(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電チャックへのワークピースのチャック・デチャック方法であって、
前記静電チャック内の電極にチャック電圧を印加して、前記ワークピースを前記静電チャックのワークピース支持面に静電気的に保持するステップと、
発振波形を有するデチャック電圧を前記電極に印加して、前記ワークピースと前記静電チャックの前記ワークピース支持面との間にヒステリシスサイクルを有する電界を発生させ、これにより、ヒステリシスサイクルを有する電界が前記ワークピースと前記静電チャックの前記ワークピース支持面との間に蓄積された電荷を放電させるステップと、
を有し、
電荷を放電させる際に、前記ワークピースと前記静電チャックの前記ワークピース支持面との間に蓄積されたエネルギーが前記抵抗誘導負荷回路を介して放電されることで、前記デチャック電圧が発生され、前記ワークピース及び前記静電チャックがコンデンサを形成し、前記抵抗誘導負荷回路が並列に接続されたコイルと抵抗要素とを備え、前記抵抗誘導負荷回路と前記コンデンサが並列に接続され、
前記方法が更に、
放電中、前記抵抗要素の抵抗を制御するステップを有する、
方法。
【請求項２】
前記静電チャックが、ワークピースに印加されるチャック・デチャック電圧と静電チャック内の電極とを有するモノポーラ静電チャックである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
モノポーラ静電チャックを有するイオン注入システムにおける半導体ウエハのチャック・デチャック方法であって、
前記静電チャック内の電極にチャック電圧を印加して、前記半導体ウエハを前記静電チャックのウエハ支持面に静電気的に保持するステップと、
前記半導体ウエハを処理するステップと、
発振波形を有するデチャック電圧を前記電極に印加して、前記半導体ウエハと前記静電チャックの前記ウエハ支持面との間にヒステリシスサイクルを有する電界を発生させ、これにより、ヒステリシスサイクルを有する電界が前記半導体ウエハと前記静電チャックの前記ウエハ支持面との間に蓄積された電荷を放電させるステップと、
を有し、
電荷を放電させる際に、前記半導体ウエハと前記静電チャックの前記ウエハ支持面との間に蓄積されたエネルギーが前記抵抗誘導負荷回路を介して放電されることで、前記デチャック電圧が発生され、前記半導体ウエハ及び前記静電チャックがコンデンサを形成し、前記抵抗誘導負荷回路が並列に接続されたコイルと抵抗要素とを備え、前記抵抗誘導負荷回路と前記コンデンサが並列に接続され、
前記方法が更に、
放電中、前記抵抗要素の抵抗を制御するステップを有する、
方法。
【請求項４】
前記チャック電圧が、ＤＣ電圧である、請求項１又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記デチャック電圧が、経時的に減少するピーク振幅を有する、請求項１又は３に記載の方法。
【請求項６】
前記デチャック電圧が、経時的に直線的に減少するピーク振幅を有する、請求項１又は３に記載の方法。
【請求項７】
前記デチャック電圧が、経時的に周波数が増大する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記抵抗要素の抵抗が、前記デチャック電圧の発振波形の形状を制御するように調節されている、請求項１又は３に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの電極と、ワークピース支持面とを有する静電チャックから、前記ワークピース支持面に静電的に保持されたワークピースをデチャックするための装置であって、
一方の極がアースと前記ワークピースに電気的に結合され、他方の極が前記少なくとも１つの電極と電気的に結合された電源と、
前記少なくとも１つの電極とアースとの間に選択的に結合されたコイルと、
前記少なくとも１つの電極とアース間に選択的に結合された制御可能な抵抗要素と、
を備え、
前記ワークピース及び前記静電チャックがコンデンサを形成し、抵抗誘導負荷回路が並列に接続された前記コンデンサと前記抵抗要素とを備え、前記抵抗誘導負荷回路と前記コンデンサが並列に接続されており、
