KR0161058B1 - 기판의 이탈방법 및 이탈기구 - Google Patents

기판의 이탈방법 및 이탈기구 Download PDF

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니시히라 순지
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Abstract

[목적]
정전흡착용 전극으로부터 기판을 신속, 확실 또한 안전하게 이탈할수 있는 이탈방법 및 이탈기구를 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.
[구성]
정전흡착에 의해 전극에 고정된 기판과, 그 전극과의 사이에 간극을 형성하고, 그 간극의 형성에 의해 기판과 전극과의 사이에 전위차를 증대시켜, 기판근방에서 파셴의 법칙에 의해 DC 방전을 발생시키고, 그 방전에 의해 대전된 가스입자가 대전된 기판을 제전한 후, 기판을 전극으로부터 분리시킨다. 기판이탈기구는 가스도입수단, 돌출수단, 압력조정 수단을 순차적으로 가동시키기 위한 시퀀서와 기판과 전극의 간극내에 방전이 발생하는데 필요로 되는 간국에 돌출수단의 높이를 조절하는 구동기구를 갖는다.

Description

기판의 이탈방법 및 이탈가구
제1도는 평행평판형 반응성 에칭처리용 챔버에 편입된 기판이탈 기구의 측면단면도.
제2도는 핀의 배치관계를 도시하는 평면도.
제3도는 선단이 원형인 받침대를 구비한 핀의 단면도.
[산업상의 이용 분야]
본 발명은 기판의 이탈방법 및 그 방법을 실시하기에 적합한 이탈기구에 관한 것이다. 보다 상세하게는 정전흡착에 의해 전극에 고정된 기판을 신속, 확실하고 또한 안전하게 이탈할 수 있는 방법과 기구에 관한 것이다.
[종래의 기술]
정전흡착에 의한 기판의 고정방법은, 기판의 전면에 걸쳐서 균등한 힘으로 전극상에 고정할 수 있다. 이 정전흡착방법은 본질적으로 대형의 기판을 고정시키는데 적합하다. 그 때문에, 최근의 기판의 대구경화에 따라, 정전흡착에 의한 기판의 고정방법은 널리 이용되어 가고 있다.
정전흡착에 의해 기판을 고정하는 경우, 통상, 기판과 전극 사이에 직류전압을 인가한다. 또한, 기판과 전극에 전하를 축적시키기 위하여 기판과 전극과의 사이에 유전체를 개재시킨다. 그러나, 기판을 떼어내기 위하여 직류전압의 인가를 정지하여도, 기판은 전극에 흡착된 상태로 있다고 하는 문제가 있다. 직류전압 인가정지 후라도 유전채내에 남아있는 잔류전하에 의해 흡착력이 완전히 소멸되지 않는 것이 그 원인이라고 할 수 있다.
정전흡착시킨 기판을 전극으로부터 이탈시키는 경우, 잔류전하에 의한 흡착력 때문에 신속, 확실 또한 안전하게 이탈하는 것이 곤란하다.
종래, 정전흡착된 기판을 이탈하는 방법으로서는 대별하여 다음의 2가지가 있다.
(a) 기계적 수단에 의한 이탈방법.
(a-1) 전극표면으로부터 핀을 돌출시키는 방법.
(a-2) 가압가수를 전극내부에 설치한 도입관에서 기판과 전극과의 간극에 도입하고, 가스의 팽창력으로 이탈하는 방법.
(b) 전기적 수단에 의한 이탈방법
(b-1) 전극과 기판에 인가하는 직류전압의 극성을 반전시킴으로써, 양자에 개재된 유전체의 잔류전하를 소거시켜서 흡착력을 소멸시키는 방법.
(b-2) 전극과 기판의 전위를 접지전위로하고, 흡착력을 소멸시키는 방법
(b-3) 기판이 반도체 웨이퍼인 경우에는, 플라스마 방전중에 직류전압의 인가를 정지하고, 플라스마를 통하여 잔류전하를 소실시키는 방법.
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나, 상기의 각 종래 기술에는, 어느 것이나 원리적 혹은 실용상 다음과 같은 문제가 있었다.
(1) 기계적 수단에 의한 강제적 이탈에 의한 문제점
(a-1) 전극표면으로부터 핀이 돌출하는 방법은 잔류전하에 의한 흡착력이 기판전면에 균등하게 작용하고 있는 상태에서 기판의 일부에 이탈을 위한 힘을 가한다. 그 힘이 가해진 기판의 부분에서 변형이나 파괴를 초래할 가능성이 크다,.
