TW202044743A - 靜電吸附裝置及除電方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為對用以載置基板之載置台所設置的靜電夾具來進行適當的除電。
一種靜電吸附裝置，係具有於介電體內內建有電極與加熱器的靜電夾具之靜電吸附裝置，具有：直流電源部，係具有會對該電極供應直流電力之直流電源；第1除電電路，係連接於該直流電源與該電極之間的電力供應路徑；以及第2除電電路，係連接於該第1除電電路與該電極之間的該電力供應路徑；該第1除電電路係具有可透過電壓下降用電阻組件來連接或阻隔該電極與大地側之第1接地繼電器；該第2除電電路係具有可連接或阻隔該第1除電電路與該第2除電電路之間之隔離繼電器，以及會連接於該隔離繼電器與該電極之間的該電力供應路徑，且可不透過電阻組件來連接或阻隔該電極與大地側之第2接地繼電器。

Description

靜電吸附裝置及除電方法
本揭示係關於一種靜電吸附裝置及除電方法。
專利文獻1中揭示一種靜電吸附裝置，具有：介電體，係內包有電極，並藉由朝該電極之直流電壓的施加，而藉由靜電力來吸附被吸附物；溫度測定機構，係用以測量該被吸附物的溫度；以及吸附狀態判別機構，係偵測該溫度測定機構所測定之該被吸附物的溫度曲線，並依據所偵測之該溫度曲線，來判別該被吸附物與該介電體的吸附狀態。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2004-47512號公報
本揭示相關之技術係對用以載置基板之載置台所設置的靜電夾具來進行適當的除電。
本揭示之一樣態為一種靜電吸附裝置，係具有於介電體內內建有電極與加熱器的靜電夾具之靜電吸附裝置，具備：直流電源部，係具有會對該電極供應直流電力之直流電源；第1除電電路，係連接於該直流電源與該電極之間的電力供應路徑；以及第2除電電路，係連接於該第1除電電路與該電極之間的該電力供應路徑；該第1除電電路係具有可透過電壓下降用電阻組件來連接或阻隔該電極與大地側之第1接地繼電器；該第2除電電路係具有可連接或阻隔該第1除電電路與該第2除電電路之間之隔離繼電器，以及會連接於該隔離繼電器與該電極之間的該電力供應路徑，且可不透過電阻組件來連接或阻隔該電極與大地側之第2接地繼電器。
依據本揭示，便可對用以載置基板之載置台所設置的靜電夾具來進行適當的除電。
1:成膜裝置
10:處理容器
10a:排氣口
10b:開口
11:排氣裝置
12:接合器
13:閘閥
15:載置台
17:載置台驅動機構
18:氣體供應頭
20:頭部驅動機構
30、32:金屬靶材
31、33:保持具
38:氣體供應部
39:氣體供應源
50:靜電吸附裝置
51:靜電夾具
51a:襯墊
61a:陽極側端子
61b:陰極側端子
62a、62b:外部端子
52、53:電極
54、55:加熱器
60:直流電源部
61:直流電源
62:第1除電電路
63、64:接地繼電器
70:中間接地裝置
71:第2除電電路
73、74:隔離繼電器
75、76:導電路徑
77、78:接地繼電器
80:控制裝置
R1、R2:電壓下降用電阻
S:空間
W:晶圓
圖1係概略顯示具有本實施型態相關的靜電吸附裝置之成膜裝置的概略構成之說明圖。
圖2係顯示本實施型態相關之靜電吸附裝置的概略構成之說明圖。
圖3係顯示圖2之靜電吸附裝置中，靜電夾具為稼動狀態時的樣態之說明圖。
圖4係顯示圖2之靜電吸附裝置中，實施第1除電工序時的樣態之說明圖。
圖5係顯示圖2之靜電吸附裝置中，實施第2除電工序時的樣態之說明圖。
在半導體元件之製造過程中，係使用會利用靜電力之被稱作靜電夾具的吸附組件來作為用以將半導體晶圓(以下稱作「晶圓」)等基板保持在載置台的特定位置之構造。由於係使用靜電力來吸附保持基板，基於即使是真空中而仍可利用等觀點，因此被利用在成膜裝置或電漿蝕刻裝置等的電漿處理裝置。
