特表2024-540933 | 知財ポータル「IP Force」

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ アプライド　マテリアルズ　インコーポレイテッドの特許一覧

特表2024-540933高温において半導体ワークピースを処理するためのチャック

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

目に優しい文字サイズ小中大 PDF Top

< >

1
2
3
4A
4B
5A
5B
6
7

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-06

(54)【発明の名称】高温において半導体ワークピースを処理するためのチャック

(51)【国際特許分類】

H01L 21/683 20060101AFI20241029BHJP

H01L 21/265 20060101ALI20241029BHJP

H01J 37/317 20060101ALI20241029BHJP

H01J 37/20 20060101ALI20241029BHJP

H01J 37/244 20060101ALI20241029BHJP

H01J 37/09 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/265 603D

H01J37/317 B

H01J37/20 A

H01J37/20 E

H01J37/244

H01J37/09 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024523602

(86)(22)【出願日】2022-09-27

(85)【翻訳文提出日】2024-05-28

(86)【国際出願番号】 US2022044859

(87)【国際公開番号】W WO2023075968

(87)【国際公開日】2023-05-04

(31)【優先権主張番号】17/510,991

(32)【優先日】2021-10-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライドマテリアルズインコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ＢｏｗｅｒｓＡｖｅｎｕｅＳａｎｔａＣｌａｒａＣＡ９５０５４Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】スン，ダーウェイ

(72)【発明者】

【氏名】ホール，ダニエル

【テーマコード（参考）】

5C101

5F131

【Ｆターム（参考）】

5C101AA25

5C101BB01

5C101BB08

5C101EE19

5C101EE25

5C101EE35

5C101FF02

5C101FF16

5C101FF46

5C101FF49

5C101GG46

5C101GG49

5F131AA02

5F131BA23

5F131CA03

5F131CA06

5F131EA04

5F131EA10

5F131EB15

5F131EB32

5F131EB36

5F131EB81

5F131EB82

(57)【要約】

半導体ワークピースなど、ワークピースを加熱およびクランプするためのチャックが開示される。チャックは、ワークピースが６００Ｃを超える温度まで加熱されることを可能にするように構成される。さらに、ワークピースが熱くなっている間、チャックを作る構成要素は、室温など、はるかに低い温度において維持され得る。チャックは、側壁と開放端部とをもつ中空円筒として形成されたハウジングを含む。電極が、ワークピースをクランプするために、側壁の上面に配設される。熱源が、キャビティ中に配設され、放射熱をワークピースのほうへ放出する。クランプリングが、ワークピースを固定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、熱センサが、ワークピースの温度を監視するために使用される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークピースをクランプおよび加熱するためのチャックであって、
側壁と開放端部とを有する中空円筒として形成されたハウジングであって、前記側壁の内側の領域がキャビティを画定する、ハウジングと、
前記キャビティ中に配設された熱源と、
前記側壁の上面上に配設された１つまたは複数の電極と
を備える、チャック。

【請求項2】

前記側壁の前記上面上に配設されたクランプリングをさらに備える、請求項１に記載のチャック。

【請求項3】

前記クランプリングの内径が、前記ワークピースの外径よりも大きく、したがって、前記クランプリングが、前記ワークピースのいかなる部分をも覆わない、請求項２に記載のチャック。

【請求項4】

前記クランプリングが、前記内径から内側に延びる複数のタブを備え、したがって、前記複数のタブが、前記ワークピースの一部分の上に配設され、前記１つまたは複数の電極によって生成された静電力が、前記複数のタブを前記上面のほうへ引きつける、請求項３に記載のチャック。

【請求項5】

前記複数のタブと前記ワークピースとの間の接触面積を低減するために前記複数のタブの底面上に配設された下向き突出部をさらに備える、請求項４に記載のチャック。

【請求項6】

前記クランプリングの内径が、前記ワークピースの外径よりも小さく、したがって、前記クランプリングが、前記ワークピースの一部分を覆い、したがって、前記１つまたは複数の電極によって生成された静電力が、前記クランプリングを前記上面のほうへ引きつける、請求項２に記載のチャック。

