JP3064409B2 - 保持装置およびそれを用いた半導体製造装置 - Google Patents

保持装置およびそれを用いた半導体製造装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は導体またはウエハなどのような半導体の保持
装置に係り、特に、静電吸着力によって半導体ウエハ等
を真空あるいは減圧雰囲気中において保持する保持装置
に及びそれを用いた半導体製造装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、半導体ウエハを静電吸着力によって保持する装
置としては、例えば特開昭63−95644号公報、応用機械
工学1989年５月号、pp.128に記載されているように、電
極の少なくとも表面に絶縁膜を有し、この絶縁膜を、体
積固有抵抗の高い絶縁材料に導体，半導体、あるいは低
抵抗体材料を混合した膜で形成したものがある。
〔発明が解決しようとする課題〕
近年、半導体素子の回路パターンの微細化に伴い、真
空あるいは減圧雰囲気中の製造工程において、加熱・冷
却のためにウエハをより平坦に保持する保持装置、およ
びウエハ裏面を保持できるクリーンなハンドリング装置
が要求されている。
しかしながら上記従来技術は、保持力が小さいもので
あり、また保持したウエハを解放するとき、絶縁膜中に
残留帯電した電荷を除去するために反対極性の電圧印加
を行っても３〜５秒間を要するという問題点があった。
又、薄い絶縁膜が電極上に形成されているので、環境の
温度変化による熱応力、あるいは絶縁膜表面に他物体が
接触することによって絶縁膜が破損したり、絶縁膜のシ
ョートが生じ易いという問題点があった。
又、構造上、薄い絶縁膜を支える剛な電極と、この電
極を支える絶縁体の装置枠が必要であるため、装置の小
型化が困難であるという問題点があった。
また高電圧がかかったウエハおよび吸着装置の周囲に
発生する電界によって周囲塵埃が装置側に引き寄せら
れ、ウエハに付着するという問題点があった。
本発明の第１の目的は、真空あるいは減圧雰囲気中に
おいても、保持力の大きな保持装置およびそれを用いた
半導体製造装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、ウエハなどの保持物体を保持
後、解放時には短い時間で保持物体を脱離させることが
できる保持装置およびそれを用いた半導体製造装置を提
供することにある。
本発明の第３の目的は、静電集塵によるウエハへの塵
埃付着の防止が可能な半導体ウエハの保持装置及びそれ
を用いた半導体製造装置を提供することにある。
本発明の第４の目的は、ハンド本体の耐久性を向上し
た保持装置を提供することにある。
本発明の第５の目的は、ハンド本体の温度制御ができ
る保持装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本発明は、物体が吸着
保持される保持面を有するハンド本体を誘電体で形成
し、この誘電体で形成されたハンド本体の保持面と反対
側の面に電極を設け、この電極と物体との間に電位差を
生じさせる電圧発生装置を備えるとともに、前記保持す
る物体をアースに設置し、前記物体の脱離時に、前記電
極とアースとを導通させるための切替えスイッチを設け
た保持装置及び、この保持装置を半導体製造装置に用い
た構成としたものである。なお、前記誘電体は抵抗率10
10Ωcm以下のα型SiCなどで形成するとよい。さらに、
物体を保持するハンド本体の外周面を覆う導体あるいは
半導体からなる導電カバーを設け、この導電カバーをア
ースに接地できるように構成したものである。
〔作用〕
本発明の保持装置は、第１に物体が吸着保持される保
持面を有する装置本体を、例えば抵抗率が1010Ωcm以下
のα型SiCなどの誘電体で形成し、この誘電体で形成さ
れた装置本体の、保持面と反対側の面に電極を設け、こ
の電極と物体との間に電位差を生じさせる電圧発生装置
を設けているので、電圧発生装置によって、誘電体で形
成される装置本体を挟んで対向する電極と物体との間に
電位差を生じさせる。この時、電位差が生じた電極と物
体とには反対極性の電荷が生じ、この反対極性の電荷間
に生じるクーロン力によって電極と物体との間に吸引力
が生じ、この吸引力によって、物体は装置本体の保持面
に吸着保持される。誘電体を形成する抵抗率1010Ωcm以
下のα型SiCの比誘電率は数百〜数千に達するので、比
誘電率が数十程度の絶縁膜を用いた従来の装置と比較し
て、大きい吸着力を発生することができる。
本発明の保持装置は、第２にウエハを周囲環境のアー
ス電位に接地する手段と、保持ウエハの解放時に電圧発
生装置からの給電を停止するとともに、電極を周囲環境
のアース電位に接地する切り替えスイッチとを備えてい
