JPH07211768A - 静電吸着装置の保持状態確認方法 - Google Patents

静電吸着装置の保持状態確認方法

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JPH07211768A
JPH07211768A JP193994A JP193994A JPH07211768A JP H07211768 A JPH07211768 A JP H07211768A JP 193994 A JP193994 A JP 193994A JP 193994 A JP193994 A JP 193994A JP H07211768 A JPH07211768 A JP H07211768A
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electrostatic
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electrode plate
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Ikuyo Moriai
郁代 盛合
Hiroyuki Kitsunai
浩之 橘内
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Abstract

(57)【要約】 【目的】静電吸着装置によってウエハの反りが矯正さ
れ、確実に固定されたか否かの確認手段となる静電吸着
装置のモニタ方法を提供する。 【構成】静電吸着装置の被保持物体1と電極板3によっ
て形成される電気回路に吸着状態を示すパラメータの検
出手段6を設け、検出されたデータと、あらかじめデー
タ収納部9内に納められているデータとを比較回路8で
比較することにより吸着状態を確認する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導体またはシリコンウ
エハのような半導体等、微細加工に供される試料を固定
保持する静電吸着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハ等の試料をエッチング、あ
るいはスパッタ,CVD等のような成膜を施す場合に
は、試料を装置の所定の位置に固定保持することが必要
となる。特に、半導体ウエハ上に微細パターンを加工す
る場合には、ウエハのパターン焼き付けのため、反りを
矯正し平坦化を行う、あるいはエッチング、成膜時の熱
伝導率向上の目的で、ウエハを確実に密着固定すること
等が要求される。従来から、このような用途の試料保持
手段として、真空中でも使用でき、またウエハ裏面全体
にて一様に吸着力を発生することができる静電吸着装置
が用いられている。さらに、真空中でウエハ保持ができ
るため、真空中高速搬送の保持装置としても利用されて
いる。この静電吸着装置は、電極板および誘電体とを積
層して構成され、電極板と試料間に電位差を生じさせる
ことにより、クーロン力を発生させ誘電体上に試料を吸
着保持させるものである。
【0003】このような静電吸着装置に関しては、例え
ば、特開昭59−79545 号公報,特開平4−216650号公報
等がある。特開昭59−79545号公報では、吸着状態の確
認手段として、静電吸着装置を構成する回路に流れる定
常電流を用いている。また、特開平4−216650 号公報で
は、吸着状態の確認手段として、ウエハと電極間の静電
容量を用いている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、すでに述べ
たように半導体製造におけるエッチング、あるいは、ス
パッタ,CVD等の半導体ウエハ上に微細パターンを加
工する場合には、ウエハの反りを矯正し平坦化を行う、
あるいは熱伝導率向上の目的で、ウエハを確実に吸着固
定すること等が要求されるため、その吸着状態を確認す
る必要がある。
【0005】特開昭59−79545 号公報の開示例では、静
電吸着の確認手段として、静電吸着装置を構成する回路
に流れる定常電流を検出し、固定保持されたか否か確認
を行っているが、プロセスを経てきたウエハの被吸着面
には、プロセスの種類によって異なった膜が形成されて
おり、抵抗値が異なるため、測定される定常電流値はウ
エハの通ったプロセスによりまちまちの値を示す。した
がって、測定された電流値によって一意的に平坦化され
たか否かの判断をするには不十分である。
【0006】また、特開平4−216650 号公報に挙げられ
る開示例では、吸着状態の確認手段として、ウエハとウ
エハ下面に設置された電極の静電容量を測定し、ウエハ
が理想的に保持された状態との容量の変化から吸着状態
を判断しているが、先に述べたように、プロセスを経た
ウエハ表面にはプロセスにより異なった種類の膜が、異
なった厚さで形成されているため、測定される静電容量
はウエハにより異なり、静電容量の値のみで一意的に確
