(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を印加する静電チャック装置において、前記交流電圧はｎ＝２以上のｎ相の交流電圧であって、該ｎ相交流電圧を印加する電極と、前記各電極間を絶縁する絶縁体からなる試料台と、前記ｎ相交流電圧を印加する回路とを具備した静電チャック装置であって、
前記ｎ相交流電圧の印加回路は、ｎ相交流電源の１次側と２次側を絶縁し、各電極にｎ相交流電圧を供給する２次側を、接地電位に対し浮遊電位に維持するように構成し、前記ｎ相交流電源の１次側と２次側の絶縁は絶縁トランスにより実施され、吸着力をオン、オフするスイッチを絶縁トランスの１次側に設けたことを特徴とする静電チャック装置。
【請求項２】
請求項１に記載の静電チャック装置において、前記ｎ相交流電圧を印加する電極の面積比は、各相の電極の面積の比の値を１とするように構成したことを特徴とする静電チャック装置。
【請求項３】
請求項１に記載の静電チャック装置において、前記ｎ相交流電圧は、ｎ＝３とし、商用の３相交流電源を利用するように構成したことを特徴とする静電チャック装置。
【請求項４】
交流電圧を印加する静電チャックを備えた真空処理装置で基板の処理を行う基板処理方法において、前記静電チャックはｎ＝２以上の交流電圧であって、該ｎ相交流電圧の印加する電極と、前記各電極間を絶縁する絶縁体からなる試料台と、前記ｎ相交流電圧を印加する回路とを具備し、
真空容器内に設置された試料台に基板を搬入載置後静電吸着力で係止する工程と、該真空容器内にプロセスガスを導入する工程と、該導入されたプロセスガスにより係止された基板を真空処理する工程と、該真空処理後プロセスガスの導入を停止する工程と、その後静電吸着力をオフする工程と、真空処理後の基板を搬出する工程とを有する基板のプラズマ処理を行う基板処理方法であって、
前記ｎ相交流電圧の印加回路は、ｎ相交流電源の１次側と２次側を絶縁し、各電極にｎ相交流電圧を供給する２次側を、接地電位に対し浮遊電位に維持するように構成し、
前記ｎ相交流電源の１次側と２次側の絶縁は絶縁トランスにより実施され、吸着力をオン、オフするスイッチが絶縁トランスの１次側に設けられ、
真空処理後の基板の離脱時該基板の除電処理を不要としたことを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板を吸着、保持するための静電チャック装置に関し、特に、速やかな基板の吸着と離脱を実現し、かつ、基板の振動の無い、静電チャック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置等における半導体ウエハ等の基板を吸着、保持する方法として、従来より、静電気力により基板を吸着、保持する、いわゆる静電チャックが用いられている。これらには、単一の電極を有し、その電極に接地電位に対しいくらかの電圧を印加し、他方、基板がプラズマ等を介して接地されることにより、基板と前記電極との間に発生する静電気力を利用する、いわゆるモノポール型の静電チャック、また、一対または複数対の電極を有し、その電極間に電圧を印加し、基板に誘起される逆極性の電荷と前記電極との間に発生する静電気力を利用する、いわゆるダイポール型の静電チャックがある。
【０００３】
また、上記の単一、または、一対または複数対の電極に印加する電圧は、直流電圧の場合と単相の交流電圧の場合がある。
【０００４】
なお、この種の装置として関連するものには、例えば、特開平７−２７３１７７号公報、特開平９−２１３７８０号公報、特開平６−２４４２７１号公報等が挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の技術には以下のような問題がある。まず、直流電圧を印加する方法においては、モノポール型、ダイポール型とも、基板を吸着している間、基板裏面に電荷が蓄積され、この電荷の蓄積により基板の離脱が困難となる。特に、プラズマ処理装置のように、基板がプラズマと接している場合は、基板がプラズマを介して接地電位に対し負電位となるため、電荷の蓄積量はプラズマの状態により変化し、基板裏面への電荷の蓄積過程はより複雑になる。従来はこの蓄積された電荷を除去する方法として、例えば、特開平７−２７３１７７号公報や、特開平９−２１３７８０号公報に示されるように、除電と呼ばれる逆電圧を印加する等の処理を実施している。しかし、いずれにおいても、この除電の処理のため、装置のスループットを低下させるという問題がある。
【０００６】
