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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Befestigungsglied zum Festklemmen eines flachen dünnen Werkstücks und
außerdem
ein Verfahren zum elektrostatischen Festklemmen.
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Während
der Dotierung von Silizium-Wafern durch Ionenimplantation bei der
Herstellung von mikroelektronischen Schaltungen wird Energie bis
hin zu mehreren hundert Joule pro Quadratzentimeter in einem dünnen Silizium-Wafer
abgeschieden. Aus kommerziellen Gründen muss diese Energie in
einem kurzen Zeitintervall abgeschieden werden, so dass die Prozesse
es erfordern, dass die Wafertemperatur in einem Bereich abhängig von
dem Prozess gesteuert wird, die typischerweise weniger als 100° Celsius
beträgt.
Deshalb ist ein bestimmtes Mittel zur Wärmeableitung üblicherweise
erforderlich. Historisch gesehen ist Hochstromionenimplantation
in Chargen bis hin zu 25 Wafern durchgeführt worden, wobei jeder Wafer
vor dem Strahl während
einer Abfolge kurzer Teilintervalle des Behandlungszyklus getragen
bzw. gedreht wird. Diese Anordnung mindert die mittlere Heizrate
und erlaubt durch Strahlung und leitenden Kontakt mit dem Träger zur
Aufrechterhaltung akzeptabler niedriger Wafertemperaturen mäßige Wärmeabführraten.
In einigen Implantationseinrichtungen und für zahlreiche weitere Prozesse
werden die Wafer jedoch mechanisch an eine gekühlte Auflageplatte geklemmt
verarbeitet. Mitunter wird Gas hinter dem Wafer eingeleitet, um
die Wärmeabführung von dem
Wafer zu verbessern, wie im US Patent 4261762, erteilt auf King,
erläutert,
und in einigen Prozessen kann der Wafer sogar durch ähnliche
Mittel aktiv gehalten sein. Zum Gaskühlen presst ein massiver Ring
oder eine Mehrpunktklemmeinrichtung den Wafer an den Dichtring,
der aus Elastomer gebildet ist. In einem Prozess dieser Art, der
im US Patent Nr. 4457359, erteilt auf Holden, erläutert ist,
führt der
Druck des Kühlgases
dazu, dass der Wafer ausbaucht. Ein derartiges Ausbauchen ist unerwünscht, weil
der Abstand des Wafers von der Auflageplatte nur schwer steuerbar
ist und das Gaskühlen
stark von diesem Abstand abhängt.
Ferner führt Ausbauchen
zu Spannung im Wafer, was eine Beschädigung hervorrufen kann, und
es ruft eine Veränderung des
Einfallswinkels der Ionen auf der Waferoberfläche auf Grund der Krümmung des
Wafers hervor, was wiederum andere unerwünschte Prozessabweichungen
hervorrufen kann. Es ist deshalb bevorzugt, den Wafer flach zu befestigen
oder anderweitig zu halten.
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Es ist jedoch auch erwünscht, eine
Berührung
der Vorderseite des Wafers mit einer Klemmeinrichtung zu verhindern,
weil die Klemmeinrichtung einen Teil des Wafers bei der Verarbeitung
maskiert, wodurch ein Teil des Wafermaterials verschwendet wird.
Das Festklemmen führt
außerdem
zu lokalen Spannungen, die zu einer Beschädigung und zu einem Bruch führen können, wobei
Partikel erzeugt werden können,
die mit der korrekten Verarbeitung interferieren, wobei Partikel
oder Abrieb in dem Wafer eingebettet werden kann. Vorderseitenklemmeinrichtungen
können
auch durch den Ionenstrahl getroffen oder anderen Prozessen ausgesetzt sein
und sie sind deshalb eine Quelle für Zerstäubungskontamination.
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Am stärksten wird die Rückseite
des Wafers gekühlt,
ohne irgendeine signifikante Verformung des Wafers hervorzurufen,
unter Anlegung eines ausreichend gleichmäßigen Drucks über die
gesamte Oberfläche des
Wafers und unter Vermeidung eines Festklemmens mit konzentrierter
Kraft am Rand. Es ist jedoch wesentlich, die Gasleckagewarte von
der Rückseite
des Wafers auf einem Niveau zu halten, das gut unterhalb demjenigen
anderer Gasquellen liegt, die bereits die Qualität des Unterdrucks beeinträchtigen
und für
die Pumpsysteme eine Last darstellen, und es ist ferner erwünscht, falls
Leckage auftritt, die Gasleckage eng toleriert zu steuern. Es ist
deshalb üblicherweise
zwischen dem Prozesswirkungsgrad einerseits und der Verwendung von
Klemmen oder Gaskühlung
andererseits ein Kompromiss zu schließen, der die Anwendung von Gaskühlung auf
Prozesse mit relativ hohem Druck, wie etwa RF-Zerstäuben, beschränkt.
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Die US-A-5179498 offenbart eine elektrische
Feststellvorrichtung mit starker Festspannkraft. Von der Festspannvorrichtung
wird gesagt, dass sie dazu geeignet ist, ein es zu spannendes Objekt
problemlos zu laden/entladen und für einen Halbleiterwafer eine
sichere Masseverbindung bereit zu stellen. Drei Phasen-Wechselspannungen
von einem Hertz oder weniger mit unterschiedlichen Phasen werden
angelegt und Kontaktstifte mit spitz zulaufenden Spitzen bzw. Vorderenden
sind vorgesehen. Außerdem
offenbart die US-A-5184398 die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
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ZUSAMMENFASSUNG UND AUFGABEN
DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung wird elektrostatisches Festklemmen (für Werkstücke mit elektrischem Widerstand)
eingesetzt, um eine gleichmäßige Kraftverteilung über die
gesamte Oberfläche
eines Werkstücks
zu erzielen, ohne irgendeinen Teil der Fläche abzudecken. Die elektrostatische
Klemmeinrichtung umfasst mehrere lange dünne Elektrodenbereiche, die
in einer von ihrer räumlichen
Anordnung unterschiedlichen Abfolge aktiviert werden, um durch ein
dynami sches Muster von Klemmkräften
eine nichtmotorische Klemmkraft bereit zu stellen.