るので、切り替えスイッチにより電極と物体との間に印
加した電圧を切断する際、電極を周囲環境のアース電位
に切り替えるので、電圧印加時に生じた誘導体内の誘電
分極は速やか緩和され、誘電体の電位は電極と等電位の
アース電位になる。これにより、電圧切断して保持ウエ
ハを開放するときに、ウエハに働く吸着力は速やかに消
滅するので、速やかに保持ウエハを開放することができ
る。
本発明の保持装置は、第３にウエハを保持する面に突
起あるいは凸部を設けているので、保持物体とハンド本
体との接触面積が減少し、異物の付着が減少する。
又、ウエハの保持面の外周側に絶縁体を介して、ハン
ド本体の外面を覆う導体あるいは半導体からなる導電カ
バーを設け、この導電カバーを周囲環境のアース電位に
接地しているので、導体あるいは半導体から成る導電カ
バーは、周囲環境の電位と等電位になり、ウエハ保持時
には、ウエハ表面を含む装置全面が周囲環境の電位と等
電位となる。その結果、保持ウエハを含む吸着装置全体
の外面が周囲環境のアース電位と等電位に保たれるの
で、装置の周囲に電界が生じなく、電界によって周囲の
塵埃が装置側に引き寄せられてウエハに付着するのを防
止できる。
又、保持面の表面のくぼみを同種の材料で成膜し、表
面を鏡面仕上げとしているので、くぼみの中に数ミクロ
ンの大きさの異物がたまらないので、ウエハに異物が付
着するのを滅少できる。
本発明の保持装置は、第４に誘電体膜を例えば抵抗率
が1010Ωcm以下のSiCで形成し、誘電体膜を5mm以上に形
成しているので、誘電体の厚さが厚く、環境の温度変化
による熱応力や他の物体との接触などによる誘電体の破
損を防止できる。
又、誘電体膜と電極を熱膨張率がほぼ等しい材料で形
成しているので、熱応力などによって誘電体膜又は電極
が破損することを防止できる。
本発明の保持装置は、第５に保持面に流体が流れる溝
状の通路を設け、冷却器から冷却流体を保持面に供給す
るようにしているので、ウエハが加熱しすぎることを防
止できる。
又、保持装置の部材内部に加熱装置を設けているの
で、ウエハを一様な温度で加熱することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示す図で、
第１図は、ハンドリング装置の斜視図、第２図は半導体
製造装置を上から見た図、第３図はハンド本体を上から
見た図、第４図はその縦断面図である。これらの図にお
いて、１は吸着保持すべき例えば半導体ウエハのよう
に、導体あるいは半導体の物体を示す。２はハンドリン
グ装置のハンド本体であり、このハンド本体２には、物
体１を吸着保持する保持面2Aが備えられている。
ハンドリング装置は第１図に示すように、固定台50a
の上に載置された基部50,基部50内に納められた駆動装
置（図示せず）により上下運動される上下軸51、旋回運
動される第１旋回軸52,第２旋回軸54,第３旋回軸56,第
１旋回軸52と第２旋回軸54および第２旋回軸54と第３旋
回軸56の間にそれぞれ設けられた第１アーム53,第２ア
ーム55,第３旋回軸56の先端に設けられたハンド本体２
とから構成される。
第２図に示された真空に保たれたマルチチャンバ形式
の半導体製造装置において、ローダ室58のカセットケー
ス57内に納められたウエハ１は、ハンドリング装置のハ
ンド本体２によった保持され、ハンドリング装置の上下
軸51,旋回軸52,54,56の運動によってその位置の移動が
行われ、処理室60に搬入される。全ての処理室での処理
が終了したウエハは、ハンドリング装置によってアンロ
ーダ室59のカセットケース57に戻される。
第３図および第４図はハンド部本体２を拡大して示し
た図であるが、ハンド本体２は、例えば抵抗率1010Ωcm
以下のSiCなどで誘電体で形成されている。この誘電体
で形成されたハンド本体２の、保持面2Aとは反対側の面
に電極３が設けられている。この電極３は、例えばクロ
ムなどの導電性薄膜を蒸着することによって形成され
る。またハンド本体２には穴2aが設けられており、この
穴2aには、バネ体５を介してハンド本体２に取り付けら
れた導通部４が設けられている。この導通部４は導線８
を介して周囲環境のアース電位に接地されている。又、
電極３と導通部４とは、導線8,9および切り替えスイッ
チ7aおよび電圧発剰装置６を介して接続されている。切
り替えスイッチ7aは、物体１をハンド本体２に保持する
場合には、電極３と導通部４との間に電圧が印加される
ように電圧発生装置側の接点7Bに接続され、物体１をハ
ンド本体から解放する場合には、電極３が周囲環境のア
ース電位と等電位になるようにアース側10の接点7Cに接
続されるように切り替えられる。
次に、以上のように構成された本発明の装置の動作に
ついて説明する。
まず物体１をハンド本体２に吸着保持するときの動作
