JP2008277706A - 半導体処理装置、静電チャックの基板吸着状態検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電チャックによるウエハの静電吸着時に、静電チャックとウエハとの吸着状態を検出することが可能な、簡単かつ安価な構成の半導体処理装置他を提供する。
【解決手段】半導体基板２を静電吸着して保持する静電チャック３と、半導体基板２を上下動させて静電チャック３の吸着面３ａ上に載置するリフトピン５と、半導体基板２からリフトピン５にかかる負荷を検出する検出手段９と、を有しており、静電チャック３によって半導体基板２を静電吸着した際に、リフトピン５の先端５ａを静電チャック３の吸着面３ａから所定量だけ上昇させ、検出手段９で検出されたリフトピン５の負荷に基づいて静電チャック３に対する半導体基板２の吸着状態を検出する制御手段１２を有していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体処理装置、静電チャックの基板吸着状態検出方法に関する。

半導体製造装置において、静電チャックによって半導体基板（以下、「ウエハ」という。）を静電吸着して保持する際には、静電チャックの吸着面とウエハとの間に塵等の微小な粒子が存在すると、静電チャックの吸着力が不足し、搬送時にウエハの位置がずれる等してその後のウエハ処理を正常に実施することができないといった問題があった。
このため、静電チャックにウエハが適切に吸着されているか否かを判別するための基板吸着状態検出装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平８−３４００４１号公報

しかしながら上述のような従来の基板吸着状態検出装置は、構成が大掛かりで高価であるという問題があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、静電チャックによるウエハの静電吸着時に、静電チャックとウエハとの吸着状態を検出することが可能な構成の半導体処理装置、静電チャックの基板吸着状態検出方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、
半導体基板を静電吸着して保持する静電チャックと、
前記半導体基板を上下動させて前記静電チャックの吸着面上に載置するリフトピンと、
前記半導体基板から前記リフトピンにかかる負荷を検出する検出手段と、
を有しており、
前記静電チャックによって前記半導体基板を静電吸着した際に、前記リフトピンの先端を前記静電チャックの前記吸着面から所定量だけ上昇させ、前記検出手段で検出された前記リフトピンの負荷に基づいて前記静電チャックに対する前記半導体基板の吸着状態を検出する制御手段を有していることを特徴とする半導体処理装置を提供する。

また本発明は、
静電チャックによって半導体基板を静電吸着した際に、前記半導体基板を上下動させて前記静電チャックの吸着面上に載置するリフトピンの先端を前記静電チャックの前記吸着面から所定量だけ上昇させるリフトピン上昇工程と、
前記リフトピン上昇工程時に、前記半導体基板から前記リフトピンにかかる負荷を検出する負荷検出工程と、
前記負荷検出工程の結果に基づいて前記静電チャックに対する前記半導体基板の吸着状態を検出する吸着状態検出工程と、
を含むことを特徴とする静電チャックの基板吸着状態検出方法を提供する。

本発明によれば、静電チャックによるウエハの静電吸着時に、静電チャックとウエハとの吸着状態を検出することが可能な、簡単かつ安価な構成の半導体処理装置、静電チャックの基板吸着状態検出方法を提供することができる。

以下、本願の実施形態に係る半導体処理装置を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本願の実施形態に係る半導体処理装置の構成を示す図である。
本半導体処理装置は、半導体製造装置等に組み込まれて用いられ、ウエハを静電チャックで静電吸着し、さらにこの吸着状態を検出する装置であって、図１に示すように、ウエハ２を静電吸着して保持する静電チャック３と、該静電チャック３を載置するための静電チャックステージ４と、リフトピン５を備えたリフトピンステージ６と、該リフトピンステージ６を上下動可能に支持するステージシャフト７とを備えている。

そしてさらに本半導体処理装置１は、ステージシャフト７を介してリフトピンステージ６を上下動させるためのリフトピンステージモータ８と、該リフトピンステージモータ８を駆動するモータドライバ９と、静電吸着用電圧を静電チャック３に印加する静電チャックドライバ１０と、モータドライバ９からのアナログトルク信号をデジタルトルク信号へ変換するＡ／Ｄ変換機１１と、各ドライバの制御を行うコントローラ１２とを備えている。

