JPH04246843A

JPH04246843A - 静電チャックの制御装置

Info

Publication number: JPH04246843A
Application number: JP3032272A
Authority: JP
Inventors: Koichi Nagasaki; 浩一長崎; Masaki Ushio; 雅樹牛尾; Hitoshi Atari; 仁阿多利
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-01-31
Filing date: 1991-01-31
Publication date: 1992-09-02

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造装置など
において、シリコンなどのウェハを固定、搬送するため
に用いられる静電チャックの制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体製造装置において、シ
リコンウェハを固定、搬送するために、静電チャックが
用いられていた。特に、電子ビーム描画装置、ドライエ
ッチング装置、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置など、真空中で
シリコンウェハを固定、搬送する場合は、真空チャック
が使えないため、静電チャックが有効であった。

【０００３】このような静電チャックの構造は、図５に
示すように、絶縁体１に内部電極２を備え、該内部電極
２に通電するための導入端子３を具備していた。そして
、表面絶縁層１ａの上面にシリコンウェハなどの被吸着
物（不図示）を置き、内部電極２と被吸着物間に直流電
圧を印加すると、内部電極２と被吸着物間における絶縁
体１に分極現象が起こり、この静電気力によってシリコ
ンウェハなどの被吸着物を吸着保持するようになってい
た。

【０００４】また、このような静電チャックには、単極
型と双極型の二種類があった。単極型の場合は、図６に
示すように、内部電極２と被吸着物４の間に直流電圧５
を印加するため、効率は良いが被吸着物４にアースを取
る必要があり、用途が限定されてしまう。一方、双極型
の場合は、図７に示すように、内部電極２を二つ以上に
分割し、それぞれの間に直流電圧５を印加するため、や
や吸着効率は劣るが、被吸着物に電圧を印加する必要が
ないため、取扱が簡便であるという特徴をもっていた。

【０００５】また、上記絶縁体１としては、たとえば特
開昭５９−１２９７７９　号公報に示されるように樹脂
を用いたものが一般的であったが、近年、アルミナなど
のセラミックスを用いることが考えられていた（特開昭
６０−２６１３７７　号、特開昭６２−２６４６３８　
号公報等参照）。さらに、静電チャックの吸着力は、誘
電分極現象による分極電荷の量によって決まることから
、より吸着力を高めるために、チタン酸カルシウム（Ｔ
ｉＣａＯ　３　）またはチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ
　３　）などの誘電率の大きいセラミックスを用いて静
電チャックを構成することを、本出願人は既に提案した
。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、静電
チャックの吸着力は分極電荷の量によって定まるが、こ
の分極電荷量は、印加電圧との間でヒステリシス（履歴
現象）ループを描くことが知られている。即ち、図８に
示すように、印加電圧の変化に伴って、分極電荷量はＯ
からＣまで変化するが、この後印加電圧を減少させても
分極電荷量はもとの経路Ｂ−Ｏを通らずに、Ｂ−Ｄのよ
うに変化する。つまり、印加電圧を０にしても分極電荷
量は０にならず残ってしまうのである。これが残留吸着
力となって現れ、印加電圧を切っても被吸着物が離脱し
にくいという問題点があった。さらに、上記のようにヒ
ステリシスループを描くことから、一定の電圧を印加し
ても分極電荷量すなわち吸着力が一定とならず、吸着力
の再現性にも劣っていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、絶縁
体の内部に備えた電極に直流電圧を印加する静電チャッ
クに対し、離脱時に、交流電圧を短時間印加する手段を
備えて、静電チャックの制御装置を構成したものである
。

【０００８】

【作用】本発明によれば、離脱時に交流電圧を短時間印
加することによって、絶縁体の残留電荷をなくし、被吸
着物を確実に離脱させることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図によって説明する
。図１、図２は、本発明の静電チャックの制御装置をシ
ーケンス制御図で表したものである。図１は静電チャッ
クの吸着、離脱時に自動制御を行うリレー電源制御側で
あり、図２は実際に静電チャックの印加電圧を制御する
静電チャック電源制御側である。

【００１０】また、本発明の制御装置で用いる静電チャ
ックは、図５に示すように、樹脂、セラミックスなどか
らなる絶縁体１に内部電極２を埋設し、この内部電極２
に通電するための導入端子３を備えている。

【００１１】ここで、本発明の制御装置の作動を説明す
る。まず、図１の吸着スイッチを押すと、リレーＲ１に
より吸着スイッチ側がロックされ、同時に図２の静電チ
ャック電源用接点Ｒ１も接続され、静電チャックには直
流電圧が印加されることになる。そのため、静電チャッ
ク表面では電荷が励起され、シリコンウェハ等の吸着物
を吸着できる。

【００１２】この後、被吸着物を離脱させる場合は、図
１における離脱スイッチを押すと、リレーＲ２により離
脱スイッチ側がロックされ、同時に吸着スイッチ側の接
点Ｒ２が切れて、リレーＲ１への通電が遮断されるため
、図２における接点Ｒ１が切れて、静電チャックへの直
流電圧印加は解除される。同時に、図１においてタイマ
ーＴＬＲ１に通電されるため、図２における接点ＴＬＲ
１が接続されて、静電チャックには交流電圧が印加され
る。

【００１３】そして、０．５　秒後に、上記タイマーＴ
ＬＲ１が作動して、図１、図２に示す接点ＴＬＲ１が切
れ、リレー駆動用の電源が遮断されるため、すべての接
点が初期状態に戻り、静電チャックへの印加電圧も０と
なる。このとき、静電チャックの残留電荷がなくなって
いるため、被吸着物は容易に離脱することになる。

