JP2506219B2 - 静電吸着方法 - Google Patents

静電吸着方法

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【発明の詳細な説明】 〔概要〕 静電吸引力により半導体ウエハを吸着させるための静
電吸着方法に関し、 残留電荷を迅速に消滅させて半導体ウエハの連続処理
を行うことを目的とし、 真空チャンバ内に一対の放電電極が配置され、該放電
電極の一方に設けられた高絶縁部材で形成される静電チ
ャックで半導体ウエハを吸着する静電吸着方法におい
て、前記静電チャックに半導体ウエハを載置し、所定の
極性の電圧を印加して該半導体ウエハを吸着固定する工
程と、該半導体ウエハの所定の処理後に、該静電チャッ
クに前記極性の逆の電圧を印加して該半導体ウエハを分
離する工程と、前記真空チャンバ内の該半導体ウエハが
分離された静電チャック上に不活性ガスを送入して、前
記一対の放電電極により放電させる工程とを含むように
構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、静電吸引力により半導体ウエハを吸着させ
るための静電吸着方法に関する。
近年、例えば超LSIの製造工程において、半導体ウエ
ハの吸着、プラズマ処理時の真空中での半導体ウエハの
冷却等で静電吸着装置が用いられる。ところで、半導体
素子の高密度化、微細化に伴い、製造段階での塵の付着
を防止しなければならず、静電吸着においても吸着力を
損なわずに塵の付着を防止すると共に、吸着時間の短縮
が要求されている。
〔従来の技術〕
従来、半導体プロセス中で半導体ウエハを固定する方法
には、半導体ウエハをチャックに機械的に押付けるクラ
ンプ方式と、電磁吸引力(クーロン力)でチャックに吸
着させる静電チャック方式とが一般的であり、チャンバ
内で機械的な動きがなくパーティクルの発生の少ない静
電チャック方式が採用されることが多い。
第5図に、従来の静電チャックを説明するための図を
示す。第5図において、静電チャック30は、絶縁体(絶
縁層200〜300μm)31に電極32が内設されており、電極
32には高周波カットフィルタ33が接続される。まず、待
機状態では電極32には電圧に印加されず、絶縁体31の表
面に電荷が存在しない(第5図(A))。そして、電源
34が高周波カットフィルタ33に接続され、電極32に正の
直流電圧(1.0〜1.5KV)が印加されると、電極32には正
電荷が帯電する。この場合、静電誘導により絶縁体31の
表面には負電荷、半導体ウエハ35の下部には正電荷、上
部には負電荷がそれぞれ誘導される。このときの絶縁体
31の表面の負電荷と半導体ウエハ35の下部の正電荷との
電荷量の積に応じたクーロン力が生じ、該絶縁体31に半
導体ウエハ35が吸着される(第5図(B))。
そして、吸着された半導体ウエハ35のエッチング等の
処理が終了すると、電源34を切離して電荷が消滅するま
で放置し、消滅後に半導体ウエハ35を引離して待機状態
に入る。
一方、電荷の消滅の時間を短縮させるために、電極32
に負の電源36を接続し、負の電流電圧を所定時間(例え
ば、5秒)印加して強制的に電荷を消滅させる方法が行
われている(第5図(C))。
ここで、絶縁体31は、一般にセラミック(Al2O3)等
の高絶縁物で形成される。この場合、静電チャック30を
高絶縁物で形成すると吸着力を増すことができるが、所
定量の不純物(抵抗値1012-14Ωcm-1)が混入される。
これは、処理後に電源34を切離した場合に、電荷を短時
間で逃がして半導体ウエハ35を離れやすくし、次の半導
体ウエハを直ちに吸着可能にするためである。
〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、吸着された半導体ウエハ35の処理の終了後、
該半導体ウエハを引離すに際し、放置によって電荷を自
然消滅させるには、特に真空中で長時間を要するという
問題がある。
また、第5図(C)のように逆バイアスを印加する場