上記リフトピンステージ６は、静電チャックステージ４の下側に配置されており、３本のリフトピン５（各図では２本のみを表示）を備えているが、リフトピン５の数はこれに限られるものではない。
また、静電チャックステージ４及び静電チャック３には、３本のリフトピン５を挿入するための上下方向へ貫通した貫通口がそれぞれ形成されている。このため、リフトピンステージモータ８によってリフトピンステージ６を上下動させることで、各リフトピン５を静電チャックステージ４及び静電チャック３の各貫通口へ挿脱することが可能となる。
なお、静電チャック３は、静電チャックステージ４から取り外し可能に設けられており、ウエハ２を静電吸着した後に不図示の搬送機構によってウエハ２と一体的に搬送することが可能である。

斯かる構成の下、本半導体処理装置１では、以下に述べる吸着確認ルーチンが実行されて、静電チャック３によるウエハ２の静電吸着、及びこの吸着状態の検出が行われる。
図２は、本願の実施形態に係る半導体処理装置で実行される吸着確認ルーチンを示すフローチャートである。また、図３は、本願の実施形態に係る半導体処理装置で吸着確認ルーチンが実行された際の途中経過を示す要部拡大図である。

ステップＳ１：コントローラ１２は、モータドライバ９を介してリフトピンステージモータ８を駆動することでリフトピンステージ６を上昇させ、各リフトピン５の先端面５ａを静電チャック３の吸着面３ａよりも上方へ十分に突出させる（図３（ａ）を参照）。
なお、本ステップＳ１を開始するにあたって、予めリフトピンステージ６は各リフトピン５の先端面５ａが静電チャックステージ４の載置面よりも下側に位置するように配置されており、また静電チャック３と静電チャックステージ４とは互いの貫通口どうしが対向するように位置合わせがなされている。
ステップＳ２：コントローラ１２は、不図示のウエハ搬送機構によってウエハ２を搬送し、リフトピン上に載置する（図３（ｂ）を参照）。

ステップＳ３：コントローラ１２は、モータドライバ９を介してリフトピンステージモータ８を駆動することでリフトピンステージ６を下降させ、各リフトピン５の先端面５ａを静電チャック３の吸着面３ａよりも下側に位置するまで下降させる。これによりウエハ２は、リフトピン５から静電チャック３へ移載されることとなる（図３（ｃ）を参照）。
ステップＳ４：コントローラ１２は、静電チャック３にウエハ２を静電吸着させるための静電吸着用電圧を、静電チャックドライバ１０から静電チャック３へ印加させる。これによりウエハ２は、静電チャック３の吸着面３ａに静電吸着されることとなる。

ステップＳ５：コントローラ１２は、静電チャック３によるウエハ２の静電吸着が安定するまでの所定時間が経過した後、ウエハ２が静電チャック３に適切に吸着されているか否かを確認するため、リフトピンステージ６を上昇させて各リフトピン５の先端面５ａを静電チャック３の吸着面３ａよりもわずかに上側へ突出させる（図３（ｄ）を参照）。具体的には、各リフトピン５の先端面５ａが静電チャック３の吸着面３ａよりも例えば数百μｍ程度上側に位置するまでリフトピンステージ６を上昇させる。

ここで、モータドライバ９は、リフトピンステージ６の上昇中、モータトルク信号を逐次Ａ／Ｄ変換機１１へ出力し、該Ａ／Ｄ変換機１１はこれを変換してコントローラ１２へ出力する。また上昇量もステージシャフト７に設けられた不図示のエンコーダにより該Ａ／Ｄ変換機１１へ出力して、コントローラ１２へ出力される。このためモータトルク信号は、リフトピンステージ６の上昇中、コントローラ１２によって常に監視されることとなる。これによりコントローラ１２は、モータトルク信号の最大値が閾値以上であればウエハ２が静電チャック３に適切に吸着されていると判断してステップ６へ進み、閾値よりも小さければウエハ２が静電チャック３に適切に吸着されていないと判断してステップ７へ進む。なお、閾値とは、ウエハ２が静電チャック３に適切に吸着されているか否かを判定するための値であって、予めコントローラ１２に設定されている。

ステップＳ６：コントローラ１２は、各リフトピン５の先端面５ａが静電チャックステージ４の載置面よりも下側に位置するまでリフトピンステージ６を下降させ、本吸着確認ルーチンは終了する（図３（ｅ）を参照）。
これにより、静電チャック３及びウエハ２は、本半導体処理装置１と異なる処理を行う別の半導体処理装置へ不図示の搬送機構によって一体的に搬送されて、例えばウエハ２どうしの接合処理等の次なる半導体製造工程へ移行することが可能となる。

ステップＳ７：コントローラ１２は、各リフトピン５の先端面５ａが静電チャックステージの載置面よりも下側に位置するまでリフトピンステージを下降させる。そしてコントローラ１２は、オペレータに静電チャック３の吸着面３ａの清掃等の回復処理を促すために、警報を不図示の表示部に発して本吸着確認ルーチンは終了する。