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Die vorliegende Erfindung ist in
den unabhängigen
Ansprüchen
festgelegt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
einen Kühlmechanismus
gemäß dem Stand
der Technik;
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2 zeigt
einen weiteren Kühlmechanismus
gemäß dem Stand
der Technik;
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3 zeigt
einen weiteren Kühlmechanismus
gemäß dem Stand
der Technik;
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4 und 4a zeigen eine grundsätzliche
Ausführungsform
und die Druckverteilung in dieser;
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4b zeigt
eine weitere Ausführungsform;
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5 zeigt
den Gasdruck als Funktion des Molekulargewichts der verwendeten
Gassorten;
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6 zeigt
die mittlere freie Weglänge
eines Gasmoleküls
als Funktion des Molekulargewichts des Gases;
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7 zeigt
eine Ausführungsform
mit Differenz- bzw. Differenzialpumpen;
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8a zeigt
eine Draufsicht einer elektrostatischen Klemmausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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8b und 8c zeigen Einzelheiten des
Aufbaus der elektrostatischen Klemmeinrichtung von 8a;
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9 zeigt
elektrische Wellenformen, die in einer bevorzugten Ausführungsform
der elektrostatischen Klemmeinrichtung zum Einsatz kommen und die
sich entwickelnde resultierende Kraft; und
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10 zeigt
eine Ausführungsform,
in der Zentrifugalkraft das Werkstück an ein fluidgeheiztes oder -gekühltes Befestigungselement
bzw. Halterungselement klemmt.
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Die in den 1 bis 4, 4a, 4b, 5 bis 7 und 10 gezeigten Ausführungsformen, die in dem dazugehörigen Beschreibungsabschnitt
erläutert
sind, fallen nicht in den Umfang der Ansprüche.
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Die vorstehend genannten Patente
von King und Holden erläutern
Vorrichtungen und Verfahren zum gasunterstützten Heizen und Kühlen von
Werkstücken,
die einer Unterdruckbehandlung unterliegen, unter Verwendung mechanischer
Klemmeinrichtungen, die mit der Vorderseite (der Verarbeitungsseite)
des Werkstücks
in Kontakt stehen, und die Randdichtungen zum Anschließen eines
Kühlgases
verwenden. Andere (Autoren) haben vorgeschlagen, dass Fluidkühlen mit
einer bestimmten Leckage effektiver ist als Metall-Metall-Kontakt,
und zwar für
einige Anwendungen, sie haben jedoch nicht den komplexen Kompromiss
zwischen solchen Faktoren, wie Klemmdruck, Gassorte, Leckage und
Kühlraten
berücksichtigt.
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In einer in 1 gezeigten Konstruktion gemäß dem Stand
der Technik wird der Halbleiterwafer 2 mit einer Ringklemmeinrichtung 30 an
ein gekühltes
flaches Tragelement 23 geklemmt. Ein O-Ring 20 ist
in der Oberfläche
des Trägers 23 in
direkter Gegenüberlage
zu der Ringklemmeinrichtung angeordnet und stellt eine Dichtung
zum Einschließen
von Gas bereit, das unter Druck durch eine Öffnung 22 in den Raum
zwischen dem Wafer und dem Tragelement zugeführt wird. Diese Technik ist
bei der Ionenimplantation eingesetzt worden, hat jedoch Nachteile,
einschließlich
dem Anlegen von Spannung an dem Wafer unter Erzeugung von Partikeln auf
der Vorderseite des Wafers, dem Verlust an nutzbarer Fläche des
Halbleiterwafermaterials auf Grund von Maskierung durch den Klemmring,
das Sprühabscheiden
von Kontaminationsstoffen von dem Klemmring auf den Wafer und einen
weniger als optimalen Kühlwirkungsgrad,
weil der Kühlvorgang,
der erzielbar ist, auf Grund einer Verbiegung des Wafers in dem
Einfluss des lokalisierten Einklemmens auf der Vorderseite und des
gleichmäßigen Gasdrucks
auf den Rückseiten
verringert ist.
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In einer weiteren Konstruktion gemäß dem Stand
der Technik und wie in 2 gezeigt,
ist die Neigung des Kühlgases,
den Wafer zu veranlassen zu verbiegen, erkannt und berücksichtigt
worden. In dieser Konstruktion ist eine Auflageplatte 36 geringfügig ausgebaucht,
so dass die Wirkung durch das Klemmen des Wafers 2 an seinem
Rand mit dem Ring 42 gegen die Plattenauflage 36 den
Wafer veranlasst, über
die Auflageplatte geringfügig
zu verbiegen und an der Platte mit in etwa gleichmäßigem Kontaktgrad
vor Zuführung
von Gas unter Druck durch den Kanal 37 anzuliegen. Die
Domform bzw. ausgebauchte Form der Auflageplatte verhindert die
Abtrennung des Wafers von der Auflageplatte bei mäßigen Gasdrücken. Wie
in den genannten Patenten diskutiert, ist es bekannt, dass eine
zu starke Trennung das erzielbare Wärmeübertragungsausmaß verringert,
so dass die Konstruktion bessere Kühleigenschaften erzielt. Nachteile
dieses Ansatzes umfassen jedoch die Veränderung des Einfallswinkels
des Ionenstrahls über
die Waferoberfläche
auf Grund der Waferkrümmung,
was, wie vorstehend angeführt,
zu unerwünschten
Prozessveränderungen
führt.
Diese umfassen planares Kanalbilden und Brechen des Wafers auf Grund
vorab existierender Defekte sowie die vorstehend genannten allgemeinen
Nachteile des Festklemmens der Vorderseite.
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3 zeigt
eine Abwandlung des Ansatzes gemäß dem Stand
der Technik, der in 1 gezeigt
ist, wobei die Objekt-, Festklemm- und Kühlmechanismen in einem Waferhalteaufbau
integriert sind. In dieser Ausführungsform
ruht der Wafer 2 vertikal am Wärmeableitelement 119,
das durch eine Fluidströmung
durch Einlass- und Auslassröhren 128, 129 aktiv
gekühlt
wird. Die Vorderseite des Elements 119 weist einen zentralen
flachen eingetieften Boden 125 und mehrere kleine Festklemmaufbauten 103 auf,
die jeweils durch einen maschinenbetätigten Mechanismus 104 bewegt
werden und den Wafer 2 an eine Randlippe des Wärmeableitelements
derart niederhalten, dass der Wafer nahe an der Fläche 125 zu
liegen kommt, ohne diese jedoch zu berühren. Ein zentraler Gaseinlass
führt Argon
mit einem Druck von 100–1000
Mikron in den Raum zwischen dem Wafer und der Wärmeableiteinrichtung zu, um
den Druck zu erhöhen
und die Wärmeübertragungsrate
zu vergrößern. Bei
einem Einsatz zum Heizen des Wafers kann das Gas geheizt werden.
