JP3169993B2 - 静電吸着装置 - Google Patents
静電吸着装置Info
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れる静電吸着装置に係る。より詳細には被吸着物と電極
の間に介在する絶縁体内の残留電荷をすみやかに消去さ
せる手段を具備することにより、迅速、確実かつ安全に
被吸着物を電極から離脱させることが可能な静電吸着装
置に関する。
離脱技術の主なものとしては機械的手段によって強制的
に被吸着物を剥離せしめるものと電気的手段によって残
留電荷を消去するものとに区別される。
トン等の機械的離脱力付与手段によって強制的に剥離さ
せるもの。
を吸着電極面内に埋め込み、これらの素子の作動をもっ
て離脱力付与手段とするもの。
吸着物の隙間に充填させ、ガス圧の膨張力をもって離脱
力付与手段とするもの。 (2)電気的手段による離脱機構: (2ー1)吸着電極と被吸着物に印加する電圧の極性を
反転することにより、両者に介在する絶縁物の残留電荷
を消去させて吸着力の消滅をはかるもの。
地電位にし、吸着力の消滅をはかるもの。
来技術にはいずれも原理的もしくは実用上次のような問
題があった。 (1)機械的手段による強制剥離における問題点: (1ー1)突出可能なピンもしくはピストン等の機械的
機構はそれらの制御部を伴って静電吸着装置の構造を複
雑化するのみならず、機械的可動部及び摺動部はパーテ
ィクル(微少な発塵粒子)の発生源となり、潤滑剤の使
用とともに真空中で静電吸着装置を応用する場合、例え
ばシリコンウエハー等の被吸着物に対し著しい汚染をも
たらし、このため高性能半導体製造装置に適用すること
は不適当であった。
電極に内蔵させた場合、電極の実効吸着面積が減少し、
かつ埋め込まれた圧電素子や超音波振動子と電極の吸着
面を同一平面に形成し、維持することが困難であるばか
りでなく両者の熱膨張率の不均衡により昇温、冷却時の
吸着・保持の能力が阻害されることにより、装置の信頼
性を低下させる原因となった。
の吸着力に抗して被吸着物を離脱させる場合、被吸着物
がすでにシリコンウエハのような計量の物体においては
離脱の瞬間、ガスの瞬時膨張によってウエハが吹き上げ
られ、著しくはウエハの破損に至る難点があった。他
方、かかる現象を回避するためガス圧を低く抑えた場合
は、離脱までに要する長時間が実用上の障害になった。 (2)電気的手段による残留電荷消去の問題点: (2ー1)印加電圧の極性反転により絶縁中の残留電荷
を消去しようとする場合、ただ1回の極性反転によって
残留電荷を過不足なしの完全消去に成功することは困難
である。これを克服するため印加電圧の極性を繰り返し
反転させつつ、徐々にその値を小さくしてゆき、最終的
にゼロにするというプロセスが不可避であった。したが
ってこの極性反転法のみによるならば、剥離を瞬時に実
行することができず、数秒間の程度の時間を不可避的に
必要とした。
電位を接地電位にすることは自然現象の理にかなう自明
の手段であるが、この手段においては接地の瞬間から所
定の時定数をもって流れる放電電流及びこれに続いて時
間と共に減少しながら相当永続する、いわゆる吸収電流
が存する。このため装置が接地電位に到達し、完全にク
ーロン力が消滅するまで3〜5秒間待たねばならなかっ
た。
ぞれが以上のような問題を有していたため、これら両者
を組み合わせ、相互に補完した手段も提案されていた
が、それらは総て静電吸着装置を一段と複雑化、大型化
させ、ひいては製作コストの高騰を招く結果となった。
決して、確実かつ安全な吸着・離脱を可能ならしめ、動
作が迅速であり、かつ簡単な構造によって高性能半導体
製造装置にも適用可能な静電吸着装置を提供することを
目的とする。
は、吸着電極及び被吸着物の雰囲気に導入されるガスに
紫外線を照射する照射部とを具備したことを特徴とす
る。
及び被吸着物の雰囲気に噴射する。紫外線を照射された
ガス分子は紫外線の光量子からエネルギーを得て励起状
態へ遷移し、正イオンと電子に電離する。この結果電離
状態のガスと電子流を吸着電極及び絶縁物に照射すると
離脱を阻害している残留電荷が電離ガスの電荷によって
中和され、被吸着物を離脱することができる。ここで噴
射ガスは残留電荷を中和する量であることが必要かつ充
分であって、特に噴射圧力を大きくする必要は全くな
い。
進行するにつれて、吸着力が微弱になってゆき、ついに
噴射ガス流が被吸着物に及ぼす力の方が相対的に大とな
った時点で残留電荷が完全には中和されない段階でも電
極からの円滑な剥離を自然な形態で促す効果を結果とし
て生ずる。
面を絶縁物で形成することは、紫外線照射によって電離
したガス分子がガス導入管を通過する際管壁を通して電
荷が失われることを阻止する上で有効な手段である。
印刷機械、ロボット等広汎にわたっているが、本発明で
は例えば高性能半導体装置、例えばRIE(Reactive I
on Etching)、CVD(Chemical Vapor Deposition), P
lasma Sputter/Asher, Photolithography, Epitaxial G
