JPH08250579A - 半導体製造装置の静電チャック用電源および半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハに微少な帯電特性の差があって
も、離脱時に確実に離脱が行えるように静電チャックの
チャージ電荷を確実に放電させる静電チャック用電源を
提供することを目的とする 【構成】 半導体ウエハ離脱時に半導体ウエハの特性を
考慮して、振動波形信号発生器１１８からの所望の振動
波形信号と、減衰波形信号発生器１２０からの所望の減
衰波形信号とを乗算器１１７で組み合わせて所望の減衰
振動波形を選択して発生し、また出力分割回路１０４お
よび減算素子１１１により、静電チャック用電源の出力
をフィードバックして制御入力信号との間で閉ループを
構成してフィードバック制御を行い、正確な減衰振動波
形の電圧を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体製造装置の、特
に半導体ウエハを静電的に吸着して固定させる静電チャ
ックのための静電チャック用電源等に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の半導体製造装置として例えばプ
ラズマ処理装置がある。図９にはプラズマ処理装置の静
電チャックが設けられた電極の構成を示す。図９の(ａ)
は単極タイプの静電チャック、(ｂ)は双極タイプの静電
チャックを示す。

【０００３】図９において、５０、５０ａ、５０ｂは等
価的に示された静電チャック用電源、５１、５１ａ、５
１ｂはブラズマ処理装置の真空チャンバ内(図示せず)に
あるプラズマ放電電極を示す。５２はアルミナセラミッ
クに酸化チタンを添加したセラミック製の静電チャッ
ク、５３はこの静電チャック５２により静電的にこれに
吸着される半導体ウエハ、５４はプラズマの等価抵抗
(Ｒp)を示す。

【０００４】次に、図１０の波形図を参照して従来の動
作を説明する。このような構成において、静電チャック
５２を設けたプラズマ放電電極５１、５１ａ、５１ｂに
静電チャック用電源５０、５０ａ、５０ｂより図１０の
(ａ)に示すような印加電圧(約−５００〜−１０００Ｖ)
を与えると、半導体ウエハ５３と静電チャック５２との
間では静電力(クーロン力)が働き、半導体ウエハ５３は
静電チャック５２に吸着される。この結果、半導体ウエ
ハ５３は静電チャック５２が設けられているプラズマ放
電電極(下電極)５１、５１ａ、５１ｂに強く密着固定さ
れる。

【０００５】通常は密着面に細い溝が形成されており、
Ｈｅ等の不活性ガスを流し、半導体ウエハの均一な冷却
を計る。半導体ウエハ面内の温度分布の均一性を計るた
め、静電チャックの吸着力の均一性も必要である。通
常、静電力(クーロン力)は次式で示される。

【０００６】 Ｆ＝(１／２)・ε・（Ｖ／ｄ）² ・・・・・(１)

【０００７】ここで、Ｆは吸引力、εは誘電率、Ｖは印
加電圧、ｄは間隔を表す。一般に静電チャックには、こ
のクーロン力以外に、静電チャックのリーク電流による
吸着力が働いていると言われている(ジョンソン、ラー
ベック力)。このため、式(１)よりも大きな吸着力が得
られている。

【０００８】次に、吸着力を解除して半導体ウエハ５３
を離脱させる場合には、図１０の(ｂ)に示すようにまず
電源出力を短絡し、その後、(ａ)に示すように逆極性、
すなわちここでは正の電圧を印加する。図１０の(ｃ)
は、半導体ウエハ５３を吸着してから離脱させるまでの
吸引力の変化を示す。

【０００９】また離脱時に、特開昭６２−４４３３２号
公報、特開平１−１１２７４５号公報および特開平４−
２４６８４３号公報に示されているように、減衰振動の
電圧を印加する方法もある。さらに特開平５−７４９２
０号公報には、半導体ウエハと電極に導線を接続し、こ
れらをチャンバ外部に引出して抵抗を介して接続するこ
とにより電荷を放電させて、離脱を容易する方法が述べ
られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の静
電チャック用電源では、吸着時は−５００〜−１０００
Ｖ(極性は正、負いずれでもよいが、プラズマ処理装置
においては負極性がよく用いられている)の電圧を印加
して、吸着させ、エッチング等が終了した後、電源出力
の短絡後、逆極性、この場合は正極性を印加して、静電
チャック内でチャージ電荷を打ち消そうとしているが、
これは逆極性の印加時間の設定が難しく、長過ぎると再
度、吸着力が発生してしまう。図１０の(ｃ)の特性カー
ブのＡの部分が、これを示している。このように、吸着
物(ここでは半導体ウエハ)の微少な特性の差により、離
脱時の逆極性印加時間の制御が難しいという問題点があ
った。

