JPH074718B2 - 静電吸着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の属する分野］ 本発明は、半導体ウエハ等の導電性物質を真空中で保持
する静電吸着装置に関し、特に被吸着物の吸着中に印加
電圧極性を反転することにより吸着力の再現性を向上さ
せ、かつ被吸着物を装脱する際の残留吸着力を減少させ
た静電吸着装置に関する。

［従来の技術］ 近年、半導体製造プロセスはドライ化が急速に進み、エ
ッチング装置、アッシング装置、イオン注入装置、プラ
ズマCVD装置、電子ビームリソグラフィー、Ｘ線リソグ
ラフィー等では試料を10torr以下の真空中で処理する事
が増加している。

従来、試料の保持は機械的方法によるメカニカルチャッ
クや真空チャック等が多く用いられてきたが、メカニカ
ルチャックは試料全体をホルダに一様に保持することが
できず、また試料に損傷を与えるおそれがあるという欠
点があった。また、真空チャックは大気との圧力差を利
用するため上記ドライプロセス装置の真空チャンバー内
で使用することは不可能である。

さらに、イオンビームエッチング装置、マグネトロン反
応性イオンエッチング装置、イオン注入装置では、試料
は高速イオンにさらされるため温度が上昇し、レジスト
等に熱損傷を与える。また、CVD装置では試料が温度に
よって生成膜の生成速度や、性質に強い影響を受ける
等、試料の温度調整をする必要があることが多い。

従って真空中で試料とホルダとの一様な熱的コンタクト
をとることができる静電力を利用した静電吸着は非常に
有利である。

第３図は、この静電吸着の原理を示す。同図において、
１は電極、２は絶縁物、３は導電性物質からなる被吸着
物、４はスイッチ、５は直流電源である。

上記構成において、電極１上に絶縁物２を介して被吸着
物３を設置し、スイッチ４を投入して電極１と被吸着物
３の間に電源５により電圧を印加すると、電極１と被吸
着物３の間に Ｆ（_Ｎ）＝1/2・εｏεｓ（V/d）²S なる吸着力が発生する。ここで、εｏは真空中の誘電
率、εｓは絶縁物２の比誘電率、Ｖは電源５の電圧、ｄ
は絶縁物２の厚さ、そしてＳは電極１の面積である。

しかし、従来の静電吸着装置では、被吸着物３を吸着し
た場合、スイッチ４を切っても絶縁物２に電荷が残り、
吸着力が長時間残ってしまう。また、吸着力が減少する
時間にもばらつきがある等の問題があった。

第３図の装置において、実際にスイッチ４を切った後、
吸着力が1g/cm²に減少するまでの時間を測定した。この
時の絶縁物２は厚さ50μ/mのAl₂O₃溶射膜である。

以上のように非常に長い時間かかる。

［発明の目的］ 本発明は、上述従来例の問題点に鑑みてなされたもの
で、静電吸着装置における残留吸着力を速やかに減少さ
せることを可能にし、被吸着物の着脱動作を速やかに行
なえるようにすることを目的とする。

［発明の概要］ この目的を達成するため本発明の静電吸着装置は、被吸
着物が載置される載置面を有する絶縁層と、前記絶縁層
の載置面に分極電荷を発生させる対をなす電極と、前記
電極に印加される電圧を発生する直流電源と、前記直流
電源からの電圧を前記電極へ印加するために切り換えら
れる第１スイッチ手段と、前記第１スイッチ手段が電圧
印加側に切り換えられている間に前記印加電圧の極性を
少なくとも１回以上反転させるために切り換えられる第
２スイッチ手段を有する。

これによれば、第１スイッチ手段が電圧印加側に切り換
えられている間に、第２スイッチ手段により印加電圧の
極性が少なくとも１回以上反転されるため、電極への印
加電圧の遮断後も絶縁層と被吸着物の間に残存する残留
吸着力（残留電荷）が低減され、被吸着物は速やかに着
脱される。また、残留電荷による次回以降の吸着時の吸
着力の不安定化も回避される。さらに、被吸着物の吸着
中に吸着力が増加し続けることがないので、被吸着物を
長時間吸着するような場合にも、その吸着力により被吸
着物や絶縁層等が破壊されてしまうおそれもない。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら、本発明の実施例を説明す
る。なお、従来例と同一または対応する部品については
同一の符号で表す。

