JPH09283610A - 静電チャック及びそのチャックからのシリコンウェハ 離脱方法 - Google Patents

静電チャック及びそのチャックからのシリコンウェハ 離脱方法

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JPH09283610A
JPH09283610A JP11823696A JP11823696A JPH09283610A JP H09283610 A JPH09283610 A JP H09283610A JP 11823696 A JP11823696 A JP 11823696A JP 11823696 A JP11823696 A JP 11823696A JP H09283610 A JPH09283610 A JP H09283610A
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JP
Japan
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electrostatic chuck
silicon wafer
electrode
electrodes
systems
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JP11823696A
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Nobuyuki Minami
信之 南
Yoshihiro Asai
義博 浅井
Yoshikazu Inoue
嘉和 井上
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Nihon Cement Co Ltd
Original Assignee
Nihon Cement Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 印加していた高周波電界を遮断して導通を無
くしても、しばらくはシリコンウェハ及び静電チャック
間に電荷が残存するため、シリコンウェハを静電チャッ
クから速やかに離脱することができなかった。 【解決手段】 上層に誘電体、中層に電極、下層に基盤
から成る静電チャックにおいて、該電極を、2系統に分
割した電極とし、かつそれらの電極を系統別にバイアホ
ールで接続することとした静電チャック。この静電チャ
ックからのシリコンウェハ離脱方法において、静電チャ
ックに内在する電極に印加しているバイアス電圧を遮断
すると同時に、2系統の電極間に電流が1×10-6〜1
×10-9Aの交番電圧を印加することによりシリコンウ
ェハを離脱することとした静電チャックからのシリコン
ウェハ離脱方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電チャック及び
そのチャックからのシリコンウェハ離脱方法に関し、特
にシリコンウェハを速やかに離脱する単極型の静電チャ
ック及びそのチャックからのシリコンウェハ離脱方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体を製造する工程の中で、シリコン
ウェハの面上に形成されたパターンをドライエッチング
する工程がある。その工程でシリコンウェハを固定する
静電チャックとしては、高周波を介して電源に接続され
たシリコンウェハを正極とし、静電チャックを負極とし
てその両極間に直流電圧を印加することにより吸着力を
発生させ、シリコンウェハを吸着固定させる図3に示す
様な単極型の静電チャックがある。
【0003】この静電チャックによるシリコンウェハの
吸着をさらに詳しく述べると、図3に示す通り先ずシリ
コンウェハの上部にアルミニウムなどの電極を設け、そ
の電極とシリコンウェハ間に減圧雰囲気を介して高周波
電界を印加しプラズマを発生させることにより、その電
極とシリコンウェハ間を電気的に導通させると同時に、
シリコンウェハを正極に、静電チャック内の電極を負極
にしてバイアス電圧を印加し、次の式による吸着力を発
生せしめるものである。 f=(ε0・εr・S/g・d2)×V2(N:ニュート
ン) ここで、ε0:真空誘電率(8.855×10-12F/
m) εr:比誘電率 S :電極面積(m2) g :重力の加速度(9.8m/sec) d :シリコンウェハと静電チャック内の電極間の距離
(m) V :直流印加電圧(V)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この静
電チャックは、印加していた高周波電界を遮断して導通
を無くしても、静電チャック上層の誘電体が絶縁体であ
るため、しばらくはシリコンウェハ及び静電チャック間
に次の式の電荷が残存してしまう。 Q=(ε0・εr・S/d)×V(C:クーロン) そのため、シリコンウェハを静電チャックから速やかに
離脱することができず、離脱するには数秒のタイムラグ
を要し、半導体の製造時間を遅らせていた。
【0005】本発明は、上述した静電チャックが有する
課題に鑑みなされたものであって、その目的は、シリコ
ンウェハを速やかに離脱する静電チャック及びそのチャ
ックからのシリコンウェハの離脱方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意研究した結果、静電チャック内の電
極を2つの系統に分け、シリコンウェハを吸着する時は
その2系統に分けた電極を接続して吸着させるが、シリ
コンウェハを離脱する時には両系統の電極に通している
電圧を遮断すると同時に、両系統の電極間に交番電圧を
印加すれば、上層の誘電体に荷電している電荷が消去さ
れ、シリコンウェハが速やかに静電チャックから離脱す
