JP2965176B2 - 静電チャックの過渡特性評価方法 - Google Patents
静電チャックの過渡特性評価方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ウエハを吸着固定する
ことを目的とする静電チャックにおいて、静電チャック
の吸着・剥離過渡特性を測定することを特徴とする、静
電チャックの過渡特性評価方法に関する。
ことを目的とする静電チャックにおいて、静電チャック
の吸着・剥離過渡特性を測定することを特徴とする、静
電チャックの過渡特性評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の半導体製造プロセスの大部分は真
空または低圧下で行われている。真空または低圧下では
真空チャックを用いることができないので、ウエハの保
持には主に静電チャックが使用されている。静電チャッ
クでは吸着物であるウエハの下面に薄い絶縁膜を介して
電極を配置し、この電極に電圧を印加して静電力でウエ
ハを固定する。静電チャックの吸着力は原理的には絶縁
膜の厚み・誘電率、電極面積で決まるが、実際には、こ
れに、静電チャック表面を移動する電荷による、静電力
が加わる。後者の静電力は、絶縁膜の抵抗値、静電チャ
ック表面の状態により大きく変わり、この静電力の発生
には絶縁膜中での電荷の移動が伴うため、時定数が非常
に大きい。従って、静電チャックとしての時定数は、形
状・寸法、材質、仕上げにより数秒〜数分になるが、現
時点で解析的に計算で求めることはできない。しかし、
この時定数を把握してなければ、不十分な吸着状態でプ
ロセス作業を行い、精度を満足できないことや、剥離時
に残留吸着力により、ウエハ搬送機構が壊れる等の問題
点が起きる可能性を生じる。
空または低圧下で行われている。真空または低圧下では
真空チャックを用いることができないので、ウエハの保
持には主に静電チャックが使用されている。静電チャッ
クでは吸着物であるウエハの下面に薄い絶縁膜を介して
電極を配置し、この電極に電圧を印加して静電力でウエ
ハを固定する。静電チャックの吸着力は原理的には絶縁
膜の厚み・誘電率、電極面積で決まるが、実際には、こ
れに、静電チャック表面を移動する電荷による、静電力
が加わる。後者の静電力は、絶縁膜の抵抗値、静電チャ
ック表面の状態により大きく変わり、この静電力の発生
には絶縁膜中での電荷の移動が伴うため、時定数が非常
に大きい。従って、静電チャックとしての時定数は、形
状・寸法、材質、仕上げにより数秒〜数分になるが、現
時点で解析的に計算で求めることはできない。しかし、
この時定数を把握してなければ、不十分な吸着状態でプ
ロセス作業を行い、精度を満足できないことや、剥離時
に残留吸着力により、ウエハ搬送機構が壊れる等の問題
点が起きる可能性を生じる。
【０００３】十分に長い時間放置することができれば、
吸着・剥離ともに問題はないが、これではＴＡＴ（ター
ンアラウンドタイム）が長くなり、生産効率が低下する
ので現実には許されない。
吸着・剥離ともに問題はないが、これではＴＡＴ（ター
ンアラウンドタイム）が長くなり、生産効率が低下する
ので現実には許されない。
【０００４】従って、静電チャックの時定数即ち、過渡
特性を把握することは半導体製造装置の信頼性を向上さ
せるために非常に重要である。
特性を把握することは半導体製造装置の信頼性を向上さ
せるために非常に重要である。
【０００５】図５は従来の吸着・過渡特性測定方法を説
明するための模式的構成図を示す。図５において、１は
静電チャック用電極、５は静電チャック表面、６は高圧
直流電源、９は金属柱、１０は金属鎖、１１はロードセ
ルを示す。従来は、図５に示すように、直径３cm程度の
金属柱９を、静電チャック表面５に吸着させ、この金属
柱９を剥離するのに要する引張力を、ロードセル１１で
測定した結果を時間軸上にプロットすることにより、過
渡特性を求めていた。
明するための模式的構成図を示す。図５において、１は
静電チャック用電極、５は静電チャック表面、６は高圧
直流電源、９は金属柱、１０は金属鎖、１１はロードセ
