CN1178392A - 静电吸盘和应用了静电吸盘的样品处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明是这样一种发明:具有极性不同的一对电极,在电极间加上直流电压,把样品静电吸附保持于已设于电极上表面上的电介质膜上边的静电吸盘中,在即将停止供给已加到电极上的直流电压之前,使电介质膜的吸附部分中所积蓄的电荷量实质上相同。这样一来,就可以用不同极性的电荷的平衡使停止供给直流电压后的电介质膜的吸附部分中所积蓄的电荷消失,就可以作成剩余吸附非常之小的静电吸盘。

Description

静电吸盘和应用了静电吸盘的 样品处理方法及装置

本发明涉及静电吸盘和应用了静电吸盘的样品处理方法及装置，特别是涉及用于在处理和搬运半导体衬底或液晶基板之类的薄板状样品时保持样品，适于保持样品的利用了静电吸引力的静电吸盘和应用了静电吸盘的样品处理方法及装置。

以往，作为应用了极性不同的一对电极的双极性型的静电吸盘，比如说人们知道，如在特开昭57-64950号公报上登载的那样，具有半圆形或同心圆形的一对平面电极的静电吸附装置。该公报中记述了通过增大一对平面电极的电极面积对静电吸附装置的面积的比率，在一对平面电极上边介以厚度50～200μm的绝缘物设置物体，并在平面电极之间加上电压静电吸附物体的办法，就可适用于导电性的物体和其表面用薄的绝缘膜覆盖了起来的导电性物体，能够具有更强的吸附且作成更简单的构造，以及在使正负电极面积相等时吸附力将变为最大的装置。除此之外，作为双极性型静电吸盘的例子还可以举出特开平6-120329号公报。

这种应用了静电吸盘的样品，例如晶片的保持方法有下述优点。(1)由于与晶片的处理面之间没有机械性的接触，故没有研磨粉所引起的晶片的污染；(2)由于在晶片的整个背面上吸附固定，故可以矫正晶片的弯曲，使在进行刻蚀等的微细加工之际，可以使与吸附面之间的接触更加确实可靠，改善热传导从而易于进行晶片的温度控制。出于这样一些理由，现在已广泛地用于干蚀装置或CVD装置等的等离子体处理装置的样品台(或称之为“电极”)中。

作为已应用于等离子体处理装置中的双极性型静电吸盘。人们知道例如在特开昭57-44747号公报中所登载的那种静电吸盘。在该公报中记述了，采用把加正电压的电极面积作得比负电极大的办法，在等离子体放电期间可以得到更大的吸附力，而在没有等离子体时的吸附力在两电极面积之比为1时最大。

另外，由于通常把处理结束之后的晶片从电极上拿下来，故要从电极内部使棒状的支持物(一般叫做“推杆”或“提升杆”)上升，把晶片往上推压而取下。与此有关的论述，比如说可以举出USP4565601号说明书和特开平6-252253号公报等等。但是，在晶片上有剩余吸附力的情况下，如若与剩余吸附力相反硬把晶片取下来的时候，就会弄碎晶片，产生异常放电而破坏元器件这样的问题。

为了对使因这种剩余吸附力所产生的危害，人们提出了种种的去电方法。作为在从静电吸盘上使样品脱离时的静电吸盘的去电方法，比如USP5117121号说明书所述，人们知道用与吸附电压相反的极性，施加比吸附电压高的剩余吸附力消除电压的方法。此外，还知道如特开昭58-185773号公报中所登载的那样，切断静电吸盘用的直流电压，接着切断用于生成等离子体的高频电源的方法。除此之外，作为涉及静电吸盘上的样品脱离方法，还可以举出特开平1-112745号公报和特开平4-247639号公报等。

上边所说的特开昭57-64950号公报和特公昭57-44747号公报中所登载的现有的静电吸盘尚未考虑到剩余吸附力。

就是说，像等离子体处理装置那样在样品处理期间需要把晶片温度控制到规定的温度的处理装置中，把传热气体供往晶片背面与静电吸盘之间。为此，采用了在静电吸盘的晶片配置面上设置分散沟(或称之为“气体沟”)以求得均一供给传热气体的构造。此外，还有在要进行等离子体处理的晶片中，在静电吸盘的晶片配置面上形成凹坑、使静电吸盘的晶片配置面与晶片之间的接触面积减小以减少异物向晶片上附着的构造(例如特开平7-86382号公报)。从这样的技术观点出发，已开发出了分散沟或凹坑部分的种种的图形。这样一来，在静电吸盘的晶片配置面上有沟和凹坑的情况下，取决于分散沟或凹坑部分的大小和形状，正极和负极一侧的吸附面积将发生变化，因而将产生剩余吸附力。

在等离子体中使用静电吸盘的情况下也取决于由等离子体形成的自我偏置电压的产生或高频偏压的加入而使正极或负极一侧的吸附面上所积蓄的电荷量不同，因而产生剩余吸附力。

因此，即便是在双极性型静电吸盘中，也需要用于除去剩余吸附力的去电步骤。故存在着搬运晶片时的处理能力降低的问题。另外，由于在本身为吸附面的静电吸盘的电介质膜上残留有电荷，故存在着易于吸附异物，使异物吸附于新吸附保持的样品的背面上的问题。特别是在像CVD装置那样，产生已具有电荷的淀积物那样的情况下，成为问题的可能性很高。

另外，至于在USP5117121号说明书中所述的那种除去剩余吸附力的方法，必须有除去新加上的反相电压等的去电步骤。因此，存在着搬运样品时处理能力降低的问题。另外，还存在着当反相电压加过了头时会再次产生静电吸附力从而产生剩余吸附力的问题。另外，对于特开昭58-185773号公报中所述的那种除去剩余吸附力的方法，由于在停止供给用于静电吸附的直流电压之后。停止供给用于生成等离子体的高频电源电压，故还要去电时间。为此，存在着在搬运样品时处理能力下降的问题。此外，在进行静电吸附的同时向样品背面供给传热气体的情况下，在停止供给用于静电吸附的直流电压之际，由于通常也停止供给传热气体。故结果变成为等离子体也在其后产生，存在着在样品的温度上升的同时进行样品的处理，对处理结束后的样品以不好的影响的问题。

还有，通常，在等离子体处理装置中。虽然是给样品台加上高频电压，用样品台上所产生的偏压来控制等离子体中的离子入射到样品上去的入射能量，但在使用双极性型静电吸盘的情况下，归因于静电吸盘的电极构造，与单极性型静电吸盘相比。存在着难于对样品均等地加上偏压，有可能对样品的均一处理有影响的问题。

本发明的目的在于提供一种可以把剩余吸附力减小到实质上不成问题的范围之内的静电吸盘，这是一种把直流电压加在具有极性不同的一对电极之间，使样品吸附保持于已设于电极上表面上的电介质膜上边的静电吸盘中，使在停止供给已加到电极上的直流电压之前的已积蓄于电介质膜的吸附部分上的电荷量实质上相同的静电吸盘。

本发明的另一目的在于提供一种可以减少从静电吸盘上拿下样品的等待时间以提高处理能力的样品处理方法和装置，这种方法是在具有极性不同的一对电极，在电极间加上直流电压，介以已设于电极上表面上的电介质膜静电吸附保持样品，处理已吸附保持的样品的样品处理方法中，使在停止供给已加在样品处理结束后的电极上的直流电压之前的电介质膜的吸附部分上所积蓄的电荷量实质上相同并用两者的平衡使停止供给直流电压后的电介质膜的吸附部分上所积蓄的电荷消失。因而不需插入另外的工序就把样品从配置面上脱离下来的方法。而上述装置是在具有极性不同的一对电极，电极间加上直流电压，介以已设于电极上表面上的电介质膜静电吸附保持样品，处理该吸附保持的样品的样品处理装置中，在将要配置样品的电介质膜的面内形成与样品的背面不接触的凹坑部分，在除去凹坑部分之外的电介质膜面内的吸附部分上带电的不同的极性的电荷量相等。

