JPH10284583A - 静電チャック除電方法及び半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェハを確実に離脱させることのでき
る静電チャック除電方法及び半導体製造装置を得る。 【解決手段】 静電チャック電源１２は、正又は負のい
ずれかであり、振幅が時間とともに減衰するパルスであ
る単極の減衰矩形波を印加電圧として静電チャック４へ
出力する。半導体ウェハ３内には、印加電圧が微分され
た電流が流れる。微分された電流は正及び負が交代する
交番電流であり、また、この交番電流の振幅は時間とと
もに小さくなるため、徐々に電荷が放出される。したが
って、半導体ウェハ３は確実に静電チャック４から離脱
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウェハを
静電的に吸着して固定させる静電チャック除電方法及び
半導体製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２０は従来の技術を示す概念図であっ
て、単極タイプの静電チャック装置が設けられているプ
ラズマ処理装置１００を示す概念図である。

【０００３】まず、プラズマ処理装置の動作について説
明する。半導体ウェハ３は、搬送ロボット（図示せず）
により真空チャンバ２内に搬送され、静電チャック４上
に載置される。次にガス供給口６から真空チャンバ２内
に所望のガスを印加し、一方、排気口８から外部へガス
を排気し、この排気量を制御することにより、真空チャ
ンバ２内を所定の圧力に制御する。真空チャンバ２内が
所定の圧力に制御された状態で、高周波電源１０’は、
制御信号部１０ａ’によって制御されて、整合器９を介
して下電極５に高周波を印加することにより、真空チャ
ンバ２内にプラズマを発生させることにより、半導体ウ
ェハ３には、エッチングや成膜などの所望の処理が行わ
れる。高周波カットフィルタは、高周波電源１０’から
静電チャック電源１２’への高周波の伝搬を防止する。

【０００４】次に静電チャック装置が半導体ウェハ３を
吸着する動作について説明する。図２１は静電チャック
４が受ける印加電圧と半導体ウェハ３に流れる電流及び
半導体ウェハ３に作用する吸着力を示すタイミングチャ
ートである。ＴＡは半導体ウェハ３を吸着している時間
を示し、ＴＬ’は半導体ウェハ３を離脱するための印加
電圧を受けている時間を示し、ＴＦは離脱の動作を開始
してから吸着力が最も小さくなる時間を示している。静
電チャック電源１２’は、制御信号部１２ａ’によって
制御されて、印加電圧を生成し、高周波カットフィルタ
１１を介して下電極５に図２１の時間ＴＡに示す定常の
印加電圧を出力する。下電極５は、定常の印加電圧を受
けると、静電チャック４との間で静電気力（クーロン
力）が働く。これにより、半導体ウェハ３は静電チャッ
ク４に吸着される。

【０００５】一般的に静電力（クーロン力）は、Ｆを吸
着力、εを誘電率、Ｖを印加電圧、ｄを間隔とすれば、 Ｆ＝（１／２）・ε・（Ｖ／ｄ）2 ……（式１） で示される。また静電チャック４、４ａ、４ｂに蓄積さ
れる残留電荷量は、残留電荷量をＱ、電流をｉ、時間を
ｔとすると、 Ｑ＝∫ｉ・ｄｔ ……（式２） で示される。

【０００６】次に静電チャック装置が半導体ウェハ３を
離脱する従来の動作について説明する。静電チャック４
が吸着力を解除して半導体ウェハ３を離脱させるには、
式２により静電チャック４に蓄積された残留電荷量Ｑを
ほぼ完全に放電させる必要がある。この残留電荷量Ｑを
ほぼ完全に放電させる方法としては、例えば、静電チャ
ック電源１２’からの印加電圧を、零にした後に図２１
に示すような逆極性（すなわち、ここでは正の電圧）に
する。

【０００７】また、残留電荷量Ｑをほぼ完全に放電させ
る他の方法としては、図２２に示すように、印加電圧と
して、正負が交代する波形、すなわち、交番の電圧を印
加させながら減衰する方法もある。なお、この図２２に
関わる方法は、特開昭６２−４４３３２号公報、特開平
１−１１２７４５号公報および特開平４−２４６８４３
号公報に詳解されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、次のような問題点がある。 実際の離脱時には、図２１に示すように、吸着力は一
旦低下した後再び上昇する。また、図２１に示す時間Ｔ
Ｆは半導体ウェハ３に応じて異なり不安定である。した
がって、吸着力が最低になるように、逆極性の印加電圧
および時間ＴＦを設定することは非常に困難であるとい
う問題点がある。