前記ワークピースと前記静電チャックの前記ワークピース支持面との間に蓄積されたエネルギーが前記抵抗要素を介して放電されることで、発振波形を有するデチャック電圧が発生され、前記デチャック電圧が前記少なくとも１つの電極に印加されることで、前記ワークピースと前記ワークピース支持面との間にヒステリシスサイクルを有する電界を発生させる、装置。
【請求項１０】
前記抵抗要素が、一定エネルギー量を消費するよう制御される、請求項９の装置。
【請求項１１】
前記抵抗要素が、放電制御回路と、抵抗負荷デバイスとを有し、
該放電制御回路が、該抵抗負荷デバイスに消費されるエネルギー量を制御する、請求項９の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電チャックから半導体ウエハを高速でデチャック（脱チャック）する方法に関する。本発明は特に、ヒステリシス放電サイクルを用いることによって静電チャックからウエハをデチャックする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータグラフィクスプロッタでの紙のシートを保持から半導体製造工程チャンバ内での半導体ウエハの保持に至るまで、静電チャック（ＥＳＣ:Electrostatic chuck）は、さまざまな用途でワークピースの保持に用いられている。静電チャックは設計形状が多様であるが、これら全ては、チャック内の１つ以上の電極に電圧を印加してワークピースと電極にそれぞれ逆となる極性の電荷を誘起するという原理に基づいている。逆極性電荷間の静電引力はワークピースをチャックに押圧し、これによってワークピースを保持する。
【０００３】
静電チャックを用いる際に生ずる問題の１つに、「デチャック（脱チャック）」中にワークピースとチャック間に残留する静電力を取り去ることが困難であるという問題がある。この残留静電力は、ワークピースと静電チャック支持面の間のインターフェースに蓄積された電荷に起因して生じる。デチャック技術の中には、電極とワークピースの双方をアースに接続するものがある。別のデチャック技術では、電極に印加される直流チャック電圧の極性を逆にして電極を放電させるものもある。しかし、こうした技術は電極およびウエハの全電荷をなくすのに完全に有効というわけではない。従って、電極とウエハの残留電荷による残留静電引力に打勝つには機械力が必要となる場合が多い。ウエハを引離すのに用いられる機械力はウエハを「ポンとはじく」、すなわちチャックから多少とも予測不可能な具合に引離すことがある。これはウエハの損傷あるいは意図せぬ場所からウエハを回収しなければならない面倒を生ずる。従って、できるだけ低い残留静電引力下、すなわちウエハを「ポンとはじく」ことのない残留静電引力下に置いた状態で、ウエハを引離す操作が、良いデチャック操作なのである。
【０００４】
更に、ただ単に電極間の電位差をなくすこうした一般的なデチャック方法を用いる時、これらの方法によるデチャックに要する時間は高圧回路の抵抗コンデンサ（ＲＣ）時定数ならびに電極・ウエハシステムの有効電荷緩和時定数によって画定される。この時定数は有効抵抗率・誘電率の積によって与えられる。ここでρは電極とウエハ間の誘電体層（すなわちチャック材料）の体積抵抗率、εoは自由空間の誘電率、εｒは誘電体層の比誘電率である。この方法によるデチャックに要する合計時間は数秒程度であることが多い。
【０００５】
別のデチャック方法は、静電チャックに最適ではあるがゼロではないデチャック電圧を印加することである。１９９５年１０月１７日発行のBirangらの米国特許第５,４５９,６３２号には、チャック電圧と極性が同一の最適デチャック電圧の決定・印加方法が開示されている。また別のデチャック方法は、最適デチャック期間における最適デチャック電圧の決定・印加に関する。これは１９９８年８月１３日に出願のLooらの米国特許出願第０８／６９６,２９３号の主題である。こうした従来のデチャック方法は、ウエハと電極から残留電荷をなくすためには有効であるが、いずれの引例も高速デチャック、すなわち１００ｍｓ程度のデチャックに関するものではない。
【０００６】