【請求項7】

前記ハウジングと前記熱源との間に配設された放射シールドをさらに備える、請求項１に記載のチャック。

【請求項8】

前記ハウジングと前記ワークピースとの間の接触面積を低減するために前記側壁の前記上面上に配設された突出部をさらに備える、請求項１に記載のチャック。

【請求項9】

熱センサとコントローラとをさらに備え、前記コントローラが、前記熱センサからの情報に基づいて前記熱源の出力を修正する、請求項１に記載のチャック。

【請求項10】

前記熱センサが非接触温度計を含む、請求項９に記載のチャック。

【請求項11】

前記１つまたは複数の電極が、それぞれのバイポーラＤＣ信号を各々提供される２つの電極を備え、前記バイポーラＤＣ信号が、逆位相のものである、請求項１に記載のチャック。

【請求項12】

前記熱源が、放射加熱を使用して前記ワークピースを加熱する、請求項１に記載のチャック。

【請求項13】

リフトピンおよび／または接地ピンが、前記側壁の前記上面上に配設される、請求項１に記載のチャック。

【請求項14】

ワークピースをクランプおよび加熱するためのチャックであって、
側壁と開放端部とを有する中空円筒として形をなすハウジングであって、前記側壁の内側の領域がキャビティを画定する、ハウジングと、
前記キャビティ中に配設された熱源と、
前記側壁の上面に対して前記ワークピースを保持するための機械的クランプと
を備える、チャック。

【請求項15】

前記ハウジングと前記熱源との間に配設された放射シールドをさらに備える、請求項１４に記載のチャック。

【請求項16】

前記側壁の前記上面と前記ワークピースとの間の接触面積を低減するために前記側壁の前記上面上に配設された突出部をさらに備える、請求項１４に記載のチャック。

【請求項17】

熱センサとコントローラとをさらに備え、前記コントローラが、前記熱センサからの情報に基づいて前記熱源の出力を修正する、請求項１４に記載のチャック。

【請求項18】

前記熱センサが非接触温度計を含む、請求項１７に記載のチャック。

【請求項19】

リフトピンおよび／または接地ピンが、前記側壁の前記上面上に配設される、請求項１３に記載のチャック。

【請求項20】

イオン源と、
静電チャックと
を備え、前記静電チャックは、
側壁と開放端部とを有する中空円筒として形成されたハウジングであって、前記側壁の内側の領域がキャビティを画定する、ハウジングと、
前記キャビティ中に配設された熱源と、
前記側壁の上面上に配設された１つまたは複数の電極と
を備える、イオン注入システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０２１年１０月２６日に出願された米国特許出願第１７／５１０，９９１号の優先権を主張する。

【0002】

本開示の実施形態は、特に６００℃超の温度において、半導体ワークピースをクランプおよび加熱するためのシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

半導体デバイスの製造は、複数の個別のおよび複雑なプロセスを伴う。これらのプロセスの多くでは、半導体ワークピースは、チャックにクランプされるかまたは場合によっては取り付けられる。たとえば、ワークピースをチャックの表面にクランプする、ワークピース内の電界を誘導することによって、ワークピースを保持し、動作するために、静電チャックが通常使用される。

【0004】

たいていの半導体ワークピースは、シリコンから作られる。最近、炭化ケイ素、ガリウムヒ素、ガリウム亜硝酸塩およびシリコンオンガラスなど、他の材料から作られた半導体ワークピースに対する関心がある。いくつかの実施形態では、これらの他の材料は、６００℃超など、高い温度において最も良く注入される。

【0005】

従来のチャックは、これらの高い温度における課題に直面する。これらの課題は、高温において漏れが増加されることと構造的完全性が損なわれることとによる、クランプ力の低減を含む。

【0006】

したがって、半導体ワークピースを、保持し、６００℃を超える温度まで加熱することが可能であるチャックがあれば、有利であろう。さらに、このチャックが、既存の静電チャックに現在突きつけられている問題を受けないのであれば、有益であろう。

