JP2003520416A - 静電保持装置 - Google Patents

静電保持装置

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JP2003520416A JP2000581742A JP2000581742A JP2003520416A JP 2003520416 A JP2003520416 A JP 2003520416A JP 2000581742 A JP2000581742 A JP 2000581742A JP 2000581742 A JP2000581742 A JP 2000581742A JP 2003520416 A JP2003520416 A JP 2003520416A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、シリコンのような導体もしくは半導体材料でつくられたウエハーを、微細加工もしくは例えば真空室内でのプラズマ処理のようなその他のタイプの処理方法に付する際に、これを保持するために特に設計された静電保持装置に関する。 【解決手段】この装置は、少なくとも２個の電極が下側に配置されている電気絶縁面から成る。これらの電極には直流が給電され、その極性は蓄積された静電荷を放出するため周期的に反転される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はシリコンのような導体もしくは半導体材料でつくられたウエハーを
、微細加工もしくは例えば真空室内でのプラズマ処理のようなその他のタイプの
処理方法に付する際に、これを保持するための静電保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製造工程の全体を通して実行される様々な処理作業では、材料のウエハーを保
持部材上にしっかりと保持する必要がある。このウエハーは一般に自動化された
装置によって１つの部署から他の部署へ動かされる。
【０００３】 ウエハーの上側表面の外周上に支えられたフランジによってウエハーを支える
ことは公知であるが、これらのシステムはウエハーの１部を独占してしまうとい
う欠点があり、ウエハーは処理されることができずに失われてしまう。
【０００４】 半導体材料のウエハーを絶縁面上に置き、この絶縁面上に２個の電極を配置す
るという原理を用いる静電保持システムも公知である。これらの２個の電極には
異なるポテンシャルがかかる。従ってこれらの２個の電極により生じる電界は「
静電粘着」と呼ばれる現象を引き起こす。
【０００５】 ウエハー上で実行される微細加工処理はきわめて高い精度を必要とするから、
処理工程全体にわたってウエハーは完璧に保持されていなければならない。しか
しながら、ウエハーないしソールプレートを形成する半導体材料がある一定時間
にわたって同一極性の電界にさらされるとき、外部電界がもはや加えられないと
き、ウエハーをこの表面に粘着させておく負荷が蓄積する傾向がある。
【０００６】 米国特許ＵＳ第５４５２１７７号は、円形の絶縁面上の静電気保持装置を開示
しており、絶縁面の下側に規則正しく対に配置した少なくとも６個の電極が置か
れており、これらの電極は円形面の中心に関して相互に向き合っている。電極に
は６つの異なる電圧を供給する交流発電機から給電が行われ、各対の電極には周
期的に異なる極性で電圧がかけられる。３対の電極には、第３の電極対が極性を
変える時、２対の電極に給電が行われるようにして、１２０度の位相で位相をず
らされた信号が付与される。整流周波数は３０Ｈｚのオーダーである。
【０００７】 この成果に達するためには、このシステムはきわめて複雑で、従ってコスト高
の電極を供給するための機構を必要とし、さらに他方では交流電圧の使用が、ウ
エハーに電子部品が備え付けられるときにこれを害する電流がウエハー内を流れ
ることになる。
【０００８】 ヨーロッパ特許ＥＰ第２９４５５６号は直流電圧を印加される２個の電極から
成る静電気保持システムを開示している。目的物を保持するための各サイクルの
間に電極の極性は静電荷を放出するために逆転される。この特許に開示された電
極の配置構成（交流のフィールドラインで）は目的物内の電界分布を最適化する
ために適していない。従って静電気粘着圧は目的物の全面で一様でないという危
険が生じる。他方では、この特許は２個の電極の存在に限定されている。従って
ウエハーの処理中に極性を変えることは、極性が逆転する瞬間にはがれるかもし
れないから、不可能である。最後に、もし目的物を押さえている時間が比較的長
ければ、蓄積された静電荷が目的物をはずすのを難しくするだろう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の静電気粘着における主な課題は、目的物の強い粘着を得ることと同
時に容易にはがすことに成功することであり、こうして目的物が保持されている