これに対し、特開平６−２４４２７１号公報に示されるような単相の交流電圧を印加する方法は、基板裏面への電荷の蓄積がないため、基板の離脱の際に除電の処理を必要としない方法である。しかし、電圧がゼロとなる瞬間において、吸着力がゼロになり、その結果、基板が振動するという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、前記直流電圧を印加する場合のような、基板の離脱の際に除電の処理を必要とせず、また、前記単相の交流電圧を印加する場合のような、基板の振動の無い、静電チャック装置及びその装置を用いた基板の処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記従来の技術の問題点を解決する手段として、ｎ＝２以上のｎ相交流電圧を印加する静電チャック装置を提案する。図１は、ｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の基本構成を示す図面である。図１において基板５はＲ相電極１、Ｓ相電極２、Ｔ相電極３、及び、絶縁体４からなる試料台９に載置され、前記電極１、２、３には、スイッチ１１を介して、３相交流電源６が接続される。スイッチ１１のオン、及び、オフにより、基板５の吸着、及び、離脱が実施される。
【０００９】
Ｒ相電極１、Ｓ相電極２、及び、Ｔ相電極３と基板５の間に印加される電圧の時間変化を図３に示す。また、基板５と試料台９の間に加わる吸着力の時間変化を図４に示す。図４に示されるとおり、基板５と試料台９に加わる吸着力はゼロにならず、この結果、基板は振動しない。
【００１０】
また、電極１、２、３に印加される電圧の直流成分はゼロであるため、直流電圧を印加する場合のように基板裏面に電荷が蓄積されることも無い。また、プラズマ処理装置のように基板とプラズマが接し、基板が接地電位に対し負電位となる場合においても、３相交流電源６の１次側と２次側を絶縁し、電極１、２、３に３相交流電圧を供給する２次側を、接地電位に対し浮遊電位に維持することにより、基板５と電極１、２、３の間には直流電圧が生じず、基板裏面に電荷が蓄積することが無い。これにより、従来の方法のような除電の処理を必要とせず、スイッチ１１のオン、及び、オフによって、速やかな基板の吸着、及び、離脱が実施される。
【００１１】
すなわち、３相交流電圧を印加することにより、除電の処理を必要とせず、速やかな基板の吸着と離脱を実現し、かつ、基板の振動の無い、静電チャックを実現することができる。
【００１２】
上記の効果はｎ＝４以上のｎ相交流電圧を印加する場合においても同様に得られる。図２は、ｎ＝４の場合の４相交流電圧を印加する場合の基本構成を示す図である。
【００１３】
また、上記の効果はｎ＝２の２相交流電圧を印加する場合においても同様に得られる。図１５は、ｎ＝２の場合の２相交流電圧を印加する場合の基本構成を示す図である。図１６は、２相交流電源１９のＲ相電圧、及び、Ｓ相電圧の時間変化を示す図である。Ｒ相電圧とＳ相電圧の位相を９０°ずらすことにより、基板５と試料台９に加わる吸着力はゼロにならず、この結果、基板は振動しない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のうち、ｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の静電チャック装置の一実施例を図５に示す。基板５はＲ相電極１、Ｓ相電極２、Ｔ相電極３、及び絶縁体４からなる試料台９に載置される。図５では、電極１、２、３は、基板５の載置面において、絶縁体４に覆われている例を示したが、基板５が液晶基板等のように裏面が絶縁体に覆われている場合は、電極１、２、３は基板５の載置面に露出していてもよい。電極１、２、３に印加される電圧、及び、周波数は絶縁体４の材質、基板の材質等により最適な電圧、及び、周波数が選定される。図５では、電極１、２、３に印加する電圧の実効値が４００Ｖ、及び、周波数が、５０Ｈｚ、或いは、６０Ｈｚの場合を示す。Ｒ相電極１、Ｓ相電極２、Ｔ相電極３にはトランス１０、スイッチ１１、過電流保護器１２を介して商用３相交流電源１３が接続される。図５では、トランス１０は、Δ−Ｙ結線の例を示したが、これはΔ−Δ結線、Ｙ−Δ結線、Ｙ−Ｙ結線のいずれでも良い。トランス１０の巻線比は、２次側の相電圧の実効値が４００Ｖとなるよう１：２の巻線比となっている。巻線比は電極に印加される電圧が異なる場合やトランス１０の結線が異なる場合は、それに合わせた巻線比としなければならない。印加する交流電圧の周波数は商用電源として供給される５０Ｈｚ、或いは、６０Ｈｚである。トランス１０は１次側と２次側が絶縁されており、プラズマ処理装置などにおいて基板５がプラズマを介して接地電位に対し負電位になったとしても、基板５と電極１、２、３の間に直流電圧は生じず、電荷が蓄積されることも無い。スイッチ１１をオン、及び、オフすることにより、基板の吸着、及び、離脱が実施される。
【００１５】
図６はｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の静電チャック装置の本発明に含まれない参考例を示す図面である。図６においてインバータ１４の出力指令１５のオン、及び、オフにより、基板の吸着、及び、離脱が実施される。制御器１８からインバータ１４への電圧指令１６、及び、周波数指令１７の指令値を変化させることにより、電極１、２、３と基板５との間に印加される３相交流電圧、及び、周波数に容易に変更できる。
【００１６】
図７はｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の静電チャック装置における試料台９の本発明に含まれない参考例を示す平面図である。Ｒ相電極１、Ｓ相電極２、Ｔ相電極３の面積の比の値を１にしている。