【発明の概要】

【0007】

半導体ワークピースなど、ワークピースを加熱およびクランプするためのチャックが開示される。チャックは、ワークピースが６００℃を超える温度まで加熱されることを可能にするように構成される。さらに、ワークピースが熱くなっている間、チャックを作る構成要素は、室温など、はるかに低い温度において維持され得る。チャックは、側壁と開放端部とをもつ中空円筒として形成されたハウジングを含む。電極が、ワークピースをクランプするために、側壁の上面に配設される。熱源が、キャビティ中に配設され、放射熱をワークピースのほうへ放出する。クランプリングが、ワークピースを固定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、熱センサが、ワークピースの温度を監視するために使用される。

【0008】

一実施形態による、ワークピースをクランプおよび加熱するためのチャックが開示される。チャックは、側壁と開放端部とを有する中空円筒として形成されたハウジングであって、側壁の内側の領域がキャビティを画定する、ハウジングと、キャビティ中に配設された熱源と、側壁の上面上に配設された１つまたは複数の電極とを備える。いくつかの実施形態では、チャックは、側壁の上面上に配設されたクランプリングを備える。いくつかの実施形態では、クランプリングの内径が、ワークピースの外径よりも大きく、したがって、クランプリングは、ワークピースのいかなる部分をも覆わない。いくつかの実施形態では、クランプリングは、内径から内側に延びる複数のタブを備え、したがって、複数のタブは、ワークピースの一部分の上に配設され、１つまたは複数の電極によって生成された静電力が、複数のタブを上面のほうへ引きつける。いくつかの実施形態では、チャックは、複数のタブとワークピースとの間の接触面積を低減するために複数のタブの底面上に配設された下向き突出部を備える。いくつかの実施形態では、クランプリングの内径が、ワークピースの外径よりも小さく、したがって、クランプリングは、ワークピースの一部分を覆い、したがって、１つまたは複数の電極によって生成された静電力が、クランプリングを上面のほうへ引きつける。いくつかの実施形態では、チャックは、ハウジングと熱源との間に配設された放射シールドを備える。いくつかの実施形態では、チャックは、ハウジングとワークピースとの間の接触面積を低減するために側壁の上面上に配設された突出部を備える。いくつかの実施形態では、チャックは、熱センサとコントローラとを備え、コントローラは、熱センサからの情報に基づいて熱源の出力を修正する。いくつかの実施形態では、熱センサは非接触温度計を含む。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の電極は、それぞれのバイポーラＤＣ信号を各々提供される２つの電極を備え、バイポーラＤＣ信号は、逆位相のものである。いくつかの実施形態では、熱源は、放射加熱を使用してワークピースを加熱する。いくつかの実施形態では、リフトピンおよび／または接地ピンが、側壁の上面上に配設される。

【0009】

別の実施形態による、ワークピースをクランプおよび加熱するためのチャックが開示される。チャックは、側壁と開放端部とを有する中空円筒として形をなすハウジングであって、側壁の内側の領域がキャビティを画定する、ハウジングと、キャビティ中に配設された熱源と、側壁の上面に対してワークピースを保持するための機械的クランプとを備える。いくつかの実施形態では、チャックは、ハウジングと熱源との間に配設された放射シールドを備える。いくつかの実施形態では、チャックは、側壁の上面とワークピースとの間の接触面積を低減するために側壁の上面上に配設された突出部を備える。いくつかの実施形態では、チャックは、熱センサとコントローラとを備え、コントローラは、熱センサからの情報に基づいて熱源の出力を修正する。いくつかの実施形態では、熱センサは非接触温度計を含む。いくつかの実施形態では、リフトピンおよび／または接地ピンが、側壁の上面上に配設される。

【0010】

別の実施形態による、イオン注入システムが開示される。イオン注入システムは、イオン源と、静電チャックとを備え、静電チャックは、側壁と開放端部とを有する中空円筒として形成されたハウジングであって、側壁の内側の領域がキャビティを画定する、ハウジングと、キャビティ中に配設された熱源と、側壁の上面上に配設された１つまたは複数の電極とを備える。

【0011】

本開示をより良く理解するために、参照により本明細書に組み込まれる、添付の図面への参照がなされる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態による、チャックのブロック図である。