について説明する。
第３図および第４図において、切り替えスイッチ7Aを
接点7B側に接続すると、電極３と導通部４との間に電圧
が印加される。物体１は導体あるいは半導体材料から成
っているので、物体１の電位は導通部４と等電位、すな
わち接地電位と等しいので物体１と電極３との間に電位
差が生じ、物体１と電極３との間に平行平板コンデンサ
の電極間に働く吸引力に等しい（１）式に示す吸着力Ｆ
が働く。
ここで、ε0:真空の誘導率 ε1:ハンド本体２を成す誘電体の誘電率 V:物体１と電極３との間の電位差 d:ハンド本体２を成す誘電体の厚さ S:保持面の面積（電極３の面積に相当） この吸着力Ｆにより、物体１はハンド本体２に吸着保
持される。
本実施例においては、ハンド本体２を誘電体で形成し
ているので、従来技術では必要であった剛な電極と、こ
の電極を支える絶縁体の装置枠とが不用となり、保持装
置が小型となる。また、ハンド本体２を構成する誘電体
を例えば抵抗率1010Ω以下のα型SiCで形成するとき、
その比誘電率（＝ε1/ε０）は数百〜数千に達する。比
誘電率が数十程度の絶縁膜を用いる従来の装置と比較し
て、誘電体の厚さｄを例えば十倍にしても、まだ従来の
十倍程度以上の吸着力を発生することができる。
従来の装置と本発明の発生吸着力を実験により比較し
た結果を第５図に示す。ｄ＝0.15mmの酸化チタン含有ア
ルミナ膜を使用した従来の装置と比較して、本発明の装
置では、ｄ＝5mmのSiC膜において従来装置の5.2倍の吸
着力を発生することができた。
以上述べたように、誘電体の厚さが5mmと厚いので、
誘電体そのもので構造物であるハンド本体を形成するこ
とができる。また誘電体の厚さが厚いので、環境の温度
変化による熱応力や他物体との接触などによって誘電体
が破損したり、物体１と電極３との間に電気的ショート
が生じたりすることがない。
また、周囲環境のアース電位にアースされた導通部４
は物体１に直接接触するため、物体１の電位はアース電
位と等電位となるので、半導体ウエハ等の物体を保持す
る場合にも、ウエハ上に形成された素子回路が静電気の
放電によって絶縁破壊することがない。
次に試料を吸着装置から離脱するときの動作について
説明する。
第３図および第４図において、切り替えスイッチ7Aを
接点7C側に接続すると、導通部４と電極３との間に印加
されていた電圧は切断され、電極３の電位は周囲環境の
アース電位と等電位となる。このときハンド本体２を成
す誘電体の抵抗率は1010Ωcm以下と小さいので、誘電体
で形成されたハンド本体２内に残留する誘電分極による
帯電は電極３を通してアースに速やかに拡散して、ハン
ド本体２の電位もアース電位となり、吸着力Ｆが消滅
し、物体１はハンド本体２の保持面2Aから速やかに開放
（離脱）される。
酸化チタン含有アルミナ膜を用いた従来の装置の場
合、保持ウエハを解放するとき、電極３と導通部４との
間に保持時と反対極性の電圧が印加しても、解放するの
に３〜５秒間の時間を要するのに対し、本装置では自重
によるごく短時間での脱離が可能であった。
以上述べたように、本実施例においては、保持装置の
ハンド本体を例えば抵抗率1010Ωcm以下のSiCなどで形
成しているので、真空中あるいは減圧雰囲気中において
大きな保持力でウエハなどの物体を保持できる。又、保
持物体を解放する時には、保持物体をごく短時間で脱離
させることができる。また、構造が小型で、保持面を形
成する誘電体表面の耐久性の向上を図ることができる。
なお、第６図に示すように、ハンド本体２の外周側に
絶縁体11を介して、導通部４を設け、電極３を導電性薄
膜を蒸着などによって形成することもできる。
本発明の他の実施例を第７図から第10図により説明す
る。
第７図および第８図に示すハンド本体２の実施例は、
第３図および第４図に示すハンド本体２の実施例と同様
な構成であるが、保持面2Aに物体１を支えるための突起
13を３点支持できるように少なくとも３ケ所設けたもの
である。この突起高さは、十分な吸着力が働く程度の高
さに設定しており、本実施例では、半球状に形成されて
いる。こうすることにより、物体１とハンド本体２との
接触面積が減少し、保持物体の全面を接触させた場合に
比べて非接触に静電吸引力を作用させるので、接触によ
る物体１への異物の付着が減少する。
第９図および第10図に示すハンド本体２では、チャッ
ク本体２の保持面2Aに、複数の凹部27と凸部2Bからなる
段差を設け低い高さの凸部2Bに保持すべき物体１を接触
させるようにしている。本実施例ではハンド本体２は円
形状に形成しており、ハンド本体２の外周側に絶縁体11
を介して導通部４を設けている。この場合も、ウエハ１
とチャック本体２との接触面積が減少し、その結果ウエ
ハ１の裏面への異物の付着が減少する。
本発明の他の実施例を第11図および第12図に示す。本