高速デチャック動作の必要性が最も強く感じられるのは単一ウエハ処理システムである。ここでは高いウエハ毎の均一性という特長はウエハ処理能力を低下させることによって達成されるのである。単一ウエハイオン注入システムのようなシステムでは、ウエハのデチャックに要する時間はシステムの処理能力にかなりの影響を与えることがある。１９９５年８月２２日に発行のBlakeらの米国特許第５,４４４,５９７号には、イオン注入システム内にウエハを保持する双極静電チャックが記載されている。双極静電チャックは、誘電体チャック材料に埋設された１対の電極を有し、差動電圧を１対の電極に印加してウエハの裏面に電荷の蓄積、最終的にはウエハを保持する静電力を得るよう構成されている。ウエハはチャック電圧と極性が逆の直流電圧を印加した後、切替えたＤＣ波形（要するにＡＣ波形）を加え残留電荷をなくすことによってデチャックされる。デチャック電圧はウエハではなく１対の電極に直接接続されているので、本質的にはウエハはフロート電極を形成する。こうした状態において電荷はウエハから間接的に除去される。このウエハからの電荷除去は極めて困難であり、インターフェースが放電するのでかなりの時間が必要となることがある。
【０００７】
また、デチャック時間はウエハを支持するプラテンがウエハ処理中垂直方向に向けられるシステム、例えばイオン注入システムでは長くなる。こうしたシステムでは、重力はチャック工程の助けとならず、またプラテンを垂直向きにする際十分なウエハ保持力を確保するには極めて大きいチャック力が必要である。このように大きいチャック力はかなりのチャック電圧、すなわち水平配向チャックで用いられるチャック電圧より一般にはるかに高い電圧を静電チャックに印加する必要がある。この高いチャック電圧によって、かなりの残留電荷がチャック電圧オフ後もウエハとチャック間に存続することになる。従来のデチャック技術を用いれば、この大きい残留電荷を短期間に除去し得ない。こうした状態ではウエハ処理システムのスループットは有害な影響を受ける。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、単一ウエハシステムで用いられる静電チャックにウエハをチャック、高速デチャックする別の方法が求められている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この従来技術の欠点は、ヒステリシス デチャック サイクルを用いた、静電チャックからワークピースをデチャックする方法及びシステムによって、解消される。このヒステリシスサイクルは、陰極線管等の目的物を消磁する消磁信号で用いられる周知のヒステリシスサイクルより導き出される。ワークピースと静電チャックワークピース支持面との間のインターフェースに印加される電界のヒステリシスサイクルを用いることにより、残留電荷を０あるいは所定値まで効果的に放電する。
【００１０】
本発明の例示的な具体例では、本発明の方法を用いて、電極を１つだけ誘電チャック本体に埋設されて有するモノポーラ静電チャックを放電する。半導体ウエハ又はその他のワークピースをチャックするため、ウエハはチャック上に導電コンタクトに接して配置される。このコンタクトは、ウエハに第１の電圧を印加する。この第１の電圧とは大きさの異なる第２の電圧が、チャック内部の電極に印加される。ウエハから電極への差動電圧により電荷がウエハと電極に蓄積され、ウエハはチャック上に保持される。チャック本体が窒化アルミニウム等の半導体材料で作られている場合、電極の電荷はウエハ下のチャック本体表面に移動する。このように、チャック表面の表面電荷とウエハ裏面の電荷により、ウエハをチャック上に保持する。この電荷移動効果は、ヨンセンラーベク効果として知られている。モノポーラチャックにおけるヨンセンラーベク効果は、ウエハを保持する極めて効果的かつ強力な静電力を与える。しかし、このようなチャックでも、電荷の除去は大変困難である。
【００１１】
ウエハをモノポーラチャックから高速でデチャックするため、本発明は、残留電荷がなくなるよう、ウエハと電極の間に電圧を印加してヒステリシス放電サイクルを実行する、即ち、チャックのウエハ支持面とウエハ間のインターフェースにヒステリシス電界が生成する。この電界発生に用いられる電圧は、直線減衰ＡＣ波形である。２００ｍｓ未満の高速でのデチャックを実現するためには、このインターフェースにおける電界の形状が大変重要である。また、周波数がリニアに増加する（すなわち波形が鋭角変化する）ＡＣ波形を用い、適切な放電電界が形成される。
