KR930006102B1 - 정전 척의 전압인가 방법 및 그의 장치 - Google Patents

정전 척의 전압인가 방법 및 그의 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

정전 척의 전압인가 방법 및 그의 장치
제1도는 본 발명에 관한 정전 척의 전압인가 장치의 블록 구성도를 나타내며,
제2도는 및 제3도는 정전 척에 흡착된 피흡착제의 전류 흡착력의 측정결과를 나타내는 그래프이며,
제4도는 단극형의 정전 척의 구성도이다.
본 발명은 정전 척(Chuck)에 전압을 인가하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히, 정전 척에 흡착된 피흡착제의 이탈을 용이하게 하는 전압인가 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
정전 척의 흡착판에 피흡착물을 이탈시킬 때에 이탈을 용이하게 하기 위하여 정전 척의 전극에 인가하는 전압의 극성을 일시적으로 반전(反轉)시켜 흡착시와는 반대의 극성으로 하는 기술을 예를 들면, 일본국 특허공소 소47-39392호에 의해 알려져 있다.
그러나, 극성의 반전에 의해 단순히 흡착시에 인가한 전압치와 같은 역극성의 전압을 인가하여도 잔류 흡착력이 소멸 또는 저감되어 피흡착물을 용이하게 이탈될 수 있을 때까지 장시간(수10초이상)요하고, 작업효율이 나쁘다.
본 발명은 정전 척의 전극에 소정치의 흡착전압 VN을 인가하여 피흡착제를 흡착시키는 스텝과 그 후 피흡착제를 이탈시키기는 전에 흡착전압 VN과를 역극성에서 그의 전압치가 흡착전압 VN보다 큰 소정치의 잔류 흡착력 소멸전압 VR을 소정시간 인가하는 스텝으로 되는 정전 척의 전압인가 방법을 제공한다.
인가시간의 길이는 잔류 흡착력 소멸전압 VR의 인가전압치에 역비례되어 설정된다.
잔류 흡착력 소멸전압 VR의 전압치는 흡착전압 VN 1.5~2배의 범위이며, 그 의 전압인가 시간은 10~5초 정도에 선택된다. 또한, 잔류 흡착력 소멸전압 VR은 서서히 그리고 스무스하게 또는 단계적으로 승압된다.
본 발명에 의하면, 피흡착제의 이탈시 흡착시 인가전압보다 고전압에서 역극성의 잔류 흡착력 소멸전압을 정전 척에 인가함으로써 잔류 흡착력은 단시간에 소멸 또는 저감되어 피흡착제의 이탈이 용이하게 된다.
또한, 잔류 흡착력 소멸전압의 인가시간은 인간전압치의 증가에 역비례되어 짧게 설정함으로써 그이 소멸전압인가에 의하여 다시 피흡착제가 흡착되는 것을 방지한다.
또한, 이 소멸전압의 전압치는 흡착정압의 1.5~2배에서 인가시간은 5~10초 정도로 설정하면 잔류 흡착력의 소멸 또는 저감의 제어가 용이하다. 예를 들면, 웨이퍼 사이즈의 대소동, 피흡착물을 형성등에 따라 안정한 잔류 흡착력 저감효과를 얻을 수 있다.
또한, 잔류 흡착력 소멸전압을 서서히 승압함으로써 이 전압을 소정치까지 일시에 승압하는 경우에 비하여 전압인가시에 흐르는 큰 순간전류에 의해 디바이스가 악영향을 받을 우려가 저감된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 도면을 참조하여 아래의 바람직한 실시예의 상세한 설명에 의해 명백해질 것이다.
제1도에 나타난 바와 같이, 정전 척(1)은 알루미나 산화티탄계의 유전체로 된 시이트(2)내에 1쌍의 빗상의 전극(3), (4)를 서로 빗살의 부분이 상대의 빗살 사이에 끼워지도록 구성되어 있다. 이 정전 척(1)의 윗면에는 피흡착제로서 예를 들면, 실리콘 웨이퍼(5)가 재치되며, 전극(3), (4) 사이에 전압이 인가되면 죤센-라벡크효과(Johnsen-Rahbek effect)에 의해 실리콘 웨이퍼(5)가 흡착된다. 유도체층의 두께는 300㎛, 체적고유 저항은 1013Ω㎝이다.
