JPH03211753A - 半導体製造装置 - 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】 〔概　要〕 半導体製造装置に関し、 ウェーハの残留電荷を効果的に活用したり除電したりし
て、静電チャックからのウェーハの離脱が容易になるこ
とを目的とし、 静電チャックと、電源装置とを有し、前記静電チャック
は、ウェーハを吸着するものであって、吸着面に絶縁膜
と、絶縁膜の下に交互に配設された電極と、電極から導
出された端子とを有するものであり、前記電源装置は、
電極に直流電圧を印加するものであって、２つの高圧電
源と、端子に接続される出力端子と、接地端子と、極性
切替え手段とを有するものであり、前記極性切替え手段
は、一方が接地端子、他方が出力端子に極性切替え可能
に接続されるように、高圧電源の夫々に設けられるもの
であり、前記極性切替え手段は、静電チャックに吸着さ
れているウェーハが離脱される際、ウェーハが有する残
留電荷と同極性の電圧を出力端子を介して電極に印加す
るものであるように構成する、また、静電チャックと、
搬送アームと、継電器とを有し、前記静電チャックは、
ウェーハを吸着するものであって、装置本体に内設され
ているものであり、前記搬送アームは、ウェーハを静電
チャックに着脱するものであって、装置本体に気密可能
に貫通支持されたアーム駆動部と、装置本体に内設され
、かつアーム駆動部に旋回および昇降可能に枢支された
アーム本体と、アーム本体の先端に静電チャックに対面
するように設けられたウェーハトレイとを有するもので
あり、前記ウェーハトレイは、アーム駆動部と電気的に
接続されているものであり、前記継電器は、装置本体と
電気的に絶縁されたアーム駆動部を接地するものであっ
て、常時閉成されており、前記継電器は、搬送アームが
静電チャックに吸着されているウェーハを受け取る際、
ウェーハトレイがつ工−ハに当接する直前に開成され、
かつ当接した直後に閉成されるものであるように構成す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体製造装置に係わり、特につ工−ハの離
脱が容易な静電チャックに関する。

近年、エレクトロニクスの発展は目ざましいものがある
が、その発展は、半導体デバイスの技術革新に負うとこ
ろが大きい。

中でも、シリコン半導体を用いた集積回路の大規模・高
集積化は、非常に急速に推移しており、■チップ内に集
積される素子数は、メモリ素子の容量で見て、数年単位
で４倍に拡大している。

それに伴い、シリコンウェーハからデバイスに仕上げる
までの一連の工程の中で、いわゆるウェーハプロセスと
呼ばれるパターニングが終了するまでの工程で、ウェー
ハの取り扱いを如何に効率よく、しかも、安定に行うか
が、生産性向上の上から重要である。

ウェーハプロセスには、一般に、酸化、レジスト処理、
露光、現像、エツチング、不純物導入といった幾つかの
工程が繰り返されるが、その工程の各所でウェーハの保
持と搬送が行われる。

このウェーハを保持する治具には各種あるが、その１つ
に、静電荷のクーロン力を利用した静電チャックがある
。

静電チャックは、真空を用いて吸着する真空チャックを
行うことができない真空装置の中などにおいてウェーハ
処理を行うときに用いられることが多く、例えば、エツ
チング工程のＲＩＥ　（反応性イオンエツチング）処理
装置などに装備されて用いられる。

〔従来の技術〕

第３図は従来の静電チャックが装備された装置の一例を
示す斜視図であり、第４図は第３図の静電チャックの一
例を示す斜視図、第５図は第４図のＸ−Ｘ断面図である
。

図中、■は静電チャック、３は搬送アーム、３ａはアー
ム駆動部、３ｃはウェーハトレイ、５は装置本体、６は
ウェーハである。

第３図において、装置本体５は例えばドライエツチング
の一種であるＲＩＥ処理装置などの半導体製造装置であ
り、装置本体５の上方は大気の雰囲気で、下方は処理室
５ａである。

装置本体５には、下向きに静電チャック１か取り付けら
れており、そこにウェーハ６が吸着されてＲＩＥ処理さ
れる。

一方、装置本体５の処理室５ａには搬送アーム３が内設
されている。この搬送アーム３は、アーム駆動部３ａと
、そのアーム駆動部３ａに枢支されて旋回したり昇降し
たりするアーム本体３ｂと、そのアーム本体３ｂの先端
に設けられたウェーハトレイ３ｃとから構成されている
。