間電荷が蓄積するのを防ぐことができることにある。
【００１０】 本発明の目的は、経済的利益のある簡単な構造の、ウエハーの完璧な保持を確
保しながら同時にその取り外しを妨げる恐れのある電荷の蓄積を防止する新規の
静電保持装置を提案することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、この静電保持装置の表面は電気的に絶縁されており、その下側には
最低２対の電極が配置されており、この装置は、この２対の電極が、常時少なく
とも１対の電極がウエハーを押さえているようにしながら、異なる極性で周期的
に給電されることを特徴とする。
【００１２】 本発明のもう一つの特徴は、電極が円形をしていることにある。従って、ウエ
ハーを押さえる圧力はその外周の全体に渡って一定である。このことによって、
ウエハーは常時その外周で押さえられており、その表面上の孤立点で何らかの応
力を受けるとき、ウエハーが変形する危険がない。
【００１３】 本発明のもう一つの特徴によれば、保持装置の表面はウエハーと装置の間の接
触面を制限することを可能にする幾何学的変化を持っている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の静電保持装置の好適実施例について図面に基づき説明する。 図１（ａ）（ｂ）に示すように、静電保持装置は、固定するべきウエハー２が
表面３と接触して上に載っている、電気的に絶縁された材料で作られたソールプ
レート１から成る。電極４及び５はこの表面３の下側に配置されている。 本実施例によれば、ソールプレート１は、電極４及び５が上に配置されたベー
スプレート２２を有しており、該ベースプレート２２上を誘電層２３で覆うよう
に構成されている。電極４及び５と、誘電層２３は、当業者に公知の技術にした
がって厚い膜をシルクスクリーン印刷（ｓｅｒｉｇｒａｐｈｙ）することによっ
て作ることができる。誘電層２３の場合、厚い膜のセリグラフィー技術を使用す
ることによって、ウエハーと接触する表面上に幾何学的変化を容易に作り出すこ
とが可能である。これらの幾何学的変化は、例えば***ないし接点端子で作られ
ており、ウエハーと粘着デバイスの間の接触面を限定することを可能にする。こ
うして、ウエハーを適切に押さえるのに必要な最適面を得ることが可能である。
実際、接触面が極めて小さいときは保持力は充分ではなく、接触面がかなり大き
いときはウエハーをすばやくはがすことが難しくなる。
【００１５】 ベースプレート２２は任意のタイプの誘電材料、すなわち電気的に絶縁された
材料で作られることができる。 本発明の第１実施例によれば、ベースプレート２２はヴァージンアルミナで作
られる。これはまた、チタンもしくはモリブデンで作られることもできる。電極
を覆う誘電層２３も、例えばセラミックベースを持つ任意のタイプの誘電材料で
作られることができる。
【００１６】 ウエハー２は表面３上に平らに配置される。第１実施例によれば、電極４及び
５は円形をしており、ウエハーと平行に表面３上に配置されている。この配置構
成では、電極は直径の異なる同心円のリングを持ち、その中心はソールプレート
１の中心と一致する。電極は、ソールプレート３が一般に円形であることから、
円形のかたちが好ましく、外周全体での固定を可能にする。しかしながら、例え
ば長方形の部品を押さえるためには、電極はそれと一致する形状の装置であるこ
とができる。ウエハー２はその中心が電極のリングの中心と一致するようにして
表面３上に配置されなければならない。電界の適正分布を得るために、電極を形
成するリングの平面は同じ面積を持つ。中央の電極５はリングとディスクのかた
ちに作られることができる。電極４及び５には、例えば１０００ボルトの直流を
供給する電源６を介して異なる電圧が印加される。ウエハーと２個の電極の間に
生じるフィールドラインが、表面３上へのウエハー２の静電粘着を可能にする。
粘着圧は２個の電極間の電圧差の二乗に比例する。
【００１７】 電極が強い電界にさらされると、ソールプレート１とウエハー２を構成する材
料は静電荷を蓄積しようとし、これが電極への給電がもはやなくなってもウエハ
ーの取り外しを妨害する危険を引き起こす。この静電荷の蓄積は、装置への給電
時間と電圧値に比例する。
【００１８】 表面３に載ったウエハーは通常、それからマニピュレータアームによって掴ま
れるためにその表面上に分配されたロッド２０によって持ち上げられる。ロッド
は例えばアクチュエータの作用でソールプレート１を通過する穴２１内を垂直に
移動する。従って、もしウエハーが表面３にくっついたまま留まっていれば、こ
れを壊してしまうだろうことは容易に想像できる。
【００１９】 ２個の電極から成る装置の場合、比較的短い固定時間を要求するプロセスにと
っては、ウエハー２が荷電される時間がないから、ウエハーを１個交換する間に
２個の電極の極性を反転することが解決になる。このようにして、ソールプレー