【００１２】
静電チャックの放電に用いられるヒステリシスサイクルの最終結果によれば、チャックはモノポーラチャックであっても極めて高速に、すなわち２００ｍｓ以下で放電可能である。従って、単一ウエハイオン注入システム等の単一ウエハ半導体処理システムが、非常に高いスループットでウエハを処理することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、半導体ウエハ処理システム１００、例えばウエハ処理中にシステム内でウエハ１１４を保持するモノポーラ静電チャックを有するイオン注入システムの概略断面図である。このイオン注入システム１００は、真空チャンバ１００と、イオンビームソース１０４と、静電チャック１０６と、高圧電源１１０と、静電チャックコントローラ１１２とを備えている。静電チャック１０６は、誘電チャック本体１１６内に埋め込まれた電極１０８を有している。誘電チャック本体１１６は、窒化アルミニウム等のセラミック材料製の円筒状パックでできている。窒化アルミニウム以外の誘電材料も使用可能であるが、窒化ホウ素、酸化チタン、あるいは酸化クロムをドープしたアルミナはヨンセンラーベク効果を促進する（以下で詳細に述べる）。
【００１４】
電極１０８は、モリブデン等の導電材料の板または層である。電極１０８は、高圧電源１１０の一方の端子に接続される。高圧電源１１０の他方の端子が、ウエハ支持面１２０から伸長する表面電極ないしピン１１８に、チャック本体を介して接続される。ピン１１８は、ウエハの裏面に接触するようにデザインされており、これにより、チャック電圧、例えばＤＣ５００Ｖが、電源１１０によってウエハ１１４上の電極１０８に供給されるようになる。
【００１５】
チャック電圧が印加されると、電荷が電極からチャック本体へ移動し、正反対の電荷がウエハの裏面に誘起されるので、ウエハはヨンセンラーベク効果によってチャックされる。ヨンセンラーベク効果については、１９９２年５月２６日発行の米国特許第５,１１７,１２１号に詳細に記述されている。ヨンセンラーベク効果（Ｊ−Ｒ効果）によって生じたチャック力は大変強力で、チャックを垂直に配置することができ、またこれは水平状態から機械的に移動することができ（破線で示した）、その際、ウエハがチャック表面に沿って移動することがない。垂直状態にあるときは、チャックが垂直面内を物理的に移動し（矢印１２２で示すように）、イオンビーム１２４が水平にスキャンされるので、ウエハの全領域がイオンビーム１２４に曝露される。
【００１６】
本発明で使用可能な静電チャックの例示的な一形式として、ヨンセンラーベクモノポーラチャックの説明をしているが、本発明は、残留電荷の高速放電が必要な静電チャックすべてに有効である。このようなチャックには、バイポーラチャック、誘電チャック、多重電極チャック、非ヨンセンラーベクチャック等がある。
【００１７】
本発明は、ヒステリシス放電サイクルを静電チャック１０６に適用した半導体ウエハ１１４の高速デチャック方法である。１つの参照事項としては、イオン注入システムで用いられるセラミック静電チャックの高速デチャック時間は約２００ｍｓ以下である。
【００１８】
ウエハと静電チャックのインターフェース（チャック１０６の表面１２０に沿う）と、電極１０８と静電チャック表面１２０間の領域１２６とにおける、基本的なヒステリシス荷電挙動によって、残留電荷による「メモリー効果」の問題が生ずる。この「メモリー効果」には複数の原因がある。電界が十分低い場合、材料は静電気的に「柔軟」であり、印加電界がなくなると残留電荷もなくなる。しかし電界が十分大きい場合、「可塑的」挙動は見られるが、印加電界がなくなっても、すなわちチャック電圧がなくなった後も若干の残留電荷が残存する。磁気記憶システムの製作にこのヒステリシス挙動が使われてきたが、このメモリー効果を克服することも高速デチャック方法開発における長年の課題の一つである。
【００１９】
