JP2000260855A - ウェハ処理装置 - Google Patents

ウェハ処理装置

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JP2000260855A
JP2000260855A JP11062638A JP6263899A JP2000260855A JP 2000260855 A JP2000260855 A JP 2000260855A JP 11062638 A JP11062638 A JP 11062638A JP 6263899 A JP6263899 A JP 6263899A JP 2000260855 A JP2000260855 A JP 2000260855A
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wafer
voltage
processing apparatus
dielectric plate
variable
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Yuusuke Dobashi
祐亮 土橋
Minoru Hanazaki
稔 花崎
Hideki Oura
秀樹 大浦
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Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は所望の処理を行うためにウェハを静
電チャックに固定するウェハ処理装置に関し、ウェハを
静電チャックに固定するまでの処理を効率的に実行する
ことを目的とする。 【解決手段】 処理容器内でウェハ３４を加熱するヒー
タ３６を設ける。ウェハ３４を載せるための誘電体板２
４を設ける。誘電体板２４内部に第１および第２の電極
２６，２８を配置する。第１および第２の電極２６，２
８の各々に電圧を印加するための第１および第２の可変
直流電源３０，３２を設ける。ウェハ３４が静電チャッ
ク４０に載置されたら、吸着力を発生する前にウェハ３
４を予備加熱する。予備加熱終了後に、第１および第２
の可変直流電源３０，３２より第１および第２の電極２
６，２８に電圧を印加してウェハ３４を誘電体板２４に
吸着・保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハ処理装置に
係り、特に、エッチング、アツシング、成膜、スパッ
タ、或いは不純物注入等の所望の処理を行うために、ウ
ェハを静電チャックに固定するウェハ処理装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】静電チャック技術は、近年、ウェハに所
望の処理を行う装置、例えばプラズマを用いたエッチン
グ装置や成膜装置等に数多く用いられるようになってき
た。従来行われていたウェハクランプ（ウェハの周辺を
押さえるクランプ）では、ウェハの周辺部に異物が堆積
し易いと共に、ウェハの周辺部分が製品として利用でき
ない。静電チャックを用いる理由は、ウェハ周辺部への
異物の堆積を防止し、ウェハの最外周部分を製品として
利用し、かつ歩留まりを上げるためである。
【０００３】また、静電チャックによれば、ウェハクラ
ンプに比して優れた温度均一性を得ることができる。こ
のため、静電チャックによれば、ウェハが大口径化され
た場合にも優れた処理性能が得られる。従って、静電チ
ャックの技術は、ウェハの大口径化に伴って、今後多く
の半導体製造装置に利用されうる技術である。
【０００４】しかし、この静電チャック技術も利用の面
では多くの技術課題を有している。例えば、近年では、
ウェハの高温（２００°Ｃ以上）処理が頻繁に行われ
る。ウェハの高温処理の際にウェハが高温の静電チャッ
クに吸着されると、熱応力による歪みによってウェハが
破損することがある。そのため、静電チャックを安定に
運用するために、ウェハを加熱する手段を別途設け、予
め加熱されたウェハを静電チャック位置まで搬送して所
望のウェハ処理を行う方法が採られている。
【０００５】図１は特開平４−２８８０６２号公報に記
載されている静電チャック装置を示したものである。図
１に示す装置は、主チャンバー１０と副チャンバー１２
とを備えている。主チャンバー１０の内部にはヒータ付
き静電チャック１４が配置されている。静電チャック１
４の内部には抵抗発熱体１６が配置されている。ウェハ
１８は、静電チャック１４上で抵抗発熱体１６に加熱さ
れながら加工される。
【０００６】副チャンバー１２の内部には、ウェハ支持
具２０が配置されている。ウェハ支持具２０は、静電チ
ャック１４と同様にその内部に抵抗発熱体１６を備えて
いる。ウェハ１８は、主チャンバー１０の内部で高温処
理される前に、副チャンバー１２の内部で抵抗発熱体１
６により予め加熱される。
【０００７】次に、高温の静電チャックにウェハを直接
載置・吸着させた場合に、ウェハに破損が生ずる過程に
ついて述べる。図２は、一般的に用いらている静電チャ
ックを有するウェハ処理装置を示す。より具体的には、
図２（Ｂ）は従来のウェハ処理装置の正面図を、図２
（Ａ）は従来のウェハ処理装置を図２（Ｂ）に示すＡ−
Ａ面に沿って切断することで得られる断面図を示す。図
２に示す静電チャックは、一般的に広く使用されている
２電極方式の装置である。
【０００８】図２において、２２は装置の内部を外気か
ら遮断するための処理容器、２４は処理容器２２の内部
に設けられ、かつ静電力を発生させるための誘電体板、
２６および２８は誘電体板２４の内部に同心円状に設け
られた第１および第２の電極、３０および３２は、それ
ぞれ第１の電極２６または第２の電極２８に所定の直流
電圧を印加するために設けられた第１および第２の可変
直流電源、３４は所定の処理を施すために誘電体板２４
の表面に載置されたウェハ、３６はウェハ３４を誘電体
板２４を通じて所定の温度に加熱するために設けられた
ヒータ、３８はウェハ３４を処理容器１内に搬送して誘
電体板２４表面に載置するための搬送ロボット等（図示
せず）との受け渡しを行うために設けられたプッシャー
である。また、符号４０を付して表す範囲は、従来の一
般的な２電極式静電チャックの構成である。
【０００９】図３は従来のウェハ処理装置に設けられた
静電チャックの吸着動作を説明するためのフローチャー
トを示す。図３において、Ｓｌでは図示しない搬送ロボ
ットから処理容器２２内部へのウェハ３４の搬入動作が
行われる。
【００１０】Ｓ２では図示しない搬送ロボットからウェ
ハ３４を受け取るためにプッシヤー３８の上昇動作が行
われる。処理容器２２の内部に搬送されたウェハ３４
は、プッシャー３８が所定位置に上昇した後に搬送ロボ
ットからプッシャー３８に受け渡される。
【００１１】Ｓ３では処理容器２２から搬送ロボットを
搬出する動作が行われる。搬送ロボットが処理容器２２
から退出した後、Ｓ４の処理が実行される。Ｓ４ではウ
ェハ３４を誘電体板２４上に載置させるためのプッシヤ
ー３８の下降動作が行われる。その結果、ウェハ３４が
誘電体板２４の表面に載置される。
【００１２】Ｓ５では誘電体板２４に埋設された第１お
よび第２の電極２６，２８に、それぞれ第１および第２
の可変直流電源３０，３２から所望の電圧（通常は逆電
圧）を印加する処理が実行される。上記の処理が実行さ
れると、ウェハ３４は、静電力により、誘電体板２４上
に吸着・固定される。
【００１３】次に、図４を参照して、静電チャックの吸
着動作に伴うウェハ３４の破損について説明する。尚、
図４において、図２に示す構成部分と同じ部分には、同
一の符号を付してその説明を省略する。
【００１４】図４（Ａ）は、ウェハ３４が誘電体板２４
上に載置された直後の状態を示す。図４（Ｂ）は、ウェ
ハ３４の昇温時における状態を示す。図４（Ｃ）は、昇
温されることにより破損の生じたウェハ３４の状態を示
す。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）において、符号４２を付し
て表す矢印は、ウェハ３４が加熱された場合に、ウェハ
３４に生ずる伸び方向を示す。符号４４を付して表す矢
印は、ウェハ３４と誘電体板２４との間に作用する静電
吸着力の方向並びに大きさを示す。また、符号４６およ
び４８は、それぞれ、加熱の過程で発生するウェハ３４
の歪み、およびその歪み４６が大きくなって発生したウ
ェハ破損を示す。
【００１５】以下、ウェハ３４に破損２３が生ずる過程
を詳細に説明する。図４（Ａ）に示す如く、誘電体板２
４に載置されたウェハ３４は、第１および第２の電極２
６，２８に所定の電圧が印加されることにより誘電体板
２４に吸着・固定される。誘電体板４上のウェハ３４
は、ヒータ３６により加熱されるに従って、熱応力によ
り径方向、すなわち、図４（Ｂ）に示す矢印４２の方向
