CN113574790A - 静电吸附装置以及除电方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有静电吸盘的静电吸附装置，在所述静电吸盘的电介质内内置有电极和加热器，所述静电吸附装置具有：直流电源部，其具有向所述电极供给直流电力的直流电源；第一除电电路，其连接于所述直流电源与所述电极之间的电力供给线路；以及第二除电电路，其连接于所述第一除电电路与所述电极之间的所述电力供给线路，其中，所述第一除电电路具有第一接地继电器，该第一接地继电器能够经由电压下降用电阻构件将所述电极与接地侧连接断开，所述第二除电电路具有隔离继电器和第二接地继电器，所述隔离继电器能够将所述第一除电电路与所述第二除电电路之间连接断开，所述第二接地继电器连接于所述隔离继电器与所述电极之间的所述电力供给线路，能够不经由电阻构件地将所述电极与接地侧连接断开。
Description
技术领域
本公开涉及一种静电吸附装置以及除电方法。
背景技术
在专利文献1中公开了一种静电吸附装置，该静电吸附装置具备：电介质，在所述电介质内包含电极，通过对所述电极施加直流电压，所述电介质利用静电力来吸附被吸附物；温度测定单元，其用于测定所述被吸附物的温度；以及吸附状态判断单元，其对所述温度测定单元测定出的所述被吸附物的温度分布进行监视，基于进行监视所得到的所述温度分布来判断所述被吸附物与所述电介质的吸附状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-47512号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开所涉及的技术是对设置于用于载置基板的载置台上的静电吸盘进行适当的除电。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式是一种具有静电吸盘的静电吸附装置，在所述静电吸盘的电介质内内置有电极和加热器，所述静电吸附装置具有：直流电源部，其具有向所述电极供给直流电力的直流电源；第一除电电路，其连接于所述直流电源与所述电极之间的电力供给线路；以及第二除电电路，其连接于所述第一除电电路与所述电极之间的所述电力供给线路，其中，所述第一除电电路具有第一接地继电器，该第一接地继电器能够经由电压下降用电阻构件将所述电极与接地侧连接断开，所述第二除电电路具有隔离继电器和第二接地继电器，所述隔离继电器能够将所述第一除电电路与所述第二除电电路之间连接断开，所述第二接地继电器连接于所述隔离继电器与所述电极之间的所述电力供给线路，能够不经由电阻构件地将所述电极与接地侧连接断开。
发明的效果
根据本公开，能够对设置于用于载置基板的载置台上的静电吸盘进行适当的除电。
附图说明
图1是示意性地示出具有本实施方式所涉及的静电吸附装置的成膜装置的结构的概要的说明图。
图2是示出本实施方式所涉及的静电吸附装置的结构的概要的说明图。
图3是示出图2的静电吸附装置中的静电吸盘处于运行状态时的情形的说明图。
图4是示出在图2的静电吸附装置中正在实施第一除电工序时的情形的说明图。
图5是示出在图2的静电吸附装置中正在实施第二除电工序时的情形的说明图。
具体实施方式
在半导体器件的制造工艺中，将利用了静电力的、被称作静电吸盘的吸附构件用作将半导体晶圆(以下称作“晶圆”)等基板保持在载置台的规定位置的结构。由于使用静电力来对基板进行吸附保持，因此即使在真空中也能够进行利用等，因此被利用于成膜装置、等离子体蚀刻装置等的等离子体处理装置。
专利文献1中记载的静电吸盘由设置于载置台的电介质和一对电极构成，电介质由陶瓷、树脂等绝缘性材料构成。而且，利用通过向所述的一对电极分别施加极性不同的直流电压而在基板的背面和电介质的载置面产生的静电力来吸附基板。这些电极被嵌入在电介质的内部，在电介质内还内置有用于将基板加热到规定的温度的加热器。