Bei einem Einsatz zum Kühlen
ist der Gasdruck zehnmal oder um ein Mehrfaches größer als
der Restgasdruck in der Kammer und eine bestimmte Menge des Wärmeübertragungsgases
leckt aus den Rädern
des Wafers aus, um den normalen zehn Mikron Kammerdruck einer Sprühabscheidungskammer
aufrecht zu erhalten. Die Wärmeableiteinrichtung
ist auf einer Unterstützungsplatte 120 angebracht,
die die Vakuumkammerwand 102 über eine O-Ringdichtung 121 abdichtet,
und wenn sie sich nicht in ihrer aktiven Position bzw. Betriebsposition
befindet, wird die Öffnung
in der Wand 102 durch eine Druckplatte 105 und
einen Dichtring 101 abgedeckt. Sowohl der Gaszufuhrdurchlass 126 wie
die Fluidwärmetauschdurchlässe 128, 129 für die Wärmetauschplatte
durchsetzen die Unterstützungsplatte 120.
Während
die Randklemmeinrichtungen 103 die verschwendete Waferfläche in geringem
Ausmaß reduzieren,
die auf dem Klemmring der Konstruktion von 1 basiert, bleiben die dieser Konstruktion
innewohnenden Probleme erhalten.
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Eine von diesen Ansätzen gemäß dem Stand
der Technik abweichende Ausführungsform
bei der Bereitstellung von Gas unter Druck als Wärmeübertragungsmedium in einen
Raum mit willkürlichen
Veränderungen,
gebildet zwischen zwei flachen und miteinander in Kontakt stehenden
Oberflächen,
während
das Werkstück
mit einer Kraft vorgespannt ist, die über die gesamte Oberfläche gegen
eine Auflageplatte über
einen breiten Kontaktbereich verteilt ist. Das Gas wird entlang
einer randseitigen Linienkontur eingeleitet, um im Wesentlichen
eine gleichmäßige Wärmeleitung
bereit zu stellen. Typischerweise handelt es sich bei dem Werkstück um einen
dünnen
flachen Wafer und die Werkstücke
werden geheizt bzw. gekühlt
durch Anbringen jedes Werkstücks
auf einer sehr flachen Auflageplatte mit im Wesentlichen gleichmäßigem Druck
und durch Zuführen
des Gases zwischen dem Wafer und der Auflageplatte. Die Platte ist
so flach wie in der Praxis möglich hergestellt,
bevorzugt besser als +/– 0,0127
mm (0,0005''), mit der Ausnahme von Löchern und Nuten für das Übertragungsmedium,
wie nachfolgend erläutert,
und sie ist glatt poliert.
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Vorteilhafterweise wird kein Versuch
unternommen, eine hermetische Dichtung in irgendeinem lokalisierten
Bereich zwischen dem Wafer und der Auflageplatte zu erzeugen, die
lokale Drücke
von einigen Größenordnungen
größer als
der mittlere Druck erfordern würde.
Sowohl die Auflageplatte wie das Werkstück sind statt dessen ausreichend
flach ausgebildet, um in gleichmäßigen Kontakt
zu gelangen bzw. in im Wesentlichen gleichmäßiger Kontaktnachbarschaft,
und sie sind glatt ausgeführt
mit einer mikroskopischen Rauhigkeit, bevorzugt nicht größer als
0,813 μm
(32 Mikroinch). Das Gas nimmt die mikro skopischen Talräume in den
Oberflächen
der Auflageplatte und des Werkstücks
ein. Eine geringe Gasleckagerate aus den Rändern der Auflageplatte wird
durch eine konstante Gasströmung
abgestimmt, die durch eine Nut oder einen Ring von Löchern in
der Auflageplattenoberfläche
zugeführt
wird, entlang einer Kontur verlaufend, die ausreichend nahe am Rand
des Wafers liegt, in den Bereich zwischen dem Werkstück und der
Auflageplatte. Der Gaszufuhrbereich bildet eine isobarische Grenze
um das Zentrum des Waferraums, der im Übrigen keinen Gasauslass besitzt. Hierdurch
wird sichergestellt, dass trotz der unregelmäßigen Form und sehr geringen
Größe des Raums,
der durch das Übertragungsmedium
eingenommen wird, das Gas gleichmäßig unter dem Werkstück in einem
Wafer-Auflageplatten-Spalt
verteilt bleibt, der kleiner ist als die mittlere freie Weglänge des
Gases. Wärmeleitungsübertragung
ist deshalb maximal gemacht.
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Anstatt die Klemmkräfte am Rand
bzw. Umfang zu lokalisieren, wie beim Stand der Technik, ist in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung der Druck, der zwischen dem Werkstück und der
Auflageplatte angelegt ist, gering und im Wesentlichen gleichmäßig über die
gesamte Oberfläche
der Auflageplatte. Klemmkräfte
werden durch elektrostatisches Klemmen für mäßig leitende Werkstücke, wie
etwa Silizium-Wafer, angelegt.
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In 4 ist
ein flaches dünnes
Werkstück 2 in
einem hohen Unterdruck auf einer flachen Auflageplatte 201 angeordnet,
durch die eine Flüssigkeit,
wie etwa Wasser, in Kanäle 204 geleitet
wird. Die Flüssigkeit
kann erwärmt,
gekühlt
oder auf einer Referenztemperatur gehalten werden, je nachdem, wie
es für
den Prozess und die einbezogenen Substanzen erforderlich ist. Ein
Gas wird mit einem Durchsatz zugeführt, der durch eine Durchsatzsteuereinrichtung 205 gesteuert
wird, mit einer Rate von ungefähr
0,25 sccm, und zwar in eine Leitung oder einen Kanal, die bzw. der über einen
Ring oder eine kreisförmige
Nut 203 in die Grenzfläche
zwischen dem Werkstück
und die Auflageplatte zuführt.
Diese Nut bzw. dieser Ring als Löchern 203 ist
nachfolgend als Gaszuführring
bezeichnet. Während
in der Konstruktion gemäß dem Stand
der Technik der Druck des Kühlgases
gesteuert wird, wird in Übereinstimmung
mit dieser Ausführungsform
der Massendurchsatz gesteuert. Dieser wesentliche Unterschied erzeugt
Effekte in unterschiedlicher Weise, wie nachfolgend näher erläutert, in
Verbindung mit der entfallenden Randdichtung bzw. Umfangsdichtung
und die Verwendung hochgradig flacher Oberflächen stellt sicher, dass sowohl
der Druck wie der nominale Wärmeübertragungsspaltabstand ziemlich
niedrig gehalten werden unter Erzielung hoher Wärmeübertragungsraten.