【００１７】
図８、図９、及び、図１０はｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の静電チャック装置における試料台９の本発明に含まれない参考例を示す平面図である。Ｒ相電極１、Ｓ相電極２、Ｔ相電極３の面積の比の値を１にしている。
【００１８】
図１１、及び、図１３は、静電チャック装置を用いた基板の処理方法の一実施例を示す図面である。図１１は、当該実施例における基板の処理装置を示す図である。図１１において試料台９は真空容器２０内に設置され、基板５は試料台９に載置される。真空容器内にはプロセスガス２１と、マイクロ波パワー２４が導入され、プラズマ２３が生成される。図１３は、当該実施例における基板の処理方法を示すフロー図である。手続き４１において基板５が試料台９に載置された後、手続き４２において基板５が試料台９に吸着される。手続き４４により基板５が処理された後、手続き４６において基板５が試料台９より離脱され、手続き４７において基板５が搬出される。
【００１９】
本発明における静電チャック装置は、上記のようなプラズマを用いた基板の処理方法以外にも適用できる。図１２、及び、図１４は、静電チャック装置を用いた基板の処理方法の本発明に含まれない参考例を示す図である。図１２は、本発明に含まれない参考例における基板の処理装置を示す図である。試料台９は真空容器２０内に設置され、基板５は試料台９に載置される。真空容器内にはプロセスガス２１が導入される。図１４は、図１２に示す装置を用いた場合の基板の処理方法を示すフロー図である。手続き５１において基板５が試料台９に載置された後、手続き５２において基板５が試料台９に吸着される。手続き５４により基板５が処理された後、手続き５６において基板５が試料台９より離脱され、手続き５７において基板５が搬出される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の静電チャック装置は、ｎ＝２以上のｎ相交流電圧を印加することにより、直流電圧を印加する場合のような基板裏面への電荷の蓄積がなく、また、単相の交流電圧を印加する場合のような吸着力がゼロになることが無いため、除電の処理を必要とせず、速やかな基板の吸着と離脱を実現し、かつ、基板の振動の無い、静電チャック装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の基本構成を示す図。
【図２】  ｎ＝４の場合の４相交流電圧を印加する場合の基本構成を示す図。
【図３】  ｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の電極１、２、３と基板５の間に印加される電圧の時間変化を示す図。
【図４】  ｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の基板５と試料台９の間に加わる吸着力の時間変化を示す図。
【図５】  ｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の静電チャック装置の一実施例。
【図６】  ｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の静電チャック装置の本発明に含まれない参考例。
【図７】  ｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の静電チャック装置における試料台９の本発明に含まれない参考例を示す平面図。
【図８】  ｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の静電チャック装置における試料台９の本発明に含まれない参考例を示す平面図。
【図９】  ｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の静電チャック装置における試料台９の本発明に含まれない参考例を示す平面図。
【図１０】  ｎ＝３の場合の３相交流電圧を印加する場合の静電チャック装置における試料台９の本発明に含まれない参考例を示す平面図。
【図１１】  静電チャック装置を用いた基板の処理装置の一実施例。
【図１２】  静電チャック装置を用いた基板の処理装置の本発明に含まれない参考例。
【図１３】  静電チャック装置を用いた基板の処理方法の一実施例を示すフロー図。
【図１４】  静電チャック装置を用いた基板の処理方法の本発明に含まれない参考例を示すフロー図。
【図１５】  ｎ＝２の場合の２相交流電圧を印加する場合の基本構成を示す図。
【図１６】  ｎ＝２の場合の２相交流電圧を印加する場合の２相交流電源のＲ相電圧、及び、Ｓ相電圧の時間変化を示す図。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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