【０００９】上述したように、交番の電圧を印加させ
ながら減衰する方法は、問題点は生じにくい。しか
し、交番の電圧を印加するため、両極性を有する電源を
用いる必要がある等、静電チャック電源１２’の内部の
回路構成が複雑になる問題点がある。

【００１０】上述したように、交番の電圧を印加させ
ながら減衰する方法において、交番の電圧を印加する時
間や、正の電圧から負の電圧、そして再び正の電圧へと
いうように、繰り返しのサイクルを明確に設定できない
という問題点がある。

【００１１】本発明は、これらの問題点を解決するため
になされたものであり、半導体ウェハを確実に離脱させ
ることのできる静電チャック除電方法及び半導体製造装
置を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
課題解決手段は、チャンバ内に対向配置された１対の電
極の一方の印加電圧に応じて半導体ウェハを充放電する
ことにより当該半導体ウェハを吸着及び離脱することの
可能な誘電体からなる静電チャックを備えたものにおい
て、前記半導体ウェハを前記静電チャックにより離脱さ
せる場合に、前記印加電圧を正あるいは負電圧から形成
される単極の減衰矩形波とすることを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項２に係る課題解決手段にお
いて、前記減衰矩形波は、指数関数曲線に沿って減衰す
る。

【００１４】本発明の請求項３に係る課題解決手段にお
いて、前記減衰矩形波は、１又は複数の直線に沿って減
衰する。

【００１５】本発明の請求項４に係る課題解決手段にお
いて、前記減衰矩形波は、初期はパルス幅が比較的小さ
く、後期はパルス幅が比較的大きい。

【００１６】本発明の請求項５に係る課題解決手段にお
いて、前記減衰矩形波は、前記半導体ウェハ内に流れる
電流の波形と一致している。

【００１７】本発明の請求項６に係る課題解決手段にお
いて、前記減衰矩形波は、２．５秒以上９秒以下与えら
れ、４以上１６以下のパルスを有する。

【００１８】本発明の請求項７に係る課題解決手段は、
請求項１〜６のいずれかに記載の静電チャック除電方法
を適用した半導体製造装置であって、前記減衰矩形波を
発生するための静電チャック電源を備える。

【００１９】本発明の請求項８に係る課題解決手段は、
チャンバ内に対向配置された１対の電極の一方の印加電
圧に応じて半導体ウェハを充放電することにより当該半
導体ウェハを吸着及び離脱することの可能な誘電体から
なる静電チャックを備えたものにおいて、前記半導体ウ
ェハを前記静電チャックにより離脱させる場合に、前記
印加電圧を連続的あるいは間欠的な減衰高周波とするこ
とを特徴とする。

【００２０】本発明の請求項９に係る課題解決手段にお
いて、前記減衰高周波は、指数関数曲線に沿って減衰す
る。

【００２１】本発明の請求項１０に係る課題解決手段に
おいて、前記減衰高周波は、１又は複数の直線に沿って
減衰する。

【００２２】本発明の請求項１１に係る課題解決手段
は、請求項８〜１０のいずれかに記載の静電チャック除
電方法を適用した半導体製造装置であって、前記減衰高
周波を発生するための高周波電源を備え、当該高周波電
源は半導体製造時に用いられるものが共用される。

【００２３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は本発明を示す概念図であって、単
極タイプの静電チャック装置が設けられているプラズマ
処理装置１を示す概念図である。プラズマ処理装置１は
本発明の静電チャック除電方法が適用されている。図１
において、２は真空チャンバ、３はエッチング及び成膜
など所望の処理を行うための半導体ウェハ、４は静電力
を利用して半導体ウェハ３を吸着させるためのアルミナ
セラミック等の誘電体からなる静電チャック、５は静電
チャック４を載置させ、グランドに接続された上電極７
（第１の電極）に対向する下電極（第２の電極）、６は
ガス供給口、８は排気口、９は整合器、１０は下電極５
に高周波を出力する高周波電源、１０ａは制御信号部、
１１は高周波電源１０からの高周波の回り込みを防止す
る為に設けられた高周波カットフィルタ、１２は下電極
５を通じて下電極５に所望の印加電圧を発生して出力す
るための静電チャック電源、１２ａは制御信号部、１３
は絶縁材、１４はプラズマである。