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Wenn ein Wafer teilweise mit einer
einer Ionenimplantation unterliegenden Fotolackmaske abgedeckt ist,
kann der Fotolack allein eine Quelle mehrerer Standardkubikzentimeter
pro Minute (sccm) von Wasserstoffgas sein, das durch die Einwirkung
des Ionenstrahls auf den organischen Fotolack freigesetzt wird.
Die Leckage durch ein Waferkühlsystem
einer kleinen Fraktion von einem sccm von Gas, gegebenenfalls Wasserstoff,
vermag deshalb den Implantationsprozess insbesondere dann nicht
signifikant zu beeinflussen, wenn die Verringerung der Temperatur
des Wafers, erzielt durch einen derartigen Kühlvorgang, eine kompensierende negative
Auswirkung auf das Volumen des Wasserstoffs hat, der durch den Lack
freigesetzt wird. Das Gaskühlsystem
kann deshalb eine bestimmte Gasmenge sicher zuführen, insbesondere dann, wie
vorstehend erläutert,
wenn die Menge des Kühlgases
geringer ist als die Menge, durch die die Temperaturänderung
Ausgasen reduziert. Auf Grundlage dieser Erkenntnis hat die Anmelderin
eine Struktur für
eine Wärmetauschaufnahmeplatte
ermittelt, die mit einem derartigen definierten Gasleckagestrom
arbeitet.
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Wenn die Oberflächen perfekt flach waren, würde ein
derartiger geregelter Gasstrom theoretisch das Werkstück veranlassen,
von der Aufnahmeplatte um eine Distanz abzuheben, die gerade hinreicht,
dass der Gasstrom an den Rändern
der Aufnahmeplatte austritt. In Übereinstimmung
mit der Praxis der Anmelderin weist die Oberfläche des Halbleiterwafers jedoch
eine Rauhigkeit innerhalb konventionell erzielter Fertigungsstandards
auf von beispielsweise 0,385 μm
(12 Mikroinch) r. m. s und Abweichungen von der Flachheit bis hin zu
mehreren 2,45 μm
(Zehntausenden von einem Inch) dürfen
auftreten. Die Anmelderin nutzt diese Oberflächenschwankungen bzw. – abweichungen
in vorteilhafter Weise zur Aufrechterhaltung eines festen Kontakts zwischen
dem Werkstück
und der Auflageplatte bei zusätzlicher
Wärmeleitungsübertragung,
bewirkt durch ein Gas unter niedrigem Gasdruck und Durchsätzen, die
an den unregelmäßigen Wärmeübertragungszwischenraum
angepasst sind, der durch die vorstehend genannten Oberflächenfertigungsmerkmale
definiert ist, wie nachfolgend näher
erläutert.
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4a zeigt
den Kurvenverlauf des Gasdrucks in einem Wafer/Auflageplattenzwischenraum
als Funktion der Position ausgehend von einer Seite des Wafers zur
anderen. Innerhalb des Gaszuführkonturrings 203 erreicht
der Gasdruck einen stabilen Zustand kurz nachdem der Gasstrom beginnt.
In der Praxis hat sich ergeben, dass dieses Hochpumpintervall eine
Sekunde oder weniger beträgt.
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Wenn das Gas einfach durch ein Loch
im Zentrum des Wafer/Auflageplattenaufbaus zugeführt werden würde, wie
dies der Fall ist bei einigen existierenden kommerziellen Anlagen (beispielsweise über die
Elemente, die in dem vorstehend erläuterten Stand der Technik gezeigt
sind, wie etwa das Element 22 in 1 oder 126 in 3), würde
das Druckprofil unter dem Wafer bei Abwesenheit des mechanischen
Randklemmens und der Elastomerabdichtung, die gezeigt sind, im Zentrum
relativ zu den Rändern
hoch sein. Dies würde
eine ungleichmäßige Wärmeübertragung
einführen
und die Gasleckagerate müsste
ebenfalls viel höher
sein, um am Rand einen geeigneten Druck aufrecht zu erhalten. Die
Einleitung des Gases in eine Kontur nahe am Rand der Auflageplatte
erlaubt es, dass der Druck in ein statisches Gleichgewicht über einen
Ionenbereich gelangt, der den größeren Teil
des Raums zwischen dem Wafer und dem Werkstück abdeckt, wie durch das Druckprofil in 4a gezeigt, ohne dass ein
derartig hoher Druck erforderlich ist, um wirksame Wärmeleitung
zu erzielen. Die Anmelderin erreicht dies ohne Verwendung von Klemmringen
oder -dichtungen und sie ist deshalb in der Lage, eine Druckverzerrung
bzw. – verformung
des Wafers zu vermeiden.
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In einer in 4b gezeigten alternativen Ausführungsform
kann die Auflageplatte mit einem Gaszuführloch 203a in ihrem
Zentrum so wie in 1 versehen
sein, wobei dieses Loch jedoch in Verbindung mit einer oder mehreren
Nuten 203b, 203c steht, die sich zu einer äußeren Nut 203 erstrecken,
die eine Umfangskontur in der Nähe
des Rands der Auflageplatte einnimmt. Die Verbindungsnut bzw. die
Verbindungsnuten 203b, 203c können unter der Fläche der
Auflageplatte zu liegen kommen, wie gezeigt, oder aus schmalen Kanälen in der
Fläche
selbst bestehen. In jedem Fall dienen sie als Drucknebenschluss
zur Vergleichmäßigung der
Druckverteilung unter dem Werkstück
wiederum unter Erzeugung einer im Wesentlichen konstanten Druckverteilung,
wie in 4a gezeigt, und
unter Ermöglichung
eines Betriebsablaufs bei minimalem Wärmeüber tragungsfluiddruck mit gleichzeitig
minimaler Verzerrung bzw. Verformung des dünnen Werkstücks und eine effektive Wärmeregelung
wird erzielt ohne übermäßige Fluidleckage
in die Prozesskammer hinein.
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Die Arbeitsweise der Ausführungsform
ergibt sich aus der nachfolgenden kurzen Diskussion.
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Der Bereich außerhalb des Gaszuführrings 203,
begrenzt durch den flachen Wafer und die flache Aufnahmeplatte,
besitzt ein geringes Leitvermögen
von C = 2πrg2c/3l (1) wobei
g2 der mittlere quadratische Spalt zwischen
dem Wafer und der Aufnahmeplatte ist, wobei l die Distanz ausgehend
vom Gaszuführring 203 zur
Außengrenze
des gasgekühlten
Bereichs ist, und wobei r der Radius des Gaszuführrings ist. Unter der Voraussetzung,
dass die Oberflächen
ausreichend flach und parallel sind, ist die Leckage ausreichend
gering, um Dichtungen überflüssig zu
machen.
