JP5038313B2 - 基板背面圧力測定を用いた基板載置決定 - Google Patents

Description

発明の背景

１．発明の分野
本発明は、基板が真空チャッキング支持構造などの基板支持構造の上に適切に位置決めされているかどうかを決定する方法に関する。

[0005]２．背景技術の簡単な説明
[0006]シリコンウェーハなどの半導体基板の上に薄膜の堆積中に、ウェーハを所定の位置に保持するために、ウェーハが用いられる支持構造に適切に取り付けられない場合には、薄膜の堆積中に形成される応力が、ウェーハを反らせる原因となる可能性がある。薄膜堆積処理において、半導体基板は、真空チャック／ヒータアセンブリの表面上の所定の位置に保持されている間に処理されることが多い。たとえば、真空チャック／ヒータアセンブリの上の半導体ウェーハの誤載置は、ウェーハの縁部の周囲に流れるガスの一様でない漏れを可能にする。一様でない漏れは、不均一な膜堆積の一因となり、ウェーハの曲がりの原因となりやすい。ウェーハの曲がりは、ウェーハの縁部のヒータとの接触を失う原因となり、ウェーハの縁部は、ウェーハの中心より冷却されることになる。これは、膜堆積の不均一性を増大させる結果をもたらす。幾つかの場合には、曲がりは、膜堆積プロセスが中断されるほど十分に深刻であり得る。半導体装置製造業者は、曲がりの発生を防止するために、加熱式真空チャックを考案した。しかし、ヒータ／真空チャックの使用は、ヒータ／真空チャックの中心上のウェーハの適切な載置を必要するか、または加熱式真空チャックは曲がりを防止することができない場合もある。一般的に、ウェーハは、ヒータ／真空チャックの上にウェーハを載置するために用いられる自動ロボットによって処理されるため、適切な載置が常に生じるわけではない。ロボットによるウェーハの誤載置は、検出することが困難である。

[0007]１９９９年８月６日に出願された、２００１年２月２３日に公開された「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ−Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」と題された特開２００１−５０７３２号において、この発明者らは、製品の製造、検査などのために位置決めが必要とされる設備における種々の部品に関する位置を感知するためのデバイスについて述べている。この発明者らは、製品の形状によって限定されることなく、位置決め状態を確実に感知することができる位置決め感知デバイスを提供することによって、製品の手動調整を必要としないように、効果的に位置ずれを防止すると同時に、誤載置の物品に関連している技術的問題を解決したと主張する。問題を解決するための技術的手段は、載置部材が表面接触状態で位置決めされる載置部分に対応する所定の位置に部材が載置されるかどうかを感知する位置感知デバイスにおいて、吸引開口部が吸引装置によって吸引が印加される吸引路に設けられ、吸引路における圧力の低下を感知する圧力センサもまた、設けられるということの本位にあるとされる。

[0008]実例の実施形態は、電子部品が実装される基板を含み、上述の載置部分は、複数の位置で上述の基板の底表面を支持する複数のボス部を備え、吸引路における上述の吸引開口部は、各ボス部の中心に形成される。この実例は、載置部材として、矩形板形状の基板を含み、リレーやコンデンサなどの任意の電子部品が、上表面に適宜実装されるように構成される。これは、基板の両方の長い側に縁部を嵌合するいわゆるカード縁部タイプのコネクタであってもよい。図１を参照すると、基板が上方から挿脱され、前後左右方向の移動を制限するために用いられる基板状凹部（矩形）が基板位置決めブロックの上表面に形成されていてもよいことが言及される。載置部分として機能し、底表面の上方に突出する平坦な最上表面を有するボス部が、基板状凹部の４隅のそれぞれに位置決めされる。基板が位置決めされ、底表面の上方に所定の高さで保持されるように、ボス部は構成される。吸引路における圧力の低下を感知すると言われ、部材が面接触によって位置決めされる載置断面に対応する圧力センサが、図２に圧力センサ２１として示される。吸引路開口部を含有する４つのボス部はすべて、圧力センサ１２によって監視される１つの吸引路ラインに通じる。

