(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に独立した２系統の内部電極と、それぞれの内部電極に導通する電極端子とを備え、前記２系統の内部電極は対をなす正極と負極の双極で構成され、かつ、前記内部電極は同一平面内に配置され、一方の内部電極の正極と負極の間に他方の内部電極の正極または負極が配置されており、一方の内部電極および他方の内部電極の正極及び負極の間隔が全て等間隔とされ、一方の電極端子を通じて一方の内部電極に電圧を印加した際に、電圧を印加していない他方の内部電極および他方の内部電極に導通する電極端子間に発生する電位差が放電短絡を起こさない程度に低く抑制され、大気圧から真空まで連続的に使用可能に構成されたことを特徴とする静電チャック。
【請求項２】
前記静電チャックにおいて、前記少なくとも２系統の内部電極を細い直線状で交互に配置したことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
前記静電チャックにおいて、前記少なくとも２系統の内部電極を細い線状の同心円とし交互に配置したことを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項４】
前記静電チャックにおいて、前記少なくとも２系統の内部電極に導通する電極端子が静電チャックの外周部に施された穴奥に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項５】
前記静電チャックにおいて、給電用プラグが絶縁体に覆われ、絶縁体ごと静電チャック外周部に施された穴内に挿入され電極端子と接合することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項６】
前記静電チャックにおいて、素材がアルミナ焼結体からなり、その体積抵抗率が減圧プロセス中の設定温度領域において１０Ｅ９〜１０Ｅ１１Ωｃｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の静電チャックを搭載し、被吸着物を吸着し搬送または処理するユニットであって、前記静電チャックの前記それぞれの電極端子に対向する給電プラグを備え、該給電プラグが前記電極端子に接続された状態で接続部の周囲が絶縁物で覆われていることを特徴とする静電チャックユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてシリコンウエハやガラス基板等の試料を加工する半導体製造装置及びフラットパネルディスプレイ製造装置で使用される静電チャックおよびユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体製造工程では、減圧環境下で試料を加工する工程が多い。この場合の半導体製造装置への試料の搬入、加工、及び搬出手順は、おおよそ次のような工程である。大気圧下で試料搬送機構に試料を保持させ、ロードロックチャンバー内で大気圧から加工プロセスチャンバに近い真空圧力領域まで減圧される。その後試料は減圧下のロードロックチャンバーから加工プロセスチャンバー内に搬入された後所定の位置に固定され、所定の加工プロセスを実施する。加工プロセス終了後、試料は加工プロセスチャンバーからロードロックチャンバーに搬出され、真空から大気圧に戻され半導体製造装置外に搬出される。
【０００３】
このような半導体製造装置において、ロードロックチャンバー内で試料を大気圧下から必要な減圧環境下まで、連続して保持可能な試料搬送機構が必要となるが、この条件を満たす一例として静電チャックが考えられる。半導体製造装置の総部品点数を減らすためには、一枚の静電チャックで半導体製造装置内の搬送と加工プロセス時の固定の両方が可能な構造が考えられる。つまり、静電チャックには、１対の内部電極に対して２ヶ所に電極端子が設けられ、ロードロックチャンバー内では一方の給電プラグから電圧が印可され試料を吸着し、加工プロセスチャンバー内に移送される。その時ロードロックチャンバーと加工プロセスチャンバー間は隔壁によって縁切りされるため、試料を連続的に吸着可能とするには、加工プロセスチャンバーの所定位置において、他方の電極端子に給電プラグが接続され電圧を印可し、一方の給電プラグは切り離される。