rowth 等の製造プロセスに適用することが便宜であっ
て、これらの場合静電吸着の利点が特に強く発揮でき
る。前記プロセスにおける雰囲気清浄度の要請を満たす
ガスであって紫外線照射によって効率よく電離されるも
のとして窒素ガスもしくはアルゴンガスもしくはこれら
両者の混合ガスを採用することが効果的である。
は窒素・アルゴン混合ガスの中に酸素ガス及び水蒸気が
混在している場合、紫外線照射によって酸素ガスはオゾ
ンに変換される。このオゾンは前記半導体製造プロセス
に適用する場合には水蒸気の存在下で半導体基板上に自
然酸化膜を生成させるという好ましくない作用を有す
る。この際、紫外線照射による酸素からオゾンへの変換
効率は窒素ガス及びアルゴンガスの励起遷移確率より大
きいことを考慮し、前記半導体プロセスにおける自然酸
化膜生成に重大な影響を与え始める限界レベルとして酸
素及び水蒸気の混入濃度をそれぞれ10ppm及び1p
pm以下とすることが好ましい。
1〜図3を参照して説明する。
1のA−A’線に沿った断面図である。なお、簡単のた
め、平面図において半導体基板8を省略して描いてあ
る。
で、シリコン基板8を吸着する面上には噴射ガスの接触
を容易にする目的で複数個の細溝3を直径方向に放射状
に設ける。このモリブデン円板1に貫通孔を通って、シ
リコン基板8に電圧を印加するため、該モリブデン円板
と電気的に絶縁された接触端子4を設ける。該接触端子
4はモリブデン電極端子5とスイッチ9を介して静電吸
着電源10に接続する。上記モリブデン円板1がシリコ
ン基板8を吸着する面は、細溝3の表面を含めた全面を
酸化アルミナを主成分とする絶縁層2で被覆する。
のガス導入管6を吸着面より下方に、かつ吸着電極と同
心の位置に設ける。ガス導入管6の内側にガス噴出口7
を、細溝3の直径方向の延長線上であって、噴射ガスが
細溝3に沿って中心方向に最大噴出量が得られる角度に
設ける。
用いて製作するが、ステンレス等の金属管を用いる場合
は酸化不動態処理等の手段によって内壁面に絶縁被覆を
施す。ガス導入管6に注入するガス系の全体概念図を図
3に示す。ガスタンク11から供給されたガスはガス流
制御部12を経て純化装置13において混入酸素濃度及
び水蒸気濃度をそれぞれ10ppm以下および1ppm
以下に純化される。次いで、紫外線照射部14に至り電
離ガスとなって静電吸着装置15を内臓する半導体製造
装置へ送られる。なお、紫外線照射部14から静電吸着
装置15までの配管長は可能な限り短くし、電離ガスの
再結合による電荷の損失を極小にすることが望ましい。
図4、図5及び図6を参照して説明する。
図6はそれぞれ図4のA−A’線及びB−B’線に沿っ
た断面図である。なお、簡単のため平面図において半導
体基板8を省略して描いてある。
中心部に該モリブデン円板1を貫通してガス噴射口7’
を設け、ここから噴射された電離ガスはモリブデン円板
1上に放射状に設けた細溝3に沿ってアルミナ表面2へ
導入される。また、シリコン基板8に電圧を印加するた
めの接触端子4は近傍の細溝3から離れた位置を適当に
選んで設ける。
通である。
図5及び図6において、対応する箇所はそれぞれ同一の
数字で示したので再度の説明は省略する。また、細溝3
の形状、本数、電圧印加端子4の位置、個数はこれら実
施例の図示したものに限定されるものではない。なお、
各実施例は、半導体基板8の直径が静電吸着電極1のそ
れより大で使用することが多い場合及び直径の大小関係
がその反対の場合にそれぞれより適している。ただし、
この使い分けは何ら絶対的なものではない。
び2インチのシリコンウエハを吸着後、スイッチ9を開
いてガス噴射後、いずれの場合も1秒以内に確実にしか
もウエハの位置を乱すことなく離脱させることが確かめ
られた。
つ安全な吸着・離脱をならしめ、動作が迅速であり、か
つ簡単な構造によって、搬送装置類全般、印刷機械、ロ
ボット等広汎にわたっているが、本発明では特に高性能
半導体装置等の製造プロセスに適用可能な静電吸着装置
を提供することが可能となる。
る。
するための系全体の概念図である。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 電極上に絶縁物を介して被吸着物を置
き、前記電極と被吸着物との間に電圧を印加して静電吸
着を行う静電吸着装置において、前記電極及び被吸着物
の配設空間の雰囲気に導入されるガスに紫外線を照射す
るための照射部を具備したことを特徴をする静電吸着装
置。 - 【請求項2】 前記ガスが窒素ガスもしくはアルゴンガ
ス又は窒素ガスとアルゴンガスの混合気体のいずれかで
あることを特徴とする請求項1に記載の静電吸着装置。
Priority Applications (6)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1991
- 1991-08-19 JP JP23093991A patent/JP3169993B2/ja not_active Expired - Lifetime
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