[0009]本事例において、基板の誤載置にも関連しているが、基板は、真空チャックが基板の処理中に基板を固定するために用いられる処理チャンバに存在する基板である。本事例において必要とされる許容差は、上述の公開された日本の参考文献に記載された用途より、はるかに限定的である。特に、ヒータ／真空チャックが存在する処理チャンバは一般に、気相堆積された薄膜またはコーティングが施される処理チャンバであり、関心事は、施される膜が均一でないか、またはウェーハの背面の部分にコーティングされるようにするために、薄膜を形成する蒸気が不均一な様態でウェーハの縁部の周囲から漏れることができるかどうかである。上述のように、処理のために基板を保持するために用いられる真空チャックにおける基板の誤載置は、不均一な膜堆積または、ウェーハ背面の一部のコーティングを生じ、結果としてウェーハの曲がりを生じる可能性がある。ウェーハ処理ロボットからの「引渡し」が正確でなく、ウェーハが薄膜気相堆積処理中にウェーハを支持するヒータ／真空チャックの表面の上に正確に載っていない場合には、誤載置が生じる可能性がある。上述した日本の参考文献は、載置精度がボス部上の所定の位置にガード形状の部材を保持するのに十分でなければならない最終用途に関係があるが、本出願の載置は、真空がウェーハの背面に吸い込まれるときに、蒸気がウェーハの縁部の周囲に非一様に漏れないように、きわめて正確でなければならない。その全周囲にわたるウェーハ表面の一様な封止を設けることにおける困難の度合いの増大は、容易に明白である。さらに、本出願において、漏れ領域に膜形成前駆物質の大きな流れによって、真空チャックにおける基板の深刻な誤載置がある場合には、ウェーハ処理チャンバおよび補助装置は、容認し得ない様態で損傷を受ける可能性がある。その結果、ヒータ／真空チャックにおける半導体ウェーハなどの基板の誤載置の検出能力は、ウェーハが誤載置であった場合に生じる可能性がある類の著しい漏れ速度の検出を可能にする感度を必要とする。さらに、きわめて高速に漏れ速度を検出する能力を有することが重要である。
[0015]

本発明の具体的な実施例の詳細な説明

[0016]以下に提示される詳細な説明に対する前書きとして、この明細書および添付の特許請求の範囲において用いられるとき、単数形「ａ」「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、特に明記されない限り、複数形の対象物を含むことを留意すべきである。

[0017]本明細書において「約」なる語の使用は、指定された変数が、±１０％まで変化してもよいことを示す。

[0018]本発明者は、基板が真空チャック／ヒータの上に適切に載置されるかどうかを決定するために、基板ウェーハが位置決めされる真空チャック／ヒータを用いる方法を発見した。基板は、真空チャック／ヒータの中心に置かれる半導体ウェーハであることが多い。この方法は、真空チャック／ヒータと直接接触している基板の表面と連通している容積測定空間における圧力の変化速度の測定を利用する。一般的に、基板のこの表面は、基板の下表面（背面）であり、基板の上表面は、その特性を変えるために処理されている。

[0019]真空チャック／ヒータが、約４００トール〜６００トール（一例として）の範囲の圧力で動作され、ガス、一般的にはＨｅ／Ｏ_２（一例として）の２０ｓｌｍの範囲にある堆積チャンバへの一定のガス流で、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｄｕｃｅｒの薄膜堆積チャンバにある真空チャック／ヒータである場合には、毎分６０トールを超える容積測定空間において公称圧力増大率は、基板における薄膜堆積の前に、再位置決めされる必要がある程度に、基板ウェーハが誤って位置決めされていることを示す。処理装置および処理装置における基板配向が、上述の通りである場合には、基板の上表面と接触している処理チャンバ体積における公称圧力は、約０．３トール〜約６００トールの範囲にある可能性がある。たとえば、化学気相堆積法による薄膜の堆積の開始直前には、この圧力は、約２００トール〜約６００トールの範囲にあるのが一般的であり、約４００トール〜約６００トールであればさらに一般的である。真空チャッキングを達成するために印加される真空のために、真空チャック／ヒータ装置と接触している基板の背面の圧力は、低めである。一般的に、基板の下の空間にあり、この空間と連通している管路おける圧力は、約０．３トール〜約１５トールの範囲にある。基板の下の空間における圧力が、約５トール〜約８トールであれば、さらに一般的である。基板の上表面と接触している処理チャンバ中の圧力と、基板の下表面と連通している管路などの容積測定空間中の圧力との差の量は、処理装置および実行される処理に左右される。しかし、これら２つの圧力の差がある限り、当業者は、本発明を適用することができる。処理されている基板表面（一般的に基板の上表面）における一定の第１の圧力を維持するための能力および基板の下表面と連通している容積測定空間におけるより低い第２の圧力における変化速度を測定するための能力があることが好ましい。基板が処理中に基板を支持する真空チャック／ヒータ装置の上に適切に載置されているかどうかを決定することが所望である場合には、基板の下の空間に対する真空源の印加は、不連続である。基板が真空チャック／ヒータ装置の上表面に密閉して封止されていないため、基板表面の上方の処理チャンバからの圧力は、基板の縁部の周囲およびそのような空間と連通している管路も含む基板の下の空間に漏れやすい。圧力振動子などの圧力測定デバイスは、基板の下表面と連通している容積測定空間にある。基板の下表面と連通している容積測定空間における圧力増大率が、測定される。基板が、真空チャック／ヒータ装置において申し分なく位置決めされている場合には、基板の下表面と連通している容積測定空間における圧力増大率は、緩慢である。基板が、真空チャック／ヒータ装置において申し分なく位置決めされていない場合には、圧力増大率はより急速である。申し分なく位置決めされた基板に関する許容可能な圧力増大率と所与の基板位置に関する圧力増大率との比較は、基板が真空チャック／ヒータ装置において再位置決めされる必要があるかどうかの指標を提供する。許容可能である公称の増大率は、処理チャンバにおいて実行されることになっている具体的な処理に左右される。