ルを示す。従来は、図５に示すように、直径３cm程度の
金属柱９を、静電チャック表面５に吸着させ、この金属
柱９を剥離するのに要する引張力を、ロードセル１１で
測定した結果を時間軸上にプロットすることにより、過
渡特性を求めていた。
【０００６】従来の金属柱９を剥離するのに要する引張
力をロードセル１１で測定して、これから過渡特性を求
める方法には、1)１回の測定では時間軸上の一点での吸
着力しか求まらないので過渡特性を求めるには何回も測
定を繰り返さなければならず労力と時間を要する、2)測
定値のばらつきが大きく再現性に乏しい、3)測定では吸
着物として金属柱９を使用しており実際に吸着するウエ
ハとは材質・形状が異なる、4)引張機構やロードセル１
１を有する特別な装置が必要であるなどの問題があっ
た。
力をロードセル１１で測定して、これから過渡特性を求
める方法には、1)１回の測定では時間軸上の一点での吸
着力しか求まらないので過渡特性を求めるには何回も測
定を繰り返さなければならず労力と時間を要する、2)測
定値のばらつきが大きく再現性に乏しい、3)測定では吸
着物として金属柱９を使用しており実際に吸着するウエ
ハとは材質・形状が異なる、4)引張機構やロードセル１
１を有する特別な装置が必要であるなどの問題があっ
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決するために、ウエハを使用して静電チャックの過
渡特性を連続的に短時間で、しかも簡単な装置で測定で
きる、静電チャックの過渡特性評価方法を提供すること
を目的としている。
を解決するために、ウエハを使用して静電チャックの過
渡特性を連続的に短時間で、しかも簡単な装置で測定で
きる、静電チャックの過渡特性評価方法を提供すること
を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明における静電チャ
ックの過渡特性評価方法は、ウエハ（３）及び静電チャ
ック用電極（１）により構成される静電容量の変化を測
定することにより、静電チャックの過渡特性を測定する
ことを主要な特徴とする。
ックの過渡特性評価方法は、ウエハ（３）及び静電チャ
ック用電極（１）により構成される静電容量の変化を測
定することにより、静電チャックの過渡特性を測定する
ことを主要な特徴とする。
【０００９】本発明の構成は下記に示す通りである。即
ち、静電チャック表面（５）との間に絶縁膜（２）を配
置した静電チャック用電極（１）を複数有し、前記静電
チャック表面（５）にウエハ（３）を吸着固定する静電
チャックの過渡特性評価方法において、前記ウエハ
（３）の吸着過程で前記ウエハ（３）及び前記静電チャ
ック用電極（１）により構成される静電容量の変化を測
定して吸着過渡特性を測定することを特徴とする静電チ
ャックの過渡特性評価方法としての構成を有する。
ち、静電チャック表面（５）との間に絶縁膜（２）を配
置した静電チャック用電極（１）を複数有し、前記静電
チャック表面（５）にウエハ（３）を吸着固定する静電
チャックの過渡特性評価方法において、前記ウエハ
（３）の吸着過程で前記ウエハ（３）及び前記静電チャ
ック用電極（１）により構成される静電容量の変化を測
定して吸着過渡特性を測定することを特徴とする静電チ
ャックの過渡特性評価方法としての構成を有する。
【００１０】或いはまた、静電チャック表面（５）との
間に絶縁膜（２）を配置した静電チャック用電極（１）
を複数有し、前記静電チャック表面（５）にウエハ
（３）を吸着固定する静電チャックの過渡特性評価方法
において、前記 ウエハ（３）の剥離過程で前記ウエハ
（３）及び前記静電チャック用電極（１）により構成さ
れる静電容量の変化を測定して剥離過渡特性を測定する
ことを特徴とする静電チャックの過渡特性評価方法とし
ての構成を有する。
間に絶縁膜（２）を配置した静電チャック用電極（１）
を複数有し、前記静電チャック表面（５）にウエハ
（３）を吸着固定する静電チャックの過渡特性評価方法
において、前記 ウエハ（３）の剥離過程で前記ウエハ
（３）及び前記静電チャック用電極（１）により構成さ
