JP2001148371A - 静電吸着装置、及び吸着状態判断方法 - Google Patents
静電吸着装置、及び吸着状態判断方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】真空雰囲気中で処理対象物を吸着する場合の吸
着状態を正確に判断できる技術を提供する。 【解決手段】予め加熱しておいた静電吸着装置３０上に
処理対象物１２を配置し、吸着する際に、吸着の前後で
静電吸着装置３０の温度を測定し、比較する。処理対象
物１２が正常に吸着されている場合には、静電吸着装置
３０の温度低下が大きく、正常でない場合には、小さい
か全く温度低下がないので、処理対象物１２の吸着状態
を判断することができる。処理対象物１２の温度を併せ
て測定すると、判断が一層確実になる。
着状態を正確に判断できる技術を提供する。 【解決手段】予め加熱しておいた静電吸着装置３０上に
処理対象物１２を配置し、吸着する際に、吸着の前後で
静電吸着装置３０の温度を測定し、比較する。処理対象
物１２が正常に吸着されている場合には、静電吸着装置
３０の温度低下が大きく、正常でない場合には、小さい
か全く温度低下がないので、処理対象物１２の吸着状態
を判断することができる。処理対象物１２の温度を併せ
て測定すると、判断が一層確実になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、処理対象物を吸着
して温度制御を行う技術にかかり、特に、処理対象物の
吸着状態を判断できる技術に関する。
して温度制御を行う技術にかかり、特に、処理対象物の
吸着状態を判断できる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】真空雰囲気中で行われる薄膜形成やエッ
チングには、処理対象の基板の温度を精密に制御する必
要があり、そのため、従来より図７の符号１１４で示す
ような静電吸着装置が用いられている。
チングには、処理対象の基板の温度を精密に制御する必
要があり、そのため、従来より図７の符号１１４で示す
ような静電吸着装置が用いられている。
【０００３】図７の符号１１０は真空装置であり、真空
槽１１１を有している。上述の静電吸着装置１１４は、
その真空槽１１１内部の底壁上に配置されている。
槽１１１を有している。上述の静電吸着装置１１４は、
その真空槽１１１内部の底壁上に配置されている。
【０００４】静電吸着装置１１４は、誘電体材料１２１
と、該誘電体材料１２１内に埋め込まれた正負の吸着電
極１２２1、１２２2及びヒータ１２３とで構成されてい
る。各吸着電極１２２1、１２２2は、真空槽１１１外に
配置された電源１３１に接続されており、それぞれ正電
圧と負電圧が印加されるように構成されている。
と、該誘電体材料１２１内に埋め込まれた正負の吸着電
極１２２1、１２２2及びヒータ１２３とで構成されてい
る。各吸着電極１２２1、１２２2は、真空槽１１１外に
配置された電源１３１に接続されており、それぞれ正電
圧と負電圧が印加されるように構成されている。
【０００５】また、この真空装置１１０はエッチング装
置であり、真空槽１１１の天井側に、カソード電極１２
３が配置されている。
置であり、真空槽１１１の天井側に、カソード電極１２
３が配置されている。
【０００６】この静電吸着装置１１４上に基板１１２を
配置し、真空槽１１１内を真空排気しながら電源１３１
を起動し、吸着電極１２２1、１２２1に正負の電圧を印
加すると、基板１１２と吸着電極１２２1、１２２2の間
にクーロン力が生じると共に、吸着電極１２２1、１２
２2間に、基板１１２を介して微小電流が流れ、ジョン
ソン・ラーベック効果による吸着力が生じる。
配置し、真空槽１１１内を真空排気しながら電源１３１
を起動し、吸着電極１２２1、１２２1に正負の電圧を印
加すると、基板１１２と吸着電極１２２1、１２２2の間
にクーロン力が生じると共に、吸着電極１２２1、１２
２2間に、基板１１２を介して微小電流が流れ、ジョン
ソン・ラーベック効果による吸着力が生じる。
【０００７】この状態では、クローン力及びジョンソン
・ラーベック効果による吸着力により、基板１１２の裏
面が静電吸着装置１１４表面に強く密着される。従っ
て、基板１１２と静電吸着装置１１４との間の熱伝導性
が非常に高くなっており、基板１１２を吸着しながらヒ
ータ１２３に通電して発熱させると、基板１１２は真空
槽内でも素早く昇温する。
・ラーベック効果による吸着力により、基板１１２の裏
面が静電吸着装置１１４表面に強く密着される。従っ
て、基板１１２と静電吸着装置１１４との間の熱伝導性
が非常に高くなっており、基板１１２を吸着しながらヒ
ータ１２３に通電して発熱させると、基板１１２は真空
槽内でも素早く昇温する。
【０００８】次いで、真空槽１１３に接続されたガス導
入系１１３からエッチングガスを導入し、カソード電極
に電圧を印加してプラズマを生成し、基板１１２表面を
エッチングする。
入系１１３からエッチングガスを導入し、カソード電極
に電圧を印加してプラズマを生成し、基板１１２表面を
エッチングする。
【０００９】この場合、基板１１２が静電吸着装置１１
４表面に正常に吸着されていないと、正常にエッチング
することができない。
４表面に正常に吸着されていないと、正常にエッチング
することができない。
【００１０】そこで、上記真空装置１１０では、吸着電
極１２２1、１２２2と電源１３１の間に、電流計１０６
1、１０６2が挿入されており、基板１１２の処理中に吸
着電極１２２1、１２２2と基板１１２の間に流れる電流
を測定し、その値から、静電吸着が正常に行われたか否
かを判断していた。
極１２２1、１２２2と電源１３１の間に、電流計１０６
1、１０６2が挿入されており、基板１１２の処理中に吸
着電極１２２1、１２２2と基板１１２の間に流れる電流
を測定し、その値から、静電吸着が正常に行われたか否
かを判断していた。
【００１１】しかしながら、上記のように、電流を測定
