JP2002532877A - 静電チャックの表面電位を能動的に制御する装置と方法 - Google Patents
静電チャックの表面電位を能動的に制御する装置と方法Info
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- H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
Abstract
(57)【要約】
静電チャックの表面電位を能動的に制御する装置と方法。本発明の装置と方法は、センサーと制御回路を使用する。センサーは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）に結合した静電チャック上のアンテナを備える。センサーは、表面電位等の電気特性を表す信号を生じる。センサー信号は、制御回路にフィードバックを与える。制御回路は、センサー信号を、表面電位の所望の値に対応する設定点と比較する。制御回路は、１つ又はそれ以上のチャック電極に接続された電源に制御信号を与える。制御信号により、電源が電極電圧を変化させ、その結果の表面電位の変化により、センサー信号と設定点の間の差がゼロになるようにし、一定のチャッキング力を保証するようにする。
Description
【０００１】 （発明の属する技術分野） 本発明は、静電チャックに関し、より詳しくは、本発明は、静電チャックの表
面上の電位の原位置測定と制御に関する。
面上の電位の原位置測定と制御に関する。
【０００２】 （従来の技術） 静電チャックは、コンピュータグラフィックプロッターで１枚の紙を保持する
ことから、半導体ウェハ処理チャンバ内で半導体ウェハを保持することまで、色
々の用途で加工片を保持するのに使用される。半導体ウェハ処理装置内では、処
理中ウェハをペデスタルにクランプするため静電チャックが使用される。これら
のチャックは、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）及び他の用途で使用さ
れる。
ことから、半導体ウェハ処理チャンバ内で半導体ウェハを保持することまで、色
々の用途で加工片を保持するのに使用される。半導体ウェハ処理装置内では、処
理中ウェハをペデスタルにクランプするため静電チャックが使用される。これら
のチャックは、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）及び他の用途で使用さ
れる。
【０００３】 静電チャックは、加工片とチャックの間に静電引力を生じることにより、加工
片をしっかりチャックする。チャック内に埋め込まれた１つ又はそれ以上の電極
に電圧がかけられ、加工片と電極のそれぞれに反対極性の電荷を誘起する。反対
の電荷はチャックに対して加工片を引付け、それにより加工片を保持する。例え
ば、「単極」静電チャックでは、誘電体又は半導体のチャック本体に埋め込まれ
た１つの導電性チャック電極に電圧がかけられる。チャッキング電圧の大きさは
、ある接地基準に対する電圧である。電圧がかけられると、加工片は、加工片へ
の導電性接続により、電圧源と同じ接地基準に対する電圧となる。クランプされ
た加工片と静電チャックの間に、静電力が確立される。「２極」静電チャックは
、一般に２つの電極が一体の誘電体又は半導体のチャック本体に埋め込まれる。
２つの電極間にチャッキング電圧がかけられると、電極間に、また加工片を通っ
て小さい電流が流れ、反対極性の電荷が、ウェハの裏面とチャック本体の表面と
にそれぞれ蓄積する。これらの電荷により、ジョンセン・ラーベック効果により
チャックと加工片の間に静電力が確立される。
片をしっかりチャックする。チャック内に埋め込まれた１つ又はそれ以上の電極
に電圧がかけられ、加工片と電極のそれぞれに反対極性の電荷を誘起する。反対
の電荷はチャックに対して加工片を引付け、それにより加工片を保持する。例え
ば、「単極」静電チャックでは、誘電体又は半導体のチャック本体に埋め込まれ
た１つの導電性チャック電極に電圧がかけられる。チャッキング電圧の大きさは
、ある接地基準に対する電圧である。電圧がかけられると、加工片は、加工片へ
の導電性接続により、電圧源と同じ接地基準に対する電圧となる。クランプされ
た加工片と静電チャックの間に、静電力が確立される。「２極」静電チャックは
、一般に２つの電極が一体の誘電体又は半導体のチャック本体に埋め込まれる。
２つの電極間にチャッキング電圧がかけられると、電極間に、また加工片を通っ
て小さい電流が流れ、反対極性の電荷が、ウェハの裏面とチャック本体の表面と
にそれぞれ蓄積する。これらの電荷により、ジョンセン・ラーベック効果により
チャックと加工片の間に静電力が確立される。
【０００４】 どちらの種類の静電チャックでも、電極に電圧をかけるとき、電極の上の誘電
体上に表面電位が現れる。表面電位は、チャッキング力に直接的に比例する。理
想的な誘電体では、表面電位は、下にあるチャック電極上の電圧と大きさが等し
い。充電効果と、分極と、その他の材料特有の減少により、誘電体の頂部の表面
