및 상업적으로 이용가능한 VUV 소스들을 사용하여 응답 시간에 대한 크기 정도(order of magnitude)의 추정치라는 점에 유의한다. 추정치는 전술한 유리 웨이퍼 절연 방법을 사용하여 실용적인 AC 클램핑을 실현할 가능성을 보여준다. 다른 예에서, 대전 시간은 VUV 세기를 증가시키고 e-클램프 전기 설계를 최적화하고 전기장을 증가시키기 위해 다수의 광원을 사용함으로써 0.1초 미만으로 단축될 수 있다.
고 저항률 Si 및 SiC 웨이퍼들의 클램핑
언급된 바와 같이, 상업적으로 이용가능한 HBR 실리콘 웨이퍼들은 100 kOhm-cm 범위의 저항률을 나타낼 수 있다. SiC 기판의 경우, 10Ohm-cm 저항률이 보고되었다. 그러나, 흔한 HBR 반도체 기판에서 광자 캐리어를 생성하는 실제 시스템은 SiO2 기판보다 다소 긴 파장(>250nm)에서 주 에너지 출력을 갖는 UV 광원을 사용할 수 있는데, 이는 Si 및 SiC의 밴드갭이 SiO2의 밴드갭보다 훨씬 더 작기 때문이다. 더욱이, Si 및 SiC와 같은 결정질 반도체는 유리에 비해 포획을 생성하기 위해 높은 전자 및 정공 이동도 및 적은 결함(defect)을 갖고, 이 구조는 또한 전기장 하에서 광 캐리어의 전이 시간(transit time)을 감소시키는 것을 돕는다. 따라서, SiO2에 대해 ~0.1초의 대전 시간을 시사하는 상기 실험적으로 기초한 결과들을 고려하면, 이 시간보다 상당히 적은 대전 시간들이 HBR Si에 대해 실현될 수 있고, HBR SiC 기판들은 본 명세서에 개시된 예시적인 조명 소스들 및 클램프 배열들을 사용하여 실현될 수 있다.
전술한 실시예들은 고 에너지 조명을 사용하는 고 저항률 기판들의 클램핑 강화에 초점을 맞춰져 있지만, 추가적인 실시예들에 따라 디클램핑이 또한 강화될 수 있다. 즉, 정전 클램프를 이용하여 반도체 또는 절연성 기판이 클램핑될 때, 기판을 디클램핑하고자 하는 순간에 클램핑 전압이 제거될 수 있다. 기판의 디클램핑(declamping)을 향상시키기 위해, 광자 캐리어가 앞서 개시된 실시예들에 따른 조명 소스에 대한 노출에 의해 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 이전에 확립된 전기장의 감쇠율 및 잔류 정전하들의 중화와 같은 특정 전하들의 제거가 가속화될 수 있다. 이러한 향상은 가시 범위 내에서와 같이 비교적 낮은 밴드갭을 갖는 "표준(regular)" 반도체 기판들 뿐만 아니라 HBR 반도체 기판들 및 절연체 기판들에 적용될 수 있다.
도 20은 예시적인 프로세스 흐름도(500)를 예시한다. 블록(502)에서, 기판이 정전 클램프 조립체 상에 제공된다. 기판은 HBR 반도체 기판 또는 절연 기판일 수 있다. 블록(504)에서, DC 전압 또는 AC 전압과 같은 클램핑 전압이 정전 클램프 조립체에 인가된다. 블록(506)에서, 기판이 정전 클램프 조립체 상에 배치된 동안, 방사선이 기판으로 지향된다. 방사선은 HBR 반도체 기판 또는 절연 기판의 밴드갭(bandgap)보다 큰 에너지에 의해 특징지어 질 수 있다. 방사선은 기판의 전방 표면 또는 기판의 2개의 후방 표면으로 지향될 수 있다. 이와 같이, 방사선은 클램핑 전압이 인가될 때 목표 클램핑력을 초래하는 기판 내의 전하 캐리어들을 생성하기에 충분한 에너지 및 충분한 세기를 가질 수 있다.
