JP2002299426A - 静電チャックユニット - Google Patents
静電チャックユニットInfo
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Abstract
造装置において、放電短絡を起こすことなく大気圧から
真空中まで連続的に使用可能な試料搬送固定兼用静電チ
ャックユニットを提供することを目的とする。 【解決手段】 半導体製造装置に用いられる静電チャッ
クユニットであって、静電チャック内部に電気回路的に
並列に外付けコンデンサーを内蔵可能とした構造にする
ことで吸着電圧切断後においても試料の吸着が可能とな
るようにし静電チャックを用いた搬送系の設計が簡素で
製作が安価にできるようにした。
Description
ウエハやガラス基板等の試料を加工する半導体製造装置
で使用される静電チャックユニットの構造およびその使
用方法に関するものである。
で試料を加工する工程が多い。この場合の半導体製造装
置への試料の搬入、加工、及び搬出手順は、大気圧下で
試料搬送機構に試料を保持させ、ロードロックチャンバ
ー内で大気圧から加工プロセスチャンバに近い真空圧力
領域まで減圧される。その後試料は減圧下のロードロッ
クチャンバーから処理室である加工プロセスチャンバー
内に搬入され所定の位置に固定され、所定の加工プロセ
スを実施する。加工プロセス終了後、試料は加工プロセ
スチャンバーからロードロックチャンバーに搬出され、
真空から大気圧に戻され半導体製造装置外に搬出され
る。
ドロックチャンバー内で試料を大気圧下から必要な減圧
環境下まで、連続して保持可能な試料搬送機構が必要と
なるが、この条件を満たす一例として、特願2000−
38784号や、その断面の概略図を示した図1のよう
な搬送/固定兼用静電チャックがある。図1は従来の搬
送/固定兼用静電チャックの概略断面図を示し、図2は
その動作を説明するためのチャンバー模式図である。半
導体製造装置の総部品点数を減らすため、一枚の静電チ
ャックで半導体製造装置内の搬送と加工プロセス時の固
定の両方が兼用可能な構造を取っている。つまり、静電
チャックには2系統の電源から接続される電極端子2
2、23が設けられている。ロードロックチャンバー2
7内では、搬送用電源ケーブル30を介して電源31よ
り電圧が印可され試料を吸着し、加工プロセスチャンバ
ー25内に移送される。ロードロックチャンバーと加工
プロセスチャンバー間が隔壁26によって縁切りされる
ため連続的に吸着可能とするために、加工プロセスチャ
ンバーの所定位置において、静電チャックの他方の電極
端子22に別系統の電源28と接続された固定用電源ケ
ーブル29が接続され電圧が印可されかつ、一方の搬送
用電源ケーブル30は切り離されて静電チャックの受け
渡しが完了する。その後加工プロセスチャンバーが隔壁
によって隔離26され、真空度が上げられ試料が処理さ
れる。
ック24がロードロックチャンバー27から加工チャン
バー25へ移動するに伴い静電チャックの搬送用電源ケ
ーブル30、加工チャンバー内の固定用電源ケーブル2
9も同時に移動するような構造としなければならない。
また搬送用電源31から固定用電源28の切り替えのた
めの電源切り替えシーケンス等の制御が必要となる。こ
のため装置全体の構造が複雑となり高価にならざるを得
なかった。特に処理チャンバーがトランスファーチャン
バーに対して放射状に複数配置されるマルチチャンバー
システムにおいては静電チャックを搬送と固定の両方に
使用するには搬送系が複雑になりすぎて困難な状況とな
っている。また従来の方式においては静電チャック自体
にも搬送用電極端子23と固定用電極端子22を配置し
なければならずそのために電極パターン設計の自由度が
無くなり設計が複雑となる。しかも電極端子は電極パタ
ーンの占有面積を小さくするので電極端子が無い場合と
比較して全面積あたりの静電吸着力が低下することとな
り最悪移動の際の振動などで試料が静電チャックからず
れる可能性があった。このために強い吸着力が要求され
