(57)【要約】    【課題】  短時間で均一なガスパージを行うことにより、使用雰囲気の影響を受けずに安定した吸着力を得ることができる静電チャックを提供する。    【解決手段】  静電チャック１とパージカバー２とを備える。パージカバー２を、静電チャック１上を覆うように配設されたドーム形状の部材とする。パージカバー２を、支柱部２ａにより支持し、昇降機構によって昇降可能に設ける。支柱部２ａの内部にパージガスを流通可能に構成し、ガス供給源に接続する。パージカバー２に、パージガスの噴出口２ｂを複数配設する。ガス供給源からのパージガスを、噴出口２ｂから静電チャック１側に噴出し、静電チャック１の近傍を局所的にガス雰囲気とする。パージカバー２と静電チャック１との隙間から吸着サンプル３を導入して、静電チャック１の載置台上に吸着サンプル３を載置し、静電チャック１による吸着を行う。【選択図】  図１
2005109204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体材料により構成され、内部電極への印加電圧に応じて被吸着物を吸着する静電チャックにおいて、
前記静電チャックに向かう位置に配設され、前記静電チャック上の被吸着物の近傍に向けてパージガスを噴出する複数のガス噴出口を備えたパージ手段と、
前記ガス噴出口にパージガスを供給するガス供給源とを有することを特徴とする静電チャック。
【請求項２】
前記パージ手段は、少なくとも被吸着物の導入若しくは排出スペースを確保しつつ、前記静電チャックを覆う領域に配設されていることを特徴とする請求項１記載の静電チャック。
【請求項３】
前記パージ手段は、前記静電チャックから退避可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電チャック。
【請求項４】
前記パージ手段は、ドーム形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項５】
前記パージ手段は、複数本のスティック形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項６】
容器内に設置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体の内部電極に電圧を印加することにより、被吸着物を吸着保持する静電チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、精密工作機械や半導体製造装置においては、被加工物を吸着保持する吸着装置が用いられている。このような吸着装置としては、大気中ではバキュームチャック、メカチャック、静電チャックなどが用いられている。また、真空中ではメカチャック、静電チャックなどが用いられている。
【０００３】
ところで、大気から真空までと幅広い圧力領域に渡って被加工物を吸着する場合には、バキュームチャックでは原理的に真空での吸着力が働かないため、他のチャックとの併用が必要となり、切り替えの工数またその切り替えに起因する吸着の不安定という問題が生じる。また、メカチャックならば、広い圧力領域での使用は可能ではあるが、動作機構からの初塵が問題となる。
【０００４】
これに対し、静電チャック（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｃｈｕｃｋ）は、誘電体の内部電極に電圧を印加することにより被吸着物を吸着保持するものであるため、原理的に広い圧力範囲において使用可能であり、動作機構からの塵の問題もない。このため、真空室での高い清浄度が要求される処理が必要な各種半導体製造装置、例えば、プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置、熱ＣＶＤ装置等においては、シリコンウェーハの固定方法として、静電チャックが使用されることが多い。
【０００５】
かかる静電チャックは、上記のように大気中でも使用することができる。しかし、雰囲気が管理されていない場合、大気中の水分の影響などにより吸着力が不安定になり扱いにくい場合がある。つまり、大気中においては、水分などの影響により被吸着物に現れた電荷が、静電チャック表面に移動して被吸着物を静電遮蔽するために、吸着力が働かなくなるという現象が起こる。このため、大気中での吸着力が弱くなり、そのコントロールが困難になるという問題が生じる。
【０００６】
これら大気中の水分の影響は、吸着にジャンセン−ラーベック力を用いる体積抵抗が１０１２Ωｃｍ以下の静電チャックにとって影響が大きいとされるが、クーロン力を主に用いた体積抵抗１×１０１３Ωｃｍ以上の静電チャックにとっても大きな影響がある。例えば、１×１０１４Ωｃｍの静電チャックの吸着力の雰囲気依存性を、図５に示す。これによると、大気中においては、真空中に比べて、印加電圧に応じた吸着力の上昇率が著しく低下することがわかる。また、静電チャックの素材によっては、誘電率、抵抗率の温度依存性があり、雰囲気の温度が管理されていない場合、その影響により物性値の変化が懸念される。
【０００７】