に伸びようとする。
【００１６】しかし、ウェハ３４は、静電吸着力４４に
より誘電体板２４上に固着されている。このため、ウェ
ハ３４の伸びは阻止されて、ウェハ３４の内部にウェハ
歪み４６が発生する。特に、２電極式の静電チャックが
用いられる場合は、矢印４４で示す如く、第１の電極２
６と第２の電極２８との間に大きな吸着力が作用する。
この場合、ウェハ３４の中心部に、吸着力に勝る歪み応
力が作用しするため、ウェハ３４の中央部に顕著な変形
が現れる。
【００１７】熱応力によってウェハ３４に生じた歪みの
エネルギーがウェハ３４を破損させ得るエネルギーを越
えると、図４（Ｃ）に示す如く、ウェハ３４に破損４８
が生ずる。上述したメカニズムによる破損４８は、例え
ば、ヒータ３６により約２５０°Ｃに温度調整された誘
電体板２４に常温（約４０°Ｃ）のウェハ３４を吸着さ
せた場合には、吸着後、約３秒で発生する。このような
破損４８は、ウェハ３４としてシリコンウェハが用いら
れる場合、およびウェハ３４として酸化膜付きシリコン
ウェハが用いられる場合において、ほぼ同様に発生す
る。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、高
温の静電チャックにウェハを直接載置・吸着させる従来
の方法は、ウェハの内部に歪みを発生させ、最悪の場合
にはウェハに破損を生じさせる。このため、静電チャッ
クを用いてウェハを固定する装置では、一般に、ウェハ
を予熱するための副チヤンバーを主チャンバーとは別に
設ける構造が用いられている。
【００１９】しかしながら、このような装置において
は、複数のチャンバーを有することにより構造が複雑と
なる。また、このような装置では、副チャンバーで加熱
されたウェハを主チャンバーに搬送する必要があるた
め、搬送の過程でウェハ温度が低下する、或いは搬送時
間を要することにより処理能力が低下する、等の問題が
生ずる。
【００２０】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、静電チャックを用いたウェハ処理
を効率的に実行することのできるウェハ処理装置を提供
することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
処理容器内でウェハを加熱するための加熱機構と、前記
ウェハを載せるための誘電体板と、前記誘電体板内部に
配置される少なくとも２個所以上の電極と、前記電極の
各々に電圧を印加するための可変直流電源と、を具備し
た静電チャックを有するウェハ処理装置であって、前記
可変直流電源より前記電極に電圧を印加して前記ウェハ
を前記誘電体上に吸着・保持する前に、前記静電チャッ
クに載置された前記ウェハを予備加熱する予備加熱手投
を有したことを特徴とするものである。
【００２２】請求項２記載の発明は、請求項１記載のウ
ェハ処理装置であって、前記予備加熱手段は、赤外線ラ
ンプを用いたランプ加熱によりウェハを加熱することを
特徴とするものである。
【００２３】請求項３記載の発明は、請求項１記載のウ
ェハ処理装置であって、前記予備加熱手投は、マイクロ
波を用いたマイクロ波加熱によりウェハを加熱すること
を特徴とするものである。
【００２４】請求項４記載の発明は、請求項１記載のウ
ェハ処理装置であって、前記予備加熱手段は、所定周期
で極性の反転する電界を発生する電界発生手段を備え、
前記電界の発生に伴う誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉ
ｖｅ Ｈｅａｔｉｎｇ）によってウェハを加熱すること
を特徴とするものである。
【００２５】請求項５記載の発明は、請求項１記載のウ
ェハ処理装置であって、前記予備加熱手段は、前記誘電
体板と、その上に載置されたウェハとの間に通じる少な
くとも１つの熱媒体導入口と、前記熱媒体導入口に熱伝
達性の高い熱媒体を流す熱媒体流通手段と、を備えるこ
とを特徴とするものである。
【００２６】請求項６記載の発明は、請求項５記載のウ
ェハ処理装置であって、前記予備加熱手段は、前記熱媒
体を予め所望の温度に加熱する加熱装置を備えること特
徴とするものである。
【００２７】請求項７記載の発明は、請求項５または６
記載のウェハ処理装置であって、前記熱媒体は、Ｈｅ，
Ｎｅ，Ａｒの何れかを含む希ガス群、およびＨ2，Ｎ2，
Ｏ2を含むガス群の中から選ばれたガスを含むことを特
徴とするものである。
【００２８】請求項８記載の発明は、請求項１記載のウ
ェハ処理装置であって、前記予備加熱の際に、前記可変
直流電源によって前記電極に電圧を印加させると共に、
その電圧を所定の電圧まで徐々に増加させる電圧印加手
段を備えることを特徴とするものである。
【００２９】請求項９記載の発明は、請求項１記載のウ
ェハ処理装置であって、前記予備加熱の際に、前記可変
直流電源によって前記電極に電圧を印加させると共に、
その電圧の極性を所定周期で反転させる電圧印加手段を
備えることを特徴とするものである。
【００３０】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
ウェハ処理装置であって、前記可変直流電源が前記電極
に印加する電圧の振幅は一定であることを特徴とするも
のである。
【００３１】請求項１１記載の発明は、請求項９記載の
ウェハ処理装置であって、前記可変直流電源が前記電極
に印加する電圧の振幅は徐々に増大されることを特徴と
するものである。
【００３２】請求項１２記載の発明は、請求項１０また
は１１記載のウェハ処理装置であって、前記可変直流電
源が前記電極に印加する電圧の波形は、矩形であること
を特徴とするものである。
【００３３】請求項１３記載の発明は、請求項１０また
は１１記載のウェハ処理装置であって、前記可変直流電
源が前記電極に印加する電圧の波形は、ＳＩＮ波形であ
ることを特徴とするものである。
【００３４】請求項１４記載の発明は、請求項１０また
は１１記載のウェハ処理装置であって、前記可変直流電
源が前記電極に印加する電圧の波形は、三角波形である
ことを特徴とするものである。
【００３５】請求項１５記載の発明は、請求項１記載の
ウェハ処理装置であって、前記予備加熱の際に、前記可
変直流電源によって前記電極に電圧を印加させる電圧印
加手段を備えると共に、前記電極は、相互に分割された
状態で、前記誘電体板の径方向に並んで配置される少な
くとも３個以上の電極を備え、前記電圧印加手段は、前
記誘電体板の中心付近の電極から周縁付近の電極に向け
て、順次電圧が印加されるように前記可変直流電源を制
御することを特徴とするものである。
【００３６】請求項１６記載の発明は、請求項１記載の
ウェハ処理装置であって、前記予備加熱の際に、前記可
変直流電源によって前記電極に電圧を印加させる電圧印
加手段を備えると共に、前記電極は、相互に分割された
状態で、前記誘電体板の径方向に並んで配置される少な
くとも３個以上の電極を備え、前記電圧印加手段は、前
記誘電体板の中心付近の電極から周縁付近の電極に向け
て順次印加電圧が小さくなるように、前記可変直流電源
を制御することを特徴とするものである。
【００３７】請求項１７記載の発明は、請求項１記載の
ウェハ処理装置であって、前記予備加熱の際に、前記可
変直流電源によって前記電極に電圧を印加させる電圧印
加手段を備えると共に、前記電極は、前記誘電体板の径
方向に伸びる境界によって互いに分割された少なくとも
２個以上の電極を備え、前記電圧印加手段は、前記２個
以上の電極に対して、時計方向或いは反時計方向に順次
電圧が印加されるように、前記可変直流電源を制御する
ことを特徴とするものである。
【００３８】請求項１８記載の発明は、請求項１乃至１
７の何れか１項記載のウェハ処理装置であって、前記誘
電体板と、その上部に載置されたウェハとの距離を測定
する距離センサと、前記距離センサによって測定される
距離が小さくなるように、前記可変直流電源から前記電
極に印加される電圧を制御するフィードバック手段と、
を有したことを特徴とするものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．本実施形態のウェ
ハ処理装置は、図２（Ａ）（Ａ−Ａ断面図）、および図
２（Ｂ）（正面図）に示す装置と同様の構成を有してい
る。すなわち、本実施形態のウェハ処理装置は、２電極
式静電チャック装置であり、処理容器２２を備えてい
る。処理容器２２は、その内部空間を外気から遮断する
ことができる。
【００４０】処理容器２２の内部には、静電力を発生さ
せるための誘電体板２４が配置されている。誘電体板２
４の内部には、同心円状に設けられた第１および第２の
電極２６および２８が配置されている。第１および第２
の電極２６，２８には、それぞれ、第１または第２の可
変直流電源３０，３２が接続されている。第１および第