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Die Kühlrate in diesem Bereich kann
dargestellt werden durch Q/A = 0,33aγknc(Tw – Tp) (2) in
MKSA-Einheiten, wobei a der Übertragungskoeffizient
des Gases auf den Oberflächen
ist, wobei γk
die Wärmekapazität pro Molekül pro Grad
ist, wobei k die Bolzmann Konstante ist, wobei n die Gasdichte ist,
wobei c die mittlere Gasgeschwindigkeit ist, wobei Tw die
Wafertemperatur ist, und wobei Tp die Aufnahmeplattentemperatur
ist. Die Rate, mit der die Gas moleküle die Einheitsfläche senkrecht
zur Aufnahmeoberfläche
queren, die die Energie transportiert, die mit 0,33 nc gegeben ist
und in der Gleichung (1) auftaucht, kann evaluiert werden, indem
die Rate der Gaszuführung
F gleich der Rate des Gasverlustes zwischen dem Werkstück und der Auflageplatte
durch den Ringraum außerhalb
des Gaszuführrings
gemacht wird. Da F = PC, wobei P der Gasdruck ist und wobei P =
nkT, kann nc wie folgt evaluiert werden: nc = 3Fl/(2πrg2kt) (3) wobei
T die mittlere Temperatur ist.
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Die Kühlrate ist proportional zum
Gasdurchsatz, proportional zur Distanz vom Gaszuführring 3 zum Aufnahmeplattenrand
und umgekehrt proportional zum mittleren quadratischen Spalt. Der
mittlere quadratische Spalt ist festgelegt durch die Oberflächenfertigbearbeitung
und Flachheit des Werkstücks
und der Aufnahmeplatte. Interessanterweise geht in diesen Gleichungen
die Wahl des Gases ausschließlich
durch den Effekt von γ ein.
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In dieser Diskussion sind zwei implizite
Annahmen gemacht worden: Dass der mittlere freie Gaspfad größer ist
als der r. m. s.-Spalt zwischen dem Wafer und der Aufnahmeplatte,
um die Wärmeübertragungsrate maximal
zu gestalten, und dass der Gasdruck geringer ist als der zeitlich
gemittelte Klemmdruck zwischen dem Werkstück und der Aufnahmeplatte,
so dass der Spalt sich mit dem Druck nicht ändert. Der Gasdruck, der aus einem
gegebenen Durchsatz resultiert, hängt von n ab, das umgekehrt
proportional zu c ist, wobei gilt c2 = 2kT/M (4) wobei M
das Molekulargewicht des Gases ist. Für einen gegebenen Durchsatz
entwickelt deshalb leichteres Gas einen geringeren Druck hinter
dem Wafer. Die Abhängigkeit
des Drucks von der Atomzahl A ist in 5 aufgetragen.
Um den benötigten
Druck minimal zu halten, ist Wasserstoff das von der Anmelderin
bevorzugte Wärmeübertragungsgas.
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Der mittlere freie Pfad hängt auch
von der Atom-/Molekülzahl
A des gewählten
Gases ab, wie in 6 gezeigt.
Sowohl der Druck wie der mittlere freie Pfad können ebenfalls beeinflusst
sein durch chemische Eigenschaften des Gases, welcher Einfluss vorstehend
nicht näher
erläutert
ist. Die Wichtigkeit des mittleren freien Pfads besteht darin, dass
dann, wenn er kleiner ist als der Spalt, so dass eine signifikante
Anzahl an Gas-Gaskollisionen zwischen dem Werkstück und der Auflageplatte auftreten,
die Kühlrate
beträchtlich
verringert ist. Eine Diskussion der Beziehung zwischen dem Spalt
und dem mittleren freien Pfad bezüglich ihrer Auswirkung auf
die Wärmeübertragungsrate
findet sich in den beiden vorstehend genannten Patenten.
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Es wird bemerkt, dass das gasförmige Wärmeübertragungsmedium,
das am Rand bzw. Umfang des Wafers zugeführt wird, nicht über eine
geschlossene kreisförmige Öffnung zugeführt werden
muss. Statt dessen können
mehrere diskrete Einlassöffnungen 203a, 203b,
... entlang einer geschlossenen Kontur in einem Umfangsbereich der
Aufnahmeplatte verteilt sein. In diesem Fall wirkt die diffusive
Strömung
des Gases dahingehend, das gesamte Verteilungsprofil zu glätten. In
jedem Fall ist das Ergebnis ein im Wesentlichen konstantes und stationäres Gasprofil
im zentralen Bereich und ein kleiner ausgeglichener Gasdurchsatz
bzw. -strom mit abnehmendem Druckprofil über die dünnen Umfangsbandbereiche bzw.
-randbereiche außerhalb der
Gaszuführkontur.
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Es wird bemerkt, dass der Druck in
dem Gaszuführring
gleichmäßig ist
und bei Abwesenheit lokalisierter Klemmkraft existieren keine Auslenkungen,
hervorgerufen durch Differenzial- bzw.
Differenzdrücke
oder punktartig festgelegte Ränder
und das Werkstück
bleibt deshalb flach. Die Kühlrate
erstreckt sich nicht gleichmäßig zum
Rand des Wafers über
den Gaszuführring
hinaus, weil der Druck ausgehend vom Gaszuführrand zum Auflageplattenrand
gleichmäßig fällt, wie
in 4a gezeigt. Die Konsequenzen
dieser Druckabfallwirkung können
jedoch minimal gemacht werden, indem die Forderung erfüllt wird,
dass die Länge
1 zwischen dem Gaszuführring
und dem Aufnahmeplattenrand klein gemacht wird. In Übereinstimmung
mit der Gleichung (1) führt
eine Verringerung der Distanz in dieser Weise zu einer Erhöhung des
Gasdurchsatzes, der erforderlich ist, um eine gegebene Kühlrate zu
erzielen, wodurch der Druck in der Unterdruckkammer in unerwünschter Weise
steigt.