專利文獻1所記載之靜電夾具係由設置於載置台之介電體與一對電極所構成，介電體係由陶瓷、樹脂等絕緣性材料所構成。然後，藉由分別對前述一對電極施加極性不同的直流電壓，而藉由基板的內面與介電體的載置面所產生之靜電力來吸附基板。該等電極係被埋入於介電體的內部，進一步地，介電體內係內建有用以將基板加熱至特定溫度之加熱器。
從載置台來搬送晶圓之際，為了解除靜電夾具所致之吸附，且為了停止對於電極之直流電壓的施加，並進一步地去除殘留電荷，專利文獻1所記載之靜電夾具係切換從直流電源朝供電線之電力供應的開啟/關閉，當供 電開關為開啟時會被連接於直流電源側，當關閉時則是被連接於大地側而在供電部內會成為接地。
然而，即便是使供電開關為關閉來連接於大地側而接地，仍有晶圓被吸附的情況。發明人調查、檢討其原因後，得知其為來自介電體內所內建之加熱器的溢漏電流而造成的影響。亦即，這是因為當加熱器作動時，溢漏電流會從加熱器流至介電體內，而透過介電體的固有電阻來讓電極帶電，便會因此而產生靜電力，導致晶圓被吸附。由於供電部內的大地側係為了保護電源而設置有電壓下降用電阻，故介電體內的殘留電荷並未完全地朝大地側被釋放，便導致電極的蓄電。
因此，本揭示相關之技術係在於介電體內內建有加熱器靜電夾具等之靜電吸附裝置中，即便是溢漏電流從該加熱器流出，仍會適當地進行除電來防止電極的蓄電，以防止電源停止時晶圓被吸附。
以下，便針對本實施型態相關之靜電吸附裝置的構成，參照圖式來加以說明。此外，本說明書中，實質地具有相同的功能構成之要素中，係賦予相同的符號而省略重複說明。
<成膜裝置>
圖1係概略顯示本實施型態相關之靜電吸附裝置所被應用之成膜裝置1的概略構成之側面剖面的說明圖。如圖所示，成膜裝置1係具有處理容器10。處理容器10係由例如鋁所構成，且連接於接地電位。處理容器10內係形成有空間S。處理容器10之底部的排氣口10a係透過接合器12而連接有用以將空間S減壓之排氣裝置11。又，處理容器10的側壁係形成有晶圓W搬送用的開口10b，且設置有用以開閉該開口10b之閘閥13。
處理容器10內係設置有用以載置晶圓W之載置台15。載置台15係具有靜電吸附裝置50。有關靜電吸附裝置50的詳細構成將敘述於後。
載置台15係透過支軸16而連接於載置台驅動機構17。藉此，載置台15便會旋轉自如或上下移動自如。
處理容器10內係設置有旋轉自如的氣體供應頭18。氣體供應頭18係透過支軸19而連接於頭部驅動機構20。藉此，氣體供應頭18便可在覆蓋載置台15上的晶圓W之位置處，對晶圓W供應來自氣體供應源21的特定 氣體，例如氧化氣體。又，藉由搬送機構(圖中未顯示)而與載置台15之間傳遞晶圓W之際，氣體供應頭18可旋轉並移動至不會干擾到該搬送機構之位置。
載置台15的上方係設置有金屬靶材30、32。金屬靶材30、32可對應於欲成膜之金屬氧化層的種類來任意做選擇。各金屬靶材30、32係藉由保持具31、33而被加以保持。金屬靶材30、32係透過保持具31、33而與各直流電源34、35相連接。
處理容器10內的上部處之金屬靶材30、32之間係設置有氣體供應部38，可從氣體供應源39來朝載置台15供應特定氣體，例如氬氣。
<靜電吸附裝置>
靜電吸附裝置50如圖2所示，係具有由介電體，例如氮化鋁等陶瓷所構成的靜電夾具51。又，靜電吸附裝置50係具有會對靜電夾具51供應直流電力之直流電源部60。直流電源部60係具有直流電源61與第1除電電路62。進一步地，靜電吸附裝置50係具有中間接地裝置70，該中間接地裝置70係具有第2除電電路71。
靜電夾具51的上面係設置有用以在與晶圓W之間維持微小距離來直接支撐晶圓W之襯墊51a。