実施例は、第３図および第４図と同様に構成されるもの
であるが、本実施例においては、ハンド本体２に穴2aを
設け、導通部を設置する代わりに、ハンド本体２の保持
面2Aと反対側の面に２個の電極３を設け、この２個の電
極３の間に電圧を印加するように構成されている。すな
わち、２個の電極3aの一方には導線９を介して、切替ス
イッチ7aが設けられており、他方の電極3bには導線８を
介して接点7c、接点7cと並列な接点7bと導線８との間に
電圧発生装置６が設けられている。又、端子には接地し
て良いが、ウエハの電位をOVにするように電圧を印加す
る電源と接続される。
静電吸着を行う時は、切替スイッチ7aを端子7bと接続
させ一方の電極3aに電圧を印加させる。この時電極3bの
電圧がAVであり、電圧発生装置６の発生する電圧がBVで
あったとすると、ウエハ１の電圧は となり、それぞれの電極3a,3bとウエハの電位差により
ウエハをハンド本体21に吸着する。又、解放する時は切
替スイッチ7aを端子7cに接続させる。この時電極3a,3b
は等電位となり、ウエハとの間の電位差をなくなるの
で、ウエハはハンド本体２から速やかに開放される。な
お、ウエハの電位をOVとなるように調節するのは、ウエ
ハにゴミが吸着するのを防止するためである。このよう
に構成することにより導通部４が不用となり、絶縁膜で
あるSiO2の自然酸化膜に覆われたSiウエハとの導通を取
る必要もなく、導体の針でウエハと導通をとると、ウエ
ハに傷が付く恐れも防止できる効果がある。
本発明の他の実施例を第13図から第18図に示す。第13
図および第14図に示す保持装置は、第３図および第４図
に示す実施例と同様な構成であるが、チャック本体２
の、保持面2Aを除く装置外面を略覆う導体あるいは半導
体からなる導電カバー15を備え、この導電カバー15を周
囲環境のアース電位に接地している。このような構成と
することにより、周囲環境のアース電位に保たれた導電
カバー15およびウエハ１は、アース電位と比較して電位
高あるいは低電位が印加される電極３をほぼ完全に密閉
するように包むため、ウエハ１を含む吸着装置全体の外
面は周囲環境のアース電位と等電位に保たれる。そのた
め、電界によって周囲の塵埃が装置側に引き寄せられて
ウエハ１に付着すること少ないという効果がある。
第15図および第16図に示す保持装置を同様な構成であ
るが、導電カバー15を、鏡面部15aでウエハ１と接触さ
せ、導通カバで接地させ、ウエハと導通を取る導通部４
を兼ねる構成としている。このように構成することによ
り構造が簡単になり、塵埃がウエハに付着するのを防止
することができる。
第17図および第18図に示す保持装置は、ハンド本体２
の外周側に絶縁層23を介して導通部４を設け、導通部４
を、鏡面仕上げした導体の面をウエハ１に接触させて導
通をとるように形成している。このように構成し、ウエ
ハ１に接触する面を鏡面仕上げにすることにより、ウエ
ハ１に傷がつくことや発塵が防止できる。
参考例を第19図から第24図に示す。第19図に示す保持
装置は、電極を導電性セラミクス20で形成している。電
極である導電性セラミクス20と一体的に形成される誘電
体膜セラミクス20aとは、焼結前の成形体の状態で誘電
体膜セラミクス20aと電極を成す導電性セラミクス20と
を接合し、一体とした後に焼結して加工する。このよう
に保持装置を構成した場合は、誘電体膜20aの厚みが薄
い場合でも、誘導体膜と電極と熱膨張率がほぼ等してい
ので、熱応力などによって誘電体膜20aが破損すること
がない。
第20図に示す保持装置では、導電性セラミクス20を挟
んで、ウエハ１固定用の誘電体膜20aと、パレット固定
用誘電体膜71とを設けるように構成している。このよう
な構成とすることにより、誘電体膜20aの厚みが薄い場
合でも、誘導体膜と電極との熱膨張率がほぼ等しいの
で、熱応力などによって誘電体膜20aが破損することが
ない効果がある。第19図，第20図に示すように、保持装
置をセラミクスで形成する場合、焼結セラミクスには第
21図に示すように、空隙率数％のボイドが存在し、研磨
したセラミクス表面には、このボイドがくぼみとして現
れる。SiCの場合、そのくぼみの直径、深さは数ミクロ
ンであり、このくぼみの中には数ミクロンの大きさの異
物が存在することは避けられない。現在の半導体製造工
程では0.1μｍ以下程度までの塵埃の付着が問題点とな
ってきており、くぼみのあるSiC表面はウエハ接触部材
としては使用できない。そこで保持面の表面に、第22図
に示すようにCVD法によって同種の材料を成膜すること
によって、このくぼみを埋めるのが好適である。第23図
は、成膜後、さらに鏡面を得るために研磨する場合を示
し、第24図は、抵抗率あるいは誘電率が誘電体膜２の特
