JPH01181544A - 静電チャック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野〕 本発明は、例えば半導体集積回路の製造装置において用
いられ、その表面上に成膜処理又はエツチング処理等の
各種処理を施される試料を、静電力により吸着、保持す
る静電チャックに関する。

〔従来技術〕

例えば、電子サイクロトロン共鳴（Ｅ　１ｅｃｔｒｏｎ
旦ｙｃｌｏｔｒｏｎ　　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ）を利用し
て生成されるＩＥＣＲプラズマにより、半導体基板上に
所望の物質の薄膜を形成せしめるＣＶ口（Ｃｈｅ＋ｍ１
ｃａｌ　Ｖ　ａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）装置、
半導体基板上に微細な回路パターンを形成せしめるドラ
イエツチング装置等の半導体集積回路の製造装置は、プ
ラズマ生成室内に生成されるＥＣＲプラズマを、例えば
発散磁界の作用により引出し、プラズマ生成室に連設し
た試料室内に保持された半導体基板上に照射して、該基
板上に薄膜の形成文はエツチングを行うものであり、こ
れらの装置においては、半導体基板を試料室内に保持す
るために、静電吸着作用を利用する静電チャックが用い
られている。

この静電チャックとして、薄膜状の絶縁体にて外側を被
覆してある平板状の導電体を前記試料室内に固設し、絶
縁体の表面に被吸着物である半導体基板を密接させ、導
電体と半導体基板との間に所定の直流電圧を印加して、
両者間に静電力を生ぜしめ、この静電力により半導体基
板を導電体上に吸着、保持する構成とした単極式の静電
チャックがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

さてこのような静電チャックにおいては、吸着・状態に
ある被吸着物を取外す場合、前記直流電圧の印加を中断
し、静電力を消滅させた後、被吸着物を離脱させる手順
により行っている。ところが、前記中断の後においても
、導電体を被覆する絶縁体に電荷が残留し、静電力が暫
時残存するため、被吸着物の取外しが可能となるまでに
多大の待ち時間が必要であるという難点があり、また、
残存する静電力に抗して被吸着物を離脱せしめるべく、
これに大きい離脱力を加えた場合、特に被吸着物が半導
体基板のように壊れ易い物体であるときに、前記離脱力
によって被吸着物が破壊される虞があった。

第４図は、従来の静電チャックによりシリコン半導体基
板を吸着した場合において、直流電圧の印加時に生じる
吸着力と、印加を中断した直後における残留吸着力とを
示すグラフであり、図中１、Ｑ印は前者を、また・印は
後者を示している。本図に示す如く、従来の静電チャッ
クにおいては、前記残留吸着力が吸着時間の増大に伴っ
て増大し、２０分間の吸着を行った後直流電圧の印加を
中断した場合、電圧印加時における吸着力の略５０％の
大きさを有する吸着力が、中断直後に残留していること
が明らかである。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、被吸
着物が破壊されることなく、速やかに離脱可能な静電チ
ャックを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するためｐ手段〕

本願の第１の発明に係る静電チャックは、絶縁体にて外
側を被覆してある導電体と、前記絶縁体の表面に接触す
る被吸着物との間に直流電圧を印加し、両者間に生じる
静電力により、前記被吸着物を吸着、保持する静電チャ
ックにおいて、前記被吸着物を離脱せしめる際に、該被
吸着物と前記導電体との間に、吸着時と逆方向の直流電
圧を印加する逆電圧印加手段を具備することを特徴とし
、また本願の第２の発明に係る静電チャックは、前記逆
電圧印加手段と、該手段の動作時に、前記被吸着物に、
前記導電体から離脱する方向への所定の力を加える離脱
力付与手段とを具備することを特徴とする。

〔作用〕

本願の第１の発明においては、被吸着物を離脱させるに
先立ち、前記逆電圧印加手段により、被吸着物と導電体
との間に吸着時と逆方向の直流電圧を印加し、両者間に
生じている静電力を低減させた後、被吸着物を離脱せし
める。また、本願の第２の発明においては、前記逆電圧
印加手段の動作と共に前記離脱力付与手段を動作させ、
被吸着物と導電体との間の静電力が低減され、これが離
脱力付与手段により被吸着物に加えられる離脱力よりも
小さくなった時点で、この離脱力により被吸着物が離脱
せしめられる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る静電チャックの構成を示す模式
的断面図である。

図において１は、円板状をなす導電体であり、該導電体
ｌの外表面は、その全面に亘って絶縁体２にて被覆され
ている。ＥＣＲプラズマを用いた半導体製造装置におい
ては、前記絶縁体２として、耐熱性に優れたセラミック
（Ａｌｔ　Ｏ＋　）が用いられ、該絶縁体２は、これの
焼成時に導電体１を一体的にモールドするか、又は導電
体１の表面に溶射せしめることにより、導電体１の表面
に薄膜状をなして被着される。

