JPH0263304B2 - - Google Patents

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JPH0263304B2
JPH0263304B2 JP57177518A JP17751882A JPH0263304B2 JP H0263304 B2 JPH0263304 B2 JP H0263304B2 JP 57177518 A JP57177518 A JP 57177518A JP 17751882 A JP17751882 A JP 17751882A JP H0263304 B2 JPH0263304 B2 JP H0263304B2
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JP
Japan
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peeling force
force
wafer
voltage
adsorption
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JP57177518A
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JPS5967629A (ja
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Shoichi Tanimoto
Yukio Kakizaki
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Nikon Corp
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Nippon Kogaku KK
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は対象物を静電吸着する装置に関し、特
に半導体ウエハを平面状に強制し、吸着固定する
ための静電吸着装置に関する。
サブミクロンの大きさのパターンを効率よく加
工できるリソグリフイー装置として真空中にマス
クとウエハを置きX線源から有限の距離だけ離れ
た位置で露光を行なうX線露光装置が考えられて
きた。この種の装置においては真空中でウエハの
面を平面状に固定保持する必要があり、この必要
を満たすものとして静電気力を利用したチヤツキ
ング装置が提案されてきた。しかしながら、静電
気力を利用したチヤツク(吸着台)によつてシリ
コンウエハ(以下ウエハと称する)等を吸着する
場合、表面にシリコンの酸化膜や窒化膜等の絶縁
層が形成されていることが多く、吸着後に吸着台
の印加電圧をOVにしてもウエハと吸着台との間
に吸着力が働き続けることがある。このため固定
された状態からウエハをはずせなかつたり、例え
外力を加えてはずしたとしても吸着台以外の導電
体の板にウエハ裏面を接触させるとそこにウエハ
が吸着されてしまうという欠点があつて実用化に
は至らなかつた。この現象の生ずる理由はウエハ
のチヤツク時に、吸着台の電極から加えられる電
場によつてウエハ内に誘起された電荷が酸化シリ
コン層等の絶縁層に入り、吸着台の電極の印加電
圧をOVとしても電荷が絶縁層に捕えられたまま
移動できずこの電荷により吸着台以外の他の金属
板内に電荷が誘起されるからである。
本発明はこれらの欠点を解決し、吸着時の印加
電圧をOVとした後、対象物を吸着台、あるいは
他の導体との間に働く吸引力を実用上問題のない
程度に減少できるようにした静電吸着装置を提供
することを目的としている。
すなわちこの目的を達成するための本発明の静
電吸着装置は、導電体又は半導体等の対象物を載
置して静電吸着する吸着台と、吸着された対象物
の吸着力を計測する測定手段と、対象物の帯電荷
を消去するように前記測定手段の計測値に応じた
電荷量の電荷を前記吸着台に発生させる消去電荷
発生手段とを備え、対象物を前記吸着台から取り
はずす際に吸着力を略零にするようにしたことを
特徴とするものである。
ひとつの態様において、前記測定手段は、対象
物に当接して該対象物に前記吸着台からの剥離力
を発生させると共にその剥離力を吸着力として検
知する剥離力発生手段を具備し、この場合、該剥
離力発生手段の剥離力は対象物を破損しない大き
さに制限されている。
また前記消去電荷発生手段は、吸着時とは逆極
性でかつ絶対値が順次大きくなる逆電圧を断続的
に前記吸着台に印加すると共に、該逆電圧の印加
後、前記剥離力発生手段によつて剥離力を検知す
ることを順次繰返し、検知された剥離力が最小と
なつたときの逆電圧値を、吸着力を略零にするた
めの電圧とするようになされている。
本発明を図示の実施例と共に説明すれば以下の
通りである。
第1図は本発明の実施例を示す機能ブロツクを
添画した断面図である。半導体ウエハ1の上面に
はパターン2が形成され、裏面は酸化シリコン等
の絶縁層3によつて覆われているものとする。4
と5はウエハ1を吸着する吸着台(固定基台)を
構成する平担な一対の電極であつて、電極4,5
の表面は絶縁層4a及び5aによつて覆われてい
る。さらに電極4と5に導線8と9によつて電圧
発生部10からの電圧が直列接続された抵抗11
を介して印加される。剥離力発生部13は、偏位
部材12を偏位させて矢印Zの向きの任意の大き
さの力を発生させ、ウエハ1に直接この力を加え
てウエハ1を電極4,5から遠ざけようとする
力、すなわち剥離力を発生する。
