特許 6366684 低放射率静電チャック、及び静電チャックを備えたイオン注入システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6366684

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】低放射率静電チャック、及び静電チャックを備えたイオン注入システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/265 20060101AFI20180723BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20180723BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20180723BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20180723BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/265 603D

   H01L21/68 R

   H01L21/205

   H01L21/302 101G

   H02N13/00 D

【請求項の数】9

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-510704(P2016-510704)

(86)(22)【出願日】2014年4月16日

(65)【公表番号】特表2016-524318(P2016-524318A)

(43)【公表日】2016年8月12日

(86)【国際出願番号】US2014034360

(87)【国際公開番号】WO2014176093

(87)【国際公開日】20141030

【審査請求日】2016年12月9日

(31)【優先権主張番号】13/871,273

(32)【優先日】2013年4月26日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500239188

【氏名又は名称】ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100149249

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 達也

(74)【代理人】

【識別番号】100154003

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 憲一郎

(72)【発明者】

【氏名】ジュリアン ジー ブレイク

(72)【発明者】

【氏名】デール ケー ストーン

(72)【発明者】

【氏名】リュドミラ ストーン

(72)【発明者】

【氏名】マイケル スクラマイヤー

【審査官】 桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１０３５８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１０３７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２７６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１５１４６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２７９１０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０２Ｎ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電チャックであって、
ヒータと、
前記ヒータ上に配置した電極と、
前記電極上に配置した絶縁体層と、
前記絶縁体層上に配置し、前記電極が発生する静電場を支持して基板を吸着するよう構成したコーティングと、を備え、
前記コーティングは、前記静電チャックからの放射率を低下させるよう構成した複数の誘電体層を有し、
前記複数の誘電体層は、隣接する誘電体層間で屈折率が変化する２つ又はそれ以上の誘電体層を有し、
前記複数の誘電体層は、合計で０.５μｍ〜５μｍの厚さを有し、
前記コーティングは第１厚さＴ_Ｃを有し、また前記絶縁体層は第２厚さＴ_Ｇを有し、Ｔ_Ｃ／Ｔ_Ｇが０.００５〜０.０５である、静電チャック。

【請求項2】

請求項１記載の静電チャックにおいて、前記複数の誘電体層は、２.５μｍ〜５.０μｍの間における電磁放射波長に対して２０％より高い平均反射率を生ずるよう構成する、静電チャック。

【請求項3】

請求項１記載の静電チャックにおいて、前記複数の誘電体層は、１.５μｍ〜５.０μｍの間における電磁放射波長に対して２０％より高い平均反射率を生ずるよう構成する、静電チャック。

【請求項4】

請求項１記載の静電チャックにおいて、前記絶縁体層はガラス層とする、静電チャック。

【請求項5】

請求項１記載の静電チャックにおいて、前記コーティングの外面と基板との間にガスを供給するよう構成したガス源を備える、静電チャック。

【請求項6】

請求項１記載の静電チャックにおいて、前記静電チャックは５００℃に加熱されるものであって、また、前記コーティングを前記静電チャックから除去したときには、前記コーティングが存在するときよりも、前記ヒータからのパワー損失が少なくとも２５％より多い、静電チャック。

【請求項7】

請求項１記載の静電チャックにおいて、さらに、前記ヒータ上に配置した１つ又はそれ以上の追加電極を備える、静電チャック。

【請求項8】

イオン注入システムにおいて、
イオンを発生して基板に注入するイオン源と、
イオンに対する曝露中に前記基板を保持するよう構成した静電チャックと、を有する基板ホルダシステムであって、前記静電チャックは、
電極と前記基板との間にガスを供給するガスフローシステムと、
前記電極と前記基板との間におけるガスを加熱するヒータと、
前記ヒータ上に配置した電極システムと、
前記ヒータ上に配置し、前記電極システムが発生する静電場を支持して前記基板を吸着するよう構成したコーティングと、を有し、
前記コーティングは、前記静電チャックからの放射率を低下するよう構成した複数の誘電体層を有し、
前記複数の誘電体層は、隣接する誘電体層間で屈折率が変化する２つ又はそれ以上の誘電体層を有し、
前記複数の誘電体層は、合計で０.５μｍ〜５μｍの厚さを有し、
前記電極システムと前記コーティングとの間に配置したガラス層を備え、前記コーティングは第１厚さＴ_Ｃを有し、また前記ガラス層は第２厚さＴ_Ｇを有し、Ｔ_Ｃ／Ｔ_Ｇが０.００５〜０.０５である、イオン注入システム。

