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【発明の名称】 基板吸着方法およびその装置
【発明者】 【氏名】石田 修也
【住所又は居所】京都府京都市南区久世殿城町５７５番地 日新イオン機器株式会社内
【要約】 【課題】基板の吸着時間の長短や基板処理を行うタイミング等に拘わらず、基板吸着中に必要十分な吸着力を発生させることができ、しかも吸着終了後の基板の離脱が容易になる方法および装置を提供する。

【解決手段】この基板吸着装置は、基板４を静電気によって吸着する静電チャック６と、この静電チャック６に直流の吸着電圧ＶC を印加する直流電源１４とを備えている。そして、基板４の吸着開始後、吸着電圧ＶC の大きさを吸着時間に対して指数関数的に減少させるようにした。この制御をこの例では制御装置２０が行う。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 絶縁体内に電極を有していて、基板を静電気によって吸着する静電チャックと、この静電チャックの電極に直流の吸着電圧を印加する直流電源とを備える基板吸着装置において、前記基板の吸着開始後、前記吸着電圧の大きさを吸着時間に対して指数関数的に減少させることを特徴とする基板吸着方法。
【請求項２】 絶縁体内に電極を有していて、基板を静電気によって吸着する静電チャックと、この静電チャックの電極に直流の吸着電圧を印加する直流電源とを備える基板吸着装置において、前記基板の吸着開始後、前記吸着電圧の大きさを吸着時間に対して指数関数的に減少させる制御装置を備えていることを特徴とする基板吸着装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばイオン注入装置、イオンドーピング装置、イオンビームエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置、薄膜形成装置等に用いられるものであって、被処理物である基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックを備える基板吸着装置に関し、より具体的には、基板吸着中に必要十分な吸着力を発生させることができ、しかも吸着終了後の基板の離脱が容易になる手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の基板吸着装置の従来例を図４に示す。この基板吸着装置は、基板（例えば半導体ウェーハ）４を静電気によって吸着する双極型の静電チャック６と、この静電チャック６の二つの電極１０、１２に互いに逆極性で同値の直流の吸着電圧ＶC をそれぞれ印加する双極出力型の直流電源１４とを備えている。
【０００３】静電チャック６は、この例では、例えばアルミナ等のセラミックスから成る絶縁体８中の表面近くに、例えば共に半円形をした二つの電極１０、１２が相対向して円形を成すように埋め込まれた構成をしている。
【０００４】直流電源１４は、この例では、正極性の吸着電圧ＶC （＋ＶC ）を出力する出力電圧可変の正電源１６と、負極性の吸着電圧ＶC （−ＶC ）を出力する出力電圧可変の負電源１８から成る。以下、極性を意識する必要のない場合は、単に吸着電圧ＶC と呼ぶことにする。図においても同様である。
【０００５】直流電源１４から静電チャック６に上記吸着電圧ＶC を印加すると、基板４と電極１０、１２間に正負の電荷が溜まり、その間に働く静電気力によって基板４が静電チャック６に吸着され保持される。その状態で、基板４に例えばイオンビームを照射する等して、イオン注入等の所望の処理を施すことができる。
【０００６】このような静電チャック６に基板４を吸着させた際の、吸着電圧ＶC が一定の場合の、吸着開始からの吸着力の時間依存性（カーブＡ）、残留吸着力（吸着時間は１８００秒）の吸着オフ後の経過時間依存性（カーブＢ）および残留吸着力の吸着時間依存性（吸着オフ後５秒の時点。カーブＣ）の一例を図５に示す。