そして、ウェーハトレイ３ｃがぐるっと回って静電チャ
ックｌの真下に（ると上昇して静電チャックｌに当接し
、静電チャックｌにウェーハ６を渡して吸着させたり、
静電チャック１に吸着されているウェーハ６を受け取っ
たりする。

第４図と第５図において、静電チャック１は、工作機械
の被加工物を吸着するものには方形の形状もあるが、シ
リコンウェーハなどを吸着する形り、中には例えばシリ
コンゴムなどが充填されている。そして、ウェーハ６を
吸着する凸状の表面には、膜厚が１００〜３００μｍの
絶縁膜１ａが被覆されている。

この絶縁膜１ａは、例えばプラスチックやゴムのような
耐熱性はないが軟らかい材料とかセラミックのような耐
熱性がある硬い材料とがで構成されている。その絶縁膜
１ａを剥いでみると、その下には電極１ｂ、　ｌｃが設
けられている。

この電極１ｂ、　ｌｃのパターン形状は、円を２つに割
った形状であったり、九十九折り形状であったり、吸着
させる目的などによって種々の形態が採られており、こ
こでは、同心円状の櫛歯状パターンの電極１ｂ、　ｌｃ
、が交互に配置された形状になっている。

それぞれの端子１ｄ、　ｌｅに上敷ｋＶの高い直流電圧
か印加されると、絶縁膜１ａに静電荷が誘起され、ウェ
ーハ６との間にクーロン力が作用して吸着が行われる。

ところが、例えばＲＩＥ処理のように、静電チャックｌ
に吸着されて処理されるウェー／１Ｇが、例えば電子の
ような荷電粒子７によって叩かれると、ウェーハ６自体
がセルフバイアスによって電荷を帯びて残留電荷７ａと
して残ってしまう。

その結果、静電チャックｌの電極ｉｂ、１ｃに印加して
いる直流電圧を断っても、ウェーハ６が静電チャック１
から容易に離脱しな（なることが間々起こる。

この対策として、図示してないが、例えばリフトピンな
どを用いてウェーハ６を機械的に離脱させようとすると
、ウェーハ６が割れたり、ウェーハ６が静電チャックｌ
から離脱した瞬間に剥離放電が起こったりして、ウェー
ハ６が損傷してしまうことが間々起こる。

〔発明か解決しようとする課題〕

以上述べたように、半導体製造装置に内設された静電チ
ャックに吸着されたウェーハは、そのつ工−ハの処理が
ＲＩＥ処理などのときにはウェーハ自体に残留電荷が残
ってしまい、静電チャックから離脱し難い問題があった
。

そうかといって、ウェーハを機械的に離脱させようとす
ると、剥離放電が起こったりしてウェーハが損傷してし
まう問題があった。

本発明は、このウェーハの残留電荷を効果的に活用した
り除電したりして、ウェーハの離脱が容易な静電チャッ
クを有する半導体製造装置を提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

上で述べた課題は、 静電チャックと、電源装置とを有し、 前記静電チャックは、ウェーハを吸着するものであって
、吸着面に絶縁膜と、絶縁膜の下に交互に配設された電
極と、電極から導出された端子とを有するものであり、 前記電源装置は、電極に直流電圧を印加するものであっ
て、２つの高圧電源と、端子に接続される出力端子と、
接地端子と、極性切替え手段とを有するものであり、 前記極性切替え手段は、一方が接地端子、他方が出力端
子に極性切替え可能に接続されるように、高圧電源の夫
々に設けられるものであり、前記極性切替え手段は、静
電チャックに吸着されているウェーハが離脱される際、
ウエーノ＼が有する残留電荷と同極性の電圧を出力端子
を介して電極に印加するものであるように構成された半
導体製造装置、また、 静電チャックと、搬送アームと、継電器とを有し、 前記静電チャックは、ウェーハを吸着するものであって
、装置本体に内設されているものであり、前記搬送アー
ムは、ウェーハを静電チャックに着脱するものであって
、装置本体に気密可能に貫通支持されたアーム駆動部と
、装置本体に内設され、かつアーム駆動部に旋回および
昇降可能に枢支されたアーム本体と、アーム本体の先端
に静電チャックに対面するように設けられたウェーハト
レイとを有するものであり、 前記ウェーハトレイは、アーム駆動部と電気的に接続さ
れているものであり、 前記継電器は、装置本体と電気的に絶縁されたアーム駆
動部を接地するものであって、常時閉成されており、 前記継電器は、搬送アームが静電チャックに吸着されて
いるウェーハを受け取る際、ウェーハトレイがウェーハ
に当接する直前に開成され、かつ当接した直後に閉成さ
れるものであるように構成された半導体製造装置によっ
て解決される。