또, 핀과 기판이 마찰하게 됨으로써, 입자 부스러기(Particulate)가 발생된다고 하는 문제도 있다.
(a-2) 가압가수의 팽창력에 의해 기판을 이탈시키는 경우, 기판이 전극으로부터 떨어지는 순간, 기판이 불어올려지는 경우가 있다. 힘차게 불어올려져서 기판이 낙하했을 때에 기판이 파손되는 경우가 있다.
(b) 전기적 수단에 의한 잔류전하 소거의 문제점
(b-1) 인가전압의 극성반전에 의해 유전체중의 잔류전하를 소거시키려고 하는 경우, 단 1회의 극성반전에 의해 잔류전하를 완전히 소거하는 것은 실제상 곤란하다. 이것을 극복하기 위하여 인가전압의 극성을 반복하여 반전시키면서, 서서히 인가전압을 내려거게 하여, 최종적으로 0으로 하는 수법이 불가피하게 된다. 이 극성반전법에 의한다면, 이탈을 행하기 위해 반드시 수십초 이상의 시간을 요한다.
(b-2) 전극과 기판을 함께 접지하는 방법은, 기판의 이면에 유전체의 박막, 예컨대, SiO2막이 존재하는 경우, 그 유전체막의 잔류전하를 완전히 없앨때까지의 시상수(時常數)가 대단히 크고, 실용적이 못된다.
(b-3) 플라스마 방전중에 직류전압의 인가를 정지하여 플라스마를 통하여 잔류전하를 소실시키는 방법은, 플라스마에 의한 가열로 기판의 온도상승을 초래할 염려가 있다. 또, 직류전압의 인가정지후의 플라스마를 방전하는 시간의 설정이 부적절하면, 잔류전하가 많이 남아있거나, 또는 기판에 생기는 자기 바이어스에 의해 재차 대전되거나 하여, 흡착력을 충분히 낮출수가 없다,.
이상의 문제점을 감안하여 이루어진 본 발명은, 전극으로부터 기판을 신속, 확실하고 또한 안전하게 이탈하는 방법 및 이탈기구를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 수단을 사용한다. 정전흡착에 의해 전극에 고정된 기판과 그 전극과의 사이에 간극을 형성함으로써, 그 간극의 형성에 의해 기판과 전극과의 사이에 전위차를 증대시킨다. 그 기판 주변의 분위기중에 존재하는 가스(이하 「분위기가스」라 칭한다)를 방전용가스로 하고, 기판과 전극과의 전위차의 증가에 의해 기 기판근방에서 방전을 발생시킨다. 그 방전에 의해 대전된 가스입자가 대전된 기판을 제전(除電)한다. 그리고, 재전후에 기판을 전극으로부터 분리한다.
그 기판주변에서 방전을 발생시키기 위하여 접지에 대한 기판의 전위차가 방전개시 전압이상으로 되도록 그 간극의 간격을 설정하고, 파셴의 법칙(Paschen's law)에 따라 그 분위기 가스의 압력을 설정한다.
기판과 전극과의 간극의 간격은 약 0.1㎜이상으로부터 약 1㎜이하로 설정하는 것이 바람직하다.
이 간극의 간격의 범위내에서 분위기 가스의 압력은 0.1Pa로부터 500Pa로 설정하는 것이 바람직하다.
기판과 전극간에 생기는 전위차는, 그 간극의 간격에 비례한다. 또한 접지에 대한 기판의 전위차는 기판과 전극의 간극의 간격이 넓어지면 커진다. 기판근방에 발생하는 방전은 DC 방전이다.
방전후, 기판과 전극과의 전위차가 방전유지전위 이하로 되었을 때에 기판을 전극으로부터 분리한다. 가령 8인치 기판으로 그 표면전위가 220V 이하로 되었을 때에 기판을 전극으로부터 분리한다.
분위기 가스는 공기, 불활성가스, 질소가스 또는 이들의 혼합가스로 한다. 바람직하게는 , 유량 200sc㎝, 압력 20Pa로 질소가스를 도입한다.
또한, 분위기 가스는 기판을 처리하는 가스로 한다. 가령, 기판을 처리하는 가스를 CF4+O2또는 CF4+CHF3로 한다.
기판과 전극과의 사이에 간극을 형성하기 위하여 전극면으로부터 핀이 돌출한다.
