JPH1131737A - 静電吸着ステージの印加電圧制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ウェハの裏面とステージ面の間で発生するパ
ーティクルを大幅に低減できる静電吸着ステージの印加
電圧制御方法を提供する。 【解決手段】 処理チャンバ内でウェハ１２を処理する
ため、絶縁体１１内に設けられた電極１３に電圧を印加
してステージ面にウェハを吸着し固定する静電吸着ステ
ージに適用され、ウェハの吸着開始時に、電圧の印加の
仕方を傾きを持たせて次第に印加した。吸着電圧の立上
がり縁に傾斜を持たせたため、吸着電圧の印加を急激に
行うのを避け、強力な瞬時の吸着力で大きな摩擦力が生
じるのを防ぎ、ウェハの裏面にパーティクルが大量に付
着するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は静電吸着ステージの
印加電圧制御方法に関し、特に、吸着開始時の印加電圧
を立上がり縁が或る傾きで傾斜するようにした静電吸着
ステージの印加電圧制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置において、処理チャンバ
内でウェハの表面に成膜等の処理を行う場合、当該ウェ
ハは内部に設けられたウェハホルダの上に固定されるこ
とが必要である。従来、ウェハホルダ上にウェハを固定
するには、機械的な固定、真空吸着による固定、静電吸
着による固定の各方式が提案されている。

【０００３】上記のうち静電吸着による固定方式では、
上記ウェハホルダに静電吸着ステージが設けられる。静
電吸着ステージはステージ母材としての絶縁体を備え、
絶縁体の表面にウェハを載置するステージ面が形成され
る。さらに絶縁体の内部には、ステージ面に接近させた
箇所に電極が埋設される。この電極には、必要とされる
時間の間、直流電圧が印加できるようにスイッチ手段を
介して直流電源が接続されている。静電吸着ステージに
よってウェハを固定するとき、スイッチ手段をオンする
ことにより、ウェハを固定する必要期間の間、直流電源
より一定電圧を吸着電圧として電極に印加する。従来の
静電吸着ステージにおける印加電圧制御方法を示す電圧
波形図を図５に示す。この図から明らかなように、ウェ
ハをステージ面に固定するため、吸着電圧（Ｖ）は、過
渡的現象を無視しても、電圧波形３１の前縁３２で明ら
かなように、吸着開始と同時に１００％の電圧Ｖ１を印
加するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】静電吸着ステージの従
来の印加電圧制御方法では、吸着開始と同時に強力な吸
着力が発生した。このため、ウェハの裏面と静電吸着ス
テージの間で比較的な大きな摩擦が瞬時に起き、これに
よりウェハの裏面に傷が発生するため、当該ウェハ裏面
にたくさんのパーティクルが付着するという問題が生じ
た。ウェハ裏面のこのようなパーティクルは、当該ウェ
ハをウェハカセットへ搬送する際に下段に存在するウェ
ハの表面にパーティクルを付着させるという問題も起こ
す。また次の工程のマスクパターンの焼き付け不良の原
因にもなる。その結果、半導体装置の製造において悪い
影響を与えるものであった。

【０００５】本発明の目的は、上記の諸問題を解決する
ことにあり、ウェハの裏面とステージ面の間で発生する
パーティクルを大幅に低減できる静電吸着ステージの印
加電圧制御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および作用】第１の本発明
（請求項１に対応）に係る静電吸着ステージの印加電圧
制御方法は、上記目的を達成するために、処理チャンバ
内でウェハを処理するため、絶縁体内に設けられた電極
に電圧を印加してステージ面にウェハを吸着し固定する
静電吸着ステージに適用され、ウェハの吸着開始時に、
電圧の印加の仕方を傾きを持たせて次第に印加するよう
にした。

【０００７】第１の発明では、ウェハホルダにウェハを
一定期間固定する場合、印加する吸着電圧の立上がり縁
に傾斜を持たせるようにしたため、高い平面度を有する
ステージ面に湾曲したウェハが固定されるときに、吸着
電圧の印加を急激に行うのを避け、吸着力がゆっくりと
加えることができ、これにより強力な瞬時の吸着力で大
きな摩擦力が生じるのを防ぐことができるので、ウェハ
の裏面に傷がつかず、パーティクルが大量に付着するの
を防止することができる。