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Trotz des größeren Durchsatzes bei kleinem
1, hat die Anmelderin jedoch festgestellt, dass es nicht erforderlich
ist, eine lokalisierte Dichtung am Rand des Wafers zu verwenden
unter der Voraussetzung, dass sämtliche
Oberflächen
auf geeignete Grenzen flach gemacht und poliert sind, um die Gasleckagerate
gering zu machen. Beispielsweise für eine effektive r. m. s.-Rauhigkeit
eines Silizium-Wafers von 20 Mikrometer mit einem Durchmesser von
200 mm und bei einer Gaszuführrate
von 0,25 sccm und 1 = 33 mm; beträgt die Kühlrate für ein Gas mit γ = 1,5 1,895
Watt pro Quadratzentimeter für
eine Temperaturdifferenz von 80 Grad Celsius zwischen dem Wafer
und der Auflageplatte.
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In einer in 7 gezeigten Ausführungsform ist die Gasleckage
in die Kammer mit hohem Unterdruck zusätzlich verringert auf einen
kleinen Bruchteil der Rate, mit der das Gas durch die Durchsatzsteuereinrichtung 205 zugeführt wird,
indem entlang dem Diffusionspfad zwischen der Einlassöffnung und
der Unterdruckkammer ein Gasspülaufbau
bereit gestellt wird. Wie in 7 gezeigt,
kommt die Auflageplatte 201 in einer (nicht gezeigten)
Kammer mit hohem Unterdruck zu liegen und ein Werkstück (aus
Gründen
der Klarheit nicht gezeigt) wird auf der flachen Oberfläche 209 der
Auflageplatte angeordnet. Durch die erste Ringnut 203 und eine
zweite Ringnut 207 (oder einen Ring aus Löchern) zugeführtes Gas,
die radial außerhalb
der Nut 203 angeordnet sind, umgibt den Einlass. Bevorzugt
ist die zweite Nut ungefähr
eineinhalb Millimeter einwärts
vom Außenrand
der Aufnahmeplatte 201 angeordnet. Die zweite Nut 207 stellt
eine Verbindung über
einen Durchlass mit einer mechanischen Unterdruckpumpe 206 bereit,
die Differenzpumpen bereit stellt, d. h., Pumpen auf Unterdruckniveau,
das höher
ist als der Verteilerdruck des Einlasses 203 und nahe am
Unterdruckniveau bzw. sogar noch höher als dieses in der umgebenden
Kammer. Wenn das Kühl-
oder Heizgas radial aus dem Zwischenraum ausleckt, gelangt es in
diese Nut und der größte Teil
von ihm wird aus dem System durch die Pumpe 206 entfernt,
ohne sich weiter auswärts
zu bewegen oder in die Kammer hohen Unterdrucks auszulecken. Das
Kühlgas
beeinträchtigt
deshalb nicht die Umgebung hohen Unterdrucks, in der der Wafer verarbeitet
wird. Eine oder mehrere große
Leitungen 207a führen
von der Spülnut 207 zur
Pumpe 206 und führen
dazu, dass das Leitungsvermögen
des Pfads von der Nut 207 zur Pumpe 206 deutlich
größer ist
als das Leitungsvermögen
von der Nut 207 in die Unterdruckkammer, wodurch Gasspülen entlang
der Ausdiffusionsstrecke begünstigt
ist.
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Die bevorzugte Ausführungsform 250 gemäß der Erfindung
ist in 8a, 8b und 8c gezeigt. Die Aufnahmeplatte gemäß diesem
System umfasst eine elektrostatische Klemmeinrichtung zum Anlegen
von Druck, der das Waferwerkstück
an der Auflageplatte hält.
Dieses Verfahren arbeitet für
leitende Werkstücke
gut. Die Technik ist ähnlich
zu derjenigen, die beschrieben ist durch J. Ballou, K. Carson, W.
Frutiger, J. Greco und R. Kaim in Proceedings of the Ion Implantation
Technology Conference IIT '94, Catania, Italien.
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Wie am besten aus der Draufsicht
von 8a hervorgeht, umfasst
die Werkstück
kontaktierende (vordere) Oberfläche
der Aufnahmeplatte 250 eine flache gelappte und polierte
Schicht bzw. Lage aus einem dielektrischen Material 52,
beispielsweise bestehend aus Aluminiumoxid mit einer Dicke bevorzugt
zwischen etwa 0,15–0,2
mm unter Bildung von mehreren betriebsmäßigen Ladebereichen bzw. Aufnahmebereichen,
definiert durch ein metallisiertes Elektrodenmuster, das auf der
Rückseite
abgeschieden ist. Das metallisierte Rückseitenmuster stellt einen
Satz von mehreren Elektroden 51 mit etwa gleicher Fläche bereit,
bevorzugt mit einem Unterschied von weniger als einem viertel Prozent.
In der dargestellten Ausführungsform
legen vier Elektroden 51a, 51b, 51c, 51d in
Spiralform, jede mit einer Breite von ungefähr zehn Millimetern und einer
Dicke von weniger als einem viertel Millimeter sowie jeweils elektrisch
getrennt voneinander durch einen kleinen in einer Ebene liegenden
Spalt bis hin zu mehreren Millimetern oder mehr einen Satz eng beabstandeter
Ladebereich fest, die gemeinsam die Vorderseite der Aufnahmeplatte
abdecken. Vorteilhafterweise sind die Elektroden lang und dünn und jede
deckt einen Pfad entlang einem verteilten Bereich bzw. Verteilungsbereich
des kreisförmigen
Wafers ab, der mit den anderen E lektrodenbereichen Interdigitation
(Parallelschaltung) zeigt. Die Spiralform ist jedoch selbst nicht
kritisch, sondern stellt lediglich eine Option zur Bildung eines
derartigen regelmäßigen Elektrodenmusters
dar und Abweichungen von der regelmäßigen ebenen Spiralform können ebenfalls vorgenommen
werden, um Elektrodenverbindungen aufzunehmen, oder wenn dies aus
anderen Gründen
genehm ist. Das regelmäßige Elektrodenmuster
ist jedoch üblicherweise
bevorzugt aus Bereichen gebildet, die keine großen isolierten Blöcke darstellen
und keinen Knotenbereichen von Waferresonanzen niedriger Ordnung
entsprechen, so dass die erforderlichen Schwankungen der Kraft,
hervorgerufen durch Klemmeinrichtungstreibersignale, keine größeren mechanischen
Vibrationen induzieren können.
In 8a ist das flache leitfähige Werkstück 2 der
polierten dielektrischen Schicht 52 der Klarheit wegen
weggelassen und die Elektroden 51 sind durch die dielektrische
Schicht 52 sichtbar dargestellt, die typischerweise transparent
oder transluzent ist.