도 21은 추가적인 실시예들에 따른 다른 프로세스 흐름도(550)를 예시한다. 블록(552)에서, 높은 밴드갭 기판이 정전 클램프 조립체 상에 제공된다. 블록(554)에서, 기판이 정전 클램프 조립체 상에 배치된 동안 고 에너지 방사선이 기판으로 지향된다. 고 에너지 방사선은 기판의 밴드갭 초과의 에너지를 가질 수 있으며, 여기서 에너지는 기판 내에 전하 캐리어들을 생성하기 위해 밴드갭 충분히 초과할 수 있다. 고 에너지 방사선의 비제한적인 예는 UV 방사선 또는 VUV 방사선을 포함하고, 블록(556)에서, 진폭, 주파수 및 상승 시간에 의해 특징지어지는 AC 클램핑 전압 파형이 정전 클램프 조립체에 인가된다. 이와 같이, AC 클램핑 전압 파형은, 고에너지 방사선과 함께, AC 클램핑 전압 파형의 반주기 동안 목표 클램핑 압력을 확립하기에 충분한 광자 캐리어들을 생성하도록 구성될 수 있다.
도 22는 다른 예시적인 프로세스 흐름도(600)를 예시한다. 블록(602)에서, 높은 밴드갭 기판이 정전 클램프 조립체 상에 제공된다. 블록(604)에서, 높은 밴드갭 기판의 기판 유형을 결정하기 위해 클램프 전류 신호가 검출된다. 블록(606)에서, 기판이 정전 클램프 조립체 상에 배치된 동안 고 에너지 방사선이 기판으로 지향된다. 블록(608)에서, AC 클램핑 전압 파형이 AC 파워 서플라이로부터 정전 클램프 조립체로 인가된다. 이와 같이, AC 클램핑 전압 파형은 좁은 고전압 펄스 부분 및 더 긴 지속기간의 저전압 부분에 의해 특징지어질 수 있으며, 여기서 고전압 펄스 부분에 의해 전달되는 최대 전하는 미리 결정된 임계치 미만으로 제한된다.
도 23은 다른 예시적인 프로세스 흐름도(650)를 예시한다. 블록(652)에서, 기판은 정전 클램프 조립체에 의해 기판 스테이지에 클램핑된다. 기판은 실리콘 기판, 실리콘 카바이드 기판, 유리 기판 또는 다른 기판일 수 있다. 기판은 낮은 밴드갭 기판 또는 높은 밴드갭 기판일 수 있다. 블록(654)에서, 기판은 기판 스테이지 상에 있는 동안 프로세싱된다. 프로세싱은 임의의 적합한 프로세스일 수 있다. 블록(656)에서, 고 에너지 방사선이 정전하를 제거하기 위해 프로세스의 끝단에서 기판으로 지향된다. 고 에너지 방사선은 기판의 밴드갭 초과의 에너지일 수 있다. 정전 클램프 조립체에 의해 생성된 클램핑 전압이 제거되는 동안 고 에너지 기판이 인가될 수 있다.
도 24는 다른 예시적인 프로세스 흐름도(700)를 예시한다. 블록(702)에서, 기판은 고 에너지 방사선과 함께 정전 클램프를 사용하여 기판 스테이지에 클램핑된다. 고 에너지 방사선은 기판의 밴드갭 초과의 에너지, 및 목표 클램핑 압력을 생성하기에 적절한 기판 내의 전하 캐리어 이동을 생성하기에 충분한 세기를 가질 수 있다. 블록(704)에서, 기판은 기판 스테이지를 사용하는 프로세싱 구간(processing interval) 동안 스캐닝된다. 블록(706)에서, 기판에 의한 기판의 스캐닝은 방사선 빔의 스캐닝과 동기화된다. 일부 변형예들에서, 방사선 빔은 기판의 대부분을 커버하는 넓은 빔일 수 있으며, 여기서 방사선 빔의 스캐닝은, 방사선 빔이 기판에 의해 대부분 또는 전체적으로 차단되는 것을 보장하기 위해, 기판의 스캐닝과 동일한 속도로 넓은 빔을 스캐닝하는 것을 수반한다. 일부 변형예들에서, 방사선 빔은 기판의 좁은 부분을 커버하는 좁은 빔일 수 있으며, 여기서, 방사선 빔의 스캐닝은 좁은 빔을 전후로 신속하게 스캐닝하는 것을 수반하여, 기판이 이동함에 따라, 빔 포락선(envelope)이 기판에 의해 대부분 또는 전체적으로 차단되는 것을 보장하기 위해, 기판의 스캐닝과 동일한 속도로 더 느린 스캔 속도로 중첩하면서, 빔 우산(beam umbrella) 또는 포락선을 생성하여 기판의 목표된 부분을 커버한다.