이 핀의 높이는 기판이 파손되지 않는 정도의 높이로 조정한다. 바람직하게는 핀의 높이를 약 0.1㎜ 이상에서 약 1㎜이하로 설정한다.
또, 상기 이탈방법을 실시하기 위한 발명은 정전흡착에 의해 기판을 전극에 고정하기 위한 클램프기구와, 기판과 전극사이에 간극을 형성하기 위하여 그 전극면으로부터 돌출하는 수단과, 기판근방에서 방전을 발생시키는 분위기로 하기 위하여 가스를 도입하기 위한 수단과, 그 가스의 압력을 일정하게 조정하기 위한 수단, 그리고 가스도입수단, 돌출수단, 압력 조정수단을 순차적으로 가동시키기 위한 시퀀서를 가지는 기판이탈 기구이다.
바람직하게는 돌출수단은 기판의 가장자리 이외의 위치에 설치되어 있다. 가령, 4개의 돌출수단이 기판의 직경보다도 짧은 직경의 원의 원주상에 등간격으로 설치되어 있다. 또, 다른 예로서, 기판의 중심에 위치한 돌출수단의 선단이 기판의 직경보다 짧은 원형의 받침대를 가진다. 돌출수단의 몰입시에는 그 원형대와 전극은 동일 평면으로 된다. 더욱 바람직하게는 기판이탈기구에 기판이 파손되지 않은 정도의 높이로 돌출수단의 높이를 조절하는 구동기구를 가진다.
[작용]
본 발명에 있어서, 기판근방에 DC방전을 발생시키는 것이 가장 중요한 역할을 수행한다. 이 DC방전에 의해 대전된 기체분자가 대전된 기판을 제전한다. 이 DC방전을 발생시키는 조건은 ①접지에 대한 기판의 전위차(Φs), ②기판근방의 접지된 부품, 가령 대향 전극 또는 진공용기의 벽면과 기판과의 거리(D) 및 ③기판 주변에 존재하는 가스의 압력(P)에 의해 정해진다.
보다 상세하게는, 접지에 대한 기판의 전위차 Φs가 파셴의 법칙(또는 파셴의 곡선)에 따라 압력과 거리와의 곱(P*D)으로 정해지는 방전개시전압(Vs=f(P*D))과 같거나 또는 그 이상일 때, 기판과 기판근방의 접지된 부품과의 사이에 DC방전이 발생한다(Φs≥gVs).
또한 본 발명에 있어서, 대전된 기판과 정전흡착용 전극과의 간격이 넓어지면, 기판과 정전흡착용 전극간의 전위차가 증가되는 것도 DC방전을 발생시키는데 있어서, 중요한 역할을 다한다. 이와같이 전위차가 증가하는 현상은 이론적으로 이하와 같이 설명할 수 있다. 접지에 대한 기판의 전위차(Φs)와 정전흡착용 전극의 전위차(Φe)간의 전위차 V=Φs-Φe는 잔류전하의 전기량(Q)와,
의 관계가 있다. 여기서 C는 정전용량을 나타낸다. 한편, 정전용량 C는,
로 표시된다. 여기서 ε는 기판과 정전흡착용 전극간의 유전율, S는 기판의 면적, D는 기판과 정전흡착용 전극과의 간격을 나타낸다. (b)식을 (a)식으로 대입하면,
로 된다. 여기서, 잔류전하의 전기량은 기판이 접지라도 되지 않으면 감소되지 않기 때문에, Q는 일정하다고 간주할 수 있다. ε는 정수, S도 일정하다고 간주할 수 있으므로, 결국, 기판과 정전흡착용 전극간의 전위차(V)는 기판과 정전흡착용 전극과의 간격(d)에 비례한다고 말할 수 있다. 따라서, 기판과 정전흡착용 전극과의 간격(d)이 확대되면, 기판과 정전흡착용 전극간의 전위차(V)가 커진다.
또한, 기판과 정전흡착용 전극과의 간격(d)이 확대되는 것은, 접지에 대한 기판의 전위차(Φs)가 커진다는 것을 뜻한다. 정전흡착용 전극의 잔류전하(Q)로부터 발생되는 전장(E)(=V/d=Q εS=일정)하에서, 전극의 전하와 반대의 전하(Q)를 가지는 기판이 전극으로부터 떨어져가면, 접지에 대한 전극의 전위차(Φe)는 일정한 채로, 접지에 대한 기판의 전위차(Φs)가 커진다. 따라서, 접지에 대한 기판의 전위차(Φs)(=V+Φe=kd+Φe)는, 기판과 전극간의 간격(d)이 확대되면, 커진다고 말할 수 있다. 바꾸어 말하면, 접지에 대한 기판의 전위차(Φs)는, 전위차(v)가 커지면 커진다고 말할수 잇다.