전압 인가장치(6)는 전극(3), (4)에 전압을 공급하기 위한 장치이며, 그의 출력단자(7), (8)과 각 전극(3), (4)는 접속선(9), (10)에 의해 접속되어 있다. 전압 인가장치(6)은 인가 전압제어회로(11)에서 부여되는 데이터에 의해 출력전압을 단자(12), (13)사이에 발생하는 프로그래머블 전압공급원(이하 전원이라 기재함)(14)와 이 전원(14)와 정전 척(1) 사이에 개설된 스윗치 수단(15) 및 인가 전압제어회로(11)에 대하여 각종의 설정조건을 부여하는 흡착전압치 설정수단(16), 소멸전압치 설정수단(17), 소멸전압 인가시간 설정수단(18)로 구성된다.
인가전압 제어회로(이하 "제어회로"라 기재함)(11)은 마이크로 프로세서 유니트(이하 MPU 라고 기재함)(19), ROM(20), RAM(21), 타이머(22)로 구성된다. ROM(20)에는 인가전압 제어에 관한 프로그램이 격납됨과 동시에 후술하는 실험 데이터에 기초로 한 소멸 전압치와 그이 인가시간에 관한 데이터가 격납되어 있다. 각 설정수단(16), (17), (18)은 데지스윗치등의 설정치 입력수단과 MPU(19)의 버스(23)(데이타버스 및 어드레스 버스)와의 인터페이스 회로를 구비하고 있다.
또, 각 설정수단(16), (17), (18)은 눈금을 부착한 슬라이드식 볼륨에 의해 분압된 전압을 A/D변환기를 개재하여 MPU(19)로 인터페이스시킨 구성 등이어도 좋다.
제어회로(11)의 단자(24)에는 동작모드 절환스윗치(25)가 접속되어 있다. 단자(26), (27)은 흡착신호 및 탈리신호의 입력단자, 단자(28), (29)는 제어회로(11)의 전압인가 제어출력 단자이다.
스윗치 수단(15)는 정전 척(11)의 전극(3), (4)로 인가하는 전압의 극성을 절환하는 스윗치 회로이다. 스윗치 수단(15)는 브릿지 접속된 4개의 트랜지스터(30)~(33)와 트랜지스터(30), (31)를 구동하는 트랜지스터(34), (35) 및 각 트랜지스터(30)~(35)의 베이스 저항(41)~(46), 콜렉터 저항(47), (48) 및 베이스 에미터간 저항(49)~(52)로 구성된다. 또, 스윗치 수단(15)는 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)이외의 전계효과 트랜지스터, 치리스터(thyristor)등의 반도체 스윗치 소자를 이용하여 구성하여도 좋으며, 또는 릴레이 등에서 구성하여도 좋다.
스윗치 수단(15)의 플러스측 및 마이너스측의 전원입력단자(36),(37)은 각각 전원(14)의 플러스 및 마이너스 출력단자(12),(13)으로 접속되어 있으며, 스윗치 수단(15)의 입력단자(38)에 H레벨의 신호가 입력되어 있는 사이는 전압 인가장치(60의 출력단자(7)에 플러스, 출력단자(8)에 마이너스 극성의 전압이 출력되며, 스윗치수단 입력단자(39)에 H레벨의 신호가 입력되어 있을 사이는 각 출력단자(7), (8)에 이것과는 역극성의 전압이 출력되는 구성이다.
다음에 전압인가장치(6)의 동작을 설명하기 전에 제2도 및 제3도에 기초로 하여 소멸전압 인가에 수반하는 잔류 흡착력의 변화특성에 대하여 설명한다.
제2도 및 제3도는 소정의 흡착조건에서 실리콘 웨이퍼(5)를 흡착시킨 후, 흡착전압의 인가를 정지한 이후의 잔류 흡착력을 제1도의 가상선에 나타내는 로드셀(40)에서 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
제2도는 0.005torr의 진공 분위기 중에서 흡착전압 500V를 1분간 인가한 경우를 잔류 흡착력을 나타내고 있으며, 제2도에서 선 a는 전극(3), (4) 사이를 단락(短絡)시켜 전압의 인가를 정지한 때의 잔류 흡착력의 자연적인 경시변화를, 선 b~e는 각각 흡착전압과는 역극성의 잔류흡착력 소멸전압(이하, 소멸전압이라 기재함)을 500V,700V, 1㎸, 1.5㎸인가한 때의 잔류 흡착력의 경시변화 특성을 나타낸다.