【００１１】また、特開平５−７４９２０号公報のよう
に、半導体ウエハと電極に導線を接続し、これらをチャ
ンバ外部に引き出して接続することにより電荷を放電さ
せる場合には、チャンバ内に電線を引き込む必要があ
り、この導線がノイズを拾って誤動作を起こす可能性が
あり、また半導体製造装置の構造も複雑になる等の問題
点があった。

【００１２】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、吸着物すなわち半導体ウエハ
に微少な帯電特性の差があっても、離脱時に確実に離脱
が行えるように、静電チャックのチャージ電荷を放電さ
せる静電チャック用電源を提供することを目的とする。
またこの発明は、静電チャックのチャージ電荷を引き出
し電線なしに、チャンバの外部からの制御により行うこ
とのできる半導体製造装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、この
発明の第１の発明は、半導体製造装置の真空チャンバ内
に対向して設けられた一対の上電極および下電極のう
ち、誘電体からなる静電チャックを半導体ウエハとの間
に介在するように設けた上記下電極に電圧を印加して、
上記静電チャックを帯電、放電させることにより、これ
に半導体ウエハを吸着、離脱させる、半導体製造装置の
静電チャック用電源であって、直流主電源と、この直流
主電源を開閉するスイッチング用パワートランジスタ
と、このパワートランジスタの入力を昇圧する昇圧トラ
ンスと、この昇圧トランスの出力の整流および極性の切
り換えを行う整流／極性切換部と、この整流／極性切換
部の整流出力を平滑するフィルタ回路部と、このフィル
タ回路部の出力電圧を上記上電極と下電極に対して印加
する給電回路部と、この給電回路部の出力を短絡する出
力短絡部と、上記スイッチング用パワートランジスタの
オン／オフ制御を行うＰＷＭ用制御増幅器と、複数の振
動波形信号を選択的に発生する振動波形信号発生部と、
複数の減衰波形信号を選択的に発生する減衰波形信号発
生部と、上記振動波形信号と減衰波形信号とを乗算して
減衰振動信号を発生する乗算部と、上記吸着時には吸着
用の所定の吸着時制御信号を、上記離脱時には上記乗算
部の減衰振動信号を、それぞれ上記ＰＷＭ用制御増幅器
に供給する信号切換部と、上記信号切換部の出力に従っ
て上記整流／極性切換部の極性切り換えを行う極性切換
制御部と、上記給電回路部の出力を上記ＰＷＭ用制御増
幅器の入力として負帰還する負帰還回路部と、を備えた
半導体製造装置の静電チャック用電源にある。

【００１４】この発明の第２の発明は、上記昇圧トラン
スの出力極性切り換えポイントで、所定時間、出力が零
電位となるようにする不感帯発生部をさらに備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置の静電チ
ャック用電源にある。

【００１５】この発明の第３の発明は、対向して設けら
れた上電極および下電極と、この下電極に設けられ、帯
電、放電されることにより、これに半導体ウエハを静電
的に吸着、離脱させる静電チャックと、上記下電極と静
電チャックとを電気的に短絡する光スイッチング素子
と、上記各部分を収納するチャンバと、このチャンバ外
部から上記光スイッチング素子のオン／オフを制御する
光制御信号を供給するための、上記チャンバに設けられ
た透明な窓部と、上記光制御信号を発生する上記チャン
バの外部に設けられた発光部と、を備えた半導体製造装
置にある。

【００１６】この発明の第４の発明は、上記静電チャッ
クが、上記光スイッチング素子と電気的に接続される、
静電チャックの面に均一にひろがる形状を有する放電用
電極を備えたことを特徴とする請求項３に記載の半導体
製造装置にある。