ていたが逆に電圧切断後の残留する静電吸着力も大きく
試料を容易に離脱させることが困難で逆電圧を加えた
り、リフトピンで突き上げたりしなければならずこのた
め装置全体の製作費が高くなる傾向にあった。
れたもので、本発明の目的は、減圧下での試料加工プロ
セスを持つ半導体製造装置において、簡単でしかも安価
な方法で大気圧から真空中まで連続的に使用可能な試料
搬送固定兼用静電チャックユニットを提供することにあ
る。
に本発明の請求項1は、試料を静電吸着するために平面
状電極を具備した静電チャックにおいて、その平面状電
極と電気回路的に並列にコンデンサーを接続したことを
特徴としている。本発明によれば、図4に示した概略電
気回路のように配線され、静電チャック電極と電気回路
的に並列にコンデンサーを接続している。このとき電源
11a、11bの配線9をスイッチ8で切断しても給電
時に充電されたコンデンサー12が放電することによっ
て静電チャックの平面状電極3に給電されることにな
る。こうすればコンデンサー12に蓄えられた電荷がな
くなるまで静電チャック1への給電が続くため静電吸着
力を長時間残留させられる。よって従来のようなケーブ
ル類を搬送/固定兼用静電チャック24の移動とともに
移動させるような必要は一切必要ない。
ャックに内蔵したことを特徴としている。本発明によれ
ば、図6に示したように静電チャックにコンデンサー1
2を内蔵した構造としているので、搬送系を設計する場
合にコンデンサーの出っ張りがないため設計が容易とな
り製作面も含めて安価に製作が可能となる。
アルミナ焼結体からなり、その体積抵抗率が室温で10
9〜1012Ωcmであることを特徴としている。本発
明によれば、試料を静電チャックから離脱させる場合は
すみやかに行える。その結果、試料離脱のために特別な
装置を必要とせず、装置全体の設計が複雑でなくそのた
め製作費を削減することが可能となる。
ャックの下部に位置するプレートに内蔵したことを特徴
としている。本発明によれば、図3に示したように静電
チャックの下部に位置するプレートにコンデンサー12
を内蔵した構造とした。こうすることによりよりコンデ
ンサーを取り付ける設計の自由度が増す。
て図4、図5、及び図6に基づいて具体的に説明する。
本発明に使用する静電チャックは素材がアルミナ焼結体
からなり、その体積抵抗率が室温で109〜1012Ω
cmの範囲のものとし、吸着電圧切断後の電圧放電特性
において時定数が小さいものを用いる。その吸着面は凸
部突起2a、外周部突起2b、凹部4が設けてある。
コンデンサー配置用パターンを気にすることなく自由に
設計する。その後コンデンサー配置用のパターン別途設
計するが必要なコンデンサーの個数分だけ直列または並
列にコンデンサー配置パターンを設計する。なおこのコ
ンデンサーの配置パターンは電気回路的に電極パターン
と並列になるよう設計する。電極パターンはそのまま平
面状電極3を形成する。静電チャックにコンデンサー1
2を内蔵する場合は図6に示すように静電チャックの吸
着面とは反対側の裏面に配置され、端子7と電気的に接
続される。
プ成形されたアルミナ素材を何枚か積層し決められた厚
みのところで上記電極パターンを金属スクリーン印刷し
再度アルミナ素材を積層、そしてコンデンサー配置パタ
ーンを金属スクリーン印刷その後上記電極パターンとコ
ンデンサー配置パターンを電気的に接続するためのビア
ーホールを作成、その後再度積層、焼成といった手順で
静電チャックは製作される。ここで使用するコンデンサ
ーは積層セラミックの表面実装タイプの小型のものがよ
くこれらは所定の個数だけコンデンサー配置パターンに
半田付けされ静電チャック裏面の所定の場所に固定され
る。
は静電チャック1の下部に接合層6を介して接合される
プレート5に配置される場合もある。プレートに内蔵す
ることによりコンデンサーの静電容量を大きくできた
り、変更が容易にできる。次に実際の搬送を例にとって
図4の概略電気回路図で動作説明をする。ロードロック
チャンバーで電源か11a、11bら電圧が供給され試
料を吸着した静電チャックは加工プロセスチャンバーへ