이상의 관점으로부터, 예컨대 핀을 정전흡착용 전극으로부터 밀어올려서 기판을 들어올리는 경우, 기판이 올라가는 과정에서, 접지에 대한 기판의 전위차(Φs)가, 기판과 기판근방의 어느 곳의 접지된 부품과의 거리(D), 예컨대, 기판과 대향 전극간과의 거리와, 기판주변의 분위기가스의 압력(P)으로 정해지는 방전개시전압(Vs)에 도달한다. 이때에 기판과 기판근방의 부품과의 사이에 DC방전이 발생한다고 말할수 있다.
기판근방의 어디에서 방번이 발생하는가는 기판이 들어올려지는 과정(전위차V, 즉 접지에 대한 기판의 전위차 Φs가 증가하는 과정)에서, 기판과 기판근방의 접지된 부품의 사이의 공간중에서, 최초에 파셴의 법칙에 따른 분위기가 있는 공간에서 발생한다.
그러나, 기판과 정전흡착용 전극과의 간격을 무제한으로 확대할 수는 없다.
기판과 정전흡착용 전극과의 간격을 확대하려고 하면, 기판이 변형 또는 파괴되기 때문이다. 간격을 확대하기 위해서는 이탈하기 위한 힘을 보다 크게 가할 필요가 있다.
잔류전하에 의한 흡착력이 기판전면에 균등하게 작용하고 있는 상태에서 큰 힘이 가해지면, 그 힘이 가해진 부분에서 용이하게 기판이 휘거나 또는 부러진다. 따라서, 기판이 변형 또는 파괴되지 않을 정도로 기판과 정정흡착용 전극과의 간격을 설정하지 않으면 안된다. 기판과 정전흡착용 전극과의 간극을 형성하는 정도로 기판과 정전흡착용 전극을 이격하는 것이 가장 좋다. 이 기판이탈방법을 실시하는 이탈기구에는 기판을 파손하지 않고 기판과 정전흡착용 전극과의 사이에 간극을 형성할 정도로 핀의 돌출놀이를 조정하는 구동기구가 필요하게 된다. 그리고, 핀이 기판의 가장자리 이외의 부부네서 돌어올리도록 배치되어 있지 않으면 안된다. 발명자등은, 기판의 자장자리를 들어올리려고 하면 기판의 가장자리가 떨어지거나, 기판이 기울어져서 올라가는 것을 기판이탈의 실험으로 알 수 있었기 때문이다.
기판과 정전흡착용 전극과의 사이가 간극을 형성하는 정도의 거리밖에 설정될 수 없으므로 접지에 대한 기판의 전위차의 증대에는 상한이 있다고 말할수 있다. 기판과 정전흡착용 전극의 거리, 즉 접지에 대한 기판의 전위차만을 조절함으로써 DC방전의 발생을 조작하는 것은, 실용상 곤란하다고 말할 수 있다. 그래서, DC방전의 발생을 조작하기 위해서는 파셴의 법칙에 따라서, 기판주변에 존재하는 가스의 입력을 제어하는 것이 가장 간단하다고 말할수 있다. 기판주변에 존재하는 가스란, 기판근방에서 DC방전을 발생시키는 분위기를 형성할 수 있는 가스이면 무엇이나 상관없다. 가령, 처리용 가스, 기판처리후에 남은 잔류가스, 또는 잔류가스를 배출하기 위한 퍼지가스라도 무방하다. 가스의 압력을 제어하는 관점에서, 진공용기에 도입되는 가스, 즉 처리용가스 또는 퍼지가스를 사용하는 것이 가장 무방하다.