これに対処するため、特許文献１には、被吸着物の中心若しくは周縁に配置したノズルから、静電吸着力よりも低い圧力で乾燥気体（空気、ヘリウム）を噴出することにより、外気からの水分の進入を阻止する技術が開示されている。なお、上記の図５においても、窒素雰囲気化では吸着力の低下が抑えられることが示されている。また、特許文献２には、水分の影響防止とは目的は異なるが、被吸着物の周縁全周で下方から上方に向かってパージガス（アルゴン、ヘリウム）を吹き出すことにより、膜の堆積を防止する技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２６０８９９号公報
【特許文献２】特開２０００−５４１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしならが、上記のような従来技術においては、以下のような問題があった。すなわち、特許文献１に開示された技術では、下方から噴出する乾燥気体の噴出圧力が、乾燥気体の静電吸着力よりも低い圧力に制限されるとともに、噴出箇所となるノズルが、中心若しくは外縁に限定される。このため、パージに時間がかかるとともに、場所により気体の濃度にムラができる。さらに、特許文献２に開示された技術においても、パージガスを周縁部から噴出させるため、中央部でのパージに時間がかかるとともに、場所により気体の濃度にムラができる。
【００１０】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、短時間で均一なガスパージを行うことにより、使用雰囲気の影響を受けずに安定した吸着力を得ることができる静電チャックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、誘電体材料により構成され、内部電極への印加電圧に応じて被吸着物を吸着する静電チャックにおいて、前記静電チャックに向かう位置に配設され、前記静電チャック上の被吸着物の近傍に向けてパージガスを噴出する複数のガス噴出口を備えたパージ手段と、前記ガス噴出口にパージガスを供給するガス供給源とを有することを特徴とする。
以上のような請求項１記載の発明では、静電チャック上の被吸着物に向かって、複数のガス噴出口からパージガスが噴出されるので、被吸着物の近傍を短時間で均一にガスパージして、使用雰囲気から遮断することができ、吸着がより一層安定する。パージガスは、被吸着物側から吹き上げるのではなく、被吸着物に向かって噴出されるので、噴出圧力が制限を受けず、パージ時間をより一層短縮化できる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の静電チャックにおいて、前記パージ手段は、少なくとも被吸着物の導入若しくは排出スペースを確保しつつ、前記静電チャックを覆う領域に配設されていることを特徴とする。
以上のような請求項２記載の発明では、パージ手段は静電チャックを覆う領域に配設されているため、静電チャック上の被吸着物に対して、より一層均一なガスパージを行うことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の静電チャックにおいて、前記パージ手段は、前記静電チャックから退避可能に構成されていることを特徴とする。
以上のような請求項３記載の発明では、パージ手段を退避させて、他のプロセスの邪魔にならないようにすることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャックにおいて、前記パージ手段は、ドーム形状であることを特徴とする。
以上のような請求項４記載の発明では、パージ手段がドーム形状であるため、パージガスの逃げと使用雰囲気の進入とが確実に防止され、効率のよいガスパージを行うことができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャック前記パージ手段は、複数本のスティック形状であることを特徴とする。
以上のような請求項５記載の発明では、パージ手段が複数本のスティック形状なので、パージガスの供給経路の構成が単純化され、製造コストを節約でき、メンテナンス、修理、交換等も容易となる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の静電チャックにおいて、容器内に設置されていることを特徴とする。
以上のような請求項６記載の発明では、容器により、パージガスの逃げのない効率のよい吸着が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上の通り、本発明によれば、短時間で均一なガスパージを行うことにより、使用雰囲気の影響を受けずに安定した吸着力を得ることができる静電チャックを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態（実施形態）を、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
［構成］
本実施形態は、図１に示すように、静電チャック１とパージカバー２とを備えている。静電チャック１としては、例えば、誘電体から成る載置台の内部電極に電圧を印加することにより、体積抵抗１×１０１３Ωｃｍ以上のクーロン力を利用して、被吸着物である吸着サンプルを載置台上に吸着するものを用いる。