〔作　用〕

静電チャックに吸着されたウェーハを、例えばエツチン
グの一種であるＲＩＥ処理のように荷電粒子によって叩
（と、ウェーハ自体が電荷を帯びて静電チャックから離
脱し難くなるのに対して、まず、第一の本発明において
は、ウェーハに溜まったこのような残留電荷を積極的に
利用して、静電チャックから容易にウェーハを離脱させ
るようにしている。

すなわち、ウェーハの残留電荷の極性と同極性の電圧を
静電チャックの電極に印加し、同極性同士の電荷による
クーロン斥力によってウェーハを静電チャックから離脱
させるようにしている。

そのために、２つの高圧電源を具えた直流の電源装置の
それぞれの高圧電源に極性切替え手段を設け、ウェーハ
を静電チャックに吸着する際には、２つの電極に正負の
電圧を印加し、ウェーハを静電チャックから離脱させる
際には、２つの電極にウェーハの残留電荷と同極性の電
圧を印加するようにしている。

こうして、クーロン斥力を利用すれば、荷電されたウェ
ーハを容易に静電チャックから離脱させることができる
。

次いで、第二の本発明においては、ウェーハに溜まった
残留電荷を、静電チャックにウェーハを着脱させる搬送
アームのウェーハトレイに放電することなく漏洩させる
ようにしている。

すなわち、搬送アームを装置本体から電気的に絶縁し、
しかもアーム駆動部とアーム本体、ウェーハトレイから
なる搬送アーム全体を導通するようにしている。そして
、装置本体から外に露出しているアーム駆動部を継電器
を介して常時接地できるようにしている。

一方、ウェーハトレイは、１０６から１０”Ωｃｍ程度
の体積比抵抗を有する材料を用いて、ウェーハの残留電
荷との間に放電が起こるような急激な電位差が生じない
ようにしている。こ＼ではその材料として５ｉＣ（シリ
コンカーバイド）を用いるようにしている。

ウェーハの離脱動作に際しては、搬送アームが静電チャ
ックからウェーハを離脱させるために旋回・上昇して、
ウェーハトレイがウェーハに当接する直前に、継電器を
開成して搬送アーム全体を接地から浮かせるようにして
いる。そして、つニーハトレイがウェーハに当接した直
後に継電器を閉成して、ウェーハの残留電荷を比較的体
積比抵抗の低いＳｉＣ製のウェーハトレイから徐々に漏
洩させるようにしている。

こうすると、放電によるウェーハの損傷を防ぐことがで
きる。

このように、本発明においては、静電チャックに吸着さ
れながら処理されて残留電荷を有するつ工−ハに対して
、その残留電荷のクーロン斥力を利用するとか、あるい
はウェーハと当接するつニーハトレイの体積比抵抗を比
較的高くするとともに、搬送アームを接地と断続して残
留電荷を徐々に漏洩させるとかして、静電チャックの離
脱に関わるウェーハの損傷を防いでいる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を説明する構成図、第２図は
本発明の他の実施例を説明する斜視図である。

図中、ｌは静電チャック、２は電源装置、３は搬送アー
ム、４は継電器、５は装置本体、６はウェーハである。

実施例：１ 第１図において、静電チャックｌの主要部は、ウェーハ
６の吸着面である絶縁膜１ａと、その下に埋め込まれた
電極１ｂ、　Ｉｃとから構成されており、絶縁膜１ａの
直径は、吸着するウェーハ６の直径より１周り小さくな
っている。

絶縁膜１ａは、例えば膜厚が１００〜３００μｍの絶縁
性の高い材料からなり、例えばシリコンゴムのような軟
らかい材料とかアルミナセラミックのような硬い材料な
ど用いられ、目的に応じて使い分けられている。

電極１ｂ、　ｌｃには、種々のパターン形状があるが、
こ＼では、同心円状の櫛歯状パターンの電極１ｂ、ｌｃ
が用いられており、それぞれの電極１ｂ、　ｌｃから端
子１ｄ、　ｌｅが出ていて、直流の高電圧が印加できる
ようになっている。