２の可変直流電源３０，３２は、それぞれ、第１または
第２の電極２６，２８に対して、互いに逆の極性を有す
る所定電圧を印加することができる。
【００４１】処理の対象であるウェハ３４は、誘電体板
２４の表面に載置される。誘電体板２４の内部には、ウ
ェハ３４を所定の温度に加熱するためのヒータ３６が設
けられている。誘電体板２４には、更に、プッシャ３８
が組み込まれている。プッシャ３８は、ウェハ処理装置
と搬送ロボット（図示せず）との間でのウェハ３４の受
け渡しを可能とするために用いられる。本実施形態の装
置においては、図２中に符号４０を付して表す部分によ
り静電チャックが実現される。
【００４２】図５は、本実施形態のウェハ処理装置が備
える静電チャック４０の吸着動作を説明するためのフロ
ーチャートを示す。尚、図５において、図３に示すステ
ップと同じ処理が実行されるステップには同一の符号を
付す。図５において、Ｓｌでは図示しない搬送ロボット
から処理容器２２内部へのウェハ３４の搬入動作が行わ
れる。
【００４３】Ｓ２では図示しない搬送ロボットからウェ
ハ３４を受け取るためにプッシヤー３８の上昇動作が行
われる。処理容器２２の内部に搬送されたウェハ３４
は、プッシャー３８が所定位置に上昇した後に搬送ロボ
ットからプッシャー３８に受け渡される。
【００４４】Ｓ３では処理容器２２から搬送ロボットを
搬出する動作が行われる。搬送ロボットが処理容器２２
から退出した後、Ｓ４の処理が実行される。Ｓ４ではウ
ェハ３４を誘電体板２４上に載置させるためのプッシヤ
ー３８の下降動作が行われる。その結果、ウェハ３４が
誘電体板２４の表面に載置される。本実施形態の装置
は、上記の処理が終了した後、Ｓ１０の処理を実行す
る。
【００４５】Ｓ１０では、ウェハ３４を加熱する処理が
実行される。より具体的には、第１および第２電極２
６，２８に電圧を印加する第１および第２可変直流電源
３０，３２をオフ状態としたままウェハ３４を加熱する
処理が実行される。上記の処理によれば、歪みを発生さ
せること無くウェハ３４を加熱することができる。ウェ
ハ３４が所定温度に加熱されると、Ｓ５の処理が実行さ
れる。
【００４６】Ｓ５では誘電体板２４に埋設された第１お
よび第２の電極２６，２８に、それぞれ第１および第２
の可変直流電源３０，３２から所望の電圧（通常は逆電
圧）が印加される。上記の処理が実行されると、ウェハ
３４は、静電力により、誘電体板２４上に吸着・固定さ
れる。
【００４７】図６は、上記Ｓ１０およびＳ５の処理に伴
うウェハ３４の状態変化を説明するための図を示す。
尚、図６において、図２に示す構成部分と同じ部分に
は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】図６（Ａ）は、ウェハ３４が誘電体板２４
上に載置された直後の状態を示す。図６（Ｂ）は、ウェ
ハ３４の昇温時における状態を示す。図６（Ｃ）は、所
定温度の昇温された後、静電力により誘電体板２４に吸
着されたウェハ３４の状態を示す。図６（Ａ）〜図６
（Ｃ）において、符号４２を付して表す矢印は、加熱さ
れることによりウェハ３４に生ずる伸びの方向を示す。
符号４４を付して表す矢印は、ウェハ３４と誘電体板２
４との間に作用する静電吸着力の方向並びに大きさを示
す。また、符号５０を付して表す部分は加熱されること
によりウェハ３４に発生した伸びを示す。
【００４９】図７は、本実施形態のウェハ処理装置が備
える静電チャック４０における電圧印加動作を説明する
ためのタイミングチャートを示す。図７において、符号
５２を付して表す期間はウェハ３４が誘電体板２４上に
載置されるまでの動作領域、符号５４を付して表す期間
はウェハ３４の予備加熱動作領域、また、符号５６を付
して表す期間はウェハ３４にエッチングや成膜等の処理
を施すためのウェハ処理領域である。
【００５０】以下、図２、図５、図６、および図７を参
照して、本実施形態のウェハ処理装置の動作について説
明する。本実施形態のウェハ処理装置による処理が開始
されると、先ず、図６（Ａ）に示す如く、ウェハ３４が
誘電体板２４上に載置される（図７における期間５
２）。誘電体板２４は、この時点で、ヒータ３６により
所定温度（２０００Ｃ以上）に加熱・保温されている。
ウェハ３４は、誘電体板２４上に載置された直後から、
上記の所望温度に向けて昇温し始める。この際、ウェハ
３４の内部には熱応力による変形が生ずる。ウェハ３４
は、その結果、矢印２０で示されるように径方向に膨張
する。
【００５１】次に、図６（Ｂ）に示す状態でウェハ３４
の予備加熱が行われる。予備加熱領域５４（図７参照）
では、第１および第２可変直流電源３０，３２から第１
および第２電極２６，２８に印加する電圧が０Ｖに維持
される。従って、予備加熱領域５４では、ウェハ３４と
誘電体板２４との間に静電吸着力は発生しない。この場
合、ウェハ３４は静電吸着力に規制されることなく径方
向に膨張し、伸び５０を発生させる。本実施形態におい
て、上述したウェハ３４の熱変形は、ウェハ３４に作用
する歪み応力を十分に抑制しつつ発生させることができ
る。
【００５２】ウェハ３４が十分に昇温され、かつ、ウェ
ハ３４の歪みが十分に低減されると、ウェハ処理領域５
６（図７参照）が開始され、第１および第２の可変直流
電源３０，３２から第１および第２電極２６，２８に対
して、それぞれ所定の電圧が印加される。その結果、図
６（Ｃ）に示す如く、ウェハ３４が誘電体板２４に吸着
される。以後、誘電体板２４の表面に固定されたウェハ
３４に対して、エッチングや成膜等の処理が施される。
【００５３】図８は、予備加熱領域５４の期間とウェハ
３４の状態との関係、より具体的には、誘電体板２４上
にウェハ３４が載置された後、第１および第２の可変直
流電源３０，３２から第１および第２の電極２６，２８
に所定電圧が印加されるまでの時間とウェハ３４の状態
との関係を表す図表である。図８に示す結果は、本実施
形態のウェハ処理装置において、ヒータ３６の温度を２
５００℃に設定した場合に得られる結果である。
【００５４】図８に示す如く、本実施形態のウェハ処理
装置において、ウェハ３４の予備加熱時間が２０秒以上
確保されている場合は、ダミーウェハにも、酸化膜付き
ウェハにも割れ、すなわちウェハ破損は発生しない。更
に、２０秒以上の予備加熱が行われた場合は、予備加熱
が行われない場合にウェハ３４の中央部に観察される凸
形状も観察されない。上記の結果より、ウェハ３４を誘
電体板２４に載置・吸着する前にウェハ３４の予備加熱
を行うことが、ウェハ破損を防止するうえで有効である
ことが判る。
【００５５】上述の如く、本実施形態のウェハ処理装置
によれば、ウェハ破損を生じさせることなくウェハ３４
を誘電体板２４に吸着させることができる。更に、本実
施形態のウェハ処理装置によれば、ウェハ３４の予備加
熱と、ウェハ３４のチャックとを単一のチャンバ（処理
容器２２）内で行うことができるため、ウェハ処理を効
率的に行うことができる。従って、本実施形態のウェハ
処理装置によれば、ウェハを固定する手段として静電チ
ャックを用いつつ、効率的に、かつ高い歩留まりでウェ
ハに所望の処理を施すことができる。
【００５６】ところで、上述した実施形態においては、
ウェハ３４を加熱する手段としてヒータ３６が用いられ
ているが、加熱手段はこれに限定されるものではなく、
より高効率な加熱を可能とするランプ加熱、マイクロ波
加熱、或いは誘導加熱などの手法でウェハ加熱を行うこ
ととしてもよい。
【００５７】実施の形態２．図９は、本発明の実施の形
態２のウェハ処理装置を示す。図９において、上記図２
に示す構成部分と同一の部分には、同一の符号を付して
重複する説明を省略する。図９に示す如く、本実施形態
のウェハ処理装置は、熱媒体導入口５８を備えている。
熱媒体導入口５８は、ウェハ３４と誘電体板２４との間
に、例えばＨｅのような熱伝達性の高いガスを導入する
ために用いられる。
【００５８】次に、図５乃至図７および図９を参照して
本実施形態のウェハ処理装置の動作について説明する。
尚、ウェハ３４の搬送動作、および静電チャック４０に
おける電圧印加動作は、実施の形態１の場合と同様であ
る。
【００５９】すなわち、本実施形態のウェハ処理装置に
よる処理が開始されると、図示しない搬送ロボットによ
りウェハ３４が処理容器２２の内部に搬入される。ウェ
ハ３４は、搬送ロボットからプッシャー３８に引き渡さ
れた後、誘電体板２４上に載置される。誘電体板２４
は、ヒータ３６により予め所定の温度に加熱・保持され
ている。
【００６０】ウェハ処理装置は、ウェハ３４の予備加熱
を行うことにより（図５におけるＳ１０、および図６
（Ｂ）参照）、ウェハ３４に作用する歪み応力の低減を
図る。本実施形態の装置は、この予備加熱の際に、ウェ
ハ３４と誘電体板２４の間に、熱媒体導入管１５を通し
てＨｅ等の高熱伝達ガスを導入する。その結果、誘電体
