JP4399756B2

JP4399756B2 - 静電チャックからの被吸着物の離脱方法および離脱装置

Info

Publication number: JP4399756B2
Application number: JP2000328309A
Authority: JP
Inventors: 英昭平川; 徹夫北林; 茂美鈴木
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: JP2002134601A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電チャックの吸着面と接する側に絶縁性被膜が形成されている被吸着物を、静電チャックから離脱する離脱方法および離脱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハーを表面処理のためにプラズマエッチングなどするが、この場合、ウェハーを吸着し保持するため、静電力を応用した吸着装置（以後、静電チャックと称す）が用いられている。
この静電チャックは、吸着力を高めて、ウェハーを確実に吸着することが求められるが、その反面、強い吸着力を持ったものほど、その残留電荷による残留吸着力が大きくなってしまう。
つまり、ウェハーを吸着のために静電チャックに加える印加電圧の電源をオフした後も、静電チャックに帯電し、残留吸着力が残ってしまう。
そして、静電チャックに帯電した電荷が放電し、ウェハーが静電チャックから自然に離脱するまではかなりの時間を要してしまい、そのため歩留まりの悪いものとなってしまう。
【０００３】
そこで、静電チャックの残留吸着力を低減させて、速やかにウェハーを離脱する方法が提案されている。
たとえば、静電チャック電極に被吸着物を離脱する前に吸着力とは逆特性でその電圧値が吸着電圧より大きい残留吸着力消滅電圧を印加する方法（特願平１−１０５６７９）、吸着保持用の直流電圧を切断後、一定規則に従って周期の減少する交流方形波を印加する方法（特願平１０−１４２５６３）、ウェハー裏面の酸化膜の厚さを被接触かつ光学的に測定する厚さ計測手段とこの厚さ計測手段で測定した厚さに応じて静電チャックに一連の動作シーケンスを印加する電圧印加手段を有する方法（特願平１０−１９３０１１）など、静電チャック電極自体に印加する電圧をいろいろと工夫することでその解決を図っている。
【０００４】
しかしながら、半導体ウェハーの表面に、酸化膜処理されたものにおいては、静電チャックへの印加電圧を解除した後においても、ウェハーの酸化膜が絶縁性被膜として働いてウェハー自体にも帯電してしまい、その残留電荷が顕著に吸着力として働いて、ウェハー自体が静電チャックを吸着してしまう。
そのため、たとえ静電チャックの残留吸着力を低減させても、ウェハーの残留電荷による吸着力により、静電チャックからウェハーを離脱できないという事実が起きている。
そこで、リフトピンによる与圧を併用する方法が提案されている。たとえば、リフトピンに吸着とは逆向きの力（与圧）を与えておき、離脱時は吸着と逆の電圧を静電チャックに印加する。リフトピンはウェハーの離脱検出手段としても用いられており、１回で離脱しない場合はあらかじめ決められた回数だけ離脱シーケンスを繰り返すというものである。（特願平９−２２３９６１）
また、ウェハー裏面に残留帯電した電荷を、直に消滅させる方法も提案されている。たとえば、静電チャックを貫通し、被吸着物体を静電チャックの被吸着体保持面に対し水平状態に支持し上下駆動されるとともに電気的に接地された導電性の支持ピンと、この支持ピンの先端部に被吸着体を面接触で支持する導電性のゴムとで構成されるリフトピンを通して、ウェハーの電荷を放電させるというのものである。（特願平５−１３９１５７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願平９−２２３９６１においては、ウェハーが離脱する方向にリフトピンへの与圧しているものの、ウェハーの残留電荷による残留吸着力がこの与圧に負ける程度になるまで、自然放電しなければならず、離脱するまでには時間がかかってしまう。
また、ウェハーが離脱するまで複数回離脱シーケンスを実行する必要があり、装置全体が複雑になる可能性がある。
さらに、特願平５−１３９１５７においては、導電性の支持ピンを用いて、ウェハーに帯電する残留電荷をこの支持ピンから流しているため、自然に放電する時間にくらべて短時間に放電するが、ウェハーの酸化膜により確実に支持ピンからすばやく電荷を逃がすことは困難といえる。
いずれの場合も酸化膜処理されたウェハーに関しては確実に短時間に離脱させることは容易でない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、静電チャックの吸着面と接する側に絶縁性被膜が形成されている被吸着物に対して、安価な方法で、かつ、確実に短時間で、さらに、バランスよく、静電チャックから離脱することができる離脱方法および離脱装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本件発明の請求項１は、静電チャックの吸着面と接する側に絶縁性被膜が形成されている被吸着物を、静電チャックの吸着面に載せて静電吸着のために静電チャックの電極に印加電圧を加えて吸着させた後、被吸着物を静電チャックから離脱せる方法において、その静電チャックへの印加電圧をオフするとともに、前記静電チャックから被吸着物を取り外すためのリフトピンを、静電チャックを貫通させて、被吸着物に当接させるとともにさらに、このリフトピンに交流電圧を与えることで、この被吸着物に電圧を与える静電チャックからの被吸着物の離脱方法とした。
【０００８】
これにより、被吸着物に帯電した残留電荷を積極的に取り除くことができる。
そのため、被吸着物の残留吸着力を短時間で低減させて、静電チャックから被吸着物を短時間に確実に離脱することができる。
【００１０】
また、リフトピンを介して交流電圧を被吸着物に与えることができるため、被吸着物に帯電した残留電荷を積極的に確実に取り除くことができる。
【００１１】
そのため、被吸着物の残留吸着力を短時間で低減させて、静電チャックから被吸着物を短時間に確実に離脱することができる。
なお、リフトピンによる与圧を与えて、離脱を促進することもできる。
【００１２】
本件発明の請求項２は、前記リフトピンは、中心より１２０°づつずらした位置に三本配置され、前記交流電圧は、三相交流電圧であり、各リフトピンに位相を１２０度ずらして与えられる静電チャックからの被吸着物の離脱方法とした。
【００１３】
これにより、被吸着物の残留電荷を均一にバランス良く低減することができる。そのため、静電チャックから被吸着物が、短時間に、かつ、確実に、さらに、バランス良く離脱することができる。
【００１４】
本件発明の請求項３は、静電チャックを貫通し、かつ、上下に可動して静電チャックから被吸着物を取り外すためのリフトピンと、このリフトピンに交流電圧を与えるための電圧供給部と、を備えた静電チャックからの被吸着物の離脱装置とした。