することで基板１１２の静電吸着の状態を検出しようと
すると、処理温度や基板１１２の種類が異なると、流れ
る電流の大きさが変わってしまうという問題がある。
することで基板１１２の静電吸着の状態を検出しようと
すると、処理温度や基板１１２の種類が異なると、流れ
る電流の大きさが変わってしまうという問題がある。
【００１２】また、ジョンソン・ラーベック力を用い
ず、基板１１２に微小電流を流さずにクーロン力だけで
吸着する場合には、電流測定では吸着状態が検出できな
いという問題がある。
ず、基板１１２に微小電流を流さずにクーロン力だけで
吸着する場合には、電流測定では吸着状態が検出できな
いという問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、真空雰囲気で基板を静電吸着する際に、基板の
吸着状態を判断できる技術を提供することにある。
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、真空雰囲気で基板を静電吸着する際に、基板の
吸着状態を判断できる技術を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の発明者等は、高
温に加熱された静電吸着装置上に比較的低温の処理対象
物を配置し、静電吸着装置表面に静電吸着すると、静電
吸着装置の熱が処理対象物側に移動し、静電吸着装置の
温度が一時的に低下することを見出した。そして、処理
対象物が正常に吸着された場合と、正常に吸着されなか
った場合とでは、静電吸着装置の温度低下に差があるこ
とが分かった。
温に加熱された静電吸着装置上に比較的低温の処理対象
物を配置し、静電吸着装置表面に静電吸着すると、静電
吸着装置の熱が処理対象物側に移動し、静電吸着装置の
温度が一時的に低下することを見出した。そして、処理
対象物が正常に吸着された場合と、正常に吸着されなか
った場合とでは、静電吸着装置の温度低下に差があるこ
とが分かった。
【００１５】また、処理対象物が正常に吸着された場合
と、正常に吸着されなかった場合とでは、静電吸着後の
処理対象物の昇温速度に差があることが分かった。
と、正常に吸着されなかった場合とでは、静電吸着後の
処理対象物の昇温速度に差があることが分かった。
【００１６】本発明はこれらの知見に基いて創作された
ものであり、請求項１記載の発明は、吸着電極と、ヒー
タとが誘電体内に配置され、前記誘電体上に処理対象物
を配置し、前記吸着電極に電圧を印加すると、前記処理
対象物が前記誘電体上に吸着されるように構成された静
電吸着装置であって、前記誘電体上に配置された処理対
象物の温度と、前記誘電体の温度とを測定する温度測定
装置を有する静電吸着装置である。請求項２記載の発明
は、請求項１記載の静電吸着装置であって、前記誘電体
には貫通孔が設けられ、前記誘電体上に前記処理対象物
を配置すると、前記貫通孔の一方の開口部分に前記処理
対象物表面が露出するように構成され、前記温度測定装
置は、前記処理対象物の前記開口部分に露出する表面か
ら放射された赤外線を検出し、前記処理対象物の温度を
測定するように構成された静電吸着装置である。請求項
３記載の発明は、請求項２記載の静電吸着装置であっ
て、前記貫通孔内に配置された光路体と、該光路体の端
部に設けられ、前記処理対象物表面から放射され、前記
光路体を通過した赤外線を検出する赤外線受光部とを有
する静電吸着装置である。請求項４記載の発明は、請求
項３記載の静電吸着装置であって、前記光路体の前記端
部に設けられ、前記光路体を介して前記処理対象物表面
に赤外線を照射する赤外線放射部を有する静電吸着装置
である。請求項５記載の発明は、真空処理装置であっ
て、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の静電吸
着装置と真空槽とを有し、少なくとも前記静電吸着装置
の前記誘電体が前記真空槽内に配置された真空処理装置
である。請求項６記載の発明は、静電吸着装置上に配置
された処理対象物を静電吸着し、前記処理対象物の温度
制御を行う際に、前記処理対象物が正常に吸着されたか
否かを判断する吸着状態判断方法であって、前記処理対
象物を静電吸着する前の前記静電吸着装置の温度と、静
電吸着直後の前記静電吸着装置の温度とを比較し、その
温度差から前記処理対象物の吸着状態を判断する吸着状
態判断方法である。請求項７記載の発明は、静電吸着装
置上に配置された処理対象物を静電吸着し、前記処理対
象物の温度制御を行う際に、前記処理対象物が正常に吸
着されたか否かを判断する吸着状態判断方法であって、
前記処理対象物を静電吸着した後の処理対象物の温度を
測定し、その昇温速度から前記処理対象物の吸着状態を
判断する吸着状態判断方法である。
ものであり、請求項１記載の発明は、吸着電極と、ヒー
タとが誘電体内に配置され、前記誘電体上に処理対象物
を配置し、前記吸着電極に電圧を印加すると、前記処理
対象物が前記誘電体上に吸着されるように構成された静
電吸着装置であって、前記誘電体上に配置された処理対
象物の温度と、前記誘電体の温度とを測定する温度測定
装置を有する静電吸着装置である。請求項２記載の発明
は、請求項１記載の静電吸着装置であって、前記誘電体
には貫通孔が設けられ、前記誘電体上に前記処理対象物
を配置すると、前記貫通孔の一方の開口部分に前記処理
対象物表面が露出するように構成され、前記温度測定装
置は、前記処理対象物の前記開口部分に露出する表面か
ら放射された赤外線を検出し、前記処理対象物の温度を
測定するように構成された静電吸着装置である。請求項
３記載の発明は、請求項２記載の静電吸着装置であっ
て、前記貫通孔内に配置された光路体と、該光路体の端
部に設けられ、前記処理対象物表面から放射され、前記
光路体を通過した赤外線を検出する赤外線受光部とを有
する静電吸着装置である。請求項４記載の発明は、請求
項３記載の静電吸着装置であって、前記光路体の前記端