靜電夾具51的內部係設置有一對電極52、53。亦即，靜電夾具51係構成為具有所謂的雙極型電極之靜電夾具。然後，靜電夾具51內之電極52、53的下側係設置有會因來自電源(圖中未顯示)之電力的供應而發熱之加熱器54、55。
直流電源部60的直流電源61係具有陽極側端子61a與陰極側端子61b。陽極側端子61a係電連接有用以朝外部輸出之外部端子62a。陽極側端子61a與外部端子62a之間係透過電壓下降用電阻R1而連接有接地繼電器63的一端部，進一步地接地繼電器63的另一端部係連接於大地側。陰極側端子61b係連接有用以朝外部輸出之外部端子62b。陰極側端子61b與外部端子62b之間係透過電壓下降用電阻R2而連接有接地繼電器64的一端部，進一步地接地繼電器64的另一端部係連接於大地側。該等另一端部乃連接於大 地側之接地繼電器63、64，以及接地繼電器63、64的一端部側所設置之電壓下降用電阻R1、R2係構成第1除電電路62。
中間接地裝置70內的第2除電電路71係具有一端部側會連接於直流電源部60的外部端子62a之隔離繼電器73，與一端部側會連接於直流電源部60的外部端子62b之隔離繼電器74。隔離繼電器73的另一端部側係透過作為電力供應路徑之導電路徑75而與靜電夾具51內的電極52電連接。隔離繼電器74的另一端部側則是透過作為電力供應路徑之導電路徑76而與靜電夾具51內的電極53電連接。
中間接地裝置70內的第2除電電路71中，隔離繼電器73與電極52之間的導電路徑75係連接有接地繼電器77的一端部側，該接地繼電器77的另一端部側則是連接於大地側。又，隔離繼電器74與電極53之間的導電路徑76係連接有接地繼電器78的一端部側，該接地繼電器78的另一端部側則是連接於大地側。該等接地繼電器77系朝大地側之導電路徑，接地繼電器78系朝大地側之導電路徑並未特別設置有電阻組件，以盡量抑制該等導電路徑的固有電阻。
前述直流電源部60中之直流電源61的ON-OFF、第1除電電路62中之接地繼電器63、64的連接與阻隔(即ON-OFF)、中間接地裝置70內的第2除電電路71中之隔離繼電器73、74的連接與阻隔(即ON-OFF)、以及第2除電電路71中之接地繼電器73、74的連接與阻隔(即ON-OFF)係藉由控制裝置80而受到控制。上述般之控制雖係藉由電腦控制而被控制，但各繼電器的ON-OFF本身亦可利用使用了螺旋管等專用的機械繼電器而在硬體上做控制。當然不限於上述般在硬體上做控制，而亦可為電子式控制。
<除電方法>
本實施型態相關之靜電吸附裝置50係具有以上的構成，接下來便針對使用此靜電吸附裝置50之除電方法一範例來加以說明。
如圖2所示般地，過去係藉由靜電夾具51內所內建之加熱器54、55，而如圖示般地於各加熱器54、55與電極52、53之間，以及電極52、53與靜電夾具51的表面之間存在有電阻、電容器所構成的等價電路。於是，即便是電極52、53與直流電源61之間被阻隔，仍會因來自加熱器54、55的溢 漏電流，且因加熱器54、55與電極及靜電夾具51的表面間之固有電阻，而導致靜電夾具51被蓄電，則在靜電夾具51的表面，電極52側便會有正電荷聚集，電極53側則是有負電荷聚集，其結果，便會有與晶圓W之間作用有靜電力而無法解除晶圓W的吸附之情況。
然而，依據實施型態相關之靜電吸附裝置50，則即便是有上述般來自加熱器54、55的溢漏電流之情況，而仍可防止靜電夾具51的蓄電。以下，便針對其機制一範例來加以說明。
首先，圖3係顯示靜電夾具51為作動狀態之樣態。亦即，如圖3所示般地，直流電源部60中的第1除電電路62中，係使接地繼電器63、64成為開放狀態(阻隔狀態)。然後，中間接地裝置70內的第2除電電路71中，係使隔離繼電器73、74成為封閉狀態(連接狀態)，且使接地繼電器77、78成為開放狀態(阻隔狀態)。