板２の熱が速やかにウェハ３４に伝わってウェハ３４が
速やかに昇温される。従って、本実施形態のウェハ処理
装置によれば、ウェハ３４の予備加熱に要する時間（図
５に示すＳ１０の処理に要する時間）を短縮することが
できる。
【００６１】本実施例のウェハ処理装置は、上述した動
作でウェハ３４を誘電体板２４に吸着させるため、ウェ
ハ３４の加熱が開始された後、速やかにウェハ３４の歪
みを解消することができる。このため、本実施形態のウ
ェハ処理装置によれば、ウェハ３４の破損が防止できる
ことに加えて、優れた処理能力、並びに高い安定性を得
ることができる。
【００６２】ところで、上述した実施形態においては、
ウェハ３４を加熱する手段としてヒータ３６が用いられ
ているが、加熱手段はこれに限定されるものではなく、
より高効率な加熱を可能とするランプ加熱、マイクロ波
加熱、或いは誘導加熱などの手法でウェハ加熱を行うこ
ととしてもよい。
【００６３】また、上記の実施形態においては、熱媒体
導入口５８を１本のみ設けることとしているが、本発明
はこれに限定されるものではなく、熱媒体導入口５８を
複数本設けることとしても良い。更に、上記の実施形態
においては、熱伝達性の高い熱媒体としてＨｅガスが例
示されているが、熱媒体はこれに限定されるものではな
く、Ｎｅ、Ａｒ等の希ガス、またはＨ2、Ｎ2、Ｏ2ガス
等を用いることとしてもよい。
【００６４】実施の形態３．図１０は、本発明の実施の
形態３のウェハ処理装置を示す。図１０において、上記
図２に示す構成部分と同一の部分には同一の符号を付し
て重複する説明を省略する。
【００６５】図１０に示す如く、本実施形態のウェハ処
理装置は、誘電体板２４と処理容器２２との間に断熱材
６０を備えている。また、本実施形態の装置は、ウェハ
３４と誘電体板２４との間に熱媒体、具体的にはＨｅ等
の熱伝達性の高いガスを導入する熱媒体導入管６２を備
えている。熱媒体導入管６２には、高熱伝達ガスを所望
の温度に加熱するガス加熱装置６４が接続されている。
本実施形態において、熱媒体導入管６２には、ガス加熱
装置６４によって予熱されたガスが導入される。
【００６６】次に、図５乃至図７および図１０を参照し
て本実施形態のウェハ処理装置の動作について説明す
る。尚、ウェハ３４の搬送動作、および静電チャック４
０における電圧印加動作は、実施の形態１または２の場
合と同様である。
【００６７】すなわち、本実施形態のウェハ処理装置に
よる処理が開始されると、図示しない搬送ロボットによ
りウェハ３４が処理容器２２の内部に搬入される。ウェ
ハ３４は、搬送ロボットからプッシャー３８に引き渡さ
れた後、誘電体板２４上に載置される。
【００６８】本実施形態のウェハ処理装置は、次に、ガ
ス加熱装置６４により予め所定の温度に加熱された熱媒
体（例えばＨｅ）を、熱媒体導入管６２を通じてウェハ
３４と誘電体板２４との間に導入して、ウェハ３４を直
接的に加熱する。上記の処理が実行されることにより、
図５に示すＳ１０の処理が実行された場合と同様に、す
なわち図６（Ｂ）に示すウェハ３４の予熱が行われた場
合と同様に、加熱に伴うウェハ３４の歪みが減少され
る。
【００６９】本実施例のウェハ処理装置は、上記の如
く、加熱した熱媒体を用いて直接的にウェハ３４を加熱
する。このため、本実施形態の装置によれば、ウェハ３
４の加熱が開始された後、速やかにウェハ３４の歪みを
解消することができる。従って、本実施形態のウェハ処
理装置によれば、実施の形態２の装置と同様に、ウェハ
３４の破損が防止できることに加えて、優れた処理能
力、並びに高い安定性を得ることができる。
【００７０】また、本実施形態のウェハ処理装置は、ウ
ェハ３４を加熱する手段として熱媒体のみを用いるた
め、実施の形態２の装置、すなわち、熱媒体とヒータの
双方を用いてウェハ３４を加熱する装置に比して簡単な
構造で実現することができる。
【００７１】ところで、上記の実施形態においては、予
め加熱したＨｅガスを用いてウェハ３４を加熱すること
としているが、ウェハ３４の加熱に用い得る熱媒体はＨ
ｅに限定されるものではなく、Ｎｅ、Ａｒ等の希ガス、
またはＨ2、Ｎ2、Ｏ2ガス等を用いることとしてもよ
い。また、上記の実施形態においては、熱媒体導入管６
２を１本のみ設けることとしているが、本発明はこれに
限定されるものではなく、熱媒体導入管６２を複数本設
けることとしても良い。
【００７２】実施の形態４．本実施形態のウェハ処理装
置の構造は、実施の形態１の構造（図２）、または実施
の形態２の構造（図９）と同様である。本実施形態のウ
ェハ装置は、上記構造を有する装置が、図１１に示すフ
ローチャートに沿って動作することにより実現される。
尚、図１１において、図５に示すステップと同様の処理
を行うステップには同一の符号を付して重複する説明を
省略する。
【００７３】図１１に示す如く、本実施形態のウェハ処
理装置では、Ｓ４の処理によりウェハ３４が誘電体板２
４上に載置された後にＳ１１の処理が実行される。Ｓｌ
ｌでは、ウェハ３４に発生する歪みを逃がすための加熱
処理が実行されると同時に、加熱効率を上げるために、
第１および第２の可変直流電源３０，３２による電圧印
加処理が行われる。
【００７４】図１２は、本実施形態のウェハ処理装置が
備える静電チャック４０における電圧印加動作を説明す
るためのタイミングチャートを示す。図１２において、
符号５２，５４，５６は、上記図７の場合と同様に、そ
れぞれ、ウェハ３４が誘電体板２４上に載置されるまで
の動作領域、ウェハ３４の予備加熱動作領域、およびウ
ェハ３４にエッチングや成膜等の処理を施すためのウェ
ハ処理領域である。
【００７５】以下、図２、図１１および図１２を参照し
て、本実施形態のウェハ処理装置の動作について説明す
る。本実施形態のウェハ処理装置による処理が開始され
ると、搬送ロボットによりウェハ３４が誘電体板２４上
に載置される（図１２に示す領域５２）。予備加熱領域
５４では、実施の形態１の場合と同様にヒータ３６によ
りウェハ３４が加熱される。本実施形態の装置は、ウェ
ハ３４の加熱効率を高めるため、この領域５４が開始さ
れた後、以下の手法で第１および第２の電極２６，２８
に電圧を印加する。
【００７６】本実施形態のウェハ処理装置は、予備加熱
領域５４が開始された後、第１および第２の可変直流電
源３０，３２によって、第１および第２の電極２６，２
８に対して、互いに逆相の電圧を印加する。印加電圧
は、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示す如く、予備
加熱領域５４の間、段階的に大きな値に変更される。
【００７７】図１２（Ｃ）は、ウェハ３４と誘電体板２
４との間に作用する吸着力の変化を示す。図１２（Ｃ）
に示す如く、ウェハ３４に作用する吸着力は、第１およ
び第２の電極２６，２８に対する印加電圧が増大するに
連れて大きくなる傾向を示す。予備加熱領域５４の初期
段階ではウェハ３４に作用する吸着力が小さいため、ウ
ェハ３４が自由に膨張することができる。その結果、加
熱に伴うウェハ３４の歪みが予備加熱領域５４の初期段
階において開放される。
【００７８】ウェハ３４と誘電体板２４との間に静電力
が作用すると、両者が密着して両者間の熱伝導効率が向
上する。このため、上記の如く予備加熱領域５４におい
てウェハ３４に静電力を作用させると、ウェハ３４を高
速で昇温することが可能となる。従って、本実施形態の
ウェハ処理装置によれば、ウェハ３４の歪みを速やかに
開放しながら、ウェハ３４を高速で所定温度に昇温させ
ることができる。このため、本実施形態のウェハ処理装
置によれば、ウェハ３４の破損を防止しつつ、優れた処
理能力と、高い安定性とを実現することができる。更
に、本実施形態の装置は、従来のウェハ処理装置（図
２）の構造を変更することなく実現できるという利点も
有している。
【００７９】ところで、上記の実施形態は、予備加熱領
域５４において、第１および第２の電極２６，２８に印
加する電圧を段階的に増大させているが、印加電圧のプ
ロファイルはこれに限定されるものではない。例えば、
上記の印加電圧は、適当な傾きでなだらかに変化させる
こととしてもよい。
【００８０】また、上記の実施形態においては、第１の
可変直流電源３０が第１の電極２６に正の電圧を印加
し、第２の可変直流電源３２が第２の電極２８に負の電
圧を印加しすることとしているが、それらの電源に、そ
れぞれ逆の極性の電圧を印加させることとしてもよい。
【００８１】更に、上記の実施形態においては、誘電体
板２４とウェハ３４との間に熱媒体を導入させないこと
としているが、実施の形態２または３の装置と同様に、
誘電体板２４とウェハ３４との間にＨｅ等の熱媒体を導
入させることとしてもよい。熱媒体を導入させることに
よれば、ウェハ３４の昇温速度をより一層高めることが
できる。
【００８２】実施の形態５．図１３は、本実施形態のウ
