JPH04289046A - 半導体ウエハー保持装置及び半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハーを静電
力によって吸着し、保持する静電チャックを用いた、半
導体ウエハー保持装置及び半導体製造装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体ウエハー固定技術としては
、メカニカル固定、真空チャック、静電チャックの各方
式が知られており、例えば、半導体ウエハーの搬送用、
露光、成膜、微細加工、洗浄、ダイシング等に使用され
ている。このうち、特に静電チャック式は、半導体ウエ
ハーと試料ステージとの密着性を制御できるので、今後
は非常に優位にあるものと考えられている。

【０００３】こうした静電チャックにおいては、例えば
特開平２−１６０４４４号公報に開示されているように
、円盤状のセラミックス基板の内部に膜状の電極を設け
、この膜状電極に例えば正の電荷を発生させ、半導体ウ
エハーの側に負の電荷を与え、両者間に働くクーロン力
によって半導体ウエハーを吸着する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この際、膜状内部電極
の側に正の電荷を与えるだけでなく、半導体ウエハーに
対して直接導電体を接触させ、半導体ウエハーの側に負
の電荷を与える必要がある。しかし、導電体をウエハー
に接触させる際に、導電体材料による汚染及び接触によ
る塵が発生し、ウエハーが汚染するという問題がある。 また、特に真空中においては、絶縁耐圧が低下し、例え
ばピン状の導電体から放電が生じ易いので、この放電に
よってチャンバー壁等の部品がスパッタされてウエハー
が汚染し、また塵が発生する。更に、静電チャックによ
る半導体ウエハーの保持を解除する際、半導体ウエハー
側に残留する電荷によってウエハーの離脱応答性が悪く
なっていた。

【０００５】本発明の課題は、静電チャックに対して半
導体ウエハーを吸着する際の上記汚染や塵発生を防止し
、また半導体ウエハーの離脱応答性を高めることである
。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁体中に膜
状内部電極を埋設してなる盤状の静電チャック部と、こ
の静電チャック部のウエハー吸着面に設置された半導体
ウエハーに電荷を供給するイオナイザーとを有する、半
導体ウエハー保持装置に係るものである。

【０００７】また、本発明は、一つの膜状内部電極を絶
縁体中に埋設してなる盤状の静電チャック部が、少なく
とも一部が導電体からなるチャンバーの内側に設置され
、バイアス電圧が前記チャンバーに印加され、かつ前記
静電チャック部のウエハー吸着面に設置された半導体ウ
エハーと前記チャンバーとに電荷を供給するイオナイザ
ーが前記チャンバー内に設置されていることを特徴とす
る、半導体製造装置に係るものである。

【０００８】

【実施例】まず、半導体製造装置に本発明を適用した例
について述べる。図１は本発明の実施例に係る半導体製
造装置を示す概略断面図、図２は静電チャック部のみを
示す平面図である。チャンバー１の内側空間２に半導体
ウエハー７を設置、固定する。チャンバー１は、例えば
アルミニウム、ＳＵＳ等の導電体からなる。チャンバー
１の底面にサセプター４が設置されており、サセプター
４の上部が静電チャック部５となっている。静電チャッ
ク部５は、図２に示すように例えば円盤状であり、その
内部に円形の膜状内部電極６が埋設されている。

【０００９】交流電源１０には一対の給電ケーブル８，
９が接続される。一方の給電ケーブル８は、膜状内部電
極６に接続され、他方の給電ケーブル９はチャンバー１
に接続される。チャンバー１の図１において左上側には
イオナイザー３が設置されている。

【００１０】イオナイザーは、通常は、クリーンルーム
や半導体製造装置において、クリーンルーム内の各装置
や、絶縁体で保持された半導体ウエハー表面の帯電を防
止するために用いるものである。具体的には針状放電電
極に数ｋＶ〜数十ｋＶの電圧を印加してコロナ放電を起
し、これによりイオンを発生させている。通常このイオ
ンにより、静電気を中和している。

【００１１】図１の装置を動作させるときには、膜状内
部電極６に交流電圧を印加すると共に、導電体からなる
チャンバー１にバイアス電圧を印加する。これと共に、
ウエハー吸着面５ａに半導体ウエハー７を設置する。こ
こで、イオナイザ−３で正負のイオンを発生させると、
これらのイオンは膜状内部電極６及びチャンバー１の極
性に応じて移動し、チャンバー１の壁面か半導体ウエハ
ー７に付着する。こうしてチャンバー１に供給された電
荷はチャンバー１を流れる。半導体ウエハー７に供給さ
れた電荷は、半導体ウエハー７と膜状内部電極６との間
でクーロン力を生じさせ、これにより半導体ウエハー７
が吸着される。これにより、半導体ウエハー７には、印
加電圧による所定の電荷を発生させることができるため
、所定の電位を、放電し対し安定なレベルにコントロー
ルできる。これにより、今までのような異常放電を生じ
ることがなくなった。