ト１によって蓄積された電荷は排出することができる。このため、電源には、例
えば製造ないし処理サイクルと同期化させて極性を反転するための公知タイプの
自動化システムが備えられており、例えばサイクルの各終端で極性が反転される
。
【００２０】 もっと長い処理時間あるいはもっと大きな粘着力が要求される場合には、本発
明は、常時最低１対の電極が部品を押さえているようにして、異なる極性で周期
的に給電される数対の電極を用いればよい。図２（ａ）に示す本発明の別の実施
例によれば、電極は対で機能する４個の同心円リング７，８，９及び１０の形で
作られている。このため電源にはポラリゼーションのためと電極に周期的に給電
するシステムが備えられている。電極のポラリゼーションと電極への給電のサイ
クルは例えば以下のようであることができる。 ｔ０からｔ１までは、電極７にはプラス電流が、電極９にはマイナス電流が流
れる。 ｔ１からｔ２までは、電極７にはプラス、電極９にはマイナスが流れ、電極８
にはプラス、電極１０にはマイナスが流れる。 ｔ２では、電極７及び９は、電極８及び１０がすでにリレーの代わりになって
いるので、もはや給電される必要がない。 ｔ２からｔ３までは、電極８にはプラス電流が流れ、電極１０にはマイナスが
流れる。 ｔ３からｔ４までは、電極８にはプラス電流が流れ、電極１０にはマイナス、
そして電極７及び９には再度給電されるが、この際の極性は電荷を排出できるよ
うに異なったものとなる。 ｔ４からｔ５までは、電極７にはマイナスが、電極９にはプラスが流れる。 このようにして周期はウエハーの処理ないし製造工程の全体にわたって続行す
る。 上記の電極対は装置の機能を説明するための単なる一例にすぎず、電極７及び
１０が一緒に機能するか、あるいは他の組み合わせも可能であることは容易に想
像されるところであろう。
【００２１】 図２（ｂ）に示すもう一つの実施例によれば、各電極は、粘着力のさらに良い
配分を得るようにして、２つに分割されており、すなわち４対の電極から成る。
給電サイクルは上記と同じである。
【００２２】 の発明によれば、この極性反転の原理によって、ソールプレートは電荷の蓄積
なしにいつまでも押さえておかれることができる。さらに、もはやかなり大きな
値の電圧があまりにも急速にウエハーに印加される危険はないから、粘着圧はも
っと大きくなり得る。
【００２３】 電極の整流時間は、供給電圧ならびにウエハーの荷電容量にしたがって変わり
得る。一例として、電圧１０００ボルトで固定されたシリコンウエハーの場合、
最適整流時間は１分、すなわち整流周波数０．０１６Ｈｚである。この時間は可
変であって、数秒以下まで落とすことができることは明白である。しかしながら
、電源の構成部品に損害を与えるような過度の整流は避けることが大切である。
通常では、整流周波数は０．０１Ｈｚから１Ｈｚの間であることができる。電源
６の部品ならびに実施例は、当業者に完全に公知であるから、詳細に説明する必
要はない。一例として、整流系はプログラム可能なオートマトンによって制御さ
れるリレーによって作られることができる。
【００２４】 電極を構成するリングの数は４個もしくは８個に全く限定されず、その数は本
発明の範囲を超えることなく、もっと多いことさえ可能である。
【００２５】 電極の構造もまた、図３（ａ）及び（ｂ）に示したもの以外にも数多くの形を
持つことができる。均斉で等しい面積であることが、すべての電極構造に共通の
要点である。図３（ａ）では、電極１５は相対向する対の形で機能する４個の円
板部分である。電極を構成するこれらの部分の数は、ソールプレート内の応力と
求める粘着圧分布に従って可変であり、電極は図３（ａ）に示すように４個であ
ることができる。もっと大きな圧力については、電極対の数は図３（ｂ）に示す
ように増加されることができる。 その他、この発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論であ
る。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の静電保持装置によれば、目的物の強い粘着を得るこ
とと同時に容易にはがすことができ、目的物が保持されている間電荷が蓄積する
のを防ぐことができる。 また、経済的利益のある簡単な構造の、ウエハーの完璧な保持を確保しながら
同時にその取り外しを妨げる恐れのある電荷の蓄積を防止する静電保持装置を提
案することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の静電保持装置の好適実施例で、（ａ）は概略的な断面図、（ｂ）は
その平面図である。
【図２】 この発明の保持装置の別の実施形で、（ａ）は４つの電極を備えているものの
平面図、（ｂ）は８つの電極を備えた変形例の平面図である。
【図３】 （ａ）は電極配置の別の実施例の静電保持装置の平面図、（ｂ）は電極配置の
