(57)【要約】クランプシステムおよびワークピースのクランプ方法が開示されている。クランプシステムは、静電クランプと高インピーダンス電圧計（ＨＩＶ）を備える。静電クランプは、台と、台に埋設された複数の電極を含むものとできる。埋設電極の少なくともいくつかが帯電したときにワークピースを台に対して保持するために、使用時には、埋設電極の少なくともいくつかがキャパシタの一方の側となり、ワークピースがキャパシタの他方の側となる。ＨＩＶは、埋設電極の少なくともいくつかに電気的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
台と、前記台に埋設された複数の電極（埋設電極）とを有し、前記埋設電極がキャパシタの一方の側となり、ワークピースが前記キャパシタの他方の側となり、前記埋設電極の少なくともいくつかが帯電したときに前記ワークピースを前記台に保持するものである静電クランプと、
前記埋設電極の少なくともいくつかに電気的に接続された高インピーダンス電圧計（ＨＩＶ）と、を備えたクランプシステム。
【請求項２】
前記埋設電極の少なくともいくつかが、前記ＨＩＶに電気的に接続されていない請求項１記載のクランプシステム。
【請求項３】
前記ＨＩＶに電気的に接続されていない前記埋設電極が、前記ＨＩＶに電気的に接続されている前記埋設電極よりも大きい請求項２記載のクランプシステム。
【請求項４】
前記ＨＩＶが、１０１６オーム以上のインピーダンスを有する請求項１記載のクランプシステム。
【請求項５】
台と、前記台に埋設された複数の電極（埋設電極）とを有する静電クランプを用意し、
前記埋設電極の少なくともいくつかに電気的に接続された高インピーダンス電圧計（ＨＩＶ）を用意し、
前記台を介してワークピースを支持し、
前記埋設電極の少なくともいくつかを帯電させ、前記ワークピースを前記台に対して保持するために、前記埋設電極がキャパシタの一方の側となり、前記ワークピースが前記キャパシタの他方の側となるものとし、
前記ＨＩＶを用いて前記埋設電極の少なくともいくつかの電圧を監視し、
前記埋設電極の少なくともいくつかの監視電圧に応じて、前記ワークピースの電圧を調節する、ワークピースのクランプ方法。
【請求項６】
前記埋設電極の少なくともいくつかが、前記ＨＩＶに電気的に接続されていない請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記ＨＩＶに電気的に接続されていない前記埋設電極が、前記ＨＩＶに電気的に接続されている前記埋設電極よりも大きい請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記ＨＩＶが、１０１６オーム以上のインピーダンスを有する請求項５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電クランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電クランプは、半導体産業で、ウェーハ上で様々な処理が行われている間、シリコンウェーハをしっかり保持するために用いられる。静電クランプは、メカクランプに比べて著しい利点を有しており、これは、（ａ）高い熱伝導能力、（ｂ）ウェーハにおける機械的摩耗の低減、（ｃ）販売可能な製品を生産するのに用いられるであろうウェーハの有効面積の増加、（ｄ）生じる微粒子の数の減少、（ｅ）スパッタリングで用いられるイオンビームによるクランプの汚れの減少、および（ｆ）ウェーハ表面におけるクランプ力の均一性、を含む。
【０００３】
半導体産業は、静電クランプを用いる唯一の産業ではない。例えば、液晶ディスプレイ製造者は、処理中の特殊ガラスを保持するために静電クランプ技術を用いる。太陽電池製造者もまた静電クランプを用いる。
【０００４】