【請求項9】

請求項８記載のイオン注入システムにおいて、前記コーティングは、１〜６μｍで９０％より高い反射率を有する広帯域高反射コーティングとする、イオン注入システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は静電処理に関する。より具体的には、本発明は基板（サブストレート）処理のための改良した静電チャック、及び静電チャックを備えたイオン注入システムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイス製造、太陽電池製造、電子コンポーネント製造、センサ作製、及び微小電気機械的デバイス製造のような用途のための、最近の基板処理は、とりわけ頻繁に処理中に基板を保持する静電ホルダ又は「静電チャック」を用いる装置（「ツール」）を必要とする。このような装置の例としては、化学蒸着（ＣＶＤ：chemical vapor deposition）ツール、物理蒸着（ＰＶＤ：physical vapor deposition）ツール、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：reactive ion etching）設備のような基板エッチングツール、イオン注入システム及び他の装置がある。これら装置のそれぞれにおいて、基板を高温に加熱するのが望ましい場合があり得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

基板を高温に加熱するためには、静電チャック（ＥＳＣ：electrostatic chuck）装置は、ＥＳＣ本体を形成する断熱材料に隣接配置する又は埋設することができるヒータを設けるよう設計されてきた。基板を高温で処理するとき、ヒータを使用して熱を基板、例えば、ウエハの背面（裏面）に熱を加えるとともに、同時に基板背面に向けてＥＳＣ前面と基板との間に設けたギャップにガスを導き入れる。ガスは、これにより加熱され、加熱ガスに接触する基板に対する伝導加熱源をなす。このようなＥＳＣの使用によって効率的に基板を高温に加熱するためには、大きくなり得る放射熱損失を最小化するのが望ましい。ＥＳＣを高温に加熱するときの電力損失を減少するには、熱シールド及び／又は低放射率コーティングをＥＳＣ端縁及びＥＳＣの基板から離れる後面に沿って設けることができる。例えば、一般的に５００℃に加熱されるＥＳＣは、ＥＳＣのクランプ表面から１ｋＷのオーダーの電力を損失し、外側端縁から追加的に１５０Ｗ損失し、また所定位置に放射シールドを有するＥＳＣの後面からさらに他の１５０Ｗが損失し得る。低放射率コーティングはＥＳＣの異なる表面からの放射を減少するのに効果的であるが、このような低放射率コーティングは金属であり、したがって、電荷の導体である。したがって、このようなコーティングはＥＳＣ前面には展開させることはできないものであり、なぜならクランプする静電場を発生する上で絶縁層が静電クランプの前面に必要となるからである。したがって、ＥＳＣ前面からの放射による大きな電力損失は依然として課題のままである。上述した観点から、当然のことながら、とくに、静電クランプを高温で動作するよう設計する機器において改善した静電クランプに対する必要性がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この概要は、以下に詳細に説明する概念について、選択した範囲で簡略的に示すものである。この概要は、特許請求される要旨における重要な特徴又は必須の特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される要旨の範囲を決定する際の補助を意図するものでもない。

【0005】

一実施形態において、静電チャックは、ヒータ及びこのヒータ上に配置した電極を有する。静電チャックは、さらに、絶縁体層及びこの絶縁体層上に配置した低放射率コーティングを有し、この低放射率コーティングは、電極システムが発生する静電場を支持して基板を吸着するよう構成する。

【0006】

他の実施形態において、イオン注入システムは、イオンを発生して基板にイオンを注入するイオン源と、イオンに対する曝露中に基板を保持するよう構成した静電チャックを有する基板ホルダシステムとを備える。静電チャックは、電極と基板との間にガスを供給するガスフローシステムと、電極と基板との間におけるガスを加熱するヒータと、ヒータ上に配置した電極システムと、ヒータ上に配置した低放射率コーティングであって、電極システムが発生する静電場を支持して基板を吸着するよう構成した、該低放射率コーティングと、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の様々な実施形態による注入システムの説明図である。