部に設けられ、前記光路体を介して前記処理対象物表面
に赤外線を照射する赤外線放射部を有する静電吸着装置
である。請求項５記載の発明は、真空処理装置であっ
て、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の静電吸
着装置と真空槽とを有し、少なくとも前記静電吸着装置
の前記誘電体が前記真空槽内に配置された真空処理装置
である。請求項６記載の発明は、静電吸着装置上に配置
された処理対象物を静電吸着し、前記処理対象物の温度
制御を行う際に、前記処理対象物が正常に吸着されたか
否かを判断する吸着状態判断方法であって、前記処理対
象物を静電吸着する前の前記静電吸着装置の温度と、静
電吸着直後の前記静電吸着装置の温度とを比較し、その
温度差から前記処理対象物の吸着状態を判断する吸着状
態判断方法である。請求項７記載の発明は、静電吸着装
置上に配置された処理対象物を静電吸着し、前記処理対
象物の温度制御を行う際に、前記処理対象物が正常に吸
着されたか否かを判断する吸着状態判断方法であって、
前記処理対象物を静電吸着した後の処理対象物の温度を
測定し、その昇温速度から前記処理対象物の吸着状態を
判断する吸着状態判断方法である。
【００１７】本発明は上記のように構成されており、静
電吸着装置の誘電体内に配置されたヒータに通電し、静
電吸着装置を予め昇温させておき、その表面に処理対象
物を吸着する前後で、誘電体の温度を測定し、誘電体の
温度低下の程度から処理対象物の静電吸着状態を判断す
ることができる。また、誘電体の温度とは別に処理対象
物の温度を測定し、処理対象物の昇温速度や誘電体との
温度差を監視することで、処理対象物の吸着状態や、真
空処理の開始時期を判断することができる。
電吸着装置の誘電体内に配置されたヒータに通電し、静
電吸着装置を予め昇温させておき、その表面に処理対象
物を吸着する前後で、誘電体の温度を測定し、誘電体の
温度低下の程度から処理対象物の静電吸着状態を判断す
ることができる。また、誘電体の温度とは別に処理対象
物の温度を測定し、処理対象物の昇温速度や誘電体との
温度差を監視することで、処理対象物の吸着状態や、真
空処理の開始時期を判断することができる。
【００１８】処理対象物や静電吸着装置の誘電体の温度
測定は赤外線を用いて行うことが出来る。その測定原理
を説明すると、測定対象物から放出される電磁波の波長
は、測定対象物の温度と一定の関係があることが知られ
ている。完全放射体(黒体)の場合、その表面から放出さ
れる電磁波は、下記プランクの公式で表される。
測定は赤外線を用いて行うことが出来る。その測定原理
を説明すると、測定対象物から放出される電磁波の波長
は、測定対象物の温度と一定の関係があることが知られ
ている。完全放射体(黒体)の場合、その表面から放出さ
れる電磁波は、下記プランクの公式で表される。
【００１９】
【数１】
【００２０】図４のグラフに黒体の分光放射輝度を示
す。この図から以下のことが分かる。 (１)温度が低いほど熱放射エネルギーが減少する。 (２)温度が低くなるほど熱放射エネルギーの波長分布が
長波長側にずれる。
す。この図から以下のことが分かる。 (１)温度が低いほど熱放射エネルギーが減少する。 (２)温度が低くなるほど熱放射エネルギーの波長分布が
長波長側にずれる。
【００２１】実際の測定対象物は不完全放射体であり、
測定対象の放射率をεとすると、放射温度形の見かけの
指示温度Ｓと実温度Ｔは、下記式、 Ｌ(λ，Ｓ) ＝ ε・Ｌ(λ，Ｔ) で関係付けられる。従って、波長λ、測定対象物の指示
温度Ｓ、放射率εが分かれば、測定対象物の実温度Ｔを
求めることができる。
測定対象の放射率をεとすると、放射温度形の見かけの
指示温度Ｓと実温度Ｔは、下記式、 Ｌ(λ，Ｓ) ＝ ε・Ｌ(λ，Ｔ) で関係付けられる。従って、波長λ、測定対象物の指示
温度Ｓ、放射率εが分かれば、測定対象物の実温度Ｔを
求めることができる。
【００２２】他方、測定対象物の吸収率αと、反射率ρ
と、透過率τとの間には、次式の関係がある。 α ＋ ρ ＋ τ ＝ １
と、透過率τとの間には、次式の関係がある。 α ＋ ρ ＋ τ ＝ １
【００２３】熱放射平衡状態でのKirchhoffの法則によ
れば、物質の放射率εは吸収率αに等しい。更に、測定
対象物が不透明の場合、τ＝０であるから、放射率ε
は、下記式で表せる。 ε(＝α) ＝ １ − ρ
れば、物質の放射率εは吸収率αに等しい。更に、測定
対象物が不透明の場合、τ＝０であるから、放射率ε
は、下記式で表せる。 ε(＝α) ＝ １ − ρ
【００２４】結局、測定に用いる赤外線波長に対し、測
定対象物の透過率τがゼロであれば、測定対象物の反射
率ρを測定すると放射率εを求められ、その結果、物体
の実温度を求めることができる。
定対象物の透過率τがゼロであれば、測定対象物の反射
率ρを測定すると放射率εを求められ、その結果、物体
の実温度を求めることができる。
【００２５】処理対象物には熱電対を取り付けることが
できないから、処理対象物の温度は上記のように赤外線
を用いて測定することが望ましい。他方、静電吸着装置
(誘電体)の温度は赤外線を用いて測定してもよいし、熱
電対等を誘電体に取り付け、又は誘電体中に埋め込んで
測定してもよい。
できないから、処理対象物の温度は上記のように赤外線
を用いて測定することが望ましい。他方、静電吸着装置
(誘電体)の温度は赤外線を用いて測定してもよいし、熱
電対等を誘電体に取り付け、又は誘電体中に埋め込んで
測定してもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を用いて
説明する。図１を参照し、符号１０は、本発明の一例の
真空処理装置を示しており、ここではエッチング装置が
例示されている。
説明する。図１を参照し、符号１０は、本発明の一例の
真空処理装置を示しており、ここではエッチング装置が
例示されている。
【００２７】この真空処理装置１０は真空槽１１を有し
