JPH04282851A - 静電吸着器とそれを用いたウェ−ハ処理装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電吸着器とそれを用い
たウェ−ハ処理装置に関する。詳しくは、半導体製造プ
ロセス，たとえば、ドライエッチングに際して使用され
、真空中でもウェ−ハの搬送ができる静電吸着器の正確
，かつ、速やかなウェ−ハ脱離を可能にする構造の改良
とそれを用いたウェ−ハ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種精密装置の製造プロセス，た
とえば、半導体製造プロセスでは自動化が進み、製造装
置内の被吸着物，たとえば、半導体ウェ−ハの保持・搬
送・脱離などの正確さと高速化が必要になっている。

【０００３】図４は従来の静電吸着器とウェ−ハ処理装
置の例を示す図で、たとえば，プラズマエッチング装置
の場合である。金属製，たとえば、Ａｌ合金製のウェ−
ハ処理チャンバ８の上部に、絶縁物６０によってウェ−
ハ処理チャンバ８と絶縁されたカソード電極６が配置さ
れ、カソード電極６には高周波電源６１により高周波電
圧が印加されるように構成されている。ウェ−ハ処理チ
ャンバ８の一部，たとえば、底部には流量制御装置８０
を経てウェ−ハ処理用ガス７が導入されるように構成さ
れている。また、他の一部，たとえば、一側面には圧力
調整バルブ８１を介して真空ポンプ８２により排気され
るようになっている。

【０００４】一方、他の一側面には被吸着物２，たとえ
ば、半導体ウェ−ハを搬送するウェ−ハ搬送アーム８３
が移動可能に設けられ、図示してない移動機構により処
理前のウェ−ハを挿入し処理後のウェ−ハを搬出するよ
うに構成されている。なお、ウェ−ハ搬送アーム８３の
上面には被吸着物２，たとえば、半導体ウェ−ハの被処
理面を傷付けないように周辺部で部分接触する複数の突
起が設けられている。

【０００５】カソード電極６の下部には静電吸着器１’
が配置され、絶縁体の中に埋め込まれた吸着用電極に直
流電源３から導線３０を通って直流高電圧が印加されて
、前記絶縁体表面に電荷が誘起され、その電荷に基づく
静電気力によって被吸着物２，たとえば、半導体ウェ−
ハが吸着されるように構成されている。

【０００６】そして、ウェ−ハ処理時に被吸着物２，た
とえば、半導体ウェ−ハの発熱を緩和するための冷却ガ
ス４を導入するガス導入管１２’およびガス排出管１３
が配設されており、それぞれの先端は静電吸着器の吸着
面に開口し、静電吸着器の吸着面と吸着された被吸着物
２との隙間に冷却ガス４が流れ出るように構成されてい
る。ガス導入管１２’には流量制御装置１６が配設され
て冷却ガス４の流量が調整可能になっており、また，ガ
ス排出管１３には圧力調整バルブ１７を介して真空ポン
プ１８により冷却ガス４が排出されるようになっている
。そして、装置の上部は、たとえば，Ａｌ合金製のカバ
ー９’で覆って保護すると共に接地されている。

【０００７】いま、真空ポンプ８２で排気減圧されたウ
ェ−ハ処理チャンバ８にウェ−ハ搬送アーム８３で被吸
着物２，たとえば、半導体ウェ−ハを静電吸着器１’の
下に搬送し、高周波電源３で吸着用電極に高電圧，たと
えば、１ｋＶの電圧を印加して静電的に半導体ウェ−ハ
を吸着する。そこで、ウェ−ハ搬送アーム８３を退避さ
せ流量制御装置８０で流量制御されたウェ−ハ処理ガス
７，たとえば、Ｃｌ２　ガスなどをウェ−ハ処理チャン
バ８内に導入したあと、高周波電源６１でカソード電極
６にｒｆ電圧を印加してウェ−ハ処理用のガスプラズマ
７０を発生させて所定のウェ−ハ処理，たとえば、プラ
ズマエッチング処理を行う。