【００２４】次に、プラズマ処理装置１の構成について
説明する。真空チャンバ２には、ガス供給口６、排気口
８が接続されている。真空チャンバ２内の上部及び下部
にはそれぞれ上電極７及び下電極５が設けられている。
下電極５の上には静電チャック４が載置されている。高
周波電源１０及び静電チャック電源１２はそれぞれ整合
器９及び高周波カットフィルタ１１を介して下電極５に
接続されている。上電極７はグランドに接続されてい
る。高周波電源１０及び静電チャック電源１２はそれぞ
れ制御信号部１０ａ及び１２ｂを含む。

【００２５】図２は、単極タイプの静電チャック装置を
示す概念図である。図２において、２０はプラズマ１４
の等価回路、その他の符号は図１中の符号に対応してい
る。

【００２６】図３は、双極タイプの静電チャック装置を
示す概念図である。図３において、４ａ及び４ｂは静電
チャック４に相当する静電チャック、５ａ及び５ｂは下
電極５に相当する下電極、１２ａ及び１２ｂは静電チャ
ック電源１２に相当する静電チャック電源、その他の符
号は図２中の符号に対応している。

【００２７】単極タイプの静電チャック装置は、双極タ
イプの静電チャック装置に比べて構成が簡単である。図
１のプラズマ処理装置１は、単極タイプに代えて双極タ
イプの静電チャック装置を備えてもよい。また、高周波
カットフィルタ１１・静電チャック電源１２間に図４に
示すスイッチＳＷ、抵抗Ｒｄ及び容量Ｃｄからなる微分
回路２１を備えてもよい。図５に静電チャック電源１２
が出力する印加電圧と微分回路２１を介して出力される
印加電圧のタイミングチャートを示す。

【００２８】次に、プラズマ処理装置の半導体製造時の
動作について説明する。半導体ウェハ３は、搬送ロボッ
ト（図示せず）により真空チャンバ２内に搬送され、静
電チャック４上に載置される。次にガス供給口６から真
空チャンバ２内に所望のガスを印加し、一方、排気口８
から外部へガスを排気し、この排気量を制御することに
より、真空チャンバ２内を所定の圧力に制御する。真空
チャンバ２内が所定の圧力に制御された状態で、高周波
電源１０は、整合器９を介して下電極５に高周波を印加
することにより、真空チャンバ２内にプラズマを発生さ
せることにより、半導体ウェハ３には、エッチングや成
膜などの所望の処理が行われる。高周波カットフィルタ
は、高周波電源１０から静電チャック電源１２への高周
波の伝搬を防止する。

【００２９】次に静電チャック装置が半導体ウェハ３を
吸着する動作について説明する。図６は静電チャック４
が受ける印加電圧と半導体ウェハ３に流れる電流を示す
タイミングチャートである。ＴＡは半導体ウェハ３を吸
着している時間を示し、ＴＬは半導体ウェハ３を吸着し
ている状態から離脱するまでの時間を示している。静電
チャック電源１２は、制御信号部１２ａによって制御さ
れて、印加電圧を生成し、高周波カットフィルタ１１を
介して下電極５に図６の時間ＴＡに示す定常の印加電圧
を出力する。下電極５は、定常の印加電圧を受けると、
静電チャック４との間で静電気力（クーロン力）が働
く。これにより、半導体ウェハ３は静電チャック４に吸
着される。

【００３０】単極タイプの静電チャック装置は、吸着力
を発生するとき、プラズマ１４は必要である。これは、
プラズマが吸着力を発生させる等価回路２０を構成する
からである。

【００３１】一方、双極タイプの静電チャック装置は、
吸着力を発生するとき、下電極５ａ及び５ｂに与えられ
る印加電圧が同じであれば、単極タイプの静電チャック
装置と同様に動作するため、プラズマは必要である。し
かし、下電極５ａ及び５ｂに与えられる印加電圧が互い
に極性が反対であれば、プラズマは必要ない。これは、
静電チャック４ａ及び４ｂが吸着力を発生させる回路を
構成するからである。本実施の形態では、双極タイプの
静電チャック装置を備えている場合、単極タイプの静電
チャック装置と同様に動作させる。

