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JP2779950B2 - 静電チャックの電圧印加方法および電圧印加装置 - Google Patents

静電チャックの電圧印加方法および電圧印加装置

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JP2779950B2
JP2779950B2 JP1105679A JP10567989A JP2779950B2 JP 2779950 B2 JP2779950 B2 JP 2779950B2 JP 1105679 A JP1105679 A JP 1105679A JP 10567989 A JP10567989 A JP 10567989A JP 2779950 B2 JP2779950 B2 JP 2779950B2
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electrostatic chuck
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attraction
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俊也 渡部
徹夫 北林
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Toto Ltd
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は静電チャックに吸着された被吸着体の脱着を
容易にする技術に関する。
（従来の技術） 静電チャックの電極に吸着時とは逆極性の電圧を一時
的に印加して、被吸着物の脱離を容易にする技術は特公
昭47−39392号公報により知られている。
（発明が解決しようとする課題） しかし、吸着時に印加した電圧値と等しい逆極性の電
圧を印加しても、残留吸着力が消滅もしくは低減され
て、被吸着物を容易に脱着できるようになるまでに長時
間（数10秒以上）要し、作業効率が悪い。
本発明はこのような課題を解決するためになされたも
ので、その目的は短時間で残留吸着力を消滅もしくは低
滅させる技術を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するため本発明に係る静電気チャック
の電圧印加方法は、吸着電圧VNとは逆極性でその電圧値
が吸着電圧VNより大きい残留吸着力消滅電圧VRを静電チ
ャックの電極に印加することを特徴とする。
そして、残留吸着力消滅電圧VRの印加電圧値に逆比例
させて印加時間を短く設定する。
なお、残留吸着力消滅電圧VRの電圧値は、吸着時に印
加した吸着電圧VNの1.5〜２倍の範囲とし、その印加時
間は５〜10秒程度とすることが望ましい。
また、本発明に係る静電チャックの電圧印加装置は、
吸着時には予め設定された吸着電圧VNを静電チャックの
電極に印加し、脱離時には吸着電圧VNより高電圧で逆極
性の残留吸着力消滅電圧を予め設定された時間だけ静電
チャックの電極に印加することを特徴とする。
（作用） 被吸着体の脱離に際し、吸着時印加電圧より高電圧で
逆極性の残留吸着力消滅電圧を静電チャックに印加する
ことにより、残留吸着力は短時間で消滅もしくは低減さ
れ、被吸着体の脱着が容易となる。
また、残留吸着力消滅電圧の印加時間は印加電圧値に
逆比例させて短く設定することにより、この消滅電圧印
加によって再度被吸着体が吸着されるのを防止する。
なお、この消滅電圧の電圧値は吸着電圧の1.5〜２倍
で、印加時間版５〜10秒程度に設定すると残留吸着力の
消滅もしくは低減の制御が容易である。
（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
第１図は、本発明に係る静電チャックの電圧印加装置
のブロック構成図である。
静電チャック１はアルミナ−酸化チタン系の誘電体か
らなるシート２内に、一対の櫛状の電極3,4を互いに櫛
歯の部分が相手の櫛歯の間に入り込むように構成されて
いる。この静電チャック１の上面には、被吸着体として
例えばシリコンウェハ５が載置され、電極3,4間に電圧
が印加されると、ジョンソン・ラーベック効果によりシ
リコンウェハ５が吸着される。誘導体層の厚さは300μ
ｍ、体積固有抵抗は1013Ωcmである。
電圧印加装置６は、電極3,4に電圧を供給するための
電源装置であり、その出力端子7,8と各電極3,4とは接続
線9,10により接続されている。電圧印加装置６は、印加
電圧制御回路11から与えられるデータに基づく出力電圧
を端子12,13間に発生するプログラマブル電圧供給源
（以下電源と記す）14と、この電源14と静電チャック１
との間に介設されたスイッチ手段15、および印加電圧制
御回路11に対して各種の設定条件を与える吸着電圧値設