【０００８】ウェ−ハ処理が終わったら高周波電源６１
を切断し、ウェ−ハ搬送アーム８３を静電吸着器１’の
下に進入させてから直流電源３を切って、被吸着物２を
静電吸着器１’から脱離させウェ−ハ搬送アーム８３の
上に受け止め、ウェ−ハ処理チャンバ８の外に搬出して
ウェ−ハ処理，たとえば、プラズマエッチング処理を終
了している。

【０００９】図５は従来の静電吸着器の例を示す図で、
２極式の場合の要部断面を示してあり冷却ガス４のガス
排出管は便宜上図示を省略してある。図中、１０は絶縁
体、１１は絶縁体１０に埋め込まれた吸着用電極である
。また、５ａ，５ｂは直流電源３により吸着用電極１１
に高電圧が印加されたことにより絶縁体１０表面に誘起
された電荷で、たとえば，５ａは＋電荷，５ｂは−電荷
を示す。なお、前記の諸図面で説明したものと同等の部
分については同一符号を付し、かつ、同等部分について
の説明は省略する。

【００１０】被吸着物２，たとえば、半導体ウェ−ハは
静電吸着器１’の絶縁体１０に近接されると、絶縁体１
０表面に誘起された電荷５ａ，５ｂによって、その表面
に図示したごとくそれぞれ反対電荷が誘起され、結局，
両者間には静電的引力が作用して被吸着物２，たとえば
、半導体ウェ−ハは静電吸着器１’の絶縁体１０に吸着
される。

【００１１】一方、直流電源３の電圧をＯＦＦにするこ
とによって被吸着物２を静電吸着器１’から脱離させて
いる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の静
電吸着器１’では、静電吸着器１’の直流電源３の電圧
を０にしても、絶縁体１０の表面に誘起された電荷５ａ
，５ｂは速やかに無くならず、したがって、被吸着物２
がなかなか静電吸着器１’から脱離せず、ウェ−ハ搬送
に支障を来すことが多い。

【００１３】そこで、補助的手段，たとえば、イジェク
トピンのようなもので力を加えて脱離させるような方法
や、ウェ−ハ脱離時にウェ−ハ処理チャンバ８内全体に
放電させてプラズマを発生させる方法の提案などがある
。

【００１４】しかし、前者の方法ではウェ−ハに無理な
力が加わって破損したり、後者では静電吸着器と被吸着
物間に電位差がある場合，すなわち、単極式の静電吸着
器の場合にしか大きな効果が発揮できず、２極式の静電
吸着器の場合などでは適用しがたいなどといった重大な
問題がありその解決が求められている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、絶縁体１
０の中に埋め込まれた吸着用電極１１に直流高電圧を印
加し、前記絶縁体１０表面に電荷５を誘起させ、該電荷
５に基づく静電気力によって被吸着物２を吸着する静電
吸着器において、前記絶縁体１０表面に開口する少なく
ともガス導入管１２を設け、前記ガス導入管１２からガ
スプラズマ４０を前記絶縁体１０と吸着された被吸着物
２との隙間に導入して、該被吸着物２を前記絶縁体１０
表面から脱離させるように構成した静電吸着器によって
解決することができる。具体的には、前記ガスプラズマ
４０が前記ガス導入管１２の途中に設けたガス溜まり部
１４で発生されるようにし、また，前記ガスプラズマ用
ガスが被吸着物２を冷却するための冷却ガス４と共用さ
れるようにして効果的に解決できる。

【００１６】さらに、前記静電吸着器１をウェ−ハ処理
チャンバ８内に設け、ウェ−ハ処理用のガスプラズマ７
０の発生と脱離用のガスプラズマ４０の発生とを同一の
高周波電源６１で行い、また，前記静電吸着器１のガス
溜まり部１４を挟んでカソード電極６の反対側に開閉式
カバー電極９を設け、該カバー電極９を接地電位にしウ
ェ−ハ処理中は該カバー電極９を開位置にして前記ウェ
−ハ処理チャンバ８内だけにガスプラズマ７０を発生さ
せ、ウェ−ハ脱離時には前記カバー電極９を閉位置にし
て脱離用のガスプラズマ４０を発生させるように構成し
たウェ−ハ処理装置によって解決することができる。