れる静電容量の変化を測定して剥離過渡特性を測定する
ことを特徴とする静電チャックの過渡特性評価方法とし
ての構成を有する。
【００１１】 或いはまた、 吸着される前記ウエハ（３）
として上に凸状に反ったウエハ（３）を使用することを
特徴とする静電チャックの過渡特性評価方法としての構
成を有する。
として上に凸状に反ったウエハ（３）を使用することを
特徴とする静電チャックの過渡特性評価方法としての構
成を有する。
【００１２】
【作用】図１は単極型静電チャックを用いた本発明の静
電チャックの過渡特性評価方法の動作原理説明図であ
る。図１において１は静電チャック用電極、２は絶縁
膜、３はウエハ、４は容量計、５は静電チャック表面、
６は高圧直流電源を示す。図１に示すように、単極型静
電チャック表面５にウエハ３を載せたとき、微視的には
ウエハ３と静電チャック表面５の間には隙間ｘができ
る。静電チャック用電極１とウエハ３の間に電圧を印加
すると静電力が生じウエハ３が静電チャック表面５に吸
いつけられていくので、ウエハ３と静電チャック表面５
の隙間ｘは時間とともに小さくなる。このときウエハ３
及び静電チャック用電極１により構成される静電容量Ｃ
m （＝Ｃ1 ）は隙間の平均距離をｘave 、絶縁膜厚を
ｄ、絶縁膜の誘電率をε、真空の誘電率をε0 、静電チ
ャック用電極面積をＳとすると、静電容量Ｃm ＝Ｓ／
（ｘ／ε0 ＋ｄ／ε）で与えられる。ウエハ３が静電チ
ャック表面５に吸いつけられていくに従って、静電容量
Ｃm は増加していき、ウエハ３が静電チャック表面５に
吸着されｘ≒０になると定常値Ｃm ＝εＳ／ｄに落ち着
く。従って、静電容量Ｃm の時間変化は静電チャックの
吸着過渡特性を反映している。静電容量Ｃm の測定値は
吸着させるウエハ３の形状及びウエハ３の静電チャック
表面５に接する面の状態、絶縁膜の誘電率ε、絶縁膜厚
ｄにより変わるため、種類の異なる静電チャック間で直
接静電容量Ｃm を比較することはできないが、評価用リ
ファレンス・ウエハを用意し定常状態になるまでの時間
ｔsat を比較することによって、種類の異なる静電チャ
ック間で過渡特性の比較を行うことができる。特に評価
用リファレンス・ウエハとして上に凸状のウエハ３を用
いれば縁を拘束したダイヤフラムのように一定の力が働
いたときのように急激にウエハ３が動き静電チャック表
面５に密着するため静電容量Ｃm の変化が急峻になるの
で定常状態になるまでの時間ｔsat を求めやすい。
電チャックの過渡特性評価方法の動作原理説明図であ
る。図１において１は静電チャック用電極、２は絶縁
膜、３はウエハ、４は容量計、５は静電チャック表面、
６は高圧直流電源を示す。図１に示すように、単極型静
電チャック表面５にウエハ３を載せたとき、微視的には
ウエハ３と静電チャック表面５の間には隙間ｘができ
る。静電チャック用電極１とウエハ３の間に電圧を印加
すると静電力が生じウエハ３が静電チャック表面５に吸
いつけられていくので、ウエハ３と静電チャック表面５
の隙間ｘは時間とともに小さくなる。このときウエハ３
及び静電チャック用電極１により構成される静電容量Ｃ
m （＝Ｃ1 ）は隙間の平均距離をｘave 、絶縁膜厚を
ｄ、絶縁膜の誘電率をε、真空の誘電率をε0 、静電チ
ャック用電極面積をＳとすると、静電容量Ｃm ＝Ｓ／
（ｘ／ε0 ＋ｄ／ε）で与えられる。ウエハ３が静電チ
ャック表面５に吸いつけられていくに従って、静電容量
Ｃm は増加していき、ウエハ３が静電チャック表面５に
吸着されｘ≒０になると定常値Ｃm ＝εＳ／ｄに落ち着
く。従って、静電容量Ｃm の時間変化は静電チャックの
吸着過渡特性を反映している。静電容量Ｃm の測定値は
吸着させるウエハ３の形状及びウエハ３の静電チャック
表面５に接する面の状態、絶縁膜の誘電率ε、絶縁膜厚
ｄにより変わるため、種類の異なる静電チャック間で直
接静電容量Ｃm を比較することはできないが、評価用リ
ファレンス・ウエハを用意し定常状態になるまでの時間
ｔsat を比較することによって、種類の異なる静電チャ
ック間で過渡特性の比較を行うことができる。特に評価
用リファレンス・ウエハとして上に凸状のウエハ３を用