性と異なる場合に、成膜前の面が概略現れるように研磨
する場合を示している。こうすることにより保持物体へ
の付着異物を低減することができる。
本発明の他の実施例をそれぞれ第25図から第28図に示
す。第25図に示す実施例では、電圧発生装置６と並列コ
ンデンサ36を設けている。コンデンサ36を並列に設ける
ことにより電圧発生源６を切り放しても、コンデンサか
らの給電により、物体１の吸着保持が可能となり、装置
内を移動するパレットに使用すると、給電機構が簡単と
なる。又、ハンドリング装置などにおいても、停電が生
じても保持物体を落としたりすることがないという効果
もある。
第26図に示す保持装置では、電圧発生装置６を電池で
構成している。電気発生装置６を電池で構成することに
より、外部からの給電機構が不用となり、装置を移動す
る時の自由度が増す。第26図に示す保持装置を組み込ん
だハンドリング装置を第27図に示す。このハンドリング
装置は、握り部39の先端部に設けられた保持面2Aと握り
部39に設けられたスイッチ部７から構成される人手によ
るウエハのハンドリングは、真空吸着でウエハを吸引保
持する真空ピンセットが使用されているが、真空ピンセ
ットは真空源を必要とするため、自由に持ち運ぶことは
困難である。これに対し、第27図に示すハンドリング装
置では、電池駆動の静電吸着装置でピンセットを形成す
ることにより持ち運び自由なウエハ用ピンセットを得る
ことができる。
第28図に示す保持装置は、導線９の途中にハンド本体
２の誘電体を流れる電流値をモニタする電流モニタ70を
設けている。この場合、電流モニタ70で検出した電流値
によって物体１の保持状態を知ることができる。吸着保
持が十分でないとき、電流値が十分に吸着保持された場
合と比較して小さくなるので、電流値を増すように電圧
発生装置６を制御することにより十分な吸着保持とする
ことができる。
なお、第29図に示すように、ハンド本体２に、ハンド
本体２を他の物体に取り付けるためのボルトネジ穴やフ
ランジ40などを設け、チャック本体の設置を容易にする
こともできる。
本発明の他の実施例を第30図から第41図に示す。
第30図はμ波プラズマエッチング装置の全体構成図を
示す。このμ波プラズマエッチング装置は、外枠64の外
側に設けられたソレノイド63、μ波62を照射するための
装置（図示せず）などから構成され、真空チャンバ65内
にはウエハ１を保持したハンドリング装置が配置されて
いる。μ波62によってウエハ１上にプラズマ14を形成
し、このプラズマ14から飛び出るイオンによってウエハ
１の表面をエッチングする。このときウエハ１は加熱さ
れるのでそれを冷却する必要があり、ウエハ１を固定す
るハンド本体２には冷却器22が設けられている。冷却器
22の内部には冷媒循環室23が設けられ、この冷媒循環室
23には、冷媒供給源61からの冷媒供給路25と冷媒排出路
26が接続されており、冷媒を循環させることにより、ハ
ンド本体２、ウエハ１を冷却する。また真空中でハンド
本体２とウエハ１との間の熱伝達を向上させるために、
ハンド本体２とウエハ１との間のすきまには、熱伝達を
向上させるため流体が供給されるようになっている。真
空チャンバ65は導線８により接地されており、電極３に
は導線９が結線され、切替スイッチ7aによって電圧発生
装置６と導線８の接地側に切り換えられるようになって
いる。又、ハンド本体２の電極３に設けられる導線の結
線は、第３図に示すように、プラズマ14中に導線８を通
して、ウエハ１と電極３との間に、電圧発生装置６によ
って電圧を印加するようにしても良い。このようにする
ことにより導通部４が不用であり、装置の構造が簡単に
なる。
保持装置は、第32図から第37図に示すものを適用する
ことができる。
第32図および第33図に示す保持装置は、第30図におい
て説明したハンドリング装置と同様な構造であるが、第
９図および第10図に示されめ保持装置と同様にウエハ１
の保持面2Aとして凸部が複数個形成されており、中央部
には流体供給孔21が設けられ熱伝導のための流体が保持
面2Aに供給される。又、外周部にはシール面2Cが形成さ
れている。この構成によりウエハ１の密着時にも冷却が
可能であり、さらにシール面2Cを設けることにより、熱
伝導のための流体がハンド本体２とウエハ１とのすきま
の凹部から装置外部へ洩れることを防止している。この
ため、チャック装置外部の真空が汚れなく、また熱伝導
のための流体の消費池量が少なくて済む。
第34図および第35図に示す保持装置は、保持面に球状
の溝28が設けられており、中央部の流体供給孔21が設け
られており、溝28内を流体が流れる。又、電極３の内部
に、冷媒が循環する循環室23が設けられている。このよ
うに構成すると電極と冷却器とが分離しているときに存