【００１７】

【作用】図１は本発明の原理を示す図で２極式の構成例
についての断面を模式的に示した。

【００１８】図中、１は本発明になる静電吸着器、１４
はガス溜まり部でガスプラズマを発生するために設けた
もの、４０はガスプラズマで、たとえば，冷却ガス４に
放電を起こして発生させたもの、１２はガス導入管、１
３はガス排出管でこの図ではガス導入管１２の両側に配
置した場合の例を示してある。

【００１９】なお、前記の諸図面で説明したものと同等
の部分については同一符号を付し、かつ、同等部分につ
いての説明は省略する。いま、直流電源３から高電圧を
吸着用電極１１に印加して、２つの吸着用電極１１が埋
め込まれた絶縁体１０に被吸着物２が吸着された状態を
考えると、絶縁体１０の表面に２つの吸着用電極１１の
正負に対応して図示したごとく負（−）および正（＋）
の電荷（５ｂおよび５ａ）が誘起され、それらの電荷に
基づく静電気力によって被吸着物２が吸着される。この
時、通常冷却ガス４がガス導入管１２を通して絶縁体１
１とそこに吸着されている被吸着物２との間の隙間に送
り込まれ、被吸着物２の温度が適温になるように冷却す
る。不要となった余分のガスはガス排出管１３から排気
する。

【００２０】被吸着物２の脱離に際しては、先ず，直流
電源３を切断するが、絶縁体１０表面の電荷５はなかな
か放電されず脱離に時間がかゝってしまう。そこで、本
発明ではガス導入管１２から脱離用のガスプラズマ４０
を被吸着物２との間の隙間に送り込んで、この隙間の両
側に存在する正負の電荷を打ち消して絶縁体１１とそこ
に吸着されている被吸着物２との間に作用している静電
気力を解消する。したがって、被吸着物２は速やかに，
かつ、容易に絶縁体１０，すなわち、静電吸着器１から
脱離できるのである。

【００２１】また、図で示したようにガス導入管１２の
途中に特別なガス溜まり部１４を設けてガスプラズマ４
０が効率的に発生されるようにしており、しかも，冷却
ガス４をそのまゝ脱離用のプラズマ発生用ガスとして共
用するようにして装置構成の簡易化が図れるのである。

【００２２】

【実施例】図２は本発明の実施例を示す図で、本発明の
静電吸着器１を用いたウェ−ハ処理装置，たとえば、プ
ラズマエッチング装置の例である。

【００２３】図中、１２はガス導入管，１３はガス排出
管で何れも絶縁性の石英管である。１４はガス溜まり部
で前記ガス導入管１２の途中に形成された膨らみ部分で
管そのものゝ容積に比較して大きく，たとえば、２５０
ｃｍ３　程度の大きさにして効率よくプラズマが発生で
きるようにしてある。

【００２４】９はカバー電極で、たとえば，Ａｌ合金製
で接地電位にしてあり、ガス溜まり部１４を挟んでカソ
ード電極６の反対側に開閉可能なごとくに構成してある
。そして、必要により図示してない駆動機構により上下
に移動することができる。

【００２５】なお、ウェ−ハ処理チャンバ８の構成その
他、前記の諸図面で説明したものと同等の部分について
は同一符号を付し、かつ、同等部分についての説明は省
略する。

【００２６】このウェ−ハ処理装置で半導体ウェ−ハ，
たとえば、Ｓｉウェ−ハをプラズマエッチングしたあと
、静電吸着器１からウェ−ハを脱離させる実施例の手順
の概略を如何に説明する。