電位が、下にある電極の電圧と異なってくる。その結果、チャックの性能（即ち
、チャッキング力）が影響を受ける。例えば、あるチャックは、チャック電極に
チャッキング電圧がかけられた後、時間が経つと表面電位の低下を示す。これは
、チャックのバルク誘電体材料内に、可動性の小さい電荷キャリヤが存在するた
めと考えられている。他のチャックは、チャッキング電圧がターンオフされると
き、一時的な反発力を示す。これは、チャックがターンオフされるとき、チャッ
ク電極上の一時的過電圧によりチャック電極上に誘起されるのと同じ極性の電荷
によるウェハ裏面の残留電荷の反発力による。チャッキング性能は、チャック毎
に予測不能に変化する。さらに、あるチャックの性能は、時間が経つと予測不能
に変化する。
体上に表面電位が現れる。表面電位は、チャッキング力に直接的に比例する。理
想的な誘電体では、表面電位は、下にあるチャック電極上の電圧と大きさが等し
い。充電効果と、分極と、その他の材料特有の減少により、誘電体の頂部の表面
電位が、下にある電極の電圧と異なってくる。その結果、チャックの性能（即ち
、チャッキング力）が影響を受ける。例えば、あるチャックは、チャック電極に
チャッキング電圧がかけられた後、時間が経つと表面電位の低下を示す。これは
、チャックのバルク誘電体材料内に、可動性の小さい電荷キャリヤが存在するた
めと考えられている。他のチャックは、チャッキング電圧がターンオフされると
き、一時的な反発力を示す。これは、チャックがターンオフされるとき、チャッ
ク電極上の一時的過電圧によりチャック電極上に誘起されるのと同じ極性の電荷
によるウェハ裏面の残留電荷の反発力による。チャッキング性能は、チャック毎
に予測不能に変化する。さらに、あるチャックの性能は、時間が経つと予測不能
に変化する。
【０００５】 表面電位の能動的制御には、ウェハ処理中に表面電位測定を原位置で行う必要
がある。さらに、表面電位の信頼性ある測定と能動的制御をするには、表面電位
をチャック上の固定した位置で測定し、時間経過により表面電位の測定値を比較
する必要がある。従来技術では、静電プローブとメーターを使用して、静電チャ
ックの表面電位を測定した。残念なことに、これらの測定に使用するプローブは
、半導体ウェハ処理チャンバを使用中のチャンバ内の厳しい環境には適さないこ
とがしばしばある。その結果、このようなプローブ測定は、チャンバを作動中で
それゆえ必要なときには行われず、チャンバを開いて大気中で、又はチャンバか
らチャックを取外して行った。
がある。さらに、表面電位の信頼性ある測定と能動的制御をするには、表面電位
をチャック上の固定した位置で測定し、時間経過により表面電位の測定値を比較
する必要がある。従来技術では、静電プローブとメーターを使用して、静電チャ
ックの表面電位を測定した。残念なことに、これらの測定に使用するプローブは
、半導体ウェハ処理チャンバを使用中のチャンバ内の厳しい環境には適さないこ
とがしばしばある。その結果、このようなプローブ測定は、チャンバを作動中で
それゆえ必要なときには行われず、チャンバを開いて大気中で、又はチャンバか
らチャックを取外して行った。
【０００６】 それゆえ、ウェハの処理中に静電チャック表面電位を信頼性あるように測定し
能動的に制御する装置と方法の必要性がある。
能動的に制御する装置と方法の必要性がある。
【０００７】 （発明の概要） 従来技術の欠点は、本発明による静電チャックの表面電位を能動的に制御する
装置と方法により克服することができる。この装置と方法は、表面電位センサー
と制御回路を使用する。センサーは、静電チャックの表面電位等の電気特性を表
す信号を生じる。センサー信号は、制御回路にフィードバックを与える。制御回
路は、チャック内の１つ又はそれ以上の電極に接続される高電圧電源を制御し、
測定した表面電位に応答して、チャッキング電圧を動的に変化させることができ
る。
装置と方法により克服することができる。この装置と方法は、表面電位センサー
と制御回路を使用する。センサーは、静電チャックの表面電位等の電気特性を表
す信号を生じる。センサー信号は、制御回路にフィードバックを与える。制御回
路は、チャック内の１つ又はそれ以上の電極に接続される高電圧電源を制御し、
測定した表面電位に応答して、チャッキング電圧を動的に変化させることができ
る。
【０００８】 センサーは、チャック表面に取り付けられたアンテナと、電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）とを備える。アンテナはＦＥＴのゲートに結合し、表面電位の変化
が、ＦＥＴのソースとドレーンの間の電流を制御するようになっている。ソース
−ドレーン電流は、センサー信号を与え、この信号は制御回路に結合する。制御
回路は、センサー信号を、表面電位の所望の値に対応する所定の設定値と比較す
る。センサー信号に応答して、制御回路は、電源に制御信号を与え、それにより
チャック電源は電極電圧を変化させ、その結果の表面電位の変化により、センサ