【００１５】
これにより、リフトピンを介して交流電圧を被吸着物に与えることができるため、被吸着物に帯電した残留電荷を積極的に確実に取り除くことができる。
そのため、被吸着物の残留吸着力を短時間で低減させて、静電チャックから被吸着物を短時間に確実に離脱することができる。
なお、リフトピンによる与圧を与えて、離脱を促進することもできる。
【００１６】
本件発明の請求項４は、前記リフトピンは、中心より１２０°づつずらした位置に三本配置され、前記電圧供給部は、各リフトピンに位相が１２０度ずれた三相交流電圧を与えるようにされた静電チャックからの被吸着物の離脱装置とした。
【００１７】
これにより、被吸着物の残留電荷を均一にバランス良く低減することができる。そのため、静電チャックから被吸着物が、短時間に、かつ、確実に、さらに、バランス良く離脱することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施例を、図１乃至図４を用いて説明する。
図１は本発明に係る静電チャック３の構造、リフトピン４の配置および電圧供給部６を示す。
【００１９】
静電チャック３は、電極が２つ設けられている双極型の静電チャック３である。
リフトピン４は、中心より１２０°づつずらした位置に３本配置してある。
リフトピン４には、電圧供給部６からの商用の三相交流電圧（ＡＣ２００Ｖ）を供給するための電源をオンオフするためのスイッチ（ＳＷ２）が、電流制限用保護抵抗（抵抗値１０Ｋ〜１００ＫΩ）を介して、接続されている。
静電チャック３には、これらのリフトピン４に併せて貫通用穴５が３個所設けられている。
そして、リフトピン４は被吸着物２に当接し与圧することができるように、貫通用穴５を貫通して上下に可動するように設けられている。
【００２０】
被吸着物２の吸引は、静電チャック３内部に作られた２枚の電極間に直流電圧（１０００Ｖ）を印加することにより行われる。
この静電チャック３への印加電圧を制御するために、スイッチ（ＳＷ１）が設けられている。
ＳＷ１、ＳＷ２の制御は、図示しない制御装置によって規定のシーケンスにしたがって制御される。
【００２１】
上述した離脱装置１を用いて、静電チャック３からの被吸着物２の離脱実験を行なった。
（実施例１）
被吸着物２に所定の電圧を掛けた場合の離脱時間と電圧を掛けなかった場合の離脱時間とを対比すべく、下記要領で実験を行なった。
まず、被吸着物２を吸着するために、直流電圧供給用スイッチＳＷ１をオンにした。
１０秒後にリフトアップピンを上昇させ、被吸着物２裏面に接触させると同時に所定の与圧を与えた。なお、この与圧は、２Ｎから５Ｎまでの範囲（３種類）で行なった。
さらに、静電チャック３への印加電圧の電源は６０秒間オンを保持した。
その後、この電源をオフすると同時にリフトアップピンに商用三相交流電圧を与えるためスイッチＳＷ２をオンした。
そうして、吸着用電圧オフ後、被吸着物２が静電チャック３より離脱するまでの時間を測定した。
なお、吸着用電圧オフとは静電チャック電圧印加端子への直流電圧供給を断ったのち直流電圧印加端子を回路オープン状態またはショート状態とすることである。今回の実験では直流電圧供給断からショート状態としたがどちらでも同じ効果が得られる。
また、使用した静電チャック３は、８インチ双極型静電チャック３であり、吸着印加電圧は１０００Ｖ（±５００Ｖ）とした。
また、被吸着物２は、８インチ両面酸化膜０．５μｍ付のウェハーを使用した。
また、この実験は１０^-4Ｔｏｒｒの真空中で実施した。
被吸着物２の離脱用に、被吸着物に商用周波数（５０Ｈｚ）の交流２００Ｖを印加した。
【００２２】
次に、この実験結果を図２と図３に示す。
縦軸は、吸着印加電圧をオフした後から被吸着物２が静電チャック３から物理的に離脱するまでの時間（秒）である。
横軸は、リフトピン４に与えた与圧（Ｎ）を示している。
なお、縦軸で、１２０秒たっても被吸着物２が離脱できなかった場合には、グラフの表記上、離脱時間１２０秒として表記している。
図２および図３に示すように、商用交流三相電圧を与えたものはリフトピン４与圧が２Ｎ〜５Ｎの範囲において、吸着用電源をオフしただけでは１２０秒経っても離脱できなかったが、被吸着物２にリフトピン４を介して電圧を掛けることで２０秒以下の短い時間で確実に離脱することができた。
また、被吸着物２が静電チャック３からバランスよく離脱することができた。
つまり、３本のリフトピン４を用いて、均等に帯電を除去するようにしたため、残留吸着力もバランス良く無くすことができたと言える。
なお、ウェハーの個体差があるため、複数枚のウェハーを用いて、実験を行ない、いずれも図２および図3と同様の結果が得られた。
【００２３】
（実施例２）
次に、リフトピン４に加える電圧と離脱時間との関係を調べるため、図１に示す離脱装置１を用いて、下記の実験を行なった。
図４は、リフトピン４を通して被吸着物２にあたえる三相交流電圧の交流電圧値を０Ｖ（端子間ショート）、１００Ｖ、２００Ｖ、２４０Ｖと変化させた場合の被吸着物２の離脱時間を表している。
図４に示すように、三相交流電圧の値が大きいほど離脱時間が短くなることが分かる。
交流電圧値０Ｖ（端子間をショートした）とした場合には、リフトピン４の与圧が４Ｎを超えて初めて離脱時間が５０秒以下となった。
なお、３Ｎを超えた場合、被吸着物２が静電チャック３から離脱すると同時にバウンドしてしまうおそれがあり、このリフトピン４の与圧は３Ｎ以下とすることが好ましい。
そのため、端子間をショートしただけでは、５０秒以下の離脱時間を達成することは困難である。
したがって、被吸着物２に影響を与えない程度の電圧を加えて、被吸着物２の残留電荷を強制的に取り除くようにすれば、離脱時間を５０秒以下に確実に短縮させることができる。
【００２４】
なお、ここでいう被吸着物２としては、絶縁性被膜付ウェハーの他に、ガラスなどが挙げられる。また、絶縁性被膜とはシリコン酸化膜や窒化膜などをいう。また、ここで用いた静電チャック３は双極型を用いたが、単極型を用いてもよい。
また、被吸着物２に印加した電圧は、三相交流電圧として実験を行なったが、単相交流電圧、さらには、直流電圧を被吸着物２に印加して、積極的に被吸着物２の残留電荷を除去するようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明した如く本発明によれば、絶縁性被膜付の被吸着物２に残留電荷が残ったとしても、静電チャック３からこの被吸着物２を、簡単な方法で確実にバランス良く離脱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本件発明の一実施形態を達成する装置の概略図である。
【図２】ウェハーＮｏ１の実験結果である。
【図３】ウェハーＮｏ２の実験結果である。
【図４】リフトピンを通して被吸着物にあたえる三相交流電圧と離脱時間の関係を示す実験結果である。
【符号の説明】
１離脱装置
２被吸着物
３静電チャック
４リフトピン
５貫通用穴
６電圧供給部