送るために電源電圧がスイッチ8により切断されるがそ
の電極と電気回路的に接続されたコンデンサー12のた
め静電チャックの平面状電極3の電圧はすぐにはゼロに
ならない。そのため試料は静電チャックに吸着されたま
ま加工プロセスチャンバーまで図示しない搬送装置で搬
送できる。
着のための電源11a、11bより電圧供給が行なわれ
試料は処理される。加工プロセス終了後、同様な手段で
ロ−ドロックチャンバーに戻すことができる。試料を静
電チャックから離脱させる場合は電源を切断後スイッチ
ボックス13を閉じコンデンサー12に余分に蓄積され
た電荷を放電させればよい。スイッチボックス内には必
要に応じて負荷抵抗が挿入されている。特に本発明に用
いた静電チャックはその体積抵抗率が室温で109〜1
012Ωcmの範囲のもので吸着電圧切断後の平面状電
極間の電圧放電特性において時定数が小さいためすばや
く減衰する。それに応じて静電吸着力は急速に減衰し試
料の離脱は容易に行われる。体積抵抗率の下限を109
Ωcmとしたのはこれより下がると試料10及び平面状
電極3間に流れる電流が非常に大きくなり、電源の負荷
が大きくなりすぎたり、加工プロセス自体に影響を与え
る場合があるからである。上限値を1012Ωcmとし
たのはこれ以上大きいと平面状電極間を短絡しても時定
数が大きすぎるため試料を離脱したいときに離脱に時間
がかかりすぎるからである。
ナを主成分とするが焼成前に体積抵抗率の管理しても焼
成後においては体積抵抗率のばらつきがある。体積抵抗
率のばらつきは残留する静電吸着力の減衰スピードに直
接影響をあたえるためそのまま残留する静電吸着力のば
らつきとなっていた。
チボックス13内に図示しない調整用コンデンサー挿入
することである程度調整できることとなるため製品の特
性公差を広げることができる。
(切断)後30秒後の残留する静電吸着力の大きさを比
較する。吸着力の評価は試料を真空中で横方向に引っ張
り摩擦力として計測した。 静電チャックの体積抵抗率 1011Ωcm 静電チャックの誘電層の厚さ 1mm 静電チャックの表面粗さ Ra0.2μm コンデンサーの静電容量 1μF 電源電圧 ±500V 電圧印可時間 60秒 試料 8インチシリコンウェハ (結果) コンデンサーなしのとき 1gf/cm2以下 コンデンサーありのとき 4kgf/cm2以上 上記の結果のようにシリコンウェハのような電導性があ
る試料は電源を切断するとすぐに静電吸着力がなくな
る。これに対して本発明を利用すれば電源切断後搬送す
るのに十分な時間静電吸着をさせておくことができる。
する。本発明は、半導体製造装置に用いられる試料の搬
送固定兼用の静電チャックユニットでありこれを用いて
搬送系を設計すると設計が簡素化され安価に搬送系の製
作が可能となる。
Claims (4)
- 【請求項1】 試料を静電吸着するために平面状電極を
具備した静電チャックにおいて、その平面状電極と電気
回路的に並列にコンデンサーを接続したことを特徴とす
る静電チャック。 - 【請求項2】 前記請求項1に記載する静電チャックに
おいて、前記コンデンサーは静電チャックに内蔵したこ
とを特徴とする静電チャック。 - 【請求項3】 前記請求項1に記載する静電チャックに
おいて、前記静電チャックは素材がアルミナ焼結体から
なり、その体積抵抗率が室温で109〜10 12Ωcm
であることを特徴とする静電チャック。 - 【請求項4】 前記請求項1に記載する静電チャックに
おいて、前記コンデンサーは静電チャックの下部に位置
するプレートに内蔵したことを特徴とする静電チャック
ユニット。
Priority Applications (1)
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- 2001-03-29 JP JP2001096340A patent/JP4730697B2/ja not_active Expired - Fee Related
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