[0020]約４００トールの範囲の圧力で動作され、ガス（一般的にはＨｅ／Ｏ_２）の２０ｓｌｍの堆積チャンバへの一定のガス流で、３００ｍｍ基板に関するＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｄｕｃｅｒの薄膜堆積チャンバに関して、基板の下表面と連通している容積測定空間における許容可能な公称の圧力増大率は、毎分約６０トール未満である。一般に、圧力増大率は、毎分約５トール〜毎分約６０トールの範囲にある。この圧力増大率は、真空チャックにおける基板の誤載置を表す膜堆積における問題の指標に関して、薄膜堆積中に基板を観察することによって、経験的に決定された。

[0021]２つのインジケータが、基板と連通している容積測定空間における圧力増大率を真空チャックにおける基板の誤載置と相関させるために用いられた。インジケータの１つは、基板の上に堆積された薄膜の基板の厚さにおける均一性であった。第２のインジケータは、基板の背面の一部にわたるコーティング材料の非一様な蓄積であった。これらの変数またはこれらの変数の組み合わせのいずれかは、薄膜堆積処理に関するインジケータとして用いられてもよい。基板が真空チャックに誤載置される場合には、堆積される膜厚は、基板表面に関して均一ではない。基板が誤載置される場合には、一般的に、基板の背面の一部は、その上に膜／コーティングを有する。圧力増大率と仕様を満たし損なう処理される基板との間の相関は、対象の任意の処理に関して持たれてもよく、本発明が適用される処理が薄膜堆積処理のみに制限されるわけではないことを本発明者は意図している。

[0022]異なる周囲の縁部露出距離を有する基板を備える上述した装置とサイズの異なる真空チャッキング装置またはガス流の圧力あるいは動作処理チャンバの圧力が異なる装置の場合には、ウェーハの非処理表面と連通している容積測定空間における圧力変化速度は一般的に異なる。しかし、本開示に鑑みて、当業者は、最低限の実験によって、圧力における最大耐容増大率がどれほどであるかを決定することができる。

[0023]通常、真空チャックアセンブリは、丸い半導体ウェーハを支持するように適合される。しかし、本発明は、丸い形状以外の基板の他の形状に適用可能である。この方法は、基板が真空チャックの上に適切に載置されているかどうかを、一般的に１分未満で決定する高速手段を提供する。

[0024]本発明は、減圧化学気相堆積法（ＳＡＣＶＤ）によって基板の上に薄膜を堆積するために用いられる処理チャンバに関して記載するが、一般のＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、金属ＣＶＤおよびＡＬＤなどの薄膜／コーティング堆積の種々の方法が、例として、含まれるが、これらに限定されないことが意図されている。この方法はまた、基板が、処理中に真空チャックされる場合には、薄膜／コーティング堆積以外の処理用途において、基板載置を決定するために用いられてもよい。この方法は、薄膜堆積用の処理チャンバに限定されることを意図しているわけではない。しかし、これは、本発明の方法に関して最も重要な用途の１つである。不均一な膜堆積および膜堆積中の、基板の背面の上へのコーティング材料の移動は、コーティングされる基板の性能および基板の曲がりに関して問題を生じるだけでなく、処理中に基板を支持する真空チャックの表面および機能的な流体フローチャネルに対して著しい損傷を生じる恐れもあるからである。