【０００８】第２の本発明（請求項２に対応）に係る静
電吸着ステージの印加電圧制御方法は、第１の発明にお
いて、静電吸着ステージは、印加電圧端子が１極タイプ
であることを特徴とする。処理対象であるウェハの前面
空間にプラズマが生じる場合には、１極タイプの電極を
備えた静電吸着ステージに対して本発明による印加電圧
制御方法を適用することができる。

【０００９】第３の本発明（請求項３に対応）に係る静
電吸着ステージの印加電圧制御方法は、第１の発明にお
いて、静電吸着ステージは、印加電圧端子が２極タイプ
であることを特徴とする。上記プラズマを発生させるこ
となく、ウェハを静電吸着ステージに固定する場合に
は、当該構成が採用される。

【００１０】第４の本発明（請求項４に対応）に係る静
電吸着ステージの印加電圧制御方法は、上記のいずれか
の発明において、上記電圧の上記傾きは直線的であるこ
とが好ましい。

【００１１】第５の本発明（請求項５に対応）に係る静
電吸着ステージの印加電圧制御方法は、上記の各発明に
おいて、上記電圧の上記傾きは曲線形状を有し、当該曲
線形状は凸型であることを特徴とする。ウェハをステー
ジ面に迅速に固定するときには、印加電圧が可能な限り
早く所定の電圧（３００〜４００ボルト）に達すること
が好ましいので、印加電圧の立ち上がり縁を凸型曲線形
状とする。

【００１２】第６の本発明（請求項６に対応）に係る静
電吸着ステージの印加電圧制御方法は、第４または第５
の発明において、電圧の印加時の上記傾きは自由に変え
られることを特徴とする。

【００１３】第７の本発明（請求項７に対応）に係る静
電吸着ステージの印加電圧制御方法は、第１の発明にお
いて、上記の電極に逆電圧を印加してウェハをステージ
面から離脱するとき、逆電圧の前縁に傾きを持たせて次
第に印加するように構成した。ステージ面とウェハの摩
擦は、離脱時にも生じるので、離脱のために印加される
逆電圧についても、吸着電圧と同様に、前縁に傾斜を設
けることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【００１５】図１は静電吸着ステージの第１の実施形態
の構成を示す図である。この実施形態による静電吸着ス
テージは１極タイプの電極を有し、プラズマを立てるこ
とを前提にしてウェハを固定する機能を有するものであ
る。

【００１６】図１で１１は上面がステージ面となった絶
縁体である。絶縁体１１は円板状であり、その上にウェ
ハ１２が載置されている。絶縁体１１の内部には、上面
の近傍に１極タイプの電極１３が埋設されている。電極
１３とウェハ１２の間には薄い絶縁層の領域が存在する
ことになる。電極１３には切替え回路１４を介して２つ
の直流電源１５，１６のうちのいずれかが適宜に接続可
能になっている。直流電源１５は吸着用の正電圧を出力
し、かつその出力電圧を変化できる可変電源であり、直
流電源１５の出力電圧値は電圧制御部１７によって制御
される。この場合、電圧制御部１７は、後述するごとく
直流電源１５の出力電圧の立上がり部分を制御する。他
方、直流電源１６は離脱用の負電圧（逆電圧）を出力す
るように構成されている。直流電源１６についても可変
電源とすることができる。切替え回路１４の上記の切替
え動作は、切替え指示部１８からの切替え信号によって
行われる。

【００１７】上記構成を有する静電吸着ステージは、半
導体製造装置の処理チャンバ内に設けられたウェハホル
ダに組み込まれる。処理チャンバで処理されるべく当該
処理チャンバ内に搬入されたウェハは、ウェハホルダの
静電吸着ステージ上に載置され、静電吸着ステージの静
電吸着力で固定される。