【００１４】このように、本発明によれば、離脱時に０
．５　秒間の交流電圧を印加することで、残留電荷をな
くし、容易に被吸着物を離脱させることができるだけで
なく、吸着力を安定させることができる。なお、交流電
圧を印加する時間は、図１におけるタイマーＴＬＲ１の
設定時間を変えることで、自由に変化させることができ
るが、本発明者等が種々実験の結果、０．３　秒以上と
しておけば良好に作動した。交流電圧印加時間が０．３
　秒より短いと、残留電荷の除去が充分でなく、また、
急激に接点が切り替わるため、チャタリングを生じて回
路が正常に作動しなかった。さらに、交流電圧の電圧は
、吸着のための直流電圧と同等以下でよく、その周波数
は１０Ｈｚ以上必要であった。

【００１５】また、上記実施例では、静電チャックに印
加する直流電源と、交流電源を別に用意したものを示し
たが、これに限らず、例えば図３、図４に示すように、
一つの交流電源のみを用いることもできる。この場合は
、図４に静電チャック電源制御回路を示すように、一つ
の交流電源をトランスとダイオードブリッジにより、直
流成分と交流成分に分解するようになっている。そして
、図３に示す前記と同様のリレー駆動用電源制御回路を
用いて、静電チャックの吸着時には直流成分を印加し、
離脱時には交流成分を短時間印加するようになっている
。このようにすれば、電源ユニットを共有できるうえ、
商用電源をそのまま使えるので便利である。

【００１６】さらに、これらの実施例において、大きな
電圧を切り換える接点には、接点保護回路を組み込むこ
ともできる。また、離脱時の交流電圧は、減衰させなが
ら印加してもよい。このように、図１〜図４には基本的
な回路を示したが、本願発明の範囲を逸脱しない範囲で
、自由に回路を設定すればよい。

【００１７】なお、本発明の制御装置は、単極型、双極
型いずれの静電チャックにも適用でき、絶縁体の材質と
して、樹脂、アルミナセラミックス、あるいは強誘電体
セラミックスなど、さまざまな材質を用いたものに適用
することができる。特に、チタン酸バリウム、チタン酸
カルシウムなど、比誘電率５０以上の強誘電体セラミッ
クスを用いた静電チャックが、最も効果的であった。

【００１８】実験例ここで、実際に静電チャック制御装置の効果を調べるた
めに、各種の実験を試みた。静電チャックとして、図５
に示すように、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ　３　
）系セラミックスからなる絶縁体１の内部に、銀（Ａｇ
）からなる内部電極２を備え、直径４インチの円盤状で
、表面絶縁層１ａの厚みは　０．４ｍｍとし、内部電極
２は静電チャックの周囲より２ｍｍ入り込んだ位置まで
形成した、単極型のものを用意した。

【００１９】まず、比較実験として、この静電チャック
にシリコンウェハを吸着しておいて、離脱時に、内部電
極２とシリコンウェハ間を短絡させてみたが、シリコン
ウェハは吸着されたままであり、ほとんど効果はなかっ
た。次の比較実験として、シリコンウェハの離脱時に、
吸着時とは異なる極性の直流電圧（逆電圧）印加を試み
た。しかし、逆方向への直流電圧を印加し続けると、逆
方向の誘電分極現象が生じて再び吸着してしまうため、
吸着物の離脱が困難であった。

【００２０】そこで、本発明の制御装置を用いて、離脱
時に０．５　秒の交流電圧印加を試みたところ、それま
での分極電荷は拡散し、交流電圧を解除した直後には容
易に被吸着物が剥離可能となった。しかも、残留分極は
、ほとんど発生していなかった。

【００２１】また、このように、本発明の制御装置によ
れば、離脱時のみに短時間の交流電圧を印加すればよい
が、種々実験の結果、吸着前にも交流電圧、あるいは吸
着時とは異なる極性の直流電圧（逆電圧）を短時間印加
すれば、吸着力をより安定させることができた。

【００２２】なお、上記実験例では、チタン酸カルシウ
ム系セラミックスからなる静電チャックを用いたが、チ
タン酸バリウム系セラミックスを用いたものや、アルミ
ナなどのセラミックス、あるいは樹脂などを用いたもの
であっても同様の結果であった。また、上記実験例では
、単極型の静電チャックを用いたが、双極型でも同様の
結果であった。即ち、本発明の静電チャック制御装置は
、さまざまな静電チャックに適用することができる。

【００２３】

【発明の効果】叙上のように本発明によれば、絶縁体の
内部に備えた電極に直流電圧を印加する静電チャックに
対し、離脱時に交流電圧を短時間印加する手段を備えて
、静電チャックの制御装置を構成したことによって、容
易に吸着物を離脱することができるとともに、吸着力が
安定するため、静電チャックの利用性を高め、特に半導
体製造装置等に好適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例に係る静電チャック制御装置のリ
レー電源制御側のシーケンス制御図である。

【図２】本発明実施例に係る静電チャック制御装置の静
電チャック電源制御側のシーケンス制御図である。

【図３】本発明の他の実施例に係る静電チャック制御装
置のリレー電源制御側のシーケンス制御図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る静電チャック制御装
置の静電チャック電源制御側のシーケンス制御図である
。

【図５】一般的な静電チャックの構造を示す、一部破断
斜視図である。

【図６】単極型の静電チャックを示す概略図である。

【図７】双極型の静電チャックを示す概略図である。

【図８】従来の静電チャックにおける、印加電圧と分極
電荷量の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１：絶縁体１ａ：表面絶縁層２：内部電極３：導通端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁体中に備えた電極に直流電圧を印加し
て物体を吸着する静電チャックに対し、離脱時に、交流
電圧を短時間印加する手段を備えたことを特徴とする静
電チャックの制御装置。