【００２７】先ず、ウェ−ハ搬送アーム８３で被吸着物
２，たとえば、Ｓｉウェ−ハを静電吸着器１の絶縁体１
０に押し付け、直流電源３で吸着用電極１１に１ｋｖの
直流電圧を印加してＳｉウェ−ハを吸着させたあと、ウ
ェ−ハ搬送アーム８３を退避させる。

【００２８】次いで、ウェ−ハ処理用ガス，たとえば、
１００ｓｃｃｍのＡｒガスを流量制御装置８０を通して
ウェ−ハ処理チャンバ８内に導入すると共に、真空ポン
プ８２と圧力調整バルブ８１によりチャンバ内圧力を０
．３　Ｔｏｒｒに調整する。

【００２９】次に、冷却ガス４，たとえば、１０ｓｃｃ
ｍのＨｅガスを流量制御装置１６を通してガス溜まり部
１４およびガス導入管１２に流す。この時、ガス溜まり
部１４およびガス導入管１２の中のガス圧力が２Ｔｏｒ
ｒになるように真空ポンプ１８と圧力調整バルブ１７に
より調整する。

【００３０】次に、開閉式のカバー電極９を図の実線位
置まで上方に開き高周波電源６１により１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電力が３００ｗになるように印加し、ウェ−
ハ処理チャンバ８内だけにウェ−ハ処理用のガスプラズ
マ７０を発生させウェ−ハ処理を行った。この時、カバ
ー電極９は上方に開かれてカソード電極６と距離が大き
く離れているので、冷却ガス４のガス溜まり部１４でプ
ラズマが発生することはない。

【００３１】ウェ−ハ処理が終わったら高周波電源６１
を切断し、ウェ−ハ搬送アーム８３をＳｉウェ−ハの真
下に移動させ直流電源３を切断した。この状態では被吸
着物２であるＳｉウェ−ハはなかなか脱離できなかった
。

【００３２】そこで、開閉式のカバー電極９を図の破線
で示した閉位置まで下げて閉じ、再度同一の高周波電源
６１により２００ｗの電力を印加し、ガス溜まり部１４
の中に脱離用のガスプラズマ４０，すなわち、冷却ガス
４であるＨｅガスプラズマを発生させた。

【００３３】その結果、ガスプラズマ４０が発生したあ
と１〜３秒という短時間で被吸着物２であるＳｉウェ−
ハを全て脱離することができた。すなわち、本発明実施
例により従来例に比較して被吸着物２であるＳｉウェ−
ハの脱離時間は１／１０以下に短縮化され、かつ，脱離
に要する時間のバラツキも小さくなった。

【００３４】図３は本発明の静電吸着器の吸着部の実施
例を示す図で、同図（イ）は平面図，同図（ロ）は断面
図である。直径１９０ｍｍ，厚さ１５ｍｍのＡｌ合金製
のベース１５の上に厚さ０．２５ｍｍのアルミナセラミ
ックからなる絶縁体１０に埋め込んだ同心円状のＣｕ製
の吸着用電極１１が４極形成されている。内側から１番
目と３番目（１１ａ），２番目と４番目（１１ｂ）とが
それぞれペアをなしており同極に接続されるので全体と
しては２極式の静電吸着器が構成される。このような吸
着部は，たとえば、公知の厚膜あるいは薄膜形成技術を
応用して作製すればよい。

【００３５】なお、絶縁体１１からベース１５まで貫通
して、カス導入管１２およびガス排出管１３が配設され
る開口が設けられていることは言うまでもない。また、
各電極ペアとは導線３０が接続されている。このような
吸着部を用いることにより先に詳しく説明した本発明の
静電吸着器１が構成される。

【００３６】上記実施例ではいずれも２極式の場合につ
いて図示説明したが、静電吸着器の吸着用電極が１つだ
けである，いわゆる、単極式の場合にも本発明が適用で
きることは明らかである。