【００３２】次に、静電チャック装置が半導体ウェハ３
を離脱する本発明の動作について説明する。図７は半導
体ウェハ３の断面図である。半導体ウェハ３の表面側に
はエッチング、デポジション、アルミ配線の形成等が施
されて形成された集積回路を有する表面ＩＣ回路部３ａ
が形成され、半導体ウェハ３の裏面側には第１〜第ｎ酸
化膜層３１〜３ｎが形成され、第１酸化膜層３１・表面
ＩＣ回路部３ａ間にはＳｉサブストレート部３ｂが介在
する。第１〜第ｎ酸化膜層３１〜３ｎは、表面ＩＣ回路
部３ａの製造過程において複数回形成される絶縁のため
の酸化膜である。この半導体ウェハ３の裏面側は、第１
〜第ｎ酸化膜層３１〜３ｎが形成される他は、通常、何
ら加工されないが、ウェハ工程の最終で研磨されること
がある。ウェハ工程でデポジション、エッチング等の装
置で加工するときは、この第１〜第ｎ酸化膜層３１〜３
ｎは形成されたままである。

【００３３】図８は、半導体ウェハ３が吸着されている
状態の等価回路を示す回路図である。図８において、２
０はプラズマ１４の等価回路、３ａ’は表面ＩＣ回路部
３ａからなる等価回路、３１’、……、３ｎ’はそれぞ
れ第１〜第ｎ酸化膜層３１〜３ｎの等価回路、４ｇ’は
半導体ウェハ３・静電チャック４間の隙間の等価回路、
４’静電チャック４に対応する等価回路、１２は静電チ
ャック電源である。

【００３４】等価回路２０は、抵抗Ｒｐからなる。等価
回路３ａ’は並列に接続された抵抗Ｒｆ及び容量Ｃｆか
らなる。等価回路３１’〜３ｎ’はそれぞれ並列に接続
された抵抗Ｒ１〜Ｒｎ）及び容量Ｃ１〜Ｃｎからなる。
等価回路４ａ’は並列に接続された抵抗Ｒｇ及び容量Ｃ
ｇからなる。等価回路４’は並列に接続された抵抗Ｒｃ
及び容量Ｃｃからなる。これらの等価回路はグランド・
静電チャック電源１２間に直列に接続されている。

【００３５】抵抗Ｒｆの値は、Ｓｉのみの抵抗値よりも
小さい。抵抗Ｒｃ及び容量Ｃｃは、静電チャック４の膜
質形状で異なるが、およそ５００Ｍオーム以上及び数千
ｐＦ程度である。抵抗Ｒｇ及び容量Ｃｇは、吸着力が強
いとき、無視できる。抵抗Ｒ１〜Ｒｎは及び容量Ｃ１〜
Ｃｎは、表面ＩＣ回路部３ａの製造過程において異なる
が、例えば８インチの半導体ウェハ３のときであって１
つの酸化膜層の膜厚が１０００オングストロームのと
き、およそ３００ｋオーム及び１２μＦ程度である。

【００３６】ここで、図８に示す抵抗のうち、抵抗Ｒｃ
の値が最も大きいため、等価回路４’には印加電圧の大
半が分配される。また、抵抗Ｒｆの値は小さいため、等
価回路３ａ’には殆ど印加電圧が分配されない。

【００３７】また、抵抗Ｒｃの値が容量Ｃｃのインピー
ダンスより大きく、それぞれ抵抗Ｒ１〜Ｒｎの値が容量
Ｃ１〜Ｃｎのインピーダンスより大きく、抵抗Ｒｆの値
が容量Ｃｆのインピーダンスより小さい。したがって、
電流は容量Ｃｃ、Ｃ１〜Ｃｎ、抵抗Ｒｆ及びＲｐを流れ
るため、図８に示す等価回路は、図９に示す等価回路で
表される。図９中の符号は、図８中の符号に対応し、図
９に示すＣ１〜Ｃｎは、図８に示す容量Ｃ１〜Ｃｎの合
成容量である。図９に示す等価回路は、容量Ｃｃ、合成
容量Ｃ１〜Ｃｎ、抵抗Ｒｆ及びＲｐを直列に接続した微
分回路を構成する。この合成容量Ｃ１〜Ｃｎの値は容量
Ｃｃの値より大きいため、図９の容量はＣｃのみと考え
られる。したがって、図８に示す等価回路の時定数は、 時定数＝Ｃｃ×（Ｒｆ＋Ｒｐ） ……（式３） で表され、実際に数ｍｓｅｃ以下と短い。