静電クランプは、キャパシタを作り出すことでワークピース（例えば、半導体ウェーハ、ガラス、または処理中の他の物体）を保持する。静電クランプにワークピースが保持可能なように、ワークピースのすべてまたは一部は導電性である。例えば、ワークピースの一部は非導電性であってもよいが、クランプを行う以前に、ワークピースの非導電部へと導電プレートが付加される。単純な静電クランプの場合、ワークピースがキャパシタの一方の電極となり、クランプの導電部がキャパシタの他方の電極となる。クランプに電極が１つしかない場合、典型的には導体やイオン化ガスを介して、ワークピースが電気的に接地されなくてはならない。クランプ電極が帯電すると、ワークピースがクランプ電極に引き寄せられる。クランプ力はクーロンの法則を用いて計算可能である。
【０００５】
静電クランプは、クランプ電極とワークピースの間に薄い物質の層を設ける。本明細書では、静電クランプによって設けられたクランプ電極とワークピースの間に存在する物質を、「バリア物質」と呼ぶ。典型的には、バリア物質の厚さは、数十から数百ミクロンのオーダーである。静電クランプ技術によるが、バリア物質は、純粋な誘電体（クーロン力型クランプの場合）、あるいは半絶縁体（ジョンソン・ラーベック力型クランプの場合）のいずれかとできる。
【０００６】
より複雑な静電クランプの場合、クランプは２つ以上の電極を持つ。電極を２つ持つクランプ（別名、双極型クランプ）の場合、クランプ電極の一方の電荷は、電極の他方の電荷と極性が逆である。この構成により、一方のクランプ電極からバリア物質を介してワークピースへ、そしてバリア物質を戻って他方のクランプ電極へと、静電容量が生じる。３つ以上の電極を有する静電クランプは双極型クランプの変形であるが、双極型クランプと同様に作動する。
【０００７】
様々な理由で、とりわけワークピースに処理を施している間、ワークピースを監視することが望ましい。例えば、ワークピースにどれくらいの電圧が印加されているか知ることが望ましい。ワークピースに印加されている電圧を監視するための従来の装置は、ワークピースに接触する導電性の接点が必要で、これらの接点は処理中のワークピースにダメージを与えかねない。よって、導電性の接点でワークピースに物理的に接触することなくワークピースに印加されている電圧が測定可能であれば、都合がよい。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、静電クランプと高インピーダンス電圧計（ＨＩＶ）を備えたクランプシステムとして実施可能である。静電クランプは、台と、台に埋設された複数の電極（埋設電極）を含むものとできる。埋設電極の少なくともいくつかが帯電したときにワークピースを台に保持できるように、電極の少なくともいくつかがキャパシタの一方の側となり、ワークピースがキャパシタの他方の側となる。埋設電極とワークピースの間には、誘電体あるいは半絶縁体が存在する。ＨＩＶは、埋設電極の少なくともいくつかと電気的に接続されており、１０１６オーム以上のインピーダンスを有するものとできる。
【０００９】
本発明の実施例においては、埋設電極のいくつかが、ＨＩＶに電気的に接続されていないものとできる。これらの実施例では、このような電極（ＨＩＶに接続されていないもの）の主目的はクランプすることである。それ以外の埋設電極は、ＨＩＶに電気的に接続されており、これらの電極の主目的は、ワークピースの電圧を測定することである。本発明の一実施例では、ＨＩＶに電気的に接続されていない電極が、ＨＩＶに電気的に接続されている電極よりも大きい。
【００１０】
本発明に従った方法では、ワークピースが静電クランプの台に対してクランプされる。台には複数の電極が埋設されている。高インピーダンス電圧計は、埋設電極の少なくともいくつかと電気的に接続されるものとして設けられる。ワークピースは台の近くに（通常、ワークピースが台によって支持されるように）置かれ、埋設電極の少なくともいくつかは帯電させられ、台に対してワークピースを保持するために、これらの埋設電極がキャパシタの一方の側となり、ワークピースがキャパシタの他方の側となる。電極の少なくともいくつかの電圧が、ＨＩＶを用いて監視される。ワークピースに印加されている状態（電圧など）は、埋設電極の少なくともいくつかの監視電圧を受けて、またはそれに応じて、調節されるものとできる。
【００１１】