在する両者の間の接触熱抵抗がないので、冷却効率が向
上する。また、装置の構造が簡単となる。
第36図および第37図に示す保持装置はハンド本体２の
内部に、冷媒が循環かる循環室23を設けたものである。
この場合もハンド本体２を直接冷却できるので、冷却効
率が向上する。
次に、ウエハを密着した時に一様な温度で加熱を実現
できる保持装置について、第38図から第41図により説明
する。第38図に示す保持装置は、ハンド本体２に、電極
３を介して発熱体30を内部に有する絶縁物から成る加熱
器29を設置したものである。この場合、加熱器29により
ハンド本体２が一様に加熱されるので、ウエハの密着時
に一様な加熱が可能となる。
第39図に示す保持装置は電極３の内部に、絶縁物11を
介して発熱体30を設けたものであるが、電極と加熱器と
が分離しているときに存在する両者の間の接触熱抵抗が
ないので、加熱効率が向上する。また、装置の構造が簡
単となる。
第40図に示す保持装置は、ハンド本体２の内部に、発
熱対30を設けたものであり、この場合ハンド本体２を直
接加熱できるので、加熱効率が向上する。
第41図に示す保持装置は、電極３の両端部に加熱電流
用端子31を設け、加熱電流用端子31にはそれぞれ導線9,
34によりヒータスイッチ33aおよび加熱電流発生装置32
が接続されている。この場合、この加熱電流用端子31を
介して電極３に通電することによって電極３を発熱させ
るので構造が簡単となる。
次に、本発明のさらに他の実施例を第42図から第50図
により説明する。
第42図および第43図は、電子線描画装置の構成とパレ
ットを示す斜視図である。ウエハ１は第43図に示すパレ
ット本体70に載せられた状態で運ばれるXYステージ64上
に固定される。XYステージ64が位置決めをしながら、電
子銃コラム67から電子線によってウエハ１上に回路パタ
ーンが描画される。
第44図および第45図はパレット本体70を拡大して示し
た図であり、その構造は第３図および第４図に示す装置
と同様なものであるが、パレット本体70に、パレットを
台部16に固定するための基部18が設けられている。ウエ
ハ１をパレット本体２上に平坦化保持、あるいは密着保
持することができる。
第46図に示すパレット本体ではパレット本体70の裏面
を電極3,絶縁体11を介して導体あるいは半導体19で形成
し、台部16に静電吸着機構を設け、台部16上にパレット
本体70を静電気力で吸着保持するように構成している。
こうすることにより真空中での機械的可動部が不用とな
るので、装置の信頼性が向上する。
第47図および第48図に示すパレット本体では、電極３
を挟んで、パレット本体２を成す誘電体と、パレット固
定用誘電体71とを設けている。ウエハ１と台部16は周囲
環境のアース電位に接地されており、ウエハ１および台
部16と、電極３との間に電圧を印加することにより、ウ
エハ１がパレット本体２の保持面2Aに吸着保持されると
同時にパレットが台部16に吸着保持される。本実施例に
よれば、構造が簡単となる。
第49図に示すパレット本体ではパレットを台部16に固
定するためのパレット固定用誘電体71とパレット固定用
電極72とを設けているので、ウエハ１の吸着保持とパレ
ットの固定を独立に行うことができ、パレット搬送時に
ウエハがパレット上で動くことがない。
又、第50図に示すパレット本体のように台部16を電極
として利用することもでき、この場合は構造が簡単とな
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、第１に物体が吸着保持される保持面
を有する装置本体を、例えば抵抗率1010Ωcm以下のα型
SiCなどの誘電体で形成し、この誘電体で形成された装
置本体の、保持面と反対側の面に電極を設け、この電極
と物体との間に電位差を生じさせる電圧発生装置を設け
ているので、電圧発生装置によって電位差が生じた電極
と物体とには反対極性の電荷が生じ、この反対極性の電
荷間に生じるクーロン力によって電極と物体との間に吸
引力が生じるが、誘電体を形成する抵抗率1010Ωcm以下
のα型SiCの比誘電率は数百〜数千に達するので、大き
い吸着力を発生することができる効果がある。又、装置
本体が誘電体で形成されているので、従来必要であった
剛な電極と、この電極を支える絶縁体の装置枠とが不用
となり、装置が小型で簡単な構造とすることができる。
第２にウエハを周囲環境のアース電位に接地する手段
と、保持ウエハの解放時に電圧発生装置からの給電を停
止するとともに、電極を周囲環境のアース電位に接地す
る切り替えスイッチとを備えているので、電圧切断して
保持ウエハを開放するときに、ウエハに働く吸着力は速
やかに消滅するので、速やかに保持ウエハを開放するこ
とができる効果がある。
第３にウエハを保持する面に突過あるいは凸部を設け