異なる実施例の静電保持装置の平面図である。
【符号の説明】
１ ソールプレート ２ ウエハー ３ 表面 ４ 電極 ５ 電極 ６ ＤＣ電源 ７ 電極 ８ 電極 ９ 電極 １０ 電極 ２０ ロッド ２１ 穴 ２２ ベースプレート ２３ 誘電層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ， ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ， ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，Ｌ Ｃ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 エルナンデス ジョゼ フランス国， セデックス５ Ｆ−34196 モンペリエ， パーク アロメディシ ン， リュ デ ラ クロワ ヴェール， 625 (72)発明者 クロード リチャード フランス国， セデックス５ Ｆ−34196 モンペリエ， パーク アロメディシ ン， リュ デ ラ クロワ ヴェール， 625 (72)発明者 ヘイル ウィリアム アメリカ合衆国， 02060 マサチューセ ッツ州， マサチューセッツ， ノース シチュエート， カントリーウェイ 809 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA03 HA08 HA18 HA19 MA28 MA32

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導体ないし半導体材料のウエハーを静電気的に保持するため
    の装置であって、上にウエハー２を並べる、電気的に絶縁されたソールプレート
    １と、少なくとも一対の電極４、５または少なくとも２対の電極７，８，９、及
    び１０とから成っており、そのうち対の２個の電極は電源６によって生じる電圧
    差を受け、電源は直流電流を給電し、従って強力な電界を発生し、これらの電極
    は絶縁面の下側に配置されており、 これらの電極対が、常時少なくとも１対の電極がウエハーを固定しているよう
    にして、様々な極性で周期的に給電されることを特徴とする静電保持装置。
  2. 【請求項２】 電極が同心円のリングであることを特徴とする請求項１に記
    載の静電保持装置。
  3. 【請求項３】 電極の配列が、ソールプレート１の中心に関して対称もしく
    は同心であることを特徴とする請求項１または２に記載の静電保持装置。
  4. 【請求項４】 １対を形成する２個の電極の平面が同じ面積を持つことを特
    徴とする請求項１から３に記載のいずれかの静電保持装置。
  5. 【請求項５】 ウエハーと粘着装置との間の接触面が幾何学的変化（例えば
    ***もしくは接点端子）を持つことを特徴とする請求項１から４に記載のいずれ
    かの静電保持装置。
  6. 【請求項６】 電極及び誘電層２３が、ベースプレート２２上に厚い膜をシ
    ルクスクリーン印刷（ｓｅｒｉｇｒａｐｈｙ）することによって作られることを
    特徴とする請求項１から５に記載のいずれかの静電保持装置。
  7. 【請求項７】 電極の給電サイクルが以下の通りであり得ることを特徴とす
    る請求項１から６に記載のいずれかの静電保持装置。 ｔ０からｔ１までは、電極７にはプラス電流が、電極９にはマイナス電流が
    流れる。 ｔ１からｔ２までは、電極７にはプラス、電極９にはマイナスが流れ、電極
    ８にはプラス、電極１０にはマイナスが流れる。 ｔ２では、電極７及び９は、電極８及び１０がすでにリレーの代わりになっ
    ているので、もはや給電される必要がない。 ｔ２からｔ３までは、電極８にはプラス電流が流れ、電極１０にはマイナス
    が流れる。 ｔ３からｔ４までは、電極８にはプラス電流が流れ、電極１０にはマイナス
    、そして電極７及び９には再度給電されるが、この際の極性は電荷を排出できる
    ように異なったものとなる。 ｔ４からｔ５までは、電極７にはマイナス電流が、電極９にはプラス電流が
    流れる。 このようにして周期はウエハーの処理ないし製造工程の全体にわたって続行
    する。
  8. 【請求項８】 各電極７，８，９及び１０が２つに分割されていることを特
    徴とする請求項１から７に記載のいずれかの静電保持装置。
  9. 【請求項９】 電極の整流周波数が０．０１Ｈｚから１Ｈｚの間であること
    を特徴とする請求項１から８に記載のいずれかの静電保持装置。
JP2000581742A 1998-11-10 1999-11-10 静電保持装置 Expired - Fee Related JP4763890B2 (ja)

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