また、剥離力発生部13には偏位部材12のZ
方向の応力すなわちウエハ1の吸着力を測定する
ストレンゲージ等の吸着力測定手段が組込まれて
いる。
前記剥離力の大きさは外部より制御し得るもの
であるのは述べるまでもない。
例えば剥離力発生部13はモータや電磁ソレノ
イド等を駆動源として含み、その駆動力をカムや
リンク機構等を用いて偏位部材12に伝えるよう
になつている。また駆動力をバネ材を介して偏位
部材12に伝え、そのバネ材のたわみ量からウエ
ハ1の吸着力を測定するようにしてもよい。
位置検出器14は、具体的には光電的な非接触
のリミツトスイツチ等であり、偏位部材12の偏
位を検出するものである。
チヤツキング制御部15は消去電荷発生手段と
しても働く前記電圧発生部10の出力電圧の制
御、剥離力発生部13で発生する剥離力の制御を
行なうと共に、位置検出器14の位置検出信号を
入力として装置全体を統括制御するものである。
ここで、吸着力測定手段を含む剥離力発生部1
3と位置検出器14の作用について、第2図a,
bを用いて詳述する。第2図aは、剥離力発生部
13の剥離力Fを縦軸に定め、時間tを横軸に定
めた特性図であり、第2図bは、縦軸に偏位量Z
を定め、横軸に時間tを定めた位置検出器14の
特性図である。この剥離力は、例えば前述のよう
に偏位部材12の応力を測定するストレンゲージ
等の応力センサによつて計測される。今、時間0
で、偏位部材12がウエハ1に当接したものとす
る。剥離力発生部13は、時間0からtsまで偏位
部材12をウエハ1が電極4,5からもち上がる
方向に単調に偏位させる力を発生する。そして時
間tsで、剥離力はウエハ1と電極4,5との吸着
力よりも大きい値Fvとなり、ウエハ1は電極4,
5から離れる。一方、位置検出器14で検出され
る偏位量は、時間0からtsまでの吸着中は位置Z1
であり、時間tsでウエハ1が電極4,5から離れ
ると、位置Z2になる。そこでチヤツキング制御部
15は時間tsで位置検出器14が出力する位置Z1
から位置Z2までの検出信号に応答して、剥離力発
生部13の剥離力発生を中止する。これによつて
剥離力は急唆に零となり、偏位部材12が元に戻
つてウエハ1は第2図bのように再び電極4,5
に吸着される。また剥離力発生部13は剥離力が
ウエハ1の破損を招く最大値Fmaxを越えないよ
うに、すなわち、FvFmaxに制限されている。
これは応力センサで容易に検出制御できる。この
ように、剥離力Fvを測定することによつてウエ
ハ1の吸着力が求められる。
次に、ウエハ1を吸着し、さらに取りはずす動
作について説明する。吸着の際、チヤツキング制
御部15は電圧発生部10が例えば電極4を正、
電極5を負とするような直流電圧を出力するよう
に制御する。この電圧は数百ボルト程度である。
これにより、ウエハ1の電極4との接触面側には
負電荷が誘起され、ウエハ1の電極5との接触面
側には正電荷が誘起され、ウエハ1は電極4,5
に静電気力により吸着される。
このウエハ1を取りはずすには、まず電極4,
5に印加する電圧を零とする。その後、チヤツキ
ング制御部15は前述のような剥離力発生部13
と位置検出器14を用いて、ウエハ1の吸着力を
計測する。尚、剥離力発生部13と偏位部材12
によつて、ウエハ1を電極4,5からはがして
も、ウエハ1には依然として電荷が保存されてい
る。したがつて偏位部材12を元に戻しても、ウ
エハ1の残留電荷のために、ウエハ1は電極4,
5に吸着される。
さて、吸着力が計測されると、電圧発生部10
はその吸着力が最小又は零となるように、吸着時
とは逆極性の電圧を所定時間、電極4,5間に印
加する。この逆極性電圧の大きさや印加時間は、
ウエハ1の吸着時の帯電荷量によつて決まる。そ
の帯電荷量はもちろん吸着力に応じたものであ
る。このように本実施例によれば、ウエハ1を電
極4,5から取りはずす際、ウエハ1の帯電荷は
除去されているので、ウエハ1は何ら応力を受け
ずに取りはずせる。また、ウエハが搬送用のアー
ム等にウエハ残留電荷によつて吸着することがな
いので、ウエハ1をただちに次の処理工程に進め
ることができ、半導体装置の製造工程の自動化に
極めて有益である。
ところで、上記実施例ではウエハを取りはずす
たびに剥離力発生部13をかならず動作させなけ
ればならず、また逆極性の電圧を大きさ又は時間
に関して印加し過ぎると、ウエハ1は再び帯電し
て吸着力が残留してしまうことになる。
一般に、集積回路の製造時の工程には多様性が
あり、ウエハ表面の酸化シリコンの層にしてもそ
の厚さや組織構造が様々である。しかし、1種類
の集積回路を製造する工程におけるウエハ同志、
いわゆる同一ロツト内では、ウエハ間の酸化シリ
コンの厚さや物性はばらつきが小さく抑えられて
いる。そこで、1つのロツト内におけるウエハに
ついて静電吸着後の帯電解除の方法を本発明の他
の実施例として述べる。
第3図aは電圧発生部10の動作を説明するグ
ラフで、横軸に時間、縦軸に発生電圧をとつて示
した特性図である。
ウエハ1を吸着している時は電圧発生部10か
らは電圧Voが出力されているが、吸着を終了さ
せる時には電圧OVになり、時間toにおいて、上
記で説明した剥離力F(V)の測定が行なわれる。
表面がシリコン等の半導体又は導電体の場合に
は、この時の測定値が小さくなるため、帯電解除
の必要のないことがわかる。帯電のある場合には
この時の値が一定値以上になるので、消去電荷の
発生、つまり帯電解除の操作を行なう。まず吸着
時の電圧Voと逆極性の電圧V1(|V1|<|V0|)