ェハ処理装置が備える静電チャックにおける電圧印加動
作を説明するためのタイミングチャートを示す。図１３
において、符号５２，５４，５６は、上記図７の場合と
同様に、それぞれ、ウェハ３４が誘電体板２４上に載置
されるまでの動作領域、ウェハ３４の予備加熱動作領
域、およびウェハ３４にエッチングや成膜等の処理を施
すためのウェハ処理領域である。
【００８３】以下、図２、図６、図１１および図１３を
参照して、本実施形態のウェハ処理装置の動作について
説明する。本実施形態のウェハ処理装置による処理が開
始されると、搬送ロボットによりウェハ３４が誘電体板
２４上に載置される（図１２に示す領域５２）。予備加
熱領域５４では、実施の形態１の場合と同様にヒータ３
６によりウェハ３４が加熱される。本実施形態の装置
は、ウェハ３４の加熱効率を高めるため、この領域５４
が開始された後、以下の手法で第１および第２の電極２
６，２８に電圧を印加する。
【００８４】本実施形態のウェハ処理装置は、予備加熱
領域５４が開始された後、第１および第２の可変直流電
源３０，３２によって、第１および第２の電極２６，２
８に対して、互いに逆相の電圧を印加する。電極２６，
２８のそれぞれに印加される電圧は、図１３（Ａ）およ
び図１３（Ｂ）に示す如く、所定周期で極性が反転され
ると共に、予備加熱領域５４の間、段階的に増大され
る。
【００８５】図１３（Ｃ）は、ウェハ３４と誘電体板２
４との間に作用する吸着力の変化を示す。図１３（Ｃ）
に示す如く、ウェハ３４に作用する吸着力は、所定周期
で力の向きを反転させながら、第１および第２の電極２
６，２８に対する印加電圧が増大するに連れて大きくな
る傾向を示す。予備加熱領域５４が開始された後、ウェ
ハ３４は、吸着力が比較的小さい初期の段階において、
および反転の過程で吸着力が０となる毎に歪みを開放さ
せるべく膨張することができる。
【００８６】また、本実施形態においては、予備加熱領
域５４の間、ウェハ３４と誘電体板２４との間に繰り返
し静電力が発生する。この場合、両者間の熱伝導効率が
向上してウェハ３４を高速で昇温することが可能とな
る。従って、本実施形態のウェハ処理装置によれば、ウ
ェハ３４の歪みを速やかに開放しながら、ウェハ３４を
高速で所定温度に昇温させることができる。このため、
本実施形態のウェハ処理装置によれば、ウェハ３４の破
損を防止しつつ、優れた処理能力と、高い安定性とを実
現することができる。更に、本実施形態の装置は、従来
のウェハ処理装置（図２）の構造を変更することなく実
現できるという利点も有している。
【００８７】ところで、上記の実施形態においては、第
１および第２の電極２６，２８に印加する電圧を、極性
を反転させながら段階的に増大させることとしている
が、印加電圧の波形これに限定されるものではない。例
えば、第１および第２の電極２６，２８に印加する電圧
の波形は、図１４に示すように、同じ振幅で極性が反転
する波形としてもよい。
【００８８】また、上記の実施形態においては、第１お
よび第２の可変直流電源３０，３２が、印加電圧を矩形
状に変化させることとしているが、印加電圧の波形はこ
れに限定されるものではない。第１および第２の可変直
流電源３０，３２から発せられる印加電圧の波形は、正
弦波状、或いは３角波状に変化させることとしてもよ
い。
【００８９】更に、上記の実施形態においては、誘電体
板２４とウェハ３４との間に熱媒体を導入させないこと
としているが、実施の形態２または３の装置と同様に、
誘電体板２４とウェハ３４との間にＨｅ等の熱媒体を導
入させることとしてもよい。熱媒体を導入させることに
よれば、ウェハ３４の昇温速度をより一層高めることが
できる。
【００９０】実施の形態６．図１５は、この発明の実施
の形態６のウェハ処理装置を示す。図１５において、図
２に示す構成部分と同一の部分には同一の符号を付して
重複する説明を省略する。
【００９１】図１５に示す如く、本実施形態のウェハ処
理装置は、環状に設けられた第１乃至第４の電極６６〜
７２を備えている。第１乃至第４の電極６６〜７２は、
装置の中心から外周に向かって同軸状に誘電体板２４に
埋設されている。第１乃至第４の電極６６〜７２には、
それそれ第１乃至第４の可変直流電源７４〜８０が接続
されている。第１乃至第４の可変直流電源７４〜８０
は、第１乃至第４の電極６６〜７２のそれぞれに対して
任意の直流電圧を印加することができる。
【００９２】図１６は、本実施形態のウェハ処理装置が
備える静電チャック４０における電圧印加動作を説明す
るための図を示す。図１６において、符号５２を付して
表す期間はウェハ３４が誘電体板２４上に載置されるま
での動作領域、符号５４を付して表す期間はウェハ３４
の予備加熱動作領域、また、符号５６を付して表す期間
はウェハ３４にエッチングや成膜等の処理を施すための
ウェハ処理領域である。
【００９３】図１６（Ａ）に符号８２を付して表す領域
は、第１の可変直流電源７４から第１の電極６６に所定
の電圧が印加されることにより、第１の電極６６と第２
の電極６８との間に吸着力が発生する領域を示す。ま
た、図１６（Ｅ）に符号８３を付して表す矢印は、上記
の領域８２において発生する吸着力を示す。
【００９４】図１６（Ｂ）に符号８４を付して表す領域
は、第２の可変直流電源７６から第２の電極６８に所定
の電圧が印加されることにより、第２の電極６８と第３
の電極７０との間に吸着力が発生する領域を示す。ま
た、図１６（Ｆ）に符号８５を付して表す矢印は、上記
の領域８４において発生する吸着力を示す。
【００９５】図１６（Ｃ）に符号８６を付して表す領域
は、第３の可変直流電源７８から第３の電極７０に所定
の電圧が印加されることにより、第３の電極７０と第４
の電極７２との間に吸着力が発生する領域を示す。ま
た、図１６（Ｇ）に符号８７を付して表す矢印は、上記
の領域８６において発生する吸着力を示す。
【００９６】図１７は、本実施形態のウェハ処理装置の
動作を説明するためのフローチャートを示す。図１７に
おいて、図５に示すステップと同様の処理を行うステッ
プには同一の符号を付す。図１７に示す如く、本実施形
態のウェハ処理装置では、Ｓ４の処理によりウェハ３４
が誘電体板２４上に載置された後にＳ１５の処理が実行
される。Ｓｌ５では、ウェハ３４に発生する歪みを逃が
すための加熱処理が実行されると同時に、加熱効率を上
げるために、第１乃至第４の可変直流電源７４〜８０に
よる電圧印加処理が行われる。
【００９７】以下、図１５乃至図１７を参照して、本実
施形態のウェハ処理装置の動作について詳細に説明す
る。本実施形態のウェハ処理装置による処理が開始され
ると、搬送ロボットによりウェハ３４が誘電体板２４上
に載置される（図１６に示す領域５２）。予備加熱領域
５４では、実施の形態１の場合と同様にヒータ３６によ
りウェハ３４が加熱される。本実施形態の装置において
は、ウェハ３４の加熱効率を高めるため、この予備加熱
領域５４が開始された後、第１乃至第４の可変直流電源
７４〜８０により、以下の手法で第１乃至第４電極６６
〜７２に電圧が印加される。
【００９８】予備加熱領域５４では、先ず、第１の可変
直流電源７４から第１の電極６６に所定の電圧が印加さ
れる（第１吸着領域８２）。その結果、第１の電極６６
と第２の電極６８との間に電位差が発生し、吸着力８３
（図１６（Ｅ）参照）が発生する。この際、ウェハ３４
には、その中心付近を除き吸着力が作用していないた
め、昇温に伴うウェハ３４の歪みは径方向の伸びとして
現れる。従って、第１吸着領域８２において、ウェハ３
４に大きな歪み応力が作用することはない。
【００９９】予備加熱領域５４では、次に、第２の可変
直流電源７６から第２の電極６８に所定の電圧が印加さ
れる（第２吸着領域８４）。その結果、第２の電極６８
と第３の電極７０との間に電位差が発生し、吸着力８５
（図１６（Ｆ）参照）が発生する。第２吸着領域８４が
開始される段階では、第１吸着領域８２における処理に
より、ウェハ３４の中心付近における歪みが既に減少さ
れている。つまり、第２吸着領域８４が開始される時点
で、ウェハ３４の歪みは、その外周付近にのみ残存して
いる。第２吸着領域８４の間は、ウェハ３４の周縁部に
吸着力が作用しない。このため、その段階でウェハ３４
に残存している歪みは、径方向の伸びとして現れる。そ
の結果、ウェハ３４の歪みは更に低減される。
【０１００】予備加熱領域５４では、次に、第３の可変
直流電源７８から第３の電極７０に所定の電圧が印加さ
れる（第３吸着領域８６）。その結果、第３の電極７０
と第４の電極７２との間に電位差が発生し、吸着力８７
（図１６（Ｇ）参照）が発生する。第３吸着領域８６が
開始される段階では、既に、ウェハ３４内周部の歪みが
十分に減少されて、ウェハ３４の周縁付近に僅かに歪み
が残存する状態が形成されている。
【０１０１】ウェハ３４に残存しているこのような歪み