本発明の本質および目的をより完全に理解してもらうために、添付の図面および以下の記載を参照されたし。簡単には、図面は以下のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明によるシステムを図示したものである。
【図２】図２は、本発明による他のシステムを図示したものである。
【図３】図３は、本発明による台の平面図である。
【図４】図４は、本発明による方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明によるシステムを図示したものである。図１にはシリコンウェーハの形態のワークピース１０が示されており、これは静電クランプ１６の台１３に対してクランプされている。埋設クランプ電極１９のうち２つ（ＥＣＥ＃１およびＥＣＥ＃Ｎ）が、この特定の台１３に埋設された状態で示されている。ただし、本発明は２つのＥＣＥ１９に限定されてはおらず、図１には、少なくとも５つのＥＣＥ１９が存在し得ることが示唆されている。ワークピース１０と共にＥＣＥ１９は「キャパシタ」を形成し、ワークピース１０とＥＣＥ１９の間に発生した引力が、ワークピース１０を台１３へとしっかりと保持する。
【００１４】
ＥＣＥ１９の電圧を監視するために、高インピーダンス電圧計２２（ＨＩＶ）は、導体２５を介してＥＣＥ１９へと電気的に接続されている。ＨＩＶ２２の高インピーダンスは、ＨＩＶ２２がＥＣＥ１９のクランプ能力に対して大きな影響を及ぼすことを防ぎ、よってＥＣＥ１９は「キャパシタ」の一方の側として機能し続けることができ、これによりワークピース１０は、台１３に対してクランプされた状態となる。１０１６オーム以上のインピーダンスを有するＨＩＶ２２が好適であると考えられるが、それ以外のインピーダンスも可能と思われる。この目的で使用可能なＨＩＶ２２は、ニューヨーク、ロックポートのトレック社によって製造された型番号８００の超高インピーダンス電圧計(Model 800 Ultra-High Impedance Voltmeter)である。
【００１５】
図１に示された例には、ＨＩＶ２２の５つのチャンネルが示されている。チャンネルのそれぞれは、異なるＥＣＥ１９の監視、つまり異なる電圧の監視に利用できる。なお本発明は、５つのチャンネルを有するＨＩＶ２２に限定されるものではない。ＨＩＶは、１つのチャンネルのみ、または多数のチャンネルを有するものとできる。図１に示される５つのチャンネルのうちの２つはそれぞれ、ＥＣＥ１９のうちの異なるものの電圧を測定するのに用いられるものとして描かれている。図１に示される構成では、チャンネル＃１（ＣＨ＃１）が第１のＥＣＥ１９の電圧を監視し、チャンネル＃２（ＣＨ＃２）が第２のＥＣＥ１９の電圧を監視する。
【００１６】
ＥＣＥ１９の電圧を監視することで、ワークピース１０に印加される電圧を監視することができる。このような監視プロセスは、（例えば）ワークピース１０に印加されている電圧がプラズマシャワー、イオン注入、あるいは他の電圧源に由来するような、非常に苛酷な環境下でも実行可能である。さらに、ワークピースに導電性の接点を設ける必要がなく、よって、ワークピース１０との接触の結果、ワークピース１０にダメージが及びリスクを排除できる。また、ＥＣＥ１９を介してワークピース１０の電圧を監視することで、ワークピースがいつクランプ可能になったかを検知することができる。最後に、このような監視システムは、既存の静電クランプに組み込み可能であり、また、新規の静電クランプに機構として、容易に付加可能である。
【００１７】
図２は、本発明に従った他のシステムを図示したものである。図２では、相対的に大型の埋設クランプ電極１９が、台１３へのワークピース１０のクランプのために設けられ、より小型のセンサ電極３１（ＥＳＥ）が台１３に埋設されている。ＥＳＥ３１はクランプ力に貢献してはいるが、それらの主な役目は電圧測定用の場所となることである。このように図２に描かれたシステムは、電圧が監視されていないいくつかの埋設電極（ＥＣＥ１９）を有しており、これらは電圧が監視されている埋設電極（ＥＳＥ３１）と比べて相対的に大きい。
【００１８】
ワークピースの電圧を測定する目的で監視されている埋設電極は以下において、「監視埋設電極」または短く「ＭＥＥ」と呼ばれる。よって図１のＥＣＥ１９はＭＥＥ、図２のＥＳＥ３１はＭＥＥであるが、図２のＥＣＥ１９はＭＥＥではない。