【００３７】また、これを用いる応用装置もプラズマエ
ッチング装置に限らず、プラズマＣＶＤ装置やＥＣＲエ
ッチング装置にも用いてよいことは勿論である。さらに
、上記実施例は例を示したもので本発明の趣旨に反しな
い限り、使用する素材や細部の構成，寸法，形状などは
適宜他のもの，あるいは、それらの組み合わせを選択使
用してよいことは言うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればガ
ス導入管１２から脱離用のガスプラズマ４０を被吸着物
２との間の隙間に送り込んで、この隙間の両側に存在す
る正負の電荷を打ち消して絶縁体１１とそこに吸着され
ている被吸着物２との間に作用している静電気力を解消
するので、被吸着物２は速やかに，かつ、容易に絶縁体
１０，すなわち、静電吸着器１から脱離できる。したが
って、静電吸着器とそれを用いるウェ−ハ処理装置の性
能ならびに作業性の向上と、製品歩留りの向上に寄与す
るところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示す図である。

【図２】本発明の実施例を示す図である。

【図３】本発明の静電吸着器の吸着部の実施例を示す図
である。

【図４】従来の静電吸着器とウェ−ハ処理装置の例を示
す図である。

【図５】従来の静電吸着器の例を示す図である。

【符号の説明】

１は静電吸着器、 ２は被吸着物、 ３は直流電源、 ４は冷却ガス、 ６はカソード電極、 ７はウェ−ハ処理用ガス、 ８はウェ−ハ処理チャンバ、 ９はカバー電極、 １０は絶縁体、 １１は吸着用電極、 １２はガス導入管、 １３はガス排出管、 １４はガス溜まり部、 １５はベース、 １６，８０は流量制御装置、 １７，８１は圧力調整バルブ、 １８，８２は真空ポンプ、 ３０は導線、 ４０，７０はガスプラズマ、 ６１は高周波電源、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　絶縁体（１０）の中に埋め込まれた吸
   着用電極（１１）に直流高電圧を印加し、前記絶縁体（
   １０）表面に電荷（５）　を誘起させ、該電荷（５）　
   に基づく静電気力によって被吸着物（２）　を吸着する
   静電吸着器において、前記絶縁体（１０）表面に開口す
   る少なくともガス導入管（１２）を設け、前記ガス導入
   管（１２）からガスプラズマ（４０）を前記絶縁体（１
   ０）と吸着された被吸着物（２）　との隙間に導入して
   、該被吸着物（２）　を前記絶縁体（１０）表面から脱
   離させることを特徴とした静電吸着器。
2. 【請求項２】　　前記ガスプラズマ（４０）が前記ガス
   導入管（１２）の途中に設けたガス溜まり部（１４）で
   発生されることを特徴とした請求項１記載の静電吸着器
   。
3. 【請求項３】　　前記ガスプラズマ用ガスが被吸着物（
   ２）　を冷却するための冷却ガス（４）　と共用される
   ことを特徴とした請求項２記載の静電吸着器。
4. 【請求項４】　　請求項２記載の静電吸着器（１）　を
   ウェ−ハ処理チャンバ（８）内に設け、ウェ−ハ処理用
   のガスプラズマ（７０）の発生と脱離用のガスプラズマ
   （４０）の発生とを同一の高周波電源（６１）で行うこ
   とを特徴としたウェ−ハ処理装置。
5. 【請求項５】　　前記静電吸着器（１）のガス溜まり部
   （１４）を挟んでカソード電極（６）　の反対側に開閉
   式のカバー電極（９）　を設け、該カバー電極（９）　
   を接地電位にし、ウェ−ハ処理中は該カバー電極（９）
   　を開位置にして前記ウェ−ハ処理チャンバ（８）　内
   だけにガスプラズマ（７０）を発生させ、ウェ−ハ脱離
   時には前記カバー電極（９）　を閉位置にして脱離用の
   ガスプラズマ（４０）を発生させることを特徴とした請
   求項４記載のウェ−ハ処理装置。