【００３８】次に、静電チャック装置が半導体ウェハ３
を離脱する動作において、静電チャック電源１２は、制
御信号部１２ａによって制御されて、印加電圧を生成
し、高周波カットフィルタ１１を介して下電極５に図６
の時間ＴＬに示す単極の減衰矩形波の印加電圧を下電極
５に出力する。定常の印加電圧を出力する。単極とは、
正又は負のいずれかであり、減衰矩形波とは、振幅が時
間とともに減衰するパルスである。このように、制御信
号部１２ａは、単極の減衰矩形波の印加電圧を下電極５
に出力するように制御するため、ソフト的及びハード的
に容易に構成できる。半導体ウェハ３内には、図９に示
す等価回路に基づき、図６に示すように印加電圧が微分
された電流が流れる。なお、単極の減衰矩形波は、直流
成分を含む。しかしこの直流成分は、静電チャック４等
の等価抵抗値が大きいため無視できて、半導体ウェハ３
内に生じない。この微分された電流は、印加電圧の立上
り及び立下がりに応じて正及び負に振幅する細いパルス
を有する。そして、この細いパルスは印加電圧より高周
波となる。

【００３９】この細いパルスは、高周波であるため、図
９に示す容量のインピーダンスは周波数に反比例するた
め小さくなり、残留電荷が放出しやすくなる。また、こ
の細いパルスは、正及び負に交代する（交番）ため、残
留電荷の半導体ウェハ３に存在しようとする原因となる
ヒステリシス特性が緩和されることで、残留電荷が放電
しやすくなる。さらに、印加電圧と図９の容量に残留し
ている電位との差で残留電荷の充放電が繰り返される
が、この細いパルスの振幅は、時間とともに小さくなる
ため、徐々に残留電荷が放出される。そして、式２によ
り求められる残留電荷量Ｑが放電されたとき、半導体ウ
ェハ３は静電チャック４から離脱する。

【００４０】以上のように、本発明は、チャンバ内に対
向配置された１対の電極（上電極７及び下電極５の一方
の印加電圧に応じて半導体ウェハ３を充放電することに
より半導体ウェハ３を吸着及び離脱することの可能な誘
電体からなる静電チャック４を備えたものにおいて、半
導体ウェハ３を静電チャック４により離脱させる場合
に、印加電圧を正あるいは負電圧から形成される単極の
減衰矩形波とする。

【００４１】次に、静電チャック装置が８インチの半導
体ウェハ３を離脱するときの実験データを図１０及び図
１１に示す。図１０は、静電チャック電源４が受ける印
加電圧を示すタイミングチャートである。時間ＴＡにお
ける印加電圧は＋６００Ｖ、時間ＴＬにおける単極の減
衰短形波は、周波数が１０Ｈｚで、＋６００Ｖから直線
的に減衰する。矩形波の数である繰り返しサイクルを５
回にすると、最小離脱時間は２．５秒程度であった。図
１１は、繰り返しサイクルと時間ＴＬとの関係を示すグ
ラフである。図１１に示すように、印加電圧を単極の減
衰矩形波とすれば、半導体ウェハ３の離脱が可能な範囲
を広くすることができる。図１１によると、減衰矩形波
は、２．５秒以上〜９秒以下与えられ、４以上１６以下
のパルス（繰り返しサイクル）を有するものであれば、
半導体ウェハ３の離脱はほぼ確実に行われる。

【００４２】また、ガス供給口６から供給されるガスと
してＨｅを使用する。半導体ウェハ３を離脱するとき
に、数トールのＨｅ圧をウェハ裏面に併用して加圧する
ことにより離脱の改善が図れる。

【００４３】本実施の形態における効果は次の通りであ
る。 （１）徐々に残留電荷が放出されるため、印加電圧およ
び時間ＴＬを容易に設定できる。 （２）単極の印加電圧を用いるため、静電チャック電源
１２の内部の回路構成が簡単になる。 （３）徐々に残留電荷が放出されるため、繰り返しのサ
イクルを明確に設定する必要がない。

【００４４】実施の形態２．次に実施の形態２について
説明する。本実施の形態は、実施の形態１と主として同
様であり、静電チャック電源１２が出力する印加電圧が
異なる。

