JP2824928B2 - Electrostatic suction device - Google Patents
Electrostatic suction deviceInfo
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Description
この発明は静電吸着装置に関する。 The present invention relates to an electrostatic chuck.
例えば、半導体製造装置のうちのイオン注入装置やス
パッタ装置の真空処理装置等においては、被処理体とし
てのウェーハを真空中で保持搬送して処理する必要があ
るため、その吸着保持手段としては、大気中における吸
着保持手段として広く使用されている真空吸着手段を使
用することができない。このため、例えばイオン注入装
置では、保持爪によりウェーハの周囲を保持するように
しているが、ウェーハと爪との接触によりパーティクル
発生の問題があった。 そこで、真空中における吸着保持手段として静電吸着
装置が提案されている(特開昭59−79545号公報、特公
平1−36707号公報等)。 これらの静電吸着装置のうちの1つは、吸着保持台の
ウェーハの吸着面が誘電体で構成され、この誘電体の下
部に、あるいはこの誘電体内に吸着面とほぼ等しい面積
にわたって誘電電極層を設け、この電極層とウェーハと
の間に直流電圧を印加する方式である。この方式は、直
流電圧印加により誘電体を介して蓄積される電極層の電
荷と、この電荷とは異種のウェーハの電荷間に静電吸引
力(クーロン力)が発生し、ウェーハが吸着保持台に吸
引されて保持されるものである。この方式の場合、ウェ
ーハに電極を接触させるため、やはりパーティクルの発
生の問題がある。 前記先に提案されている静電吸着装置の他の方式は保
持台の前記吸着面に第1及び第2の吸着部を設け、これ
ら第1及び第2の吸着部の電極層間に直流電圧を印加す
る方式である。この方式は、ウェーハは導電体であるか
ら静電誘導によって吸着保持台側とは異種の電荷がウェ
ーハに現れ、この電荷と電極層への電圧印加により生じ
た電荷との間で静電吸引力を生じるものである。この方
式によれば、ウェーハに電極を接触させることはないか
ら、パーティクルの発生は少なくなる。なお、前記公報
には、前記電極層とウェーハ間、あるいは第1及び第2
の吸着部の電極間に単相交流を印加する方式も記載され
ている。For example, in a vacuum processing apparatus such as an ion implantation apparatus or a sputtering apparatus in a semiconductor manufacturing apparatus, it is necessary to hold and convey a wafer as an object to be processed in a vacuum to process the wafer. Vacuum suction means widely used as suction holding means in the atmosphere cannot be used. For this reason, for example, in the ion implantation apparatus, the periphery of the wafer is held by the holding claws, but there is a problem of generation of particles due to contact between the wafer and the claws. Therefore, an electrostatic suction device has been proposed as a suction holding means in a vacuum (JP-A-59-79545, JP-B-1-36707, etc.). In one of these electrostatic suction devices, the suction surface of the wafer of the suction holding table is formed of a dielectric, and a dielectric electrode layer is formed under the dielectric or in the dielectric over an area approximately equal to the suction surface. And a DC voltage is applied between the electrode layer and the wafer. In this method, an electrostatic attraction force (Coulomb force) is generated between the electric charge of the electrode layer accumulated through the dielectric by the application of the DC voltage and the electric charge of the wafer different from the electric charge, and the wafer is attracted and held. Is held by suction. In the case of this method, since the electrode is brought into contact with the wafer, there is still a problem of generation of particles. Another method of the electrostatic attraction device proposed above is to provide first and second suction portions on the suction surface of the holding table, and apply a DC voltage between the electrode layers of the first and second suction portions. This is the method of applying. In this method, since the wafer is a conductor, different kinds of electric charges appear on the wafer due to electrostatic induction on the wafer due to electrostatic induction, and an electrostatic attraction force is generated between this electric charge and the electric charge generated by applying a voltage to the electrode layer. Is caused. According to this method, the electrodes are not brought into contact with the wafer, so that the generation of particles is reduced. In addition, in the above-mentioned publication, between the electrode layer and the wafer, or in the first and second layers,
A method of applying a single-phase alternating current between the electrodes of the adsorption section is also described.