一方、電源装置２は、例えば２ｋＶの直流電圧を出力す
る２つの高圧電源２ａ、２ｂと、端子１ｄ、　ｌｅにそ
れぞれ接続されている２つの出力端子２ｃ、２ｄと、２
つずつのベクセル接点をもったスイッチからなる極性切
替え手段２ｆ、２ｇと、接地端子２ｅとから構成されて
いる。

そして、極性切替え手段２［，２ｇが、それぞれの高圧
電源２ａ、２ｂの正極／負極を、出力端子２Ｃ１２ｄと
接地端子２ｅとの間で切り替え、静電チャックｌにウェ
ーハ６を吸着する際には、例えば電極１ｂが正で電極１
ｃが負になるように電圧が印加される。

ウェーハ６がＲＩＥ処理される場合を例にすると、ウェ
ーハ６は荷電粒子７である電子のジャワを浴びて負に荷
電され、負の残留電荷７ａがウェーハ６の表面に溜まる
。そこで、極性切替え手段２【、２ｇを切り換えて、図
示したように２つの電極ｔｂ、ｌｃに負の電圧を印加す
る。

この極性切替え手段２「、２ｇのスイッチの切替えは、
図示してない制御系によって自動的に制御されるように
なっている。

こうして、静電チャック１の絶縁膜１ａに誘起された負
の電荷Ｉｆとウェーハ６の残留電荷７ａとでクーロン斥
力が働いて反発し合うので、ウェーハ６が容易に離脱す
る。

実施例：２ 第２図において、搬送アーム３は、アーム駆動部３ａと
、アーム駆動部３ａに枢支されて旋回したり上下動した
りするアーム本体３ｂと、アーム本体３ｂの先端に支持
されて、静電チャック１の真下でウェーハ６を静電チャ
ックｌに着脱させるウェーハトレイ３ｃとから構成され
ている。

そして、搬送アーム３は、例えばＡｌ製で全体が導通さ
れており、ウェーハトレイ３ｃは、比較的体積比抵抗の
低いＳｉＣ製である。

装置本体５は、例えばＲＩＥを行う処理室５ａの上壁で
ある。そして、アーム駆動部３ａは、例えばふっ素糸樹
脂で作ったガスケット５ｂを介在させて気密を保つとと
もに、装置本体５と電気的に絶縁されるように貫通支持
されている。そして、アーム駆動部３ａの上部は、大気
中に突出しており、常時閉成している継電器４を介して
接地できるようになっている。

アーム本体３ｂやウェーハトレイ３０などは装置本体５
の中に配設されている。

実施例１と同様に負の残留電荷７ａを有するウェーハ６
に対して、搬送アーム３を駆動してウェーハトレイ３ｃ
を接近させ、ウェーハトレイ３ｃがウェーハ６に当接す
る１秒前に継電器４を開成して搬送アーム３全体を接地
から浮かす。そして、ウェーハトレイ３ｃがウェーハ６
に当接した０、２秒後に高電圧を切断するとともに、継
電器４を閉成して搬送アーム３全体を接地する。

その結果、約１秒後にはウェーハ６の残留電荷６ａが除
電され、ウェーハ６に損傷を与える放電は全く見られな
い。

こ＼では、ＲＩＥ処理室を例としたり、静電チャックに
同心円状の櫛歯状パターンの電極を用いたりしたが、種
々の変形か可能である。

また、継電器を開閉や除電のタイミングなどは、例えば
ウェーハに溜まる残留電荷の量とかウェーハトレイや搬
送アームの対接地インピーダンスなどとかによって、種
々の変形が可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、静電チャックに吸着されたウェーハ
が例えばＲＩＥ処理のような荷電粒子によって叩かれて
電荷を帯びて残留電荷が溜まり、静電チャックから離脱
し難くなったウェーハに対して、本発明においては、ま
ず、静電チャックにこの電荷と同極性の電圧を印加して
、クーロン斥力によって離脱し易（している。

さらに、ウェーハを静電チャックに着脱させる搬送アー
ム全体を装置本体から絶縁して継電器を介して接地でき
るようにするとともに、ウェーハトレイを比較的体積比
抵抗の低いＳｉＣ製にし、継電器の接地タイミングを制
御して、ウェー”に溜まった残留電荷を放電が起こらな
いように徐々に除電してい（。