【００１７】この発明の第５の発明は、直流主電源と、
この直流主電源を開閉するスイッチング用パワートラン
ジスタと、このパワートランジスタの入力を昇圧する昇
圧トランスと、この昇圧トランスの出力の整流および極
性の切り換えを行う整流／極性切換部と、この整流／極
性切換部の整流出力を平滑するフィルタ回路部と、この
フィルタ回路部の出力電圧を上記上電極と下電極に対し
て印加する給電回路部と、この給電回路部の出力を短絡
する出力短絡部と、上記スイッチング用パワートランジ
スタのオン／オフ制御を行うＰＷＭ用制御増幅器と、複
数の振動波形信号を選択的に発生する振動波形信号発生
部と、複数の減衰波形信号を選択的に発生する減衰波形
信号発生部と、上記振動波形信号と減衰波形信号とを乗
算して減衰振動信号を発生する乗算部と、上記吸着時に
は吸着用の所定の吸着時制御信号を、上記離脱時には上
記乗算部の減衰振動信号を、それぞれ上記ＰＷＭ用制御
増幅器に供給する信号切換部と、上記信号切換部の出力
に従って上記整流／極性切換部の極性切り換えを行う極
性切換制御部と、上記給電回路部の出力を上記ＰＷＭ用
制御増幅器の入力として負帰還する負帰還回路部と、か
らなる静電チャック用電源を備えたことを特徴とする請
求項３または４に記載の半導体製造装置にある。

【００１８】

【作用】この発明の第１の発明では、半導体ウエハ離脱
時に半導体ウエハの特性を考慮して所望の減衰振動波形
の出力を選択して発生することができ、また、静電チャ
ック用電源の出力をフィードバックして、制御入力信号
との間で閉ループを構成してフィードバック制御を行う
ことにより、より正確な減衰振動波形の電圧を出力する
ことができる。

【００１９】この発明の第２の発明では、離脱時に、減
衰振動信号の振動が正、負に切り換わるポイントに不感
帯を設け、この不感帯の時間に出力側の極性を切り換る
ことにより、過渡期の制御の安定化が計れる。

【００２０】この発明の第３の発明では、静電チャック
と下電源を強制的に短絡するための素子として、光で制
御が行える光スイッチング素子を用いるようにしたの
で、チャンバ外部より光を入射することにより制御を行
うことができ、これによりチャンバ内に電線を引込こと
なく、静電チャックの放電を制御することができ、従っ
て短絡用の素子の誤動作が防止でき、かつ半導体製造装
置の構造も複雑になることはない。

【００２１】この発明の第４の発明では、静電チャック
の半導体ウエハが吸着される面に、この面に均一にひろ
がる放電用電極を設け、これに光スイッチング素子を接
続し、光スイッチング素子を導通状態にさせることによ
り静電チャックと下電極を強制的に短絡させるようにし
たので、静電チャックのチャージ電荷を効率よくかつ均
一に放電させることができ、ひいては確実な半導体ウエ
ハの離脱が行える。

【００２２】この発明の第５の発明では、静電チャック
と下電源とを短絡する光スイッチング素子を設けた半導
体製造装置において、静電チャック用電源をこの発明に
よるものとし、半導体ウエハ吸着後の電源短絡時に、短
絡用接点を閉じて静電チャック用電源の電源出力を短絡
すると同時に、光スイッチング素子も導通状態にして静
電チャックと下電極を短絡させることにより、さらに効
率良くかつ正確に静電チャックに放電を行わせる。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の実施例について図に従って
説明する。 実施例１．図１はこの発明の一実施例による静電チャッ
ク用電源を備えた半導体製造装置の構成を示す図であ
り、ここではプラズマ処理装置を例に挙げて説明する。
図１において、１は半導体製造装置、２は真空チャン
バ、３は反応ガスの供給口８を兼用する上電極、４は下
電極、５は下電極４に設けられた静電チャック、６は半
導体ウエハ、７はベローズ、９は排気口、１０は静電チ
ャック用電源、１１は整合器、１２は同軸ゲーブルであ
る。

【００２４】また、図２は図１の静電チャック用電源１
０の構成の一例を示すもので、特に、半導体ウエハ離脱
時に半導体ウエハの特性を考慮して所望の減衰振動波形
の出力を発生することができること、および静電チャッ
ク用電源１０の出力をフィードバック制御してより正確
な減衰振動波形の電圧を出力することを特徴としてい
る。これらは基本的に全て、ハードウエア(後述するマ
イクロコンピュータ等のようなプログラム制御によらな
い)で構成されている。

【００２５】図２において、１０１は直流主電源、１０
２はスイッチング用パワートランジスタ、１０３は昇圧
トランス、１０４は高圧出力電圧をフィードバックさせ
るための２つの分圧抵抗１０４ａ、１０４ｂからなる出
力分割回路、１０５はスイッチング周波数を平滑化する
抵抗１０５ａおよび２つのコンデンサ１０５ｂからなる
フィルタ回路、１０６は静電チャック用電源１０の出力
端子１３０を短絡させるための短絡用接点、そして１０
７、１０８ａおよび１０８ｂは昇圧トランス１０３の出
力の整流および極性切り換えのためのスイッチおよびダ
イオードである。なお、出力側の極性切り換えを行うス
イッチ１０７は、半導体スイッチ、リードリレー、水銀
リレー等で実現できる。また、振動周期を遅くできる場
合は、通常のリレーを用いてもよい。