認することはできない。
【0007】以上、どちらの開示例の場合もプロセス中
にウエハ裏面に付着する膜の材質,膜厚による影響等が
考慮されていないため、確実に吸着されたか否か、ある
いは被保持物体の吸着状態が理想的に吸着されている場
合の何割程度の吸着力であるかの判断は不可能である。
【0008】本発明の目的は、静電吸着装置において、
ウエハが吸着されている場合の吸着状態、および吸着力
を評価する方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は静電吸着装置に吸着の際に変化するパラメ
ータの検出手段を設け、さらに理想的に吸着された場合
に検出されるべきパラメータをデータ収納部に納め、デ
ータベースをあらかじめ作成しておき、被保持物吸着時
のパラメータの値と、データベース内の理想的に吸着さ
れた場合の値とを比較評価する。すなわち、吸着確認の
ために様々な種類のプロセスを経たウエハを被保持物と
し、それぞれについて吸着,脱離の際に示すパラメータ
の値をモニタリングしデータベースとする。ここでいう
吸着状態を示すパラメータとは、例えば、回路に流れる
電流値、またはウエハ・静電吸着装置間の静電容量、あ
るいはウエハ・静電吸着装置間の隙間でも良い。すなわ
ち、吸着されたことにより変化するパラメータであれば
よい。
【0010】
【作用】静電吸着装置の電極板と被保持物体に電圧を印
加した場合、両者の間には吸着力が生じ、吸着状態を示
す様々なパラメータを示す。
【0011】例えば、すでに述べたようにそれは回路に
流れる電流値,ウエハ・静電吸着装置間の静電容量、ま
たはウエハ・静電吸着装置間の隙間である。
【0012】本発明の静電吸着装置保持状態確認方法
は、被保持物体と静電チャック間の吸着時に変化する吸
着状態を示すパラメータの検出手段を設け、あらかじめ
確実に吸着された場合のパラメータを検出し、装置内部
のデータ収納部に収納しデータベース化しておく。吸着
状態を確認する際は、データベース中より引きだしたデ
ータと実際にウエハを吸着したときに示すパラメータと
を比較することにより吸着状態を評価する。データベー
ス中のデータと測定値を比較する際にはしきい値を設
け、これを基準に吸着力の有無を判断できる。さらに、
吸着力が有りと判断された場合には、パラメータの絶対
値から吸着力が理想的に吸着した場合の何割程度になる
かが判断できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0014】図1は本発明の第一の実施例を示す断面図
である。図1において、1は固定保持される被保持物
体、例えば、半導体ウエハ、2は静電吸着装置を構成す
る誘電体、3は電極板であり、4はウエハから取られる
導通部、7はウエハ1と電極板3との間に電位差を発生
させる電源である。なお、導通部4は、確実にウエハ1
から導通を取るため弱いばね系10を介してウエハ1に
接触している。また、誘電体2の抵抗率は使用温度で抵
抗率109Ωcm から1011Ωcmが好ましい。6は吸着状
態を示すパラメータを検知する検出器であり、8は検出
器6からの信号を受けデータ収納部9内のデータをもと
に比較を行い、吸着確認信号を出力する比較回路であ
る。
【0015】このように構成された静電吸着装置におい
て、まず、ウエハ1は静電吸着装置の吸着面2′に載せ
られ、電源7により所定の電圧が電極板3とウエハ1と
の間に印加される。そして、ウエハ1はこのとき発生す
る静電気力によって吸着面2′に吸着保持される。ウエ
ハ搬送、あるいは所定の処理が終わりウエハを静電吸着
装置から開放する場合には電源7により印加された電圧
を切断する。
【0016】このような操作を施した場合、ウエハ1,
電極板3間では吸着・脱離の際に様々なパラメータの変
化を示す。例えば、それは回路に流れる電流値,ウエハ
・静電吸着装置間の静電容量、またはウエハ・静電吸着
装置間の隙間である。そこで本実施例では、まず静電吸
着装置に、ウエハが通過し得る様々なプロセスを経てき
たウエハが確実に吸着された場合に示すパラメータの値
を、プロセスと対応させて、あらかじめデータ収納部9
に納めデータベース化しておく。実際にウエハを吸着さ
せた場合の吸着力を評価するときには、そのとき示す値
とそのウエハが通過したプロセスに対応するデータ収納
部9内のデータ、すなわち、理想的に吸着されたときに
示すパラメータの値を呼び出し、比較回路8にて比較す
ることにより行う。比較の際にはしきい値を設け、これ
を基準に吸着力の有無を判断できる。さらに、吸着力が
有りと判断された場合、パラメータの絶対値を比較する
ことにより、その吸着力が理想的に吸着した場合の何割
程度の値であるかも評価することができる。
【0017】図2は本発明の第二の実施例の断面図であ
り、図3は静電吸着装置の電極板,誘電体,被保持物体
で形成される回路に流れる電流値の時間変化の波形図で
ある。
【0018】第二の実施例は、第一の実施例における吸