발명자등은, 정전흡착을 위하여 정전흡착용 전극에 인가하는 전압에 관계없이 8인치 반도체 웨이퍼와 정전흡착용전극에 사이가 약 0.1㎜에서는 접지에 대한 웨이퍼의 전위차는 약 4,000V, 약 1㎜에서는 약 40,000V임을 발견하였다. 또, 이 전위차의 범위에서 N2가스의 입력을 0.1Pa로 설정하면 DC방전이 발생함을 발견하였다. 후술하는 바와 같이, 발명자등은 이 압력범위에서 10초이내에 기판을 이탈시킬 수 있었다. 더구나, 기판의 잔류전하가 완전히 소실되지 않는 단계라도, 기판의 표면전위가 방전유지전위 이하이면, 핀으로 계속하여 서시히 기판을 들어올림으로써, 정전흡착용 전극으로부터 기판을 떼어낼 수 있었다. 발명자등은 8인치의 반도체 웨이퍼를 표면전위가 220V에 달했을 때에, 정전 흡착용 전극으로부터 분리하는 조건으로 2,500매의 웨이퍼를 연속하여 이탈하여도 웨이퍼에 손상이 없이 정확하게 이탈할수 있었음을 확인하였다.
표1은, 리액티브 이온 에칭장치중에서 정전흡착용 전극에 -1000V의 직류전압을 인가하여 정접흡착용 전극상에 고정된 반도체 웨이퍼에 에칭처리한후에 세가지 방법으로 기판을 이탈했을 때의 기판의 표면전위를 표시한다. 직류전압 인가정지후, (1) 전극으로부터 핀을 돌출시켜 웨이퍼를 들어올리는 순간에, 질소가스를 웨이퍼가 놓여진 진공용기내에 도입하고, 20Pa로 유지한채, 기판을 전극으로부터 이탈시킨 방법, (2)핀에 의한 웨이퍼의 들어올리기만으로 강제적으로 전극으로부터 이탈시킨 방법, (3)핀으로 웨이퍼를 들어올리기전데, 웨이퍼가 놓여진 진공용기내에 질소가스를 도입하여 압력을 20Pa로 설정하고, 1분간 방치후 질소가스를 배기하고나서 핀으로 웨이퍼를 들어올려서 전극으로부터 이탈시킨 방법에 대하여 웨이퍼의 표면전위를 비교한 것이다. 각 경우에 있어서도, 표면전위 측정시의 웨이퍼 위치는 정전흡착용 전극의 표면으로부터 10㎜이다. 여기서, 웨이퍼의 표면전위는 트랙사의 정전기측정 표면전위계 모델 344(TREK Inc, Electrostatie voltmeter model 344)를 사용하여 측정하였다. 덧붙여 말하면, 직류전압 인가정지후, 웨이퍼가 전극에 설처된 상태의 웨이퍼의 표면전위는 370V이었다.
(1)의 방법으로 이탈시킨 웨이퍼의 표면전위는 (2) 및 (3)의 방법으로 이탈시킨 웨이퍼의 표면전위에 비교하여 대단히 작다. 이것은 웨이퍼 근방에서 DC방전이 발생함으로써 웨이퍼의 정전기량이 상당히 없어졌다고 말할수 있다. 대개, 웨이퍼와 전극의 거리와 질소가스의 압력으로부터 웨이퍼와 접지된 부품, 가령, 대향전극 또는 진공용기의 벽면과의 사이에서 방전이 발생된 것으로 추측할 수 있다. 그리고, 방전에 의해 대전된 가스분자가 대전되어 있었던 웨이퍼를 제전한 것을 나타내고 있다. (2)의 방법으로 이탈된 웨이퍼의 표면전위로부터 웨이퍼에 상당한 정전기량이 남아있다고 말할수 있다. (3)의 방법에서 이탈된 웨이퍼의 표면전위는 (2)의 방법에서의 표면전위가 거의 동일하다. 단순히, 진공용기에 가스를 도입하여 배출한 것만으로는, 웨이퍼에 대전된 전하를 충전히 재전할 수 없음을 나타내고 있다. 또한, (2) 및 (3)의 방법으로 이탈된 웨이퍼의 표면전위는, 웨이퍼가 전극에 설치된 채로(d≒0)에서의 표면전위(370V)와 (c)식으로부터 산출되는 전위보다도 낮게 되어 있다. 이것은, 부유전기용량의 영향이라고 말할수 있다.
이들의 결과로부터 전극에서 웨이퍼를 떼어넬 때에, 기판근방을 방전발생의 분위기로 하기 위해서 진공용기에 가스(분위기 가스)를 충전시켜 두는 것이 중요하다고 말할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이탈방법을 실시하는 기판이탈기구에는 분위기가스의 도입, 핀의 돌출, 압력조정을 순차적으로 가동시키기 위한 시퀀서를 구비해 두는 것이 필수적이다.