【００２６】１１０はスイッチング用パワートランジス
タ１０２のオン／オフ制御を行うＰＷＭ用制御増幅器、
１１１は制御信号と出力分割回路１０４からのフィード
バック信号との減算を行う減算素子、１１２は一対の逆
並列接続されたダイオード１１２ａ、１１２ｂからな
る、極性切換過渡期の安定化を計るための制御入力の不
感帯を作り出すための不感帯発生回路、１１３は後述の
バッファアンプ１１４からの制御信号に従ってスイッチ
１０７を切換制御する高圧側の極性切換制御器である。

【００２７】１１４は高圧電源の入力制御のバッファア
ンプ、１１５は吸着時の吸着時制御信号Ｃと、離脱時の
減衰振動信号Ｄを切り換える切換ゲート部、１１６ａ、
１１６ｂはこの切換ゲート部１１５の制御によりスイッ
チングを行うアナログスイッチ、１１６ｃ、１１６ｄは
抵抗、１１７は乗算器である。１１８は各種振動波形信
号を発生する振動波形信号発生器で１１９はこれらの振
動波形信号を選択する選択スイッチ、１２０は各種減衰
波形信号を発生する減衰波形信号発生器で１２１はこれ
らの減衰波形信号の選択スイッチである。

【００２８】減衰振動信号Ｄは、振動波形信号発生器１
１８の振動波形信号と減衰波形信号発生器１２０の減衰
波形信号を乗算器１１７を通すことにより得ることがで
きる。離脱時は、この減衰振動信号Ｄは静電チャックの
スイッチング電源への制御入力信号となる。切換ゲート
部１１５で制御入力信号として選択された減衰振動信号
Ｄは、バッファアンプ１１４等を介して減算素子１１１
に入力される。

【００２９】減算素子１１１では、フィードバック制御
が行われ、減衰振動信号Ｄと出力側よりフィードバック
された信号との減算が行われ、その後、ＰＷＭ用制御増
幅器１１０より、パワートランジスタ１０２へのパワー
モジュール(ＰＷＭ)用の信号として出力される。これに
より、パワートランジスタ１０２によりパルス幅がコン
トロールされ、出力端子１３０からの出力電圧が、減衰
振動信号Ｄと同じになるように制御される。

【００３０】なお、スイッチ１０７およびダイオード１
０８ａ、１０８ｂが整流／極性切換部を構成し、フィル
タ回路１０５がフィルタ回路部を構成し、出力端子１３
０、図１の整合器１１および同軸ゲーブル１２が給電回
路部を構成し、短絡用接点１０６が出力短絡部を構成
し、振動波形信号発生器１１８および選択スイッチ１１
９が振動波形信号発生部を構成する。

【００３１】また、減衰波形信号発生器１２０および選
択スイッチ１２１が減衰波形信号発生部を構成し、乗算
器１１７が乗算部を構成し、切換ゲート部１１５、アナ
ログスイッチ１１６ａ、１１６ｂ、抵抗１１６ｃ、１１
６ｄおよびバッファアンプ１１４が信号切換部を構成
し、極性切換制御器１１３が極性切換制御部を構成し、
出力分割回路１０４および減衰素子１１１が負帰還回路
部を構成する。

【００３２】次に、図３に示す波形に従って動作を説明
する。(ａ)は、静電チャック用電源１０の出力電圧波形
である。吸着時の立上がりが２段階で示しているのは、
静電チャック５への充電電流を抑制するためである。
(ｂ)は、吸着時制御信号Ｃの波形であり、吸着時の静電
チャック用電源１０の出力はこれに従ったものとなって
いる。

【００３３】(ｃ)は、吸着が完了した後、静電チャック
５のチャージ電荷を早く放電させるために短絡用接点１
０６を閉じて電源出力を短絡させるための電源出力短絡
信号である。これは、実施例３で述べる静電チャック本
体を直接短絡させるものと合わせて用いると効果が良
い。

