JPH01227454A - 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
Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ）を利用し
て生成されるＯＣＲ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Ｃ０Ｄ（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ　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
７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
に薄膜の形成又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一
括被覆され、平板状をなす一対の導電体を、前記試料室
内に同一面を形成するように並設し、絶縁体の表面に被
吸着物である半導体基板を密接させ、前記善導電体間に
所定の直流電圧を印加して、これらと前記半導体基板と
の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双極式の静電チ
ャックがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

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ガリウム・ヒ素半
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、○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、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２／３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。

〔課題を解決するための手段〕

本願の請求項１に係る静電チャックは、絶縁体にて外側
を被覆され、同一面を形成するように並設された一対の
導電体間に直流電圧を印加し、前記絶縁体の表面に接触
する被吸着物を、これと前記導電体との間に生じる静電
力により吸着、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、前記善導電体間に、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、また本願の請求項２に係る静電チャ
ックは、前記逆電圧印加手段に加えて、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〕

本願の請求項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、一対の導電体
間に吸着時と逆方向の直流電圧を印加し、これらと被吸
着物との間に生じている静電力を低減させた後、被吸着
物が離脱せしめられる。

また、本願の請求項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が動作し、肉厚
電体と被吸着物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（なった時点で、ご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１．１は、共に板状をなす一対の導電体であ
り、これらは、同一面を形成するように並列させた状態
で、外側を絶縁体２にて一括的に被覆されている。ＥＣ
Ｒ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（Ａｊ！ｔ　
Ｏｘ　）が用いられ、該絶縁体２は、例えば、これの焼
成時に導電体ｌ。

ｌを、前述した如く並列させた状態で一体的にモールド
することにより、導電体１．１の外側に被着される。

一方の導電体ｌは、第１の電源切換スイッチ７を介して
、負極側をアースに接続しである第１の直流電源５の正
極側と、正極側をアースに接続しである第２の直流電源
６の負極側とに夫々接続してあり、他方の導電体ｌは、
前記第１の電源切換スイッチ７と連動する第２の電源切
換スイッチ８を介して、前記第１．第２の直流電源５．
６に夫々接続しである。そして、電源切換スイッチ７゜
８が第１図に示す切換位置にある場合、一方の導電体ｌ
が、第１の直流電源５に接続されて正に帯電し、他方の
導電体ｌが、第２の直流電源に接続されて負に帯電する
一方、電源切換スイッチ７゜８が逆の切換位置にある場
合、一方の導電体ｌが、第２の直流電源６に接続されて
負に帯電し、他方の導電体１が、第１の直流電源に接続
されて正に帯電するようになっている。

導電体１．１の一例には、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
ンジ中は、導電体１．１間において、絶縁体２に一側か
らこれを厚さ方向に貫通させてあり、その先端部には、
絶縁体２の他側の略中央部において、円板状の押圧部材
４ａが固着しである。電磁シリンダ４は、そのソレノイ
ドＳに所定の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、またこの電磁シリンダ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
ンジ中がその退入位置にある場合、前記押圧部材４ａの
一面が、ｗｌＡａ体２の他側表面と路面−をなすように
設定しである。

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、押圧部材４ａを介して、絶縁体２の表面から
の離脱力と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、第１．第２の電源切換スイッチ７．８
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、第１．第２の電源切換スイッチ７゜
８に制御部９からの出力信号が与えられた場合、これら
は連動動作し、第１図に示す一方の切換位置から他方の
切換位置に切換わ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の配設位置と反対側の絶縁体２の表面上の略
中央部に載置する。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
ャは進入状態にあるから、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、
第１．第２の電源切換スイッチ７．８にも出力信号を発
しておらず、これらは共に第１図に示す如き切換位置に
あり、一方の導電体１（第１図の左側の導電体１）が、
第１の直流電源５に接続され正に帯電した状態にあり、
他方の導電体ｌ（第１図の右側の導電体ｌ）が、第２の
直流電源６に接続されて負に帯電した状Ｂｔｚある。従
って、これらの導電体１．１と前述の如く載置された被
吸着物３との間には静電力が発生し、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の表面上に密着した状態に保持される。

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、第１．第２の電源
切換スイッチ７．８に切換え信号が発せられ、これらが
前述の切換え動作を行う結果、第１図の左側の導電体１
は第２の直流電源６に、また右側の導電体ｌは、第１の
直流電源５に夫々接続され、導電体１．１間には、吸着
時と逆方向の直流電圧が印加されることになる。また前
記切換え信号の出力と同時に、制御部９からは電磁シリ
ンダ４のソレノイドＳに励磁信号が発せられ、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力により、導電体１．１を被
覆する絶縁体２の表面から離脱する方向に押圧される。

、第２図は、導電体１．　１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導電体１．　１と被吸着
物３との間に作用する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０．９ｋｇ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離
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。本図に示す如く、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８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、２００秒
程の時間にて被吸着物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、壊れ易い被吸着物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としてガリウ
ム・ヒ素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、被吸着物３の吸着時及び離脱時における導電体１
．１と、第１．第２の直流電源５．６との接続状態は、
本実施例に示すものと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７．８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、一対の導電体間に吸着
時と逆方向の直流電圧を印加して、これらと被吸着物と
の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、被吸着物かわずがな力にて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、しかも容易に離
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・と示すグラフである。 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・・・第１の電源切換スイ
ッチ　　８・・・第２の電源切換スイッチ特　許　出願
人　　日本電信電話株式会社外１名 代理人　弁理士　　河　　野　　登　　失策　　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され、同一面を形成するよう
   に並設された一対の導電体間に直流電圧を印加し、前記
   絶縁体の表面に接触する被吸着物を、これと前記導電体
   との間に生じる静電力により吸着、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、前記両 導電体間に、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され、同一面を形成するよう
   に並設された一対の導電体間に直流電圧を印加し、前記
   絶縁体の表面に接触する被吸着物を、これと前記導電体
   との間に生じる静電力により吸着、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、前記両 導電体間に、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。