【図2】ワークピースが配設されるハウジングの上面を示す図である。

【図3】チャックとクランプリングと半導体ワークピースとの間のインターフェースを示す図である。

【図4A】図４Ａ～図４Ｂは、２つの実施形態による、クランプリングを示す図である。

【図4B】図４Ａ～図４Ｂは、２つの実施形態による、クランプリングを示す図である。

【図5A】図５Ａ～図５Ｂは、一実施形態による、電極を示す図である。

【図5B】図５Ａ～図５Ｂは、一実施形態による、電極を示す図である。

【図6】機械的クランプを示す図である。

【図7】図１または図６のチャックを使用するイオン注入システムのブロックである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

上述のように、旧来の静電チャックは、６００℃を上回るなど、高い温度において動作する、課題に直面し得る。

【0014】

図１は、半導体ワークピースなど、ワークピース１をクランプし、その半導体ワークピースを６００℃を超える温度まで加熱するために使用され得るチャック１００を示す。いくつかの実施形態では、チャック１００は、半導体ワークピースを７００℃超の温度まで加熱するように構成される。

【0015】

チャック１００は、中空円筒として形成され得るハウジング１０を備える。ハウジング１０は、任意の好適な材料を使用して形成され得る。いくつかの実施形態では、ハウジング１０は、アルミナまたは窒化アルミニウムなど、誘電体材料から作られ得る。

【0016】

中空円筒は、側壁１２と開放端部とを有する。開放端部は、第１の端部、ワークピースに面する端部または上端部と呼ばれることがある。第１の端部の反対側にある、ハウジング１０の第２の端部または底端部１１は、閉じられるかまたは部分的に閉じられ得る。図１中に示されているものなど、いくつかの実施形態では、ハウジング１０は、側壁１２が、底端部１１から上方へ延び、０．５から１０インチの間の高さを有するように、カップ形であり得る。側壁１２の上面１３は、ワークピース１がその上に載る、支持体を提供し得る。上面１３の内径は、ワークピース１の外径よりもわずかに小さくなり得、外径は、ワークピース１の外径よりも大きくなり得る。たとえば、側壁１２は、５から５０ｍｍの間の厚さを有し得る。このようにして、ワークピース１は、側壁１２の上面１３に載っていることが可能である。いくつかの実施形態では、ワークピース１は、側壁１２におおいかぶさるように突き出ない。いくつかの実施形態では、ワークピース１の最外１～１０ｍｍは、側壁１２上に、または、側壁１２の上に配設される。しかしながら、上面の残りは中空であるので、ワークピースの残りは、ハウジング１０によって支持されないことに留意されたい。

【0017】

いくつかの実施形態では、図２に示されているように、複数の突出部１５が、上面１３上に配設され得る。これらの突出部１５は、円形、正方形または任意の他の好適な形状であり得る。突出部１５は、上面１３から上方へ延び、５から２０μｍの間の高さと、０．５から２ｍｍの間の直径とを有し得る。いくつかの実施形態では、各々、３６０°／Ｎだけ分離され、リング形に配置された上面１３に沿って配設された、Ｎ個の突出部がある。いくつかの実施形態では、Ｎは、３から６０の間であり得る。他の実施形態では、突出部１５は、複数の同心リングとして構成され得る。突出部１５の使用は、上面１３とワークピース１との間の接触面積を低減する。このようにして、ワークピース１とハウジング１０との間の熱伝導がより少なくなり得る。これらの突出部１５は、ハウジング１０と同じ材料から作られ得、ハウジング１０と一体であり得る。他の実施形態では、突出部１５は、ＳｉＣ、結晶、または他の材料から作られ得る。突出部１５は、化学またはプラズマエッチ、あるいはＰＶＤまたはＣＶＤなどの堆積方法を使用して形成され得る。突出部１５はまた、ワークピース１上の粒子生成を低減するために、低摩擦コーティングでコーティングされ得る。

【0018】

図２は、１つまたは複数のリフトピン１６および／または接地ピン１７が、上面１３に沿って配設され得ることをも示す。これらのピンは、ばね式であり得る。

【0019】

ハウジング１０内の側壁１２の内側のおよび底端部１１の上の空間は、キャビティ１８を画定し得る。

【0020】

底端部１１の厚さは、側壁１２の厚さと同様であり得る。いくつかの実施形態では、図１に示されているように、キャビティ１８への電気コンジットの導入を可能にするために、開口１４が、底端部１１中に配設され得る。これらの電気コンジットは、熱源２０、電極３０、および随意に、熱センサ６０のための、電力と他の信号とを提供するために使用され得る。さらに、電気コンジットは、接地ピンが利用される場合、接地ピン１７に接地基準を提供するために使用され得る。