は、第３吸着領域８６が開始された後に、ウェハ３４を
径方向に伸張させることにより開放することができる。
従って、上記の電圧印加動作によれば、ウェハ３４内の
歪みを最終的に殆ど除去することができる。
【０１０２】また、本実施形態のように、静電力を発生
させる電極を細分化することによれば、ウェハ３４内に
生じる歪みを分散させることができる。このため、本実
施形態のウェハ処理装置によれば、実施の形態１乃至５
の装置に比して、更に有効にウェハ５の破損を減少させ
ることができる。
【０１０３】上述の如く、本実施形態のウェハ処理装置
によれば、ウェハ３４に吸着力を作用させながら、ウェ
ハ３４に発生する歪みを外周方向に逃がしながら、か
つ、ウェハに作用する歪みを分散させながら、ウェハ３
４を所定温度に昇温させることができる。従って、本実
施形態のウェハ処理装置によれば、優れた処理能力と高
い安定性とを確保しつつ、ウェハ３４の破損を確実に防
止することができる。
【０１０４】ところで、上記の実施形態においては、誘
電体板２４に埋設させる第１乃至第４の電極６６〜７２
が環状である場合を示したが、第１乃至第４の電極６６
〜７２はこれに限定されるものではない。第１乃至第４
の電極６６〜７２は、図１８に示すように、径方向に延
在する境界で区分される扇状電極であってもよい。この
場合、図１６に示す電圧印加動作を実行することで、ウ
ェハ３４に作用する静電吸着力を時計方向に回転させる
ことができる。ウェハ３４に作用する吸着力が回転する
と、ウェハ３４の歪みは、分散されながら有効に低減す
る。従って、図１８に示す構成によっても、本本実施例
の装置と同等の効果を得ることができる。
【０１０５】図１９は、実施の形態６のウェハ処理装置
（上記図１５）に適用可能な電圧印加動作の他の例を説
明するための図を示す。図１９に示す電圧印加動作で
は、図１９（Ａ）乃至図１９（Ｄ）に示す如く、予備加
熱領域５４において、第１乃至第４の可変直流電源７４
〜８０が、第１乃至第４の電極６６〜７２に対して、そ
れぞれ異なる電圧を印加する。より具体的には、第１乃
至第４の可変直流電源７４〜８０は、第１の電極６６か
ら第４の電極７２に向けて、印加電圧が順次小さくなる
ように電圧制御を行う。
【０１０６】図１９（Ｅ）において、符号８８、９０ま
たは９２を付して表す矢印は、それぞれ、上記の電圧制
御に伴って、第１の電極６６と第２の電極６８との間、
第２の電極６８と第３の電極７０との間、または第３の
電極７０と第４の電極７２との間にに発生する吸着力の
大きさを示す。図１９（Ｅ）に示す如く、上記の電圧制
御によれば、ウェハ３４に作用する吸着力の強度は、ウ
ェハ３４の中心部から周縁部に向かって小さくなる。
【０１０７】ウェハ３４に対して、このような強度分布
を有する吸着力が作用する場合、予備加熱領域５４にお
いてウェハ３４に発生する歪みは、ウェハ３４の中心付
近からその周縁部に向かって開放される。このため、図
１９に示す電圧制御によれば、図１６に示す電圧制御が
実行された場合と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】また、上記の実施形態においては、ウェハ
３４と誘電体板２４との間に熱媒体が導かれていない
が、本発明はこれに限定されるものではなく、実施の形
態２または３の場合と同様に、ウェハ３４と誘電体板２
４との間に、Ｈｅ等の熱媒体を導入することとしてもよ
い。このような構成によれば、ウェハ３４を、より一層
高速で昇温させることが可能となる。
【０１０９】また、上記図１５および図１９に示す装置
は、それぞれ４つの電極を備えているが、電極数は４つ
の限定されるものではなく、少なくとも３つ以上の電極
を設けることによれば、図１５または図１９に示す装置
が用いられる場合と同等の効果を得ることができる。
【０１１０】実施の形態７．図２０は、本発明の実施の
形態７のウェハ処理装置を示す。尚、図２０において、
図２に示す構成部分と同一の部分については、同一の符
号を付して重複する説明を省略する。
【０１１１】図２０に示す如く、本実施形態のウェハ処
理装置は、距離センサ９４を備えている。距離センサ９
４は、誘電体板２４とウェハ３４との距離を測定するた
めに誘電体板２４に埋設されている。センサ９４によれ
ば、ウェハ３４が加熱されることによりウェハ３４と誘
電体板２４との間に距離９５が生じた場合に、その距離
９５を検出することができる。センサ９４の出力信号
は、第１の検出器９６に供給される。第１の検出器９６
は、センサ９４の出力信号を電圧等の任意の信号に変換
して演算指令装置９８に供給する。
【０１１２】本実施形態のウェハ処理装置は、誘電体板
２４に埋設された温度計１００を備えている。温度計１
００は、ウェハ３４の温度を測定して、その測定値を第
２の検出器１０２に供給する。第２の検出器１０２は、
温度計１００の測定値を電圧等の所望の信号に変換して
演算指令装置９８に送信する。
【０１１３】本実施形態の装置において、第１および第
２の可変直流電源３０，３２の出力電圧、すなわち、第
１および第２の電極２６，２８に対する印加電圧は、ウ
ェハ３４の状態に基づいてフィードバック制御される。
演算指令装置９８は、第１の検出器９６から供給される
ウェハ３４と誘電体板２４との距離、および第２の検出
器１０２から供給されるウェハ３４の温度に基づいて、
上記のフィードバック制御に必要な制御を行う。
【０１１４】次に、図２０および図２１を参照して、本
実施形態のウェハ処理装置の動作について説明する。図
２１は、本実施形態のウェハ処理装置の動作を説明する
ためのフローチャートを示す。尚、図２１において、図
５に示すステップと同一の処理を実行するステップにつ
いては、同一の符号を付して重複する説明を省略または
簡略する。
【０１１５】図２１に示す如く、本実施形態のウェハ処
理装置では、Ｓ４の処理によりウェハ３４が誘電体板２
４上に載置された後にＳ２０の処理が実行される。Ｓ２
０では、ウェハ３４に発生する歪みを逃がすためのヒー
タ３６による加熱処理と同時に、加熱効率を上げるため
に、第１および第２の可変直流電源３０，３２による電
圧印加処理が行われる。具体的には、第１および第２の
可変直流電源３０，３２から第１および第２の電極２
６，２８に所定電位を印加することでウェハ３４に吸着
力を作用させながら、ウェハ３４をヒータ３６で加熱す
る処理が行われる。
【０１１６】加熱の過程でウェハ３４に発生する歪みは
ウェハ３４の伸びとなって現れる。図２０に示す２電極
型の静電チャックでは、ウェハ３４の中心付近の吸着力
が相対的に弱くなる。このため、上記の伸びは、ウェハ
３４の中心付近を凸状に変形させる。その結果、ウェハ
３４と誘電体板２４との間に、歪みに起因する距離９５
が発生する。
【０１１７】Ｓ２１では、ウェハ３４の歪みに起因する
距離９５が距離センサ９４によって測定される。距離セ
ンサ９４で測定された距離９５は、第１の検出器９６に
送られた後、電圧などの信号に変換されて演算指令装置
９８に供給される。
【０１１８】Ｓ２２では、Ｓ２１の処理により得られた
距離９５が、予め決められた許容値以内にあるか否かが
判別される。その結果、距離９５が許容値を超えている
と判別される場合は、次にＳ２３の処理が実行される。
一方、距離９５が許容値以下であると判別される場合
は、次にＳ２４の処理が実行される。
【０１１９】Ｓ２３では、演算指令装置９８によって、
ウェハ３４と距離センサ９４との距離９５が小さくなる
ように、第１および第２の可変直流電源３０，３２が制
御される。具体的には、吸着力を一時的に低下させるこ
とによりウェハ３４の歪みを逃がすために、演算指令装
置９８から第１および第２の可変直流電源３０，３２に
向けて、印加電圧を下げる旨の指令が発せられる。
【０１２０】上述したＳ２３の処理が実行されると、再
びＳ２０の処理が実行される。この場合、Ｓ２０におい
て、第１および第２の可変直流電源３０，３２は、演算
指令装置９８の指令に従って印加電圧を再設定する。そ
の結果、ウェハ３４に作用する吸着力が低下してウェハ
３４の歪み、すなわち、中心付近の距離９５が低減され
る。
【０１２１】Ｓ２４では、温度計１００の測定温度が目
標値に到達しているか否かが判別される。その結果、未
だ目標値に達していないと判別される場合は、次にＳ２
３の処理が実行される。一方、既に目標値に達している
と判別される場合は、次にＳ２５の処理が実行される。
【０１２２】上述したＳ２４に次いでＳ２３の処理が実
行される場合は、Ｓ２３において、演算指令装置９８に
よって、ウェハ３４の昇温速度を高めるための制御が実
行される。具体的には、演算指令装置９８から第１およ
び第２の可変直流電源３０，３２に対して、印加電圧を
高めて吸着力を増大させる旨の指令が発せられる。上記
の指令が発せられると、次いで実行されるＳ２０におい