在从载置台搬送晶圆时，停止向电极施加直流电压以解除静电吸盘的吸附，并且，将从直流电源向供电线的电力供给在开启与关闭之间切换，在供电开关接通时，专利文献1中记载的静电吸盘与直流电源侧连接，在供电开关断开时，专利文献1中记载的静电吸盘与接地侧连接来在供电部内接地，以去除残留电荷。
然而，有时即使将供电开关断开来与接地侧连接从而进行接地，晶圆也会被进行吸附。发明者们调查并讨论其原因后发现，这是来自内置在电介质内的加热器的泄漏电流所造成的影响。即，在加热器工作期间，泄漏电流从加热器流至电介质内，电极经由电介质的固有电阻而被充电，由此产生静电力来吸附晶圆。在供电部内的接地侧，为了保护电源而设置有电压下降用的电阻，因此电介质内的残留电荷不会完全向接地侧放出，导致了电极的充电。
因此，本公开所涉及的技术是在电介质内内置有加热器的静电吸盘等静电吸附装置，该静电吸附装置即使从该加热器流出泄漏电流也适当地进行除电来防止电极的充电，从而防止在电源停止时晶圆被进行吸附。
下面，参照附图来说明本实施方式所涉及的静电吸附装置的结构。此外，在本说明书中，对实质上具有相同的功能结构要素标注相同的附图标记，并省略重复说明。
＜成膜装置＞
图1是示意性地示出应用了本实施方式所涉及的静电吸附装置的成膜装置1的结构的概要的侧面截面的说明图。如图所示，成膜装置1具备处理容器10。处理容器10例如由铝构成，与接地电位连接。在处理容器10内形成有空间S。用于使空间S减压的排气装置11经由适配器12来与处理容器10的底部的排气口10a连接。另外，在处理容器10的侧壁形成有用于搬送晶圆W的开口10b，并设置有用于将该开口10b进行开闭的闸阀13。
在处理容器10内设置有用于载置晶圆W的载置台15。载置台15具有静电吸附装置50。在后文中叙述静电吸附装置50的结构的详情。
载置台15经由支承轴16来与载置台驱动机构17连接。由此，载置台15旋转自如，另外，在上下方向上移动自如。
在处理容器10内设置有转动自如的气体供给头18。气体供给头18经由支承轴19来与头驱动机构20连接。由此，气体供给头18能够在覆盖载置台15上的晶圆W的位置处向晶圆W供给来自气体供给源21的规定气体、例如氧化剂气体。另外，当通过搬送机构(未图示)来与载置台15之间交接晶圆W时，气体供给头18能够进行转动并移动到不干扰该搬送机构的位置。
在载置台15的上方设置有金属靶30、32。金属靶30、32可以根据要成膜出的金属氧化层的种类来进行任意选择。各金属靶30、32被支架31、33保持。金属靶30、32经由支架31、33来分别与直流电源34、35连接。
在处理容器10内的上部的金属靶30、32之间设置有气体供给部38，该气体供给部38能够从气体供给源39向载置台15供给规定气体、例如氩气。
＜静电吸附装置＞
如图2所示，静电吸附装置50具有由电介质、例如氮化铝等陶瓷形成的静电吸盘51。另外，静电吸附装置50具有向静电吸盘51供给直流电力的直流电源部60。直流电源部60具有直流电源61和第一除电电路62。并且，静电吸附装置50具有中间接地装置70，该中间接地装置70具有第二除电电路71。
在静电吸盘51的上表面设置有用于直接支承晶圆W的垫片51a，该垫片51a使静电吸盘51的上表面与晶圆W之间维持微小距离。
在静电吸盘51的内部设置有一对电极52、53。即，静电吸盘51构成为具有所谓的双极型电极的静电吸盘。而且，在静电吸盘51内的电极52、53的下侧设置有加热器54、55，该加热器54、55通过被供给来自电源(未图示)的电力来进行发热。