图1的纵剖面图示出了已应用了作为本发明的一实施例的静电吸盘的样品处理装置的一个例子。

图2是从II-II处看图1的静电吸盘的平面图。

图3示出了图1的III部分的细节。

图4示出的是图1的静电吸盘中的各电极电位。

图5示出的是图1的装置中静电吸盘的从吸附，处理到去电为止的时间图。

图6示出的是图1的装置中的从停止供给高频电压到停止产生等离子体的时刻为止的所需时间中的剩余吸附力。

图7的纵剖面图示出了图1的静电吸盘部分。

图8示出的是图7的静电吸盘中的晶片脱离时加在晶片上的载荷。

图9的纵剖面图示出了图1的静电吸盘的电极配置的另一个例子。

图10的纵剖面图示出了图1的静电吸盘用的直流电源的连接的另一个例子。

图11示出的是图10的静电吸盘中的各电极电位。

图12的纵剖面图示出了图1的静电吸盘用的直流电源的连接的再一个例子。

图13示出的是图12的静电吸盘中的各电极电位。

图14的斜视图示出的是作为本发明的第2实施例的静电吸盘。

图15是图1 4的静电吸盘的平面图。

图16示出的是静电吸附时的间隙与吸附力之间的关系。

图17示出的是图14的静电吸盘的电介质膜的电阻率的温度依赖性。

图18是应用了本发明的静电吸盘的第3实施例，是把电介质膜上的异物迁移到虚设(dummy)晶片上除去时的模式图。

图19示出的是图18中的异物去除的另一例子，示出的是加到静电吸盘上的直流的交变电压。

图20是应用了本发明的静电吸盘的第4实施例。是把样品处理装置的晶片保持部分完全用静电吸盘构成的例子。

图21的剖面图示出了图20的装置中的搬运机器手的晶片保持部分的细节。

图22示出的是静电吸盘的等效电路。

图23示出的是陶瓷的体电阻率与所加电压之间的关系。

图24示出的是图22的等效电路中的吸附，去电动作。

图25示出的是吸附面积比变化了时的剩余吸附力与放电时间之间的关系。

首先根据图22～图25，对剩余吸附力的产生原因和本发明的效果进行说明。在图22中，2个电极(假定为电极A和电极B)上边的实际的吸附部分的面积比，作为一个例子，示出了电极A∶电极B＝2.8(152.5cm²)∶1(54cm²)的情况下的静电吸盘的简化后的等效电路。如图中所示，倘简化地描述晶片吸附期间的静电吸盘的等效电路，则可以置换为介以晶片的电阻R_W(与Ra，Rb相比足够小)把电极A的静电电容Ca和电极A上的电介质膜的电阻Ra的并联电路与电极B上的静电电容Cb和电极B上的电介质膜的电阻Rb的并联电路进行串接。

在以这种状态在电极A和B之间加上比如说400V的电压的情况下。若设最终在各电极与晶片之间所产生的电位差为Va和Vb，则在使下式成立的状态下将变成稳定状态。

Va+Vb＝400            ……(1)

Ra∶Rb＝Va∶Vb        ……(2)其中，在作为电介质膜使用陶瓷的情况下，取决于所加电压体电阻率将如图23那样变化。由此可知，本说明中所使用的静电吸盘的电介质膜的体电阻率，在设所加电压为V时可用下式表示。

体电阻率＝1×100^{(11.953-0.000764V)}    ……(3)

给出了体电阻率后，由于各电极上的实际的吸附部分的电阻可以计算，故若求解式(1)～(3)，则就可以得知各电极与晶片之间的电位差。在本说明例的情况下，和晶片之间的电位差Va为126V，Vb为274V。其次，由于电介质的静电电容是把介电常数与面积之积用厚度除所得的值，故可求得假定陶瓷的介电常数为5进行计算后的静电电容。再由该静电电容和由上述式(1)～(3)求得的电介质膜上的电位差，可以求出已积蓄于电介质膜上边的电荷量。但是在实际的吸附中，在晶片与电介质膜之间存在着以表面粗糙度所代表的空间。该空间在真空容器内即使夹有传热气体也可以看作是大体上与真空空间相同。该空间距离在本说明例中考虑为约3μm，在把电介质膜的厚度定为300μm时，若与其大小相比，则空间是电介质膜的100分之一。因此，即使介电常数为电介质膜的5分之一，结果也具有约20倍的电容。因此，在此就算出了空间的静电电容。归纳一下以上的结果，则电极A将变为：面积为152.5cm²；电容为46nF；与晶片之间的电位差为126V；电荷量为5.8×10^-6库仑〔C〕。电极B则变为：面积为54cm²；电容为16nF；与晶片之间的电位差为274V；电荷量为4.4×10^-6库仑〔C〕。从该结果可知，电极A上边和电极B上边的实际吸附部分上所积蓄的电荷量存在着差异。

图24(a)～(c)示出了从吸附状态到切断了直流电源后时的各电容分量上所积蓄的电荷量的变化的模式图。在吸附期间，如图24(a)所示，电极上的电介质膜一方所积蓄的电荷量多，变成了不平衡的状态。之后，当停止加直流电压时，对相当于电极B上的电荷量的电荷来说，晶片的电阻与电介质膜的电阻值相比足够地小，故可介以电路1，2迅速地进行去电(图24(b))。但是残存于电极A上的电介质膜上的电荷虽然可介以电路3，4去电(图24(c))，但因为电阻Ra，Rb的值大，所以放电时间常数大，即去电时间将变长。这种残留电荷将成为剩余吸附力的产生根由。

另一方面，如本发明的实施例所示，在2个电极上的实际的吸附部分的面积比为1∶1的情况下，由于各电极上的电阻值相同且与晶片之间的电位差也将变为相同，故所积蓄的电荷量也将相同。因此，在已停止加直流电压的情况下，去电可仅仅用图24(a)所示的电路1和2来进行，故去电时间短，不会留下剩余吸附力。

在图25中示出了使电极上的实际的吸附部分的面积比发生了变化时的剩余吸附力的产生状态。横轴取为从切断直流电源时开始的时间，纵轴表示剩余吸附力。从该结果可知，虽然在各电极上的吸附部分的面积比为1∶1的情况下没有产生剩余吸附力，而面积比越大则所产生的剩余吸引力也越大。

因此，如本说明例所示，若采用在构成为使2个电极上的电介质膜上，吸附晶片的部分的面积比为1∶1的静电吸盘则可以提供几乎不产生剩余吸附力且放电时间也短的静电吸盘。另外，若采用具备了本发明的静电吸盘的样品处理装置则可以提高装置的处理能力。还有，在处理结束之后用提升杆等往上推压晶片时，也不会有使晶片破损之类的现象。

以下，用图1～图8说明本发明的一实施例。

图1示出的是应用了作为本发明的一实施例的静电吸盘的样品处理装置的一个例子。作为样品处理装置，有比如说应用了刻蚀装置和成膜装置等的等离子体的处理装置或不用等离子体的离子注入装置等的真空处理装置等等。在这种情况下，以等离子体处理装置为例进行说明。

在真空容器1上已连接上气体供给装置2和真空排气装置3。在真空容器1中设有用于使之在内部产生等离子体5的等离子体产生装置4。在真空容器1内，还设有配置用等离子体5处理的样品，例如，作为半导体器件衬底的晶片或液晶基板等的基板9的样品台。样品台用静电吸盘10构成。

静电吸盘10在这种情况下由电极(内电极)11，电极(环形电极)12，绝缘膜13和静电吸附用的绝缘膜(电介质膜)14构成。电极11在内部形成了制冷剂流路21的同时，在上表面上形成了用于形成电极12的环形的凹下部分。电极12被形成为环状。电极11用铝合金之类的导电材料制作。在电极11的上表面的凹下部分中介以用喷镀膜(在这种情况下为氧化铝)形成的绝缘膜13已设有电极12。电极12用钨的喷射膜形成。绝缘膜13处于电极11与电极12之间，使两者直流绝缘。在电极11与电极12的表面上将形成用喷镀膜(在这种情况下为氧化铝)构成的静电吸附用的绝缘膜14。另外，绝缘膜13与静电吸附用的绝缘膜14相比，应用电阻值高的材料。这是因为要介以绝缘膜14形成用于静电吸附用的电路的缘故。