【００１２】膜状内部電極６の材質としては、Ａｇ−Ｐ
ｄ、Ａｇ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｕ
、Ｗ　、Ｍｏ等の導体が好ましい。また、静電チャック
部５の絶縁体としては、　Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４　、
　ＡｌＮ、ＳｉＣ　等を主成分とするセラミックスが好
ましい。チャンバー１内で行う処理としては、スパッタ
リング、ドライエッチング、ＣＶＤ　、露光によるパタ
ーン形成等を例示できる。

【００１３】本実施例によれば、イオナイザー３によっ
て半導体ウエハー７へ電荷を供給し、ク−ロン力を発生
させているので、電位的なバランスが良くなり、放電や
ショートの問題が生じないため、これらによる塵の発生
や汚染を防止できる。また、半導体ウエハー７自体に導
電体を機械的に接触させないため、こうした機械的接触
に起因する塵の発生や汚染も防止できる。特に、従来は
イオナイザーを雰囲気中の電荷の中和に使っていたので
あり、この点、本実施例では逆に半導体ウエハー７に電
荷を供給するためにイオナイザーを使っているのであっ
て、この点で従来とは全く発想が異なっている。

【００１４】更に、本実施例では、膜状内部電極６が単
一層であるので、半導体ウエハー７の表面においても電
位がほぼ均一になる。従ってスパッタリング装置等、半
導体ウエハー７の表面電位に影響を受ける半導体製造装
置においては、半導体ウエハー７の表面における成膜条
件を均一化できるので、図２に示すように膜状内部電極
６を単一層にすることが好ましい。

【００１５】また、半導体ウエハー７の保持を解除する
際には、膜状電極への電力の供給を停止して膜状電極と
チャンバーの電位を同等とすると共に、イオナイザー３
において正あるいは負のイオンを発生させる。すると、
この場合には、半導体ウエハー７の表面の電荷に対して
逆極性のイオンが半導体ウエハー７の方へと吸引され、
この表面電荷を中和する。従って、半導体ウエハー７の
吸着力を速やかに低下させ、その離脱応答性を高めるこ
とができる。尚、イオナイザーの作動は、吸着開始時、
吸着終了時に必須となり、その他ウエハー吸着中や、ウ
エハー吸着時以外の場合もイオナイザーを作動させるこ
とが、ウエハー電位を一定とできる点及び、塵を発生さ
せない点で望ましいが、半導体製造上のプロセスに該イ
オンが影響を及ぼすようであれば、作動を停止してもか
まわない。

【００１６】上記の実施例においては、図２に示すよう
に単一層の膜状内部電極６を用いたが、図３に示すよう
に、平面略半月形状のような複数の膜状内部電極６Ａ、
６Ｂを静電チャック部１５の内部に設けてもよい。この
場合は、ウエハー吸着面１５ａに半導体ウエハーを設置
し、また各膜状内部電極６Ａと６Ｂとに異なる極性を与
える。そして、イオナイザーから半導体ウエハーへと電
荷を与えると、半導体ウエハーの表面には、膜状内部電
極６Ａ、６Ｂのパターンに応じて正負の電荷が与えられ
る。半導体ウエハーの保持を解除する際には、膜状内部
電極６Ａ、６Ｂに対する電力の供給を止め、イオナイザ
ーで発生させたイオンによって上記の電荷を中和する。 複数の電極を設置した場合には、各電極に対応しウエハ
ーの電位が分極するため、外部からの電荷供給は一般に
は不要である。しかし、Ｓｉウエハーは、種々のドーパ
ントによって抵抗が１０−４〜１０６　Ω／ｃｍ　と変
化するので、特に高抵抗の場合には、該分極が遅く、吸
着、脱着のレスポンスが低下し、吸着力にもバラツキが
生じていた。このためイオナイザーを設置することによ
って、上記電荷の移動がすみやかに行なわれ、安定した
吸着力、レスポンスを保てる。

【００１７】次いで、いわゆるクリーンルーム等におけ
る半導体ウエハーの搬送に対して本発明を適用した例を
示す。真空中で半導体ウエハーを搬送する場合や、空気
中から真空中へとウエハーを搬送する場合など、静電チ
ャックを用いたウエハーの搬送が期待されている。図４
はこうした静電チャックでウエハーを吸着している状態
を示す概略正面図、図５は同じく概略部分断面図である
。