ー信号と設定点の間の差がゼロになるようにする。
タ（ＦＥＴ）とを備える。アンテナはＦＥＴのゲートに結合し、表面電位の変化
が、ＦＥＴのソースとドレーンの間の電流を制御するようになっている。ソース
−ドレーン電流は、センサー信号を与え、この信号は制御回路に結合する。制御
回路は、センサー信号を、表面電位の所望の値に対応する所定の設定値と比較す
る。センサー信号に応答して、制御回路は、電源に制御信号を与え、それにより
チャック電源は電極電圧を変化させ、その結果の表面電位の変化により、センサ
ー信号と設定点の間の差がゼロになるようにする。
【０００９】 表面電位の能動的制御は、より信頼性あり再現可能なチャッキング力を与える
。本発明は、任意の数の電極を有し、及び／又は任意の種類のチャック本体材料
のチャック上の表面電位を制御するのに使用することができる。
。本発明は、任意の数の電極を有し、及び／又は任意の種類のチャック本体材料
のチャック上の表面電位を制御するのに使用することができる。
【００１０】 （発明の詳細な説明） 本発明の教示は、次野発明の詳細な説明を読み、図面を参照すれば分かるであ
ろう。 理解を容易にするため、各図面に共通の同一の要素を示すのに、可能なところ
では同一の参照番号を使用する。
ろう。 理解を容易にするため、各図面に共通の同一の要素を示すのに、可能なところ
では同一の参照番号を使用する。
【００１１】 図１は、本発明を含む半導体処理システム100を示す。システム100は、一般に
ペデスタル116を収容する処理チャンバ110を備え、ペデスタル116は、ペデスタ
ルベース117と、静電チャック120とを備える。静電チャック120は、装置102に結
合し、静電チャック120の表面電位を能動的に制御する。処理チャンバ110は、１
組の壁111と、フロア112と、蓋113とを備え、これらが容積114を形成する。ペデ
スタル116は、チャンバ110内の中央に位置する。排気システム115が、容積114を
真空引きし、半導体処理に好適な環境を与える。チャンバ110は、静電チャック
を必要とする任意の好適なチャンバで良い。このようなチャンバには、エッチン
グ、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、イオン打ち込み、前クリーニン
グ、冷却チャンバ等がある。例として、チャンバ110は、カリフォルニア州サン
タクララのアプライドマテリアルズ社が製造するPreclean IIeチャンバである。
ペデスタル116を収容する処理チャンバ110を備え、ペデスタル116は、ペデスタ
ルベース117と、静電チャック120とを備える。静電チャック120は、装置102に結
合し、静電チャック120の表面電位を能動的に制御する。処理チャンバ110は、１
組の壁111と、フロア112と、蓋113とを備え、これらが容積114を形成する。ペデ
スタル116は、チャンバ110内の中央に位置する。排気システム115が、容積114を
真空引きし、半導体処理に好適な環境を与える。チャンバ110は、静電チャック
を必要とする任意の好適なチャンバで良い。このようなチャンバには、エッチン
グ、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、イオン打ち込み、前クリーニン
グ、冷却チャンバ等がある。例として、チャンバ110は、カリフォルニア州サン
タクララのアプライドマテリアルズ社が製造するPreclean IIeチャンバである。
【００１２】 静電チャック120は、ペデスタルベース117によりチャンバ110内に支持される
。静電チャック120は、一般に支持表面122を有する誘電体（又は半導体）本体12
1を備える。支持表面122は、処理中の半導体ウェハ101を支持する。静電チャッ
ク120は、任意の種類のチャックで良い。静電チャック120は、例えば２つのチャ
ック電極124Aと124Bが誘電体又は半導体のチャック本体121内に埋め込まれた２
極チャックである。ここには、２つのチャック電極124Aと124Bを有する２極チャ
ック120を示すが、半導体処理システム100は、任意の数のチャッキング電極を含
むチャック120を使用することができ、また単極、２極、３曲、交互嵌合、帯状
等の任意の種類のチャッキング電極構造を使用することができる。チャック本体
121は、典型的にはポリアミド等のポリマー材料、又は酸化アルミニウム、窒化
アルミニウム等のセラミック材料で作ることができる。
。静電チャック120は、一般に支持表面122を有する誘電体（又は半導体）本体12
1を備える。支持表面122は、処理中の半導体ウェハ101を支持する。静電チャッ
ク120は、任意の種類のチャックで良い。静電チャック120は、例えば２つのチャ
ック電極124Aと124Bが誘電体又は半導体のチャック本体121内に埋め込まれた２
極チャックである。ここには、２つのチャック電極124Aと124Bを有する２極チャ
ック120を示すが、半導体処理システム100は、任意の数のチャッキング電極を含
むチャック120を使用することができ、また単極、２極、３曲、交互嵌合、帯状