此外，在内电极11上已连上用于加电压的引线18。环形电极12上连接用来加电压的引线16。引线16通过用已设于内电极11上的绝缘管15形成的贯通孔连到环形电极12上。引线16和内电极11用绝缘管15使之电绝缘。引线16和18分别介以低通滤波器19a，19b连往静电吸附用的电源8a，8b上。环形电极12上加有负电压的直流电源8a，内电极11上加有与已加在环形电极12上的电压绝对值相同的正电压的直流电源8b。此外，采用通过开关84a，84b的切换操作，使连接从端子82a，82b一侧切换至83a，83b一侧的办法，也可使各电极接地。由于内电极11和环形电极12用静电吸附用的绝缘膜14使之与基板9电绝缘。故采用通过静电吸附用电源8a，8b给内电极11和环形电极12加上正负电压的办法，就可以介以基板9形成直流电路而充电并把基板9静电吸附到电极11和12的上表面上。

此外，引线16向环形电极12上的连接，如图3所示，在绝缘管15的上部设有凸缘，在该凸缘的上部空间处设电极芯161，在凸缘的下部空间处设有用电极芯161和固定螺栓固定到凸缘上的插销162。使引线16插入并连接到该插销162中。环形电极12在已固定好电极芯161的状态下用喷镀法形成。这样一来，电极芯161就可以容易地连到环形电极12上去。在这种情况下，把电极芯161的材质定为钨，使之与环形电极12变成为同种材料使与环形电极12之间的连接更为确实可靠。此外，内电极11与引线18之间的连接虽然没有详细画出来，但在内电极11上形成了阴螺纹，在引线18的顶端形成阳螺纹，采用使内电极11与引线18进行螺栓连接的办法可以容易地实施。

另外，在内电极11的中央，设有已设置了绝缘管的贯通孔20。贯通孔20在把传热气体导向已进行静电吸附后的基板背面上去时使用。静电吸附用的绝缘膜14，在这种情况下，用喷镀法形成，最后进行研磨加工，加工成平坦且规定的膜厚状态。倘采用喷镀法所形成的绝缘膜14，则采用在电极表面上预先施行机械加工以形成下凹坑(没画出来)的办法，就可以容易地在形成绝缘膜14之后的内电极11或环形电极12的表面上形成沟。这样一来，在电极表面上设置气体分散沟的电极设计就变得容易了。

在电极表面上形成的气体分散沟(或气体沟)是为了对被处理的基板进行温度控制而向基板背面供给传热气体(例如氦气)，或为了调整为使基板温度分布均一化的传热特性而设置的。在这种情况下，气体分散沟如图2所示可设为圆周状，同时还部分地达到圆周方向上去。这种情况下的气体分散沟的深度为0.3mm。

另外，未形成气体分散沟的与基板9直接接触的绝缘膜14的吸附面，具有与内电极11对应的吸附面A1～A4，吸附面B1～B4，吸附面D和与环形电极12对应的吸附面C1～C4，在它们之间要这样设定，使吸附面C1～C4的合计面积与吸附面A1～A4，吸附面B1～B4，吸附面D的合计面积相等。

在这种情况下，绝缘膜13的厚度以0.3mm，环形电极12的厚度以0.1mm，绝缘膜14的厚度以0.4mm进行喷镀。绝缘膜14与基板9之间的接触面研磨加工成0.3mm。在这样形成的内电极11上的喷镀膜中，膜最厚的地方也只有0.8mm。就是说，在内电极11上边形成的膜，在环形电极12的部分虽然比除此之外的部分膜的厚度变厚。但其厚度为0.8mm，非常薄。因此，在内电极11上已加上高频电压的情况下，已加在内电极11全体上的高频电压的电压的加法，即便是有绝缘膜也是可以充分忽略不计那种程度的绝缘膜，故不会对基板9的处理产生什么影响。

静电吸盘10向真空容器1的底面上的安装，用接地板24进行。内电极11介以绝缘板23被安装到接地板24上。在传热气体向已设于中央的气体供给用的贯通孔20的供给中，各部件的搭接部分实行密封以消除在贯通孔20部分的传热气体的漏泄。电极11，绝缘板23和接地板24用螺栓(没画出来)拧紧固定。

在内电极11的外侧周围设置有外罩22。外罩22圆滑地向外周部分倾斜。因此，在从上方受到等离子体中的离子的照射时没有将成为阴影的部分。因此，在进行等离子体刻蚀等的处理之际所产生的反应生成物，即使淀积到外罩22上也可采用使之暴露于用于进行清洗的等离子体中的办法容易地去掉。因而也可以容易地进行异物减少处理。

还有，在内电极11上除静电吸附用电源8b之外，还连接有加偏置电压用的高频电源7。高频电源7使内电极11产生高频偏置电压。但是，要顺次使内电极11，绝缘板23和接地板24的直径变大，使内电极11与接地板24这两者不直接相向，以使得在内电极11与接地板24之间不产生异常放电。这样一来，就可不必在内电极11的外周部分另设别的绝缘构件而兼用外罩22。

示于图1的基板9的温度控制，根据流向已设于内电极11上的制冷剂流路21中去的制冷剂的温度进行控制。就是说，用制冷剂的温度控制内电极11的温度，介以绝缘膜14及传热气体控制基板9的温度。在这种情况下，制冷剂流路21虽然仅仅设于内电极11上，但用介以膜厚薄的绝缘膜13的热传导也对环形电极12进行温控。因此，制冷剂不需供往环形电极12。这样一来，制冷剂流路21仅仅设在内电极11上就足够了，机构上也可简化。

倘采用这样构成的等离子体处理装置，则在这种情况下，作为对2个电极加直流电压的方法，构成为给环形电极12加负电压，给内电极11加上与加往环形电极12的电压极性相反且绝对值相同的正电压。这样的话，就将变成图4所示的那样的电极电位。

图4示出了已把静电吸附中的基板暴露于等离子体中时的基板与各电极的电位。这种情况下的等离子体是用与向静电吸盘的电极施加电压的不同的另一电源产生的。作为一个例子，在图4中示出了给环形电极12加上-250V，给内电极11加上+250V的情况下的吸附中的基板9，环形电极12及内电极11的电位的状态。在这样地连接上直流电源的静电吸盘中，吸附中的晶片的电位是0V。因此，借助于使之产生等离子体，即便是在晶片的电位假定已变化为-20V左右的情况下，晶片与各电极间的电位差的变化也不大。因而，已积蓄于晶片与各电极间的电荷量的变化也不大。

在像本实施例这样，使吸附面积相等，且对各电极加上极性不同的绝对值相等的直流电压那样地连接静电吸附电源的静电吸盘中，仅产生等离子体的状态的剩余吸附力是极其之小的。因此，在晶片从静电吸盘上脱离之际，几乎没有剩余吸附力的影响。另外，在消灭了等离子体之后，  当继续加上静电吸附用电源产生的直流电压时，也将返回到未产生等离子体的最初的状态。这样一来，晶片与各电极之间的电位差就没有了。其结果是，采用与在前边说过的图22-图25的说明中说过的同样的原理，即采用使吸附面积相等的办法，电荷又变为相等。在切断直流电源之际，在那一方的电极上都没有残留的电荷。换句话说，具有可以消除剩余吸附力的产生的效果。

此外，为了促进基板的处理，有时候给样品台加以高频电压，使基板上产生偏置电位(通常约在-300V以下)。在这种情况下，如图4所示，在基板与每一电极之间的电位差将产生变化，所积蓄的电荷量将产生很大的差。但是，在这种情况下，采用在使等离子体消失之后，在一定时间内给电极加上直流电压的办法。仍可使剩余吸附力减少消失。还可以采用在等离子体生成中停止加高频电压，一定期间维持等离子体生成的办法，变成与上述产生等离子体时相同的状态，即使之减少到-20V左右的不成为问题的范围的电位差。就是说，减少到-20V左右的电位差时的吸附力是一个极小的值，即使维持这种状态不变地用提升杆往上推也不会产生基板割裂。因此，在应用了加高频电压时候的剩余吸附力的除去中，采用对这些从停止供给高频电压开始到停止生成等离子体为止的时间和从停止等离子体开始到停止供给静电吸附用直流电压为止的时间进行调整的办法，就可以更有效地进行剩余吸附力的除去。