【００１９】
パージカバー２は、静電チャック１上を覆うように配設されたドーム形状の部材である。このパージカバー２は、支柱部２ａにより支持され、図示しない昇降機構によって昇降可能に設けられている。支柱部２ａは、その内部にパージガスが流通可能に構成されており、図示しないガス供給源に接続されている。パージガスとしては、腐食性のない乾燥ガス、例えば、乾燥空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることが望ましい。
【００２０】
また、パージカバー２には、パージガスの噴出口２ｂが複数配設されており、支柱部２ａ内を介して供給されるパージガスが、静電チャック１側に噴射可能に設けられている。なお、被吸着物である吸着サンプル３は、パージカバー２と静電チャック１との隙間から導入可能に構成されているが、吸着サンプル３を搬入、搬出するための搬送機構に関しては、説明を省略する。。
【００２１】
［作用］
以上のような本実施形態の作用は、以下の通りである。すなわち、ガス供給源からのパージガスを、支柱部２ａを介して、噴出口２ｂから静電チャック１側に噴出し、静電チャック１の近傍を局所的に乾燥ガス雰囲気とする。そして、搬送機構により、パージカバー２と静電チャック１との間から吸着サンプル３を導入して、静電チャック１の載置台上に吸着サンプル３を載置し、静電チャック１による吸着を行う。このとき、静電チャック１近傍のパージガスによって、外気からの水分の進入が阻止される。なお、吸着後に他のプロセス、例えば、成膜やエッチング等を行う際は、昇降機構によってパージカバー２を上昇させて、プロセスの邪魔にならないように退避させる。
【００２２】
［効果］
以上のような本実施形態によれば、大気圧近傍における使用においても、大気中の水分等の影響を排除して、安定した吸着が可能となる。また、大気中の使用はもとより、大気中で吸着した後に真空引きを行うようなプロセスにおいても、静電チャックのみによる処理が可能となり、チャックの切り替えが不要となる。従って、切り替えの工数を省略して、切り替えに起因する吸着力の不安的化を防止できる。
【００２３】
また、従来技術と異なり、吸着サンプル３の中央部のみ若しくは周縁部のみのガス噴出ではなく、パージカバー２の多数の噴出口２ｂからのガス噴出によるため、吸着サンプル３の近傍を短時間で均一にガスパージすることができ、吸着がより一層安定する。特に、パージカバー２はドーム形状であるため、パージガスの逃げや外気の進入が確実に防止され、効率のよいガスパージを行うことができる。
【００２４】
また、パージガスは、吸着サンプル３側から吹き上げるのではなく、吸着サンプル３の上方から下方へ噴射されるため、噴出圧力が制限を受けず、パージ時間をより一層短縮化できる。そして、パージガスの吹き付けによる冷却効果を得ることもできるし、温度管理されたガスを用いることにより、静電チャック１の温度管理を容易に行うこともできるので、温度による静電チャック１素材の物性値の変化を抑え、安定且つコントロール可能な吸着を得ることが可能となる。
【００２５】
［第２の実施形態］
［構成］
本実施形態は、図２に示すように、静電チャック１とパージアーム４とを備えている。静電チャック１としては、上記の実施形態と同様のものを用いることができる。パージアーム４は、図示しないガス供給源に接続され、内部にパージガスを流通可能な複数のスティックノズル４１が、操作アーム４２に連結されることにより構成されている。スティックノズル４１は直線状の管であり、静電チャック１に向かう側に、それぞれ複数の噴出口４１ａが形成されている。
【００２６】
操作アーム４２は、図示しない駆動機構によって、スティックノズル４１を回動及び昇降させるアームであり、静電チャック１による吸着時は、静電チャック１上の吸着サンプル３にスティックノズル４１を近づけてガスパージし、その他のプロセスにおいては、図３に示すように、プロセスの邪魔にならないように、スティックノズル４１を静電チャック１から退避させることができるように構成されている。なお、その他の構成については、上記の第１の実施形態と同様である。
【００２７】
［作用］
以上のような本実施形態の作用は、以下の通りである。すなわち、図２に示すように、ガス供給源からのパージガスを、スティックノズル４１を介して、噴出口４１ａから静電チャック１側に噴出し、静電チャック１の近傍を局所的にガス雰囲気とする。そして、搬送機構により、スティックノズル４１と静電チャック１との間から、吸着サンプル３を導入して、静電チャック１の載置台上に吸着サンプル３を載置し、静電チャック１による吸着を行う。このとき、静電チャック１近傍のパージガスによって、外気からの水分の進入が阻止される。なお、図３に示すように、吸着後に他のプロセスを行う際は、操作アーム４２を回動させて、スティックノズル４１を、プロセスの邪魔にならないように退避させる。
【００２８】
［効果］