いれば縁を拘束したダイヤフラムのように一定の力が働
いたときのように急激にウエハ３が動き静電チャック表
面５に密着するため静電容量Ｃm の変化が急峻になるの
で定常状態になるまでの時間ｔsat を求めやすい。
【００１３】 図２は双極型静電チャックを用いた本発明
の静電チャック過渡特性評価方法の動作原理説明図を示
す。図２において、１は静電チャック用電極、２は絶縁
膜、３はウエハ、４は容量計、５は静電チャック表面、
６は高圧直流電源を示す。 図２に示すように、静電チャ
ック用電極１が双極型の場合は、静電容量Ｃm ＝Ｃ2 ／
２となるが、作用は単極型静電チャックの場合と同じで
ある。また、ここでは吸着過渡特性についてのみ述べた
が、剥離過渡特性は全く逆過程であり吸着過渡特性と同
様に測定することができる。
の静電チャック過渡特性評価方法の動作原理説明図を示
す。図２において、１は静電チャック用電極、２は絶縁
膜、３はウエハ、４は容量計、５は静電チャック表面、
６は高圧直流電源を示す。 図２に示すように、静電チャ
ック用電極１が双極型の場合は、静電容量Ｃm ＝Ｃ2 ／
２となるが、作用は単極型静電チャックの場合と同じで
ある。また、ここでは吸着過渡特性についてのみ述べた
が、剥離過渡特性は全く逆過程であり吸着過渡特性と同
様に測定することができる。
【００１４】
【実施例】以下に本発明の実施例を双極型静電チャック
の吸着過渡特性の測定を例に詳述する。本発明の実施例
では吸着物として上に凸状の評価用リファレンス・ウエ
ハを用いた場合を説明する。
の吸着過渡特性の測定を例に詳述する。本発明の実施例
では吸着物として上に凸状の評価用リファレンス・ウエ
ハを用いた場合を説明する。
【００１５】図３は双極型静電チャックを用いた本発明
の実施例としての静電チャック過渡特性評価方法の模式
的構成図を示し、測定における各機器の結線図を示して
いる。図３において、１は静電チャック用電極、２は絶
縁膜、３は評価用リファレンス・ウエハ、４は容量計、
５は静電チャック表面、６は高圧直流電源、７は容量計
４の交流の測定電流が高圧直流電源６に流れるのを防ぐ
ブロッキング用のインダクンス、８及び８′は高圧直流
電源６の直流電圧が容量計４にかかるのを防ぐブロッキ
ング用のキャパシタンスであって、それぞれ第１のキャ
パシタンス及び第２のキャパシタンスを示す。
の実施例としての静電チャック過渡特性評価方法の模式
的構成図を示し、測定における各機器の結線図を示して
いる。図３において、１は静電チャック用電極、２は絶
縁膜、３は評価用リファレンス・ウエハ、４は容量計、
５は静電チャック表面、６は高圧直流電源、７は容量計
４の交流の測定電流が高圧直流電源６に流れるのを防ぐ
ブロッキング用のインダクンス、８及び８′は高圧直流
電源６の直流電圧が容量計４にかかるのを防ぐブロッキ
ング用のキャパシタンスであって、それぞれ第１のキャ
パシタンス及び第２のキャパシタンスを示す。
【００１６】以上のように構成された実施例についてそ
の動作を説明する。
の動作を説明する。
【００１７】吸着過渡特性を測定したい静電チャック上
に評価用リファレンス・ウエハ３を載せ、容量計４の読
みとしての静電容量Ｃm が定常値になるまで約１分程度
待ち、この値を記録する。次に静電チャックに任意の直
流電圧を印加すると同時に任意の一定時間間隔で容量計
４の読みとしての静電容量Ｃm を記録する。この時間間
隔は静電チャックの時定数により決定するが、一般的に
は５秒位が適当である。基本的には、容量計４の読みと
しての静電容量Ｃm が定常値になるまで測定を続ける。
測定後、静電チャックの電圧を印加してから静電容量Ｃ
m が定常値をとるまでの時間ｔsat を読み取る。
に評価用リファレンス・ウエハ３を載せ、容量計４の読
みとしての静電容量Ｃm が定常値になるまで約１分程度
待ち、この値を記録する。次に静電チャックに任意の直
流電圧を印加すると同時に任意の一定時間間隔で容量計
４の読みとしての静電容量Ｃm を記録する。この時間間
隔は静電チャックの時定数により決定するが、一般的に
は５秒位が適当である。基本的には、容量計４の読みと