【００３４】その後、離脱シーケンスに入り、(ｄ)の振
動波形信号発生器１１８の振動波形信号と、(ｅ)の減衰
波形信号発生器１２０の減衰波形信号を乗算器１１７で
掛け合わすことにより、(ｆ)の減衰振動信号Ｄを作り出
すことができる。この時、振動波形信号発生器１１８の
振動波形信号と、減衰波形信号発生器１２０の減衰波形
信号はそれぞれの選択スイッチ１１９、１２１により、
例えば半導体エウハ６の帯電特性を考慮して所望のもの
を選択することができる。

【００３５】振動波形信号発生器１１８は例えば正弦
波、矩形波、三角波等の複数種の振動信号を発生し、ま
た減衰波形信号発生器１２０も例えば直線的減衰や指数
関数的減衰等の複数種の減衰信号を発生し、これらの組
み合わせから選択することができる。

【００３６】(ｇ)は不感帯発生回路１１２に関するもの
で、これについては実施例２で説明する。(ｈ)は上述の
減衰振動信号の正負の極性を判断することにより得られ
る、出力側の極性を切り換えるための極性切換信号であ
り、極性切換制御器１１３で減衰振動信号の極性が判断
されて図示のような信号をスイッチ１０７に出力する。

【００３７】図４には、この実施例のように離脱時に、
所望の減衰振動信号波形の印加電圧を下電極に印加した
場合の波形図を示す。(ａ)は印加電圧、(ｂ)は電源出力
短絡のタイミング、(ｃ)は吸引力を示す。所望の波形の
減衰振動信号波形の印加電圧を印加することにより、
(ｃ)に示すように再度、吸引力が発生することはなくな
る。

【００３８】なお、図２に示す静電チャック用電源１０
は全て基本的にハードウエアで構成されているが、振動
波形信号発生器１１８、減衰波形信号発生器１２０、選
択スイッチ１１９、１２１および乗算器１１７の部分
を、例えば図５に示すように波形発生プログラム内蔵マ
イクロコンピュータ３０およびこれの出力するディジタ
ル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器３１で構
成してもよい。

【００３９】通称、ファンクションジェネレータと呼ば
れる任意関数発生器と同等のアルゴリズムを、マイクロ
コンピュータ３０のソフトウエアで実現し、このディジ
タル値をバイポーラタイプのＤ／Ａコンバータ３１を介
して出力すればよい。

【００４０】以上のようにこの実施例においては、半導
体ウエハ離脱時に半導体ウエハの特性を考慮して所望の
減衰振動波形の出力を選択して発生することができ、ま
た、静電チャック用電源の出力をフィードバックして、
制御入力信号との間で閉ループを構成してフィードバッ
ク制御を行うことにより、より正確な減衰振動波形の電
圧を出力することができるので、再度、吸着力が発生す
ることがなく確実に離脱が行える。

【００４１】実施例２．この実施例は特に、図２の不感
帯発生回路１１２に関するものである。逆並列接続され
たダイオード１１２ａおよび１１２ｂからなる不感帯発
生回路１１２により、減衰振動信号Ｄの正負の切り換え
点に不感帯が設けられる。その信号を図３の(ｇ)に示
す。これは、極性切換制御器１１３、スイッチ１０７お
よびダイオード１０８ａ、１０８ｂによる出力側の極性
切換が必要であり、この極性切換えの間は制御入力信号
を零にし、出力側の極性切り換えが確実に終了してか
ら、制御入力信号を入力することで、動作の確実性、安
全性を図っている。

【００４２】以上のようにこの実施例では、離脱時に、
振動が正、負に切り換わるポイントに不感帯を設け、こ
の不感帯の時間に出力側の極性を切り換ることにより、
過渡期の制御の安定化が計れる。

【００４３】実施例３．図６にプラズマ処理装置の真空
チャンバ内の静電チャックに関する等価回路を示す。Ｃ
ｃ、Ｒｃは静電チャック５２の容量および抵抗、Ｃｗ、
Ｒｗは吸着物(ここでは半導体ウエハ５３)の容量および
抵抗を示す。Ｒｐはプラズマ放電の等価抵抗である。

【００４４】この回路に示すように、充電された後、静
電チャック用電源５０の出力を短絡用接点１０６で短絡
するだけでは、静電チャック５２の容量Ｃｃの両端の電
荷の放電には時間がかかる。また、静電チャック５２の
抵抗Ｒｃは大きな値(１００ＭΩ程度)が必要とされる。
これは抵抗Ｒｃを半導体ウエハ５３の抵抗Ｒｗに比べて
大きくし、抵抗Ｒｗにかかる電圧を小さくし、半導体ウ
エハ５３のチャージアップを抑制する必要があるからで
ある。