[0025]本発明を実用するための装置
[0026]方法の開発中に実験のために用いられた実施形態の実施例の装置は、カリフォルニア州、サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｉｎｃ．から入手可能なＰｒｏｄｕｃｅｒのＳＡＣＶＤ処理チャンバであった。図１を参照すると、処理中（この場合には、二酸化ケイ素の薄膜の堆積中）に基板（図示せず）を支持する真空チャック／ヒータ装置１００は、通常、基板（図示せず）が存在する中央部分１０３を含む。適切に位置決めされる場合には、基板の周縁部は、真空チャック／ヒータ１００の中央部分１０３の周縁部１０２と位置合わせされる。中央部分１０３の周囲にはリップ部１１０がある。基板（図示せず）は、中央部分１０３と組み合わせて、リップ部１１０によって形成される凹部にある。また、一部の処理用途の場合には、リップ部を含まない真空チャックを用いることも可能である。

[0027]真空チャック／ヒータ１００の中央区分１０３はまた、薄膜堆積処理中に真空チャック／ヒータ１００の表面にサンプル（図示せず）を維持する際に役立つように、減圧（真空）が印加されるオリフィスである２つのチャッキングポート１０４を含む。チャッキング溝１０６はさらに、真空チャック／ヒータ１００の中央部分１０３の上に存在する基板の増大する表面積に対して減圧を印加する。通常、真空チャックの少なくとも上部分はセラミック材料であり、ヒータ（図示せず）は、処理中に基板の温度を上昇させるために用いられてもよく、セラミック材料の中に埋め込まれる抵抗ヒータである。図２を参照すると、基板は、（たとえば、弁２２２、２６４および２１４を開くことによって）基板の上表面および底表面における圧力の釣り合いを形成し、次にリフトピン孔１０８を通って引き上げられる基板リフティングピン（図示せず）を用いることによってチャック剥離されてもよい。

[0028]一般的にロボット処理デバイス（図示せず）からの真空チャック／ヒータ１００の表面の上への基板ウェーハの引渡しが不正確であり、ウェーハの周縁部が真空チャック／ヒータの中央部分１０３の円周部１０２に沿って位置していない場合には、チャッキング力の量は、基板ウェーハ（図示せず）の表面にわたって一様に印加されず、ウェーハの１つの縁部が、真空チャック／ヒータ１００の上表面１０５からわずかに盛り上がっていてもよい。基板ウェーハの縁部のわずかな盛り上がりであっても、基板ウェーハの背面の上および真空チャッキング溝１０６およびチャッキングポート１０４の中に薄膜形成材料の漏れを生じる結果となる可能性があり、チャッキングポート１０４に真空を印加するために用いられるシステム（図示せず）の中にも漏れる可能性がある。真空チャック／ヒータ１００および補助真空印加システムのこれらの内部要素における薄膜コーティングの形成は、装置を永久的に損傷するか、または洗浄のためにかなりの停止時間を必要とする可能性がある。その結果、基板ウェーハが真空チャック／ヒータ１００の上に適切に位置決めされていないことが既知である場合には、基板ウェーハが適切に位置決めされることができるまで、薄膜堆積は延期される。

[0029]真空チャック／ヒータ１００における基板ウェーハの位置を監視するために用いられることができる光学技術がある。しかし、薄膜堆積チャンバにおいて、光学素子は、膜堆積処理によってコーティングされるようになり、ウェーハ基板に対して明瞭な視線を維持することは、難題である。真空チャック／ヒータ１００の上表面１０５の下の位置で真空における減少を監視しようとしたが、真空が一定に印加されている場合には、処理チャンバから真空システムへのガスの漏れの量は、基板ウェーハの誤載置が発生したときを示すのには不十分である可能性がある。

[0030]本発明者は、真空チャック／ヒータの真空の印加が不連続であり、真空ライン管路における圧力の増大率が測定される基板ウェーハ誤載置を示す方法を開発した。真空ライン管路の容積が十分に小さく、処理チャンバから真空ライン管路へのガス流（または基板ウェーハの処理されていない表面、すなわちウェーハ背面と連通している他の小容積空間）が圧力センサを用いて容易に感知される。処理チャンバにおける圧力は、処理チャンバへのガス供給によって一定に保持される。これは、ウェーハ背面と連通している小容積空間内へ漏れるガス流を維持し、ガス流は圧力における増大に関して観察されている。処理装置が本明細書に記載されるＰｒｏｄｕｃｅｒの装置である場合には、通常、小容積空間における圧力増大を検出するために用いられる圧力センサは、一般的には少なくとも２０トールまで、さらに一般的には約５０トールまでの圧力を測定する圧力振動子である。真空ライン管路（またはウェーハ背面と連通している他の小容積空間）における圧力が、測定されて時間の関数としてプロットされてもよい。別法において、振動子によって測定される最大圧力に達するために必要な時間が、測定されてもよい。圧力増大率および圧力増大率に関して基板ウェーハの下の漏れを観察される膜形成材料の量に基づき、当業者は、許容可能でない圧力増大率を決定し、圧力増大率が許容可能な速度を超える場合には基板ウェーハの再位置決めを行うことができる。