在此狀態下，使直流電源部60的直流電源61為ON後，直流電流會從隔離繼電器73透過導電路徑75而流至電極52，則正電荷便會聚集在電極52。藉此，正電荷便會聚集在電極52上方的靜電夾具51表面。另一方面，關於陰極側，負電荷則是會透過導電路徑76而聚集在電極53上方的靜電夾具51表面。如此般地，靜電夾具51表面會分區域而聚集有正電荷與負電荷，則晶圓W便會因約翰森-拉別克力而被吸附在靜電夾具51。
接下來，在解除(即停止)靜電夾具51的稼動狀態之情況下，首先，係使直流電源部60的直流電源61為OFF。然後與此同時地，如圖4所示，首先，在中間接地裝置70內的第2除電電路71中，係使隔離繼電器73、74仍然為封閉狀態(連接狀態)，又，亦使接地繼電器77、78仍然為開放狀態(阻隔狀態)。另一方面，在直流電源部60中的第1除電電路62中，則是使接地繼電器63、64為封閉狀態(連接狀態)。
藉此，藉由第1除電電路來進行第1除電步驟，電極52的正電荷會經過導電路徑75，並從隔離繼電器73經過第1除電電路的接地繼電器63而流至大地側。又，電極53的負電荷亦會經過導電路徑76，並從隔離繼電器73經過第1除電電路的接地繼電器64而流至大地側。
在進行透過該第1除電電路的接地繼電器63、64來釋放電荷之工序特定時間後，便藉由第2除電電路71來進行第2除電步驟。亦即，如圖5所示般地，係使第1除電電路中之接地繼電器63、64仍然為封閉狀態(連接狀態)。另一方面，在中間接地裝置70內的第2除電電路71中，則是使隔離繼電器73、74成為開放狀態(阻隔狀態)，且使接地繼電器77、78成為封閉狀態(連接狀態)。藉此，藉由第2除電電路71來進行第2除電步驟。
亦即，直流電源部60中的第1除電電路62中，直流電源部60內的殘留電荷會透過接地繼電器63、64而朝大地側被釋放。另一方面，中間接地裝置70內的第2除電電路71中，由於隔離繼電器73、74為開放狀態(阻隔狀態)，故直流電源部60與中間接地裝置70便會被完全地隔離。
然後，中間接地裝置70的第2除電電路71中，接地繼電器77、78為封閉狀態(連接狀態)，由於接地繼電器77、78系的導電路徑並未特別設置有電阻元件，故電荷會變得非常容易流動。於是，當電荷流至與接地繼電器77、78電連接之導電路徑75、76的情況，便可迅速地從接地繼電器77、78逃逸至大地側。
於是，即便是來自例如加熱器54、55的溢漏電流流到靜電夾具51中，仍可使此時的電荷迅速地透過接地繼電器77、78而逃逸至大地側。因此，便可防止來自加熱器54、55的溢漏電流而導致靜電夾具51的蓄電。
前述實施型態中，由於第2除電電路71係設置於中間接地裝置70內，故藉由將中間接地裝置70自直流電源部60分離，且連接於例如具有電壓不同的其他直流電源之直流電源部，便可同樣地實施前述般之第2除電步驟。於是，前述實施型態相關之靜電吸附裝置50便會有很高的汎用性。當然，第2除電電路71亦可設置於直流電源部60內。
又，上述般之除電機制，亦即先進行第1除電步驟，經過特定時間後再實施第2除電步驟之機制雖係藉由控制裝置80來進行，但此控制亦可依據例如預先設定的程式來進行。又，該特定時間係依據直流電源61的種類、靜電夾具51的材質、電極52、53的配置、加熱器54、55的種類、配置等來做設定。又再者，前述程式雖係儲存在控制裝置80內的程式儲存部(圖中 未顯示)，但亦可為被記錄在能夠被電腦讀取的記憶媒體者，且為由該記憶媒體被安裝在控制裝置80者。
本說明書所揭示之實施型態應被認為所有要點僅為例示而非用以限制本發明之內容。上述實施型態可在未背離添附的申請專利範圍及其要旨之範圍內，而以各種型態來做省略、置換或變更。
此外，下述般之構成亦屬於本揭示之技術範圍。
(1)一種靜電吸附裝置，係具有於介電體內內建有電極與加熱器的靜電夾具之靜電吸附裝置，具有：
