JP2016513947A - 静電チャックの修理および改修のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態では、基板支持アセンブリは、中に埋め込まれた電極および貫通して配置された開孔を有する静電チャックと、静電チャックの表面上で開孔内に配置された導電性ライナと、静電チャックの下面から延び、開孔と軸方向に位置合わせされた導電性チュービングと、開孔内に少なくとも部分的に位置し、導電性チュービング内に少なくとも部分的に位置する導電性コーティングとを備え、導電性コーティングは、導電性ライナと導電性チュービングとの間に導電性経路を提供する。

Description

本発明の実施形態は、概して、静電チャックを改修する装置および方法に関する。より詳細には、静電チャックの平衡回路内の切断された電気接続を修理することに関する。

基板処理機器では、処理中に基板をペデスタルに固定するために、静電チャックが一般に使用される。静電チャックは、基板とチャックとの間に引力を生じさせることによって、基板を固定する。チャック内の１つまたは複数の電極に電圧が印加されて、基板および電極内にそれぞれ逆の極性を有する電荷を誘導する。逆の電荷は、基板をチャックに引き寄せ、それによって基板を保持する。
２極性の静電チャックでは、チャック本体内に１対の共面電極が埋め込まれている。各電極はそれぞれ、センタタップと呼ばれる共通の端子を有するデュアル電源の端子に接続される。センタタップは、チャックの表面上に設けられた基板間隔マスクに接続され、基板と電極との間のインピーダンスのあらゆる変動を平衡させる。したがって、チャックの表面全体にわたって、基板とチャックとの間の一定の静電引力が維持される。
センタタップと基板間隔マスクとの間の電気接続は、処理中に基板の裏側にガスを供給するために使用されるガスコンジットの導電性の壁を通って設けられることが多い。ガスコンジットは、チャック本体内の金属化された中心孔に取り付けられる。この接続は、基板処理中にはうまく機能するが、導電性接続は時間が経つと断絶され、またはその他の形で損なわれることが多い。導電性接続は、機械的には正常なままであることもあるが、この接続は、電流を伝えるには有効でないことがあり、その結果、静電チャックの動作が不適正になり、または十分に機能しなくなる。
従来の修理方法は、電子ビーム溶接またはレーザ溶接技法などの溶接技法を使用して導電性接続を再び確立することを含む。しかし、これらの方法は高価で時間がかかり、そのため所有コストが増大し、チャンバのダウンタイムが延びる。

したがって、静電チャック内の損なわれた平衡回路の電気接続を回復させる装置および方法が必要とされている。

本発明の一実施形態では、基板支持アセンブリは、中に埋め込まれた電極および貫通して配置された開孔を有する静電チャックと、静電チャックの表面上で開孔内に配置された導電性ライナと、静電チャックの下面から延び、開孔と軸方向に位置合わせされた導電性チュービングと、開孔内に少なくとも部分的に位置し、導電性チュービング内に少なくとも部分的に位置する導電性コーティングとを備え、導電性コーティングは、導電性ライナと導電性チュービングとの間に導電性経路を提供する。
別の実施形態では、静電チャックアセンブリの平衡回路内の切断された電気接続を修理する方法は、切断された電気接続にわたって導電性流体を印加するステップと、切断された電気接続にわたって導電性経路を確立するように導電性流体を硬化させるステップとを含む。
別の実施形態では、静電チャックアセンブリの平衡回路内の切断された電気接続を修理する方法は、静電チャックの上面に配置された基板間隔マスクと、静電チャックの下面から延び、静電チャックを通って延びる金属でライニングされた開孔と軸方向に位置合わせされた導電性チュービングとの間の抵抗を判定するステップと、判定された抵抗を評価して、導電性コンジットと基板マスクとの間の電気接続が切断されたかどうかを判定するステップと、ナノ粒子の導電性材料を含むコーティングを施すことにより導電性チュービングと基板間隔マスクとの間の導電性経路を回復させることによって、切断された接続を修理するステップとを含む。
本発明の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本発明のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって得ることができる。これらの実施形態のいくつかを、添付の図面に示す。しかし、本発明は他の等しく有効な実施形態も許容しうるため、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。