[0031]図２は、半導体ウェーハ２０６または２５６が真空チャック／ヒータ２０４または２５４の上表面２０５または２５５の上にそれぞれに適切に載置されるどうかを測定するために用いられることができる類の流体フローシステム２００の一実施形態の概略側面図である。図２に示されるシステム２００は、２つの半導体ウェーハ２０６および２５６を処理する処理チャンバに関するシステム２００である。１度で処理チャンバにおいて処理されるウェーハの数は、システム設計に左右される。測定の精度に関して、各ウェーハの載置を独立に試験することが好都合であることが決定されている。これを念頭において、流体フローシステム２００は、所与の時間でウェーハ載置試験システムから、真空チャック／ヒータ２０４または真空チャック／ヒータ２５４の分離を可能にするように設計されている。

[0032]たとえば、真空チャックヒータ２０４におけるウェーハ２０６の載置の試験を実行することができるように、遮断弁２６４は閉鎖され、遮断弁２１４は開放されてもよい。ウェーハ２０６は、ウェーハ２０６の下に中央管路２１０へ通ずる空間２０８を残すように、真空チャック／ヒータ２０４の上表面２０５の上に載っている。ライン２３４は、真空ポンプ（図示せず）に通じている。ライン２３４に印加される減圧（真空）は、ライン２３６およびライン２３２における圧力を減圧するために用いられてもよい。ライン２３６は、ウェーハ２０６の上表面２０７における薄膜堆積中に、ウェーハ２０６の真空チャッキング中には通常開放されている真空弁２３８に通じている。これは、薄膜堆積処理中に開放される遮断弁２１４に通じているライン２１６における減圧の使用を可能にする。減圧（真空）は、小容積管路２１２を通って中央管路２１０に印加され、そこから図１に示される類のチャッキングポート１０４およびチャッキング溝１０６に印加される。ライン２４０における減圧はまた、ライン２１８を通って圧力センサ２２０へ、そこからライン２１９を通って逃し弁２２２に移送される。逃し弁２２２が開放されている場合には、減圧は、処理チャンバ２０９に通じているライン２２４にも印加される。逃し弁２２２が閉鎖され、真空弁２３８が閉鎖され、遮断弁２１４が開放されている場合には、ガス追加デバイス（図示せず）によって、処理チャンバ２０９において一定の圧力に維持されているガスは、管路２１０、小容積管路２１２、ライン２１６、圧力センサ２２０に通じているライン２１８における圧力を上昇させる。圧力増大率は、時間の関数としての、圧力の増分測定によって、または所与の圧力に達するために必要な時間の量の測定によって決定される。この圧力増大率は、処理チャンバにおいて実行されている処理によって決定される許容可能な値と比較される。当業者は、最低限の実験によって、薄膜堆積ステップなどの所与の処理ステップに関して最大の許容可能な圧力増大率を決定することができる。通常、真空チャック／ヒータ２０４への遮断弁２１４が開放され、真空チャック／ヒータ２５４への遮断弁２６４が閉鎖されている場合には、チャック／ヒータ２５４が分離され、圧力増大率が真空チャック／ヒータ２０４の上表面２０５におけるウェーハ２０６の誤載置に起因する問題が明白となる。