このヒステリシス挙動は、図２aに示した電界―電荷ヒステリシス曲線２００によって示すことができる。ここで静電チャックの残留電荷２０２は印加電界２０４の関数として描かれる。電極・ウエハに正の電圧を印加して増加させると、静電チャックの電荷は経路ＡＢをたどる。電圧を減ずると静電チャックの電荷は経路ＢＡではなくＢＣをたどる。ヒステリシスのためである。逆極性で同様の電圧サイクルを加えると、静電チャックの電荷は経路ＣＤ，ＤＡとなり、全ヒステリシスサイクルが終了する。しかし注意したいが、このヒステリシス曲線の形状は時間に依存する。電極から印加電圧がなくなると、静電チャックの残留電荷は自然な電荷リークによって経時的に消散するからである。
【００２０】
この電荷リークあるいは緩和時間は数式（１）
【００２１】
【数１】
0004610042.tif 000002
【００２２】
によって与えられる。この式が示すように、時間が無限に近づくと表面電荷は０になる。従って、このヒステリシス曲線の時間依存性は、図２aに示すように、時間軸を電荷および電界の軸２０２、２０４に直交にとった３次元グラフによって表すことができる。真のヒステリシス曲線は、大きい時間切片では、断面が小さくなるチューブあるいはソックスの形をしていると考えられる。同様にヒステリシス曲線の形状は周波数にも依存する。
【００２３】
磁石の消磁のため外部磁界を加え、図２aに示す磁化曲線と同様の磁化曲線を経由して磁石を励振する消磁技術が用いられ、好結果を生んできた。同様の技術が「エレクトレット」を初期電荷状態から電荷０の状態に戻すのに用いることもできる。エレクトレットは磁石の静電類似体である。この類似から導かれるように、鉄材料はこれに磁界を加えることによって永久磁石とすることができる。磁界から外されても鉄材料は磁気モーメントを保持する。同様に誘電体材料を静電界にかけ、静電界から外されても電荷を保持するようにすることができる。磁気の場合とまったく同様に、エレクトレット効果は強い電界を加えること、感度の高い材料を適切に選択することによって、また分子の移動度を高めることによって、通常は材料を高温にしたり照射時間を長くする等によって大きくすることができる。従って、静電チャックに対する高温処理はエレクトレット形成の実りの多い分野となっている。
【００２４】
エレクトレットの消磁に際し減衰周期信号が用いられ、エレクトレット（ウエハ・静電チャックインターフェース）に見られる電界を周期的・漸次的に減少させる。この技術はヒステリシスの時間・電界依存性により機能するものである。
しかし、その有効性は振幅の減衰と周波数によって決定される。
【００２５】
確かにこのヒステリシス挙動は、静電チャックを大きさあるいはピーク振幅が経時的に減少する交流電界にかけることによって、静電チャックのデチャック動作に有利に適用可能である。静電チャックが経時的に減少するピーク振幅（すなわちＢ、Ｄでの電界値）を有する放電電圧周期によって励振される場合、静電チャックのヒステリシスループが次のサイクルで次第に小さくなることが分かる。デチャック動作においては、全放電サイクルは印加ピーク電圧が０に近づいた時終了し、静電チャックは残留電荷０の状態（あるいは所定レベル）にされる。このようなデチャック動作中の静電チャックのヒステリシス応答は図２bに示されているが、静電チャックの電荷は経路ＡＢＣＤ−ＥＦＧＨ・・・をたどり、放電電圧サイクルの最後に電荷０の状態になる。
【００２６】
図２bの放電経路を形成するよう周期的に印加さえすれば、静電チャックを放電させる放電電圧としてさまざまな信号波形を用いることができる。本発明の一実施例によれば、放電波形は経時的に減少するピーク振幅を持つ振動状（正弦波）である。図３a、３ｂは考えられる２つの信号形状を示す。図３aはピーク振幅が時間の関数として対数的に減少する周期的正弦波発振の放電信号波形である。
すなわち図３aのピーク振幅は次の数式で表される。
【００２７】
【数２】
0004610042.tif 000003
【００２８】