표2는 리액티브 이온에칭 장치중에서 정전흡착용전극에 -1000V의 직류전압을 인가함으로써 고정된 반도체 웨이퍼에 에칭처리한 후에 핀으로 웨이퍼를 들어올리는 순간에 질소가스를 웨이퍼가 놓여진 챔버내에 도입하고, (1) 0.05Pa, (2) 0.1Pa, (3) 10Pa, (4) 50Pa, (5) 500Pa, (6) 600Pa의 압력으로 진공용기내를 충전시킨 경우에 표면전위가 100V이하로 되는데 소요되는 시간을 나타낸 것이다. 전극으로부터 돌출된 핀의 높이는 약 0.1㎜에서 약 1㎜이었다.
0.1-500Pa에서, 어느 것이나, 10초 이내에 100V이하에 달하고 있다. 즉, 기판과 전극과의 간격이 약 0.1㎜에서 약1㎜, 0.1-500Pa의 압력범위에서 웨이퍼와 전극과의 사이에서 분위기가스(N)가 방전이 발생된 것을 나타내고 있다.
[실시예]
제1도는 본 발명의 적절한 실시예의 측면단면을 도시한다. 상세하게는 멀티챔버 에칭시스템 「ANELVA-4100」의 평행평판형 반응성 에칭처리용에 모듈화된 챔버에 편입된 기판이탈기구의 측면단면도이다. 1은 진공용기(10)내에 가스를 도입하는 파이프, 1a, 1b는 밸브, 20은 에칭가스공급원, 21은 분위기가스 공급원을 나타낸다. 2는 정전흡착용전극, 3은 정전흡착용전그(2)상에 설최된 유전체시트, 4는 정전흡착용전극(2)에 직류전압을 인가하기 위한 직류전원, 5는 8인치의 반도체 웨이퍼, 6은 유지체, 14가 고주파전원, 15가 접지전극을 나타낸다. 7은 자동압력제어기구(Auto Pressure Controller), 8a는 배기용밸브, 7b는 터보분자펌프와 로터리펌프로 구성된 배기계를 나타낸다. 자동압력제어기구(7)는 벨브(7a)의 개구정도를 조정하여 진공용기내의 압력을 조정한다.
9는 정전흡착전극(2)내에 매설된 리프트핀을 나타낸다. 4개의 리프트핀으로 웨이퍼(5)를 들어올린다. 4개의 피프트핀은 제2도에 도시되는 바와 같이 기판의 직경보다도 짧은 원의 원주상에 등간격으로 설치되어 있다. 리프트핀(9)은 축받이(11a, 11b)로 지지된 구동축(13)을 통하여 구동부재(13a)의 승강에 의해 유전체시트(3)의 표면으로부터 돌출, 몰입하도록 되어 있다. 12는 프레임으로 구동부재(13a)를 승강시키는 구동기구(22)가 설치되어 있다. 구동기구(22)는 웨이퍼(5)와 전극(2) 사이에 간극을 형성할 때에 리프트핀(9)의 돌출높이를 웨이퍼(5)를 손상하지 않는 정도의 높이로 조정할수 있다. 구체적으로 리프트핀(9)의 돌출높이를 0.1㎜에서 1㎜정도로 조정한다. 23은 시퀀서를 나타낸다. 시퀀서(23)는 벨브(1a, 1b)의 개폐, 자동압력제어기구(7)의 기동 및 구동기구(23)의 기동을 제어한다.
방법의 발명의 적절한 제1실시예로서, ANELVA-4100의 평행평판형 반응성 에칭처리용으로 모듈화된 챔버에 편입된 기판이탈기구를 사용한 기판이탈 동작을 설명한다. 웨이퍼(5)를 도시되지 않은 운반로보트를 사용하여 유전체시트(3)를 통하여 정전흡착전극(2)상에 설치한다. 다음에 직류전원(4)으로부터 정전흡착전극(2)에 직류전압을 인가한다.