【００１８】上記静電吸着ステージでの印加電圧制御方
法を説明する。静電吸着ステージにおいて、ウェハ１２
を固定し、ウェハ処理後にウェハ１２を離脱するとき、
電極１３に印加される電圧の状態を図２に示す。ウェハ
１２を吸着・固定するときには、切替え回路１４によっ
て電極１３と直流電源１５を接続し、直流電源１５の出
力電圧を電極１３に印加する。このとき電極１３に印加
される電圧波形は２１である。図２の電圧波形２１で明
らかなように、吸着用の電圧は、吸着開始時点ｔ１から
一定の傾きを有する直線特性２２で次第に増加し、その
後一定電圧Ｖ１（好ましくは７００〜８００ボルト）に
保持される。電圧波形２１における前縁の立上がりにお
いて、急激に立ち上がらせるのではなく、一定の傾きで
ゆっくりと立ち上げる制御は、電圧制御部１７に基づい
て直流電源１５の出力電圧を調整することにより行われ
る。吸着電圧の立上がりに要する時間は好ましくは例え
ば１０〜２０秒程度である。吸着終了の時点ｔ２では、
直流電源１５による電圧印加を停止する。

【００１９】上記の印加電圧制御方法によれば、吸着開
始時に、瞬時に大きな静電吸着力を発生させるのではな
く、静電吸着力をゆっくりと次第に増大するようにした
ため、ウェハ１２の裏面とステージ面の間に大きな摩擦
力が瞬時に加わるのを避けることができ、その結果、ウ
ェハ１２の裏面に傷がつくのを防止でき、ウェハ１２の
裏面に付着するパーティクルを大幅に低減することがで
きた。

【００２０】なお印加電圧の立上がりの直線特性２２に
おける一定の傾きは、電圧制御部１７の制御内容を変更
することにより自由に設定することができる。

【００２１】静電吸着ステージからウェハ１２を離脱す
るときには、切替え指示部１８による指示に基づき切替
え回路１４の接続関係を切替え、電極１３と直流電源１
６を接続する。電極１３に印加される直流電源１６の出
力電圧は、図２における波形２３である。電極１３に大
きな逆電圧が印加されることにより、ステージ面上の電
荷を消すことができ、静電吸着ステージからウェハ１２
を容易に取り外すことができる。

【００２２】上記の実施形態では、電圧波形２１の前縁
は直線的に傾くように制御されたが、電圧制御部１７の
制御内容を変更することにより、図２の一点鎖線２２ａ
に示されるように、曲線的であって、凸型の形状を有す
るように傾きを持たせることもできる。静電吸着ステー
ジの実際の固定を考慮すると、１００〜２００ボルトの
電圧では固定作用を十分に発揮することはできず、早め
に大きな電圧（３００〜４００ボルト）が印加されるこ
とが望ましい。このような観点から上記のごとき曲線的
な傾きを持たせて吸着電圧が印加される。

【００２３】図３は本発明に係る静電吸着ステージの第
２の実施形態の構成を示す。この実施形態では、絶縁体
１１の中に２つの電極１３ａ，１３ｂが設けられ、２極
タイプの静電吸着ステージを構成している。２極タイプ
の静電吸着ステージは、プラズマを立てないでウェハ１
２を固定する場合に好適な構成である。電極１３ａ，１
３ｂのそれぞれには、吸着電圧が印加されるａ端子およ
びｂ端子が設けられる。第２実施形態において、第１実
施形態で説明した要素と実質的に同じものには同じ符号
を付している。

【００２４】図３の構成では、吸着および離脱の際に電
圧を印加する２つの可変直流電源１５ａ，１５ｂが用意
される。これらの直流電源１５ａ，１５ｂの出力電圧
は、電圧制御部１７によって同時に制御され、かつ互い
に図４に示すように電圧が逆になるように設定されてい
る。直流電源１５ａ，１５ｂの各出力電圧は、切替え回
路２４を経由してａ端子およびｂ端子に印加される。切
替え回路２４は２連式の切替えスイッチを備え、いずれ
のスイッチも切替え指示部１８によって同時に切り替え
られる。このため、直流電圧１５ａ，１５ｂの出力電圧
が、ａ端子とｂ端子に接続される。

【００２５】図４に印加電圧制御方法を電圧波形として
示している。上側がａ端子での印加電圧の波形を示し、
下側がｂ端子での印加電圧の波形を示している。ｂ端子
での電圧波形は、ａ端子での電圧波形の逆になってい
る。ａ端子での電圧波形は、図２で説明した印加電圧制
御方法と同じ電圧波形となっている。図４において、ａ
端子およびｂ端子の電圧波形には同じ符号２１を付して
いる。