ここでＶoは第１ピーク値（普通チャック電圧の大きさと同じか若干大きい）、ｆは正弦波信号の周波数、τは（点線で示した）指数関数減衰包絡線に関わる「１／e」時間、Ｖxは放電完了後の最終電圧値である。Ｖxの値は０であっても０でなくともよい。この図では、ピーク振幅Ｖ（t）はｔ＝１／４ｆでの第１最大値Ｖoからｔ＝３／４ｆでのＶP2ヘ減少している。次の期間において、このピーク振幅は指数関数に従って次の各ハーフタイム期間毎にさらに減少し、しばらく経ってからＶxになる。静電チャックの状態はＶxに対応する電荷状態である。Ｖxが０の場合、引力０に対応する電荷状態は「デチャック」状態であり、システムがこのデチャック状態に達する時間はデチャック時間ｔdである。もちろん、デチャック期間の最後に引力が０にならないようにしたいなら、「デチャック」状態は電荷０ではない。多くの静電チャックの応用例では、電荷をすべて除去しなくともウエハをチャックから取外せる場合がある。すなわち、わずかな残留電荷はウエハ搬送機構（リフトピン、ウエハ保持ロボット等）によって解消されることがある。こうした状態では、残留電荷は０ではない、ウエハ取外しが可能となる僅少レベルまで低減される。残留電荷を０まで放電させないので総デチャック時間が短縮される。また、０ではない残留力は何らかの力でワークピースを保持しない限りワークピースがチャック表面を摺動することがある応用例では有益であって、こうした応用例では、ワークピースマニピュレータがワークピースをチャックから回収可能になるまで摺動することになる。換言すれば、ウエハがチャックから取外されたら、残留電荷は荷電粒子をチャック表面からはじくのが望ましい。
【００２９】
本発明は一般に信号波形を有する放電サイクルを規定し、静電チャックシステムでこの電荷０の状態（あるいはわずかな電荷状態）が所定のあるいは所望のデチャック時間ｔd以内で達成可能とする。もちろん、所望のデチャック時間は特定の処理例によって変えてよい。一般に、デチャック時間は短いほうが望ましいが、直接処理能力の増大につながるからである。
【００３０】
デチャック電圧として用いるのに適したもう一つの信号形状を図３ｂに示す。図３aの場合同様、図３ｂのピーク振幅が時間の関数として直線的に減少する点を除けば、信号は本質的に周期的である。すなわち、
【００３１】
【数３】
0004610042.tif 000004
【００３２】
ここでｔoは包絡線が点線で示したＶxに近づくように設定した場合の時間、ｆは発振周波数である。
【００３３】
図３a、３ｂに示した両形状とも制御的には開ループであるが、すなわち信号はチャック電荷状態の制御フィードバックなしに電極に入力されるが、次の２条件が満足されるなら放電方法は安定的かつ収束的である。すなわち、１）初期電界の大きさがデチャックステップ以前にエレクトレットで得られる最大電界より大きいか等しい。２）発振周波数が十分低い。こうした結果となるのは、全状態軌跡が大きさの減少する包絡線内に漸近的に取込まれるからである。非線形力学の観点から言うと、可能な全状態軌跡がこの特定の状態軌跡に「引付け」られるのである。
【００３４】
別の放電波形を図４に示す。図３a、３ｂに示した形状とは異なり、この信号形状はピーク振幅が経時的に一定である。これは周波数の「鋭角的変化」の増大、すなわち経時的に増加する正の周波数変化も含んでいる。例えば、周波数は１００Ｈzから１００ｋＨzまで変化することがある。静電チャックは本来多重１次遅れを含むので、静電チャック表面で得られる電圧は実際電源（印加）信号の減衰された信号である。さらに、誘電体材料に起因して、この減衰は周波数の増加およびピーク振幅が一定の印加信号とともに増加するが、可変周波数の「鋭角的変化」は静電チャックとウエハのインターフェースにおいてピーク振幅が減衰する有効発振信号を生成する。従って、この実施例が示すように、チャック表面とウエハのインターフェースで実際に得られる電界に比べると、印加電界は「二次的」重要性しか持たない。静電チャック・ウエハインターフェースにおける有効ピーク電圧が発振し経時的に減少するよう生成されるなら、印加電圧が一定ピーク振幅に維持されている場合でも、本発明を用いるデチャック動作はデチャック電圧サイクルの最後に電荷０の状態（あるいは所定の電荷状態）になり得る。
【００３５】