このような手順を踏み、加工プロセスチャンバーが隔壁によって隔離され、真空度が上げられ試料が処理される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図７に、従来の静電チャックユニットがロードロックチャンバ２０内で試料を保持したまま減圧状態になっている所を示す。１対の双極内部電極１００を有する静電チャックの外周の２ヶ所に双極内部電極１００に導通する電極端子１０１が設けられ、一方の電極端子１０１ａには給電プラグ１０２が接続されている。他方の電極端子１０１ｂは、露出している。
試料搬送時、すなわちロードロックチャンバ２０内減圧時、電源１０３から給電プラグ１０２、電極端子１０１ａを通して双極内部電極１００に電圧を印加するが、双極内部電極１００を通じ他方の電極端子１０１ｂ側にも吸着電圧が印加された状態となる。
【０００５】
電圧印加された電極端子１０１ｂが減圧下のロードロックチャンバー２０内に露出したままであると、減圧時に通過する１×１０3〜1×１０1Ｐａ付近の圧力領域では他方の電極端子１０１ｂ間、及びロードロックチャンバー２０と他方の電極端子１０１ｂ間とに放電による短絡が発生し、静電チャック１０の吸着力が０になり試料が動いてしまう恐れがある。
【０００６】
また、給電プラグ１０２が接続されている一方の電極端子１０１ａ付近がロードロックチャンバー２０内に露出した構造の場合、前述した理由と同様減圧時に通過する１×１０3〜1×１０1Ｐａ付近の圧力領域では、一方の電極端子１０１ａ間、及びロードロックチャンバー２０と一方の電極端子１０１ａ間とに放電による短絡が発生し、静電チャック１０の吸着力が０になってしまう恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、減圧下での試料加工プロセスを持つ半導体製造装置及びフラットパネルディスプレイ製造装置において、放電短絡を起こすことなく大気圧から真空中まで連続的に使用可能な試料搬送固定兼用静電チャックおよびユニットを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る静電チャックは、電気的に独立した２系統の内部電極と、それぞれの内部電極に導通する電極端子とを備え、前記２系統の内部電極は対をなす正極と負極の双極で構成され、かつ、前記内部電極は同一平面内に配置され、一方の内部電極の正極と負極の間に他方の内部電極の正極または負極が配置されており、一方の内部電極および他方の内部電極の正極及び負極の間隔が全て等間隔とされ、一方の電極端子を通じて一方の内部電極に電圧を印加した際に、電圧を印加していない他方の内部電極および他方の内部電極に導通する電極端子間に発生する電位差が放電短絡を起こさない程度に低く抑制され、大気圧から真空まで連続的に使用可能に構成された構成とした。
【０００９】
本発明の好ましい態様として、前記静電チャックにおいて、前記少なくとも２系統の内部電極を、前記静電チャックの試料吸着面と平行でかつ同一平面内に配置したことを特徴とする。
内部電極を、前記静電チャックの試料吸着面と平行でかつ同一平面内に配置したので、電極を一枚の印刷スクリーンで製造可能となり、また少なくとも２系統の内部電極の内、一方の内部電極に電圧印加しても他方の内部電極への漏れ電流が少なくなり、そのため他方の内部電極に発生する電圧が低くなり、減圧時に短絡することのない静電チャックが提供できる。
【００１０】
本発明の好ましい態様として、前記静電チャックにおいて、前記少なくとも２系統の内部電極を細い直線状で交互に配置したことを特徴とする。
内部電極を細い直線状で交互に配置したので、少なくとも２系統の内部電極の内、一方の内部電極に極性の異なり絶対値の等しい電圧を印加した場合、その間に他方の電極が配置されているため電位が０に近くなり、減圧時に短絡することのない静電チャックが提供できる。
【００１１】
本発明の好ましい態様として、静電チャックにおいて、前記少なくとも２系統の内部電極を細い線状の同心円とし交互に配置したことを特徴とする。