導電体１は、電源切換スイッチ７を介して、負極側をア
ースに接続してある第１の直流電源５の正極側と、正極
側をアースに接続してある第２の直流電源６の負極側と
に夫々接続してあり、電源切換スイッチ７が第１図に示
す切換位置にある場合、導電体１は、前記第１の直流電
源５に接続されて正に帯電し、また逆の切換位置にある
場合、第２の直流電源６に接続されて負に帯電するよう
になしてある。

導電体１の一側には、そのソレノイドＳへの励磁電流の
通断に応じて、プランジャを進退動作させる電磁シリン
ダ４が配設されている。電磁シリンダ４の前記プランジ
ャは、感電体ｌの中心部を、これの−側から厚さ方向に
貫通させてあり、その先端部には、導電体ｌの他側にお
いて、円板状の押圧部材４ａが固着してある。電磁シリ
ンダ４は、そのソレノイドＳに励磁電流が通電された場
合、この励磁電流に応じた電磁力を発生し、該電磁力に
よりプランジャを進出させて、押圧部材４ａを絶縁体２
表面から突出させるべく動作し、該電磁シリンダ４の配
設位置は、ソレノイドＳに励磁電流が通電されておらず
、前記プランジャがその退入位置にある場合、押圧部材
４ａの一面が導電体ｌの他側における絶縁体２表面と路
面−をなすように設定してある。従って、電磁シリンダ
４の配設位置と反対側の絶縁体２の表面上に後述する如
く吸着、保持される被吸着物３には、ソレノイドＳの励
磁に応じて電磁シリンダ４が発生する力が、絶縁体２の
表面からの離脱力として、押圧部材４ａを介して作用す
ることになる。

また図中９は、本発明に係る静電チャックの動作を制御
する制御部であり、その出力信号は、電磁シリンダ４の
ソレノイドＳと、電源切換スイッチ７とに与えられてい
る。ソレノイドＳに制御部９からの出力信号が与えられ
た場合、ソレノイドＳに励磁電流が通電され、電磁シリ
ンダ４が前記離脱力を発生するようになっており、また
、電源切換スイッチ７に制御部９からの出力信号が与え
られた場合、該スイッチ７は、第１図に示す一方の切換
位置から他方の切換位置に切換えられ、導電体１の接続
状態が、第１の直流電源５に接続された状態から、第２
の直流電源６に接続された状態に切換ねるようになって
いる。

さて、以上の如く構成された静電チャックにより被吸着
物３を吸着、保持する場合、まず、被吸着物３を、電磁
シリンダ４の配役位置と反対側の絶縁体２の表面上に、
導電体ｌと略同心をなす状態に載置する。このとき制御
部９は、ソレノイドＳに出力信号を与えておらず、電磁
シリンダ４のプランジ中は退入状態にあるから、被吸着
物３は、絶縁体２の表面上に密接した状態に載置される
。

また、制御部９は、電源切換スイッチ７にも出力信号を
発しておらず、導電体ｌは、第１の直流電源５に接続さ
れ正に帯電した状態にある。さて、このように載置され
た被吸着物３の一部を、接地スイッチ８を介してアース
に接続し、該接地スイッチ８をオンすると、前記導電体
１と被吸着物３との間に静電力が発生し、被吸着物３は
この静電力により、絶縁体２を介して導電体１に吸着さ
れ、絶縁体２の表面上に保持される。本発明に係る静電
チャックをＥＣＲプラズマを利用した半導体製造装置に
用いる場合、被吸着物３は、これに照射されるプラズマ
を介して接地されることになるから、被吸着物３をアー
スに接続するための第１図に示す如き回路を設ける必要
はなく、被吸着物３は、これの表面へのプラズマ照射開
始と同時に絶縁体２表面上に吸着、保持される。

このように吸着、保持された被吸着物３へのプラズマ照
射による成膜処理、エツチング処理等の所定の処理が終
了し、被吸着物３を取外す場合、前記処理の終了を適宜
の手段により検出した制御部９から、電源切換スイッチ
７に切換え信号が発せられると共に、電磁シリンダ４の
ソレノイドＳに励磁信号が発せられ、その結果として、
導電体ｌは、第２の直流電源６に接続され、正に帯電し
た状態から負に帯電した状態に遷移し、感電体ｌと被吸
着物３との間に吸着時と逆方向の直流電圧が印加される
共に、被吸着物３は、電磁シリンダ４により発生され押
圧部材４ａを介してその中央部に作用する離脱力により
、絶縁体２表面から離脱する方向に押圧される。