그래프로부터 알 수 있는 바와 같이. 흡착전압을 VN으로 하면 이것보다 고전위의 소멸전압 VR을 인가하는 것에서 잔류 흡착력을 단시간에 소멸 또는 저감시킬 수 있다, 한편,역극성의 소멸전압 VR을 장시간 인가하면 그의 소멸전압 VR에 의해 실리콘 웨이퍼(5)가 흡착되어 버린다, 즉 역극성의 흡착전압으로서 작용하여 버려 그의 목적을 나타낼 수 없게 된다.
제3도는 30torr의 헬륨개스 분위기 중에서 흡착전압 1KV를 1분간 인가한 경우의 잔류 흡착력 특성을 나타내는 그래프이며, 흡착 전압치 및/도는 인가시간이 증가하면 잔류 흡착력도 크게 되고, 따라서, 잔류 흡착력을 소멸 또는 저감하기 위하여 소멸전압의 인가조건도 변하게 된다.
이와 같은 정전 척(1)의 잔류 흡착력 특성을 근거로 하여 제어회로(11) 내의 RMO(20)에는 각종 흡착전압 인가조건 마다에 대응시켜 소멸전압 인가조건의 데이터를 기억시켰다.
따라서, 동작모드 절환스윗치(25)가 자동쪽으로 설정되어 있는 경우, 전압 인가장치(6)는 아래의 동작으로 된다.
MPU(19)는 흡착신호 입력단자(26)의 흡착신호가 H레벨로 되면 버스(23)을 개재하여 흡착전압 설정수단(16)의 설정전압치를 일고, 버스(23)을 개재하여 전원(14)로 설정전압치를 지시한다. 이것에 의해 전원(14)의 출력단자(12), (13) 사이에는 설정전압이 발생한다. 이어서 MPU(19)는 출력단자(28)에 H레벨의 흡착전압 인가 제어신호를 출력한다. 이것에 의해 스윗치 수단(15)의 입력단자(38)에 H레벨의 신호가 입력되며, 트랜지스터(34)을 개재하여 트랜지스터(30) 및 트랜지스터(33)가 온 상태로 되며, 전압 인가장치의 출력단자(7)에 플러스, 출력단자(8)에 마이너스 전압이 출력되며, 정전 척(1)의 전극(4)에 플러스 전압, 전극(3)에 마이너스 전압이 인가된다. 이 흡착전압 VN 인가상태는 제어회로(11)의 탈리신호 입력단자(27)로 H레벨의 탈리신호가 인가될 때까지 계속하고, 이 사이의 흡착전압 인가시간은 타이머(22)에 의해 계측된다.
탈리신호가 인가되면 MPU(19)는 출력단자(28)의 출력을 L레벨로 함과 동시에 흡착전압 VN과 흡착전압 인가시간의 데이터에 기초로 하여 ROM(20) 내에 기억되어 있는 복수의 소멸전압 인가 데이터로부터 최적인 것을 선택한다.
본 실시예에서는 상기 소멸전압의 인가에 수반하는 잔류 흡착력의 변화특성에 의하여 소멸전압 VR을 흡착전압 VN의 1.5~2배의 범위에서 소멸전압 인가시간이 5~10초 정도로 되는 소멸조건을 최적한 것으로서 우선적으로 선택하도록 선택알고리즘을 작성하고 있다.
또한, 고전위의 전압이 일시에 인가되면 상당히 큰 순간전류가 인가 개시시에 흐르는 것이 이해되나, 이것에 의한 피흡착체, 예컨대, 반도체 디바이스에 악영향을 피하기 위하여 본 실시예에서는 선택된 인가시간이 거의 전반에서 소멸전압이 설정전압까지 서서히 승압하도록 한다. 직선적 내지 스무스하게 승압되는 방법과 단계적으로 승압시키는 방법에 있으며, 어느것도 디바이스의 보호에 효과가 있으나, 스무수하게 승압시키는 방법이 효과는 크다.
그리하여 MPU(19)는 선택한 소멸 전압치를 전원(14)로 지시함과 동시에 선택한 소멸 전압인가 시간의 사이, 출력단자(29)에 H레벨의 출력을 발생한다.
이것에 의해 스윗치 수단(15)의 입력단자(39)에 H레벨의 신호가 입력되고, 트랜지스터(31) 및 트랜지스터(32)가 온 상태로 되며, 전압 인가장치 출력단자(7)에 마이너스, 출력단자(8)에 플러스 전압이 출력되고, 전극(4)에 마이너스, 전극(3)에 플러스 극성의 소멸전압 VR이 소정의 소멸전압 인가시간만 인가된다.