ているので、保持物体とハンド本体との接触面積が減少
し、異物の付着が減少させることができる効果がある。
又、ウエハの保持面の外周側に絶縁体を介して、保持
装置の外面を覆う導体あるいは半導体からなる導電カバ
ーを設け、この導電カバーを周囲環境のアース電位に接
地しているので、保持ウエハを含む吸着装置全体の外面
が周囲環境のアース電位と等電位に保たれるので、装置
の周囲に電界が生じなく、電界によって周囲の塵埃が装
置側に引き寄せられてウエハに付着するのを防止できる
効果がある。
又、保持面の表面のくぼみを同種の材料で成膜し、表
面を鏡面仕上げとしているので、くぼみの中に数ミクロ
ンの大きさの異物がたまらないので、ウエハに異物が付
着するのを減少できる効果がある。
第４に誘電体膜を例えば抵抗率が1010Ωcm以下のSiC
で形成し、誘電体膜を5mm以上に形成しているので、誘
電体の厚さが厚く、環境の温度変化による熱応力や他の
物体との接触などによる誘電体の破損を防止できる効果
がある。
又、誘電体膜と電極を熱膨張率がほぼ等しい材料で形
成しているので、熱応力などによって誘電体膜又は電極
が破損することを防止できる効果がある。
第５に、保持面に流体が流れる溝状の通路を設け、冷
却器から冷却流体を保持面に供給するようにしているの
で、ウエハが加熱しすぎることを防止できる効果があ
る。
又、保持装置の部材内部に加熱装置を設けているの
で、ウエハを一様な温度で加熱することができる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図から第６図は本発明の一実施例を示す図で、第１
図はハンドリング装置の斜視図、第２図は半導体製造装
置の平面図、第３図はハンド本体の平面図、第４図はそ
の縦断面図、第５図は発明の効果を説明する図、第６図
はハンド本体の縦断面図、第７図から第10図は本発明の
他の実施例を示す図で、第７図、第９図はハンド本体の
平面図、第８図，第10図はそれぞれ第７図，第９図の縦
断面図、第11図および第12図は本発明のさらに他の実施
例を示す図で、第11図はハンド本体の平面図、第12図は
その縦断面図、第13図から第18図は本発明のさらに他の
実施例を示す図で、第13図はハンド本体の平面図、第14
図はその縦断面図、第15図はハンド本体の縦断面図、第
16図は矢視Ａ−Ａ断面図、第17図はハンド本体の平面
図、第18図はその縦断面図、第19図から第24図は参考例
を示す図で、第19図および第20図はそれぞれハンド本体
の縦断面図、第21図から第24図はそれぞれ焼結セラミク
ス表面の成膜状態を説明する縦断面図、第25図から第29
図は本発明のさらに他の実施例を示す図で、第25図，第
26図はハンド本体の縦断面図、第27図はハンドリング装
置の斜視図、第28図，第29図はハンド本体の縦断面図、
第30図から第41図は本発明のさらに他の実施例を示す図
で、第30図はエッチング装置の縦断面図、第31図はハン
ド本体の縦断面図、第32図，第34図，第36図はハンド本
体の平面図、第33図，第35図，第37図はそれぞれ第33
図，第35図，第37図の縦断面図、第38図,39図，第40図
はそれぞれハンド本体の縦断面図、第41図はハンド本体
の斜視図、第42図から第50図は本発明のさらに他の実施
例を示す図で、第42図は電子線描画装置の斜視図、第43
図はパレットの斜視図、第44図はハンド本体の平面図、
第45図はその縦断面図、第46図はハンド本体の縦断面
図、第47図はハンド本体の平面図、第48図はその縦断面
図、第49図、第50図はそれぞれハンド本体の縦断面図で
ある。 １……物体、２……装置本体、３……電極、４……導通
部、６……電圧発生装置、７……切り替えスイッチ、8,
9……導線、10……接地、11,23……絶縁体、13……突
起、15……導電カバー、21……流体供給孔、22……冷却
器、23……冷媒循環室、25……冷媒供給路、26……冷媒
排出路、28……溝、30……発熱体、34……凹部、35……
膜、36……コンデンサ、37……給電端子、38……電池、
39……握り部、51……上下軸、52,54,56……旋回軸、5
3,55……アーム、57……カセットケース、58……ローダ
室、59……アンローダ室、60……処理室、64……XYステ