等の任意の種類のチャッキング電極構造を使用することができる。チャック本体
121は、典型的にはポリアミド等のポリマー材料、又は酸化アルミニウム、窒化
アルミニウム等のセラミック材料で作ることができる。
【００１３】 電極電源150が、電極124Aと124Bの各々に電圧を与える。電極電源150は、電圧
駆動２極電源で、チャック電極124Aと124Bの各々に反対極性のＤＣ電圧を与える
のが好ましい。電極電源150は、一対の電圧源152Aと152Bを備える。電源152Aと1
52Bは、共通のセンタータップ154を基準とする。さらに、電極電源150は電圧制
御電源であり、電圧源152Aと152Bは、制御回路140Aと140Bからの制御信号ＣAと
ＣBに応答する。
駆動２極電源で、チャック電極124Aと124Bの各々に反対極性のＤＣ電圧を与える
のが好ましい。電極電源150は、一対の電圧源152Aと152Bを備える。電源152Aと1
52Bは、共通のセンタータップ154を基準とする。さらに、電極電源150は電圧制
御電源であり、電圧源152Aと152Bは、制御回路140Aと140Bからの制御信号ＣAと
ＣBに応答する。
【００１４】 静電チャック120の表面電位を制御する装置102は、センサー130A,130Bと、２
極電極電源150を通って電極124A,124Bに結合した制御回路140A,140Bとを備える
。センサー130A,130Bは、チャック表面の電気特性を測定し、センサー信号ＳAと
ＳBを生じる。センサー信号ＳA,ＳBは、制御回路140A,140Bへのフィードバック
を与える。次に、制御回路140A,140Bは、電極電源150の電圧源152Aと152Bを制御
する。センサー130A,130Bは、ウェハ101上にかかるチャッキング力に関連するチ
ャック表面122において、電気特性を測定する任意の種類のもので良い。好適な
電気特性には、表面電位、電界強度、電界密度が含まれる。例として、センサー
130A,130Bは、表面電位センサーで、チャック120の表面電位に比例する信号電圧
ＳAとＳBを生じる。
極電極電源150を通って電極124A,124Bに結合した制御回路140A,140Bとを備える
。センサー130A,130Bは、チャック表面の電気特性を測定し、センサー信号ＳAと
ＳBを生じる。センサー信号ＳA,ＳBは、制御回路140A,140Bへのフィードバック
を与える。次に、制御回路140A,140Bは、電極電源150の電圧源152Aと152Bを制御
する。センサー130A,130Bは、ウェハ101上にかかるチャッキング力に関連するチ
ャック表面122において、電気特性を測定する任意の種類のもので良い。好適な
電気特性には、表面電位、電界強度、電界密度が含まれる。例として、センサー
130A,130Bは、表面電位センサーで、チャック120の表面電位に比例する信号電圧
ＳAとＳBを生じる。
【００１５】 図２に、１つのセンサー130Aの特定の詳細を示す。センサー130A,130Bの各々
は、１つのチャック電極124Aより上の静電チャック120の表面122に取り付けられ
た導電性アンテナ131を備える。アンテナ131は、アルミニウム又はチタン等の材
料でできていて、マスク等を通してチャック表面122上に蒸着したものが好まし
い。アンテナ131は、導電性で、同電位のプローブとして作用する、即ち、アン
テナの電位（電圧）は、アンテナ131の下のチャック表面122上の表面電位と同じ
である。アンテナ信号を増幅するため、アンテナ131は、電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）等の電子デバイスに結線される。このようなＦＥＴには、エンハンス
メントモードとディプリーションモードのＦＥＴが含まれる。任意の種類の電界
効果トランジスタ又は同様のデバイスを使用して、アンテナ131からの信号を増
幅することができる。例えば、アンテナからの電流が十分に大きければ、ＦＥＴ
134の代りに２極トランジスタを使用することができる。ＦＥＴ134は、チャック
120の表面122に形成された凹部123に埋め込み、パテ又は糊等の接着剤により、
又はネジ等の機械的固定具により固定することができる。ＦＥＴ134は、業界で
公知の手段により、一体化した回路チップとして製造することができる。又は、
ＦＥＴ134は、表面取付技術によりチャック表面122に組立てることができる。
は、１つのチャック電極124Aより上の静電チャック120の表面122に取り付けられ
た導電性アンテナ131を備える。アンテナ131は、アルミニウム又はチタン等の材
料でできていて、マスク等を通してチャック表面122上に蒸着したものが好まし
い。アンテナ131は、導電性で、同電位のプローブとして作用する、即ち、アン
テナの電位（電圧）は、アンテナ131の下のチャック表面122上の表面電位と同じ
である。アンテナ信号を増幅するため、アンテナ131は、電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）等の電子デバイスに結線される。このようなＦＥＴには、エンハンス