동작모드 절환스윗치(25)가 수동쪽으로 설정되어 있는 경우에는 MPU(19)는 탈리신호가 입력되면 소멸전압 설정수단(17)의 설정 전압치를 읽고, 전원(14)로 지시함과 동시에 소멸전압 인가시간 설정수단(18)으로부터 인가시간을 읽고, 그의 설정시간 사이에만 출력단자(29)에 H레벨로 출력을 발생한다.
또, 수동모드에 있어서는 소멸전압치 또는 소멸전압 인가시간의 어느 한 쪽만을 설정하여 다른 쪽 조건의 ROM(20)내의 데이터를 참조하여 MPU(19)가 설정되어도 좋다.
본 실시예는 쌍극형의 정전 척에 대하여 설명하였으나, 제4도에 나타낸 단극형의 척(41)에 대해서도 적용할 수 있다. 또, 제4도에 있어서 42는 유전체로 된 시이트, 43은 전극, 44는 실리콘 웨이퍼(5) 등의 피흡착물과의 접촉편, 45,46은 제1도에 나타난 전압 인가장치(6)의 출력단자(7), (8)의 접속단자이다.
본 발명의 바람직한 실시예가 상기에서 기술되었을지라도 본 발명의 정신 또는 필수특성으로부터 떠남 없이 다른 특정 형태로 구체화 할 수 있음이 이해되어야 한다. 본 실시에는 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다, 본 발명의 범위는 상기 기재보다 첨부된 특허청구의 범위에 의해 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 정전 척의 전극에 흡착전압 VN을 인가하여 피흡착제를 흡착시키는 스텝과, 그후, 피흡착제를 탈리시키기 전에 잔류 흡착력 소멸전압 VR을 인가하는 스텝으로 되고, 이 잔류 흡착력 소멸전압 VR은 상기 흡착전압 VN과는 역극성에서 상기 흡착전압 VN의 전압치보다도 큰 정전 척의 전압 인가방법.
  2. 제1항에 있어서, 잔류 흡착력 소멸전압 VR의 인가시간은 소멸전압의 인가전압에 역비례시켜 설정되는 전압 인가방법.
  3. 제2항에 있어서, 잔류 흡착력 소멸전압 VR의 값은 흡착전압 VN의 1.5~2배의 범위에서 설정되며, 소멸전압 VR의 인가시간은 소멸전압 VR의 상기 설정 전압치에 응하여 10~5초의 범위에서 설정되는 전압인가방법.
  4. 제1항에 있어서, 잔류 흡착력 소멸전압 VR은 그의 인가시에 일정치에 다다를 때까지 서서히 승압하도록 하는 전압 인가방법.
  5. 정전 척(1)에 플러스와 마이너스 극성의 전압을 출력하는 1쌍의 출력 4 단자(7,8)와, 전압 공급원 수단(14)와, 이 전압 공급원 수단(14)와 상기 정전척(1)과의 사이에 개설되며, 정전 척으로 인가하는 전압의 극성을 입력된 전압 인가제어신호에 응하여 절환하는 스윗치 수단(15)과, 상기 전원 공급원 수단(14)에 대하여 일정 전압치를 지시함과 동시에 상기 스윗치수단(15)에 대하여 흡착전압의 상기 전압인가 제어신호 또는 잔류 흡착력 소멸전압의 상기 전압 인가제어신호를 선택적으로 출력하는 인가전압 제어수단(11)이며, 상기 잔류 흡착력 소멸전압인가 제어신호는 소정시간 출력되는 인가전압 제어수단(11)으로 되고, 상기 스윗치 수단(15)는 잔류 흡착력 소멸전압의 상기 전압 인가제어신호가 입력되면 흡착전압의 상기 전압인가 제어신호가 될 때와 역의 극성의 전압을 상기 1쌍의 출력단자(7,8)에 출력하도록 구성되어 있으며, 잔류 흡착력 소멸전압의 상기 전압치는 흡착전압의 상기 전압치보다 크게 설정되어 있는 정전 척의 전압인가 장치.
  6. 제5항에 있어서, 인가전압 제어수단(11)에는 흡착전압치 및 흡착전압 인가시간에 대하여 최적인 잔류 흡착력 소멸 전압치 및 이 소멸 전압 인가시간에 관한 데이터가 격납되어 있는 전압인가장치.
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