【００２６】２極タイプの静電吸着ステージにおいて
も、電極１３ａ，１３ｂへの印加電圧は、図４の電圧波
形２１で明らかなように、その立ち上がり部分（前縁）
を直線的（２２）または凸型曲線形状（２２ａ）となる
ように傾きを持たせるようにしている。この結果、第１
実施形態で説明した作用・効果と同じ作用・効果を発揮
させることができる。

【００２７】なお前述の第２の実施形態では、絶縁体１
１の上面のステージ面からウェハ１２を取り外す（離脱
させる）ときには、矩形の逆電圧２３を印加するように
したが、代わりに、図４の符号２５に示すごとく、吸着
電圧の場合と同様に、逆電圧２３の前縁に傾斜を持たせ
るようにすることもできる。このようにすることによ
り、電極に逆電圧を印加してウェハをステージ面から離
脱するとき、逆電圧を次第に印加することができ、脱離
時のステージ面とウェハの摩擦を小さくでき、傷がつく
のを防止できる。かかる構成は、前述した１極タイプの
静電吸着ステージにおいても採用できるのは勿論であ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、静電吸着ステージでの吸着電圧の印加において吸
着電圧を一定の傾きで立ち上がるように制御したため、
強力な静電吸着力の発生を防止でき、これによりウェハ
の裏面に傷が発生するのを防止し、ウェハの裏面とステ
ージ面の間で発生するパーティクルを大幅に低減するこ
とができる。

【００２９】本発明による印加電圧制御方法は、１極タ
イプの静電吸着ステージ、２極タイプの静電吸着ステー
ジのいずれにおいても適用でき、上記効果を発揮させる
ことができる。

【００３０】また印加電圧の前縁に凸型曲線形状の傾き
を持たせた場合には、ウェハ固定のための所定の吸着電
圧を早く得ることができる効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る印加電圧制御方法が適用される静
電吸着ステージの第１の実施形態を示す図である。

【図２】第１実施形態における印加される吸着電圧の波
形を示す波形図である。

【図３】本発明に係る印加電圧制御方法が適用される静
電吸着ステージの第２の実施形態を示す図である。

【図４】第２実施形態における印加される吸着電圧の波
形を示す波形図である。

【図５】従来の印加電圧制御方法による電圧波形を示す
波形図である。

【符号の説明】

１１ 絶縁体 １２ ウェハ １３，１３ａ，１３ｂ 電極 １４，２４ 切替え回路 １５，１５ａ，１５ｂ 直流電源 １６ 直流電源 １７ 電圧制御部 １８ 切替え指示部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理チャンバ内でウェハを処理するた
   め、絶縁体内に設けられた電極に電圧を印加してステー
   ジ面に前記ウェハを吸着し固定する静電吸着ステージに
   おいて、前記ウェハの吸着開始時に、前記電圧を、傾き
   を持たせて次第に印加したことを特徴とする静電吸着ス
   テージの印加電圧制御方法。
2. 【請求項２】 前記静電吸着ステージは、印加電圧端子
   が１極タイプであることを特徴とする請求項１記載の静
   電吸着ステージの印加電圧制御方法。
3. 【請求項３】 前記静電吸着ステージは、印加電圧端子
   が２極タイプであることを特徴とする請求項１記載の静
   電吸着ステージの印加電圧制御方法。
4. 【請求項４】 前記電圧の前記傾きは直線的であること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電
   吸着ステージの印加電圧制御方法。
5. 【請求項５】 前記電圧の前記傾きは曲線形状を有し、
   当該曲線形状は凸型であることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか１項に記載の静電吸着ステージの印加電圧
   制御方法。
6. 【請求項６】 前記電圧の印加時の前記傾きは自由に変
   えられることを特徴とする請求項４または５記載の静電
   吸着ステージの印加電圧制御方法。
7. 【請求項７】 前記電極に逆電圧を印加して前記ウェハ
   を前記ステージ面から離脱するとき、前記逆電圧の前縁
   に傾きを持たせて次第に印加したことを特徴とする請求
   項１記載の静電吸着ステージの印加電圧制御方法。