【図2】本発明の実施形態による静電チャックシステムを示す説明図である。

【図3】例示的静電チャックの一部の縦断面図である。

【図4】例示的静電チャックの動作を示す説明図である。

【図5】例示的低放射率コーティングの光学的特性を示すグラフである。

【図6】本発明の実施形態による他の静電チャックシステムを示す説明図である。

【図7】本発明の実施形態によるさらに他の静電チャックシステムを示す説明図である。

【図8】他の例示的静電チャックの一部における縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の実施形態を以下に、種々の実施形態を示す添付図面につきより完全に説明する。しかるに、本発明の要旨は、多くの異なる形式で具現化することができ、本明細書において記載される実施形態に限定するものと解釈すべきではない。むしろ、これら実施形態は、本明細書を完全かつ完璧にするよう、また本発明要旨の範囲を当業者に完全に伝えるよう提示したものである。

【0009】

種々の実施形態は、ワークピース又は基板及び高温で処理する装置及びシステムを含む。本明細書で使用する用語「高温（elevated temperature）」は、概して約５０℃より高い基板温度を意味する。種々の実施形態は、約２００℃を超える温度で基板を処理するのに特に有用である。本発明による実施形態は、概して高温で動作することができるよう加熱される静電チャックに関する。本発明による実施形態の静電チャックは、基板を加熱するとともに、同時に静電力の使用により基板を保持するよう構成する。本明細書において、ＥＳＣに関して使用する用語「保持している（holding）」及び「保持する（hold）」は、基板を望ましい位置に維持することを意味する。ＥＳＣ装置は、ＥＳＣが発生する静電力により、ＥＳＣと基板との間の物理的接触を最小にして基板を保持し得る。

【0010】

本発明による実施形態の加熱式の静電チャックを使用する装置の例としては、化学蒸着（ＣＶＤ）ツール、物理蒸着（ＰＶＤ）ツール、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）設備のような基板エッチングツール、イオン注入システム及び他の装置がある。

【0011】

以下の説明及び／又は特許請求の範囲で、用語「上に（on）」、「オーバーレイする（overlying）」、「上に配置した（disposed on）」、「上方に（over）」を使用する場合がある。「上に（on）」、「オーバーレイする（overlying）」、「上に配置した（disposed on）」、「上方に（over）」は、２つ又はそれ以上の要素が互いに物理的に接触することを示すのに使用する場合がある。しかし、「上に（on）」、「オーバーレイする（overlying）」、「上に配置した（disposed on）」、「上方に（over）」は、２つ又はそれ以上の要素が互いに物理的に接触しないことを示すのに使用する場合もある。例えば、「上方に（over）」は、１つの要素が他の要素の上方にあって互いに接触しないことを意味し、また２つの要素間に他の１つ又は複数の要素があり得ることを意味する。さらに、用語「及び／又は（and/or）」は、「及び（and）」を意味する場合があり、「又は（or）」を意味する場合があり、「排他的論理和（exclusive-or）」を意味する場合があり、「一方（one）」を意味する場合があり、「幾つかではあるが、全部ではない（some, but not all）」を意味する場合があり、「どちらでもない（neither）」を意味する場合があり、又は「双方（both）」を意味する場合があり、しかし、特許請求の範囲の要旨の範囲はこれに限定されない。

【0012】

図１は、本発明の実施形態により設計した加熱式静電チャックを採用するイオン注入システム１００のブロック図を示す。図示のように、イオン注入システム１００はイオン源１０２を有する。電源１０１は、必要とされるエネルギーをイオン源１０２に供給し、このイオン源１０２は特別な種のイオンを発生するよう構成する。発生したイオンは、イオン源から一連の電極１０４を経て抽出されてビーム９５として形成され、このビーム９５は種々のビームコンポーネント１０６，１０８，１１０，１１２によって導かれ、また操作されて基板に至る。とくに、抽出後、ビーム９５は質量分析器の磁石１０６を通過する。質量分析器は特定磁場により構成し、所望質量対電荷比を有するイオンのみが質量分析器を通過できるようにする。所望種のイオンは減速段１０８を経てコレクタ磁石１１０を通過する。コレクタ磁石１１０は付勢されて、印加磁場の強度及び方向に従ってイオンのビームレットを転向し、基板ホルダシステム（例えば、プラテン）１１４上に配置したワークピース又は基板に向けて標的付けされるリボンビームを生ずる。幾つかの事例において、第２減速段１１２をコレクタ磁石１１０と基板ホルダシステム１１４との間に配置することができる。イオンは、基板における電子及び原子核に衝突するときエネルギーを失い、加速エネルギーに基づいて基板内の所望深さで休止する。