ており、該真空槽１１内部の天井側にはカソード電極２
３が配置され、底壁上には本発明の一例の静電吸着装置
３０が配置されている。
ており、該真空槽１１内部の天井側にはカソード電極２
３が配置され、底壁上には本発明の一例の静電吸着装置
３０が配置されている。
【００２８】該静電吸着装置３０は、誘電体３１と、２
枚の吸着電極３２1、３２2と、ヒータ３３とを有してい
る。誘電体３１は電気絶縁性の材料(例えばアルミナ、
アルミニウムナイトライド等)で構成されており、吸着
電極３２1、３２2は、その内部の表面近傍位置に配置さ
れている。また、ヒータ３３は、誘電体３１内部の吸着
電極３２1、３２2よりも下方位置に配置されている。
枚の吸着電極３２1、３２2と、ヒータ３３とを有してい
る。誘電体３１は電気絶縁性の材料(例えばアルミナ、
アルミニウムナイトライド等)で構成されており、吸着
電極３２1、３２2は、その内部の表面近傍位置に配置さ
れている。また、ヒータ３３は、誘電体３１内部の吸着
電極３２1、３２2よりも下方位置に配置されている。
【００２９】誘電体３１は全体が板状に成形されてお
り、その表面がカソード電極１３と平行に対向するよう
に配置されている。
り、その表面がカソード電極１３と平行に対向するよう
に配置されている。
【００３０】誘電体３１には、表面から裏面まで貫通す
る貫通孔１５が設けられている。また、誘電体３１に
は、その裏面側に開口部が配置され、底面に誘電体３１
が露出する有底孔２５とが設けられている。
る貫通孔１５が設けられている。また、誘電体３１に
は、その裏面側に開口部が配置され、底面に誘電体３１
が露出する有底孔２５とが設けられている。
【００３１】貫通孔１５と有底孔２５内には、誘電体３
１の底面側から円柱状の石英から成る光路体１４、２４
がそれぞれ挿入されている。
１の底面側から円柱状の石英から成る光路体１４、２４
がそれぞれ挿入されている。
【００３２】貫通孔１５内の光路体１４は、上端部分が
誘電体３１表面よりも僅かに低い位置に配置されてお
り、従って、静電吸着装置３０表面に基板１２を処理対
象物として配置した場合には、光路体１４の上端部分と
基板１２の裏面とが、非接触の状態で近接するようにな
っている。ここでは、基板１２裏面と光路体１４の上端
部分の間の間隔(静電吸着装置３０の表面と光路体１４
の上端部分との間の間隔)は、約０．２ｍｍ〜１．０ｍ
ｍにされている。
誘電体３１表面よりも僅かに低い位置に配置されてお
り、従って、静電吸着装置３０表面に基板１２を処理対
象物として配置した場合には、光路体１４の上端部分と
基板１２の裏面とが、非接触の状態で近接するようにな
っている。ここでは、基板１２裏面と光路体１４の上端
部分の間の間隔(静電吸着装置３０の表面と光路体１４
の上端部分との間の間隔)は、約０．２ｍｍ〜１．０ｍ
ｍにされている。
【００３３】また、有底孔２５内に挿入された光路体２
４は、その先端部分が有底孔２５の底面に近接するよう
に配置されている。
４は、その先端部分が有底孔２５の底面に近接するよう
に配置されている。
【００３４】他方、各光路体１４、２４の全長は誘電体
３１の厚みよりも大きくなっており、その下端部は、真
空槽１１外部に気密に導出されている。各光路体１４、
２４の下端部には、それぞれ赤外線装置１６、２６が取
り付けられている。
３１の厚みよりも大きくなっており、その下端部は、真
空槽１１外部に気密に導出されている。各光路体１４、
２４の下端部には、それぞれ赤外線装置１６、２６が取
り付けられている。
【００３５】真空槽１１外部には、測定装置７が配置さ
れており、各赤外線装置１６、２６は、測定装置７に電
気的に接続されている。
れており、各赤外線装置１６、２６は、測定装置７に電
気的に接続されている。
【００３６】赤外線装置１６、２６は、それぞれ赤外線
放射部１６1、２６1と赤外線受光部１６2、２６2とを有
しており、赤外線放射部１６1、２６1は測定装置７によ
って制御され、赤外線を放射するようになっている。
放射部１６1、２６1と赤外線受光部１６2、２６2とを有
しており、赤外線放射部１６1、２６1は測定装置７によ
って制御され、赤外線を放射するようになっている。
【００３７】第１、第２の孔１５、２５内の光路体１
４、２４はいわゆる光ファイバーであり、赤外線放射部
１６1、２６1が赤外線を放射すると、その赤外線は光路
体１４、２４内を直進し、光路体１４、２４の先端部分
から放射されるようになっている。
４、２４はいわゆる光ファイバーであり、赤外線放射部
１６1、２６1が赤外線を放射すると、その赤外線は光路
体１４、２４内を直進し、光路体１４、２４の先端部分
から放射されるようになっている。
【００３８】基板１２が静電吸着装置３０上に載置され
た状態では、貫通孔１５内の光路体１４から放射された
赤外線は、基板１２裏面に照射され反射される。反射光
は光路体１５中に入射し、内部を逆進して赤外線受光部
１６2で受光される。
た状態では、貫通孔１５内の光路体１４から放射された
赤外線は、基板１２裏面に照射され反射される。反射光
は光路体１５中に入射し、内部を逆進して赤外線受光部
１６2で受光される。
【００３９】他方、有底孔２５内の光路体２４から放射
された赤外線は、有底孔２５の底面を構成する誘電体３
１で反射され、同様に、赤外線受光部２６2で受光され
るようになっている。
された赤外線は、有底孔２５の底面を構成する誘電体３
１で反射され、同様に、赤外線受光部２６2で受光され
るようになっている。
【００４０】赤外線受光部１６2、２６2はそれぞれ測定
装置７に接続されており、各赤外線受光部１６2、２６2
が受光した赤外線の光量は、電気信号に変換されて測定
装置７に送信される。
装置７に接続されており、各赤外線受光部１６2、２６2
が受光した赤外線の光量は、電気信号に変換されて測定
装置７に送信される。
【００４１】赤外線放射部１６1、２６1が赤外線を射出
していない状態では、赤外線受光部１６2、２６2は、ヒ