以上の吸着確認ルーチンを実行することで本半導体処理装置１は、静電チャック３によってウエハ２を静電吸着した際に、ウエハ２が静電チャック３に適切に吸着されていることを確認でき、万一ウエハ２が静電チャック３に適切に吸着されていない場合には、前述のようにオペレータに回復処理を促すことができる。このため、本半導体処理装置１では、吸着確認ルーチン実行後に静電チャック３と静電吸着されたウエハ２とを一体的に搬送しても、互いの位置がずれてしまう等の不具合が生じることがない。

ここで、本実施形態に係る半導体処理装置１は、上述のようにモータドライバ９のモータトルク信号とステージシャフト７の移動に関する情報に基づいてウエハ２が静電チャック３に適切に吸着されているか否かを確認している。
しかしながら半導体処理装置の構成はこれに限られず、図４に示すように、リフトピンステージ６にかかる荷重を電気信号に変換するロードセル１５と、該ロードセル１５から出力された電気信号を増幅するアンプ１６とを備えた半導体処理装置２０を構成することもできる。なお、図４は、本願の実施形態に係る半導体処理装置の変形例の構成を示す図である。
この構成により、リフトピン５を介してリフトピンステージ６にかかる負荷をロードセル１５とアンプ１６を用いて検出することが可能となるため、上述したモータトルク信号を用いる場合と同様にウエハ２が静電チャック３に適切に吸着されているか否かを確認することができる。

なお、本実施形態では、上述のように半導体製造装置内でウエハ２と静電チャック３を一体的に搬送するために、静電チャック３は静電チャックステージ４から取り外し可能に設けられている。しかしながら静電チャック３の構成はこれに限られず、本発明を例えば投影露光装置等に適用する場合には、当然静電チャック３は当該装置内に組み込まれていてもよい。

以上の実施形態によれば、静電チャックによるウエハの静電吸着時に、静電チャックとウエハとの吸着状態を検出することが可能な、簡単かつ安価な構成の半導体処理装置、静電チャック装置、静電チャックの基板吸着状態検出方法を実現することができる。

本願の実施形態に係る半導体処理装置の構成を示す図である。 本願の実施形態に係る半導体処理装置で実行される吸着確認ルーチンを示すフローチャートである。 本願の実施形態に係る半導体処理装置で吸着確認ルーチンが実行された際の途中経過を示す要部拡大図である。 本願の実施形態に係る半導体処理装置の変形例の構成を示す図である。

符号の説明

１，２０ 半導体処理装置
２ ウエハ
３ 静電チャック
４ 静電チャックステージ
５ リフトピン
６ リフトピンステージ
８ リフトピンステージモータ
９ モータドライバ
１０ 静電チャックドライバ
１２ コントローラ
１５ ロードセル

Claims (4)

1. 半導体基板を静電吸着して保持する静電チャックと、
   前記半導体基板を上下動させて前記静電チャックの吸着面上に載置するリフトピンと、
   前記半導体基板から前記リフトピンにかかる負荷を検出する検出手段と、
   を有しており、
   前記静電チャックによって前記半導体基板を静電吸着した際に、前記リフトピンの先端を前記静電チャックの前記吸着面から所定量だけ上昇させ、前記検出手段で検出された前記リフトピンの負荷に基づいて前記静電チャックに対する前記半導体基板の吸着状態を検出する制御手段を有していることを特徴とする半導体処理装置。
2. 前記リフトピンを上下動するためのモータと、
   前記モータを駆動するモータドライバと、
   を有しており、
   前記モータドライバは、前記検出手段の機能を兼ねており、
   前記制御手段は、前記モータドライバからのモータトルク信号に基づいて前記静電チャックと前記半導体基板との吸着状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。
3. 前記検出手段としてロードセルを有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。
4. 静電チャックによって半導体基板を静電吸着した際に、前記半導体基板を上下動させて前記静電チャックの吸着面上に載置するリフトピンの先端を前記静電チャックの前記吸着面から所定量だけ上昇させるリフトピン上昇工程と、
   前記リフトピン上昇工程時に、前記半導体基板から前記リフトピンにかかる負荷を検出する負荷検出工程と、
   前記負荷検出工程の結果に基づいて前記静電チャックに対する前記半導体基板の吸着状態を検出する吸着状態検出工程と、
   を含むことを特徴とする静電チャックの基板吸着状態検出方法。

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