【0013】

種々の実施形態において、基板ホルダシステム１１４は、以下の図面につき説明する加熱式の静電チャックを有する。図２は、静電チャック２０２及び静電チャックを支持する載置台２２０を有する例示的な静電チャックシステム２００を示す。静電チャック２０２は、絶縁本体２０４、ヒータ２０６、及び電極又は電極システム２０８を有し、これらすべては普通のコンポーネントから構成し、また普通の加熱式の静電チャックに基づいて配列することができる。説明を分かり易くするため、慣例として載置台２２０に取り付ける静電チャック２０２の側面を後面（Ｂ）と見なし、また基板２２４に対面する静電チャック２０２の側面を前面（Ｆ）と見なすことができる。概して、ヒータ２０６は絶縁本体２０４内に配置する、及び／又は後面Ｂ寄りに配置することができる。電極システム２０８も一般的に静電チャック２０２の内部に配置し、図３に示すように、絶縁材料が電極システム２０８と外部との間に存在するようにする。

【0014】

種々の実施形態において、ヒータ２０６は、静電チャック２０２を加熱する様々な既知のヒータ設計とすることができる。さらに、電極システム２０８は、単一コンポーネントとして図示するが、種々の実施形態において、１つ又は複数のコンポーネントを含むことができる。とくに、電極システム２０８は、フォイル、プレート、複数の個別プレート、有孔フォイル又は有孔プレート、メッシュ、スクリーン印刷層とする、又は静電チャックに組み入れるのに適当な幾つかの他の形態とすることができる。

【0015】

図２にも示すように、静電チャック２０２は、絶縁体層２１０及びコーティング２１２を有する。絶縁体層２１０は、例えば、普通のガラス材料とすることができる。静電チャックシステム２００は、さらに、電極システム２０８に電圧を印加して基板２２４を保持するクランプ力を発生できるよう構成した電圧源２２２を有する。ヒータ２０６は、静電チャック２０２を、またひいては基板２２４を加熱するよう構成する。ガス供給源２２６は、Ｈｅ又は他のガス（個別には示さない）のようなガス２３０を静電チャック２０２と基板２２４との間における後面ガス領域２３２に供給するよう動作し、静電チャック２０２が発生する熱を基板２２４に伝達する熱伝導媒体を生ずる。したがって、ヒータ２０６の動作中に、静電チャック２０２は、主に熱伝導によって基板２２４を加熱する。

【0016】

基板２２４の加熱中の電力損失を最小化するため、コーティング２１２を絶縁体層２１０上で電極システム２０８と静電チャック２０２の外部との間に配置する（図３参照）。コーティング２１２は低放射率コーティングとして作用し、静電チャック２０２から発散する黒体放射に起因するエネルギー損失を減少する。これによるエネルギー損失の低減は、基板２２４を所定温度に加熱するのに必要な電力を減少し、これはすなわち、ヒータ２０６が発生する電力のより多くの部分が基板２２４を熱伝導加熱で消費されるからである。とくに、約２００℃を超える温度では、黒体放射は静電チャック２０２が発生する大きなエネルギー源を構成する。さらに、２００℃〜１０００℃の範囲又はそれより高い温度では、理想黒体放射源が放射するエネルギーの大部分は、赤外線波長レンジで生じ、ピーク強度は約５μｍ〜約２μｍの波長レンジにわたる。シリコン基板のような種々の基板は、このレンジにおける放射に対して透過性が高く、したがって、黒体放射の形式における静電チャックが発生するエネルギー吸収はあったとしても僅かとなり得る。したがって、このように放射されるエネルギーは無駄に浪費され、静電チャック２０２による基板加熱効率は低下し、これはすなわち、静電チャック２０２から発生する熱伝導加熱のみが基板２２４の加熱に有効であるからである。以下に説明するように、コーティング２１２は、静電チャックの部分によって発生した放射を低放射率コーティングより下方に反射することによって放射損失を減少する。