【００４５】図１２は本実施の形態における静電チャッ
ク４が受ける印加電圧と半導体ウェハ３に流れる電流の
一例を示すタイミングチャートである。印加電圧の極性
は、時間ＴＡ及び時間ＴＬにおいて共にプラスである。
時間ＴＬの印加電圧は、矩形波であって、指数関数曲線
３１に沿って減衰する。

【００４６】図１３は本実施の形態における静電チャッ
ク４が受ける印加電圧と半導体ウェハ３に流れる電流の
他の例を示すタイミングチャートである。印加電圧の極
性は、時間ＴＡ及び時間ＴＬにおいて共にマイナスであ
る。時間ＴＬの印加電圧は、矩形波であって、指数関数
曲線３１’に沿って減衰する。

【００４７】図１４は本実施の形態における静電チャッ
ク電源４が受ける印加電圧と半導体ウェハ３に流れる電
流の他の例を示すタイミングチャートである。印加電圧
の極性は、時間ＴＡ及び時間ＴＬにおいて共にマイナス
（あるいはプラス）である。時間ＴＬの印加電圧は、矩
形波であって、２直線３２及び３２’に沿って減衰す
る。図１４に示すように後期の直線３２’の傾きは初期
の直線３２の傾きより小さい。図１４では直線が２つの
場合であるが、１つあるいは複数であってもよい。

【００４８】本実施の形態における効果は、（１）〜
（３）に加え、次の通りである。 （４）図１２〜図１４に示すように、時間ＴＬにおい
て、初期は矩形波の振幅を大きくすることで、残留電荷
の充放電を行い、後期は矩形波の振幅の変化の割合を小
さくして、時間をかけて残留電荷の充放電を行うことで
確実に残留電荷を放出する。

【００４９】実施の形態３．次に実施の形態３について
説明する。本実施の形態は、実施の形態１と主として同
様であり、静電チャック電源１２が出力する印加電圧が
異なる。

【００５０】図１５は本実施の形態における静電チャッ
ク４が受ける印加電圧と半導体ウェハ３に流れる電流の
例を示すタイミングチャートである。印加電圧の極性
は、時間ＴＡ及び時間ＴＬにおいて共にマイナス（ある
いはプラス）である。時間ＴＬの印加電圧は、矩形波で
あって、初期はパルス幅がＴ１と比較的小さく、後期は
パルス幅がＴ２と比較的大きい。

【００５１】本実施の形態における効果は、（１）〜
（３）に加え、次の通りである。 （５）図１５に示すように、時間ＴＬにおいて、初期は
繰り返しサイクルを多くして後期は繰り返しサイクルを
少なくすることで、確実に残留電荷を放出する。

【００５２】実施の形態４．次に実施の形態４について
説明する。本実施の形態は、実施の形態１と主として同
様であり、図４の微分回路２１を用いる。そして、微分
回路２１の時定数（Ｒｄ×Ｃｄ）は、図９に示す等価回
路の時定数、すなわち、静電チャック４から上電極７ま
でが有する時定数５の時定数以下に設定されている。こ
のように時定数を設定することにより、印加電圧は半導
体ウェハ３に流れる電流の波形（特に位相）と一致し、
１つの細いパルスに対して、残留電荷の充放電が確実に
行われる。微分回路２１の時定数を図９に示す等価回路
の時定数と同じに設定したときの印加電圧と半導体ウェ
ハ３に流れる電流のタイミングチャートを図１６に示
す。

【００５３】本実施の形態における効果は、（１）〜
（３）に加え、次の通りである。 （６）微分回路２１の時定数を図９に示す等価回路の時
定数以下に設定することにより、残留電荷の充放電が確
実に行われ、残留電荷が放電しやすくなる。

【００５４】実施の形態５．次に実施の形態５について
説明する。本実施の形態は、実施の形態１と主として同
様である。但し、図１の高周波カットフィルタ１１及び
静電チャック電源１２を削除する。