ータ３３によって加熱された基板１２と誘電体３１とが
自ら放射する赤外線をそれぞれ受光しており、基板１２
と誘電体３１とで反射された赤外線の光量と、基板１２
と誘電体３１とが放射する赤外線の光量とが、それぞれ
測定装置７に送信されると、測定装置７は、それらの光
量から、後述するように基板１２と誘電体３１の温度を
算出するようになっている。
していない状態では、赤外線受光部１６2、２６2は、ヒ
ータ３３によって加熱された基板１２と誘電体３１とが
自ら放射する赤外線をそれぞれ受光しており、基板１２
と誘電体３１とで反射された赤外線の光量と、基板１２
と誘電体３１とが放射する赤外線の光量とが、それぞれ
測定装置７に送信されると、測定装置７は、それらの光
量から、後述するように基板１２と誘電体３１の温度を
算出するようになっている。
【００４２】このような静電吸着装置３０を用い、基板
１２をエッチング処理する場合には、先ず、真空槽１１
内を予め真空雰囲気にし、ヒータ３３に通電して静電吸
着装置３０を昇温させておく。
１２をエッチング処理する場合には、先ず、真空槽１１
内を予め真空雰囲気にし、ヒータ３３に通電して静電吸
着装置３０を昇温させておく。
【００４３】その状態で静電吸着装置３０上に基板１２
を配置し、吸着電極３２1、３２2に電圧を印加せず、ま
た、赤外線放射部１６1、２６1から赤外線を放射させず
に、赤外線受光部１６2によって赤外線の光量を測定す
る(ここでは波長０．９５×１０-6ｍの赤外線の光量を
測定した）。
を配置し、吸着電極３２1、３２2に電圧を印加せず、ま
た、赤外線放射部１６1、２６1から赤外線を放射させず
に、赤外線受光部１６2によって赤外線の光量を測定す
る(ここでは波長０．９５×１０-6ｍの赤外線の光量を
測定した）。
【００４４】この状態では、基板１２は静電吸着されて
おらず、昇温していないから、貫通孔１５内の光路体１
４に設けられた赤外線受光部１６2では、貫通孔１５の
壁面を構成する誘電体３１から放射された赤外線の光量
が測定される。このときの赤外線の受光量をバックグラ
ウンド量とする。
おらず、昇温していないから、貫通孔１５内の光路体１
４に設けられた赤外線受光部１６2では、貫通孔１５の
壁面を構成する誘電体３１から放射された赤外線の光量
が測定される。このときの赤外線の受光量をバックグラ
ウンド量とする。
【００４５】また、このときに有底孔２５内の光路体２
４に取り付けられた赤外線受光部２６2により、光路体
２４の先端部分と対向する誘電体３１(有底孔２５の底
面を構成する部分の誘電体３１）から放射される赤外線
の光量を測定し、誘電体３１の測定温度を求める(ここ
では波長０．９５×１０-6ｍの赤外線の光量を測定して
温度を求めた)。
４に取り付けられた赤外線受光部２６2により、光路体
２４の先端部分と対向する誘電体３１(有底孔２５の底
面を構成する部分の誘電体３１）から放射される赤外線
の光量を測定し、誘電体３１の測定温度を求める(ここ
では波長０．９５×１０-6ｍの赤外線の光量を測定して
温度を求めた)。
【００４６】次に、吸着電極３２1、３２2に電圧を印加
し、基板１２を静電吸着装置３０表面に静電吸着する
と、基板１２と誘電体３１表面の間の熱伝導性が向上
し、その結果、誘電体３１の温度が基板１２に移り、基
板１２が昇温する。
し、基板１２を静電吸着装置３０表面に静電吸着する
と、基板１２と誘電体３１表面の間の熱伝導性が向上
し、その結果、誘電体３１の温度が基板１２に移り、基
板１２が昇温する。
【００４７】この場合、基板１２が昇温中でその温度が
比較的低い状態では、基板１２が放射する赤外線の光量
は少ない。従って、基板１２が放射する赤外線として測
定される光量は、実際には、基板１２が放射する赤外線
の光量と、貫通孔１５壁面を構成する誘電体３１が放射
する赤外線の光量とが合計された値になる。
比較的低い状態では、基板１２が放射する赤外線の光量
は少ない。従って、基板１２が放射する赤外線として測
定される光量は、実際には、基板１２が放射する赤外線
の光量と、貫通孔１５壁面を構成する誘電体３１が放射
する赤外線の光量とが合計された値になる。
【００４８】従って、赤外線受光部１６2が受光した光
量から、基板１２の静電吸着前に測定した光量(バック
グラウンド量)を差し引くと、基板１２が放射した赤外
線(波長０．９５×１０-6ｍの赤外線)の光量を求めるこ
とができる。
量から、基板１２の静電吸着前に測定した光量(バック
グラウンド量)を差し引くと、基板１２が放射した赤外
線(波長０．９５×１０-6ｍの赤外線)の光量を求めるこ
とができる。
【００４９】次に、赤外線放射部１６1、２６1から、赤
外線受光部１６2、２６2が受光したのと同じ波長の赤外
線(波長０．９５×１０-6ｍの赤外線)を射出し、光路体
１４、２４を直進させ、基板１２裏面と、有底孔２５の
底面を構成する誘電体３１に照射する。
外線受光部１６2、２６2が受光したのと同じ波長の赤外
線(波長０．９５×１０-6ｍの赤外線)を射出し、光路体
１４、２４を直進させ、基板１２裏面と、有底孔２５の
底面を構成する誘電体３１に照射する。
【００５０】この赤外線は、基板１２裏面と誘電体３１
とでそれぞれ反射され、返光された赤外光は光路体１
４、２４を逆進し、赤外線受光部１６2、２６2でそれぞ
れ受光される。
とでそれぞれ反射され、返光された赤外光は光路体１
４、２４を逆進し、赤外線受光部１６2、２６2でそれぞ
れ受光される。
【００５１】ここで、赤外線放射部１６1、２６1が放射
し、基板１２表面及び有底孔２５の底面を構成する誘電
体３１に照射される赤外線の光量は予め分かっているか
ら、反射赤外線の光量が分かると、(反射赤外光量)／
(射出赤外光量)で定義される反射率ρが求められ、その
結果、基板１２と誘電体３１の実温度が求められる。こ
の計算は、測定装置１７によって自動的に行われる。
し、基板１２表面及び有底孔２５の底面を構成する誘電
体３１に照射される赤外線の光量は予め分かっているか