以上のような本実施形態によれば、上記の第１の実施形態と同様に、安定した吸着が可能となり、チャックの切り替えが不要となる。また、スティックノズル４１の多数の噴出口４１ａからのガス噴出によるため、短時間で均一なガスパージができ、吸着がより一層安定化する。特に、スティックノズル４１は水平であるため、静電チャック１の全面に亘って均一なガスパージを行うことができ、吸着サンプル３の位置によるばらつきが生じない。また、噴出口４１ａを形成した同形状のスティックノズル４１を複数本用いることによって構成できるので、パージガスの供給経路が単純化され、製造コストを節約でき、メンテナンス、修理、交換も容易となる。なお、噴出方向や温度管理による効果も、上記の第１の実施形態と同様である。
【００２９】
［他の実施形態］
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の第１の実施形態において、図４に示すように、パージカバー２をドーム形状ではなく水平面形状にすることにより、水平のスティックノズル４１による第２の実施形態と同様の効果を得ることも可能である。この場合でも、パージカバー２は静電チャック１を覆う平面形状となるため、ガスの逃げ防止効果は得られる。噴出口２ｂの数や配置も自由であり、例えば、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、方形配置であっても、円形配置であってもよい。
【００３０】
また、上記の第２の実施形態においても、噴出口４１ａの数、配置は自由である。スティックノズル４１の形状、数等も自由である。例えば、スティックノズル４１を、曲線状、蛇行状、クランク状等に形成してもよい。また、各スティックノズル４１における噴出口４１ａの噴出角度は、垂直方向には限定されない。例えば、図６（Ａ）に示すように、個々のスティックノズル４１の噴出口４１ａの形成位置を変えたり、図６（Ｂ）に示すように、スティックノズル４１の配置位置に変化を持たせることにより、全体としてドーム形状と似た噴出方向とすることも可能である。また、図７に示すように、個々のスティックノズル４１を、上下（若しくは左右）に角度変更可能に設けたり、図８に示すように、個々のスティックノズル４１を、軸を中心に回動可能に設けることにより、ガス噴出方向の自由度を高めることもできる。
【００３１】
また、図９に示すように、上記の実施形態を、真空チャンバ５内に構成することも可能である。この場合、真空チャンバ５の構成例としては、例えば、排気口５ａを介して真空引き可能に設け、ゲート弁５ｂから吸着サンプルを導入するように構成することが考えられる。そして、ガスパージされた真空チャンバ５内に、搬送アーム等により吸着サンプル３を導入し、静電チャック１による吸着後、真空引きを始める際に、パージガスを停止する。かかる実施形態では、真空チャンバ５により、パージガスの逃げのない効率のよい吸着が可能となる。さらに、静電チャック１を固定して使用する用途の他に、移送可能なボックス内に静電チャック１を設置して、大気中における搬送ユニットを組むことも可能である。
【００３２】
また、本発明に用いられる静電チャックは、上記のような体積抵抗１×１０１３Ωｃｍ以上のクーロン力を主に利用したものには限定されない。ジャンセン−ラーベック力を用いる体積抵抗が１０１２Ωｃｍ以下の静電チャックにおいても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す簡略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す簡略構成図である。
【図３】図２の実施形態の平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す簡略構成図である。
【図５】本発明の他の実施形態における噴出口配置例を示す平面図であり、（Ａ）は方形配置、（Ｂ）は円形配置の例である。
【図６】本発明の他の実施形態におけるスティックノズル配置例を示す断面図であり、（Ａ）は水平配置、（Ｂ）は円弧状配置の例である。
【図７】本発明の他の実施形態におけるパージアームを示す簡略構成図である。
【図８】本発明の他の実施形態におけるスティックノズルを示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す簡略構成図である。
【図１０】使用雰囲気に応じた静電チャックの吸着力の相違を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…静電チャック
２…パージカバー
２ａ…支柱部
２ｂ…噴出口
３…吸着サンプル
４…パージアーム
５ａ…排気口
５ｂ…ゲート弁
４１…スティックノズル
４１ａ…噴出口
４２…操作アーム
【図１】
2005109204.tif 000003
【図２】
2005109204.tif 000004
【図３】
2005109204.tif 000005
【図４】
2005109204.tif 000006
【図５】
2005109204.tif 000007
【図６】
2005109204.tif 000008
【図７】
2005109204.tif 000009
【図８】
2005109204.tif 000010
【図９】
2005109204.tif 000011
【図１０】
2005109204.tif 000012