【0021】

熱源２０が、キャビティ１８内に配設され得る。熱源２０は、ＬＥＤアレイ、レーザ、黒鉛または他の抵抗加熱器、あるいは誘導的に加熱されるデバイスであり得る。いくつかの実施形態では、ワークピース１と熱源２０との間に物理的な接点がないように、熱源２０は、放射により動作する。熱源２０のための電気的接点は、底端部１１中の開口１４を通過し得る。

【0022】

いくつかの実施形態では、熱源２０によって放出される放射は、クランプされているワークピース１のタイプに適合される。たとえば、可視光が、シリコンワークピースによって容易に吸収される。異なる周波数が、他のワークピースに最も好適であり得る。たとえば、炭化ケイ素が、より多くのＩＲエネルギーを吸収する。したがって、加熱要素温度、またはレーザ／ＬＥＤ周波数など、放射特性は、クランプされているワークピース１のタイプに従って調整され得る。

【0023】

放射シールド７０が、熱源２０と、側壁１２および底端部１１の内面との間など、キャビティ１８内に配設され得る。いくつかの実施形態では、放射シールド７０は、熱源２０からの放射熱からハウジング１０を保護することによって、より低い温度においてハウジング１０を維持するのに役立つ。他の実施形態では、放射シールドは、放射熱がワークピース１のほうへ向け直されるように、反射性であり得る。放射シールド７０は、黒鉛箔、アルミニウムまたはモリブデン、あるいは高反射性コーティングをもつ材料から構築され得る。

【0024】

１つまたは複数の電極３０が、側壁１２の上面１３の近くで側壁１２中に埋め込まれ得る。電極３０は、導電性であり、任意の好適な材料を使用して形成され得る。

【0025】

一実施形態では、電極３０は、ＡＣ電圧またはパルスＤＣ電圧を使用してバイアスされ得る。いくつかの実施形態では、ＡＣ電圧またはパルスＤＣ電圧の周波数は、１から６０Ｈｚの間であり得、振幅は、２００から２０００Ｖの間であり得る。電極３０は、ワークピース１をクランプするために使用される静電力を作成するために使用される電気電圧を提供する、電極電源３５と電気通信していることがある。一実施形態では、ワイヤ３６が、開口１４を通過し、電極３０を電極電源３５に電気的に接続する。いくつかの実施形態では、各電極３０は、対応するワイヤ３６と電気通信している。いくつかの実施形態では、偶数個の電極３０がある。電極３０の各ペアが、矩形波など、それぞれのバイポーラ電力信号と電気通信していることがあり、したがって、ペアの一方の電極が、正の出力を受信し、そのペアの他方の電極が、負の出力を受信する。周期および振幅に関して、同じ矩形波出力が、電極のすべてに印加される。しかしながら、各矩形波出力は、それに隣接するものから位相シフトされる。したがって、一実施形態では、３つのペアとして構成された、上面に沿って配設された６つの電極３０がある。これらの電極の１つのペアが、第１の矩形波によって電力供給され、電極の第２のペアが、第１の矩形波に対して１２０°の位相シフトを有する第２の矩形波によって電力供給さる。同様に、第３の矩形波が、第２の矩形波から１２０°位相シフトされる。もちろん、他の構成も、本開示の範囲内に入る。

【0026】

たとえば、図５Ａ～図５Ｂは、電極３０が、側壁１２の上面１３の近くに配設された１つの特定の実施形態を示す。この実施形態では、２つの電極３０ａ、３０ｂが示されている。しかしながら、他の実施形態では、上述のように、３つ以上の電極があり得る。２つの電極３０ａ、３０ｂは、蛇行形であり得る。他の実施形態では、電極３０ａ、３０ｂは、他の形状を有し得る。たとえば、一実施形態では、電極３０ａ、３０ｂは、同心リングまたは同心アークであり得る。各電極は、それぞれのバイポーラ電力信号と通信していることがあり、したがって、２つの電極に供給される電圧は、逆位相のものである。