ところで、直流電圧をウェーハと電極間または2電極
間に印加する方式の場合、吸引力(クーロン力)は、強
力であるが、吸着面の誘電体に誘電分極が生じるため、
電圧印加を停止しても電荷が残留し、このため被吸着物
が吸着保持台から離脱しにくいという欠点がある。ま
た、被吸着物にゴミなどが付着しやすいという欠点もあ
る。 一方、直流電圧の代わりに交流電圧を印加すれば、ゴ
ミが被吸着物に付着するのを少なくできると共に、前記
誘電体には誘電分極が生じないため、電圧印加を停止す
れば被吸着物は即座に吸着保持台から離脱できる。とこ
ろが、前述の公報記載の従来技術の場合、印加されるの
は単相交流電圧であるため、十分な吸引力を得ることが
できない。すなわち、単相交流電圧は、印加瞬時電圧が
一定周期で必ず零ボルトになり、その瞬時電圧時点では
吸引力も零になってしまうからである。 この発明は、以上の点に鑑み、印加する電圧として交
流電圧を用いることができ、しかも吸引力の大きい静電
吸着装置を提供することを目的とする。By the way, in the case of a method in which a DC voltage is applied between the wafer and the electrode or between the two electrodes, the attractive force (Coulomb force) is strong, but dielectric polarization occurs on the dielectric material on the adsorption surface.
Even if the application of the voltage is stopped, the electric charge remains, so that there is a disadvantage that the object to be adsorbed is hard to be detached from the adsorption holding table. In addition, there is a disadvantage that dust and the like easily adhere to the object to be adsorbed. On the other hand, if an AC voltage is applied instead of a DC voltage, dust can be reduced from adhering to the object to be adsorbed, and dielectric polarization does not occur in the dielectric. It can be immediately removed from the suction holding table. However, in the case of the prior art described in the above-mentioned publication, since a single-phase AC voltage is applied, a sufficient attractive force cannot be obtained. That is, in the single-phase AC voltage, the applied instantaneous voltage always becomes zero volt in a constant cycle, and at the instantaneous voltage, the attractive force also becomes zero. In view of the above, an object of the present invention is to provide an electrostatic attraction device that can use an AC voltage as an applied voltage and has a large attractive force.
【課題を解決するための手段】 この発明は、被吸着体と接触すべき面が誘電体で構成
されると共に、この誘電体の下方または誘電体内に電極
が設けられ、この電極に交流電圧を印加して、前記被吸
着体を静電吸引力により吸着する静電吸着装置におい
て、 前記電極に印加する交流電圧が零電圧になる期間を無
くすようにしたことを特徴とする。 また、電極は、3個以上設け、各電極間に互いに位相
がずれた交流電圧を印加するようにすることを特徴とす
る。電極が3個の場合には、その電極はそれぞれ120度
の角間隔分の扇形形状とするとよい。According to the present invention, a surface to be brought into contact with an object to be adsorbed is made of a dielectric, and an electrode is provided below or in the dielectric, and an AC voltage is applied to the electrode. In the electrostatic attraction device for applying and attracting the object to be attracted by an electrostatic attraction force, a period in which an AC voltage applied to the electrode becomes zero voltage is eliminated. Further, three or more electrodes are provided, and alternating voltages having phases shifted from each other are applied between the electrodes. When there are three electrodes, each of the electrodes may be formed in a sector shape having an angular interval of 120 degrees.
この発明は、静電吸着用の3個以上の電極間に、位相
がずれた3層以上の交流電圧を印加するので、吸着印加
電圧の瞬時値が零になることはなく、比較的大きい静電
吸引力が得られる。According to the present invention, an AC voltage of three or more layers having a phase shift is applied between three or more electrodes for electrostatic attraction, so that the instantaneous value of the attraction applied voltage does not become zero and a relatively large static voltage is applied. Electro-attraction is obtained.