直流电源部60的直流电源61具有阳极侧端子61a和阴极侧端子61b。阳极侧端子61a与用于向外部进行输出的外部端子62a电连接。接地继电器63的一端部经由电压下降用电阻R1连接于阳极侧端子61a与外部端子62a之间，并且，接地继电器63的另一端部与接地侧连接。阴极侧端子61b与用于向外部进行输出的外部端子62b连接。接地继电器64的一端部经由电压下降用电阻R2连接于阴极侧端子61b与外部端子62b之间，并且，接地继电器64的另一端部与接地侧连接。这些另一端部与接地侧连接的接地继电器63、64以及设置于接地继电器63、64的一端部侧的电压下降用电阻R1、R2构成了第一除电电路62。
中间接地装置70内的第二除电电路71具有：隔离继电器73，该隔离继电器73的一端部侧与直流电源部60的外部端子62a连接；以及隔离继电器74，该隔离继电器74的一端部侧与直流电源部60的外部端子62b连接。隔离继电器73的另一端部侧经由作为电力供给线路的导电线路75来与静电吸盘51内的电极52电连接。隔离继电器74的另一端部侧经由作为电力供给线路的导电线路76来与静电吸盘51内的电极53电连接。
在中间接地装置70内的第二除电电路71中的隔离继电器73与电极52之间的导电线路75上连接有接地继电器77的一端部侧，该接地继电器77的另一端部侧与接地侧连接。另外，在隔离继电器74与电极53之间的导电线路76上连接有接地继电器78的一端部侧，该接地继电器78的另一端部侧与接地侧连接。在这些接地继电器77系统的与接地侧连接的导电线路、接地继电器78系统的与接地侧连接的导电线路中没有特别设置电阻构件，尽可能地抑制了这些导电线路的固有电阻。
所述的直流电源部60中的直流电源61的ON-OFF(接通-切断)或者第一除电电路62中的接地继电器63、64的连接断开即ON-OFF由控制装置80来控制，另外，中间接地装置70内的第二除电电路71中的隔离继电器73、74的连接断开即ON-OFF由控制装置80来控制，而且，第二除电电路71中的接地继电器73、74的连接断开即ON-OFF由控制装置80来控制。这样的控制是通过基于计算机控制的控制来进行的，但各继电器的ON-OFF本身也可以通过使用了螺线管等的专用的机械继电器来以硬件方式进行控制。当然，不限于以这种硬件方式进行控制，也可以是以电子方式进行控制。
＜除电方法＞
本实施方式所涉及的静电吸附装置50具有以上的结构，接着，对使用了该静电吸附装置50的除电方法的一例进行说明。
如图2所示，以往，由于内置在静电吸盘51内的加热器54、55而导致如图所示那样在各加热器54、55与电极52、53之间以及电极52、53与静电吸盘51的表面之间存在包括电阻、电容器的等效电路。因此，有时也存在以下情况：即使电极52、53与直流电源61之间被断开，由于来自加热器54、55的泄漏电流，静电吸盘51也会通过加热器54、55与电极及静电吸盘51的表面之间固有电阻而被充电，在静电吸盘51的表面的电极52侧聚集正电荷且在电极53侧聚集负电荷，其结果，在静电吸盘51的表面与晶圆W之间作用有静电力，无法解除对晶圆W的吸附。
然而，根据实施方式所涉及的静电吸附装置50，即使在存在这样的来自加热器54、55的泄漏电流的情况下，也能够防止对静电吸盘51的充电。下面，对其顺序的一例进行说明。
首先，图3示出了静电吸盘51处于工作状态时的情形。即，如图3所示，将直流电源部60中的第一除电电路62中的接地继电器63、64设为开路状态(断开状态)。而且，将中间接地装置70内的第二除电电路71中的隔离继电器73、74设为闭合状态(连接状态)，将接地继电器77、78设为开路状态(断开状态)。
当在该状态下使直流电源部60的直流电源61接通时，直流电流从隔离继电器73经由导电线路75向电极52流动，正电荷聚集在电极52。由此，正电荷聚集在电极52上方的静电吸盘51表面。另一方面，在阴极侧，负电荷经由导电线路76聚集在电极53上方的静电吸盘51表面。通过这样，正电荷和负电荷在静电吸盘51表面分区域地聚集，晶圆W通过约翰逊-拉别克力而被吸附于静电吸盘51。