【0027】

他の実施形態では、電極３０は、ＤＣ電圧を使用してバイアスされ得る。ＤＣ電圧の大きさは、２００から２０００Ｖの間であり得る。この実施形態では、各電極３０は、ＤＣ電圧を供給される。たとえば、各ペアにおける一方の電極が、正電圧を供給され得、そのペアにおける他方の電極が、負電圧を供給される。他の構成も可能である。反対の電荷が、ワークピース１上で誘起される。電極３０とワークピースとの間の吸引力が、ワークピース１を所定の位置に確実に保持する。

【0028】

いくつかの実施形態では、ワークピースは、導電性でないことがある。たとえば、ワークピース１は、シリコンオンガラス、ガリウムヒ素、窒化ガリウムまたは炭化ケイ素であり得る。これらの実施形態では、電極３０によって生成された電界は、ワークピース１中に十分な電界を誘起しないことがあり、したがって、ワークピース１を確実に保持するための十分なクランプ力を生成しない。

【0029】

したがって、いくつかの実施形態では、図１および図３に見られるように、クランプリング４０が利用され得る。しかしながら、平坦なワークピースを利用するものなど、いくつかの実施形態では、クランプリング４０は、使用されないことがある。むしろ、ワークピース１の外側周囲に沿って電極３０によって生成された静電力は、ワークピース１を所定の位置に保持するのに十分であり得る。これらの実施形態では、ワークピース１がハウジング１０におおいかぶさるように突き出ることが許容可能であり得る。

【0030】

しかしながら、上述のように、他の実施形態では、ワークピース１は、導電性でないことがあるかまたは十分に平坦でないことがある。それらの実施形態では、クランプリング４０が利用され得る。

【0031】

クランプリング４０は、側壁１２の上面１３の一部分上に載る。

【0032】

図２および図４Ａに示されているものなど、いくつかの実施形態では、クランプリング４０の内径は、ワークピース１の外径よりも大きく、したがって、クランプリング４０は、ワークピース１上に載っていない。これらの実施形態では、クランプリング４０は、クランプリング４０の内径から内側に延びる複数のタブ４１を有し得る。これらのタブ４１は、ワークピース１の少なくとも一部分にわたって延びる。

【0033】

これらの実施形態では、クランプリング４０は、ＳｉＣまたは多結晶シリコンなど、導電性材料または半導電性材料、あるいは導電性コーティングをもつ誘電体材料から作られ得る。電極３０によって生成された電界は、これらのタブ４１と相互作用してクランプ力を加え、タブ４１は、電極３０のほうへ引きつけられる。いくつかの実施形態では、互いから１２０°だけ分離された３つのタブが、使用され得る。他の実施形態では、異なる数のタブ４１が採用され得る。

【0034】

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の下向き突出部４２（図１参照）が、タブ４１の下面上に配設され得る。下向き突出部４２は、ワークピース１からの熱損失を低減し、粒子生成を最小限に抑えるために、ＳｉＣ、石英、または熱絶縁性および低摩擦コーティングをもつ他の材料から作られ得る。これらの下向き突出部４２は、化学またはプラズマエッチ、あるいはＰＶＤまたはＣＶＤなどの堆積方法を使用して形成され得る。それらの突出部は、１ｍｍの外径と５～２０μｍの高さとを有し得る。これらの下向き突出部４２は、ワークピース１とタブ４１との間の接触面積を低減し、これは、これらの構成要素間の熱伝導性を低減する。

【0035】

クランプリング４０がハウジング１０上に置かれるとき、クランプリング４０は、タブ４１がそれぞれの電極３０と整合されるように構成され得る。

【0036】

図４Ｂに示されている、別の実施形態では、クランプリング４０の内径は、ワークピース１の外径よりも小さく、したがって、クランプリング４０は、ワークピース１の外縁の全体の上に配設される。この実施形態では、複数の下向き突出部４２が、ワークピース１に重なる領域においてクランプリング４０の全体に沿って配設され得る。