以下、この発明による静電吸着装置を高電流タイプの
イオン注入装置に適用した場合の一実施例を、図を参照
しながら説明する。 第4図に示すように、高電流タイプのイオン注入装置
は、イオンを注入することによる発熱を緩和する目的か
ら、真空室内に配されるディスク1上に、その円周方向
に沿って複数の半導体ウェーハの保持部2を設け、この
保持部2に半導体ウェーハ3を保持させ、ディスク1を
その中心位置を回転軸として、例えば矢印4で示す方向
に回転させると共に、ディスク1を例えば矢印5で示す
方向に往復直線運動させ、複数個の半導体ウェーハ3に
対して、一括してイオンを注入する構成が採られてい
る。 各保持部2は、静電吸着機構を有するもので、第2図
の断面図に示すように、例えばシリコンゴムからなる基
台21の上に、例えばポリイミド等のプラスチックからな
る誘電体22が設けられる。この誘電体22内には、ウェー
ハ吸着期間、吸着印加電圧が零になる瞬時期間を無くす
手段として、例えば第1図に示すように、この例ではそ
れぞれ120゜の角間隔分の扇形の形状の3個の電極層23
A,23B,23Cが埋め込まれて、サンドイッチ状の構造を有
している。この例の場合、誘電体22の厚さは、電極層を
含めて、例えば25μm程度とされている。 そして、各電極層23A,23B,23Cからは、端子24A,24B,2
4Cが導出される。そして、ディスク1上のすべての保持
部2の、端子24A及び24B間には第3図Aに示す交流電圧
EUを発生する電源25Uとスイッチ26Uとの直列回路が接続
され、端子24B及び24C間には第3図Bに示す交流電圧EV
(交流電圧EUとは120゜位相が異なる)を発生する電源2
5Vとスイッチ26Vとの直列回路が接続され、端子24C及び
24A間には第3図Cに示す交流電圧EW(交流電圧EUとは2
40゜位相が異なる)を発生する電源25Wとスイッチ26Wと
の直列回路が接続される。電源25U,25V,25Wとしては、
商用の3相交流電源を用いることができる。 この場合、スイッチ26U,26V,26Wは、互いに連動する
ようにされ、ウェーハ3が保持部2に載置されたとき、
オンとされる。スイッチ26U,26V,26Wがオンとされる
と、各電極層23A,23B,23C間に前記交流電圧EU,EV,EWが
印加される。すると、誘電体22を介して静電誘導により
導電体であるウェーハ3に電荷が現れ、クローン力によ
り保持部2に吸着される。 この場合、電極層23A,23B,23Cに印加される電圧は、
第3図に示したように、3相交流電圧であるので、単相
交流電圧のように瞬時値が零になることはなく、十分な
強さの静電吸引力が得られる。 なお、保持部2の基台21はアルミニウムやセラミック
で構成することもできる。しかし、上記の例にように、
基台21をシリコンゴム等の弾性材料で構成した場合に
は、ウェーハ3に反り等があったとき、誘電体22は極く
薄いフレキシブル基板と同様な構成であるから、そのウ
ェーハの反りの形状に応じて基台21が変形する。したが
って、ウェーハ3に反り等の変形があっても保持部2と
の間に隙間が生じることはなく、所定値以上の強さの吸
引力を保持することができる。 なお、電極数及び位相のずれた交流電圧の数は、3以
上であっても勿論良い。 また、上記実施例では、ウェーハの静電吸着電圧印加
領域を3領域にした例について説明したが、一電極で多
相交流電圧を印加しても、印加される吸着電圧がウェー
ハに対して零期間を無いようにすればよい。さらに、直
流バイアスを持たせてもよい。この場合の直流バイアス
電圧は、低電圧のの方が良い。 また、以上の例は、イオン注入装置にこの発明による
静電吸着装置を適用した場合であるが、冒頭でも述べた
ように、この発明は、スパッタ装置、その他の真空処理
装置及び真空内搬送装置にも適用できることはいうまで
もない。 また、真空内に限らず、大気中における被吸着体の保
持、搬送にも適用可能である。 さらに、被吸着体としては、半導体ウェーハに限ら
ず、導電性のものであれば適用可能である。An embodiment in which the electrostatic chuck according to the present invention is applied to a high current type ion implanter will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 4, a high current type ion implantation apparatus is provided on a disk 1 arranged in a vacuum chamber along a plurality of circumferences in order to reduce heat generated by ion implantation. A semiconductor wafer holding section 2 is provided, the semiconductor wafer 3 is held by the holding section 2, and the disk 1 is rotated in a direction indicated by an arrow 4 around the center position thereof as a rotation axis. A configuration is adopted in which ions are collectively implanted into a plurality of semiconductor wafers 3 by reciprocating linear motion in the direction shown. Each holding unit 2 has an electrostatic attraction mechanism. As shown in the sectional view of FIG. 2, a dielectric 22 made of a plastic such as polyimide is provided on a base 21 made of, for example, silicon rubber. Can be As means for eliminating the wafer suction period and the instantaneous period during which the suction applied voltage becomes zero in the dielectric 22, for example, as shown in FIG. Three electrode layers 23
A, 23B and 23C are embedded and have a sandwich-like structure. In the case of this example, the thickness of the dielectric 22 including the electrode layer is, for example, about 25 μm. Then, from each of the electrode layers 23A, 23B, 23C, terminals 24A, 24B, 2
4C is derived. Then, the AC voltage shown in FIG. 3A is applied between the terminals 24A and 24B of all the holding portions 2 on the disk 1.