【０００７】カーブＡは、吸着開始直後に吸着力が急激に上昇し、その後徐々に飽和することを示している。カーブＢは、吸着オフ（即ち吸着電圧ＶC をオフ）しても、残留吸着力が存在し、それは指数関数的に減少することを示している。カーブＣは、吸着時間が長くなるほど（略言すれば吸着時間にほぼ比例して）、吸着オフ後の一定時間（例えば５秒後）で見た場合、残留吸着力が大きくなることを示している。
【０００８】なお、吸着電圧ＶC の大きさを変えた場合、簡単に言えば、吸着電圧ＶC をより大きくすれば、吸着力および残留吸着力はより大きくなり、吸着電圧ＶC をより小さくすれば、吸着力および残留吸着力はより小さくなる。また、図１や図４に示した静電チャック６以外の静電チャックも、通常、図５に似た特性を有している。
【０００９】上記のような静電チャック６においては、吸着電圧ＶC をオフした後も、上記のように残留吸着力が存在するために、基板４を静電チャック６から離脱させにくいという課題がある。
【００１０】このような課題を解決するものとして、特開平４−２１３８５４号公報には、例えば図６に示すように、吸着電圧ＶC を所定のタイミングで２段階で切り換えて印加する技術が提案されている。
【００１１】これは、静電チャック６への基板４の吸着開始時（時間０〜ｔ1 ）には大きな値（Ｖ1 ）の吸着電圧ＶC を印加し、その後基板４に処理を施す際は吸着電圧ＶC を低い値（Ｖ2 ）に切り換え（時間ｔ2 〜）、その後はその値Ｖ2 を処理終了（時間ｔ3 ）まで維持するものである。吸着電圧ＶC は、時間ｔ1 （例えば１０秒）と時間ｔ2 （例えば１５秒）との間で徐々に低下させる場合もあるし、２点鎖線Ｄで示すように時間ｔ2 で一気に降下させる場合もある。
【００１２】このような技術によれば、基板４の処理時に必要以上の吸着力が発生しないようにして、残留電荷の発生を抑制することができ、処理後の基板４の離脱が容易になる、とされている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】基板処理プロセスの多様化等に伴って、静電チャック６による基板４の吸着時間が長くなったり、基板４への処理開始タイミングが変わったりする場合があるけれども、上記公報に記載の技術のように吸着電圧ＶC を所定のタイミングで２段階に切り換えるだけでは、上記のような状況の変化に柔軟に対応することは困難である。
【００１４】なぜなら、状況によっては、処理開始前に静電チャック６に基板４を吸着している時間が短くなったり長くなったりすることがあるので、上記電圧を切り換える時間ｔ2 のタイミングを定めるのは難しい。当該タイミングの切り換え制御を行うにしても面倒である。
【００１５】しかも、時間ｔ2 が長く（大きく）なると、吸着時間が長くなり、しかも高い方（Ｖ1 ）の吸着電圧ＶC での吸着時間が長くなり、それに伴って、図５のカーブＣを参照して説明したように、残留吸着力も大きくなるので、吸着オフ後の基板４の離脱は難しくなる。
【００１６】また、状況によっては、基板処理時間が長くなる（即ち上記時間ｔ3 が長くなる）ことがあり、その場合も、低い方の電圧Ｖ2 ではあっても、一定の吸着電圧ＶC での吸着時間が長くなるので、図５のカーブＣを参照して説明したように、やはり残留吸着力は大きくなり、吸着オフ後の基板４の離脱が難しくなる。
【００１７】そこでこの発明は、基板の吸着時間の長短や基板処理を行うタイミング等に拘わらず、基板吸着中に必要十分な吸着力を発生させることができ、しかも吸着終了後の基板の離脱が容易になる基板吸着方法およびその装置を提供することを主たる目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る基板吸着方法は、前記のような基板吸着装置において、前記基板の吸着開始後、前記吸着電圧の大きさを吸着時間に対して指数関数的に（換言すれば、指数関数状に。以下同じ）減少させることを特徴としている。