【0037】

いくつかの実施形態では、チャック１００は、熱センサ６０を含み得る。いくつかの実施形態では、熱センサ６０は非接触温度計であり得る。この実施形態では、非接触温度計は、ハウジング１０の底端部１１上に、または底端部１１の近くに配設され、開放端部のほうへ向けられ得る。このようにして、熱センサとワークピース１との間に物理的な接点がない。

【0038】

他の実施形態では、熱センサ６０は、熱電対または他の接点ベースの熱センサであり得る。これらの実施形態では、熱センサ６０は、上面１３に近接して、側壁１２上に配設されるか、または側壁１２中に埋め込まれ得る。

【0039】

これらの実施形態では、熱センサ６０は、コントローラ９０と通信していることがある。コントローラ９０は、処理ユニットとメモリデバイスとを含み得る。処理ユニットは、マイクロプロセッサ、信号プロセッサ、カスタマイズされたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または別の好適なユニットであり得る。このメモリデバイスは、フラッシュＲＯＭ、電気的消去可能ＲＯＭまたは他の好適なデバイスなど、不揮発性メモリであり得る。他の実施形態では、メモリデバイスは、ＲＡＭまたはＤＲＡＭなど、揮発性メモリであり得る。メモリデバイスは、コントローラ９０が、ワークピース１の温度を制御することを可能にする命令を備える。

【0040】

コントローラ９０は、熱源２０と通信していることがある。したがって、一実施形態では、閉ループ制御が利用され、コントローラ９０は、熱センサ６０を介してワークピースの温度を監視する。ワークピース１の現在温度に基づいて、コントローラ９０は、熱源２０によって提供される電力を修正し得る。

【0041】

別の実施形態では、熱センサ６０が利用されないことがある。この実施形態では、コントローラ９０は、熱源２０によって提供される電力を調節するために、開ループ制御を利用し得る。

【0042】

コントローラ９０は、クランプおよびクランプ解除がいつ行われるかを制御するために、電極電源３５と通信していることもある。

【0043】

たとえば、動作中、ワークピース１が、ハウジング１０の上面１３上に置かれ得る。随意に、クランプリング４０が、次いで、上面１３上に置かれる。電極電源３５は、次いで、クランプ力を作成するように作動される。上記で説明されたように、クランプ力は、電極３０とワークピース１との間のものであるか、電極３０とクランプリング４０との間のものであるか、また、電極３０とタブ４１との間のものであり得る。

【0044】

コントローラ９０は、次いで、熱源２０を作動させ得る。熱源２０は、熱をワークピース１のほうへ放射する。さらに、上記で説明されたように、放射シールド７０がまた、熱をワークピース１のほうへ向け直し得る。いくつかの実施形態では、コントローラ９０は、ワークピース１の所望の温度を実現および維持するために、熱センサ６０から情報を受信し、熱源２０からの出力を調整する。

【0045】

上記の開示は、静電クランプを利用するチャック１００について説明するが、他の実施形態も可能である。たとえば、図６に示されているように、別の実施形態では、電極３０は省略される。むしろ、機械的クランプ８０が、ワークピース１を所定の位置に保持するために使用される。機械的クランプ８０は、垂直および回転移動を機械的クランプ８０に与え得るアクチュエータ８１を使用して付けられ得る。ワークピース１が、上面１３上に置かれることになるとき、機械的クランプ８０は、上面１３から離れて回転され、ワークピース１が、上面１３上の所定の位置にのせられることを可能にする。機械的クランプ８０は、次いで、上面１３に対してまたは突出部１５に対してワークピース１を押すために、回転し、下向きに移動し得る。別の実施形態では、機械的クランプ８０はまた、電磁力によって駆動され得る。いくつかの実施形態では、機械的クランプ８０は、リングまたは複数のタブ８２であり得る。

【0046】

図７は、図１または図６のチャック１００を使用するイオン注入システムを示す。イオン源２５０が、イオンを生成するために使用される。イオン源２５０の抽出開孔の外側に、およびイオン源２５０の抽出開孔に近接して、抽出オプティクス２００が配設され、それは、１つまたは複数の電極を備え得る。抽出オプティクス２００は、イオン源２５０からイオンビームを抽出するために使用される。