【００４５】充放電は、静電チャック電源５０、半導体
ウエハ５３、プラズマ放電の等価抵抗Ｒｐを通して行わ
れるため、放電時に電源短絡だけでは、放電の時間短縮
は難しい。そこでこれを改善した半導体製造装置につい
て以下に説明する。

【００４６】図７はこの発明の別の実施例による半導体
製造装置の構成を示す図である。図７において、図１に
示すものと同一もしくは相当部分は同一符号で示し、説
明は省略する。この実施例の半導体製造装置１ａでは、
静電チャック５と下電極４とを電気的に短絡させるため
の光スイッチング素子１３が真空チャンバ２内に設けら
れている。なお、この光スイッチング素子１３は、プラ
ズマ処理を行う真空チャンバ２の中に設置する場合に
は、耐プラズマ性のセラミック製のカバー１４等でカバ
ーする必要がある。

【００４７】また、真空チャンバ２には、光スイッチン
グ素子１３をオン／オフ制御するための光制御信号をチ
ャンバ外部から導くために、透明の窓部２ａが設けられ
ている。そして、真空チャンバ２の外側に設けられた発
光部である発光素子１５から光制御信号を発生すること
で、これが窓部２ａを通って光スイッチング素子１３に
送られ、光スイッチング素子１３は静電チャック６と下
電極４とを短絡させ、静電チャック６を強制的に放電さ
せる。

【００４８】なお、放電電流の突入電流を制限するため
に、光スイッチング素子１３に抵抗を挿入してもよい。
また、図７には静電チャック用電源として先の実施例で
説明したこの発明による静電チャック用電源１０が示さ
れているがこれに限定されるものではない。

【００４９】以上のようにこの実施例においては、静電
チャックと下電極を強制的に短絡するための素子とし
て、光で制御が行える光スイッチング素子を用いるよう
にしたので、チャンバ外部より光を入射することにより
制御を行うことができ、これによりチャンバ内に電線を
引込ことなく静電チャックの放電を制御することがで
き、従って短絡用の素子の誤動作が防止でき、かつ半導
体製造装置の構造も複雑になることはない。

【００５０】実施例４．この実施例は、上記実施例４の
半導体製造装置の静電チャックに関し、特に、より効率
良く放電させるための構造に関するものである。図８は
この実施例による静電チャック５ａおよび下電極４の構
造を示し、(ａ)は一部断面図、(ｂ)は斜視図である。図
から分かるように、静電チャック５ａの半導体ウエハが
吸着される面には、この静電チャック５ａと温度膨張係
数の近いカーボン、ステンレス系の細い導体を蒸着等の
手段により形成した放電用電極５７が形成されており、
これに光スイッチング素子１３の一方が接続されてい
る。

【００５１】放電用電極５７は、静電チャック５ａの面
に均一にひろがるように、静電チャック５ａの中心から
放射状および環状に導体が延びた網型のものになってい
る。そして、光スイッチング素子１３をオンさせれば、
静電チャック５ａは効率良くかつ均一に、一気に放電さ
れる。

【００５２】また、放電用電極は図８の(ｃ)および(ｄ)
に示す放電用電極５８のように、静電チャック５ａの全
面を覆うようなものであってもよい。さらに放電用電極
はこれの形状に限定されるものではなく、静電チャック
５ａの半導体ウエハを吸着する面に均一にひろがる形状
のものであればよい。

【００５３】以上のようにこの実施例によれば、静電チ
ャック５ａの半導体ウエハが吸着される面に、この面に
均一にひろがる放電用電極５７、５８を設け、これに光
スイッチング素子１３を接続し、光スイッチング素子１
３を導通状態にさせることにより静電チャック５ａと下
電極４を強制的に短絡させるようにしたので、静電チャ
ック５ａのチャージ電荷を効率よくかつ均一に放電させ
ることができ、ひいては確実な半導体ウエハの離脱が行
える。

【００５４】実施例５．この実施例では、静電チャック
５と下電源４とを短絡する光スイッチング素子１３を設
けた図７に示す半導体製造装置１ａにおいて、静電チャ
ック用電源１０を図２に示すこの発明によるものとす
る。そして、図３および図４に示す半導体ウエハ吸着後
の電源短絡時に、図１に示す短絡用接点１０６を閉じて
電源出力を短絡すると同時に、光スイッチング素子１３
もオン(導通状態)して静電チャック５、５ａと下電極４
を短絡させることにより、さらに効率良くかつ正確に静
電チャック５、５ａに放電を行わせることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、この発明の第１の発明で
は、半導体ウエハ離脱時に半導体ウエハの特性を考慮し
て所望の減衰振動波形の出力を選択して発生することが
でき、また、静電チャック用電源の出力をフィードバッ
クして、制御入力信号との間で閉ループを構成してフィ
ードバック制御を行うことにより、より正確な減衰振動
波形の電圧を出力することができるようにしたので、離
脱時間のバラツキのないより確実で安定した離脱が行え
る静電チャック用電源を提供できる等の効果が得られ
る。