벨브(1a)를 열어서 진공용기(10)에 파이프(1)로부터 에칭가스(CF+O)를 도입한다. 에칭가스의 압력을 자동압력제어기구(7)에 의해 약 10Pa로 설정한다. 다음으로 고주파전원(14)으로부터 정전흡착전극(2)에 고주파전력을 공급하고, 정전흡착전극(2)과 접지전극(15)과의 사이에 반응성 플라스마를 발생시킨다. 플라스마에 의해 정전흡착전극(2), 직류전원(4)을 포함하는 직류회로가 형성되고, 웨이퍼(5)는 정전흡착전극(2)에 고정되는 동시에 웨이퍼(5)의 표면이 에칭된다. 고주파전원(14) 및 직류전원(4)을 OFF로하여 에칭처리를 종료한다. 처리종료후도 계속하여 밸브(1a)를 연채, 가스파이프(1)로부터 애칭가스 CF+O(90/10sc㎝)를 도입하면서, 시퀀서(23)가 구동기구를 기동시켜서 정전흡착전극(2)내에 매설된 리프트핀(9)을 유도체시트(3)의 표면으로부터 0.5㎜정도 돌출시킨다. 그 한쪽에서 시퀀서(23)가 자동압력제어기구(7)를 기동시키서 에칭가스의 압력을 약 10Pa로 설정시킨다. 웨이퍼(5)가 정전흡착전극(2)으로부터 이탈하기 시작하면, 리프트핀(9)을 더욱 돌출시켜 웨이퍼(5)을 완전히 이탈시킨다. 이 경우의 리프트핀(9)의 돌출개시로부터 이탈완료까지 약 2초가 소요되었다. 제1실시예에서는 이탈시에 웨이퍼(5)와 정전기흡착용전극(2)에서 방전을 발생시키기 위한 분위기가스를 에칭가스로서 사용하였다.
제2실시예로서 에칭가스 및 분위기가스로 CF+CHF(150/50sc㎝)을 사용하였다. 분위기가스의 압력을 20Pa에 설정하고 제1실시예와 동일한 이탈동작을 행한다. 리프트핀(9)의 돌출개시로부터 이탈완료까지 약 1초 소요되었다.
제3실시예로서 제1실시예에서의 에칭처리의 종료후, 시퀀서(23)에 의해 밸브(1a)를 닫고나서, 벨브(1b)를 열어서 아르곤가스(분위기가스)(200sc㎝)를 진공용기(10)내에 도입한다.
그 도입과 동시에 시퀀서(23)가 구동기구를 기동시켜서 리프트핀(9)을 0.5㎜정도 돌출시킨다. 그 한편으로 시퀀서(23)가 자동압력제어기구(7)를 가동시켜서 아르곤가스의 압력을 약 10Pa로 설정시킨다. 리프트핀(9)의 돌출개시로부터 이탈완료까지가 약1초 소요되었다.
제4실시예로서 제1실시예에서의 에칭처리의 종료후, 분위기가스로서 N(200sc㎝)를 사용하였다. 분위기가스의 압력을 20Pa에 설정하고, 제1실시예와 동일한 이탈동작을 행하였던 바, 리프트핀(9)의 돌출개시로부터 이탈완료까지 약 1초 소요되었다.
제5실시예로서는 ANELVA-4100의 헬리콘과 에칭처리용으로 모듈화된 챔버(헬리콘과 플라스마 발생장치가 탑재되어 있다)에 편입된 기판이탈기구에서의 기판이탈동작을 나타낸다. 여기서, 기판이탈기구는 제1도에 있어서의 평행평판형 반응성 에칭처리용 모듈화된 챔버에 편입된 기판이탈기구와 완전히 동일하다. 헬리콘파 플라스마 발생장치는 미국특허 4,990,229 및 5,122,251에 기재되어 있다.
에칭가스로서 염소가스는 챔버에 도입되고, 헬리콘파 플래즈머를 발생시켜서 에칭처리를 행한다. 헬리콘파 프라스마 발생장치 및 직류전원(4)을 OFF로하여 처리를 종료한다.
그후, 분위기가스로서 질소가스(200sc㎝)를 챔버내에 도입하고, 자동압력 제어기구(7)로 약 2Pa로 설정한다. 그와 동시에 정전흡착용전극(2)내에 매설된 리프트핀(9)을 유전체시트(3)의 표면으로부터 약 0.5㎜정도 돌출시킨다. 웨이퍼(5)가 전극(2)에서 이탈을 시작하면, 리프트핀(9)을 더욱 돌출시켜 웨이퍼(5)를 완전히 이탈시킨다. 리프트핀(9)의 돌출개시부터 이탈완료까지 소요된 시간은 약3초였다.
이탈시에 충전하는 가스를 공기로 해도 무방하다. 이 경우 벤트용 벨브를 열어서 공기를 챔버내에 도입한다.