しての静電容量Ｃm が定常値になるまで測定を続ける。
測定後、静電チャックの電圧を印加してから静電容量Ｃ
m が定常値をとるまでの時間ｔsat を読み取る。
【００１８】静電容量Ｃm の変化が緩やかで定常値にな
る時刻が曖昧な場合は、静電チャック表面５に真空チャ
ックを形成し、大気中で静電チャックを切った状態で真
空チャックのみ働かせた時の静電容量Ｃm-vac を測定
し、この値のｙ％（例９５％）に達するのに要する時間
をｔsat と規定して比較することも可能である。また、
測定結果を左右する評価用リファレンス・ウエハ３の反
り量及び種類は、実際に吸着するウエハ３に応じて決定
しなければならない。
る時刻が曖昧な場合は、静電チャック表面５に真空チャ
ックを形成し、大気中で静電チャックを切った状態で真
空チャックのみ働かせた時の静電容量Ｃm-vac を測定
し、この値のｙ％（例９５％）に達するのに要する時間
をｔsat と規定して比較することも可能である。また、
測定結果を左右する評価用リファレンス・ウエハ３の反
り量及び種類は、実際に吸着するウエハ３に応じて決定
しなければならない。
【００１９】図４は吸着過渡特性の実測例であって、静
電容量の時間応答を示す図である。本測定では、ベアシ
リコンウエハにタングステンをＲＦスパッタして、上に
凸状に３７μｍそらした評価用リファレンス・ウエハ３
を使用している。図４より、ｔsat ＝１４５〔ｓｅｃ〕
である。
電容量の時間応答を示す図である。本測定では、ベアシ
リコンウエハにタングステンをＲＦスパッタして、上に
凸状に３７μｍそらした評価用リファレンス・ウエハ３
を使用している。図４より、ｔsat ＝１４５〔ｓｅｃ〕
である。
【００２０】以上により静電チャックの過渡特性を連続
的に短時間で、しかも簡単な装置で測定することができ
る。
的に短時間で、しかも簡単な装置で測定することができ
る。
【００２１】
【発明の効果】本発明の静電チャックの過渡特性評価方
法によれば、静電チャックの吸着・剥離特性を連続的に
短時間で、しかも簡単な装置で測定することができる。
従って、本発明は電子ビーム描画装置等の半導体製造装
置の信頼性の向上に寄与することができる。
法によれば、静電チャックの吸着・剥離特性を連続的に
短時間で、しかも簡単な装置で測定することができる。
従って、本発明は電子ビーム描画装置等の半導体製造装
置の信頼性の向上に寄与することができる。
【図１】単極型静電チャックを用いた本発明の静電チャ
ックの過渡特性評価方法の動作原理説明図である。
ックの過渡特性評価方法の動作原理説明図である。
【図２】双極型静電チャックを用いた本発明の静電チャ
ックの過渡特性評価方法の動作原理説明図である。
ックの過渡特性評価方法の動作原理説明図である。
【図３】双極型静電チャックを用いた本発明の実施例と
しての静電チャックの過渡特性評価方法の模式的構成図
である。
しての静電チャックの過渡特性評価方法の模式的構成図
である。
【図４】吸着過渡特性の実測例であって、静電容量の時
間応答を示す図である。
間応答を示す図である。
【図５】従来の吸着・過渡特性測定方法を説明するため
の模式的構成図である。
の模式的構成図である。
１ 静電チャック用電極 ２ 絶縁膜 ３ ウエハ（評価用リファレンス・ウエハ） ４ 容量計 ５ 静電チャック表面 ６ 高圧直流電源 ７ インダクタンス ８ 第１のキャパシタンス ８′ 第２のキャパシタンス ９ 金属柱 １０ 金属鎖 １１ ロードセル
Claims (3)
- 【請求項１】 静電チャック表面との間に絶縁膜を配置
した静電チャック用電極を複数有し、前記静電チャック
表面にウエハを吸着固定する静電チャックの過渡特性評
価方法において、 前記 ウエハの吸着過程で前記ウエハ及び前記静電チャッ
ク用電極により構成される静電容量の変化を測定して吸
着過渡特性を測定することを特徴とする静電チャックの
過渡特性評価方法。 - 【請求項２】 静電チャック表面との間に絶縁膜を配置
した静電チャック用電極を複数有し、前記静電チャック
表面にウエハを吸着固定する静電チャックの過渡特性評
価方法において、 前記 ウエハの剥離過程で前記ウエハ及び前記静電チャッ