【００５６】また、この発明の第２の発明では、離脱時
に、減衰振動信号の振動が正、負に切り換わるポイント
に不感帯を設け、この不感帯の時間に出力側の極性を切
り換えることにより、過渡期の制御の安定化が計れ、さ
らに離脱時間のバラツキのないより確実で安定した離脱
が行える静電チャック用電源を提供できる等の効果が得
られる。

【００５７】また、この発明の第３の発明では、静電チ
ャックと下電源を強制的に短絡するための素子として、
光で制御が行える光スイッチング素子を用いるようにし
たので、チャンバ外部より光を入射することにより制御
を行うことができ、これによりチャンバ内に電線を引込
ことなく、静電チャックの放電を制御することができ、
従って短絡用の素子の誤動作が防止でき、かつ構造も簡
単な半導体製造装置を提供できる等の効果が得られる。

【００５８】また、この発明の第４の発明では、静電チ
ャックの半導体ウエハが吸着される面に、この面に均一
にひろがる放電用電極を設け、これに光スイッチング素
子を接続し、光スイッチング素子を導通状態にさせるこ
とにより静電チャックと下電極を強制的に短絡させるよ
うにしたので、静電チャックのチャージ電荷を効率よく
かつ均一に放電させることができ、ひいては確実な半導
体ウエハの離脱が行える半導体製造装置を提供できる等
の効果が得られる。

【００５９】そしてこの発明の第５の発明では、静電チ
ャックと下電源とを短絡する光スイッチング素子を設け
た半導体製造装置において、静電チャック用電源をこの
発明によるものとし、半導体ウエハ吸着後の電源短絡時
に、短絡用接点を閉じて静電チャック用電源の電源出力
を短絡すると同時に、光スイッチング素子も導通状態に
して静電チャックと下電極を短絡させることにより、さ
らに効率良くかつ確実に静電チャックに放電を行わせる
ことができる半導体製造装置を提供できる等の効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例による静電チャック用電
源を備えた半導体製造装置の構成を示す図である。