【００１９】この発明に係る基板吸着装置は、前記のような基板吸着装置において、前記基板の吸着開始後、前記吸着電圧の大きさを吸着時間に対して指数関数的に減少させる制御装置を備えていることを特徴としている。
【００２０】先に図５のカーブＡで示したように、静電チャックの基板に対する吸着力は、吸着開始直後に急激に上昇してその後徐々に飽和する。従って、これとは反対に、吸着開始後に吸着電圧の大きさを吸着時間に対して指数関数的に減少させても、基板を保持するのに必要十分な吸着力を発生させることのできることが分かった。
【００２１】しかも、吸着電圧の大きさを指数関数的に減少させることによって、基板の吸着時間が長くなっても、図５のカーブＣに示した吸着オフ後の残留吸着力の上昇を抑制することができるので、吸着終了後の基板の離脱が容易になる。
【００２２】また、吸着電圧の大きさを、従来例のように所定のタイミングで２段階に切り換えるのではなく、吸着時間に対して指数関数的に、即ち吸着時間の経過と共に連続的に指数関数的に減少させるので、吸着電圧切り換えのタイミングを考慮する必要は全くない。即ち、基板処理前の吸着時間や、基板処理に入るタイミング等を考慮する必要はなく、単に吸着電圧の大きさを吸着時間に対して指数関数的に減少させるだけで良い。従って、制御も非常に簡単である。
【００２３】以上の結果、基板の吸着時間の長短や基板処理を行うタイミング等に拘わらず、基板吸着中に必要十分な吸着力を発生させることができ、しかも吸着終了後の基板の離脱が容易になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る基板吸着方法を実施する基板吸着装置の一例を示す図である。図４に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。
【００２５】この基板吸着装置においては、前記静電チャック６による基板４の吸着開始後、例えば図２に示す例のように、吸着電圧ＶC の大きさを吸着時間ＴC に対して（即ち吸着時間ＴC の経過と共に）指数関数的に滑らかに減少させるようにしている。基板４の吸着開始とは、静電チャック６に基板を載せて吸着電圧ＶC の印加を開始した時点を言い、その時点から吸着電圧ＶC を指数関数的に滑らかに減少させる。吸着時間ＴC とは、静電チャック６によって基板４を吸着している時間のことである。吸着終了後は、即ち基板４を取り外すときは、吸着電圧ＶC をオフ（０Ｖ）にする。
【００２６】例えば枚葉処理のように、静電チャック６に対して複数枚の基板４を１枚ずつ順次着脱して処理するような場合は、図２のような吸着電圧ＶC の印加パターンを必要回数だけ繰り返せば良い。
【００２７】上記のように吸着電圧ＶC を指数関数的に減少させる制御を、この例では制御装置２０が行う。即ち制御装置２０は、直流電源１４（より具体的にはその正電源１６および負電源１８。以下同じ）から吸着電圧ＶC をオンした信号を受けて吸着時間ＴC を計測（カウント）すると共に、その吸着時間ＴC の経過に応じて吸着電圧ＶC の大きさを指数関数的に滑らかに減少させる制御を行う信号を直流電源１４に与える。
【００２８】先に図５のカーブＡで示したように、静電チャック６の基板４に対する吸着力は、吸着開始直後（即ち吸着時間が短い領域）に急激に上昇してその後徐々に飽和する。従って、これとは反対に、吸着開始後に吸着電圧ＶC の大きさを吸着時間ＴC に対して指数関数的に減少させても、基板４を保持するのに必要十分な吸着力を発生させることができる。
【００２９】しかも、吸着電圧ＶC の大きさを指数関数的に減少させることによって、基板４の吸着時間が長くなっても、図５のカーブＣに示した吸着オフ後の残留吸着力の上昇を抑制することができるので、吸着終了後の基板４の離脱が容易になる。