メントモードとディプリーションモードのＦＥＴが含まれる。任意の種類の電界
効果トランジスタ又は同様のデバイスを使用して、アンテナ131からの信号を増
幅することができる。例えば、アンテナからの電流が十分に大きければ、ＦＥＴ
134の代りに２極トランジスタを使用することができる。ＦＥＴ134は、チャック
120の表面122に形成された凹部123に埋め込み、パテ又は糊等の接着剤により、
又はネジ等の機械的固定具により固定することができる。ＦＥＴ134は、業界で
公知の手段により、一体化した回路チップとして製造することができる。又は、
ＦＥＴ134は、表面取付技術によりチャック表面122に組立てることができる。
【００１６】 ＦＥＴ134は、半導体バルク層135を備え、ドープしたソース136Aとドレーン13
6B領域がチャンネル137により接続され、また、絶縁体層138Aによりチャンネル1
37から絶縁されたゲート電極138とを備える。チャンネル137内の横方向の電界が
ソース136Aとドレーン136Bの間の電流を制御する。アンテナ131は、電圧ディバ
イダー回路139を通って、ゲート電極138とバルク層135とに接続される。電圧デ
ィバイダー回路139は、チャック120の表面122に埋め込まれ、ＦＥＴ134を固定す
るのに使用したのと近似した手段により固定される。例えば、電圧ディバイダー
回路は、表面の凹部（図示せず）内に接着剤により固定しても良い。バルク層13
5は、電極電源150のセンタータップ154等の適切な電圧基準に結合する。センサ
ー電源133はＦＥＴ134に結合し、ソース136Aとドレーン136Bの間に電圧を与える
。ソース136Aとドレーン136Bの間に一定の電圧があれば、チャンネル137の横方
向電界とそれゆえソース−ドレーン電流は、ゲート138とバルク層135の間の電圧
による。静電チャック120の表面122上の表面電位は、ゲート138とバルク層135の
間の電圧を誘起し、それがソース−ドレーン電流を調整する。電圧ディバイダー
回路139は、この電圧をＦＥＴ134を制御するのに好適なレベル、典型的には1か
ら100ボルトまで低下させる。従って、表面電位が変化するとき、ゲート138とバ
ルク層135の間の電圧が変化し、それによりソース136Aとドレーン136Bの間の電
流を制御する。図１に示すように、ソース−ドレーン電流は、抵抗器141を通っ
て、接地に流れる。適正に機能するためには、ソース136A又はドレーン136Bの何
れかが接地されなければならない。別の電圧が、センサー信号ＳAを与え、これ
は制御回路140Aに結合する。
6B領域がチャンネル137により接続され、また、絶縁体層138Aによりチャンネル1
37から絶縁されたゲート電極138とを備える。チャンネル137内の横方向の電界が
ソース136Aとドレーン136Bの間の電流を制御する。アンテナ131は、電圧ディバ
イダー回路139を通って、ゲート電極138とバルク層135とに接続される。電圧デ
ィバイダー回路139は、チャック120の表面122に埋め込まれ、ＦＥＴ134を固定す
るのに使用したのと近似した手段により固定される。例えば、電圧ディバイダー
回路は、表面の凹部（図示せず）内に接着剤により固定しても良い。バルク層13
5は、電極電源150のセンタータップ154等の適切な電圧基準に結合する。センサ
ー電源133はＦＥＴ134に結合し、ソース136Aとドレーン136Bの間に電圧を与える
。ソース136Aとドレーン136Bの間に一定の電圧があれば、チャンネル137の横方
向電界とそれゆえソース−ドレーン電流は、ゲート138とバルク層135の間の電圧
による。静電チャック120の表面122上の表面電位は、ゲート138とバルク層135の
間の電圧を誘起し、それがソース−ドレーン電流を調整する。電圧ディバイダー
回路139は、この電圧をＦＥＴ134を制御するのに好適なレベル、典型的には1か
ら100ボルトまで低下させる。従って、表面電位が変化するとき、ゲート138とバ
ルク層135の間の電圧が変化し、それによりソース136Aとドレーン136Bの間の電
流を制御する。図１に示すように、ソース−ドレーン電流は、抵抗器141を通っ
て、接地に流れる。適正に機能するためには、ソース136A又はドレーン136Bの何
れかが接地されなければならない。別の電圧が、センサー信号ＳAを与え、これ
は制御回路140Aに結合する。
【００１７】 図１を参照すると、制御回路140A,140Bは、例えば、コンパレータ142A,142Bと
、設定点電源144A,144Bを含む。コンパレータ142A,142Bは、設定点電源144A,144
Bに結合した第１入力143A,143Bと、センサー信号132A,132Bに結合した（例えば
、センサー電源133Aと負荷抵抗器141Aの間に結合した）第２入力145A,145Bと、
電極電源150の電圧源152A又は152Bの１つの結合した出力146A,146Bとを備える。