전술한 실시예들은 기판 클램핑과 관련된 애플리케이션에 초점을 맞춰져 있지만, 추가 실시예들에서, 다양한 프로세싱 환경들에서 기판들에서의 대전을 감소시키기 위해 장치 및 기술들이 적용될 수 있다. 플라즈마 장치, 이온 빔 장치, 및 다른 장치를 포함하는 다양한 프로세싱 장치에서, 이온들 (이온 종들) 또는 전자들을 포함하는 대전 입자들은 기판을 프로세싱하기 위한 프로세싱 종들로서 작용할 수도 있으며, 여기서 대전(charging)은 프로세싱 동안 기판에서 발생할 수 있다. 이러한 상황은 SiC, 실리콘-온-절연체(silicon-on-insulator; SOI) 기판, 및 유리와 같은 새로운 유형의 기판들에 대해 특히 중대하며, 여기서 이러한 기판들은 프로세싱 동안 이러한 기판들 내의 전하 캐리어들의 낮은 이동도로 인해 제거되지 않는 전하를 발생시킬 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 도 1-13 및 15와 관련하여 개시된 것들과 같은 조명 시스템들은 기판 프로세싱 동안 전하 제거를 용이하게 하기 위해 프로세싱 장치에 제공될 수 있다. 도 25는 기판(112)을 프로세싱하기 위한 프로세싱 시스템(800)의 일 실시예를 도시한다. 프로세싱 시스템(800)은 다양한 비-제한적인 실시예들에 따라, 이온 빔, 전자 빔, 또는 플라즈마와 같은 프로세싱 종들을 기판(112)에 지향시키기 위한 소스(806)를 포함할 수 있다. 단지 예시의 목적을 위해, 도 26의 예는 기판(112)으로 지향되는 프로세싱 빔(807)을 도시한다. 기판(112)은 기판 홀더(810)에 의해 지지될 수 있다. 일 실시예들에서, 예를 들어, 기판(112)의 전방 표면(112A) 전체가 노출되도록, 프로세싱 빔(807)이 기판(112) 전체를 커버하지 않을 때 기판은 방향(808)을 따라 스캐닝된다. 개괄적으로 상기에서 설명된 바와 같이, 기판(112)의 메인 표면에 조명을 지향시키는 조명 시스템(106)이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 기판(112)은 전기 절연체, 높은 밴드갭 반도체, 또는 비교적 낮은 전하 이동도를 갖는 다른 기판일 수 있다. 프로세싱 빔(807)에 의한 프로세싱 동안, 기판(112)은 예를 들어, 전방 표면(112A) 상에 전하를 축적하는 경향이 있을 수 있다. 조명 시스템(106)은 기판(112) 상의 전하 축적을 감소시키거나 제거하기 위해 방사선(120)을 기판(112)으로 지향시키도록 활성화될 수 있고, 그에 따라 기판 프로세싱을 개선시킨다.
일부 실시예에서, 다음의 절차가 뒤따를 수 있다. 기판(112)이 프로세스 챔버(802) 내에 제공된다. 기판이 프로세스 챔버(802) 내에 배치될 때, 방사선(120)은 조명 시스템(106)으로부터 기판(112)으로 지향된다. 기판이 프로세스 챔버(802) 내에 배치될 때, 조명 시스템(106)에 의해 제공되는 방사선(120)과는 별개로, 프로세싱 빔(807) 내에서 기판(112)에 프로세싱 종을 제공하여 기판(112)이 프로세싱된다. 특정 실시예들에 따르면, 방사선(120)의 방사선 에너지의 적어도 일부는 2.5eV 이상이고, 주어진 기판에 대한 밴드갭 초과의 에너지를 생성한다. 방사선(120) 및 프로세싱 빔(807)이 서로 동시에 기판으로 지향되는 동안, 방사선(120) 및 프로세싱 빔(807)의 지속기간은 동일할 필요가 없고, 방사선(120)은 프로세싱 빔(807)의 개시 전 또는 후에 개시될 수 있고, 프로세싱 빔(807)의 종료 전 또는 후에 종료될 수 있다.