【００５５】本実施の形態における静電チャック装置が
半導体ウェハ３を離脱する動作は主として実施の形態１
と同様である。高周波電源１０は、制御信号部１０ａに
よって制御されて、図１７〜図１９に示すように、制御
信号部１０ａが出力するＲＦパワー制御信号の振幅に応
じる高周波を印加電圧として出力する。図１７及び図１
８に示す印加電圧は、交番の振幅が時間とともに指数関
数曲線３１とともに減衰する減衰高周波である。図１９
に示す印加電圧は、交番の振幅が時間とともに、２直線
３２及び３２’に沿って減衰する減衰高周波である。図
１９に示すように後期の直線３２’の傾きは初期の直線
３２の傾きより小さい。図１９では直線が２つの場合で
あるが、１つあるいは複数であってもよい。印加電圧
は、振幅が時間とともに減衰するため、徐々に電荷が放
出される。

【００５６】このように、減衰高周波を発生するための
電源は、半導体製造時に用いられる高周波電源１０と共
用される。

【００５７】本実施の形態における効果は、（１）及び
（３）に加え、次の通りである。 （７）高周波電源１０を利用することにより、簡単かつ
安価にプラズマ処理装置１を構成できる。

【００５８】変形例．半導体製造装置の例として、プラ
ズマ処理装置１を用いたが、静電チャック装置が必要な
その他の半導体製造装置でもよい。また、実施の形態４
は、実施の形態１だけでなく、実施の形態２及び３に適
用してもよい。

【００５９】

【発明の効果】本発明請求項１によると、単極の減衰矩
形波を用いることにより、徐々に電荷が放出されるた
め、電圧や減衰矩形波を印加する時間の設定が容易であ
り、また、単極の減衰矩形波を用いるため、減衰矩形波
の生成が簡単になるという効果を奏す。

【００６０】本発明請求項２によると、減衰矩形波は、
指数関数曲線に沿って減衰することにより、確実に電荷
を放出するという効果を奏す。

【００６１】本発明請求項３によると、減衰矩形波は、
１又は複数の直線に沿って減衰することにより、確実に
電荷を放出するという効果を奏す。

【００６２】本発明請求項４によると、減衰矩形波は、
初期はパルス幅が比較的小さく、後期は矩形波のパルス
幅が比較的大きくすることにより、確実に電荷を放出す
るという効果を奏す。

【００６３】本発明請求項５によると、電荷の充放電が
確実に行われ、電荷が放電しやすくなるという効果を奏
す。

【００６４】本発明請求項６によると、減衰矩形波は、
２．５秒以上９秒以下与えられ、４以上１６以下のパル
スを有する場合において、半導体ウェハの離脱はほぼ確
実に行われるという効果を奏す。

【００６５】本発明請求項７によると、半導体ウェハの
離脱が容易に行われる半導体製造装置が得られるという
効果を奏す。

【００６６】本発明請求項８によると、半導体ウェハの
離脱が容易に行われる半導体製造装置を構成できるとい
う効果を奏す。

【００６７】本発明請求項９によると、減衰高周波は、
指数関数曲線に沿って減衰することにより、確実に電荷
を放出するという効果を奏す。

【００６８】本発明請求項１０によると、減衰高周波
は、１又は複数の直線に沿って減衰することにより、確
実に電荷を放出するという効果を奏す。

【００６９】本発明請求項１１によると、高周波電源は
半導体製造時に用いられるものが共用されることによ
り、半導体ウェハの離脱が容易に行われ、簡単かつ安価
に半導体製造装置を構成できるという効果を奏す。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るプラズマ処理装置を示す概念図
である。