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8b zeigt
einen Vertikalschnitt durch die Aufnahmeplatte 250. wobei
ein Wafer 2 mit dem Radius R flach auf der Aufnahmeplattenoberfläche zu liegen
kommt, so dass er den Gaszuführeinlass 203 abdeckt,
der unter einer radialen Distanz (R-1) vom Zentrum angeordnet ist und er
deckt außerdem
die Gasspülnut 207 ab, die
unter einer Distanz δ einwärts vom
Waferrand zu liegen kommt. Die Ansicht von 8c ist eine Vergrößerung eines Teils des Querschnitts
zur deutlicheren Darstellung der Schichtkonstruktion. Gezeigt ist
das Werkstück 2.
Seine aufnahmeplattenkontaktierende Oberfläche 2a weist Mikrorauhigkeit
auf, wie vorstehend erläutert,
die die aufgeraute Decke der rissartigen Öffnung 2b bildet,
die den Hindurchtritt von Gas erlaubt, während die dielektrische Aluminiumoxidschicht 52 eine
im Wesentlichen glattere und fla chere Oberfläche 52a aufweist, die
beispielsweise optisch poliert sein kann und als Boden des gasgefüllten Raums
wirkt. Die Elektroden 51 sind zwischen der dielektrischen
Aluminiumoxidschicht 52 und der anderen dielektrischen
Schicht 53 sandwichartig angeordnet, bei der es sich um
eine Schicht 52 aus einem harten anorganischen Material
oder einem organischen Polymer handeln kann und die ebenfalls eine
Verbindung mit dem darunter liegenden Körper der Aufnahmeplatte 250 bewirkt.
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Die gesamte Oberfläche bzw.
Oberseite dieses Aufbaus ist bevorzugt auf eine Flachheit von 0,0125 mm
oder besser gelappt und auf einen Endzustand poliert, der bevorzugt
besser ist als etwa 0,2 μm
(8 Mikroinch) r. m. s. Die dielektrische Schicht 52 ist
durch die Nut 207 begrenzt und die Oberseite der Außenwand dieser
Nut ist ebenfalls gelappt und poliert unter Bildung eines Teils
eben dieser flachen Ebene als Oberseite der Schicht 52.
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Um die dargestellte Oberflächenkonstruktion
aus dielektrischen und Elektrodenbereichen zum elektrostatischen
Festklemmen eines Wafers zu betreiben, werden Wechselspannungen
mit trapezförmiger
Wellenform an die Elektroden 51a, 51b, 51c und 51d mit
einer Frequenz von etwa dreißig
bis sechzig Hertz angelegt. 9 zeigt
einen Satz von Signalwellenformen und die bevorzugten Phasenbeziehungen
für diese
Klemmbetätigungssignale.
Jedes Signal hat periodisch sich wiederholende Trapezwellenform,
die zwischen einem oberen Potential u und einem unteren Potential 1 mit
schrägen
Flanken aufwärts
und abwärts
verläuft,
wobei jedes Signal identisch zu dem anderen ist mit Ausnahme der
Phase, wobei die ersten und vierten entgegengesetzte Phase aufweisen
ebenso wie die zweiten und dritten Signale, während die ersten und zweiten
Signale um eine Viertelperiode in Bezug aufeinander verschoben sind.
Der Wafer 2, der auf der Oberseite der Schicht 52 zu liegen
kommt, dient als gemeinsame Elektrode zum Laden sämtlicher
vier dielektrischer Bereiche über
den spiralförmigen
Elektrodenarmen 51a bis 51d und die angelegten
Spannungen erzeugen ein elektrisches Feld von etwa 5 MV/m oder ein
größeres Feld
zwischen den Elektroden und der Oberfläche des Wafers.
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Der momentane Klemmdruck P über einer
Elektrode ist in etwa gegeben wie folgt:
wobei ε
0 die
absolute Dielektrizitätskonstante
des freien Raums ist, wobei ε die
Dielektrizitätskonstante
des dielektrischen Materials ist (die für Aluminiumoxid etwa 9 bis
10 beträgt),
wobei V die angelegte Spannung ist und wobei t die Dicke des Dielektrikums
ist, wobei dieser, wie vorstehend angeführt, eine Abmessung aufweist, die
größer ist
als die Oberflächenrauhigkeit
des Dielektrikums bzw. der Rückseite
des Werkstücks,
das festgeklemmt wird, und außerdem
viel größer als
die große
Abweichung von der Flachheit über
jeder dieser Oberflächen.
Die Nettoklemmkraft auf dem Wafer als Ganzes bricht während der
Spannungsumschaltintervalle ein, wie in der fünften Linie von
9 gezeigt. Um eine signifikante
Vibration zu unterbinden, ist die Breite der Elektroden klein, bevorzugt
mit weniger als zehn Millimeter gewählt. Dies verringert die Amplitude
jeglicher Vibration und erhöht
die Resonanzfrequenzen von Vibrationsmoden, die in dem Wafer bzw.
der Aufnahmeplatte erregt werden können, wodurch sichergestellt
wird, dass die durch räumlich
und zeitlich variierende Klemmkräfte induzierte
Vibration weit entfernt ist von jeglicher mechanischer Resonanz
der Aufnahmeplatte bzw. des Werkstücks.
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In der bevorzugten Ausführungsform
kommen vier Elektroden in Form eines Spiralmusters zum Einsatz und
eine vierphasige trapezförmige
Wechselstrom-Wellenform wird angewendet. Die Elektroden sind paarweise
angeordnet, wobei die Paare Betätigungssignale
empfangen, die exakt außer
Phase sind, derart, dass ein Signal eine ansteigende Flanke zeigt,
während
das andere eines Paars eine abfallende Flanke zeigt. Während die
Elektrode von einem Bereich des Dielektrikums ein sich änderndes
Potential erfährt,
ist der andere Bereich mit einer feststehenden Spannung maximaler
Größe festgeklemmt,
so dass in isolierten Bereichen Einbrüche (Dips) auftreten. Die Erfindung
sieht außerdem
das Festklemmen mit einer größeren geraden Anzahl
von Elektroden und Phasen vor. Durch Bereitstellen einer geraden
Anzahl von Phasen stellt die Anmelderin sicher, dass das Potential
des Wafers durch die Anwendung der elektrostatischen Klemmsignalwellenformen
unbeeinträchtigt
ist. Es besteht deshalb keine Notwendigkeit, den Wafer auf Masse
zu legen, weil der gesamte Strom zu dem Wafer zu jedem Zeitpunkt
null beträgt.