본 실시예들은 적어도 다음과 같은 이점들을 제공한다. 일 예에 대해, 공지된 정전 클램프들이 적합하지 않은, 고 저항률 기판들의 정전 클램핑을 실현하기 위한 실용적인 접근법들이 개발되었다. 다른 이점에 대하여, 조명 소스가 기판 스테이지 상에 장착되는 구성들에서, 기판의 조명은 기판 스캐닝과 같은 기판의 이동에 의해 영향을 받지 않는다. 다른 이점에 대하여, 새로운 전압 파형들의 인가는 정전 클램핑 프로세스를 추가로 향상시킬 수 있다. 추가의 이점을 대하여, 정전 클램핑을 향상시키기 위한 광 조명의 사용이 또한 디클램핑을 향상시키는데 사용될 수 있다. 또한, 다른 이점으로서, 조명은 기판 온도를 증가시키고 제어하는 데 사용될 수 있다.
본 개시는 본 명세서에 설명된 특정 실시예들에 의해 범위가 제한되지 않는다. 실제로, 본 명세서에 설명된 것들에 추가하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예들 및 수정예들이 전술한 설명 및 첨부 도면들로부터 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 그러한 다른 실시예들 및 수정예들은 본 개시의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다. 또한, 본 개시는 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현의 맥락에서 본 명세서에서 설명되었지만, 당업자는 그 유용성이 이에 제한되지 않고 본 개시가 임의의 수의 목적을 위한 임의의 수의 환경에서 유리하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 설명되는 청구항들은 본원에 설명된 바와 같은 본 개시의 전체 폭 및 사상을 고려하여 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 장치에 있어서,
    기판을 클램핑하기 위한 클램프(clamp) - 상기 클램프는 상기 기판의 후면에 대향하여 배열됨 -; 및
    상기 기판이 상기 클램프 상에 배치될 때, 상기 기판에 방사선(radiation)을 지향시키도록 배치된 조명 시스템을 포함하고, 상기 방사선은 방사선 에너지를 포함하고, 상기 방사선 에너지는 상기 기판 내에 이동 전하를 생성하기 위한 임계 에너지 이상이고,
    상기 조명 시스템은 방사선을 상기 기판의 후면에 대향하는 상기 기판의 전면(front side)으로 지향시키도록 배치된, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조명 시스템과 상기 기판의 전면 사이에 배치된 광학 렌즈를 더 포함하고, 상기 광학 렌즈는 상기 조명 시스템으로부터의 상기 방사선을 제1 빔으로서 수신하고 상기 방사선을 굴절시켜 상기 제1 빔보다 넓은 제2 빔을 생성하도록 배열되고, 상기 제2 빔은 상기 기판의 전면 전체를 조명하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조명 시스템으로부터의 상기 방사선을 제1 빔으로서 수신하고 상기 방사선을 반사하여 상기 제1 빔보다 넓은 제2 빔을 생성하도록 배치된 광학 미러를 더 포함하고, 상기 제2 빔은 상기 기판의 전면 전체를 조명하는, 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 조명 시스템은 상기 기판의 전면과 가시선(line of sight)으로 배열되지 않는, 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 장치는,
    스캔 방향을 따라 상기 기판을 스캔하도록 배열된 기판 스테이지 스캐너;
    회전, 병진, 또는 회전 및 병진에 의해 상기 광학 렌즈를 이동시키도록 배열된 렌즈 구동 메커니즘; 및
    상기 기판 스테이지 스캐너 및 상기 렌즈 구동 메커니즘에 결합되고, 상기 광학 렌즈 및 상기 기판 스테이지 스캐너의 이동을 동기화하기 위한 동기화 컴포넌트를 포함하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제2 빔은 상기 기판의 스캐닝 동안 상기 기판의 전면과 정렬된 채로 유지되는, 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    스캔 방향을 따라 상기 기판을 스캔하도록 배열된 기판 스테이지 스캐너;