[0033]ウェーハ２５６は、ウェーハ２５６の下に中央管路２６０へ通ずる空間２５８を残すように、真空チャック／ヒータ２５４の上表面２５５の上に載っている。ライン２３４に印加される減圧（真空）は、ライン２３６およびライン２３２における圧力を減圧するために用いられてもよい。ライン２３６は、ウェーハ２５６の上表面２５７における薄膜堆積中に、ウェーハ２５６の真空チャッキング中には通常開放されている真空弁２３８に通じている。これは、薄膜堆積処理中に開放される遮断弁２６４に通じているライン２６６における減圧の利用を可能にする。減圧（真空）は、小容積管路２６２を通って中央管路２６０に印加され、そこから図１に示される類のチャッキングポート１０４およびチャッキング溝１０６に印加される。ライン２４０における減圧はまた、ライン２１８を通って圧力センサ２２０へ、そこからライン２１９を通って逃し弁２２２に移送される。逃し弁２２２が開放されている場合には、減圧は、処理チャンバ２０９に通じているライン２２４にも印加される。逃し弁２２２が閉鎖され、真空弁２３８が閉鎖され、遮断弁２６４が開放されている場合には、ガス追加デバイス（図示せず）によって、処理チャンバ２０９において一定の圧力に維持されているガスは、管路２６０、小容積管路２６２、ライン２６６、圧力センサ２２０に通じているライン２１８における圧力を上昇させる。圧力増大率は、時間の関数としての、圧力の増分測定によって、または所与の圧力に達するために必要な時間の量の測定によって決定される。この圧力増大率は、処理チャンバにおいて実行されている処理によって決定される許容可能な値と比較される。当業者は、最低限の実験によって、薄膜堆積ステップなどの所与の処理ステップに関して最大の許容可能な圧力増大率を決定することができる。一般的に、真空チャック／ヒータ２０４への遮断弁２６４が開放され、真空チャック／ヒータ２０４への遮断弁２１４が閉鎖されている場合には、チャック／ヒータ２０４が分離され、圧力増大率が真空チャック／ヒータ２５４の上表面２５５におけるウェーハ２５６の誤載置に起因する問題が明白となる。

[0034]ライン２３２は一般的に、ライン２３４における圧力を減圧するために利用される真空ポンプ（図示せず）のための減圧下にある。絞り弁２３０は、隔離弁２２８が開放されている場合に、処理チャンバ２０９に通じているライン２２４に印加されてもよい真空の量の制御を助けるために用いられる。個別の真空チャック／ヒータ２０４および２５４に関連する上述の弁と組み合わせたこれらの弁を制御することによって、システム内の所望の種々の関数が維持されてもよい。所望の関数を提供するための弁の制御は、所望に応じて作業員がシステムを操作することを一般的に可能にする当業界では周知の種類のプログラムされたコントローラ（図示せず）によって実行される。
[0035]実例の実施形態に関するデータ
[0036]図３は、グラフ３００および３２０を示し、各グラフは、適切に載置されていない半導体ウェーハと比べた適切に載置される半導体ウェーハに関する基板背面と連通している小容積空間における圧力の変化速度の比較を示している。両方のグラフに関して、小容積空間（基板背面と連通している管路）において圧力センサによって測定された単位がトールの圧力が、軸３０１で示されている単位が秒の時間の関数として、軸３０３で示されている。ここで、処理チャンバからの圧力は小容積空間管路に漏れることが可能になっている。グラフ３００において、曲線３０２は、小容積空間管路における圧力の急速な増大を表し、これは、ロボットウェーハ処理ツールからのウェーハの引渡し時に第１の真空チャック（図２に２５４として示される）の上表面におけるウェーハの誤載置に原因がある。圧力における増大は、２０秒で約４５トールであった。曲線３０４および３０６は、小容積空間管路における圧力の緩慢な増大を表しており、ウェーハが真空チャック上に適切に載置された場合に観察された。圧力における増大は、２０秒でわずか約７トールであった。グラフ３２０において、曲線３２２は、小容積空間管路における圧力の急速な増大を表し、第２の真空チャック（図２に２０４として示される）の上におけるウェーハの誤載置に原因がある。圧力における増大は、２０秒で約２９トールであった。曲線３２４および３２６は、小容積空間管路における圧力の緩慢な増大を表しており、ウェーハが真空チャック上に適切に載置された場合に生じた。圧力における増大は、２０秒でわずか約５トールであった。

[0037]図４Ａ〜図４Ｄは、グラフ３００および３２０に関連する比較図を提供する。図４Ａは、図２において２５４として示される真空チャックにおいてウェーハの載置が適切である場合に、ウェーハ４０２上の背面のウェーハコーティングがないことを示す。図４Ｂは、ウェーハの載置が芳しくない場合に、ウェーハ４０２の背面にあるコーティングの蓄積４０４を示す。図４Ｃは、図２において２０４として示される真空チャックにおいてウェーハの載置が適切である場合に、ウェーハ４１２上の背面のウェーハコーティングがないことを示す。図４Ｄは、図２において２０４と示される真空チャックにおけるウェーハの不適切な載置のために、その縁部の封止に漏れがある場合、ウェーハ４１２の一方の縁部で、背面のウェーハコーティングの蓄積４１４を示す。