直流電源部，係具有會對該電極供應直流電力之直流電源；
第1除電電路，係連接於該直流電源與該電極之間的電力供應路徑；以及第2除電電路，係連接於該第1除電電路與該電極之間的該電力供應路徑；
該第1除電電路係具有可透過電壓下降用電阻組件來連接或阻隔該電極與大地側之第1接地繼電器；
該第2除電電路係具有可連接或阻隔該第1除電電路與該第2除電電路之間之隔離繼電器，以及會連接於該隔離繼電器與該電極之間的該電力供應路徑，且可不透過電阻組件來連接或阻隔該電極與大地側之第2接地繼電器。
(2)如(1)所記載之靜電吸附裝置，其中該第1除電電路係設置於該直流電源部。
(3)如(1)或(2)所記載之靜電吸附裝置，其中該第2除電電路係設置於該直流電源部與該電極間所設置之中間接地裝置。
(4)如(1)~(3)任一者所記載之靜電吸附裝置，其係具有會控制該第1接地繼電器、該第2接地繼電器及該隔離繼電器的連接或阻隔之控制裝置。
(5)一種靜電夾具之除電方法，係使用如(1)~(4)任一者所記載的靜電吸附裝置之靜電夾具之除電方法，具有以下工序：
第1除電工序，係在停止朝該電極之直流電力供應的同時或之後會藉由該第1除電電路來去除該靜電夾具的電荷；以及
第2除電工序，係在該第1除電工序後，會將該第1除電電路自該電力供應路徑隔離，並與該隔離同時地或經過特定時間後，會藉由該第2除電電路來去除該靜電夾具的電荷。
50:靜電吸附裝置
51:靜電夾具
51a:襯墊
61a:陽極側端子
61b:陰極側端子
62a、62b:外部端子
52、53:電極
54、55:加熱器
60:直流電源部
61:直流電源
62:第1除電電路
63、64:接地繼電器
70:中間接地裝置
71:第2除電電路
73、74:隔離繼電器
75、76:導電路徑
77、78:接地繼電器
80:控制裝置
R1、R2:電壓下降用電阻
W:晶圓

Claims (5)

  1. 一種靜電吸附裝置，係具有於介電體內內建有電極與加熱器的靜電夾具之靜電吸附裝置，具有：
    直流電源部，係具有會對該電極供應直流電力之直流電源；
    第1除電電路，係連接於該直流電源與該電極之間的電力供應路徑；以及
    第2除電電路，係連接於該第1除電電路與該電極之間的該電力供應路徑；
    該第1除電電路係具有可透過電壓下降用電阻組件來連接或阻隔該電極與大地側之第1接地繼電器；
    該第2除電電路係具有可連接或阻隔該第1除電電路與該第2除電電路之間之隔離繼電器，以及會連接於該隔離繼電器與該電極之間的該電力供應路徑，且可不透過電阻組件來連接或阻隔該電極與大地側之第2接地繼電器。
  2. 如申請專利範圍第1項之靜電吸附裝置，其中該第1除電電路係設置於該直流電源部。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之靜電吸附裝置，其中該第2除電電路係設置於該直流電源部與該電極間所設置之中間接地裝置。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之靜電吸附裝置，其係具有會控制該第1接地繼電器、該第2接地繼電器及該隔離繼電器的連接或阻隔之控制裝置。
  5. 一種靜電夾具之除電方法，係使用如申請專利範圍第1至4項中任一項之靜電吸附裝置的靜電夾具之除電方法，具有以下工序：
    第1除電工序，係在停止朝該電極之直流電力供應的同時或之後會藉由該第1除電電路來去除該靜電夾具的電荷；以及
    第2除電工序，係在該第1除電工序後，會將該第1除電電路自該電力供應路徑隔離，並與該隔離同時地或經過特定時間後，會藉由該第2除電電路來去除該靜電夾具的電荷。
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