第２図は、導電体ｌと被吸着物３との間に、吸着時と逆
方向の直流電圧が印加された後における両者間の吸着力
の時間的変化の様子を示すグラフである。本図に示す如
く、逆電圧の印加開始直後において０．７ｋｇ程度であ
った吸着力が、２０〜３０秒間の逆電圧の印加によって
、０．１ｋｇ以下にまで低減されており、この時点にお
いて被吸着物３を離脱せしめることにより、被吸着物３
をわずかな力にて、容易にＭ脱させることができる。

また第３図は、前記逆電圧の大きさを種々に変更すると
共に、該逆電圧の印加と共に、電磁シリンダ４を動作さ
せ、被吸着物３に３００ｇの離脱力を加えた場合、この
離脱力により被吸着物３が離脱せしめられるまでに要す
る時間を示すグラフである。本図に示す如（、被吸着物
３の離脱に要する時間はわずかであり、例えば、６００
Ｖの逆電圧を印加した場合、印加後５秒程度で被吸着物
３を離脱せしめることが可能であり、また、逆電圧が２
００Ｖ程度の低い電圧である場合においても、２０秒以
下のわずかな時間にて被吸着物３を離脱せしめることが
可能であり、本発明に係る静電チャックにおいては、被
吸着物３を速やかに離脱させ得ることが明らかである。

。 電磁シリンダ４が発生する電磁力は、ソレノイドＳへの
励磁電流の大きさに対応するから、被吸着物３の壊れ易
さの程度に応じて励磁電流を変更　　−し、被吸着物３
に加わる離脱力を調節することにより、被吸着物３を破
壊することなく、確実に離脱させることが可能である。

なお、第２図及び第３図は、被吸着物３としてシリコン
半導体基板を用いた場合を示している。

なお本実施例においては、被吸着物３に離脱力を加える
手段として電磁シリンダ４を用いたが、他の手段により
被吸着物３に離脱力を加える構成としてもよい。

また本実施例においては、被吸着物３を吸着する場合に
導電体ｌを第１の直流電源５に接続し、また被吸着物３
を離脱せしめる場合に第２の直流電源６に接続する構成
としているが、この接続状態が逆であってもよいことは
言うまでもない。

更に本実施例においては、被吸着物３の離脱時における
逆電圧の印加、及び離脱力の付与を、制御部９の動作に
より自動的に行う構成としているが、被吸着物への逆電
圧の印加は、電源切換スイッチ７の手動切換えにより行
う構成としてもよく、また被吸着物への離脱力の付与も
、ソレノイドＳの励磁回路に手動スイッチを設け、該ス
イッチの操作により手動により行う構成としてもよい。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明に係る静電チャックにおいて
は、被吸着物を離脱させる際に、これと導電体との間に
吸着時と逆方向の直流電圧を印加して、両者間に生じて
いる静電力を速やかに低減せしめているから、被吸着物
が離脱可能となるまでの時間が大幅に短縮され、これを
速やかに離脱せしめることが可能であり、また、前記直
流電圧の印加と共に、離脱力付与手段により被吸着物に
離脱方向への所定の力を加えているから、被吸着物を破
壊することなく、確実に離脱せしめることが可能となる
等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明に係る静電チャックの構成を示す模式的断面図、第
２図は逆電圧の印加後における吸着力の時間的変化を示
すグラフ、第３図は離脱力付与手段を動作させた場合の
被吸着物の離脱に要する時間を示すグラフ、第４図は従
来の静電チャックにおける吸着力及び残留吸着力の大き
さを示すグラフである。 １・・・導電体　　２・・・絶縁体　　３・・・被吸着
物４・・・電磁シリンダ　　５・・・第１の直流電源６
・・・第２の直流電源　　７・・・電源切換スイッチ特
　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理士
　　河　　野　　登　　夫第１図 第　　４　　図 第２図 第　　３　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁体にて外側を被覆してある導電体と、前記絶縁
   体の表面に接触する被吸着物との間に直流電圧を印加し
   、両者間に生じる静電力により、前記被吸着物を吸着、
   保持する静電チャックにおいて、 前記被吸着物を離脱せしめる際に、該被吸 着物と前記導電体との間に、吸着時と逆方向の直流電圧
   を印加する逆電圧印加手段を具備することを特徴とする
   静電チャック。 ２、絶縁体にて外側を被覆してある導電体と、前記絶縁
   体の表面に密接する被吸着物との間に直流電圧を印加し
   、両者間に生じる静電力により、前記被吸着物を吸着、
   保持する静電チャックにおいて、 前記被吸着物を離脱せしめる際に、該被吸 着物と前記導電体との間に、吸着時と逆方向の直流電圧
   を印加する逆電圧印加手段と、 該逆電圧印加手段の動作時に、前記被吸着 物に、前記導電体から離脱する方向への所定の力を加え
   る離脱力付与手段と を具備することを特徴とする静電チャック。