内部電極を細い線状の同心円とし交互に配置したので、少なくとも２系統の内部電極の内、一方の内部電極に極性の異なり絶対値の等しい電圧を印加した場合、その間に他方の電極が配置されているため電位が０に近くなり、減圧時に短絡することのない静電チャックが提供できる。
【００１３】
本発明の好ましい態様として、静電チャックにおいて、内部電極に導通する電極端子が静電チャックの外周部に施されたれた穴奥に設けられていることを特徴とする。
電極端子が静電チャックの外周部に施されたれた穴奥に設けたので、外部を絶縁物で覆った給電プラグを接続する事により、電圧が印加された部分が外部に露出する事がなくなり、減圧時に短絡することのない静電チャックが提供できる。
【００１４】
本発明の好ましい態様として、静電チャックにおいて、給電用プラグが絶縁体に覆われ、絶縁体ごと静電チャック外周部に施されたれた穴内に挿入され電極端子と接合することを特徴とする。
給電用プラグが絶縁体に覆われ、絶縁体ごと静電チャック外周部に施されたれた穴内に挿入され電極端子と接合するようにしたので、電圧が印加された部分が外部に露出する事がなくなり、減圧時に短絡することのない静電チャックが提供できる。
【００１５】
本発明の好ましい態様として、静電チャックにおいて、素材がアルミナ焼結体からなり、その体積抵抗率が減圧プロセス中の設定温度領域において１０Ｅ９〜１０Ｅ１１Ωｃｍの範囲であることを特徴とする。
前記静電チャックにおいて、素材がアルミナ焼結体からなり、その体積抵抗率が減圧プロセス中の設定温度領域において１０Ｅ９〜１０Ｅ１１Ωｃｍの範囲に入ることとしたので、減圧プロセス中の設定温度領域において試料を数秒以内に吸脱着する事が可能な静電チャックを提供できる。
【００１６】
本発明の好ましい態様として、本発明の静電チャックを搭載し、被吸着物を吸着し搬送または処理するユニットであって、前記静電チャックの前記それぞれの電極端子に対向する給電プラグを備え、該給電プラグが前記電極端子に接続された状態で接続部の周囲が絶縁物で覆われていることを特徴とする。
これらの手段により、減圧下での試料加工プロセス工程を持つ半導体製造装置において、放電短絡を起こさず大気圧下から真空中まで連続的に使用できる静電チャックユニットが提供できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例について具体的に説明する。
図１は、静電チャックの内部電極構造である。静電チャック１０の内部には内部電極Ａ１１と内部電極Ｂ１２との２系統の電極を設け、それぞれ電極端子Ａ１３と電極端子Ｂ１４とによって静電チャック外部と電気的導通を取る構造となっている。内部電極Ａ１１と内部電極Ｂ１２とは、静電チャック内部で同一平面上に配置されており、一方の内部電極に電圧印加した時に、他方の内部電極が独立しているため電流が漏れることがなくなり、試料吸着力の低下も防止できる。
【００１８】
また、双極印加の極性をわかりやすくするため、図中の対になる内部電極は破線と実線で示している。内部電極Ａ１１と内部電極Ｂ１２は、一方の正極と負極の間に他方の電極が等距離になるように配置してある。内部電極Ａ１１に電圧印加を行う場合を考える。内部電極Ａ１１ａ、実線で示した方を正極、内部電極Ａ１１ｂ、破線で示した方を負極に印加するものとすると、その間に配置された内部電極Ｂ１２は、内部電極Ａ１１ａ、正極及び１１ｂ、負極からの距離が等しいため、０電位になる。
同様に、内部電極Ｂ１２に電圧印加を行う場合、内部電極Ｂ１２ａ、実線で示した方を正極、内部電極Ｂ１２ｂ、破線で示した方を負極に印加すると、その間に配置された内部電極Ａ１１は、内部電極Ｂ１２ａ、正極及び１２ｂ、負極からの距離が等しいため、０電位となる。
さらに、静電チャックの素材に体積抵抗率を１０Ｅ９〜１０Ｅ１１Ωｃｍに制御したアルミナを用いる事で、２０℃でも数秒以内に試料の吸脱着が可能な静電チャックとなる。
【００１９】