るとの知見を得て本発明を完成した。
【0007】即ち本発明は、(1)上層に誘電体、中層
に電極、下層に基盤から成る静電チャックにおいて、該
電極を、2系統に分割した電極とし、かつそれらの電極
を系統別にバイアホールで接続することを特徴とする静
電チャック(請求項1)とし、(2)上層に誘電体、中
層に電極、下層に基盤から成る静電チャックにおいて、
該電極を、2系統に分割した電極とし、かつそれらの電
極を系統別にバイアホールで接続した静電チャックに内
在する電極に印加している電圧を遮断すると同時に、2
系統の電極間に電流が1×10-6〜1×10-9Aの交番
電圧を印加することによりシリコンウェハを離脱するこ
とを特徴とする静電チャックからのシリコンウェハ離脱
方法(請求項2)を要旨とする。以下にさらに詳細に説
明する。
【0008】上記静電チャックは、印加電圧を遮断して
も、生じていた吸着力が消えずにまだ残存するので、そ
の吸着力を弱めるために吸着力を生じている電荷を消去
すべく電極を2系統に分割し、かつ系統別に接続した構
造としたものである。これは、シリコンウェハを吸着す
る時は電極を2系統に分ける必要はないが、シリコンウ
ェハを離脱する時には両系統の電極間に交番電圧を印加
する必要があるため2系統に分割したものである。分割
する電極の数としては、吸着力が対称に作用するために
は偶数個でなければならず、シリコンウェハを効率よく
離脱するためには隣接する正負の電極の数を多くするの
が好ましいが、多すぎると電極面積が減少し吸着力が低
くなるので、1系統2〜4個が好ましい。それら電極は
系統別にバイアホールにより外部で接続する。
【0009】この静電チャックからシリコンウェハを離
脱する方法としては、シリコンウェハを吸着する時は2
系統に分けた電極が接続されるため分割しない電極と同
等に働くが、シリコンウェハを離脱する時には吸着力を
生じる印加電圧を遮断すると同時に、系統別の電極間に
交番電圧を印加することにより、前述した残存吸着力を
生じる上層の誘電体に荷電している電荷を消去して吸着
力を弱め、速やかに離脱できるようにしたものである。
【0010】この時の交番電圧の電流の大きさとして
は、1×10-6〜1×10-9Aとした。1×10-6Aよ
り大きい方がより速やかに離脱するが、1×10-6Aを
越えるとシリコンウェハの配線を損傷する危険があるた
め好ましくなく、逆に1×10-9Aより低いと残留電荷
を消滅させる時間が長くなり効果が少ない。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の静電チャックの製造方法
を一例を挙げて述べると、先ずAl23やAlNなどの
原料を混合した後、プレス成形、押出し成形、シート成
形などの慣用の方法で板状に成形する。この成形体の1
枚の上面に電極を形成し、この電極を中層の電極として
その上面に上層の誘電体の成形体を、下面に下層の基盤
の成形体を重ねて積層する。
【0012】電極については、タングステンなど同時焼
成できる金属ならばなんでもよく、その金属粉末を所望
の組成になるように配合し、それに有機ビヒクルを添加
して三本ロールミルにて混練して導体ペーストを調製
し、そのペーストを1枚の成形体の表面に偶数個の分割
電極をスクリーン印刷することなどによって形成する。
形成した電極の系統別の接続は、基盤側の成形体にバイ
アホールを形成し、外部の電路を経て接続する。
【0013】次に、積層した積層体を所定の温度でバイ
ンダーを除去した後、所定の温度で焼成する。焼成後、
基盤裏面に引き出されているバイアホールを系統別に接
続すべく電路を印刷し焼き付ける。最後に誘電体の表面
を平面研削装置等で研削した後、ダイアモンド砥粒等で
研磨してAl23やAlNなどの静電チャックが作製さ
れる。
【0014】以上の通り、上記のような方法で製造した
静電チャックを用い、本発明の方法でシリコンウェハを
離脱すれば、静電チャックから速やかにシリコンウェハ
を離脱することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明を図面を参照しながらより詳細に説明する。
【0016】(実施例) (1)シートの作製 純度が99%のAl23(εr=10)の粉末を用い、
その粉末にバインダー、水などを加えて調製したスラリ
ーより焼成後の厚さが約200μmの厚さとなるグリー
ンシートを作製して焼成後の大きさが6インチ径(15
2mm)となるように加工し、その1枚の上面に粒径が
1〜3μm規格のタングステン粒に有機ビヒクルを添加
したタングステン導体のペーストで図1に示す通り8分
割の電極をスクリーン印刷した。なお、基盤裏側の電路
への接続は、バイアホールを形成して接続した。
【0017】(2)静電チャックの作製 作製したグリーンシートの内、シート上に形成した電極
の上面に別のグリーンシートを誘電体として重ね、その
下面には下層の基盤用のグリーンシートを焼成後の厚さ
が合計5mmとなるように必要枚数重ね合わせ積層圧着
後、窒素と水素から成るホーミングガス雰囲気中で11
00℃の温度で脱バインダーした後、ホーミングガス中
で1600℃の温度で一体焼成した。得られた焼結体の
下面に露出しているバイアホールを図1中のイ及びロ同
士を接続する電路を銀ペーストで印刷して形成し800
℃で焼き付けた。次いでその上面の誘電体を50μmの
厚さとなるよう研削、研磨して図2に示す静電チャック
を作製した。
【0018】(3)シリコンウェハの吸着 1×10-2Toorに減圧されたアルゴン雰囲気中に作
製した静電チャックを配置し、その上面に図2に示す通
りシリコンウェハを設置した。このシリコンウェハの上
方6.1cmの位置に6インチ径の電極を配し、静電チ
ャックの上部電極とアルミニウム製電極との間に13.