【0017】

図３は、静電チャック２０２の一部の縦断面図を示す。図３に示すように、コーティング２１２は、誘電体干渉スタックを形成する複数の層を有する。図３の実施形態は３層干渉スタックを示すが、コーティング２１２は任意の所望レイヤ数にすることができる。例えば、コーティング２１２は層２１４及び２１８を有し、これら層２１４、２１８間に層２１６を配置することができる。異なる層２１４，２１６，２１８の屈折率は、所望波長レンジの電磁放射（本明細書では単に「放射」とも称する）のためのコーティング２１２に対して反射率を向上するよう構成することができる。種々の実施形態において、層２１４，２１８は同一材料で構成し、また関心対象電磁放射波長レンジにおける同一の誘電率又は屈折率を有するとともに、層２１６は層２１４，２１８とは異なる材料で構成し、また異なる屈折率を有するものとする。

【0018】

特別な一実施例で、層２１４，２１８は五酸化物タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）で構成するとともに、層２１６はＳｉＯ_２で構成する。よく知られているように、これら材料は、約１μｍ〜１０μｍの赤外線放射波長レンジ内を含めて屈折率が大きく異なる。このような層２１４〜２１８のスタックは、干渉スタックとして機能するのにうまく適合し、１つ又は複数の界面２１５，２１７，２１９における電磁放射の反射が、隣接層間における屈折率の急激な変化に起因して高まる。幾つかの実施形態において、層２１４，２１８を形成する第１材料の厚さは、図３に厚さＴＭ_１で示すように、各層で同一とすることができる。層２１６を形成する第２材料の厚さＴＭ_２は厚さＴＭ_１と異なる、又は異ならないようにすることができる。低放射率コーティング及び屈折率の異なる層における厚さは、隣接する界面から反射される電磁波のための建設的最大干渉を生ずるよう設計する。このことは、コーティング２１２所定層に対して層厚さ及び屈折率を、隣接界面から反射される所定波長λ_０の電磁放射にλ_０／４に等しい位相シフトを生ずるよう設計することによって達成することができる。このようにして、コーティング２１２は、静電チャック２０２が発生する放射のコーティング２１２によって反射される量を増加することによって、高温での静電チャック２０２からの電磁放射放出を減少するよう設計することができる。

【0019】

図２及び３に示す静電チャック設計によって得られる利点は、コーティング２１２の層２１４〜２１８のスタックが、例えば、Ｔａ_２Ｏ_５及びＳｉＯ_２のような誘電材料で構成される理由から、電圧源２２２が電極システム２０８に電圧を印加するとき、電極システム２０８によって発生する静電場を遮蔽しない点である。したがって、金属コーティングにおける状況とは異なり、コーティング２１２によって電極システム２０８が、図２に示すように絶縁体層２１０近傍に配置した基板２２４に対してクランプ力を加えることができるとともに、静電チャックを加熱するときの電磁放射放出を減少することができる。

【0020】

図３の実施例の説明を続けると、静電チャック２０２が基板２２４を吸着するに十分なクランプ力を確実に発生できるようにするため、コーティング２１２の厚さＴ_Ｃは、絶縁体層の厚さＴ_Ｇの僅かな割合となるように設計することができる。幾つかの実施形態において、例えば、Ｔ_Ｃ／Ｔ_Ｇの比が約０.００５〜０.０５又は０.５〜５％となるようにする。例えば、絶縁体層２１０の厚さＴ_Ｇの値は約１００μｍとし、またコーティング２１２の厚さＴ_Ｃは約０.５μｍ〜約５μｍの範囲内とすることができる。このようにして、電極システム２０８が発生する場の静電場強度は、絶縁体層２１０と基板２２４との間にコーティング２１２を付加したことによって大きく影響を受けず、これはすなわち、コーティング２１２の厚さＴ_Ｃが、電極システム２０８上方に配置される絶縁材料の総厚さ（Ｔ_Ｃ＋Ｔ_Ｇ）に対して比較的僅かな増加しか付加しないからである。