本発明から利益を得ることができる例示的な基板支持アセンブリの概略横断面図である。 本発明の一実施形態による導電性ガスコンジットと導電性通路との間の切断された電気接続を修理する方法を利用する基板支持アセンブリの概略図である。 本発明から利益を得ることができる別の基板支持アセンブリの概略横断面図である。 本発明から利益を得ることができる別の基板支持アセンブリの概略横断面図である。 図３および図４に示すセンタタップ構造を示す基板支持アセンブリの概略上面図である。

理解を容易にするために、可能な場合、これらの図に共通の同一の要素を指すために同一の参照番号を使用した。一実施形態に開示する要素は、特別な言及がなくても他の実施形態で有益に利用することができることが企図される。
本発明は、特に静電チャックを取り外した後、静電チャック内に収容された２極性電極と静電チャック上に配置された導電性マスクと間の電気接続を試験および修理する方法および装置を含む。この接続は、静電チャック上に位置決めされた基板に印加される静電力を平衡させるため、平衡回路として知られている。

一実施形態では、静電チャックを試験して、平衡回路の電気接続が断絶されたかどうかを判定する。一実施形態では、電気接続が断絶されている場合、電気接続は、導電性コーティングプロセスを介して修理される。
図１は、本発明から利益を得ることができる例示的な基板支持アセンブリ１００の概略横断面図である。基板支持アセンブリ１００は、処理中に基板１０２を支持および保持する静電チャック１０５を含む。静電チャック１０５は、アルミニウム（Ａｌ）もしくはＡｌ／Ａｌ₂Ｏ₃／ＡｌＮなどのアルミニウム含有セラミック材料、または他の材料を含むことができる。
静電チャック１０５の上面には、基板間隔マスク１０７が配置される。基板間隔マスク１０７は、チタン、窒化チタン、またはダイヤモンド様炭素などの材料を含むことができる。基板間隔マスク１０７は、静電チャック１０５の表面よりわずかに上で基板１０２を維持する事前に画定された厚さまで堆積される。静電チャック１０５は、貫通して配置された導電性通路１０３をさらに含む。一実施形態では、導電性通路１０３は、基板間隔マスク１０７を静電チャック１０５の底部領域に電気的に結合する。

一実施形態では、ガス源１３０からガスコンジット１３５を通って導電性ガスコンジット１３２へ熱伝達流体が輸送される。導電性ガスコンジット１３２は、ろう付けなどによって、導電性通路１０３に機械的かつ電気的に結合される。一実施形態では、導電性ガスコンジット１３２は、ステンレス鋼チュービングなどの導電性チュービングである。一実施形態では、導電性ガスコンジットは、導電性通路１０３と軸方向に位置合わせされる。導電性ガスコンジット１３２を通って、静電チャック１０５を通って延びる通路１０３へ熱伝達流体が輸送される。ガスは、導電性通路１０３を通って基板１０２の裏側へさらに輸送される。このガスの流れにより、基板１０２の裏側へ加熱または冷却を提供することができる。熱伝達ガスは、とりわけヘリウム、アルゴン、水素とすることができる。

静電チャック１０５は、中に埋め込まれた１つまたは複数のチャッキング電極１１０を含む。チャッキング電極１１０は、タングステン、グラファイト、銅などの導電性材料から製造される。チャッキング電極１１０は、静電チャック１０５の上部領域内に配置され、通電されたときに基板１０２を保持するのに必要な静電力を提供する。チャッキング電極１１０は、基板１０２を静電保持するのに必要な任意の方法で構成することができる。しかし、図１に示す実施形態では、チャッキング電極１１０は、２極性の構成である。