【００３０】また、吸着電圧ＶC の大きさを、従来例のように所定のタイミングで２段階に切り換えるのではなく、吸着時間ＴC の経過と共に連続的にかつ滑らかに指数関数的に減少させるので、吸着電圧切り換えのタイミングを考慮する必要は全くない。吸着開始後、図２のカーブのどの時点で基板処理を開始しても良く、また吸着時間ＴC が予定より長くなっても短くなっても構わない。即ち、基板処理前の吸着時間や、基板処理に入るタイミング等を考慮する必要はなく、単に吸着電圧ＶC の大きさを吸着時間ＴC に対して指数関数的に減少させるだけで良い。従って、制御も簡単である。
【００３１】以上の結果、基板４の吸着時間ＴC の長短や基板処理を行うタイミング等に拘わらず、基板吸着中に基板保持に必要十分な吸着力を発生させることができ、しかも吸着終了後の基板４の離脱が容易になる。
【００３２】図２のような特性の吸着電圧ＶC を決定する方法の一例を図３を参照して説明する。
【００３３】例えば、実際のイオン注入装置等に使用する図１に示すような基板吸着装置を用いて、ある吸着時間ＴC ごとに（即ち吸着時間ＴC をパラメータとして）、基板４の吸着が不十分な吸着電圧ＶC の値（図中の×印）、基板４の吸着が十分な吸着電圧ＶC の値（図中の●印）、基板４の吸着が十分でしかも離脱が容易な吸着電圧ＶC の値（図中の○印）、基板４の吸着は十分だが離脱が困難な吸着電圧ＶC の値（図中の△印）、基板４の吸着は十分だが離脱が不可能な吸着電圧ＶCの値（図中の□印）を求め、このような測定を吸着時間ＴC を変えて複数回行うことによって、図中の複数の●点間を結んだカーブＥおよび複数の○点間を結んだカーブＦを得る。
【００３４】そして、このカーブＥよりも上かつカーブＦよりも下の領域に吸着電圧ＶC を設定すれば良い。図３中のカーブＧはその一例を示す。これによって、任意の吸着時間ＴC に対して、基板４の吸着が十分でしかも離脱も容易な吸着電圧ＶC を得ることができる。そのような特性を、例えば、上記制御装置２０に設定（記憶）しておいて、上記のような吸着電圧ＶC の制御を行えば良い。
【００３５】上記とは反対に、吸着電圧ＶC の値をパラメータとして、上記吸着不十分、吸着十分、離脱容易、離脱困難、離脱不可になる吸着時間ＴC を求めることによっても、図３と同様の特性を得ることができる。
【００３６】なお、この発明は、上記例のような双極型の静電チャック６に限られるものではなく、電極が一つの単極型の静電チャックにも勿論適用することができる。その場合は、直流電源１４も、正または負のいずれか一方の吸着電圧ＶC を出力する単極出力型のもので良い。
【００３７】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、吸着開始後に吸着電圧の大きさを吸着時間に対して指数関数的に減少させても、基板保持に必要十分な吸着力を発生させることができ、しかも吸着電圧の大きさを指数関数的に減少させることによって、基板の吸着時間が長くなっても吸着オフ後の残留吸着力の上昇を抑制することができるので、吸着終了後の基板の離脱が容易になる。また、吸着電圧の大きさを、従来例のように所定のタイミングで２段階に切り換えるのではなく、吸着時間に対して指数関数的に滑らかに減少させるので、吸着電圧切り換えのタイミングを考慮する必要が無く、制御も簡単になる。
【００３８】その結果、基板の吸着時間の長短や基板処理を行うタイミング等に拘わらず、基板吸着中に必要十分な吸着力を発生させることができ、しかも吸着終了後の基板の離脱が容易になる。
【出願人】 【識別番号】０００００３９４２
【氏名又は名称】日新電機株式会社
【住所又は居所】京都府京都市右京区梅津高畝町４７番地
【出願日】 平成１３年８月１３日（２００１．８．１３）
【代理人】 【識別番号】１０００８８６６１
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 惠二
【公開番号】 特開２００３−６００１８（Ｐ２００３−６００１８Ａ）
【公開日】 平成１５年２月２８日（２００３．２．２８）
【出願番号】 特願２００１−２４５２２７（Ｐ２００１−２４５２２７）