ら、反射赤外線の光量が分かると、(反射赤外光量)／
(射出赤外光量)で定義される反射率ρが求められ、その
結果、基板１２と誘電体３１の実温度が求められる。こ
の計算は、測定装置１７によって自動的に行われる。
【００５２】ところで、基板１２が静電吸着され、基板
１２裏面が誘電体３１表面に密着されると、誘電体３１
の熱が基板１２側に移動し、誘電体３１の温度が一時的
に低下する。
１２裏面が誘電体３１表面に密着されると、誘電体３１
の熱が基板１２側に移動し、誘電体３１の温度が一時的
に低下する。
【００５３】図２は、基板１２を静電吸着装置３０上に
配置した時刻をゼロとして基板１２と誘電体３１(静電
吸着装置３０)の温度変化を表したグラフである。基板
１２の配置後、１０秒経過した時に吸着電極３２1、３
２2に電圧を印加しており、それにより、誘電体３１の
温度が低下し、誘電体３１の温度を示すグラフの符号Ａ
で示す部分が凹んでいる。
配置した時刻をゼロとして基板１２と誘電体３１(静電
吸着装置３０)の温度変化を表したグラフである。基板
１２の配置後、１０秒経過した時に吸着電極３２1、３
２2に電圧を印加しており、それにより、誘電体３１の
温度が低下し、誘電体３１の温度を示すグラフの符号Ａ
で示す部分が凹んでいる。
【００５４】上記のような赤外線放射量と反射率ρの測
定とを繰り返し行い(例えば１秒間に数回〜３０回程
度)、基板１２と誘電体３１の温度を測定し、監視する
ことで、ヒータへの通電量を制御し、基板１２の温度を
正確に制御することができる。
定とを繰り返し行い(例えば１秒間に数回〜３０回程
度)、基板１２と誘電体３１の温度を測定し、監視する
ことで、ヒータへの通電量を制御し、基板１２の温度を
正確に制御することができる。
【００５５】図２のグラフでは、誘電体３１の温度は再
び上昇し、また、基板１２の温度は、吸着電極３２1、
３２2に電圧を印加してから２０秒後には、誘電体３１
の温度である３００℃程度まで昇温しており、基板１２
がその温度で安定した後、真空槽１１に接続されたガス
導入系１９からエッチングガスを導入すると共に、カソ
ード電極２３に電圧を印加し、基板１２表面にプラズマ
を生成させ、基板１２のエッチングを行う。
び上昇し、また、基板１２の温度は、吸着電極３２1、
３２2に電圧を印加してから２０秒後には、誘電体３１
の温度である３００℃程度まで昇温しており、基板１２
がその温度で安定した後、真空槽１１に接続されたガス
導入系１９からエッチングガスを導入すると共に、カソ
ード電極２３に電圧を印加し、基板１２表面にプラズマ
を生成させ、基板１２のエッチングを行う。
【００５６】以上は、基板１２が静電吸着装置３０上に
正常に吸着された場合であったが、正常に吸着されなか
った場合は、図２に示したグラフのような結果は得られ
ない。例えば、静電吸着装置３０上にパーディクルが付
着したため、基板１２裏面が誘電体３１表面に密着でき
ず、基板１２へ加わる静電吸着力が弱かった場合、又は
吸着電極３２1、３２2に電圧を印加しても、基板１２が
ほとんど吸着されなかった場合には、吸着時の誘電体３
１の温度低下は僅かである。また、基板１２の昇温速度
が遅く、誘電体３１の温度である３００℃まで達しな
い。
正常に吸着された場合であったが、正常に吸着されなか
った場合は、図２に示したグラフのような結果は得られ
ない。例えば、静電吸着装置３０上にパーディクルが付
着したため、基板１２裏面が誘電体３１表面に密着でき
ず、基板１２へ加わる静電吸着力が弱かった場合、又は
吸着電極３２1、３２2に電圧を印加しても、基板１２が
ほとんど吸着されなかった場合には、吸着時の誘電体３
１の温度低下は僅かである。また、基板１２の昇温速度
が遅く、誘電体３１の温度である３００℃まで達しな
い。
【００５７】このように、基板１２が正常に静電吸着さ
れなかった場合の基板１２及び誘電体３１の温度変化を
図３、４に示す。図３のグラフは、静電吸着力が弱い場
合であり、吸着開始時の誘電体３１の温度低下は正常な
場合に比べると小さく、グラフ上のへこみは小さい(符
号Ｂで示した部分)。
れなかった場合の基板１２及び誘電体３１の温度変化を
図３、４に示す。図３のグラフは、静電吸着力が弱い場
合であり、吸着開始時の誘電体３１の温度低下は正常な
場合に比べると小さく、グラフ上のへこみは小さい(符
号Ｂで示した部分)。
【００５８】また、吸着開始後の基板１２の昇温速度は
正常な場合に比べると小さく、吸着開始２０秒後には２
１０℃までしか昇温しない。
正常な場合に比べると小さく、吸着開始２０秒後には２
１０℃までしか昇温しない。
【００５９】また、基板１２がほとんど吸着されていな
い場合、図４のように、誘電体３１の温度低下はなく、
基板１２の昇温速度は非常に遅い。このように、図４の
グラフから分かるように、基板１２がほとんど吸着され
ていない場合には、凹みは観察されない。
い場合、図４のように、誘電体３１の温度低下はなく、
基板１２の昇温速度は非常に遅い。このように、図４の
グラフから分かるように、基板１２がほとんど吸着され
ていない場合には、凹みは観察されない。
【００６０】本発明では、上記のように測定装置７が誘
電体３１の温度を監視し、吸着時の誘電体３１の温度変
化の大小で基板１２の吸着状態を判断している。即ち、
吸着時の誘電体３１の温度低下が所定値よりも小さかっ
た場合、基板１２が正常に吸着されなかったと判断し、
警報を発してプロセスの進行を停止させる。
電体３１の温度を監視し、吸着時の誘電体３１の温度変
化の大小で基板１２の吸着状態を判断している。即ち、
吸着時の誘電体３１の温度低下が所定値よりも小さかっ
た場合、基板１２が正常に吸着されなかったと判断し、
警報を発してプロセスの進行を停止させる。
【００６１】また、本発明では、上記のように測定装置
７が基板１２の温度を監視し、吸着後の基板１２の昇温
速度の大小で基板１２の吸着状態を判断している。即
ち、吸着後の基板１２の昇温速度が所定値よりも小さか