合、過剰に印加されると、第6図(A)に示すように逆
の電荷が誘導されて現われる。このため、第6図(B)
に示すように、電源36を切離して半導体ウエハ35を取り
出しても、電極32,絶縁体31には電荷が残留する。これ
により、吸着のための電源34を接続しても、実際上、次
の処理を行う半導体ウエハを長時間(例えば、2〜10
分)吸着することができず、円滑な連続処理を行うこと
ができないという問題がある。
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、残
留電荷を迅速に消滅させて半導体ウエハの連続処理が可
能な静電吸着方法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〕
第1図に本発明方法の原理説明図を示す。第1図の静
電吸着方法は、真空チャンバ内に一対の放電電極が配置
され、該放電電極の一方に設けられた高絶縁部材で形成
される静電チャックで半導体ウエハを吸着する場合のも
のである。
第1図において、第1の工程では、静電チャックに半
導体ウエハを載置し、所定の極性の電圧を印加して該半
導体ウエハを吸着固定する。第2の工程では、半導体ウ
エハの所定の処理後に、該静電チャックに前記極性の逆
の電圧を印加して該半導体ウエハを分離する。そして、
第3の工程では、前記真空チャンバ内の該半導体ウエハ
が分離された静電チャック上に不活性ガスを送入して、
前記一対の放電電極により放電させるものである。
〔作用〕
第1図に示すように、静電チャックに半導体ウエハを
吸着固定して所定の処理を行い、処理終了後に吸着のた
めの電圧と逆極性の電圧を印加する。これにより、クー
ロン力を生じている電荷がある程度消滅する。そして、
半導体ウエハを分離した後、不活性ガスを送入して放電
させることにより、静電チャック上の残留電荷を消滅さ
せ、次の処理を行う半導体ウエハを直ちに吸着可能とす
るものである。すなわち、残留電荷を迅速に消滅させ
て、半導体ウエハの連続処理が可能となる。
〔実施例〕
第2図に本発明方法の一実施例の構成図を示す。第2
図において、1は真空チャンバであり、ガス送入口1a及
びバキューム口1bが形成されている。真空チャンバ1内
には、平行平板型の一対の放電電極2a,2bが配置され
る。そして、下部の放電電極2bには高周波電源(13.56M
Hz)3が接続される。また、放電電極2b上には、高絶縁
部材(例えば99.99%の高純度セラミック(Al2O3))で
形成された静電チャック4が設けられる。
この静電チャック4には静電電極5が内設され、該静
電電極5と静電チャック4の表面とは200〜300μmの絶
縁層が形成される。また、静電電極5は高周波カットフ
ィルタ6(ここでは、コイルを示す。)を介在して正の
直流電源(1.0〜1.5KV)7又は負の直流電源(1.0〜1.5
KV)8が選択的に接続される。そして、静電チャック4
上に処理される半導体ウエハ9が位置する。
次に、第3図に静電吸着方法の工程図を示す。まず、
静電チャック4は、静電電極5に電圧が印加されず、無
帯電の待機状態である(第3図(A))。そして、静電
チャック4上に半導体ウエハ9が載置され(第3図
(B))、静電チャック4内の静電電極5にコイル6を
介して正の直流電源7が接続されて1.0〜1.5KVの直流電
圧が印加される(第3図(C))。ここで、コイル6は
高周波をカットして静電電極5に正電荷を帯電させる役
割をなす。これにより、静電チャック4の表面には負電
荷が静電誘導され、同様に半導体ウエハ9の下面には正
電荷、上面には負電荷が静電誘導される。この場合に、
静電チャック4の表面の負電荷と半導体ウエハ9の下面
の正電荷との電荷量の積に比例したクーロン力が働き、
半導体ウエハ9は静電チャック4上に吸着(異極性の電
荷で吸引力)固定される。
吸着された半導体ウエハ9はチャンバ1内でプラズマ
エッチング等の所定の処理がなされる。そして、処理後
に、静電チャック4内の電極にコイル6を介して負の直