    회전, 병진, 또는 회전 및 병진에 의해 상기 광학 미러를 이동시키도록 배열된 미러 구동 메커니즘; 및
    상기 기판 스테이지 스캐너 및 상기 미러 구동 메커니즘에 결합되고, 상기 미러 및 상기 기판 스테이지 스캐너의 이동을 동기화하기 위한 동기화 컴포넌트를 포함하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제2 빔은 상기 기판의 스캐닝 동안 상기 기판의 전면과 정렬된 채로 유지되는, 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조명 시스템과 상기 기판의 전면 사이에 배치된 광학 렌즈, - 상기 광학 렌즈는 상기 조명 시스템으로부터의 상기 방사선을 제1 빔으로서 수신하고 상기 방사선을 굴절시켜 제2 빔을 생성하도록 배열됨 -; 및
    상기 기판의 전면 위에서 상기 제2 빔을 스캔하기 위해 상기 광학 렌즈를 이동시키도록 배열된 렌즈 구동 메커니즘(lens drive mechanism)을 더 포함하는, 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    스캔 방향을 따라 상기 기판을 스캔하도록 배열된 기판 스테이지 스캐너; 및
    상기 기판 스테이지 스캐너 및 상기 렌즈 구동 메커니즘에 결합되고, 상기 광학 렌즈 및 상기 기판 스테이지 스캐너의 이동을 동기화하기 위한 동기화 컴포넌트를 포함하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제2 빔은 상기 기판의 스캐닝 동안 상기 기판의 전면과 정렬된 채로 유지되는 방식으로 스캐닝되는, 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조명 시스템으로부터의 상기 방사선을 제1 빔으로서 수신하고 상기 방사선을 반사시켜 제2 빔을 생성하도록 배치된 광학 미러, - 상기 제2 빔은 상기 기판의 전면으로 반사됨 -; 및
    상기 기판의 전면 위에 상기 제2 빔을 스캔하기 위해 상기 미러를 이동시키도록 배열된 미러 구동 메커니즘을 더 포함하는, 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    스캔 방향을 따라 상기 기판을 스캔하도록 배열된 기판 스테이지 스캐너; 및
    상기 기판 스테이지 스캐너 및 상기 미러 구동 메커니즘에 결합되고, 상기 미러 및 상기 기판 스테이지 스캐너의 이동을 동기화하기 위한 동기화 컴포넌트를 포함하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제2 빔은 상기 기판의 스캐닝 동안 상기 기판의 전면과 정렬된 채로 유지되는 방식으로 스캐닝되는, 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 조명 시스템은 상기 기판의 제1 단부를 향해 배치된 제1 조명 시스템, 및 상기 기판의 제2 단부를 향해 배치된 제2 조명 시스템을 포함하고, 상기 장치는,
    상기 제1 조명 시스템과 상기 기판의 전면 사이에 배치된 제1 광학 렌즈, - 상기 제1 광학 렌즈는 상기 제1 조명 시스템으로부터의 상기 방사선을 제1 빔으로서 수신하고, 제2 빔으로서 상기 방사선을 상기 기판의 전면으로 지향시키도록 배열됨 -; 및
    상기 제2 조명 소스와 상기 기판의 전면 사이에 배치된 제2 광학 렌즈를 더 포함하고, 상기 제1 광학 렌즈는 상기 제2 조명 시스템으로부터 상기 방사선을 제3 빔으로서 수신하고, 제4 빔으로서 상기 방사선을 상기 기판의 전면으로 지향시키도록 배열됨 -;
    상기 제2 빔과 상기 제4 빔은 서로 중첩하는, 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    스캔 방향을 따라 상기 기판을 스캔하도록 배열된 기판 스테이지 스캐너;
    회전, 병진, 또는 회전 및 병진에 의해 상기 제1 광학 렌즈 및 상기 제2 광학 렌즈를 이동시키도록 배열된 렌즈 구동 메커니즘; 및