設定点電源144A,144Bは、接地に対して所定の設定点電圧ＶAとＶBを確立し、こ
の電圧は所望の表面電位に関連する。コンパレータ142A,142Bは、例えばオペア
ンプである。コンパレータ142A,142Bは、センサー信号ＳA,ＳBを、所定の設定点
電圧ＶA,ＶBと比較し、出力146A,146Bに制御信号ＣA,ＣBを生じる。制御信号ＣA ,ＣBにより、電圧源152Aと152Bが対応する電極124A又は124Bにかける電圧が変化
し、それによりセンサー信号ＳA,ＳBと、設定点電圧ＶA,ＶBとの間の差がゼロに
なるように、表面電位を変化させる。比例積分微分（ＰＩＤ）回路等のより複雑
な回路を使用して、電源150の電圧源150を制御することもできる。
、設定点電源144A,144Bを含む。コンパレータ142A,142Bは、設定点電源144A,144
Bに結合した第１入力143A,143Bと、センサー信号132A,132Bに結合した（例えば
、センサー電源133Aと負荷抵抗器141Aの間に結合した）第２入力145A,145Bと、
電極電源150の電圧源152A又は152Bの１つの結合した出力146A,146Bとを備える。
設定点電源144A,144Bは、接地に対して所定の設定点電圧ＶAとＶBを確立し、こ
の電圧は所望の表面電位に関連する。コンパレータ142A,142Bは、例えばオペア
ンプである。コンパレータ142A,142Bは、センサー信号ＳA,ＳBを、所定の設定点
電圧ＶA,ＶBと比較し、出力146A,146Bに制御信号ＣA,ＣBを生じる。制御信号ＣA ,ＣBにより、電圧源152Aと152Bが対応する電極124A又は124Bにかける電圧が変化
し、それによりセンサー信号ＳA,ＳBと、設定点電圧ＶA,ＶBとの間の差がゼロに
なるように、表面電位を変化させる。比例積分微分（ＰＩＤ）回路等のより複雑
な回路を使用して、電源150の電圧源150を制御することもできる。
【００１８】 本発明は、任意の数のセンサーを使用して実施することができる。例えば、複
数のセンサーを複数の電極を有するチャックの表面を横切って分散させ、複数の
チャッキング区域を設けることもできる。各センサーは、対応する電極のための
電圧源を制御するフィードバックを与え、チャック表面の局所化したチャッキン
グ区域においてチャッキング力が材料に関連して弱くなるのを克服することがで
きる。埋め込まれたセンサーは、またチャンバ内の厳しい環境から保護される。
本発明の装置は、表面電位の変化に応答してチャッキング力の能動的な制御を与
える。その結果、ウェハをより信頼性を持って再現性良くチャックすることがで
きる。それゆえ、ウェハ処理はより均一で、欠点のあるウェハは少ない。欠点の
あるウェハが少ないことは、ウェハ当たりのコストが安く、収益率が増すことを
意味する。
数のセンサーを複数の電極を有するチャックの表面を横切って分散させ、複数の
チャッキング区域を設けることもできる。各センサーは、対応する電極のための
電圧源を制御するフィードバックを与え、チャック表面の局所化したチャッキン
グ区域においてチャッキング力が材料に関連して弱くなるのを克服することがで
きる。埋め込まれたセンサーは、またチャンバ内の厳しい環境から保護される。
本発明の装置は、表面電位の変化に応答してチャッキング力の能動的な制御を与
える。その結果、ウェハをより信頼性を持って再現性良くチャックすることがで
きる。それゆえ、ウェハ処理はより均一で、欠点のあるウェハは少ない。欠点の
あるウェハが少ないことは、ウェハ当たりのコストが安く、収益率が増すことを
意味する。
【００１９】 本発明の教示を具現化した色々の実施例を詳細に記載してきたが、当業者は、
本発明の教示を具現化した多くの他の変形した実施例を考えることができるであ
ろう。
本発明の教示を具現化した多くの他の変形した実施例を考えることができるであ
ろう。
【図１】 本発明の装置を用いた２極チャックを有する半導体ウェハ処理シ
ステムの概略図である。
ステムの概略図である。
【図２】 本発明の表面電位センサーの概略図である。
Claims (16)
- 【請求項１】 加工片を保持する装置において、 前記加工片を保持する表面を有する静電チャック、及び、 前記表面の電気特性を測定するため、前記表面上に位置するセンサー要素を有
するセンサー、 を備えることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 前記センサー要素は、前記表面上に取付けられたアンテナで
ある請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記センサーは、前記表面に近接して位置する電界効果トラ
ンジスタを備える請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 前記センサー要素は、前記表面の静電電位を測定する請求項
１に記載の装置。 - 【請求項５】 前記センサーは、前記静電チャックの前記表面に埋め込まれ
る請求項１に記載の装置。 - 【請求項６】 少なくとも１つの電極を有する静電チャックの表面上の表面