接着，在解除静电吸盘51的运行状态的情况下、即停止的情况下，首先切断直流电源部60的直流电源61。并且，与此同时，如图4所示，首先使中间接地装置70内的第二除电电路71中的隔离继电器73、74仍保持闭合状态(连接状态)，另外，使接地继电器77、78也仍保持开路状态(断开状态)。另一方面，将直流电源部60中的第一除电电路62中的接地继电器63、64设为闭合状态(连接状态)。
由此，利用第一除电电路进行第一除电步骤，电极52的正电荷经过导电线路75，从隔离继电器73经过第一除电电路的接地继电器63向接地侧流动。另外，电极53的负电荷也经过导电线路76，从隔离继电器73经过第一除电电路的接地继电器64向接地侧流动。
在将该经由第一除电电路的接地继电器63、64放出电荷的步骤进行了规定时间后，利用第二除电电路71来进行第二除电步骤。即，如图5所示，使第一除电电路中的接地继电器63、64仍保持闭合状态(连接状态)。另一方面，将中间接地装置70内的第二除电电路71中的隔离继电器73、74设为开路状态(断开状态)，将接地继电器77、78设为闭合状态(连接状态)。由此利用第二除电电路71来进行第二除电步骤。
即，在直流电源部60中的第一除电电路62中，直流电源部60内的残留电荷经由接地继电器63、64向接地侧放出。另一方面，由于中间接地装置70内的第二除电电路71中的隔离继电器73、74处于开路状态(断开状态)，因此直流电源部60与中间接地装置70被完全隔离。
并且，中间接地装置70的第二除电电路71中的接地继电器77、78处于闭合状态(连接状态)，在接地继电器77、78系统的导电线路中没有特别设置电阻元件，因此电荷非常容易流动。因此，当电荷流至与接地继电器77、78电连接的导电线路75、76中的情况下，可以快速地从接地继电器77、78释放到接地侧。
因而，即使例如在静电吸盘51中流动来自加热器54、55的泄漏电流，也能够使此时的电荷经由接地继电器77、78快速地释放到接地侧。因此，能够防止来自加热器54、55的泄漏电流引起的对静电吸盘51的充电。
在所述实施方式中，第二除电电路71被设置在中间接地装置70内，因此通过将中间接地装置70从直流电源部60断开并连接于例如具有不同电压的其它直流电源的直流电源部，能够同样地执行如前述那样的第二除电步骤。因而，所述实施方式所涉及的静电吸附装置50通用性高。当然，第二除电电路71也可以设置在直流电源部60内。
另外，如以上那样的除电的顺序、即进行第一除电步骤并在经过规定时间后执行第二除电步骤这样的顺序是通过控制装置80来进行的，但是也可以基于例如预先设定的程序来进行该控制。另外，该规定时间是基于直流电源61的种类、静电吸盘51的材质、电极52、53的配置、加热器54、55的种类、配置等设定的。并且，所述程序被存储在控制装置80内的程序存储部(未图示)中，但是也可以被记录在计算机可读取的存储介质上，并从该存储介质安装到控制装置80上。
应该认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。上述实施方式在不脱离所附权利要求书及其主旨的范围内可以以各种形式进行省略、置换、变更。
此外，以下结构也属于本公开的技术范围。
(1)一种静电吸附装置，具有静电吸盘，在所述静电吸盘的电介质内内置有电极和加热器，所述静电吸附装置具有：
直流电源部，其具有向所述电极供给直流电力的直流电源；
第一除电电路，其连接于所述直流电源与所述电极之间的电力供给线路；以及
第二除电电路，其连接于所述第一除电电路与所述电极之间的所述电力供给线路，
其中，所述第一除电电路具有第一接地继电器，该第一接地继电器能够经由电压下降用电阻构件将所述电极与接地侧连接断开，