如图4所示，在已加上高频电压的情况下，在正电压的电极一侧晶片与内电极之间的电位差增大。反之，在负电压的电极一侧晶片与环形电极之间的电位差减小。在本实施例的电极构成的情况下，由于在外周部分和中央部分上有吸附部分的内电极将变为正电压一侧，故通过利用这一现象，就可对晶片的中央部分和外周部分保持得更为牢固。因而，可以进一步抑制在等离子体处理期间从晶片外周部分进行的传热气体的漏泄。在想要进一步冷却晶片中央部分的情况下，由于晶片中央部分的吸附力大，故是有效的。反之，在不想对晶片中央部分进行冷却的情况下，只要增大晶片中央部分的气体沟的面积，同时加深气体沟的深度降低在气体沟部分处的热传导效率即可。在这种情况下，在与环形电极12对应的部分，与和内电极11对应的部分协调一致地减小吸附面积的同时，把气体沟的深度作得要浅。

其次，在图5中示出了以基板的吸附，等离子体处理开始，等离子体处理结束，基板内的去电的顺序进行处理时的时序图，并按顺序进行说明。首先，用搬运装置(没有画出来)把基板送入真空容器内。把基板配置到静电吸盘10上边之后，首先，在正负电极11，12之间加上直流电压，用于进行基板吸附。其次，向已设于绝缘膜14(电介质膜)表面上的气体沟内导入传热气体。这时，已用气体供给装置2向真空容器1内导入了用来对基板进行处理的处理气体并维持所希望的压力。然后，用等离子体产生装置4向真空容器1内导入用于产生等离子体的能量(例如，微波电场，高频电场等等)。于是，在真空容器1内将产生等离子体。其次，对基板加上用于产生偏置电位的高频电压(另外，是否要加高频电压由工艺决定。但是，在要加高频电压的情况下，为了进行阻抗匹配在稳定地生成等离子体期间，进行加高频电压和停止高频电压)。在与用等离子体进行的晶片处理结束的同时，停止导入用于产生等离子体的能量，使等离子体消失。另外，高频电压在等离子体消失之前停止。在这种情况下，在高频电压停止后，在4sec使等离子体消失。这样一来，如前边所说明的那样，在等离子体处理中所产生的各电极上的绝缘膜(电介质膜)上所积蓄的电荷量的不平衡大体上被消除了。在基板处理结束后，由于已不再需要传热气体，故使其停止，图中虽没画出，但要进行滞留在分散沟和气体供给通路中的传热气体的排气。接着要进行用来从静电吸盘上除去基板的晶片搬运，但在此之前要进行充分的排气，因为通常在等离子体处理中所使用的处理气体中有害物质很多。在本实施例中，大约进行10sec。这样，在本实施例中，在这一处理气体的排气时间内使静电吸盘的去电(除去剩余吸附力)结束。再说的详细一点，在等离子体消失后1sec，停止导入传热气体和处理气体，对残留在分散沟内的传热气体进行排气(0.5sec)。然后，在等离子体消失后3sec停止加用于静电吸附的直流电压。在该等离子体消失后3sec以内，除了用上述高频电压停止后的等离子体产生维持所解除了的电荷量的不平衡之外。剩下的各电极上的绝缘膜(电介质膜)中所积蓄的电荷量的不平衡，用象前边所说过的那样处理后消除。因此，由于两电极上的电荷量已平衡，故在使直流电压停止之后， 两电极上极化的电荷将迅速地消失(约2～3sec)。这样一来，在处理气体排气结束后马上就可进行基板搬运。在把基板从真空器内搬运出来之后，如果有新的基板要处理，就同样地反复进行搬运和处理。在没有新的基板要处理的情况下，到此为止处理就结束了。

这样一来，由于静电吸盘的最终去电可使之在处理气体的排气时间之内结束。故不需另设静电吸盘的去电时间。因此，装置的工作效率改善。

在这里，如果根据示于图5的时序图，则从高频电压的停止到等离子体产生的停止的时间定为4sec，但这一时间可以根据与等离子体停止后的剩余吸附力除去(消除电荷的不平衡)时间兼顾来适当地设定。图6中示出了从停止供给高频电压到停止产生等离子体的时间与剩余吸附力之间的关系。根据图6，在这种情况下。从停止供给高频电压开始到大约3sec为止剩余吸附力没怎么降低。在停止供给高频电压开始约4sec后，在使等离子体消失后的情况下，剩余吸附力已减少到约一半。此外，在从停止供给高频电压开始约5sec以上之后，使等离子体消失了的情况下，剩余吸引力则降低到大体上一个低的固定值。这一低值的剩余吸附力是不加高频电压而仅仅使之产生等离子体时所产生的电位差形成的吸附力值。因此，如前所述，在该低值剩余吸附力残留下来的状态下，即便是使基板脱离，也不会有什么特别问题。

其次，用图7和图8对基板从静电吸盘上脱离的脱离方法进行说明。在内电极11上在多个地方设有绝缘管34。在绝缘管34的孔内，贯通地设有用于使基板9从静电吸盘的载置面上脱离下来的提升杆30。在提升杆30的下部，介以压力传感器31安装有步进电机32。来自压力传感器31的信号输入到控制装置33。控制装置33输出信号以控制步进电机32。在已把基板9配置到静电吸盘的绝缘膜14上边的状态下，设置外罩22以把电极11的外周部分和基板外周部分包围起来。在基板9的外周端面与外罩22之间的间隙，在这种情况下设定为约1mm以内。这样的设定，是在用提升杆30使基板9从静电吸盘上脱离之际，即使基板9在提升杆30上已偏移了开来，在把基板交给没有画出来的搬运装置时，也会处于不产生问题的范围的允许移动量范围之内。因此，如果把样品台作成为这样的构成，则即便是多少有些剩余吸附力剩下来的情况下，也可以用提升杆30强制性地使基板脱离。即，使提升杆30上升，使大于剩余吸附力的力作用到基板上。即便是基板已跳开(jump)了的情况下，基板仍可借助于外罩22维持其位置。这样一来，即便是在剩余吸附力没有完全消灭的情况下，也可使基板安全地脱离。

在进行基板脱离之际，如图8所示，当使提升杆30上升时，由于玻纹管等的构成要素的原因，如已加上弹性载荷时那样，以一定的大小增加压力传感器31的载荷。在此，在提升杆30触接到基板9的背面上，在基板上有剩余吸附力的时候，压力传感器31就变成为再加上剩余吸附力所产生的载荷并进行检测，如图8所示。表现出局部性突出的载荷。在这里剩下了剩余吸附力，在用提升杆30进行强制性地往上推压时，要把允许上推力设定为不产生基板破碎或产生异常飞跳。使检制装置记下该允许上推力，再用步进电机32使提升杆30逐渐上升。当提升杆30触到基板上进一步使提升杆30上升，压力传感器31所检测到的载荷已超过了允许上推力的时候，控制装置33就减慢步进电机32所产生的使提升杆上升的速度或者停止其上升。于是，可以防止基板的损伤和基板的搬运失误。

因此，倘进行这种基板的脱离控制，则有可能在等离子体停止后开始基板的脱离操作，在停止加用于静电吸附的直流电压之后立即就进行基板的脱离，可进一步提高处理能力。

如上所述，倘采用本实施例，则由于在样品配置面上有气体沟的双极性型静电吸盘中，使在停止供给静电吸附用的直流电压之前与正负两电极相对应的每一吸附部分的电荷量相等。故在停止了直流电压的供给之际，两电极的电荷等量消失，所以不会在两电极上产生残余电荷。因此，具有可以不要停止直流电压的供给后的去电作业的效果。因而，可以提高样品搬运的处理能力。

另外，倘采用本实施例，由于在内电极与环形电极的上表面上设有相同的静电吸附用的绝缘膜，并且除了气体沟之外，使与正负两电极对应的各个吸附面的面积相等。故停止供给静电吸附用的直流电压之前的与正负两电极对应的各个吸附面上所带电的电荷量相等。所以在停止了直流电压的供给之际，在两电极上不会产生残余电荷。因此，不再需要停止直流电压的供给后的去电作业，可以提高样品搬运的处理能力。

这样一来，倘采用本实施例，由于把静电吸盘构成为具有2个电极，并使吸附晶片的电介质膜的部分的面积比为1∶1，故可以提供几乎不产生剩余吸附力且去电时间也短的静电吸盘。因此，若用具备有本静电吸盘的样品装置的话，由于去电时间短，故除去可以提高装置的处理能力之外，由于几乎不产生剩余吸附力，故在处理结束后用推杆等把晶片往上推压时，不会使晶片破损。