った場合は、基板１２が正常に吸着されなかったと判断
し、警報を発してプロセスの進行を停止させる。
７が基板１２の温度を監視し、吸着後の基板１２の昇温
速度の大小で基板１２の吸着状態を判断している。即
ち、吸着後の基板１２の昇温速度が所定値よりも小さか
った場合は、基板１２が正常に吸着されなかったと判断
し、警報を発してプロセスの進行を停止させる。
【００６２】従って、本発明によれば、真空処理装置１
０内に基板１２を搬入し、真空処理を行う前に基板１２
の吸着状態を判断することができる。
０内に基板１２を搬入し、真空処理を行う前に基板１２
の吸着状態を判断することができる。
【００６３】また、基板１２と誘電体３１の温度を測定
することで、基板１２と誘電体３１との間の温度差が分
かる。この場合、基板１２と誘電体３１の間の温度差
が、所定値よりも小さくなった後、プラズマを生成させ
るようにすると、基板１２のエッチング処理などの真空
処理を確実に行うことができる。
することで、基板１２と誘電体３１との間の温度差が分
かる。この場合、基板１２と誘電体３１の間の温度差
が、所定値よりも小さくなった後、プラズマを生成させ
るようにすると、基板１２のエッチング処理などの真空
処理を確実に行うことができる。
【００６４】また、真空処理中も基板１２と誘電体３１
の温度を監視し、ヒータ３３への通電量を制御すること
で基板１２の温度低下や過熱を防止することができる。
の温度を監視し、ヒータ３３への通電量を制御すること
で基板１２の温度低下や過熱を防止することができる。
【００６５】なお、測定対象物の基板がシリコン単結晶
の場合には、赤外線の波長が１．０×１０-6ｍ以上の場
合と、１．０×１０-6ｍ未満の場合とでは、基板の透過
率が大きく変化することが知られている。
の場合には、赤外線の波長が１．０×１０-6ｍ以上の場
合と、１．０×１０-6ｍ未満の場合とでは、基板の透過
率が大きく変化することが知られている。
【００６６】図５に示したグラフは、シリコン基板の温
度と放射率の関係である。波長が１．０×１０-6ｍより
も大きい赤外線に対しては、特に低温では基板が半透明
の状態になっている。
度と放射率の関係である。波長が１．０×１０-6ｍより
も大きい赤外線に対しては、特に低温では基板が半透明
の状態になっている。
【００６７】つまり、波長が長い赤外線は基板を透過し
てしまうため、基板１２表面上にプラズマが生成されて
いる状態で、赤外線受光部１６2によって基板１２の温
度測定を行う場合には、波長の長い赤外線を用いると、
プラズマが放射する赤外線も赤外線受光部１６2に到達
してしまうため、基板１２の温度測定を正確に行うこと
ができない。
てしまうため、基板１２表面上にプラズマが生成されて
いる状態で、赤外線受光部１６2によって基板１２の温
度測定を行う場合には、波長の長い赤外線を用いると、
プラズマが放射する赤外線も赤外線受光部１６2に到達
してしまうため、基板１２の温度測定を正確に行うこと
ができない。
【００６８】従って、真空処理中に基板１２の温度を測
定する場合には、波長１．０×１０ -6ｍ未満、好ましく
は波長０．９５×１０-6ｍ以下の赤外線を用いるとよ
い。赤外線放射部１６1が基板１２裏面に照射する赤外
線の波長も、１．０×１０-6ｍ未満、好ましくは波長
０．９５×１０-6ｍ以下のものを用いるとよい。
定する場合には、波長１．０×１０ -6ｍ未満、好ましく
は波長０．９５×１０-6ｍ以下の赤外線を用いるとよ
い。赤外線放射部１６1が基板１２裏面に照射する赤外
線の波長も、１．０×１０-6ｍ未満、好ましくは波長
０．９５×１０-6ｍ以下のものを用いるとよい。
【００６９】吸着前と吸着直後の基板１２の温度を測定
する際にもその波長の赤外線を用いることができる。
する際にもその波長の赤外線を用いることができる。
【００７０】測定対象物がガリウム・ひ素基板等の他の
材料で構成されている場合には、用いる赤外線の波長は
変えるとよい。
材料で構成されている場合には、用いる赤外線の波長は
変えるとよい。
【００７１】なお、上記実施例では、石英性の棒を光路
体に用いたが、サファイヤの棒を用いてもよい。要する
に、基板裏面が放射又は反射した赤外線を減衰させない
材料であればよい。
体に用いたが、サファイヤの棒を用いてもよい。要する
に、基板裏面が放射又は反射した赤外線を減衰させない
材料であればよい。
【００７２】また、上記実施例では、誘電体３１の温度
を測定するために、赤外線測定装置２６を用いたが、誘
電体内部に熱電対を埋め込み、熱電対の起電力によって
温度測定を行ってもよい。
を測定するために、赤外線測定装置２６を用いたが、誘
電体内部に熱電対を埋め込み、熱電対の起電力によって
温度測定を行ってもよい。
【００７３】更にまた、上記の真空処理装置１０はエッ
チング装置であったが、本発明の真空処理装置は、スパ
ッタリング装置、ＣＶＤ装置、蒸着装置等の真空雰囲気
中で基板を処理する真空処理装置を広く含むものであ
り、本発明の静電吸着装置は、それらの真空処理装置に
広く使用することができるものである。
チング装置であったが、本発明の真空処理装置は、スパ
ッタリング装置、ＣＶＤ装置、蒸着装置等の真空雰囲気
中で基板を処理する真空処理装置を広く含むものであ
り、本発明の静電吸着装置は、それらの真空処理装置に
広く使用することができるものである。
【００７４】
【発明の効果】真空雰囲気中で基板を静電吸着する場合
に、処理対象物の吸着状態を正確に判断することができ
る。処理対象物の温度を測定すると、吸着状態の判断は
一層正確になる。また、処理対象物の昇温中や真空処理
中でも、静電吸着装置と処理対象物の温度を測定できる
ので、処理対象物の状態を正確に判断することができ
る。特に、処理対象物に流れる電流で吸着状態を判断す
るのではないから、処理対象物が絶縁性物質である場合
にも吸着状態を判断することができる。
に、処理対象物の吸着状態を正確に判断することができ
る。処理対象物の温度を測定すると、吸着状態の判断は