電位を能動的に制御する装置において、 前記表面の電気特性を表すセンサー信号を生じるセンサー、 前記センサー信号に応答して制御信号を生じる制御回路、及び、 前記制御信号に応答する電圧を発生する電源を備え、前記電圧は前記少なくと
も１つの電極に結合することを特徴とする装置。 - 【請求項７】 前記センサーは、前記静電チャックの静電表面電位を測定す
る請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 前記センサーは、前記表面上に取付けられたアンテナを備え
る請求項６に記載の装置。 - 【請求項９】 前記センサーは、前記アンテナに結合したゲート電極を有す
る電界効果トランジスタを備える請求項６に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記制御回路は、前記センサーと前記少なくとも１つの電
極とに結合したコンパレータを備え、前記コンパレータからの信号が前記電源の
電圧出力を制御する請求項６に記載の装置。 - 【請求項１１】 静電チャックの表面上の表面電位を能動的に制御する方法
において、 前記表面における電気特性を測定し、 前記電気特性を表す信号を発生し、 前記信号に応答して、前記静電チャック内の少なくとも１つの電極に結合する
電圧を発生することを特徴とする方法。 - 【請求項１２】 前記電気特性は、静電表面電位である請求項１１に記載の
方法。 - 【請求項１３】 半導体ウェハ処理システムにおいて、 処理チャンバ、 前記チャンバ内に配置され、表面と少なくとも１つの電極とを有する静電チャ
ック、 前記少なくとも１つの電極に結合した電源、 前記表面の静電表面電位を測定する少なくとも１つのセンサー、及び、 前記電源に結合した少なくとも１つの制御回路を備えることを特徴とするシス
テム。 - 【請求項１４】 前記センサーは、前記表面上に取付けられたアンテナを備
える請求項１３に記載のシステム。 - 【請求項１５】 前記センサーは、ゲートとソースとドレーン電極を有する
電界効果トランジスタを備え、前記ゲート電極は前記アンテナに結合し、前記ソ
ースと前記ドレーン電極の間の電流は、前記表面電位に比例する請求項１４に記
載のシステム。 - 【請求項１６】 前記制御回路は、第１、第２の入力と、１つの出力を有す
るコンパレータを備え、前記第１の入力はセットポイント電源に結合し、前記第
２の入力は少なくとも１つの前記ソースに結合し、前記ドレーンと前記出力は、
前記電源に結合する請求項１５に記載のシステム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/208,668 US6215640B1 (en) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | Apparatus and method for actively controlling surface potential of an electrostatic chuck |
| US09/208,668 | 1998-12-10 | ||
| PCT/US1999/028807 WO2000035003A1 (en) | 1998-12-10 | 1999-12-03 | Apparatus and method for actively controlling surface potential of an electrostatic chuck |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002532877A true JP2002532877A (ja) | 2002-10-02 |
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ID=22775511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000587370A Withdrawn JP2002532877A (ja) | 1998-12-10 | 1999-12-03 | 静電チャックの表面電位を能動的に制御する装置と方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6215640B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002532877A (ja) |
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| TW (1) | TW434780B (ja) |
| WO (1) | WO2000035003A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013539913A (ja) * | 2010-09-17 | 2013-10-28 | ラム リサーチ コーポレーション | リフトピンを用いた静電デチャックのための極性領域 |