另外，由于用内电极和环形电极构成了同心圆状的一对电极，且由于以基板的中心点对称地使基板整体有条件地变为均等，故基板处理可均一地进行处理。

由于停止供给直流电源后将消灭剩余吸附力，故即便是在使基板脱离，从静电吸盘上拿掉了基板的时候。与有剩余吸附力时相比，也难于在基板配置面上附着带有电荷的异物，故在新的基板的背面上不会附着异物。

还有，在本第1实施例中，虽然内电极11与环形电极12上加有正负相反的同电位的电压，但为了在等离子体处理中与偏置电压对应使两电极的吸附电压相等，也可以分别用直流电源81a，81b使每一电压可变。这样的话，由于静电吸附面积相等，故在等离子体处理中静电吸附力也相等，故可以防止极端的面内温度分布的不均一。

此外，在一对电极配置中，本实施例虽然以如图9(a)所示的在从电极11的外周部分稍稍往内侧的地方配置电极12的情况为例进行了说明，但也可如图9(b)所示。把电极12设于电极11的外周部分处。还可以如图9(c)所示，把电极12设于电极11的中央部分处。

倘采用图9(b)的构成，用于设置环形电极12a的凹坑的加工将变得容易，还可以对降低造价作出贡献。另外，由于环形电极12a的一端已处于应力解放状态故在经受热循环时，不会产生割裂等的损伤。倘采用图9(c)的构成，则在形成气体沟时易于进行电极12b的外侧的加工。通常用等离子体处理装置难于进行温控。但是，由于在电极12b的外周部分的气体沟的设计的自由度大，故外周部分的温控将会变得易于进行。

在直流电源连往一对电极的连接方法中，在本实施例中，虽然把直流电源连接为给内电极11加上正电位，给环形电极12加上负电位，但也可以如图10那样地进行连接。图10作为直流电压加往2个电极的加法变成为下述构成：连接静电吸附用电源8a，使内电极11为接地电位，给环形电极12加上负电位。图11示出了用图10所示的静电吸盘使吸附保持中的晶片暴露于用等离子体产生装置所产生的等离子体中的情况下的晶片与各电极间的电位。作为一个例子，若考虑给环形电极12加上了-500V的情况时则正在吸附中的晶片的电位为-250V，内电极为0V。因此，各电极与晶片之间的电位差相等，为250V，吸附力也处于相等的状态。之后，若把晶片暴露于等离子体中，由于在晶片上将产生约-20V的偏置电位，故各电极与晶片之间的电位差将发生变化。在这种情况下，内电极11与晶片之间的电位差将从250V变化为20V。环形电极12与晶片之间的电位将由250V变化为480V。结果在内部电极上吸附力将降低。但是，在环形电极部分则将变为吸附力进一步增大的状态。因此，结果变成为流往晶片背面的冷却气体在晶片的外周近旁被密封得很好，传热气体不泄漏，情况很满意。在进行等离子体处理的情况下，晶片外侧的温度易于上升，故需要进一步冷却。在本实施例的情况下，由于在环形电极19部分处的吸附力增加，故对于等离子体处理中的温度分布的均一化也有效。

图12使环形电极12和内电极11对于接地电位变成浮置状态并连接静电吸附用电源8a，给环形电极12加上比内电极11电位还低的电压。另外，还可以借助于开关84a的切换操作使各电极变成相同的电位。作为一个例子，在图13中示出了使环形电极12与内电极11之间产生500V的电位差，正在用静电吸盘吸附保持中的晶片与环形电极及内电极的电位的状态。在这样构成的静电吸盘中，正在吸附中的晶片的电位将变成环形电极12与内电极11的中间电位，环形电极12与内电极11之间的电位差变为相同。在这种状态下即使是在把晶片暴露于等离子体中，再给晶片加上高频电压使之已产生了偏置电位的情况下，由于已加在环形电极12与内电极11上的电压对于接地电位已变成浮置，故与晶片电位一样，偏置电位部分都将变化，结果晶片与各电极间的电位差不变。这样，由于已积蓄于各电极的实际的吸附部分的电介质膜上的电荷量没有变，故吸附力的分布也不会变。即，由于吸附力不变，故可以期待剩余吸附力的发生也几乎不会产生的效果。在本实施例中，虽然举的是给环形电极12加上了比内电极11电位还低的电位的例子，但并不是非如此不可，反过来进行连接也可得到相同的效果。

另外，如图10，图12所示那样地连接的情况下，为了促进晶片的处理有时也给晶片加上高频电压，使之在晶片上产生偏压电位(通常在约-300V以下)，但在这种情况下，晶片与电极间的电位差变化，所积蓄的电荷量产生了差。在该情况下，如前所述，在停止高频电压的供给后，使等离子体维持一定时间。另外，在等离子体消失后，通过施加一定时间的直流电压，可以减少剩余吸附力(电极间的电荷量的不平衡)。

即便是在如图10和图12那样地连接直流电源的静电吸盘中，采用使正负异极的电极上的被吸附物与实际上已积蓄在进行吸附的部分的电介质膜上的电荷量大体上相同的办法，顺利进行去电(除去剩余电荷)，几乎不会产生剩余吸附力的发生。但是，在要求非常大的吸附力之类的情况下，必须在正负异极的电极间加大的直流电压，而在这种情况下，在电介质膜上积蓄的电荷量当然也增大，故去电所需时间会从几秒到几十秒。在这种情况下，采用给正负异极的电极之间加上与进行吸附时相反的极性的电压的办法，就可以缩短去电时间，这样的话，就可以提供去电时间更短的静电吸盘和样品处理装置。

其次，根据图14和图17说明本发明的第2实施例。

图14中示出了本静电吸盘的基本构造。在铝座34上边介以粘接剂36固定上电介质膜35。电介质膜35由氧化铝浇结体构成。在电介质膜35内部同心状地埋入了2个电极，即环形电极31与内电极32。这2个电极31，32的厚度约从50μm～100μm左右，材质为钨。直流电压向这两个电极的施加介以用绝缘性树脂43完全密封后的导线38进行，该导线38和各电极进行钎焊37。在本实施例中，在内电极32上加有接地电压，在环形电极31上介以开关39连接直流电源40。借助于开关39的切换操作，切换连接直流电源40的负电位和接地41。这样一来，在已把晶片载置到电介质膜35的表面44上的状态下，若用开关39给环形电极31加上负电压，则在晶片与各电极间将产生电位差。于是，就可以把晶片静电吸附固定到接触面44上。另外，如使开关39反向切换使环形电极31接地，则可以除去已积蓄于晶片与各电极之间的电荷。

在这种情况下，电介质膜35的厚度全体为1mm，而电极31，32上边的电介质膜的厚度加工为300μm，表面粗糙度加工为3μm。接着，在该电介质膜的表面44上，如图所示，设置气体沟46，在这种情况下，深度约为20μm。气体沟46的形成是为了使用于促进正在处理中的晶片的冷却的传热气体以良好的效率送到晶片背面整个面上。向气体沟46中，介以外部管道(没有画出)从传热气体导入口45导入传热气体。该气体沟的图形设定为使正在处理中的薄片的温度分布变为所希望的值。这样，在本实施例中就构成为使在环形电极上实际吸附晶片的部分的面积，与在内电极上实际吸附晶片的部分的面积之比变为1∶1。另外还被构成为：在环形电极上的气体沟部分的面积与内电极上的气体沟部分的面积之比为1∶1。在本静电吸盘中，还同心圆状地设有4根提升杆47。提升杆47被设置为，用绝缘管48在其内部与电极31，32及铝座34绝缘。该提升杆47可用外部的电机等的升降机构(没有画出)进行上下驱动，用于处理结束后的晶片搬运。

倘采用上述那样构成的静电吸盘，则气体沟的深度与电极上边的电介质膜的厚度比约为1/10以下，虽然与实际上吸附晶片的部分的静电吸附力不一样，但同样地产生了静电吸附力。图16中示出了晶片与电介质膜之间的距离与静电吸附力的关系。这时，如图16(a)所示，在静电吸盘上边设置垫片来研究晶片的吸附力。作为晶片，在(b)中示出了应用镜面研磨晶片的情况，在(c)中示出的是应用带SiO₂膜的晶片的情况。这样一来，可以知道不论哪种情况在30μm以上的话几乎不产生吸附力。因此，在气体沟比30μm还浅的情况下，就有必要考虑气体沟中的静电吸附力。特别是在20μm以下的话，由于确实已产生了静电吸附力，故需要考虑。