を電極4と5の間に所定時間発生させた後、再び
OVに戻し、時間t1において剥離力F(V)をP1
して測定する。次に電圧V1よりも絶対値の大き
い電圧V2を所定時間発生させて再びOVに戻し、
時間t2において剥離力F(V)をP2として測定す
る。このようにして電圧V0に対し逆極性で順次
増大する電圧を加えてはOVに戻して剥離力F
(V)を測定していくと、逆極性の電圧(逆電圧)
と剥離力F(V)の関係は第3図bのような特性
になる。この特性からF(V)の最小値P7を与え
る逆電圧V7の値がわかるので、チヤツキング制
御部15はこの値を記憶する。このウエハに対し
ては最小値P7をを通過した後に電圧V8の印加が
終了すると帯電解除を終えたことになる。同一の
製造プロセスの同一種類(同一ロツト内)の他の
ウエハに対しては、帯電解除の為の適正電圧の測
定を行なう必要はなく、第4図に示すように、吸
着時の電圧V0の発生を終えただちに記憶されて
いる電圧値V7を加えた後OVに戻せばよい。その
印加時間は、第3図aの電圧V7の印加時間とほ
ぼ等しく定められている。
このように、同一ロツト内のウエハを多数処理
する場合、1枚目のウエハのみについてはがし力
F(V)を測定すればよく、それ以降のウエハに
ついては、記憶された適正電圧に基づいて極めて
高速に帯電除去することができる。
尚、第1図において、電圧発生部10と電極
4,5の間に直列接続された抵抗11は、ウエハ
1の吸着時あるいは取りはずし時の応答性(帯荷
の供給スピード)を定めるものである。また電極
4,5にウエハ1を載置した状態は、電気的にコ
ンデンサと等価であるから、抵抗11とこのコン
デンサとの直列接続は、いわゆる時定数回路を形
成する。そこで吸着させる時には抵抗11の値を
小さくし、取りはずすときには吸着時よりも抵抗
11の値を大きくするようにしてもよい。このよ
うにすると、ウエハ1の吸着は速やかに行なわ
れ、かつ取りはずしの際、第3図aの如く、吸着
力の最小値を測定するための逆電圧印加の制御が
厳しくならない利点がある。具体的には逆電圧を
印加する時間が極端に短くならないこと等であ
る。このため、吸着力の最小値が、再現性よく、
かつ正確に測定できるようになる。
以上のように本発明によれば、静電吸着後の対
象物としてのウエハの帯電を解除して、ウエハが
吸着固定部と離れ易くできるだけでなく、ウエハ
と他の導電体との間に働く吸引力も減少させるこ
とができる。また本発明の実施例によれば、剥離
力に上限を決めて加えることから不必要な応力を
半導体ウエハに与えることがなくなり、応力によ
る結晶欠陥の発生を抑えることができるという利
点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す機能ブロツクを
添画した断面図、第2図aは剥離力発生部の剥離
力特性線図、第2図bは位置検出器の特性線図、
第3図aは電圧発生部の動作波形を示すタイムチ
ヤート図、第3図bは消去電荷発生時の剥離力と
逆電圧との関係を示す特性線図、第4図は別の例
の電圧発生部の動作波形を示すタイムチヤート図
である。 1………シリコンウエハ、4,5……電極(吸
着台)、4a,5a……絶縁層、10……電圧発
生部(消去電荷発生手段)、12……偏位部材、
13……剥離力発生部、14……位置検出器、1
5……チヤツキング制御部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 導電体又は半導体等の対象物を載置して静電
    吸着する吸着台と、吸着された対象物の吸着力を
    計測する測定手段と、対象物の帯電荷を消去する
    ように前記測定手段の計測値に応じた電荷量の電
    荷を前記吸着台に発生させる消去電荷発生手段と
    を備え、対象物を前記吸着台から取りはずす際に
    吸着力を略零にするようにしたことを特徴とする
    静電吸着装置。 2 前記測定手段は、対象物に当接して該対象物
    に前記吸着台からの剥離力を吸着力として検知す
    る剥離力発生手段を具備し、該剥離力発生手段の
    剥離力は対象物を破損しない大きさに制限されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の装置。 3 前記消去電荷発生手段は、吸着時とは逆極性
    でかつ絶対値が順次大きくなる逆電圧を断続的に
    前記吸着台に印加すると共に、該逆電圧の印加
    後、前記剥離力発生手段によつて剥離力を検知す
    ることを順次繰返し、検知された剥離力が最小と
    なつたときの逆電圧値を、吸着力を略零にするた
    めの電圧とすることを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載の装置。
JP57177518A 1982-10-12 1982-10-12 静電吸着装置 Granted JPS5967629A (ja)

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JPS5967629A JPS5967629A (ja) 1984-04-17
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014107382A (ja) * 2012-11-27 2014-06-09 Fuji Electric Co Ltd 半導体基板の脱離方法

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