Claims

静電チャックの吸着面と接する側に絶縁性被膜が形成されている被吸着物を、静電チャックの吸着面に載せて静電吸着のために静電チャックの電極に印加電圧を加えて吸着させた後、被吸着物を静電チャックから離脱せる方法において、
その静電チャックへの印加電圧をオフするとともに、前記静電チャックから被吸着物を取り外すためのリフトピンを、静電チャックを貫通させて、被吸着物に当接させるとともにさらに、このリフトピンに交流電圧を与えることで、この被吸着物に電圧を与えることを特徴とする静電チャックからの被吸着物の離脱方法。
前記リフトピンは、中心より１２０°づつずらした位置に三本配置され、前記交流電圧は、三相交流電圧であり、各リフトピンに位相を１２０度ずらして与えられることを特徴とする請求項１に記載の静電チャックからの被吸着物の離脱方法。
静電チャックを貫通し、かつ、上下に可動して静電チャックから被吸着物を取り外すためのリフトピンと、このリフトピンに交流電圧を与えるための電圧供給部と、を備えてなることを特徴とする静電チャックからの被吸着物の離脱装置。
前記リフトピンは、中心より１２０°づつずらした位置に三本配置され、前記電圧供給部は、各リフトピンに位相が１２０度ずれた三相交流電圧を与えることを特徴とする請求項３に記載の静電チャックからの被吸着物の離脱装置。