【００１８】図５においてチャンバー１３の右端側の壁
面にイオナイザー３が設置されている。チャンバー１３
の内側空間１４において、搬送用ハンド１１の先端に静
電チャック部１２が取り付けられている。ただし、図４
においては、チャンバー１３、イオナイザー３は図示省
略してある。そして、細長い平板形状の静電チャック部
１２の内部には、膜状内部電極が埋設され、静電チャッ
ク部１２のウエハー吸着面１２ａに、半導体ウエハー７
が垂直方向に配向した状態で吸着される。他は前述した
実施例と同様であって、例えば静電チャック部１２内の
膜状内部電極が負に帯電したときには、イオナイザー３
で発生したイオンのうち正の電荷を持ったイオンが半導
体ウエハー７の表面に付き、クーロン力を発生させる。 このク−ロン力によって半導体ウエハー７を吸着しつつ
搬送する。

【００１９】図１の例ではウエハー吸着面５ａを上向き
にしたが、これを下向きにしてもよい。図３の例におい
て、膜状内部電極を３つ以上に区分してもよい。また、
図１において、交流電源１０の代りに直流電源を使用で
きる。イオナイザー３自体としては、針状放電電極に電
圧を印加することによってコロナ放電を起す公知のイオ
ナイザーを使用できる。ただし、将来の半導体製造技術
においては、特に発塵がなくオゾン濃度の低いイオナイ
ザーを使う必要がある。このためには、タングステン電
極の表面をＳｉＯ２等の絶縁膜で保護し、かつ電極の先
端に極度に高い電界が生じないような電極構造としなけ
ればならない。

【００２０】イオナイザーは交流直流どちらでも良いが
、交流の場合、高周波とする形式、グロー放電、コロナ
放電によってイオン化させる形式でもかまわない。また
、イオナイザーは、静電チャックの近傍に設置するのが
好ましいが、ＣＶＤ　装置等の場合は、ガス供給部にイ
オナイザーを設置し、イオン化したガスをチャンバーに
導入することでも同様の効果がえられる。特に該静電チ
ャックにヒーターを取り付けた形式のもの、特に、静電
チャックの誘電体膜にセラミックスのような耐熱性を有
する材質を使用した、静電チャックヒーターでは、ウエ
ハー温度が上昇するにつれ、グロー放電が生じやすくな
り、塵の原因となるため、イオナイザーにより異常帯電
を防止することが重要となる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、静電チャック部のウエ
ハー吸着面に設置された半導体ウエハーに電荷を供給す
るイオナイザーを設けているので、この電荷によって半
導体ウエハーと静電チャック部との間にクーロン力を生
じさせ、半導体ウエハーを良好に吸着することができる
。従って、電位的なバランスが良くなり、放電やショー
トの問題が生じないため、これらによる塵の発生や汚染
を防止できる。また、半導体ウエハー自体に導電体を機
械的に接触させないため、こうした機械的接触に起因す
る塵の発生や汚染も防止できる。これと共に、半導体ウ
エハーの保持を解除する際には、膜状内部電極への電力
の供給を停止すると共に、イオナイザーからの電荷によ
って半導体ウエハー表面の残留電荷を中和することがで
きる。従って、半導体ウエハーの吸着力を速やかに低下
させ、その離脱応答性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る半導体製造装置を示す概
略断面図である。

【図２】静電チャック部の一例を示す平面図である。

【図３】静電チャック部の一例を示す平面図である。

【図４】半導体ウエハーを静電チャック部に吸着し、搬
送している状態を示す概略正面図である。

【図５】半導体ウエハーを静電チャック部に吸着し、搬
送している状態を示す概略部分断面図である。

【符号の説明】

１　　導電性材料からなるチャンバー ３　　イオナイザー ４　　サセプター ５，１２　　　　静電チャック部 ６，６Ａ，６Ｂ　　膜状内部電極 ７　　半導体ウエハー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　絶縁体中に膜状内部電極を埋設してな
   る盤状の静電チャック部と、この静電チャック部のウエ
   ハー吸着面に設置された半導体ウエハーに電荷を供給す
   るイオナイザーとを有する、半導体ウエハー保持装置。
2. 【請求項２】　　一つの膜状内部電極を絶縁体中に埋設
   してなる盤状の静電チャック部が、少なくとも一部が導
   電体からなるチャンバーの内側に設置され、バイアス電
   圧が前記チャンバーに印加され、かつ前記静電チャック
   部のウエハー吸着面に設置された半導体ウエハーと前記
   チャンバーとに電荷を供給するイオナイザーが前記チャ
   ンバー内に設置されていることを特徴とする、半導体製
   造装置。