第１図は、本発明の一実施例に係る静電吸着装置の要部
構成を示す。同図において、2aはウエハを支持する為の
チャック本体であり、図のように絶縁物２と電極１を内
蔵している。絶縁物２の上部、チャック本体2aの上部外
周には、ウエハ３が載置された時にウエハ３と接するよ
うに設置された電極3aがある。従って、ウエハ３載置時
は電極3aとウエハ３は常に同じ電位を保つ。即ち、本実
施例では直流電源５は電極１と直接ウエハ３に電圧を印
加することにある。６は第１のスイッチで、印加電圧の
オン・オフを行なう。７は補助のスイッチで、第１のス
イッチ６と連動しており、第１のスイッチ６がオン（閉
路）であるときは、補助のスイッチ７はオフ（開路）と
なり、第１のスイッチ６がオフであるときは補助のスイ
ッチ７はオンとなる。８は第２のスイッチで、電極１と
被吸着物３間の電圧極性を一定時間毎に反転するタイマ
スイッチである。

上記構成において、絶縁物２の上に被吸着物３であるウ
エハを置き、第１のスイッチ６をオンにする。すると直
流電源５から電極１とウエハ３に電圧が印加される。こ
の際、補助のスイッチ７はオフにされている。印加電圧
と絶縁物の種類によって決まった一定時間がたつと第２
のスイッチ８が動作して電極１とウエハ３に印加される
電圧の極性が反転される。以後、一定時間毎に第２のス
イッチ８により印加電圧の極性が反転されていく。

ウエハ３を取り外したい時は、第１のスイッチ６をオフ
にすれば、第１のスイッチ６と連動している補助のスイ
ッチ７により電極１とウエハ３が短絡され吸着力が減少
する。

下表は、本実施例において実験を行なった結果得られた
もので、スイッチ６をオフした後吸着力が実質的に零と
なるまでの時間を１秒としたときの各印加電圧ごとの必
要最小な電圧極性反転時間を示す。

以上の値は、静電吸着装置の誘電体２が、第３図のもの
と同様の、Al₂O₃のプラズマ溶射膜で厚さ50μｍの時の
ものである。

吸着中、電圧極性反転時に一瞬吸着力が減少するが、お
およそ１秒以内に吸着力は復帰する。

第２図は、本発明の他の実施例に係る静電吸着装置の要
部構成を示す。同図の装置は、第１図の装置に対し、一
対の電極1a,1bを共に絶縁物２に対し載置面と反対側の
面に配置し、これらの電極1a,1bに電圧を印加するよう
にしている。その作用は、上述した第１図の装置の場合
と全く同様である。

また、従来の静電吸着装置を用いた場合、絶縁物２の残
留電荷により吸着力の再現性が非常に悪く、この問題を
解決するために、「被吸着物を１回吸着する毎に、印加
電圧極性を反転する。」ことが提案されている（特開昭
58−114437号）。しかし、この方法では吸着力の安定化
は得られるが、任意の時に吸着力を減少させ、速やかに
被吸着物を取り外すことは困難であった。

本実施例では、被吸着物を吸着中に所定の時間間隔で印
加電圧の極性を反転していくため、この吸着力について
も高い再現性を得ることができる。

なお、上述した実施例では絶縁物として酸化アルミニウ
ムの溶射膜を用いたが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、他の縁物も使用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、被吸着物の吸着
中に印加電圧極性を反転することにより、被吸着物の脱
着を速やかに行なうことができ、しかも吸着力の安定化
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る静電吸着装置の要部
構成図、 第２図は、本発明の他の実施例に係る静電吸着装置の要
部構成図、 第３図は、従来の静電吸着装置の要部構成図である。 1,1a,1b:電極、2:絶縁物、3:被吸着物、5:直流電源、6:
第１のスイッチ、7:補助スイッチ、8:第２のスイッチ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被吸着物が載置される載置面を有する絶縁
   層と、前記絶縁層の載置面に分極電荷を発生させる対を
   なす電極と、前記電極に印加される電圧を発生する直流
   電源と、前記直流電源からの電圧を前記電極へ印加する
   ために切り換えられる第１スイッチ手段と、前記第１ス
   イッチ手段が電圧印加側に切り換られている間に前記印
   加電圧の極性を少なくとも１回以上反転させるために切
   り換えられる第２スイッチ手段を有することを特徴とす
   る静電吸着装置。
2. 【請求項２】前記第２スイッチ手段は所定時間毎に切り
   換えられるタイマスイッチを有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の静電吸着装置。
3. 【請求項３】前記絶縁層の載置面上に前記被吸着物が載
   置された際、前記電極の一方が前記被吸着物に接するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の静電吸着装
   置。
4. 【請求項４】前記電極のそれぞれは前記絶縁層の載置面
   と反対側の面で前記被吸着物に対面して配置されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の静電吸着
   装置。
5. 【請求項５】前記絶縁層が酸化アルミニウムの溶射膜で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の静電
   吸着装置。