こうして、例えば機械的に離脱してウェー７１が破損し
たり、ウェーハトレイとの間で放電してウェーハが損傷
したりする従来の障害を防ぐことができる。

従って、本発明は、半導体製造工程における歩留り向上
に寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する構成図、第２図は
本発明の他の実施例を説明する斜視図、第３図は従来の
静電チャックが装備された装置の一例を示す斜視図、 第４図は第３図の静電チャックの一例を示す斜視図、 第５図は第４図のＸ−Ｘ断面図、 である。 図において、 ｌは静電チャック、　　１ａは絶縁膜、ｌｂ、　ｌｃは
電極、　　　　ｌｄ、　ｌｅは端子、２は電源装置、　
　　　２ａ、２ｂは高圧電源、２Ｃ１２ｄは出力端子、
　　２ｅは接地端子、２ｆ　　２ｇは極性切替え手段、 ３は搬送アーム、　　　３ａはアーム駆動部、３Ｍアー
ム本体、　　　　３ｃはウニ／’Ｉ’レイ、４は継電器
、　　　　　　５は装置本体、６はウェーハ である。 木金明の一實内ｉ脅・１Σ説明オう、脣（石１２第 図 ＼ 、コー＃良送アーム 従来ｒ嘘″ｔ＋１ッ２ボ諷・蝉１樅た漱１の一分１１示
す剥７見バΣ亮 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）静電チャック（１）と、電源装置（２）とを有し、 前記静電チャック（１）は、ウェーハ（６）を吸着する
   ものであって、吸着面に絶縁膜（１ａ）と、該絶縁膜（
   １ａ）の下に交互に配設された電極（１ｂ、１ｃ）と、
   該電極（１ｂ、１ｃ）から導出された端子（１ｄ、１ｅ
   ）とを有するものであり、 前記電源装置（２）は、前記電極（１ｂ、１ｃ）に直流
   電圧を印加するものであって、２つの高圧電源（２ａ、
   ２ｂ）と、前記端子（１ｄ、１ｅ）に接続される出力端
   子（２ｃ、２ｄ）と、接地端子（２ｅ）と、極性切替え
   手段（２ｆ、２ｇ）とを有するものであり、前記極性切
   替え手段（２ｆ、２ｇ）は、一方が前記接地端子（２ｅ
   ）、他方が前記出力端子（２ｃ、２ｄ）に極性切替え可
   能に接続されるように、前記高圧電源（２ａ、２ｂ）の
   夫々に設けられるものであり、前記極性切替え手段（２
   ｆ、２ｇ）は、前記静電チャック（１）に吸着されてい
   る前記ウェーハ（６）が離脱される際、該ウェーハ（６
   ）が有する残留電荷と同極性の電圧を出力端子（２ｃ、
   ２ｄ）を介して前記電極（１ｂ、１ｃ）に印加するもの
   であることを特徴とする半導体製造装置。 ２）静電チャック（１）と、搬送アーム（３）と、継電
   器（４）とを有し、 前記静電チャック（１）は、ウェーハ（６）を吸着する
   ものであって、装置本体（５）に内設されているもので
   あり、 前記搬送アーム（３）は、ウェーハ（６）を前記静電チ
   ャック（１）に着脱するものであって、前記装置本体（
   ５）に気密可能に貫通支持されたアーム駆動部（３ａ）
   と、該装置本体（５）に内設され、かつ該アーム駆動部
   （３ａ）に旋回および昇降可能に枢支されたアーム本体
   （３ｂ）と、該アーム本体（３ｂ）の先端に前記静電チ
   ャック（１）に対面するように設けられたウェーハトレ
   イ（３ｃ）とを有するものであり、前記ウェーハトレイ
   （３ｃ）は、前記アーム駆動部（３ａ）と電気的に接続
   されているものであり、前記継電器（４）は、前記装置
   本体（５）と電気的に絶縁された前記アーム駆動部（３
   ａ）を接地するものであって、常時閉成されており、 前記継電器（４）は、前記搬送アーム（３）が前記静電
   チャック（１）に吸着されている前記ウェーハ（６）を
   受け取る際、前記ウェーハトレイ（３ｃ）が該ウェーハ
   （６）に当接する直前に開成され、かつ当接した直後に
   閉成されるものである ことを特徴とする半導体製造装置。