在本实施例中，由于静电吸附中的内电极和环形电极上边的实际上的吸附晶片的部分的面积和气体沟的面积与在实际的吸附面和气体沟部分上分别作成为同样的面积，故静电吸附中的电荷量相等，与上述第1实施例一样，在停止供给直流电压后，几乎不会产生剩余吸附力。

在本发明的第2实施例的静电吸盘中，使用了氧化铝的烧结体。通常在静电吸盘的电介质膜中多使用陶瓷系的材料。但是在陶瓷系的材料中，除去像上述那样电阻率依赖于所加电压之外，还具有也依赖于温度的特性。图17示出了在本实施例的静电吸盘中使用的电介质膜的所加电压为200V时的电阻率的实测值。由图可知，电介质膜的温度为20度时和负50度时的电阻率将变化约30倍之多。在电介质膜的电阻率过低的情况下，在电介质膜表面与晶片背面之间不积蓄电荷，因而不会产生吸附力。而当电阻率过高时，则在电介质膜表面与晶片背面之间所积蓄的电荷的放电时间常数变大，去电时间变长。因此，将产生剩余吸引力原样不变地残留下来的问题。

在要求以良好的重复性进行微细处理的工艺中。为了对处理中的晶片的温度进行管理，要对静电吸盘的温度进行控制。但是，在取决于工艺其使用温度遍及广阔的范围的情况下。就有可能在某一温度的工艺中不能使用，比如说，在刻蚀装置中，需要把晶片的温度控制为从-60℃左右的低温到100℃左右的温度。此外，在应用CVD或溅射的成膜装置中。有时候也要达到从100℃到700℃左右的高温。在这种情况下，构成电介质膜的基础的材料，比如说采用搭入金属氧化物等的杂质的办法，来控制电介质膜的电阻率。这样一来，只要使之在使用温度范围内变成为合适的值可以了。

通过应用具有这样构成的电介质膜的静电吸盘，就可以在整个使用温度的范围内确保足够的吸附力的同时，还可以迅速地去电。另外，在已具备这样的静电吸盘的样品处理装置中，由于用一台处理装置就可以进行整个温度范围的处理、故可以作成一种使用率高的装置。

另外，在使用温度不同的工艺中使用静电吸盘的情况下，由于电介质膜的电阻率随使用温度不同而不同故吸附力将变化。倘吸附力变化，则就有可能吸附部分的热传导性变化、工艺变化。在这样的情况下，可根据使用温度以事先调研好的结果为基础加上产生同样的吸附力的电压。

在已具备有这样地构成的静电吸盘的处理装置中，总可以提供重复性好的处理装置。

还有，在上述第1和第2实施例中，为了使停止加静电吸附用的直流电压之前的静电吸附膜(绝缘膜14，电介质膜35)上积蓄的正负电荷量相等。作成为使与正负电极对应的实际的吸附面积相等。但在吸附面不可能相等的情况下，可按下述进行。

例如在图1 4中，设内电极32上的实际的吸附部分的面积为54cm²。对此，倘假定环形电极31上的实际的吸附部分的面积为152.5cm²，则环形电极31一侧的吸附面积与内电极32一侧的吸附面积比变成为2.8倍。因此，为了使在吸附中积蓄于晶片和各电极上的电介质膜之间的电荷量，与作为使用条件的外加电压400V时大体上相等，依据在图22～图25的说明中所说的同样的思考方法，使表面粗糙度在内电极32上的电介质膜表面上为3μm，在环形电极31上的电介质膜表面上则定为3.9μm。这时，若从前边所述的公式来求在各电极与晶片之间发生的电位差，则在内电极与晶片之间为274V，在环形电极与晶片之间为126V。另外，内电极上的电介质膜的静电电容变为16nF，环形电极上的电介质膜的静电电容为35nF。如果从这些条件计算在各电极上的电介质膜中所积蓄的电荷量，则在内电极上的电介质膜中为4.4×10^-6库仑〔C〕，在环形电极上的电介质膜中为4.4×10^-6库仑〔C〕。由此可知，两电极一侧在电介质膜中所积蓄的电荷量是相等的。这样一来，从这一状态出发，在停止加直流电源供给的电压时，根据在前述图22～图25的说明中所说的同样的原理，可以抑制剩余吸附力的产生，去电时间也将变短。

即，如果设计静电吸盘，使各电极上的实际的吸附部分的电介质膜的静电电容之比与各电极上的实际的吸附部分的电介质膜的电阻之比的积大体上变为1，即从Ca·Va＝Cb·Vb的关系变为Ca·Ra＝Cb·Rb，则在吸附中在各电极上的实际的吸附部分中所积蓄的电荷量将变为相等。因此，可以抑制剩余吸附力的产生。

还有，在上述的说明中，虽然说的是减小内电极32一侧的吸附面积，但也可以根据处理条件考虑减小环形电极31一侧的吸附面积。若用实验来研究在已向晶片背面供给气体情况下的静电吸附力与晶片温度之间的关系，则静电吸附力已增大后的一方能很好地冷却。另一方面，在各电极部分上的静电电容(Q＝C·V)相等时，静电吸附面积已减小的一方每单位面积的吸附力变大。根据这些考虑样品处理中的样品面内的温度分布，在需要使样品的外侧进一步冷却或进一步加热的情况下，采用把冷却气体供往样品背面的同时强有力地吸附保持样品的外侧的办法，就可以改善温度分布。因此，在吸附面积不同之类的情况下，采用适当地设计各电极的吸附面积的办法，具有可以调整样品的面内温度分布的效果。

其次，依据图18说明应用了本发明的静电吸盘的第3实施例。在本实施例中，把新品的虚设晶片50载置于电介质膜53上，借助于直流电源54加上比实际的处理中所加的电压还大的电压以进行吸附。结果是，已附着于电介质膜表面上的异物，例如，具有负电荷的异物，借助于比通常的晶片吸附中的电荷(在这一部分上为负电荷)还要大的电荷，在通常的情况下排斥不完地吸附在电介质膜表面上的异物被排斥，迁移到晶片的背面上。这样一来，如果能用搬运通常晶片的相同的方法取出该虚设晶片的话。则可以除去电介质膜上的异物。在本图中，虽然仅仅画出了带负电的异物，但也有带正电的异物。

用定期地进行这种作业的静电吸盘，可以降低吸附于处理晶片的背面的异物数量，可以常常进行净化处理。因此，用具备有本实施例的静电吸盘的处理装置，则可以提高产品的成品率。另外，由于可以减少为了扫除已在装置内积累下的异物而进行的装置的拆装作业的次数，故可以提供使用率高的装置。

在第3实施例中，说明的是除去具有正或负一种电荷的异物，下边用图19说明不论正负的异物都可除去的例子。在该情况下，不用图18的直流电源。而代之以用可以把所加电压的极性任意地切换为正和负的直流电源，把新品的虚设晶片50载置到电介质膜53的表面上，如图19所示，加上比起为吸附通常处理中的晶片所加的电压的绝对值还大的直流的交变电压。通过采用这种操作，那些仅仅用图18所示的操作不能去除净尽的异物，即在这种情况下那些带正电且与电介质膜以静电力相互吸附的异物也可以迁移到虚设晶片上而除去。因此，倘采用本实施例，则可以更有效地净化电介质膜。

在本实施例中，为除掉电介质膜上的异物使用的是新品的虚设晶片，但也不一定非限于此，只要是干净的导电性或半导电性的材料构成的构件什么都行。但是含有将构成重金属污染的根源的那样的物质的材料最好不用。