    상기 기판 스테이지 스캐너 및 상기 렌즈 구동 메커니즘에 결합되고, 상기 제1 광학 렌즈, 상기 제2 광학 렌즈, 및 상기 기판 스테이지 스캐너의 이동을 동기화하기 위한 동기화 컴포넌트를 포함하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제2 빔 및 상기 제4 빔은 상기 기판의 스캐닝 동안 상기 기판의 전면과 정렬된 채로 유지되는, 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 조명 시스템은 상기 기판의 제1 단부를 향해 배치된 제1 조명 소스, 및 상기 기판의 제2 단부를 향해 배치된 제2 조명 소스를 포함하고, 상기 장치는,
    상기 제1 조명 소스로부터의 상기 방사선을 제1 빔으로서 수신하고, 제2 빔으로서 상기 방사선을 상기 기판의 제1 표면으로 지향시키도록 배치된 제1 광학 미러; 및
    상기 제2 조명 소스로부터의 상기 방사선을 제3 빔으로서 수신하고, 제4 빔으로서 상기 방사선을 상기 기판의 전면으로 지향시키도록 배치된 제2 광학 미러를 더 포함하고,
    상기 제2 빔과 상기 제4 빔은 서로 중첩하는, 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    스캔 방향을 따라 상기 기판을 스캔하도록 배열된 기판 스테이지 스캐너;
    회전, 병진, 또는 회전 및 병진에 의해 상기 제1 광학 미러 및 상기 제2 광학 미러를 이동시키도록 배열된 렌즈 구동 메커니즘; 및
    상기 기판 스테이지 스캐너 및 상기 렌즈 구동 메커니즘에 결합되고, 상기 제1 광학 미러, 상기 제2 광학 미러, 및 상기 기판 스테이지 스캐너의 이동을 동기화하기 위한 동기화 컴포넌트를 포함하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제2 빔 및 상기 제4 빔은 상기 기판의 스캐닝 동안 상기 기판의 전면과 정렬된 채로 유지되는, 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 조명 시스템은 2.5 eV 초과의 방사선 에너지를 생성하는 조명 소스를 포함하는, 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 클램프는 정전 클램프를 포함하는, 장치.
  17. 기판 프로세싱 시스템으로서,
    프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버에 배치된 정전 클램프, - 상기 정전 클램프는 기판을 클램핑하고, 상기 정전 클램프는 상기 기판의 후면에 대향하여 배열됨 -; 및
    상기 기판이 상기 정전 클램프 상에 배치될 때, 방사선을 상기 기판의 후면에 대향하는 상기 기판의 전면으로 지향시키도록 배치된 조명 시스템을 포함하고, 상기 방사선은 방사선 에너지를 포함하고, 상기 방사선 에너지는 2.5 eV 이상인, 기판 프로세싱 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 조명 시스템과 상기 기판의 전면 사이에 배치된 광학 렌즈를 더 포함하고, 상기 광학 렌즈는 상기 조명 시스템으로부터의 상기 방사선을 제1 빔으로서 수신하고 상기 방사선을 굴절시켜 상기 제1 빔보다 넓은 제2 빔을 생성하도록 배열되고, 상기 제2 빔은 상기 기판의 전면 전체를 조명하는, 기판 프로세싱 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 조명 시스템으로부터의 상기 방사선을 제1 빔으로서 수신하고 상기 방사선을 반사하여 상기 제1 빔보다 넓은 제2 빔을 생성하도록 배치된 광학 미러를 더 포함하고, 상기 제2 빔은 상기 기판의 전면 전체를 조명하는, 기판 프로세싱 시스템.
  20. 이온 주입 시스템으로서,
    이온 빔을 생성하고 상기 이온 빔을 기판으로 지향시키기 위한 빔라인 컴포넌트의 세트;
    상기 기판을 클램핑하기 위한 정전 클램프, - 상기 정전 클램프는 상기 기판의 후면에 대향하여 배열됨 -; 및
    상기 기판이 상기 정전 클램프 상에 배치될 때, 상기 기판의 후면에 대향하는 상기 기판의 전면으로 방사선을 지향시키도록 배치된 조명 시스템을 포함하고, 상기 방사선은 방사선 에너지를 포함하고, 상기 방사선 에너지는 2.5 eV와 동일한, 이온 주입 시스템.



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