図２は、図１と異なる静電チャックの内部電極構造の１例である。図１と同様に双極印加の極性をわかりやすくするため、図中の対になる内部電極は破線と実線で示している。内部電極Ａ１１と内部電極Ｂ１２は、同心円状に、また一方の正極と負極の間に他方の電極が等距離になるように配置してある。内部電極Ａ１１に電圧印加を行う場合を考える。内部電極Ａ１１ａ、実線で示した方を正極、内部電極Ａ１１ｂ、破線で示した方を負極に印加するものとすると、その間に配置された内部電極Ｂ１２は、内部電極Ａ１１ａ、正極及び１１ｂ、負極からの距離が等しいため、０電位になる。
同様に、内部電極Ｂ１２に電圧印加を行う場合、内部電極Ｂ１２ａ、実線で示した方を正極、内部電極Ｂ１２ｂ、破線で示した方を負極に印加すると、その間に配置された内部電極Ａ１１は、内部電極Ｂ１２ａ、正極及び１２ｂ、負極からの距離が等しいため、０電位となる。
また、静電チャックの素材に体積抵抗率を１０Ｅ９〜１０Ｅ１１Ωｃｍに制御したアルミナを用いることで、２０℃でも数秒以内に試料の吸脱着が可能な静電チャックとなる。
【００２０】
図３は、本発明の静電チャックを搭載した半導体製造装置の一例である。静電チャック１０は、大気圧から真空まで圧力領域を変化できるロードロックチャンバー２０と、常時加工プロセスに必要な減圧環境下に調整されている１つもしくは複数の加工プロセス用チャンバー２２と、加工プロセス用チャンバー２２と同じ真空環境下に調整されていて各加工プロセス用チャンバー２２間及びロードロックチャンバー２０と加工プロセス用チャンバー２２間の試料および静電チャックの移動時に通過する移動用チャンバー２１と、各々のチャンバー間を結び開閉動作が可能な隔壁２３を介して連通した真空容器中に設置されている。
前工程から運ばれてきた試料は、ロードロックチャンバー２０内に移動してある静電チャック１０に搭載される。電源Ａ３１から給電プラグＡ３４と電極端子Ａ１３を通じ内部電極Ａ１１に電圧を印加し吸着力を発生させ試料を固定する。この時内部電極Ｂ１２には内部電極Ａ１１の印加電圧の影響はないため、電極端子Ｂ１４は０電位である。
【００２１】
図４は、静電チャックの電極端子Ａ１３付近の拡大図である。給電プラグＡ３４の周囲は絶縁体３７で覆われており、またその先端は静電チャック１０の内部方向に向かって開けられた座ぐり穴に入り込むような状態で電極端子Ａ１３に接している。試料を静電チャックに搭載後、ロードロックチャンバー２０内を減圧し、加工プロセス用チャンバー２２及び移動用チャンバー２１内圧力領域まで近づけていく。この時給電プラグＡ３４は絶縁体３７と静電チャックの座ぐり穴部分で形成された絶縁構造によって覆われるようになっており、各給電プラグ間及び給電プラグとロードロックチャンバー間での放電短絡現象が防止でき、吸着力が０にはならない。
【００２２】
図５は、静電チャックをロードロックチャンバー２０から移動用チャンバー２１内に搬入した状態の概略図である。ロードロックチャンバー２０内圧力が移動用チャンバー２１の圧力に十分近づいた時、２つのチャンバー間にある隔壁２３を開け、試料を乗せた静電チャック１０を移動用チャンバー２１内に送り込む。この時、試料の位置ずれ防止のため内部電極Ａ１１には電圧を印加したまま搬送を行う。移動用チャンバー２１内の所定の位置に静電チャックが固定されると、電極端子Ｂ１４と給電プラグＢ３５が接触する。そこで内部電極Ｂ１２に内部電極Ａ１１と同電位の電圧を印加し、その後内部電極Ａ１１への電圧印加を止め、給電プラグＡ３４を移動用チャンバー２１側からロードロックチャンバー２０側に戻し、隔壁２３を閉じる。このように、移動用チャンバー２１内で内部電極Ａ１１及び内部電極Ｂ１２への電圧印加タイミングをオーバーラップさせる事により電圧印加切り替え時の非吸着時間が無くなり、移動用チャンバー２１内で試料の吸着力が０になるという事態が回避できる。
また、試料を移動用チャンバー２１からロードロックチャンバー２０へ搬出する際は、搬入時の通電、圧力制御の一連の工程を逆にたどり実施する。
【００２３】