在本实施中加的是直流的交变电压，但不限于此，即便是加交流电也可期待同样的效果。

依据图20和图21说明应用了本发明的静电吸盘的第4实施例。图20示出了应用了静电吸盘的样品处理装置的构成。样品处理装置，在这种情况下，由空气装载部分和真空处理部分构成。空气装载部分具有可以配置多个盒子61的盒子设置位置。另外空气装置部分还有空气搬运机器手62，用于把已收纳于盒子61内的晶片送往真空处理部分或者把已在真空处理部分中处理后的晶片送往盒子62里去。真空处理部分构成为把装载制动室63，卸载制动室64，处理室A70，处理室B71，处理室C72，处理室D73连接到真空搬运室65的周围。装载制动室63和卸载制动室64位于空气装载部分60一侧。在真空搬运室65内设有真空搬运机器手66。真空搬运机器手66有臂67，并且在臂67的顶端有手68。真空搬运机器手66可把手69插入各室63，64，70，71，72，73中去。手68在两端具有晶片载置面。在手68的顶端的晶片载置面上已形成了图21所示的那部静电吸盘。静电吸盘由外电极681，绝缘膜682，内电极683和静电吸附用的绝缘膜684构成。在手68顶端的外电极681上形成有比如3个地方的凸出部分，在凸出部分的一部分上形成了用来设置内电极683的凹下部分。在外电极681的凹下部分上贯通电极安装有绝缘管685，在绝缘管685内已安装上电极芯686。在凹下部分中形成了用喷镀膜构成的绝缘膜682，在绝缘膜682上边形成了用喷镀膜构成的内电极683。内电极683借助于内电极683的喷镀，可容易地与电极芯686相连。在外电极681和内电极683的上表面上形成了由喷镀膜构成的绝缘膜684。在电极芯686上连有引线689。在外电极681上连有引线688。引线688和引线689连到静电吸附用电源(略去未画)上。在外电极681的下表面上设有绝缘套687。已形成了静电吸附面的凸出部分，在这种情况下，为了减少异物的吸附把与晶片之间的接触面积作得尽可能地小。另外，与静电吸附面的外电极681和内电极683对应的每一吸附面的面积也使之相同。

倘采用这样构成的样品处理装置，则用空气搬运机器手62从盒子61中取出晶片并送入装置制动室63中去。已移至装载制动室中的晶片用真空搬运机器手66搬运到规定的处理室(例如处理室71)中去。这时，首先把在处理室71中已经处理完毕的晶片用手68的一方接过来。其次，改变手68的方向，把未处理的晶片搬运到处理室71中。原封不动地保持于手68的一方的已处理完的晶片用真空搬运机器手66搬运往下一个处理室(例如处理室70)。另一方面，预定在另外的处理室(例如处理室72)进行处理的晶片，用与上边所说的空气搬运机器手62和真空搬运机器手66的同样的动作进行搬运。

在这里，当真空搬运机器手66在装载制动室63和各处理室中接受晶片时，在外电极681和内电极683上加正负极性不同绝对值相等的直流电压。这样一来，在静电吸附面的与每一电极对应的面上的绝缘膜上就积蓄有电荷量相等的电荷。另外，当真空搬运机器手66在卸载制动室64和各处理室送出晶片时，停止供给已加在外电极681和内电极683上的直流电压。这样一来，在静电吸附面的与每一电极对应的面上的绝缘膜中所积蓄的电荷，将以良好的平衡消失。这样一来，在静电吸附面上就不会留下剩余吸附力，晶片就可容易地从静电吸附面上脱离。晶片从手68上的静电吸附面的脱离，采用前述图7、图8的那种提升杆进行。在晶片从手68上脱离之际，用真空搬运机器手66使手69上的晶片到达到停止于规定的位置的那一时刻，停止加静电吸附用的直流电压。同时，在晶片到达并停止在规定位置上的那一时刻，开始使提升杆上升。在提升杆触到了晶片上的时刻，即使静电吸盘的电荷没有完全消失，如前述图7，图8所示，由于采用边用压力传感器检测提升杆的推压力边控制步进电机的动作的办法来控制提升杆的上推力，故不会给晶片造成损伤。这样一来，在停止加静电吸附用的直流电压后，可以不必等待已在正负两个电极上极化的电荷消失为止的几秒钟(约2～3ec)后，再使提升杆上升，使晶片脱离。因此，可以提高晶片搬运时的处理能力。另外，至该电荷消失为止的几秒钟的时间，对晶片处理整体的处理能力没有影响的时候，就没有必要特别地进行应用压力传感器对提升杆的推压力进行控制。

此外，由于在静电吸附面的绝缘膜中积蓄的正负电荷量在即将停止供给直流电压之前已变为相等，故仅仅使之停止加静电吸附用的直流电压就可以确实地消灭剩余吸附力。因此，即便是在空气搬运机器手62的晶片保持部分中应用本静电吸盘，在把晶片收纳于盒子内的时候，也可以没问题地把晶片移往盒子的收纳台(stage)上去。

如上所述，倘采用本实施例，则因为采用在搬运机器手的晶片保持部分中应用静电吸盘的办法，可以确实地进行在臂上的晶片的保持，故可以作成为提高了晶片搬运的可靠性的样品处理装置。

此外，由于可以把在臂上的晶片的保持作成为确实的保持，故可以加快搬运机器手的搬运速度，可以提高处理能力。还有，采用在臂上边设置了具有2个晶片保持部分的于的搬运机器手中采用本静电吸盘的办法，在1个处理室中，改换已处理完毕的晶片与未处理的晶片时，即使用该搬运机器手从手的一方向另一方改变方向，即加速使臂转动(或使手转动)时的转动速度，晶片也不会因离心力而脱离。因此，可以加速在处理室中进行的晶片的改换，可以减小晶片处理中的消耗时间。

在本实施例中，虽作成为在空气搬运机器手中也应用了静电吸盘的构成，但空气搬运机器手也可以是真空吸盘之类的别的保持装置。

以上，以从第1实施例到第4实施例的静电吸盘和样品处理装置为例进行了说明，而最为重要之点是在已应用处理室中的静电吸盘和已应用于样品搬运装置中的静电吸盘中，在即将停止已加到正负电极之间的直流电压之前使在电介质膜上所积蓄的电荷量相同这一点。采用这种办法，就可以提供一种去电可顺利地进行且几乎不产生剩余吸附力的静电吸盘。另外，在应到等离子体处理装置，真空处理装置等的样品处理装置中去时，在样品处理中和样品搬运中，可进行样品的确实的保持，同时在为了进行其次的处理而进行的样品的提交时，由于可以迅速地脱离而不会给样品以损伤，故可以作成为使用率良好的样品处理装置。

如上所述，倘采用本发明，由于在已加在正负电极上的直流电压的即将停止之前，已使在与各电极对应的静电吸附用的绝缘膜上所积蓄的电荷量相等，故可以在停加直流电压后迅速地消失在静电吸附用的绝缘膜上所积蓄的电荷而不必特设另外的去电步骤。这样，就可以提供几乎不产生剩余吸附力，去电时间短的静电吸盘。

此外，在把本发明的静电吸盘应用到样品处理装置中去的情况下。如上所述，由于几乎不产生剩余吸附力，去电时间(电荷消失的时间)短，故可以防止处理装置的处理能力低下。另外，倘采用本发明的静电吸盘，则电荷的消失时间为2～3秒，当考虑提升杆等的动作时间时，虽然不会特意地说它将成为消耗时间，但如有必要，在停止外加电压后，再加上与吸附中的极性相反的电压，则可以在更短的时间内使电介质膜中所积蓄的电荷消失。

在把本发明的静电吸盘应用到等离子体处理装置中去的情况下，采用在停加高频电压后在某一规定的时间之间维持产生等离子体的办法，可以消除在加上为了使之产生偏置电压的高频电压的同时进行的等离子体处理的等离子体处理中所产生的电荷量的不平衡。此外，采用在停止了等离子体生成之后，在某一规定的时间之间，加上静电吸附用的直流电压的办法，可以消除等离子体生成中的电荷量的不平衡。再者，由于停止加静电吸附用的直流电压后的静电吸附用的绝缘膜上所积蓄的电荷的消失，在处理气体的排气时间内已完成，故可以提供不会因静电吸盘而使处理能力降低的等离子体处理装置。

还有，倘采用本发明的静电吸盘，由于在直流电源的供给停止后剩余吸附力将消失。故与有剩余吸附力的时候相比，在基板配置面上难于吸附带电荷的异物，故具有不会使异物吸附于新基板的背面上的效果。

在异物已吸附到本发明的静电吸盘上的情况下。采用给静电吸附用的电极加上比通常的所加电压还高的电压，或者加上绝对值比通常的所加电压大的交变电压的办法，可以使已吸附到静电吸盘的电介质膜(静电吸附用的绝缘膜)上的异物迁移到虚设晶片上以除去，故通过定期进行上述操作，就可以减少产品晶片的背面异物。

在把本发明的静电吸盘应用到样品处理装置的晶片保持部分的所有地方中去的情况下，由于在晶片保持部分上不产生剩余吸附力，故晶片的脱离容易且可进行确实的提交。因此，可以提供可靠性非常高的样品处理装置。