A series circuit of a power supply 25U for generating EU and a switch 26U is connected, and an AC voltage EV shown in FIG. 3B is connected between terminals 24B and 24C.
Power supply 2 that generates (120 ° phase different from AC voltage EU)
A series circuit of 5V and switch 26V is connected, and terminals 24C and
AC voltage EW shown in Fig. 3C (AC voltage EU is 2
A series circuit of a power supply 25W for generating a phase difference of 40 °) and a switch 26W is connected. As the power supply 25U, 25V, 25W,
A commercial three-phase AC power supply can be used. In this case, the switches 26U, 26V, 26W are interlocked with each other, and when the wafer 3 is placed on the holder 2,
Turned on. When the switches 26U, 26V, 26W are turned on, the AC voltages EU, EV, EW are applied between the electrode layers 23A, 23B, 23C. Then, electric charges appear on the wafer 3 which is a conductor through the dielectric 22 by electrostatic induction, and are attracted to the holding unit 2 by the coulomb force. In this case, the voltage applied to the electrode layers 23A, 23B, 23C is
As shown in FIG. 3, since the three-phase AC voltage is used, the instantaneous value does not become zero unlike a single-phase AC voltage, and a sufficient electrostatic attraction force can be obtained. Note that the base 21 of the holding unit 2 can be made of aluminum or ceramic. However, as in the example above,
When the base 21 is made of an elastic material such as silicon rubber, when the wafer 3 is warped or the like, the dielectric 22 has the same structure as an extremely thin flexible substrate. The base 21 is deformed according to. Therefore, even if the wafer 3 is deformed such as warpage, no gap is formed between the wafer 3 and the holding portion 2, and a suction force of a predetermined value or more can be held. Note that the number of electrodes and the number of AC voltages out of phase may be three or more. Further, in the above embodiment, an example was described in which the electrostatic chucking voltage application region of the wafer was set to three regions. However, even if a multi-phase AC voltage was applied with one electrode, the applied chucking voltage was zero with respect to the wafer. It is sufficient that there is no period. Further, a DC bias may be provided. In this case, the DC bias voltage is preferably a low voltage. In the above example, the electrostatic adsorption device according to the present invention is applied to an ion implantation device. However, as described at the beginning, the present invention includes a sputtering device, another vacuum processing device, and a vacuum transfer device. Needless to say, it can be applied to Further, the present invention can be applied to holding and transporting an object to be adsorbed in the atmosphere without being limited to a vacuum. Further, the object to be adsorbed is not limited to a semiconductor wafer, but may be any object that is conductive.
以上説明したように、この発明によれば、交流電圧を
電極間に印加するものであるので、被吸着物へのごみの
付着が少なくなる。また、印加電圧を断った時には、誘
電体に電荷が残留することはないから、被吸着体の離脱
は容易である。 そして、この発明では、3相以上の多相交流電圧を、
複数の電極間に印加するものであるから、所定の静電吸
着力を確保することができる。As described above, according to the present invention, since an AC voltage is applied between the electrodes, adhesion of dust to an object to be adsorbed is reduced. Further, when the applied voltage is cut off, no charge remains on the dielectric, so that the object to be adsorbed can be easily separated. In the present invention, a multi-phase AC voltage of three or more phases is
Since the voltage is applied between a plurality of electrodes, a predetermined electrostatic attraction force can be secured.