流電源8が接続される(第3図(D))。これにより、
半導体ウエハ9を吸着していた電荷の逆極性の電荷が供
給され、吸着に要していた電荷を打消し、ある程度消滅
させる。そして、図示しないがリフトピン等でクランプ
してアームにより引上げて半導体ウエハ5を静電チャッ
ク4上から分離する。この時、負の直流電源8は解除さ
れるが、静電チャック4上には残留電荷が存在する(第
3図(E))。
そこで、真空チャンバ1のガス送入口1aより不活性ガ
ス、例えばアルゴンガス10を2Torrの圧力で送入し、一
対の電極2a,2b間で高周波電源3により約10〜30秒間放
電させる(第3図(F))。この放電により、アルゴン
ガス10は静電チャック4上でプラズマ状態となり、静電
チャック4上の残留電荷が消滅するものである。そし
て、再び第3図(A)の無帯電の状態となり、次の処理
すべき半導体ウエハが静電チャック4上に載置され、上
記工程が繰返される。
このように、真空中では消滅しにくい残留電荷をプラ
ズマにより迅速に消滅せしめることにより、次の半導体
ウエハを吸着可能とすることができ、連続処理が可能と
なる。
ここで、第2図では、高周波電源3の放電電極2b側に
半導体ウエハ9を位置させる、いわゆるカソード型のも
のを示したが、第4図に高周波電源(400KHz)3側に半
導体ウエハ9を位置させない、いわゆるアノード型の構
成図を示す。第4図において、上部の放電電極11aは網
目状のものでガス送入口12を備えており、下部の放電電
極11bは接地される。そして、下部の放電電極11b上に静
電チャック4が設けられる。そして、静電チャック4内
の静電電極5には、コイル12及びコンデンサ13で構成さ
れる高周波カットフィルタを介して正又は負の直流電源
7,8と選択的に接続される。このようなアノード型にお
いても、半導体ウエハ9の静電吸着の方法は第3図と同
様である。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、半導体ウエハの静電吸
着、処理後に不活性ガスを送入して放電させることによ
り、静電チャック上の残留電荷を迅速に消滅させること
ができ、半導体ウエハの連続処理を可能とすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の原理説明図、 第2図は本発明方法の一実施例の構成図、 第3図は本発明方法の静電吸着の方法を示した工程図、 第4図は本発明方法の他の実施例の構成図、 第5図は従来の静電吸着の方法を説明するための図、 第6図は残留電荷を説明するための図である。 図において、 1は真空チャンバ、1aはガス送入口、1bはバキューム
口、2a,2bは放電電極、3は高周波電源、4は静電チャ
ック、5は静電電極、6は高周波カットフィルタ、7は
正の直流電源、8は負の直流電源、9は半導体ウエハ、
10はアルゴンガス を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空チャンバ(1)内に一対の放電電極
    (2a,2b)が配置され、該放電電極(2a,2b)の一方に設
    けられた高絶縁部材で形成される静電チャック(4)で
    半導体ウエハ(9)を吸着する静電吸着方法において、 前記静電チャック(4)に半導体ウエハ(9)を載置
    し、所定の極性の電圧を印加して該半導体ウエハ(9)
    を吸着固定する工程(第1の工程)と、 該半導体ウエハ(9)の所定の処理後に、該静電チャッ
    ク(4)に前記極性の逆の電圧を印加して該半導体ウエ
    ハ(9)を分離する工程(第2の工程)と、 前記真空チャンバ(1)内の該半導体ウエハ(9)が分
    離された静電チャック(4)上に不活性ガス(10)を送
    入して、前記一対の放電電極(2a,2b)により放電させ
    る工程(第3の工程)と、 を含むことを特徴とする静電吸着方法。
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