チャッキング電極１１０は、センタタップ１６６によって、１対のデュアル端子ＤＣ電圧源１６２および１６４を備える電源１４０に接続される。電圧源１６２上のカソードは、電極リード１６３を介して２極性チャッキング電極１１０の一方に結合され、他方の電圧源１６４からのアノードは、電極リード１６５を介して他方の２極性チャッキング電極１１０に結合される。電圧源１６４のカソードは、間に結合されたセンタタップ１６６によって、電圧源１６２のアノードに結合される。センタタップ１６６は、導電性ガスコンジット１３２および導電性通路１０３を介して基板間隔マスク１０７にさらに結合される。第１のろう付け継手１７０を使用して、導電性ガスコンジット１３２を導電性通路１０３に電気的かつ機械的に結合することができる。金属化層１７５を使用して、基板間隔マスク１０７を導電性通路１０３に電気的かつ機械的に結合することができる。第１のろう付け継手１７０および金属化層１７５は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、もしくはアルミニウム（Ａｌ）などの導電性金属材料、または他の導電性材料を含むことができる。一実施形態では、金属化層１７５はタングステン（Ｗ）ペーストとすることができ、これを焼結して金属層を形成し、基板間隔マスク１０７を導電性通路１０３に電気的に接続する。金属化層１７５を含む基板間隔マスク１０７と導電性通路１０３との間の電気接続はまた、カーボンナノチューブまたはグラフェンシートもしくは箔を含むことができる。金属化層１７５はまた、本明細書に記載するように、複数の導電性金属材料層、ナノチューブ、シート、または箔を含むことができ、これらは、耐腐食性の上層と、ナノインクまたはペーストから作られた導電性の内側金属コンタクトとを含む。したがって、センタタップ１６６と基板間隔マスク１０７との間に、機械的かつ電気的に安定した接続が形成される。したがって、基板１０２とチャッキング電極１１０との間の距離の物理的な変動による静電力の変動を平衡させることができる。したがって、平衡回路内で電源１４０のセンタタップ１６６を基板間隔マスク１０７に結合することによって、静電力の変化が平衡になる。

静電チャック１０５を収容する処理チャンバの寿命中は、基板支持アセンブリ１００の定期的な点検および保守が必要とされる。したがって、静電チャック１０５は、改修のためにその処理チャンバから定期的に取り外すことができる。

しかし、導電性ガスコンジット１３２と導電性通路１０３との間の電気接続は、使用中および／または静電チャック１０５の取外し中に切断されることがあることが分かった。したがって、基板間隔マスク１０７とチャッキング電極１１０との間の平衡回路は、機能しなくなる。
基板支持アセンブリ１００の平衡回路内の切断された電気接続を修理する一実施形態は、まずアセンブリを試験して接続が切断されたかどうかを検出するステップと、次いで様々な技法および／またはデバイスの使用によって切断された接続を修理するステップとを伴う。まず、基板支持アセンブリを試験して、導電性ガスコンジット１３２と導電性通路１０３との間の電気接続が断絶されたかどうかを判定する。一実施形態では、抵抗計を介して接続の両端の抵抗を試験することができる。この抵抗が指定の抵抗以下である場合、接続は損なわれていない。抵抗が指定の抵抗より大きい場合、接続を修理しなければならない。一実施形態では、必要な抵抗は２００キロオーム（ｋΩ）である。必要な抵抗がない場合、接続が修理される。

図２は、本発明の一実施形態による導電性ガスコンジット１３２と導電性通路１０３との間の接続を修理する方法の概略図である。導電性通路１０３は、導電性通路１０３の内側にコーティング２００を施すことによって修理することができる。次いで、指定の期間にわたってコーティング２００に熱を印加してコーティングを硬化させ、基板間隔マスク１０７とチャッキング電極１１０との間の平衡回路に対する電気的な連続性を再び確立することができる。一態様では、コーティング２００は、基板間隔マスク１０７と導電性ガスコンジット１３２の空隙を埋めて電気的に接続する。
コーティング２００は、銀コーティングなど、ナノ粒子ベースの金属コーティングを含むことができる。コーティング２００は、ブラシ、スプレーコーティング技法、または他の適したコーティング方法によって塗布することができるインクまたはペーストの形態とすることができる。温度センサをコーティングするために使用することができる適した銀材料には、韓国のＩｎｋＴｅｃ（登録商標）Ｃｏ．，ＬＴＤからすべて入手可能なＴＥＣ−ＰＡ−０３０という商標で市販されている材料（もしくはＴＥＣ−ＰＡ−０１０、ＴＥＣ−ＰＡ−０２０などのＴＥＣ−ＰＡ−ＸＸＸという商標で市販されている他の材料）、またはＩＲ加熱、火炎加熱、誘導加熱、もしくは炉内加熱を使用して容易に硬化させることができる任意の他の適した導電性ナノインクが含まれる。