56MHzで1.5kWの高周波を印加した。これによ
り、シリコンウェハと電極間にプラズマが発生し、電気
的に導通した。
【0019】次いで、この高周波に重畳する形でローパ
スフィルター(図中L.P.F.)を介して1000V
のバイアス電圧を印加しシリコンウェハを吸着した。こ
のときのバイアスの方向は、静電チャック側が負極で、
シリコンウェハ側が正極である。またこのときの吸着力
をはかりで測定した。その結果を表1に示す。
【0020】(4)シリコンウェハの離脱 シリコンウェハを吸着するために印加していた直流バイ
アスと交流バイアスの両者を遮断すると同時に、図2に
示す通り静電チャックの2系統の電極間の接続も遮断
し、さらに20KHzで通電電流が表1に示す電流の交
番電圧を印加した後、シリコンウェハと静電チャック間
の電圧を遮断した直後、3秒後及び10秒後の吸着力を
同じくはかりで測定した。それらの結果も表1に示す。
【0021】(比較例)比較のために比較例1では、電
極を分割せずに印刷した他は実施例と同様に図3に示す
静電チャックを作製し、その静電チャックを用いてシリ
コンウェハの吸着、離脱を実施例と同じく実施して吸着
力を求めた。また、比較例2、3では、実施例と同じ静
電チャックを用い離脱操作で交番電圧の電流を本発明の
範囲外にした他は実施例と同様に吸着力を測定した。そ
れらの結果を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】表1から明らかなように、実施例では電極
を分割しているため、電極面積が減少している分だけ吸
着力が低くなっているものの、比較例1との差はあまり
ない。しかし、離脱操作を行うと、その直後からどちら
も吸着力が低下するものの、実施例の方がはるかに早く
吸着力が低下することがわかる。
【0024】これに対して従来の比較例1では、10秒
後でも実施例の3秒後より大きい吸着力が残存している
ので、離脱がはるかに遅くなってしまう。また、交番電
圧の電流を本発明の範囲より大きくした比較例2では、
吸着力は実施例よりさらに小さく減衰しているが、シリ
コンウェハの配線が損傷する恐れがあるので、実施しな
い方がよい。逆に本発明より小さくした比較例3では、
比較例1より吸着力が小さくなるものの、吸着力の減衰
が遅くなりすぎ、実用的でないことがわかる。
【0025】
【発明の効果】以上の通り、本発明にかかる静電チャッ
クであれば、シリコンウェハを従来より速やかに離脱す
ることができるようになった。このことにより、半導体
製造工程の中のシリコンウェハ上に形成されたパターン
をドライエッチングする工程にあっては、その工程で要
する時間を、大きく短縮することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における静電チャックの平面図
である。
【図2】本発明の実施例における静電チャックのA部断
面図である
【図3】本発明の説明及び比較例2における静電チャッ
クの断面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上層に誘電体、中層に電極、下層に基盤
    から成る静電チャックにおいて、該電極を、2系統に分
    割した電極とし、かつそれらの電極を系統別にバイアホ
    ールで接続することを特徴とする静電チャック。
  2. 【請求項2】 上層に誘電体、中層に電極、下層に基盤
    から成る静電チャックにおいて、該電極を、2系統に分
    割した電極とし、かつそれらの電極を系統別にバイアホ
    ールで接続した静電チャックに内在する電極に印加して
    いる電圧を遮断すると同時に、2系統の電極間に電流が
    1×10-6〜1×10-9Aの交番電圧を印加することに
    よりシリコンウェハを離脱することを特徴とする静電チ
    ャックからのシリコンウェハ離脱方法。
JP11823696A 1996-04-17 1996-04-17 静電チャック及びそのチャックからのシリコンウェハ 離脱方法 Pending JPH09283610A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006337026A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Hitachi High-Technologies Corp 液体搬送基板及び分析システム
JP2017506827A (ja) * 2014-02-12 2017-03-09 アクセリス テクノロジーズ, インコーポレイテッド 多用途の静電クランプの動作のための様々な電極パターン
US20180267414A1 (en) * 2013-02-07 2018-09-20 Asml Holding N.V. Lithographic apparatus and method

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