一層正確になる。また、処理対象物の昇温中や真空処理
中でも、静電吸着装置と処理対象物の温度を測定できる
ので、処理対象物の状態を正確に判断することができ
る。特に、処理対象物に流れる電流で吸着状態を判断す
るのではないから、処理対象物が絶縁性物質である場合
にも吸着状態を判断することができる。
【図１】本発明の真空処理及び静電吸着装置を説明する
ための図
ための図
【図２】基板が正常に吸着された場合の基板及び静電吸
着装置の温度変化を説明するためのグラフ
着装置の温度変化を説明するためのグラフ
【図３】基板の吸着が弱かった場合の基板及び静電吸着
装置の温度変化を説明するためのグラフ
装置の温度変化を説明するためのグラフ
【図４】基板がほとんど吸着されなかった場合の基板及
び静電吸着装置の温度変化を説明するためのグラフ
び静電吸着装置の温度変化を説明するためのグラフ
【図５】シリコン基板の赤外線波長と放射率との関係を
示すグラフ
示すグラフ
【図６】黒体の赤外線波長と放射強度の関係を示すグラ
フ
フ
【図７】基板の静電吸着状態を判断する従来技術の例
１２……処理対象物(基板) １４……光路体 １５……貫通孔 １６1、２６1……赤外線放射部 １６2、２６2……赤外線受光部 ３０……静電吸着装置 ３１……誘電体 ３２1、３２2……吸着電極 ３３……ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 直樹 静岡県裾野市須山1220−14 日本真空技術 株式会社内 (72)発明者 小平 周司 静岡県裾野市須山1220−14 日本真空技術 株式会社内 Ｆターム(参考） 3C016 AA01 CE05 GA10 5F004 BB22 CA04 5F031 CA02 FA01 HA16 JA46 MA28 MA32 5F045 EM05 GB05 5F103 AA08 BB33 BB52 BB56
Claims (7)
- 【請求項１】吸着電極と、ヒータとが誘電体内に配置さ
れ、前記誘電体上に処理対象物を配置し、前記吸着電極
に電圧を印加すると、前記処理対象物が前記誘電体上に
吸着されるように構成された静電吸着装置であって、 前記誘電体上に配置された処理対象物の温度と、前記誘
電体の温度とを測定する温度測定装置を有する静電吸着
装置。 - 【請求項２】前記誘電体には貫通孔が設けられ、前記誘
電体上に前記処理対象物を配置すると、前記貫通孔の一
方の開口部分に前記処理対象物表面が露出するように構
成され、 前記温度測定装置は、前記処理対象物の前記開口部分に
露出する表面から放射された赤外線を検出し、前記処理
対象物の温度を測定するように構成された請求項１記載
の静電吸着装置。 - 【請求項３】前記貫通孔内に配置された光路体と、該光
路体の端部に設けられ、前記処理対象物表面から放射さ
れ、前記光路体を通過した赤外線を検出する赤外線受光
部とを有する請求項２記載の静電吸着装置。 - 【請求項４】前記光路体の前記端部に設けられ、前記光
路体を介して前記処理対象物表面に赤外線を照射する赤
外線放射部を有する請求項３記載の静電吸着装置。 - 【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載
の静電吸着装置と真空槽とを有し、少なくとも前記静電
吸着装置の前記誘電体が前記真空槽内に配置された真空
処理装置。 - 【請求項６】静電吸着装置上に配置された処理対象物を
静電吸着し、前記処理対象物の温度制御を行う際に、前
記処理対象物が正常に吸着されたか否かを判断する吸着
状態判断方法であって、 前記処理対象物を静電吸着する前の前記静電吸着装置の
温度と、静電吸着直後の前記静電吸着装置の温度とを比
較し、その温度差から前記処理対象物の吸着状態を判断
する吸着状態判断方法。 - 【請求項７】静電吸着装置上に配置された処理対象物を
静電吸着し、前記処理対象物の温度制御を行う際に、前
記処理対象物が正常に吸着されたか否かを判断する吸着
状態判断方法であって、 前記処理対象物を静電吸着した後の処理対象物の温度を
測定し、その昇温速度から前記処理対象物の吸着状態を
判断する吸着状態判断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33088999A JP4159216B2 (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 静電吸着装置、真空処理装置、及び静電吸着方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33088999A JP4159216B2 (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 静電吸着装置、真空処理装置、及び静電吸着方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001148371A true JP2001148371A (ja) | 2001-05-29 |
| JP4159216B2 JP4159216B2 (ja) | 2008-10-01 |
Family
ID=18237648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33088999A Expired - Fee Related JP4159216B2 (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 静電吸着装置、真空処理装置、及び静電吸着方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4159216B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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