第1図は、この発明による静電吸着装置の一実施例の平
面図、第2図は、そのA−A断面図、第3図は、位相の
異なる複数の交流電圧の例を示す図、第4図は、この発
明が適用されるイオン注入装置の要部を説明するための
図である。 2:ウェーハの保持部 3;半導体ウェーハ 21;基台 22;誘電体 23A,23B,23C;電極層 24A,24B,24C;端子 25U,25V,25W;3相交流電源 EU,EV,EW;3相交流電圧FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the electrostatic chuck according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA, FIG. 3 is a diagram showing an example of a plurality of AC voltages having different phases, FIG. 4 is a diagram for explaining a main part of an ion implantation apparatus to which the present invention is applied. 2: Wafer holder 3; Semiconductor wafer 21; Base 22; Dielectric 23A, 23B, 23C; Electrode layer 24A, 24B, 24C; Terminal 25U, 25V, 25W; 3-phase AC power supply EU, EV, EW; 3 Phase AC voltage
Claims (4)
れると共に、この誘電体の下方または誘電体内に電極が
設けられ、この電極に交流電圧を印加して、前記被吸着
体を静電吸引力により吸着する静電吸着装置において、 前記電極に印加する交流電圧の瞬時値が零電圧になる期
間を無くすようにしたことを特徴とする静電吸着装置。1. A surface to be brought into contact with an object to be adsorbed is made of a dielectric, and an electrode is provided below or inside the dielectric, and an AC voltage is applied to the electrode to cause the object to be adsorbed. Wherein the instantaneous value of the AC voltage applied to the electrode is zero in a zero-voltage period.
電極間に互いに位相がずれた交流電圧を印加するように
したことを特徴とする請求項(1)に記載の静電吸着装
置。2. The electrostatic attraction device according to claim 1, wherein three or more electrodes are provided, and alternating voltages having phases shifted from each other are applied between the electrodes.
角間隔分の扇形形状であることを特徴とする請求項
(2)に記載の静電吸着装置。3. The electrostatic attraction device according to claim 2, wherein the number of the electrodes is three, and each of the electrodes has a sector shape with an angular interval of 120 degrees.
る単相交流電圧の発生源とスイッチ手段との直列回路が
それぞれ接続され、前記被吸着体の静電吸着時には、前
記スイッチ手段が連動してオンとされることを特徴とす
る請求項(2)または請求項(3)に記載の静電吸着装
置。4. A series circuit of a source of a single-phase AC voltage having a different phase between the electrodes and a switch means is connected between the electrodes, and the switch is connected to the switch when the object is electrostatically attracted. The electrostatic attraction device according to claim 2 or 3, wherein said means is turned on in conjunction with said means.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12758190A JP2824928B2 (en) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | Electrostatic suction device |
| US07/687,552 US5179498A (en) | 1990-05-17 | 1991-04-19 | Electrostatic chuck device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12758190A JP2824928B2 (en) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | Electrostatic suction device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0422152A JPH0422152A (en) | 1992-01-27 |
| JP2824928B2 true JP2824928B2 (en) | 1998-11-18 |
Family
ID=14963605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12758190A Expired - Lifetime JP2824928B2 (en) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | Electrostatic suction device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2824928B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150057976A (en) * | 2013-11-19 | 2015-05-28 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Method of adsorbing target object on mounting table and plasma processing apparatus |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3974475B2 (en) * | 2002-03-04 | 2007-09-12 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Electrostatic chuck apparatus and substrate processing method using the apparatus |
-
1990
- 1990-05-17 JP JP12758190A patent/JP2824928B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150057976A (en) * | 2013-11-19 | 2015-05-28 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Method of adsorbing target object on mounting table and plasma processing apparatus |
| KR102302313B1 (en) * | 2013-11-19 | 2021-09-15 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Method of adsorbing target object on mounting table and plasma processing apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0422152A (en) | 1992-01-27 |
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