[0038]本発明は、複数の実施形態を参照して上記に詳細に述べてきたが、本発明の範囲および精神の範囲の中の種々の変更は、本技術分野における当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲は、添付請求項によって測定されるべきである。

薄膜堆積処理のために３００ｍｍの半導体ウェーハが置かれる類の真空チャック／ヒータ１００の面１０２の概略上面図を示す。 半導体ウェーハが真空チャック／ヒータ面の上部に適切に載置されるかどうかを測定するために用いられることができる類の流体フローシステム２００の一実施形態の概略側面図である。図２に示されるシステム２００は、一度に２つの半導体ウェーハを処理する処理チャンバ用のシステムである。 グラフ３００および３２０を示しており、それぞれ、各グラフは、適切に載置されなかった半導体ウェーハに比べて、適切に載置された半導体ウェーハ基板の背面と連通された小容積空間における圧力変化の速度の比較を示す。グラフ３００は、図２において２５４として示される第１の真空チャックにおけるウェーハの載置に関するデータを示す。グラフ３２０は、図２において２０４として示される第２の真空チャックにおけるウェーハの載置に関するデータを示す。 グラフ３００および３２０に関連する比較図を提供する。図２において２５４として示される真空チャックにおいてウェーハの載置が適切である場合に、背面のウェーハコーティングがないことを示す。 グラフ３００および３２０に関連する比較図を提供する。ウェーハの載置が芳しくない場合の、ウェーハの背面のコーティングの蓄積を示す。 グラフ３００および３２０に関連する比較図を提供する。図２において２０４として示される真空チャックにおいてウェーハの載置が適切である場合に、背面のウェーハコーティングがないことを示す。 グラフ３００および３２０に関連する比較図を提供する。真空チャックにおけるウェーハの不適切な載置のために、その縁部の封止に漏れがある場合の、ウェーハの一方の縁部の、背面のウェーハコーティングを示す。

符号の説明

１００、２０４、２５４…真空チャック／ヒータ装置、１０２…真空チャック／ヒータ装置の周縁部、１０３…真空チャック／ヒータ装置の中央部分、１０４…チャッキングポート、１０５、２０５、２５５…真空チャック／ヒータ装置の上表面、１０６…チャッキング溝、１０８…リフトピン孔、１１０…リップ部、２００…流体フローシステム、２０５、２０７、２５５、２５７…半導体ウェーハの上表面、２０６、２５６…半導体ウェーハ、２０９…処理チャンバ、２１０、２６０…中央管路、２１２、２６２…小容積管路、２１４、２２２、２２８、２３０、２３８、２６４…弁、２１６、２１８、２２４、２３２、２３４、２４０、２６６…ライン、２２０…圧力センサ、３００、３２０…グラフ、３０１、３０３…グラフの軸、３０２、３０４、３０６、３２４、３２６…グラフの曲線

Claims (22)