コーティング２００は、静電チャック１０５の様々な材料との良好な接着性を提供する。したがって、コーティング２００は、第１のろう付け継手１７０の表面、金属化層１７５、および導電性ガスコンジット１３２の表面上に容易に堆積させることができる。一実施形態では、コーティング２００は、Ａｌ／Ａｌ₂Ｏ₃／ＡｌＮまたは他の材料を含む静電チャック１０５上で焼結された導電性ナノコーティング／ナノインクとすることができる。コーティング２００は、センタタップ回路との適正な電気コンタクトを確立するために使用される。一実施形態では、コーティング２００は、硬化中にコーティング２００の露出表面が酸化したときでも導電性を維持するナノ銀材料を含む。

コーティング２００は、約１０ナノメートル〜約１００ナノメートルの寸法を有する粒子を含む。コーティング２００は、スプレーコーティング、ブラシコーティング、ならびに印刷および焼成プロセスを含む多数の技法によって堆積させることができる。塗布プロセスは、透明な銀ナノ粒子をインクの形態で表面上へコーティングするステップを含むことができる。次いで、インクを加熱させて蒸発および乾燥させ、銀の有機透明膜を残して自己集合の銀の単一層を形成し、この層がコーティング２００を形成する。一実施形態では、コーティング２００は、室温（摂氏約２７度）で約０．００２マイクロオーム／センチメートル（μΩｃｍ）未満の電気抵抗を含む。

コーティング２００は、加熱によって硬化させることができる。コーティング２００は、赤外（ＩＲ）光、対流加熱、マイクロ波、火炎処理、およびこれらの組合せを含む多数の技法によって加熱することができる。一実施形態では、硬化は、コーティング２００を摂氏約１５０度（℃）〜約２００℃の温度まで加熱するステップと、その温度を約１５分〜３０分にわたって維持するステップとを含む。コーティング２００を加熱した後、導電性ガスコンジット１３２と基板間隔マスク１０７との間に、非常に薄い導電性材料層（たとえば、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍなど、約５００ナノメートル（ｎｍ）〜約５μｍの厚さを有する）が形成され、それによって基板間隔マスク１０７とセンタタップ１６６との間に電気的な連続性を提供する（図１参照）。
図３は、本発明から利益を得ることができる別の基板支持アセンブリ３００の概略横断面図である。基板支持アセンブリ３００は、図１に示す実施形態と同様に、導電性ガスコンジット１３２上に配置された静電チャック１０５を含む。静電チャック１０５は、図１に示す構成と同様に、チャッキング電極（図示せず）を含み、電源およびガス源（どちらも図示せず）に電気的に結合される。静電チャック１０５の上面には、基板間隔マスク１０７が配置される。導電性通路１０３内に、センタタップ構造３０５が配置される。センタタップ構造３０５は、延長部材３１０によって導電性通路１０３に結合されたセンタタップ１６６を含む。センタタップ構造３０５はまた、導電性部材３１５を含み、導電性部材３１５は、導電性通路１０３の中心から離れる方へ延び、基板１０２の裏側に接触している。センタタップ構造３０５は、図１に示す平衡回路を形成する。

図１の基板支持アセンブリ１００と同様に、導電性ガスコンジット１３２と導電性通路１０３との間の電気接続は、使用中および／または静電チャック１０５の取外し中に切断されることがある。この電気接続を修理するために、図２に示すコーティング２００が利用される。
加えて、静電チャック１０５は、導電性通路１０３に隣接する静電チャック１０５の隅部領域に面取り３２０を含むように修正されている。面取り３２０は、導電性通路１０３と第１のろう付け継手１７０および金属化層１７５との間の応力を低減させるために利用される斜面領域とすることができる。また、面取り３２０を使用して、第１のろう付け継手１７０および金属化層１７５内で利用されるろう付け材料によるボンディングに利用可能な表面積を増大させることができる。したがって、面取り３２０を使用して、センタタップ構造３０５および／または導電性通路１０３にかかる応力を低減させて、使用中および／または静電チャック１０５の取外し中に導電性ガスコンジット１３２と導電性通路１０３との間の電気接続の損傷を防止または最小化することができる。