| WO2014112428A1 (ja) * | 2013-01-17 | 2014-07-24 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
| JP2020161595A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置及び載置台の除電方法 |
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| US20040060812A1 (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-01 | Applied Materials, Inc. | Method for modulating stress in films deposited using a physical vapor deposition (PVD) process |
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| KR100716455B1 (ko) * | 2005-02-24 | 2007-05-10 | 주식회사 에이디피엔지니어링 | 플라즈마 처리장치 |
| JP2008047564A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Tokyo Electron Ltd | 真空処理装置、静電チャックの診断方法及び記憶媒体 |
| TWI475594B (zh) | 2008-05-19 | 2015-03-01 | Entegris Inc | 靜電夾頭 |
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| EP2430654B1 (en) | 2009-05-15 | 2019-12-25 | Entegris, Inc. | Electrostatic chuck with polymer protrusions |
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| KR100997374B1 (ko) * | 2009-08-21 | 2010-11-30 | 주식회사 코미코 | 정전척 및 이의 제조 방법 |
| WO2011149918A2 (en) | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Entegris, Inc. | High surface resistivity electrostatic chuck |
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| US9558981B2 (en) * | 2013-11-19 | 2017-01-31 | Applied Materials, Inc. | Control systems employing deflection sensors to control clamping forces applied by electrostatic chucks, and related methods |
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| US11764094B2 (en) * | 2022-02-18 | 2023-09-19 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Semiconductor processing tool and methods of operation |
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1998
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-
1999
- 1999-12-03 JP JP2000587370A patent/JP2002532877A/ja not_active Withdrawn
- 1999-12-03 WO PCT/US1999/028807 patent/WO2000035003A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-12-03 TW TW088121223A patent/TW434780B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-12-03 KR KR1020017006788A patent/KR20010080637A/ko not_active Application Discontinuation
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