所述第二除电电路具有隔离继电器和第二接地继电器，所述隔离继电器能够将所述第一除电电路与所述第二除电电路之间连接断开，所述第二接地继电器连接于所述隔离继电器与所述电极之间的所述电力供给线路，能够不经由电阻构件地将所述电极与接地侧连接断开。
(2)根据(1)所述的静电吸附装置，其中，
所述第一除电电路设置于所述直流电源部。
(3)根据(1)或(2)所述的静电吸附装置，其中，
所述第二除电电路设置于中间接地装置，该中间接地装置设置于所述直流电源部与所述电极之间。
(4)根据(1)～(3)中的任意一项所述的静电吸附装置，其中，
还具有控制装置，该控制装置控制所述第一接地继电器、第二接地继电器以及所述隔离继电器的连接断开。
(5)一种除电方法，是使用了根据(1)～(4)中任意一项所述的静电吸附装置的静电吸盘的除电方法，所述除电方法包括以下工序：
第一除电工序，在停止向所述电极供给直流电力的同时或之后，通过所述第一除电电路来对所述静电吸盘的电荷进行除电；以及
第二除电工序，在所述第一除电工序之后，将所述第一除电电路与所述电力供给线路隔离，在进行该隔离的同时或经过规定时间后，通过所述第二除电电路来对所述静电吸盘的电荷进行除电。
附图标记说明
1：成膜装置；10：处理容器；10a：排气口；10b：开口；11：排气装置；12：适配器；13：闸阀；15：载置台；17：载置台驱动机构；18：气体供给头；20：头驱动机构；30、32：金属靶；31、33：支架；38：气体供给部；39：气体供给源；50：静电吸附装置；51：静电吸盘；52、53：电极；60：直流电源部；61：直流电源；62：第一除电电路；63、64：接地继电器；70：中间接地装置；71：第二除电电路；73、74：隔离继电器；75、76：导电线路；77、78：接地继电器；80：控制装置；R1、R2：电压下降用电阻；S：空间；W：晶圆。
Claims (5)
1.一种静电吸附装置，具有静电吸盘，在所述静电吸盘的电介质内内置有电极和加热器，所述静电吸附装置具有：
直流电源部，其具有向所述电极供给直流电力的直流电源；
第一除电电路，其连接于所述直流电源与所述电极之间的电力供给线路；以及
第二除电电路，其连接于所述第一除电电路与所述电极之间的所述电力供给线路，
其中，所述第一除电电路具有第一接地继电器，该第一接地继电器能够经由电压下降用电阻构件将所述电极与接地侧连接断开，
所述第二除电电路具有隔离继电器和第二接地继电器，所述隔离继电器能够将所述第一除电电路与所述第二除电电路之间连接断开，所述第二接地继电器连接于所述隔离继电器与所述电极之间的所述电力供给线路，能够不经由电阻构件地将所述电极与接地侧连接断开。
2.根据权利要求1所述的静电吸附装置，其特征在于，
所述第一除电电路设置于所述直流电源部。
3.根据权利要求1或2所述的静电吸附装置，其特征在于，
所述第二除电电路设置于中间接地装置，该中间接地装置设置于所述直流电源部与所述电极之间。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的静电吸附装置，其特征在于，
还具有控制装置，该控制装置控制所述第一接地继电器、第二接地继电器以及所述隔离继电器的连接断开。
5.一种除电方法，是使用了根据权利要求1～4中的任一项所述的静电吸附装置的静电吸盘的除电方法，所述除电方法包括以下工序：
第一除电工序，在停止向所述电极供给直流电力的同时或之后，通过所述第一除电电路来对所述静电吸盘的电荷进行除电；以及
第二除电工序，在所述第一除电工序之后，将所述第一除电电路与所述电力供给线路隔离，在进行该隔离的同时或经过规定时间后，通过所述第二除电电路来对所述静电吸盘的电荷进行除电。
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