図４は、本発明から利益を得ることができる別の基板支持アセンブリ４００の概略横断面図である。基板支持アセンブリ４００は、図１に示す実施形態と同様に、導電性ガスコンジット１３２上に配置された静電チャック１０５を含む。静電チャック１０５は、図１に示す構成と同様に、チャッキング電極（図示せず）を含み、電源およびガス源（どちらも図示せず）に電気的に結合される。基板支持アセンブリ４００は、図３の基板支持アセンブリ３００と同一であるが、導電性通路１０３に隣接する静電チャック１０５の隅部領域に丸み４０５が位置する。丸み４０５は、導電性通路１０３と第１のろう付け継手１７０および金属化層１７５との間の応力を低減させるために利用することができる。また、丸み４０５を使用して、第１のろう付け継手１７０および金属化層１７５内で利用されるろう付け材料によるボンディングに利用可能な表面積を増大させることができる。したがって、丸み４０５を使用して、センタタップ構造３０５および／または導電性通路１０３にかかる応力を低減させて、使用中および／または静電チャック１０５の取外し中に導電性ガスコンジット１３２と導電性通路１０３との間の電気接続の損傷を防止または最小化することができる。

図５は、図３および図４に示すセンタタップ構造３０５を示す基板支持アセンブリ５００の概略上面図である。センタタップ構造３０５は、端部５０５を有する導電性部材３１５を含み、端部５０５は、端部５０５間に開いた領域を画定する。
本明細書に記載する実施形態は、静電チャック内の破断された電気回路を修理する装置および方法を提供する。本明細書に記載するコーティングおよび方法は、レーザおよび電子ビーム溶接技法と比較すると、より経済的で迅速な電気接続の修理を提供し、それによって所有コストを大きく低減させる。コーティング２００はまた、均一でより頑丈な改善された電気コンタクトを提供することによって、静電チャック１０５の寿命を延ばす。

上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することができ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

1. 中に埋め込まれた電極および貫通して配置された開孔を有する静電チャックと、
   前記静電チャックの表面上で前記開孔内に配置された導電性ライナと、
   前記静電チャックの下面から延び、前記開孔と軸方向に位置合わせされた導電性チュービングと、
   前記開孔内に少なくとも部分的に配置され、前記導電性チュービング内に少なくとも部分的に配置された導電性コーティングとを備え、前記導電性コーティングが、前記導電性ライナと前記導電性チュービングとの間に導電性経路を提供する、
   基板支持アセンブリ。
2. 前記導電性コーティングが、ナノ粒子ベースの金属コーティングを含む、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
3. 前記ナノ粒子ベースの金属コーティングが銀ペーストを含む、請求項２に記載の基板支持アセンブリ。
4. 前記ナノ粒子ベースの金属コーティングが銀インクを含む、請求項２に記載の基板支持アセンブリ。
5. 前記ナノ粒子ベースの金属コーティングが、約５００ナノメートル〜約５μｍの厚さを含む、請求項２に記載の基板支持アセンブリ。
6. 前記静電チャックが、前記開孔のうち前記導電性チュービングに隣接する部分上に面取りを含む、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
7. 前記静電チャックが、前記開孔のうち前記導電性チュービングに隣接する部分上に丸みを含む、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
8. 前記導電性チュービングが、前記導電性チュービングの端部の周りに前記静電チャックに隣接して配置されたリングを含む、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
9. 静電チャックアセンブリの平衡回路内の切断された電気接続を修理する方法であって、
   前記切断された電気接続にわたって導電性流体を印加するステップと、
   前記切断された電気接続にわたって導電性経路を確立するように前記導電性流体を硬化させるステップとを含む方法。
10. 前記導電性流体が、ナノ粒子ベースの金属コーティングを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記ナノ粒子ベースの金属コーティングが銀ペーストを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ナノ粒子ベースの金属コーティングが銀インクを含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記ナノ粒子ベースの金属コーティングが、約５００ナノメートル〜約５μｍの厚さを含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記硬化させるステップが、約５００ナノメートル〜約５μｍの厚さを有する膜を形成するステップを含む、請求項９に記載の方法。
15. 前記硬化させるステップが、約２０ナノメートル〜約１００ナノメートルの厚さを有する膜を形成するステップを含む、請求項９に記載の方法。

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