【0021】

図４は、本発明の実施形態による静電チャック２０２における動作の１つのシナリオを示す。分かり易くするため、静電チャック２０２の一部のみを示す。図４に示すシナリオにおいて、静電チャック２０２を高温に加熱する。一実施例において、静電チャック２０２の温度は５００℃まで加熱し、この温度はピーク波長レンジが約３〜４μｍである波長レンジにわたり電磁放射を発生することができる。種々の波長における電磁放射を一連の放射線４０２，４０４，４０６，４０８，４１０として示し、これら放射線は静電チャック２０２内から発生し、また概して静電チャック２０２の内部の部分から外部領域４１２に向かって外方に指向する。静電チャックによって他の方向に進む放射が発生し得ることに留意されたい。図示のように、放射線４０４，４０８はコーティング２１２を透過して外部領域に抜け出る。他方、放射線４０２，４０６及び４１０は静電チャック２０２の内部に向かって後向きに反射する。とくに、放射線４０２は界面２１５で反射し、放射線４０６は界面２１９で反射し、放射線４１０は界面２１７で反射する。したがって、静電チャック２０２によって発生する電磁放射の大きな割合は界面２１９で示される表面から放出されない。

【0022】

それにひきかえ、高温で動作する従来の静電チャックにおいては、コーティング２１２がないことで、静電チャック内で発生する電磁放射は外面から反射することなく放出され、したがって、高放射率であり、静電チャックからの望ましくないエネルギー損失を生ずる結果となる。

【0023】

図５は、上述の多層誘電干渉スタックから構成する例示的な低放射率コーティング（例えば、２１２）の光学的特性を示す。この図示した実施例において、低放射率コーティングは、ガラス表面上に配置し、反射率を放射波長の関数として測定する。図５に示すように、反射率は、約２μｍ（２０００ｎｍ）より大きい波長で急激に増加し、約４.５μｍまでの波長に対して約２０％以上に維持される。この波長レンジは、約３００℃〜７００℃の範囲における温度に対して黒体放射のピークレンジを構成する。したがって、図５の例示的低放射率コーティングは、とくに、このような温度範囲で動作する高温静電チャックからの放射損失を減少するのに有用である。静電チャックをコーティングするのに使用されるとき、図５の誘電性の低放射率コーティングは、このようなコーティングがないときの約０.７から約０.３〜０.４に放射率を低下することができ、この結果、静電チャックの前面、すなわち、基板に対面する表面から放射されるパワーを約２倍も減少することができる。このようにして、低放射率コーティングが静電チャック上に存在するとき、静電チャックのヒータが発生するパワーの相当大きい割合が基板を熱伝導で加熱するのに使用される。

【0024】

図６は、静電チャックシステム６００の他の実施形態を示し、この場合、静電チャック６０２は、複数の個別の電極６０４Ａ，６０４Ｂ，６０４Ｃ，６０４Ｄを含む電極システム６０４を備える。幾つかの事例において、電極は、クランプ電圧を電極対における２つの電極間に印加する普通の静電チャックのように電極対として配列する。複数の電極対を設ける実施例において、クランプ電圧は、電極対における２つの電極間に周期的に印加し、これにより、任意な所定時点で少なくとも１つの電極対が電極間にクランプ電圧を発生する。さらに図６に示すように、電圧源６０６は波形６０８のように電圧を供給し、この波形６０８は、異なる実施形態において、電極システム６０４のような電極システムにおける電極対の数に基づいて設計することができる。３電極対システムに対しては、例えば、矩形波の３位相波形を発生し、少なくとも４個の電極が所定時点で作動するのを確実にする。

【0025】

図７は、静電チャックシステム７００の他の実施形態を示し、この場合、静電チャック７０２は、静電チャックの側面及び後面に配置した追加の低放射率コーティング７０４を備える。この実施形態において、低放射率コーティング７０４は金属材料を有し、約２５０℃〜１０００℃の範囲における動作温度に対して、静電チャック７０２の側面及び後面の放射率を０.３のような低い値又はそれより低い値に低下することができる。これは、さらに、電磁放射として静電チャックから放射される全体パワーを減少する。静電チャック７０２の側面及び後面はクランプ場を支持する必要はないので、低放射率コーティング７０４に使用する材料は任意な普通の金属材料とすることができる。

【0026】

他の実施形態において、静電チャックシステムは、交換可能な静電チャックを支持するよう構成することができ、この場合、異なる静電チャックは異なる温度範囲で動作するよう設計する。したがって、第１静電チャック、例えば、静電チャック２０２は、層２１４〜２１８が５００℃で最適な放射率低下を行うよう設計したコーティング２１２で被覆することができる。上述したように、この設計は、層２１４，２１６，２１８に対して屈折率及び層厚を選択し、５００℃での黒体放射のピークに対応する波長レンジにおいてピーク反射率を生ずるように仕立てることによって達成する。静電チャック２０２は、４５０℃〜５５０℃のような所定温度範囲で基板処理を行うときに設置することができる。第２静電チャックは、異なる温度範囲で動作する異なる低放射率コーティングにより設計することができる。一実施例において、層２１４，２１６，２１８の屈折率及び層厚を調整して、４５０℃〜５５０℃のような所定温度範囲で基板処理を行うときに放射率を低下するのに適当な約２.５μｍ〜５.０μｍの間における電磁放射波長に対して、２０％より高い反射率を生ずるようにする。