て、ウェハ３４に作用する吸着力が高められる。その結
果、ウェハ３４と誘電体板２４との間の熱伝達効率が向
上してウェハ３４の昇温速度が上昇する。
【０１２３】Ｓ２５では、ウェハ３４の加熱終了動作が
実行される。上記の処理によれば、ウェハ３４と誘電体
板２４との距離９５が許容値以下であり、かつ、ウェハ
３４の温度が目標値に到達した時点で加熱処理を終了す
ることができる。上記の如くウェハ３４の加熱処理が終
了されると、次いで、Ｓ２６において、エッチングや成
膜等のウェハ処理が開始される。
【０１２４】本実施例では、以上のようにウェハ３４の
誘電体板２４への吸着動作を制御しているため、歪みを
抑制しながらウェハ３４を高速で昇温することができ
る。また、本実施形態の装置によれば、例えばウェハ３
４の目標温度が高められた場合などに、第１および第２
の可変直流電源３０，３２の印加電圧値をフィードバッ
ク制御することで細やかな対応を行うことができる。こ
のため、本実施形態の装置によれば、ウェハ３４の目標
温度等に関わらず、常に、破損を伴うことなくウェハ３
４を高速で昇温することができる。
【０１２５】ところで、上記の実施形態においては、距
離センサ９４が１つだけ用いられているが、距離センサ
９４の数は１つに限定されるものではなく、複数の距離
センサ９４を配置することとしてもよい。
【０１２６】また、上記の実施形態においては、２電極
式の静電チャックが用いられているが、静電チャックの
形式はこれに限定されるものではなく、上述した他の実
施形態で示したような任意の静電チャックを用いてもよ
い。
【０１２７】また、上記の実施形態においては、ウェハ
３４を加熱する手段としてヒータ３６が用いられている
が、加熱手段はこれに限定されるものではなく、より高
効率な加熱を可能とするランプ加熱、マイクロ波加熱、
或いは誘導加熱などの手法でウェハ加熱を行うこととし
てもよい。
【０１２８】更に、上記の実施形態においては、誘電体
板２４とウェハ３４との間に熱媒体を導入させないこと
としているが、実施の形態２または３の装置と同様に、
誘電体板２４とウェハ３４との間にＨｅ等の熱媒体を導
入させることとしてもよい。
【０１２９】
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。請求項１
記載の発明によれば、ウェハを誘電体板に固定する前
に、ウェハを予備加熱することで加熱に伴うウェハの歪
みを開放することができる。このため、更に、本発明に
よれば、ウェハの予備加熱を、ウェハを固定すべき誘電
体板の上で行うことができる。このため、本発明によれ
ば、ウェハの破損を伴うことなく、効率的に静電チャッ
ク上にウェハを固定することができる。
【０１３０】請求項２記載の発明によれば、ウェハを予
備加熱をランプ加熱により効率的に行うことができる。
【０１３１】請求項３記載の発明によれば、ウェハを予
備加熱をマイクロ加熱により効率的に行うことができ
る。
【０１３２】請求項４記載の発明によれば、ウェハを予
備加熱を誘導加熱により効率的に行うことができる。
【０１３３】請求項５記載の発明によれば、誘電体板と
ウェハとの間に熱媒体を導くことで、両者間の熱伝達効
率を高めることができる。従って、本発明によれば、ウ
ェハを短時間で所望の温度に昇温させることができる。
【０１３４】請求項６記載の発明によれば、ウェハと誘
電体板との間に加熱された熱媒体を導入することで、ウ
ェハを効率良く加熱することができる。また、本発明に
よれば、加熱機能としてヒータ等を設ける必要がないた
め、装置の構造を簡単化することができる。
【０１３５】請求項７記載の発明によれば、Ｈｅ等の希
ガスやＨ2ガス等のように、熱伝達性に優れたガスを熱
媒体として用いることができる。このため、本発明によ
れば、誘電体板とウェハとの間の熱伝達効率を有効に改
善することができる。
【０１３６】請求項８記載の発明によれば、予備加熱の
過程で、ウェハと誘電体板との間に、段階的に増加する
静電吸着力を作用させることができる。ウェハと誘電体
板との間に吸着力が作用すると、両者間にの熱伝達効率
が向上する。また、本発明のように、その吸着力を徐々
に増加させることによれば、予備加熱の初期段階におい
て、ウェハの歪みを十分に逃がすことができる。このた
め、本発明によれば、ウェハの破損を生じさせることな
く、短時間で効率的にウェハを所望の温度に昇温させる
ことができる。
【０１３７】請求項９記載の発明によれば、予備加熱の
過程で、ウェハと誘電体板との間に静電吸引力を作用さ
せると共に、その静電吸引力の向きを所定周期で反転さ
せることができる。静電吸引力の向きが反転する際に
は、一時的にその吸引力がゼロとなる。従って、本発明
によれば、静電吸引力がゼロとなる毎に、すなわち、所
定周期毎にウェハの歪みを開放することができる。この
ため、本発明によれば、予備加熱の過程でウェハに破損
が生ずるのを防止することができる。
【０１３８】請求項１０記載の発明によれば、予備加熱
の過程で電極に印加される電圧の振幅が一定であるた
め、予備加熱の初期段階から、ウェハと誘電体板との間
に高い熱伝達効率を確保することができる。従って、本
発明によれば、短時間で効率良くウェハを加熱するうえ
で好適な状況を形成することができる。
【０１３９】請求項１１記載の発明によれば、予備加熱
の過程で電極に印加される電圧の振幅が徐々に増大され
るため、予備加熱の初期段階では、ウェハの自由な膨張
が許容される。従って、本発明によれば、ウェハ破損を
防止するうえで好適な状況を形成することができる。
【０１４０】請求項１２乃至１４記載の発明によれば、
電極に印加される電圧を、矩形波、ＳＩＮ波、或いは三
角波状に変化させることができる。これらの印加電圧
は、公知の手法で簡単に発生させることができる。従っ
て、本発明によれば、印加電圧の極性を反転させる機能
を簡単な構成で実現することができる。
【０１４１】請求項１５記載の発明によれば、径方向に
並ぶ少なくとも３つの電極に対して、順次電圧を印加す
ることにより、ウェハの中心付近から周縁側に向かって
順次吸着力を作用させることができる。従って、本発明
によれば、予備加熱の初期段階で生ずるウェハを歪みを
適性に開放することができると共に、ウェハに残存する
歪みをウェハ全体に分散させることができる。このた
め、本発明によれば、加熱に伴うウェハの破損を有効に
防止することができる。
【０１４２】請求項１６記載の発明によれば、径方向に
並ぶ少なくとも３つの電極に対する印加電圧を適当に調
整することで、ウェハに作用する吸引力を、その中心付
近から周縁部に向かって徐々に小さくすることができ
る。従って、本発明によれば、予備加熱の初期段階で生
ずるウェハを歪みを適性に、ウェハの周縁方向に開放す
ることができる。このため、本発明によれば、加熱に伴
うウェハの破損を有効に防止することができる。
【０１４３】請求項１７記載の発明によれば、径方向に
伸びる境界を介して分離される複数の電極に対して順次
電圧を印加することにより、ウェハに吸着力が作用する
位置を、ウェハの周方向に回転させることができる。従
って、本発明によれば、予備加熱に伴って生ずるウェハ
を歪みを適性に開放することができると共に、ウェハに
残存する歪みをウェハ全体に分散させることができる。
このため、本発明によれば、加熱に伴うウェハの破損を
有効に防止することができる。
【０１４４】請求項１８記載の発明によれば、ウェハと
誘電体板との距離に基づいて、電極への印加電圧、すな
わち、ウェハに作用する吸着力をフィードバック制御す
ることができる。従って、本発明によれば、ウェハを静
電チャックに固定する際の種々の条件に関わらず、常
に、ウェハ破損を生ずることなく、短時間で効率的にウ
ェハの昇温を終了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のウェハ処理装置の断面図である。
【図２】 従来および本発明の実施の形態１のウェハ処
理装置の構成を表す図である。
【図３】 従来のウェハ処理装置の動作を説明するため
のフローチャートである。
【図４】 従来のウェハ処理装置の動作を説明するため
の断面図である。
【図５】 本発明の実施の形態１のウェハ処理装置の動
作を説明するためのフローチャートである。
【図６】 本発明の実施の形態１のウェハ処理装置の動
作を説明するための断面図である。
【図７】 本発明の実施の形態１のウェハ処理装置の動
作を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】 本発明の実施の形態１のウェハ処理装置の効
果を説明するための図である。
【図９】 本発明の実施の形態２のウェハ処理装置の構
成を表す図である。
【図１０】 本発明の実施の形態３のウェハ処理装置の
構成を表す図である。
【図１１】 本発明の実施の形態４のウェハ処理装置の