定手段16、消滅電圧値設定手段17、消滅電圧印加時間設
定手段18から構成される。
印加電圧制御回路（以下制御回路と記す）11は、マイ
クロプロセッサユニット（以下MPUと記す）19、ROM20、
RAM21、タイマ22から構成される。ROM20には印加電圧制
御に関するプログラムが格納されるとともに、後述する
実験データに基づく消滅電圧値とその印加時間関するデ
ータが格納されている。各設定手段16,17,18はデジスイ
ッチ等の設定値入力手段と、MPU19のバス23（データバ
スおよびアドレスバス）とのインタフェース回路とを備
えている。
なお、各設定手段16,17,18は目盛りを付したスライド
式ボリウムにより分圧された電圧をA/D変換機を介してM
PU19へインタフェースさせる構成等であってもよい。
制御回路11の端子24には、動作モード切替スイッチ25
が接続されている。端子26,27は吸着信号および脱離信
号の入力端子、端子28,29は制御回路11の電圧印加制御
出力端子である。
スイッチ手段15は、静電チャック１の電極3,4への電
圧印加ならびに印加する極性を切替えるスイッチ回路で
ある。スイッチ手段15は、ブリッジ接続された４個のト
ランジスタ30〜33と、トランジスタ30,31をドライブす
るトランジスタ34,35および各トランジスタ30〜35のベ
ース抵抗およびベース・エミッタ間抵抗から構成され
る。なお、スイッチ手段15は、バイポーラ形トランジス
タ以外の電界効果トランジスタ、サイリスタ等の半導体
スイッチング素子を用いて構成しても良い。
スイッチ手段15のプラス側およびマイナス側の電源入
力端子36,37はそれぞれ電極14のプラスおよびマイナス
の出力端子12,13へ接続されており、入力端子38にＨレ
ベルの信号が印加されている間は、出力端子７にプラ
ス、出力端子８にマイナスの極性の電圧が出力され、入
力端子39にＨレベルの信号が印加されている間は、これ
とは逆極性の電圧が出力される構成である。
次に、電圧印加装置６の動作を説明する前に、第２図
および第３図に基づいて、消滅電圧印加に伴う残留吸着
力の変化特性について説明する。
第２図および第３図は、所定の吸着条件でシリコンウ
ェハ５を吸着させた後、吸着電圧の印加を停止した以降
の残留吸着力を、第１図の仮想線で示すロードセル40で
測定した結果を示すグラフである。
第２図は、0.005Torrの真空雰囲気中で、吸着電圧500
Vを１分間印加した場合の残留吸着を示しており、図に
おいて線ａは、電極3,4間を短絡状態としたときの残留
吸着の経時変化を、線ｂ〜ｅはそれぞれ吸着電圧とは逆
極性の残留吸着力消滅電圧（以下消滅電圧と記す）を50
0V,700V,1KV,1.5KV印加したときの残留吸着力の経時変
化特性を示す。
グラフからわかるように、吸着電圧をVNとすると、こ
れより高電位の消滅電圧VRを印加することで残留吸着力
を短時間で消滅または低減させることができる。一方、
逆特性の消滅電圧VRを長時間印加すると、この消滅電圧
VRによってシリコンウェハ５が吸着されてしまい、その
目的を果たさなくなる。
第３図は、30Torrのヘリウムガス雰囲気中で、吸着電
圧1KVを１分間印加した場合の残留吸着特性を示すグラ
フであり、吸着電圧値、印加時間が異なる吸着力も大き
く変化し、したがって残留吸着力を消滅または低減する
ための消滅電圧の印加条件も異なる。
このような静電チャック１の残留吸着特性をふまえ
て、制御回路11内のROM20には、各種吸着電圧印加条件
毎に対応させて消滅電圧印加条件のデータを記憶させて
いる。
したがって、動作モード切替スイッチ25が自動側に設
定されている場合、電圧印加装置６は以下の動作とな
る。
MPU19は吸着信号入力端子26の吸着信号がレベルにな
ると、バス23を介して吸着電圧設定手段16の設定電圧値
を読み取り、バス23を介して電源14への設定電圧値を指
示する。これにより電源14の出力端子12,13間には設定
電圧が発生する。続いてMPU19は、出力端子28にＨレベ
ルの吸着電圧印加制御信号を出力する。これによりスイ
ッチ手段15内のトランジスタ34を介してトランジスタ30
およびトランジスタ33がオン状態となり、静電チャック
１の電極４にプラスの電圧、電極３にマイナスの電圧が
印加される。この吸着電圧VN印加状態は、制御回路11の
脱離信号入力端子27へＨレベルの脱離信号が印加される
まで継続し、この間の吸着電圧印加時間はタイマ22によ
り計測される。
脱離信号が印加されると、MPU19は出力端子28の出力
をＬレベルにするとともに、吸着電圧VNと吸着印加時間
のデータに基づいて、ROM20内に記憶されている複数の
消滅電圧印加データから最適なものを選択する。
本実施例では、消滅電圧VRを吸着電圧VNの1.5〜２倍
の範囲で消滅電圧印時間が５〜10秒程度になる消滅条件
を優先的に選択するよう選択アルゴリズムを作成してい
る。
そして、MPU19は、選択した消滅電圧値を電源14へ指