ージ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 滉 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 平１−227453（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−125642（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−296639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−78846（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−16749（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/68 B23Q 3/15 H02N 13/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】物体を吸着保持してハンドリングあるは固
    定する保持装置において、前記物体が吸着保持される保
    持面を有するハンド本体を誘電体で形成し、前記誘電体
    で形成されたハンド本体の保持面と反対側の面に電極を
    設け、前記ハンド本体に前記電極とは異なる位置に絶縁
    物を介して前記物体と接触する導通部を設け、前記導通
    部は接地され、前記電極と前記導通部間に電圧発生装置
    を設けて前記物体と前記保持面間に吸引力を発生させ、
    前記物体の離脱時には前記電圧発生装置と前記電極とを
    切り離し、前記電極とアースを導通するための切替えス
    イッチを設けたことを特徴とする保持装置。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記誘電体の抵抗率を
    1010Ωcm以下であることを特徴とする保持装置。
  3. 【請求項３】物体を吸着保持してハンドリングあるいは
    固定する保持装置において、前記物体が吸着保持される
    保持面を有するハンド本体を誘電体で形成し、この誘電
    体で形成されたハンド本体の保持面と反対の面に第１の
    電極と前記ハンド本体とは絶縁物を介して第２の電極を
    設け、前記第１の電極と第２の電極との間に電位差を生
    じさせる第１の電圧発生装置を、低い電位側の電極にバ
    イアス電位を発生させる第２の電圧発生装置を設け、前
    記第１の電圧発生装置と前記第１の電極と切り離し前記
    第１の電極と第２の電極とを導通させる切り替えスイッ
    チを備え、前記物体をハンド本体から離脱させるとき
    は、前記切替えスイッチで第１の電極と第２の電極を導
    通させると共に、前記第２の電圧発生装置の電位を前記
    保持物体の電位が略0Vになるように制御することを特徴
    とする保持装置。
  4. 【請求項４】請求項３において、前記物体を離脱させる
    ときには、前記第１及び第２の電極を短絡する切替えス
    イッチを設けたことを特徴とする保持装置。
  5. 【請求項５】物体を吸着して保持する保持装置におい
    て、前記物体が吸着保持される保持面を有するハンド本
    体を誘電体で形成し、この誘電体で形成されたハンド本
    体の保持面と反対側の面に第１の電極を設けると共に、
    前記ハンド本体の保持面を除く外周側に絶縁体を介して
    ハンド本体を覆う導電カバーを設け、前記導電カバーに
    第２の電極を設け、前記第２の電極をアース接地する供
    に、前記第１の電極と第２の電極間に電圧発生装置を設
    け、前記物体と前記第１の電極間に電位差を生じさせる
    供に、前記第１の電極を前記電圧発生装置と前記切り離
    しアースに接地させる切替えスイッチを設けたことを特
    徴とする保持装置。
  6. 【請求項６】半導体ウエハを納めたカセットケースを収
    納するローダ室と、前記半導体ウエハの熱処理などを行
    う処理室と、前記半導体ウエハを収納するアンローダ室
    と、前記半導体ウエハを吸着保持して移動するためのハ
    ンドリング装置とを備え、前記ハンドリング装置を上下
    させるための上下軸と、回転させるための旋回軸及びア
    ームと、前記アームの先端であって、かつ半導体ウエハ
    が吸着保持される保持面を有する保持部が誘電体で形成
    され、この誘電体で形成された保持部の保持面と反対の
    面に第１の電極を設け、前記保持部の前記第１の電極を
    設けた部分とは異なる位置に絶縁体を介して、一端側が
    前記ウエハに接触し、他端側が接地される第２の電極を
    設け、前記第１の電極と第２の電極間に前記第１の電極
    とウエハの間に電位差を生じさせる電圧発生装置を設
    け、前記ウエハ離脱時に前記第１の電極と電圧発生装置
    とを切離しアースに導通させる切替えスイッチを有する
    保持装置とから構成されることを特徴とする半導体製造
    装置。
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