動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】 本発明の実施の形態４のウェハ処理装置の
動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】 本発明の実施の形態５のウェハ処理装置の
動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】 本発明の実施の形態５のウェハ処理装置の
変形例の動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。
【図１５】 本発明の実施の形態６のウェハ処理装置の
構成を表す図である。
【図１６】 本発明の実施の形態６のウェハ処理装置の
動作を説明するための図である。
【図１７】 本発明の実施の形態６のウェハ処理装置の
動作を説明するためのフローチャートである。
【図１８】 本発明の実施の形態６のウェハ処理装置の
変形例の構成を表す図である。
【図１９】 本発明の実施の形態６のウェハ処理装置の
変形例の動作を説明するための図である。
【図２０】 本発明の実施の形態７のウェハ処理装置の
構成を表す図である。
【図２１】 本発明の実施の形態７のウェハ処理装置の
動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
２２ 処理容器、 ２４ 誘電体板、 ２６；６６
第１の電極、 ２８；６８ 第２の電極、 ３
０；７４ 第１の可変直流電源、 ３２；７６第２の
可変直流電源、 ３４ ウェハ、 ３６ ヒータ、
３８ プッシャー、 ４０ 静電チャック、
５２ ウェハ載置までの領域、 ５４予備加熱領域、
５６ ウェハ処理領域、 ５８ 熱媒体導入口、
６２ 熱媒体導入管、 ６４ ガス加熱装置、
７０ 第３の電極、 ７２第４の電極、 ７８
第３の可変直流電源、 ８０ 第４の可変直流電源、
８２ 第１吸着領域、 ８４ 第２吸着領域、
８６ 第３吸着領域、 ９４ 距離センサ、 １
００ 温度計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花崎 稔 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 大浦 秀樹 東京都千代田区大手町２丁目６番２号 三 菱電機エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA18 HA19 HA37 MA23 MA28 MA29 MA31 MA32 PA13 PA20

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 処理容器内でウェハを加熱する機構と、
    前記ウェハを載せるための誘電体板と、前記誘電体板内
    部に配置される少なくとも２個所以上の電極と、前記電
    極の各々に電圧を印加するための可変直流電源と、を具
    備した静電チャックを有するウェハ処理装置であって、 前記可変直流電源より前記電極に電圧を印加して前記ウ
    ェハを前記誘電体板上に吸着・保持する前に、前記静電
    チャックに載置された前記ウェハを予備加熱する予備加
    熱手投を有したことを特徴とするウェハ処理装置。
  2. 【請求項２】 前記予備加熱手段は、赤外線ランプを用
    いたランプ加熱によりウェハを加熱することを特徴とす
    る請求項１記載のウェハ処理装置。
  3. 【請求項３】 前記予備加熱手投は、マイクロ波を用い
    たマイクロ波加熱によりウェハを加熱することを特徴と
    する請求項１記載のウェハ処理装置。
  4. 【請求項４】 前記予備加熱手段は、所定周期で極性の
    反転する電界を発生する電界発生手段を備え、前記電界
    の発生に伴う誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｈ
    ｅａｔｉｎｇ）によってウェハを加熱することを特徴と
    する請求項１記載のウェハ処理装置。
  5. 【請求項５】 前記予備加熱手段は、前記誘電体板と、
    その上に載置されたウェハとの間に通じる少なくとも１
    つの熱媒体導入口と、前記熱媒体導入口に熱伝達性の高
    い熱媒体を流す熱媒体流通手段と、を備えることを特徴
    とする請求項１記載のウェハ処理装置。
  6. 【請求項６】 前記予備加熱手段は、前記熱媒体を予め
    所望の温度に加熱する加熱装置を備えること特徴とする
    請求項５記載のウェハ処理装置。
  7. 【請求項７】 前記熱媒体は、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒの何れ
    かを含む希ガス群、およびＮ2，Ｏ2を含むガス群の中か
    ら選ばれたガスを含むことを特徴とする請求項５または
    ６記載のウェハ処理装置。
  8. 【請求項８】 前記予備加熱の際に、前記可変直流電源
    によって前記電極に電圧を印加させると共に、その電圧
    を所定の電圧まで徐々に増加させる電圧印加手段を備え
    ることを特徴とする請求項１記載のウェハ処理装置。
  9. 【請求項９】 前記予備加熱の際に、前記可変直流電源
    によって前記電極に電圧を印加させると共に、その電圧
    の極性を所定周期で反転させる電圧印加手段を備えるこ
    とを特徴とする請求項１記載のウェハ処理装置。
  10. 【請求項１０】 前記可変直流電源が前記電極に印加す
    る電圧の振幅は一定であることを特徴とする請求項９記
    載のウェハ処理装置。
  11. 【請求項１１】 前記可変直流電源が前記電極に印加す
    る電圧の振幅は徐々に増大されることを特徴とする請求
    項９記載のウェハ処理装置。
  12. 【請求項１２】 前記可変直流電源が前記電極に印加す
    る電圧の波形は、矩形であることを特徴とする請求項１
    ０または１１記載のウェハ処理装置。
  13. 【請求項１３】 前記可変直流電源が前記電極に印加す
    る電圧の波形は、ＳＩＮ波形であることを特徴とする請
    求項１０または１１記載のウェハ処理装置。
  14. 【請求項１４】 前記可変直流電源が前記電極に印加す
    る電圧の波形は、三角波形であることを特徴とする請求
    項１０または１１記載のウェハ処理装置。
  15. 【請求項１５】 前記予備加熱の際に、前記可変直流電
    源によって前記電極に電圧を印加させる電圧印加手段を
    備えると共に、 前記電極は、相互に分割された状態で、前記誘電体板の
    径方向に並んで配置される少なくとも３個以上の電極を
    備え、 前記電圧印加手段は、前記誘電体板の中心付近の電極か
    ら周縁付近の電極に向けて、順次電圧が印加されるよう
    に前記可変直流電源を制御することを特徴とする請求項
    １記載のウェハ処理装置。
  16. 【請求項１６】 前記予備加熱の際に、前記可変直流電
    源によって前記電極に電圧を印加させる電圧印加手段を
    備えると共に、 前記電極は、相互に分割された状態で、前記誘電体板の
    径方向に並んで配置される少なくとも３個以上の電極を
    備え、 前記電圧印加手段は、前記誘電体板の中心付近の電極か
    ら周縁付近の電極に向けて順次印加電圧が小さくなるよ
    うに、前記可変直流電源を制御することを特徴とする請
    求項１記載のウェハ処理装置。
  17. 【請求項１７】 前記予備加熱の際に、前記可変直流電
    源によって前記電極に電圧を印加させる電圧印加手段を
    備えると共に、 前記電極は、前記誘電体板の径方向に伸びる境界によっ
    て互いに分割された少なくとも２個以上の電極を備え、 前記電圧印加手段は、前記２個以上の電極に対して、時
    計方向或いは反時計方向に順次電圧が印加されるよう
    に、前記可変直流電源を制御することを特徴とする請求
    項１記載のウェハ処理装置。
  18. 【請求項１８】 前記誘電体板と、その上部に載置され
    たウェハとの距離を測定する距離センサと、 前記距離センサによって測定される距離が小さくなるよ
    うに、前記可変直流電源から前記電極に印加される電圧
    を制御するフィードバック手段と、 を有したことを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１
    項記載のウェハ処理装置。
JP11062638A 1999-03-10 1999-03-10 ウェハ処理装置 Withdrawn JP2000260855A (ja)

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