【図２】 図１の静電チャック用電源の構成の一例を示
す図である。

【図３】 図２の静電チャック用電源の動作を説明する
ための波形図である。

【図４】 図２の静電チャック用電源の吸引力を説明す
るための波形図である。

【図５】 図２の静電チャック用電源の一部をソフトウ
エアで構成した場合の構成を示す図である。

【図６】 プラズマ処理装置の真空チャンバ内の静電チ
ャックに関する等価回路を示す図である。

【図７】 この発明の別の実施例による半導体製造装置
の構成を示す図である。

【図８】 この発明の別の実施例による静電チャックお
よび下電極の構造を示す図である。

【図９】 プラズマ処理装置の静電チャックが設けられ
た電極の構成を示す図である。

【図１０】 従来の静電チャック用電源の動作を説明す
るための波形図である。

【符号の説明】

１、１ａ 半導体製造装置、２ 真空チャンバ、２ａ
窓部、３ 上電極、４下電極、５、５ａ 静電チャッ
ク、６ 半導体ウエハ、７ ベローズ、８ 供給口、９
排気口、１０ 静電チャック用電源、１１ 整合器、
１２ 同軸ケーブル、１３ 光スイッチング素子、１４
カバー、１５ 発光素子、３０ 波形発生プログラム
内蔵マイクロコンピュータ、３１ Ｄ／Ａ変換器、５
７、５８短絡用電極、１０１ 直流主電源、１０２ ス
イッチング用パワートランジスタ、１０３ 昇圧トラン
ス、１０４ 出力分割回路、１０５ フィルタ回路、１
０６ 短絡用接点、１０７ スイッチ、１０８ａ、１０
８ｂ ダイオード、１１０ＰＷＭ用制御増幅器、１１１
減算素子、１１２ 不感帯発生回路、１１３極性切換
制御器、１１４ バッファアンプ、１１５ 切換ゲート
部、１１６ａ、１１６ｂ アナログスイッチ、１１６
ｃ、１１６ｄ 抵抗、１１７ 乗算器、１１８ 振動波
形信号発生器、１１９、１２１ 選択スイッチ、１２０
減衰波形信号発生器、１３０ 出力端子。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体製造装置の真空チャンバ内に対向
   して設けられた一対の上電極および下電極のうち、誘電
   体からなる静電チャックを半導体ウエハとの間に介在す
   るように設けた上記下電極に電圧を印加して、上記静電
   チャックを帯電、放電させることにより、これに半導体
   ウエハを吸着、離脱させる、半導体製造装置の静電チャ
   ック用電源であって、 直流主電源と、 この直流主電源を開閉するスイッチング用パワートラン
   ジスタと、 このパワートランジスタの入力を昇圧する昇圧トランス
   と、 この昇圧トランスの出力の整流および極性の切り換えを
   行う整流／極性切換部と、 この整流／極性切換部の整流出力を平滑するフィルタ回
   路部と、 このフィルタ回路部の出力電圧を上記上電極と下電極に
   対して印加する給電回路部と、 この給電回路部の出力を短絡する出力短絡部と、 上記スイッチング用パワートランジスタのオン／オフ制
   御を行うＰＷＭ用制御増幅器と、 複数の振動波形信号を選択的に発生する振動波形信号発
   生部と、 複数の減衰波形信号を選択的に発生する減衰波形信号発
   生部と、 上記振動波形信号と減衰波形信号とを乗算して減衰振動
   信号を発生する乗算部と、 上記吸着時には吸着用の所定の吸着時制御信号を、上記
   離脱時には上記乗算部の減衰振動信号を、それぞれ上記
   ＰＷＭ用制御増幅器に供給する信号切換部と、 上記信号切換部の出力に従って上記整流／極性切換部の
   極性切り換えを行う極性切換制御部と、 上記給電回路部の出力を上記ＰＷＭ用制御増幅器の入力
   として負帰還する負帰還回路部と、 を備えた半導体製造装置の静電チャック用電源。
2. 【請求項２】 上記昇圧トランスの出力極性切り換えポ
   イントで、所定時間、出力が零電位となるようにする不
   感帯発生部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に
   記載の半導体製造装置の静電チャック用電源。
3. 【請求項３】 対向して設けられた上電極および下電極
   と、 この下電極に設けられ、帯電、放電されることにより、
   これに半導体ウエハを静電的に吸着、離脱させる静電チ
   ャックと、 上記下電極と静電チャックとを電気的に短絡する光スイ
   ッチング素子と、 上記各部分を収納するチャンバと、 このチャンバ外部から上記光スイッチング素子のオン／
   オフを制御する光制御信号を供給するための、上記チャ
   ンバに設けられた透明な窓部と、 上記光制御信号を発生する上記チャンバの外部に設けら
   れた発光部と、 を備えた半導体製造装置。
4. 【請求項４】 上記静電チャックが、上記光スイッチン
   グ素子と電気的に接続される、静電チャックの面に均一
   にひろがる形状を有する放電用電極を備えたことを特徴
   とする請求項３に記載の半導体製造装置。
5. 【請求項５】 直流主電源と、この直流主電源を開閉す
   るスイッチング用パワートランジスタと、このパワート
   ランジスタの入力を昇圧する昇圧トランスと、この昇圧
   トランスの出力の整流および極性の切り換えを行う整流
   ／極性切換部と、この整流／極性切換部の整流出力を平
   滑するフィルタ回路部と、このフィルタ回路部の出力電
   圧を上記上電極と下電極に対して印加する給電回路部
   と、この給電回路部の出力を短絡する出力短絡部と、上
   記スイッチング用パワートランジスタのオン／オフ制御
   を行うＰＷＭ用制御増幅器と、複数の振動波形信号を選
   択的に発生する振動波形信号発生部と、複数の減衰波形
   信号を選択的に発生する減衰波形信号発生部と、上記振
   動波形信号と減衰波形信号とを乗算して減衰振動信号を
   発生する乗算部と、上記吸着時には吸着用の所定の吸着
   時制御信号を、上記離脱時には上記乗算部の減衰振動信
   号を、それぞれ上記ＰＷＭ用制御増幅器に供給する信号
   切換部と、上記信号切換部の出力に従って上記整流／極
   性切換部の極性切り換えを行う極性切換制御部と、上記
   給電回路部の出力を上記ＰＷＭ用制御増幅器の入力とし
   て負帰還する負帰還回路部と、からなる静電チャック用
   電源を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載
   の半導体製造装置。