在用静电吸盘保持的晶片的处理中，在已产生了停电的情况下，  晶片的吸附力将减小，残留在晶片背面上的传热气体的压力将使晶片上浮。在这种情况下，可在保持晶片的吸附力的期间降低传热气体的压力。就是说，在产生了紧急停止加往静电吸盘上去的直流电压的时候，可在向内电极与环形电极供给电压的直流电源中备以辅助电池，用辅助电池使吸附力保持一定时间，在该时间内对传热气体排气。作为使传热气体排气的最简单的方法的一个例子，有这样一种方法：介以使传热气体的供给线路变成开通状态的阀门进行连接，使得在切断供给电压的时候，把连到晶片背面上的传热气体的供给线路连往晶片所被配置的处理室。这样一来，当电压的供给被切断了的时候，传热气体就流向处理室。使晶片背面与处理室之间的压力保持平衡，故晶片不会偏移。

Claims (20)

1.一种静电吸盘，具有极性不同的一对电极，在上述电极之间加上直流电压，把样品静电吸附保持在已设于上述电极上表面上的电介质膜上边，

其特征是：在即将停止供给已加到上述电极上的直流电压之前，使已积蓄于上述电介质膜的吸附部分中的电荷量实质上相同。

2.一种静电吸盘，具有极性不同的一对电极，在上述电极之间加上直流电压，把样品静电吸附保持在已设于上述电极上表面上的电介质膜上边，

其特征是：上述电极上的电介质膜的一部分构成用来形成吸附部分的凸出部分，并把与上述电介质膜中的上述一对电极的每一电极相对应的吸附部分的面积作成为实质上相同。

3.一种静电吸盘，具有正负极性不同的一对电极，在上述电极之间加上直流电压，把样品静电吸附保持在已设于上述电极上表面上的电介质膜上边，

其特征是：改变上述正负一对电极上的电介质膜上的实际的吸附部分的面积和该实际的吸附部分的表面粗糙度，使上述正负异极的电极与晶片之间的静电电容之比和上述正负异极的电极上的电介质膜的电阻之比的积大体上为1。

4.一种静电吸盘，应用于向样品背面供给传热气体，控制上述样品的温度以处理上述样品的真空处理装置，其构成为在上述样品配置面上有气体沟并在该配置面上形成电介质膜，介以该电介质膜静电吸附保持上述样品，

其特征是：在上述电介质膜的下边有正负两个电极，并使在各个电极上电介质膜上积蓄的电荷量在正电极一侧与负电极一侧大体上相等。

5.一种静电吸盘，应用于向样品背面供给传热气体，控制上述样品的温度以处理上述样品的真空处理装置，其构成为在上述样品配置面上有气体沟并在该配置面上形成电介质膜，介以该电介质膜静电性地吸附保持上述样品，

其特征是：构成为在上述电介质膜的下边有正负两个电极并使各个电极上的将成为样品接触面的上述气体沟部分以外的凸出部分的面积的总和在正电极一侧与负电极一侧成为大体上相等的面积。

6.一种静电吸盘，应用于应用等离子体的真空处理装置，其构成为在样品的配置面上有沟或凹坑并在该配置面上形成电介质膜，介以该电介质膜静电性地吸附保持上述样品，

其特征是：在上述电介质膜的下边有正负两个电极，在等离子体消失后，使在即将停止加到上述两电极上去的直流电压之前的上述电介质膜中所积蓄的电荷量在正电极一侧和负电极一侧大体相等。

7.一种静电吸盘，应用于应用等离子体的真空处理装置，其构成为在样品的配置面上有沟或凹坑并在该配置面上形成电介质膜，介以该电介质膜静电吸附保持上述样品，

其特征是：在上述电介质膜的下边有正负两个电极，构成为使将成为各个电极上的样品接触面的凸出部分的面积的总和在正电极一侧与在负电极一侧成为面积大体上相等。

8.一种样品处理方法，在具有极性不同的一对电极，在上述电极之间加上直流电压，介以已设于上述电极上表面上的电介质膜静电吸附保持样品，并对该吸附保持的样品进行处理的样品处理方法中，

其特征是：在上述样品的处理完毕后的上述电极上所加上的直流电压即将停止供给之前，使在上述电介质膜的吸附部分上所积蓄的电荷量实质上相等，并借助于两者的平衡使停止供给上述直流电压后的上述电介质膜的吸附部分上所积蓄的电荷消失，使上述样品从配置面上脱离而不需加进其他的工序。

9.权利要求8所述的样品处理方法，其特征是：上述样品的处理是等离子体处理，在上述等离子体处理中加上用来使之产生偏置电压的高频电压，随着上述样品处理结束，在停止加入上述高频电压之后，在规定的时间期间，维持等离子体的产生。

10.权利要求9所述的样品处理方法，其特征是：在停止产生上述等离子体后，在规定时间期间，保持向上述电极之间加直流电压。

11.一种样品处理装置，具有极性不同的一对电极，在上述电极之间加上直流电压，介以已设于上述电极上表面上的电介质膜，静电吸附保持样品，处理该已吸附保持的样品，

其特征是：在配置上述样品的上述电介质膜的面内形成与上述样品的背面不接触的凹下部分，并使在除了上述凹下部分之外的上述电介质膜面内的吸附部分上带电的不同极性的电荷量相等。

12.权利要求11所述的样品处理装置，其特征是：使积蓄在上述电介质膜面内的吸附部分上的不同的极性的电荷的吸附面的面积大体上相同。

13.权利要求11所述的样品处理装置，其特征是：在上述电介质膜面内改变极性不同的电极上的吸附部分处的面积和表面粗糙度，使每一不同极性的静电电容之比与电介质膜的电阻之比的积大体上为1。

14.权利要求11所述的样品处理装置，其特征是：上述样品的处理是等离子体处理，具有在停止产生等离子体后，在规定的时间期间，进行向上述电极之间保持加直流电压的装置。

15.权利要求12所述的样品处理装置，其特征是：具有在已停止了向上述电极间加直流电压后，不需加进其他的工序，使上述样品从配置面上脱离的装置。

16.权利要求11所述的样品处理装置，其特征是：上述样品的处理是等离子体处理，具有用于在上述等离子体处理中产生偏置电压而加入高频电压的装置，具有随着上述样品的处理结束，在已停止加上述高频电压之后，在规定时间期间，维持等离子体的产生的装置。

17.权利要求16所述的样品处理装置，其特征是：具有在停止产生上述等离子体后，在规定时间期间，进行向上述电极之间保持加入直流电压的装置。

18.一种样品处理方法，具有已配置为同心圆状的极性不同的一对电极，给上述电极间加上直流电压，介以已设于上述电极上表面上的电介质膜静电吸附保持样品，对该所吸附保持的样品进行等离子体处理，

其特征是：在上述样品的处理结束后，停止在等离子体处理所加的偏置电压，之后在规定的时间期间，继续产生上述等离子体，在经过了上述规定时间后使上述等离子体消失，然后在规定时间之间，维持向上述电极之间加直流电压，之后，在停止向上述电极间加直流电压的同时，边在允许范围内控制由提升杆加到上述样品上的推压力边使提升杆上升，使上述样品脱离。

19.一种样品处理装置，该装置具备在内部形成等离子体的真空处理室；设于上述真空室内，用于配置样品的样品台；与上述样品台连接，用于加偏置电压的高频电源，并且把样品配置到样品台上对该样品进行等离子体处理，

其特征是：设有静电吸盘，该静电吸盘的构成是：在上述样品台上设置与上述样品台电绝缘，贯通上述样品台并在上述样品台的试品配置面一侧露出来的导电体，在上述样品台的样品配置面一侧，部分地设置把上述导电体的周围围起来，由喷镀膜构成的绝缘膜，介以该绝缘膜在上述样品台的样品配置面一侧设置与上述导体相连接，已部分地形成了的由喷镀膜构成的电极，把该喷镀膜的电极和该喷镀膜的电极以外的上述样品台的样品配置面一侧的面用由喷镀膜构成的绝缘膜覆盖起来。

20.权利要求19所述的样品处理装置，其特征是：其构成为：把贯通上述样品台后的上述导电体固定到上述样品台上，在上述导电体的相反电极一侧形成插口(socket)，把静电吸附用电源的配线端子连到上述插口部分上去。

Images