図６は、静電チャックを移動用チャンバー２１から加工プロセス用チャンバー２２内に搬入した状態の概略図である。移動用チャンバー２１の中で静電チャックは最初の加工プロセスを行う加工プロセス用チャンバー２２に搬入できるよう回転位置決めを行う。その後、移動用チャンバー２１と最初の加工プロセス用チャンバー２２の間にある隔壁２３を開け、試料を乗せた静電チャック１０を加工プロセス用チャンバー２２内に送り込む。この時、試料の位置ずれ防止のため内部電極Ｂ１２には電圧を印加したまま搬送を行う。加工プロセス用チャンバー２２内の所定の位置に静電チャックが固定されると、電極端子Ａ１３と給電プラグＣ３６が接触する。そこで内部電極Ａ１１に内部電極Ｂ１２と同電位の電圧を印加し、その後内部電極Ｂ１２への電圧印加を止め、給電プラグＢ３５を加工プロセス用チャンバー２２側から移動用チャンバー２１側に戻し、隔壁２３を閉じる。先程と同様に、加工プロセス用チャンバー２２内で内部電極Ａ１１及び内部電極Ｂ１２への電圧印加タイミングをオーバーラップさせる事により電圧印加切り替え時の非吸着時間が無くなり、加工プロセス用チャンバー２２内で試料の吸着力が０になるという事態が回避できる。
また、試料を加工プロセス用チャンバー２２から移動用チャンバー２１へ搬出する際は、搬入時の通電、圧力制御の一連の工程を逆にたどり実施する。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
本発明は、半導体製造装置に用いられる試料の搬送固定兼用の静電チャックであり、少なくとも２系統の内部電極を有し該電極は各々独立して電圧印加が可能な構造で、かつ一方の内部電極に電圧印加しても他方の内部電極及びその電極端子は略０電位となる構造の静電チャックと、該静電チャックの各内部電極への給電端子と給電プラグとの接触部の周囲を絶縁物で覆い、電圧印加した端子やプラグが露出しない構造の給電プラグと電極端子の組み合わせにより、放電短絡現象を起こすこと無く大気圧から真空中まで連続的に使用可能となる静電チャックユニットとなる。
さらに、前記静電チャックにおいて、素材がアルミナ焼結体からなり、その体積抵抗率が室温で１０Ｅ９〜１０Ｅ１１の範囲とする事で、２０℃の室温中でも試料の吸脱着が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電チャックの内部電極の一形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の静電チャックの内部電極の一形態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の静電チャックを搭載した半導体製造装置の概略構造図である。
【図４】本発明の静電チャックの一部分を示す概略構造拡大図である。
【図５】本発明の静電チャックを搭載した半導体製造装置の概略構造図である。
【図６】本発明の静電チャックを搭載した半導体製造装置の概略構造図である。
【図７】従来の静電チャックの一形態を示す概略構造図である。
【符号の説明】
１０                  静電チャック
１１                  内部電極Ａ
１２                  内部電極Ｂ
１３                  電極端子Ａ
１４                  電極端子Ｂ
２０                  ロードロックチャンバー
２１                  移動用チャンバー
２２                  加工プロセス用チャンバー
２３                  隔壁
３１                  電源Ａ
３２                  電源Ｂ
３３                  電源Ｃ
３４                  給電プラグＡ
３５                  給電プラグＢ
３６                  給電プラグＣ
３７                  絶縁体
１００                双極内部電極
１０１                電極端子
１０１ａ              電極端子
１０１ｂ              電極端子
１０２                給電プラグ
１０３                電源
【図１】
0004378822.tif 000002
【図２】
0004378822.tif 000003
【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】
0004378822.tif 000008