ク用電極により構成される静電容量の変化を測定して剥
離過渡特性を測定することを特徴とする静電チャックの
過渡特性評価方法。 - 【請求項３】 吸着される前記ウエハとして上に凸状に
反ったウエハを使用することを特徴とする請求項１もし
くは請求項２の内、いずれか１項記載の静電チャックの
過渡特性評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21015591A JP2965176B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 静電チャックの過渡特性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21015591A JP2965176B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 静電チャックの過渡特性評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0536806A JPH0536806A (ja) | 1993-02-12 |
| JP2965176B2 true JP2965176B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=16584682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21015591A Expired - Lifetime JP2965176B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 静電チャックの過渡特性評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2965176B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4580283B2 (ja) * | 2005-06-14 | 2010-11-10 | 信越化学工業株式会社 | 静電チャックの評価方法 |
| JP4553375B2 (ja) * | 2005-06-16 | 2010-09-29 | 信越化学工業株式会社 | 静電チャックのデチャック特性の評価方法および評価装置 |
| JP4836900B2 (ja) * | 2007-09-03 | 2011-12-14 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | 基板保持機構及びこの基板保持機構を用いる半導体装置の製造方法 |
| JP5367482B2 (ja) * | 2009-07-10 | 2013-12-11 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 半導体検査装置及び半導体検査方法 |
| JP7020311B2 (ja) * | 2018-06-14 | 2022-02-16 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置及び基板処理方法 |
| CN112335031B (zh) * | 2018-06-28 | 2024-05-03 | 日本爱发科泰克能株式会社 | 静电卡盘用供电装置及基板管理方法 |
| JP7390328B2 (ja) | 2021-03-30 | 2023-12-01 | キヤノントッキ株式会社 | 制御装置、基板吸着方法及び電子デバイスの製造方法 |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP21015591A patent/JP2965176B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0536806A (ja) | 1993-02-12 |
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