示するとともに、選択した消滅電圧印加時間の間、出力
端子29のＨレベルの出力を発生する。
これにより、スイッチ手段15内のトランジスタ31およ
びトランジスタ32がオン状態となり、電極３にプラス、
電極４にマイナスの極性の消滅電圧VRが所定の消滅電圧
印加時間だけ印加される。
動作モード切替スイッチ25が手動側に設定されている
場合には、MPU19は脱離信号が入力されると、消滅設定
手段17の設定電圧値を読み取り、電源14へ指示するとと
もに、消滅電圧印加時間設定手段18から印加時間を読み
取って、その設定絵時間の間だけ出力端子29にＨレベル
の出力を発生する。
なお、手動モードにおいては、消滅電圧値または消滅
電圧印加時間のいずれか一方のみを設定して、他方の条
件はROM20内のデータを参照してMPU19が設定するように
してもよい。
本実施例は、双極型の静電気チャックについて説明し
たが、第４図に示す単極型の静電チャック41についても
適用することができる。なお、第４図において42は誘導
体からなるシート、43は電極、44はシリコンウェハ５等
の被吸着物との接触片、45,46は第１図に示す電圧印加
装置６の出力端子7,8への接続端子である。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係る静電チャックの電
圧印加方法および電圧印加装置によれば、被吸着体を脱
離するに際して吸着電圧VNとは逆極性で吸着電圧より高
電位の残留吸着力消滅電圧VRを印加するものであるか
ら、残留吸着力を効果的に消滅または低減することがで
き、シリコンウェハ等の被吸着物の取り外しを短時間で
容易に行うことができる。
また、残留吸着力消滅電圧VRの印加電圧値と印加時間
を逆比例の関係に設定しているので、残留吸着力消滅電
圧VRにより被吸着体が再吸着されることはない。
さらに、残留吸着力消滅電圧VRの印加条件を吸着電圧
値の1.5〜２倍で、印加時間５〜10秒の範囲に設定する
ことで、残留吸着力の消滅もしくは低減の制御が容易と
なり、例えばウェハサイズの大小等、被吸着物の形状等
が異なっても安定した残留吸着力低減効果を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係わる静電チャックの電圧印加装置の
ブロック構成図、第２図および第３図は静電チャックに
吸着された被吸着体の残留吸着力の測定結果を示すグラ
フ、第４図は単極形の静電チャックの構成図である。 なお、図面中1,41は静電チャック、2,42は誘導体からな
るシート、3,4,43は電極、５は被吸着体であるシリコン
ウェハ、６は電圧印加装置、11は印加電圧抑制回路、14
はプログラマブル電圧供給源、15はスイッチ手段、16は
吸着電圧値設定手段、17は消滅電圧値設定手段、18は消
滅電圧印加時間設定手段、20はROM、22はタイマ、25動
作モード切替えスイッチである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−67629（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−181544（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−227454（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−39392（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 13/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】静電チャックの電極に吸着電圧VNを印加し
    て被吸着体を吸着させた後、被吸着体を脱離する前に、
    吸着電圧VNとは逆極性でその電圧値が吸着電圧VNより大
    きい残留吸着力消滅電圧VRを印加することを特徴とする
    静電チャックの電圧印加方法。
  2. 【請求項２】前記残留吸着力消滅電圧VRの印加電圧値に
    逆比例させて印加時間を短く設定することを特徴とする
    請求項１記載の静電チャックの電圧印加方法。
  3. 【請求項３】前記残留吸着力消滅電圧VRの電圧値は、吸
    着電圧VNの1.5〜２倍の範囲であり、その電圧印加時間
    は５〜10秒であることを特徴とする請求項１または２記
    載の静電チャックの電圧印加方法。
  4. 【請求項４】吸着時には予め設定された吸着電圧VNを静
    電チャックの電極に印加し、脱離時には吸着電圧VNより
    高い電圧値で逆極性の残留吸着力消滅電圧VRを予め設定
    された時間だけ前記電極に印加するすることを特徴とす
    る静電チャックの電圧印加装置。
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