【0027】

図８につき説明すると、低放射率を有する静電チャック８００の一部を示す。静電チャック８００は、層８０４，８０６，８０８が７００℃で最適な放射率低下を生ずるよう設計したコーティング８０２を有する。この設計は、ピーク反射率が、７００℃での黒体放射のピークに対応する波長レンジにおいて生ずるよう、層８０４，８０６，８０８に対する屈折率及び層厚を選択することによって達成する。静電チャック８００は、６５０℃〜７５０℃のような所定温度範囲で基板処理を行うときに設置することができる。一実施例において、層８０４，８０６，８０８の屈折率及び層厚を調整して、６５０℃〜７５０℃のような所定温度範囲で基板処理を行うときに放射率を低下するのに適当な約１.５μｍ〜５.０μｍの間における電磁放射波長に対して、２０％より高い反射率を生ずるようにする。

【0028】

再び図２に戻って説明すると、他の実施形態において、コーティング２１２は所望周波数レンジにわたり高い反射率を有する広帯域高反射コーティングを構成することができる。このような広帯域誘電コーティングは、２つ又はそれ以上の既知のコンポーネントを含み、これらコンポーネントを使用して、各層がすべて同一の光学的厚さでない変更した１／４波長スタックを構成する。その代わりに、意図する広帯域パフォーマンス領域の両側の端部における２つの波長に対する１／４波長厚さ間で等級分けする。個々の層における光学的厚さを通常どおりに選択し、これに続いて簡単な算術的又は幾何学的な処理を行う。このタイプの設計を用いることによって、多層広帯域スタックから構成したコーティング２１２は、数１００ナノメートルにわたり９９％を超える反射率を呈することができる。例えば、コーティング２１２は、１〜６μｍの間の波長で９０％より高い反射率を有するよう設計した多層広帯域スタックから構成することができる。このことは、大きな波長レンジにわたり加熱されるＥＳＣからの放射を低下させ、したがって、大きな温度範囲にわたり単独ＥＳＣの動作を容易にする上でコーティング２１２を有用にする。

【0029】

本発明は、本明細書に記載した特別な実施形態により範囲が限定されない。実際、本明細書で記載した以外の他の様々な実施形態及び変更例は、当業者には上述の説明及び添付図面から明らかであろう。したがって、このような他の実施形態及び変更例は、本発明の範囲内にあることを意図する。さらに、本明細書は、特定目的のための特定環境における特定実施の文脈で説明したが、当業者であれば、その有用性はそれらに限定されることはなく、また本発明は任意な多くの目的対して任意な多くの環境下で有益に実施されることを理解できるであろう。

【符号の説明】

【0030】

９５ ビーム
１００ イオン注入システム
１０１ 電源
１０２ イオン源
１０４ 電極
１０６ 磁石
１０８ 減速段
１１０ コレクタ磁石
１１２ 第２減速段
１１４ 基板ホルダシステム
２００ 静電チャックシステム
２０２ 静電チャック
２０４ 絶縁本体
２０６ ヒータ
２０８ 電極システム
２１０ 絶縁体層
２１２ コーティング
２１４ 層
２１５ 界面
２１６ 層
２１７ 界面
２１８ 層
２１９ 界面
２２０ 載置台
２２２ 電圧源
２２４ 基板
２３０ ガス
２３２ 後面ガス領域
４０２ 放射線
４０４ 放射線
４０６ 放射線
４０８ 放射線
４１０ 放射線
６００ 静電チャックシステム
６０４ 電極システム
６０４Ａ〜Ｄ 電極
６０６ 電圧源
６０８ 波形
７００ 静電チャックシステム
７０２ 静電チャック
７０４ 低放射率コーティング
８００ 静電チャック
８０２ コーティング
８０４,８０６,８０８ 層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】