【0047】

抽出オプティクス２００から下流に、質量分析器２１０が位置する。質量分析器２１０は、抽出されたリボンイオンビーム２５１の経路を案内するために磁界を使用する。磁界はイオンの飛行経路に、それらの質量および電荷に応じて、影響を及ぼす。分離開孔２２１を有する質量分離デバイス２２０が、質量分析器２１０の出力または遠位端に配設される。磁界の適切な選択によって、選択された質量および電荷を有する抽出されたリボンイオンビーム２５１中のイオンのみが、分離開孔２２１を通して向けられることになる。他のイオンが、質量分離デバイス２２０、または質量分析器２１０の壁に当たり、システムにおいてこれ以上進まないことになる。

【0048】

コリメータ２３０が、質量分離デバイス２２０から下流に配設され得る。コリメータ２３０は、分離開孔２２１を通過する、抽出されたリボンイオンビーム２５１からのイオンを受け取り、複数の平行なまたはほぼ平行なビームレットから形成されるリボンイオンビームを作成する。質量分析器２１０の出力または遠位端と、コリメータ２３０の入力または近位端とは、固定距離離れていることがある。質量分離デバイス２２０は、これらの２つの構成要素間の空間中に配設される。

【0049】

コリメータ２３０から下流に、加速／減速段２４０が位置し得る。加速／減速段２４０は、エネルギー純度モジュールと呼ばれることがある。エネルギー純度モジュールは、イオンビームの偏向、減速、および焦点を独立して制御するように構成されたビーム線レンズ構成要素である。たとえば、エネルギー純度モジュールは、垂直静電エネルギーフィルタ（ＶＥＥＦ）または静電フィルタ（ＥＦ）であり得る。加速／減速段２４０から下流に、チャック１００が位置する。ワークピースは、処理中にチャック１００上に配設される。

【0050】

図７は、ビーム線を利用するイオン注入システムとともに使用されるチャック１００を示すが、他の実施形態も可能である。たとえば、チャック１００は、処理チャンバとともに使用され得、処理チャンバから抽出されるイオンが、ワークピースに直接当たる。これらの実施形態では、イオン注入システムは、イオン源と、上記で説明されたチャック１００とを備え得る。

【0051】

本システムは、多くの利点を有する。第１に、ワークピース１の大部分が、ハウジング１０によって支持されないことに留意されたい。むしろ、ワークピース１のエッジのみが支持される。このようにして、裏側粒子の数が低減される。さらに、固有の曲がりをもつワークピースが、容易にクランプされ得る。さらに、ワークピース１が熱膨張により膨張するとき、ワークピース１の大部分は、旧来のように、チャックの上面と接触しない。これは、膨張しているワークピースがプラテンに対して移動することによって引き起こされる、粒子の作成を最小限に抑える。

【0052】

さらに、ワークピース１を除いて、高温構成要素がない。高真空下でのワークピース１とチャック１００との間の低い熱接点伝導性が、高温ワークピースからチャック１００への低い熱流量を保証する。１つのテストでは、ハウジング１０およびクランプリング４０は、ワークピース１が７００℃を上回る温度まで加熱される間、ヒートシンクの使用によってなど、室温において維持され得ることがわかった。これは、構成要素に対する熱応力を低減し、より長い寿命およびより少ないダウンタイムにつながる。さらに、ハウジング１０が、室温に近い温度において維持され得る場合、より少ない漏れ電流が生じることになる。

【0053】

本開示は、本明細書で説明される特定の実施形態によって、範囲が限定されるべきではない。実際は、上記の説明および添付の図面から、本明細書で説明されるものに加えて、本開示の他の様々な実施形態および修正が当業者に明らかになろう。したがって、そのような他の実施形態および修正は、本開示の範囲内に入るものとする。さらに、本開示は、特定の目的のための特定の環境における特定の実装形態のコンテキストにおいて、本明細書で説明されたが、本開示の有用性がそれに限定されないこと、および、本開示が、任意の数の目的のための任意の数の環境において有益に実装され得ることを、当業者は認識されよう。したがって、以下に記載する特許請求の範囲は、本明細書で説明される本開示の全幅および全趣旨に鑑みて解釈されるべきである。

【図1】