【図２】 単極タイプの静電チャック装置を示す概念図
である。

【図３】 双極タイプの静電チャック装置を示す概念図
である。

【図４】 微分回路２１の例を示す回路図である。

【図５】 静電チャック電源１２が出力する印加電圧と
微分回路２１を介して出力される印加電圧とを示すタイ
ミングチャートである。

【図６】 静電チャック４が受ける印加電圧と半導体ウ
ェハ３に流れる電流を示すタイミングチャートである。

【図７】 半導体ウェハ３の断面図である。

【図８】 半導体ウェハ３が吸着されている状態の等価
回路を示す回路図である。

【図９】 半導体ウェハ３が吸着されている状態の等価
回路を示す回路図である。

【図１０】 静電チャック装置が８インチの半導体ウェ
ハ３を離脱するときの実験データを示す図である。

【図１１】 静電チャック装置が８インチの半導体ウェ
ハ３を離脱するときの実験データを示す図である。

【図１２】 本発明の実施の形態２における静電チャッ
ク４が受ける印加電圧と半導体ウェハ３に流れる電流の
一例を示すタイミングチャートである。

【図１３】 本発明の実施の形態２における静電チャッ
ク４が受ける印加電圧と半導体ウェハ３に流れる電流の
他の例を示すタイミングチャートである。

【図１４】 本発明の実施の形態２における静電チャッ
ク４が受ける印可電圧と半導体ウェハ３に流れる電流の
他の例を示すタイミングチャートである。

【図１５】 本発明の実施の形態３における静電チャッ
ク４が受ける印加電圧と半導体ウェハ３に流れる電流の
例を示すタイミングチャートである。

【図１６】 本発明の実施の形態４における静電チャッ
ク４が受ける印可電圧と半導体ウェハ３に流れる電流の
例を示すタイミングチャートである。

【図１７】 本発明の実施の形態５におけるＲＦ出力パ
ワー制御信号と静電チャック４が受ける印加電圧の例を
示すタイミングチャートである。

【図１８】 本発明の実施の形態５におけるＲＦ出力パ
ワー制御信号と静電チャック４が受ける印加電圧の例を
示すタイミングチャートである。

【図１９】 本発明の実施の形態５におけるＲＦ出力パ
ワー制御信号と静電チャック４が受ける印加電圧の例を
示すタイミングチャートである。

【図２０】 従来に係るプラズマ処理装置を示す概念図
である。

【図２１】 従来における静電チャック４が受ける印可
電圧と半導体ウェハ３に流れる電流及び半導体ウェハ３
に作用する吸着力を示すタイミングチャートである。

【図２２】 従来における静電チャック４が受ける印可
電圧を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ プラズマ処理装置、３ａ 表面ＩＣ回路部、３ｂ
Ｓｉサブストレート部、３１〜３ｎ 第１〜第ｎ酸化膜
層。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバ内に対向配置された１対の電極
   の一方の印加電圧に応じて半導体ウェハを充放電するこ
   とにより当該半導体ウェハを吸着及び離脱することの可
   能な誘電体からなる静電チャックを備えたものにおい
   て、 前記半導体ウェハを前記静電チャックにより離脱させる
   場合に、前記印加電圧を正あるいは負電圧から形成され
   る単極の減衰矩形波とすることを特徴とする静電チャッ
   ク除電方法。
2. 【請求項２】 前記減衰矩形波は、指数関数曲線に沿っ
   て減衰する請求項１記載の静電チャック除電方法。
3. 【請求項３】 前記減衰矩形波は、１又は複数の直線に
   沿って減衰する請求項１記載の静電チャック除電方法。
4. 【請求項４】 前記減衰矩形波は、初期はパルス幅が比
   較的小さく、後期はパルス幅が比較的大きい請求項１記
   載の静電チャック除電方法。
5. 【請求項５】 前記減衰矩形波は、前記半導体ウェハ内
   に流れる電流の波形と一致している請求項１〜４のいず
   れかに記載の静電チャック除電方法。
6. 【請求項６】 前記減衰矩形波は、２．５秒以上９秒以
   下与えられ、４以上１６以下のパルスを有する請求項１
   〜５のいずれかに記載の静電チャック除電方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の静電チ
   ャック除電方法を適用した半導体製造装置であって、 前記減衰矩形波を発生するための静電チャック電源を備
   えたことを特徴とする半導体製造装置。
8. 【請求項８】 チャンバ内に対向配置された１対の電極
   の一方の印加電圧に応じて半導体ウェハを充放電するこ
   とにより当該半導体ウェハを吸着及び離脱することの可
   能な誘電体からなる静電チャックを備えたものにおい
   て、 前記半導体ウェハを前記静電チャックにより離脱させる
   場合に、前記印加電圧を連続的あるいは間欠的な減衰高
   周波とすることを特徴とする静電チャック除電方法。
9. 【請求項９】 前記減衰高周波は、指数関数曲線に沿っ
   て減衰する請求項８記載の静電チャック除電方法。
10. 【請求項１０】 前記減衰高周波は、１又は複数の直線
    に沿って減衰する請求項８記載の静電チャック除電方
    法。
11. 【請求項１１】 請求項８〜１０のいずれかに記載の静
    電チャック除電方法を適用した半導体製造装置であっ
    て、 前記減衰高周波を発生するための高周波電源を備え、当
    該高周波電源は半導体製造時に用いられるものが共用さ
    れることを特徴とする半導体製造装置。