【００１９】
図３は、図２に描かれた本発明の実施例に従った台の平面図である。図３では、ＭＥＥ３４が破線で描かれており、ＭＥＥ３４が台１３に埋設されている状態を反映している。
【００２０】
ＨＩＶ２２と導電的に接続されたＭＥＥは、ワークピース１０に最も近い台１３の外側表面３７から、およそ１００ミクロンに埋設されるものとできる。この構成では、ワークピース１０がクランプ位置に置かれた（すなわち、ワークピース１０が台１３によって支持されているがクランプはされていない）ときを検知するのにＭＥＥが利用可能である。ワークピース１０に電圧が印加されていない状態では、ワークピース１０が（台１３に対して）クランプ位置に置かれたとき、ＭＥＥの電圧はゼロとなる。このようにＭＥＥは、ワークピース１０がクランプされる準備ができているときを検知するのに利用可能である。クランプ電圧が印加されたときには、ＭＥＥは、ワークピース１０に印加された０ボルト〜±３０００ボルトの電圧を測定するのに好適な位置にある。実施例によっては、ＭＥＥによって測定される電圧が±３０００ボルトを超すこともあり得る。ワークピース１０の実電圧とＭＥＥによって測定された電圧との差は、１００ミリボルト未満となるであろう。
【００２１】
ＭＥＥがワークピース１０に最も近い台表面３７に非常に近いとき、実電圧と測定電圧との差はおそらく、ＭＥＥが台表面３７からより遠い場合よりも小さくなる。１００ミクロン超の電極‐台表面距離も可能と考えられる。例えば、センサ‐台表面距離が１ミリでも正確な電圧測定は可能と考えられるが、その距離では何らかの補償手段が必要となるであろう。例えば、電圧オフセットが採用され、および／または、タイムディレイの認識が必要となる。これらの場合、実電圧に近い電圧測定とするために、測定電圧がオフセットによって増加され、および／または、特定の時間に対する実電圧をより正確に示すために、測定電圧が時間的に前へと進められる。
【００２２】
ＨＩＶ２２の出力は、ＨＩＶ２２の周期的な較正なしにはブレかねない。よってＨＩＶ２２によるＭＥＥの電圧の検知は、ＨＩＶ２２を較正するためにＨＩＶ２２に公知の電圧（例えば０ボルト）を与える目的で、時々、短時間中断されるものとできる。較正後、ＨＩＶ２２は再びＭＥＥの電圧を測定する。
【００２３】
以上の記載から、埋設電極を備えた台１３およびＨＩＶ２２がワークピース１０の電圧の監視に利用可能であること、および、この監視を利用してワークピース１０の状態を変え、ワークピース１０の電圧が所望の範囲に留まるようにできることが分かる。図４はそのような方法の１つを説明するものである。図４に説明される方法では、静電クランプが用意１００される。このクランプは、台１３と、台１３に埋設された複数の電極を有するものとできる。ＨＩＶ２２が用意１０３され、ＨＩＶ２２が導電体２５を介して埋設電極の少なくともいくつかに電気的に接続されるものとされる。ワークピース１０が位置決め１０６され、ワークピース１０と台１３の間に、誘電体あるいは半絶縁体４０が存在し、かつワークピース１０が台１３に支持されるものとされる。次に埋設電極の少なくともいくつか帯電１０９させられ、埋設電極がキャパシタの一方の側となり、ワークピース１０がキャパシタの他方の側となり、よってワークピース１０が台１３に対して保持される。ＨＩＶ２２を用いて、埋設電極の少なくともいくつかの電圧が監視１１２され、電極の少なくともいくつかの監視電圧に応じて、ワークピース１０の状態が調節１１５される。
【００２４】
本発明を、１つ以上の特定の実施の形態に関して説明したが、当然ながら本発明は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の形態でも実施可能である。よって本発明は、添付のクレームおよびその合理的解釈のみによって限定されるものとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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