1. 基板が真空チャックの表面の上に適切に載置されているかどうかを決定する方法であって、
   前記真空チャックの上表面が処理チャンバにおける圧力に曝されている場合には、前記処理チャンバにおいて本質的に一定の圧力を維持するステップと、
   前記基板の底表面と連通している閉じ込められた小容積の空間における減圧を生成するステップと、
   前記減圧を生成するために用いられた源から前記閉じ込められた小容積の空間を分離するステップと、
   前記閉じ込められた小容積の空間における圧力増大率または所与の圧力に達するために必要とされる時間周期を測定するステップと、
   前記圧力増大率または前記時間周期を前記真空チャックにおける前記基板の十分な載置または不十分な載置を表すインジケータと相関させるステップと、を備える方法。
2. 前記圧力増大率または設定点圧力が、前記閉じ込められた小容積の空間の一部と連通している圧力振動子を用いて測定される、請求項１に記載の方法。
3. 薄膜コーティングが前記処理チャンバにおける前記基板に施され、前記真空チャックにおける前記基板の十分な載置または不十分な載置を表す前記インジケータが、前記閉じ込められた小容積の空間における前記圧力増大率または所与の圧力に達するために必要とされる時間周期と、前記基板の背面に累積されたコーティングの量との相関によるものである、請求項１に記載の方法。
4. 前記基板が、半導体ウェーハ、フラットパネルディスプレイ基板および太陽電池基板からなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
5. 前記基板が、半導体ウェーハである、請求項４に記載の方法。
6. 前記処理チャンバにおける前記圧力が、約２００トール〜約６００トールの範囲にある、請求項１に記載の方法。
7. 前記基板の前記底表面の下の前記閉じ込められた小容積の空間における前記減圧が最初は、約０．３トール〜約１５トールの範囲にある、請求項６に記載の方法。
8. 前記処理チャンバの前記圧力による、前記閉じ込められた小容積の空間における圧力増大率が、毎分約６０トール未満である、請求項７に記載の方法。
9. 前記圧力増大率が、毎分約５トール〜毎分６０トール未満の範囲にある、請求項８に記載の方法。
10. 前記真空チャックにおける前記基板の十分な載置または不十分な載置を表す前記インジケータが、前記閉じ込められた小容積の空間における前記圧力増大率または所与の圧力に達するために必要とされる時間周期と、堆積される薄膜の厚さの均一性、背面ウェーハコーティングの量またはそれらの組み合わせとの相関によるものである、請求項１に記載の方法。
11. 前記インジケータが、薄膜の均一性であり、許容可能でない前記閉じ込められた小容積の空間における圧力増大率または所与の圧力に達するために必要とされる時間周期が、約２％を超えて変化する膜の厚さの均一性と相関する、請求項１０に記載の方法。
12. 基板が薄膜堆積処理チャンバにある少なくとも１つの真空チャックの表面の上に適切に載置されているかどうかを決定するために用いられる装置であって、
    ａ）処理されるべき基板の表面と接触している第１の圧力が制御されることができるように周辺状態から封止される処理チャンバと、
    ｂ）前記真空チャックにある中央管路と連通している少なくとも１つのオリフィスを含む前記少なくとも１つの真空チャックの前記表面と、
    ｃ）前記中央管路と直接連通している小容積管路であって、前記小容積管路の容積が十分小さいため、前記処理チャンバから前記小容積管路へのガス流により、前記基板の誤載置が発生したことのインジケータとなる第２の圧力を生成することができる小容積管路と、
    ｄ）前記第２の圧力を生成するために用いられ、前記処理チャンバ、前記小容積管路、またはその両方に連通している、少なくとも１つの真空システムと、
    ｅ）前記オリフィスと連通している前記小容積管路の前記真空システムからの分離、および前記処理チャンバの前記第２の圧力を生成するために用いられる前記真空システムからの分離を可能にする分離デバイスと、
    ｆ）前記小容積管路と連通しており、前記小容積管路における圧力を測定する圧力感知デバイスと、
    ｇ）前記装置を構成するデバイスと連通しているプログラムされたコントローラであって、前記小容積管路における前記圧力と相関されるインジケータを参照し、前記基板が前記真空チャック表面の上に適切に載置されているかどうかを決定し、当該決定により前記薄膜堆積処理チャンバでの処理を改善するようになっているコントローラと、を備える装置。
13. 前記第１の圧力が、大気圧未満である、請求項１２に記載の装置。
14. 前記小容積管路において、大気圧未満である前記第２の圧力を生成するために用いられる前記少なくとも１つの真空システムが、前記処理チャンバにおける大気圧未満である圧力を生成するためにも用いられる、請求項１３に記載の装置。
15. 前記管路における前記第２の圧力を前記処理チャンバにおける前記第１の圧力未満であることを可能にするように適合される弁調節システムが存在する、請求項１４に記載の装置。
16. 前記インジケータが、前記小容積管路における圧力の増大率に相関される、請求項１２に記載の装置。
17. 前記インジケータが、前記小容積管路における公称の指定圧力に達するために必要とされる時間に相関される、請求項１２に記載の装置。
18. 前記インジケータの許容可能な範囲が、一連の基板に堆積された薄膜から経験的に決定される膜厚の均一性と相関する、請求項１６に記載の装置。
19. 前記インジケータの許容可能な範囲が、一連の基板の堆積された薄膜から経験的に決定される膜厚の均一性と相関する、請求項１７に記載の装置。
20. 前記インジケータが、一連の基板の計測から経験的に決定される背面コーティング堆積率と相関する、請求項１８に記載の装置。
21. 前記インジケータが、一連の基板の計測から経験的に決定される背面コーティング堆積率と相関する、請求項１９に記載の装置。
22. 前記処理チャンバが、複数の真空チャックを含み、前記真空チャックがそれぞれ、前記圧力感知デバイスと連通している個別の小容積管路と連通している、請求項１２に記載の装置。

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