상기 실시예에서는 플라스마 에칭처리의 경우를 설명하였으나, 기판을 정전흡착하도록 한 플라스마 CVD장치, 스패터링장치, 프라스마 아싱장치에 있어서도, 본 발명의 기판이탈기구를 편입할 수 있는 동시에 본 발명의 이탈방법이 실시가능하다.
[발명의 효과]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 정전흡착에 의해 전극에 고정된 기판의 이탈을 신속 또한 용이하게 행할수 있다.

Claims (22)

  1. 정전흡착에 의해 전극에 고정된 기판과 그 전극과의 사이에 간극을 형성하고, 그 간극의 형성에 의해 기판과 전극과의 사이의 전위차를 증가시켜, 그 전위차의 증가에 의해 기판 근방에서 방전을 발생시키고, 그 방전에 의해 대전된 가스입자가 대전된 기판을 제전하고, 그리고, 기판을 전극으로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  2. 제1항에 있어서, 접지에 대한 기판의 전위차가 방전을 개시하는데 필요로 하는 전압에 달하도록 그 간극의 간격을 설정하고, 다시 기판근방에서 방전이 발생하도록 기판 주변의 분위기중에 존재하는 가스의 압력이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  3. 제2항에 있어서, 기판과 전극과의 간극의 간격이 0.1㎜에서 1㎜이하인 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  4. 제2항에 있어서, 기판주변의 분위기중에 존재하는 가스의 압력은 0.1Pa에서 500Pa인 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  5. 제2항에 있어서, 기판과 전극과의 간극에 의해 생기는 전위차는 그 간극의 간격에 비례하는 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  6. 제2항에 있어서, 접지에 대한 기판의 전위치는 기판과 전극의 간극의 간격이 확대되면 커지는 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  7. 제1항에 있어서, 기판근방에서 발생되는 방전은 DC방전인 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  8. 제1항에 있어서, 방전후, 기판과 전극과의 전위차가 방전을 유지하는데 필요로 하는 전위이하로 되었을 때에, 기판이 전극으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  9. 제8항에 있어서, 8인치 기판에 있어서 그 표면전위가 220V이하로 되었을 때에 기판이 전극으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  10. 제1항에 있어서, 기판주변의 분위중에 존재하는 가스는 공기, 불황성가스, 질소가스 또는 이들의 혼합가스인 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  11. 제10항에 있어서, 유량 200sc㎝, 압력 20Pa으로 질소가스를 도입하는 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  12. 제1항에 있어서, 기판주변의 분위기중에 존재하는 가스는 기판을 처리하는 가스인 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  13. 제12항에 있어서, 기판처리용 가스는 CF4+O2인 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  14. 제12항에 있어서, 기판처리용 가스는 CF4+CHF2인 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  15. 제1항에 있어서, 전극면으로부터 핀이 돌출함으로써 기판과 그 전극과의 사이에 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  16. 제15항에 있어서, 전극면으로부터 돌출하는 핀의 높이는 기판이 파손되지 않을 정도의 높이인 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  17. 제16항에 있어서, 전극면으로부터 돌출하는 핀의 높이가 0.1㎜이상에서 1㎜이하인 것을 특징으로 하는 이탈방법.
  18. 정전흡착에 의해 기판을 전극에 고정하기 위한 클램프기구와, 기판과 전극사이에 간극을 형성하기 위하여 그 전극면으로부터 돌출하는 수단과, 기판근방에서 방전을 발생시키는 분위기로 하기 위해 가스를 도입하는 수단과, 그 가스의 압력을 일정하게 조정하기 위한 수단, 그리고, 가스도입수단, 돌출수단, 압력조정수단을 순차적으로 가동시키기위한 시퀀서를 가진 것을 특징으로 하는 기판이탈기구.
  19. 제18항에 있어서, 돌출수단은 기판의 가장자리 이외의 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판이탈기구.
  20. 제19항에 있어서, 4개의 돌출수단이 기판의 직경보다도 짧은 직경의 원의 원주상에 등간격으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판이탈기구.
  21. 제18항에 있어서, 기판의 중심에 위치한 돌출수단의 선단이 기판의 직경보다 짧은 원형의 받침대를 가지며, 몰입시에는 그 원형 받침대와 전극은 동일평면으로 되는 것을 특징으로 하는 기판이탈기구.
  22. 제18항에 있어서, 기판이 파손되지 않을 정도의 높이로 돌출수단의 높이를 조절하는 구동기구를 가진 것을 특징으로 하는 기판이탈기구.
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