静電チャックを放電させるために減衰正弦波信号を用いると、表面の電荷蓄積と電極の電荷蓄積間の固有１次遅れにより、一定の周波数制限を受けやすい。例えば、実験的に明らかになっているように、放電周波数が高速すぎると何らかの残留表面電荷を生ずる。ある実験では、窒化アルミニウム（ヨンセンラーベク）静電チャックを２００ｖで放電した。静電チャック電極は電源から抜かれ、同時に抵抗コイル（ＲＬ）回路に分流させることで、電極電位の指数関数的に減衰する正弦波発振となった。発振周波数は１００〜２００ＫＨzであった。分流を一時的に解除し数秒後に再び実施すると、別の減衰正弦波電位のトレースが見られたが、低電圧、通常約４０Ｖでスタートした。この過程は何回か反復可能であったが、次の各テストでは初期電圧が低めとなった。この実験が示唆するように、所定の減衰包絡線に対して、所望のデチャック時間となり、同時に残留電荷０となる最適周波数がある。この実験から、ウエハを受動的にデチャックする方法は、予測最適値に近い発振周波数を与えるよう選択された抵抗コイル時定数を有する分流回路を具備することによって達成することができる。
【００３６】
図６は、静電チャック６０２に接続された受動デチャック回路６００の概略図を示す。静電チャック６０２の１つまたは複数の電極６０４は電源６０６によって給電される。実施例のモノポーラチャックでは、電極６０４はＤＣ電源６０６の一方の極に接続され、他方の極（アース）は接点６０８に接続されており、該接点６０８はウエハ６１０の裏面の１つ以上の場所でウエハ６１０に導電接触している。デチャック回路６００は、スイッチ６１２とコイル６１４と抵抗負荷６１６とを有している。抵抗負荷６１６は、抵抗器６２０に接続された放電制御回路６１８を有する。放電制御回路６１８は能動回路であっても受動回路であってもよく、各発振放電信号サイクル中に抵抗器６２０によって消費されるエネルギー量を制御する。本発明の実施例では発振信号は受動的に生成されるが、ウエハ・チャックインターフェースが誘導負荷を介して蓄積エネルギーを放出するコンデンサを形成し、従って共振回路をなすからである。抵抗器６２０は各発振サイクル中に共振回路からのエネルギーを消費する。このような状態で抵抗器は、ウエハ・チャックインターフェースにおいてヒステリシスサイクルを持った電界を生ずる発振波形の減衰形状を制御する。
【００３７】
抵抗値は放電制御回路６１８によって動的に調節し、減衰信号の最適形状を達成することができる。例えば、インピーダンスは正の温度係数（ＰＴＣ）抵抗器を用いることによって直線的に経時変化し、エネルギー量の相違が各サイクルで静電チャック・ウエハインターフェースからなくなる場合がある（すなわち放電制御回路および抵抗器が正の温度係数抵抗器において単一システムとなる）。あるいは各サイクルで一定のエネルギー量を除去するため、並列接続の１対の逆極性のダイオードを抵抗器６２０に直列接続する。別の例もあって、各サイクル中の消費を制御するトランジスタ回路等の能動制御回路を用いている。もちろん、前記放電制御回路は抵抗負荷によって消費されるエネルギー量を制御する、従って減衰信号の形状を制御するために考え得る無数の回路の例にすぎない。こうした回路はすべて本発明の範囲内において考慮されるべきである。
【００３８】
本発明の教示を含むさまざまな実施例を示し詳細に説明したが、こうした教示を含んだその他数多くの実施例を容易に考えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】処理中半導体ウエハを保持する静電チャックを有する半導体ウエハ処理システム（イオン注入システム）の横断面図である。
【図２】２aは静電チャックの残留電荷―印加電界のマップ、２ｂは静電チャックの放電サイクル中の残留電荷―印加放電電圧を示すヒステリシスループのグラフである。
【図３】３aは対数的に減少する正弦波形状を有する消磁信号波形の例、３ｂは直線的に減少する方形波形状を有する消磁信号波形の例である。
【図４】一定振幅の増加する周波数の「鋭角的変化」を有する消磁信号波形の例である。
【図５】直線的に減衰する正弦波形状を有する消磁信号波形の例である。
【図６】受動デチャック回路の概略図である。
【符号の説明】
１００…半導体ウエハ処理システム、１１４…ウエハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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