Die Phasenabfolge wird an nicht aufeinander folgende Elektroden
angelegt, beispielsweise 1-2-4-3 oder 1-3-4-2; hierdurch werden
jegliche "motorische" Komponenten von den Kräften entfernt, die auf den
Wafer ausgeübt
werden und die Erzeugung sich ausbreitender Wellen wird vermieden,
die die Neigung haben könnten,
den Wafer in einer einzigen Richtung zu bewegen.
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Die vorstehend genannten Konstruktionen
beziehen sich auf extreme Nähe
zwischen Wafer und Aufnahmeplatte zur Sicherstellung einer wirksamen
Kühlung
und auf ein geringeres Ausmaß an
effektivem Festklemmen. In der Prozessumgebung treten jedoch Partikel
auf, und in dem Fall, dass ein Partikel auf der Aufnahmeplatte landet
und das Werkstück
unbeabsichtigt von der Aufnahmeplatte trennt, treten bestimmte Konsequenzen
auf aus resultierenden Änderungen
des Oberflächenabstands.
Zunächst
wird die Wärmeübertragung
stark verringert in Übereinstimmung
mit den Gleichung (2) und (3), weil die Distanz von dem Werkstück zu der
Aufnahmeplatte vergrößert ist.
Das Differenzpumpen kann ebenfalls ineffektiv werden in Bezug auf
die Aufrechterhahtung des gewünschten
Drucks unter dem Wafer, weil bei gesteuertem Gasdurchsatz der Durchsatz
bzw. die Strömung
in die Unterdruckkammer nicht auf einen höheren Wert steigen kann als
auf den gesteuerten Gasdurchsatz, und bei übermäßiger Leckage kann diese Rate
ungeeignet sein, das gewünschte
Niveau an Wärmeübertragung
aufrecht zu erhalten. Der zu den Elektroden der elektrostatischen
Klemmeinrichtung fließende
Strom wird außerdem
reduziert, wenn der Wafer sich nicht in innigem Kontakt mit dem
Dielektrikum befindet, weil die Einführung eines zulässigen Luftspalts
zwischen dem Wafer und den Rückseitenelektroden
die Kapazität
stark verringert. Die Anmelderin nutzt des letztgenannte Merkmal
beispielsweise durch Überwachen
des Klemmstroms mit Schwellenwertdetektoren. Das Übersteigen
des Schwellenwerts kann einen Alarm auslösen. D. h., eine automatische
Messung dieses Stroms zeigt unmittelbar das Vorliegen eines Partikels
auf dem Werkstück
und/oder eine inkorrekte Platzierung des Werkstücks an.
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Im Gegensatz hierzu kann bei Systemen
gemäß dem Stand
der Technik das Vorliegen von Schmutz auf der Aufnahmeplatte dazu
führen,
dass die mechanische Klemmeinrichtung den Wafer zerbricht oder der Partikel
kann in die Oberfläche
der Aufnahmeplatte eindringen und eine länger andauernde Beschädigung hervorrufen,
wobei ein derartiges Problem üblicherweise
unerfasst bleibt, bis eine Anzahl von Wafern verarbeitet worden ist
und die Bearbeitung zu beobachtbaren Störungen bzw. Fehlern geführt hat.
Im Gegensatz zu den harmlosen Konsequenzen beim Gasstrom der Anmelderin
kann in einem System selbst ohne mechanische Klemmeinrichtung, bei
dem jedoch der Gasdruck anstelle des Durchsatzes geregelt wird anstelle
einer Selbstbeschränkung,
die resultierende Leckage in die Kammer mit hohem Unterdruck ein
katastrophales Ereignis darstellen, das die Prozessanlage beeinträchtigt und
Hochvakuumpumpen überlastet.
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In einer noch weiteren Ausführungsform
eines Systems 400, das in 10 gezeigt
ist, jedoch nicht in den Umfang der Ansprüche fällt, ist ein Satz von Aufnahmeplatten 401 ähnlich zu
denjenigen, die in 4 bzw. 7 gezeigt sind, auf einer
rotierenden Scheibe bzw. Trommel 55 in einem Oberflächenbereich
angebracht, der in Bezug auf die Drehebene schräg verläuft, so dass die Zentripetalkraft
jeden Wafer an die Fläche
der Aufnahmeplatte drängt,
wenn die Wafer über
eine Behandlungsstation hinaus gedreht werden. Analog kann ein Satz
von radialen Armen (wie im US Patent Nr. 4733091, erteilt für Robinson
et al., gezeigt) verwendet werden, um einen derartigen Zentrifugalklemmmechanismus
bereit zu stellen. Durch Kippen der Aufnahmeplatten derart, dass
die waferkontaktierenden Oberflächen
geringfügig
zur Drehachse weisen, wird eine Zentripetalkraftkomponente entwickelt,
die dahingehend wirkt, die Werkstücke auf die Aufnahmeplatten
zu pressen, während
sie in einer Ausrichtung für
die Verarbeitung gehalten werden. Der Klemmdruck ist gegeben durch P = ρtwrϖ2sinα (6) wobei ρ die Dichte
des Werkstücks
ist, wobei tw seine Dicke ist (die als gleichmäßig angenommen
wird), wobei r der mitt lere Umlaufradius ist, wobei ? die Winkelgeschwindigkeit
ist und wobei α der
Winkel zwischen einem Radius und der Kühl/Heizoberfläche ist.
Ein Winkel von fünf
bis zehn Grad reicht bei vernünftigen
Trommeldrehraten aus, um sicherzustellen, dass ausreichend flache
Wafer gekühlt
werden durch Gaswärmeleitungsübertragung.
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Es wird bemerkt, dass die vorliegend
offenbarte Erfindung, obwohl sie auf kreisförmige Halbleiterwafer angewendet
erläutert
ist, problemlos an andere Formen und andere Materialien angepasst
werden kann, beispielsweise an quadratische oder rechteckige flache
Substrate, wie etwa Sensoren, flache Anzeigevorrichtungen und andere
Formen oder Gegenstände,
die Unterdruckbehandlung erfordern. In diesen Fällen liegen der umfangsmäßige Gaszuführkanal
bzw. -ring und der Spül-
bzw. Differenzpumpring, falls einer verwendet wird, üblicherweise
auf einer nicht kreisförmigen
Kontur. Das Arbeitsprinzip ist den üblichen Belangen ähnlich und es
ist für
nicht kreisförmige
Substrate zu erwarten, dass die Vorteile verteilter Klemmkraft und
gleichmäßiger Wärmeübertragungseigenschaft
sogar noch signifikante Verbesserung in Bezug auf aktuell verfügbare Werkstückhalter
und Wärmesteuersysteme
erbringen.