着確認パラメータ検出手段6として、電流検知器11を
設け、電流値の変化をモニタリングしたものである。こ
の場合、静電吸着装置を構成する回路間に流れる電流は
図3のようなパターンを示す。電圧印加時、すなわち、
吸着開始時t1 にはウエハ1と電極板3間に電荷が蓄積
されるために過渡的にピーク値V2 を持つ電流12が流
れ、電荷の蓄積が終了するt2 から誘電体2の持つ抵抗
値に対応する微小電流V1 が流れる。そして、電圧切断
時、すなわち、ウエハ1の脱離時t3 にはウエハ1と電
極板3間に蓄積された電荷が放電されるために逆向きに
ピーク値V3 を持つ電流13が流れた後に電流値は零と
なる。
【0019】従って、ピーク電流値V2 ,定常電流値V
1 は、吸着確認のためのパラメータになり得る。あるい
はピーク電流V2 を時間で積分すれば、蓄積された電荷
量になるため、この積分値を吸着確認のパラメータとす
ることもできる。しかし、この場合、ウエハの吸着面、
すなわち、裏面には、種々のプロセスを通過してくるた
めに、例えば、SiO2 膜やTiN膜などの絶縁膜が付
いており、通過してきたプロセスの種類によって異なっ
た抵抗値を持つ。すなわち、通過したプロセスの種類に
よって異なった電流波形(ピーク値,定常電流値)を示
す。
【0020】そこであらかじめ、通過し得るプロセスの
種類に対応したウエハにより、確実に吸着された場合の
電流値の変化をモニタして、データベース化しておく。
本実施例では、電流検出手段11によって検出された値
とデータ収納部9内のデータとを比較回路で比較し、吸
着状態を確認し、吸着状態確認信号を出力する。例え
ば、ピーク電流値V2 を吸着確認パラメータとするなら
ば、しきい値を設定しておき、ウエハ1と電極板3が吸
着する際のピークの大きさがデータベース中のデータの
しきい値より大きければ吸着力が有り、小さければ吸着
力が無いものとし、吸着確認の手段にできる。また、吸
着力が有ると判断された場合、さらにピーク値の大きさ
からその吸着力が理想的に吸着した場合の何割程度発生
しているかを確認する手段にもなる。このほか確認のパ
ラメータとして定常電流値を用いて、同じように比較評
価することもできる。
【0021】電流検出手段は、回路中に微小電流計を設
置してもよいし、静電吸着装置の誘電体2の抵抗値に対
して十分小さい値を持つ既知の抵抗を直列に設置してそ
の両端の電圧を計測することによって電流値を検出して
も簡便でよい。また、本発明における電流検出手段はこ
れらの方法に限定されるものではない。
【0022】さらに、本モニタ方法による結果をフィー
ドバックし、電源からの電圧を制御する、あるいは静電
チャックを搭載している装置全体、例えば、エッチャ等
の半導体製造装置、あるいは真空ロボット等の制御装置
にフィードバックして装置全体の安全装置、あるいは運
転モニタとして利用することもできる。
【0023】本実施例では、各回路の電極板が一枚であ
り、ウエハから導通を取る方式のいわゆる単極型の静電
吸着装置に関して説明したが、双極型の静電吸着装置に
おいても同様の効果が得られる。
【0024】次に第三の実施例を図4に従い説明する。
本実施例では、第一の実施例における吸着確認パラメー
タ検出手段6としてウエハ1と電極板3間に静電容量検
出手段14を設け、静電容量の変化をモニタしたもので
ある。
【0025】静電吸着力は、被保持物体であるウエハ1
と電極板3との間の静電容量に比例する。したがって、
ウエハと電極間の静電容量をモニタしておけば、吸着の
有無を判断できる。しかし、ウエハの吸着面、すなわち
裏面には種々のプロセスを通過してくるために、例え
ば、SiO2 膜や、TiN膜などの絶縁膜が付いてお
り、通過してきたプロセスの種類によって異なった誘電
率を持つ。すなわち、通過してきたプロセスの種類によ
って異なった静電容量を示す。
【0026】そこで本実施例ではあらかじめ、通過し得
るプロセスの種類に対応したウエハにより、確実に吸着
された場合の静電容量の値をモニタして、データベース
化しておく。吸着力評価の際には、しきい値を設定して
おき、静電容量がしきい値より大きければ吸着力があ
り、小さければ吸着力がないものと判断する。
【0027】ウエハ1の変形量が大きすぎたり、異物が
ウエハ1と吸着面2′の間に挟まれたような場合にはウ
エハと電極板の距離が大きくなるため、静電容量は小さ
くなり吸着力は低下する。従って静電容量が理想的に吸
着した場合の何割になっているかで、吸着力が理想的に
吸着している場合の何割になっているかが判断できる。
【0028】さらに、第二の実施例と同様、本モニタ方
法による結果をフィードバックし、電源からの電圧を制
御する、あるいは静電チャックを搭載している装置全
体、例えばエッチャー等の半導体製造装置、あるいは真
空ロボット等の制御装置にフィードバックして装置全体
の安全装置、あるいは運転モニタとして利用することも
できる。
【0029】また、本実施例では、各回路の電極板が一
枚であり、ウエハから導通を取る方式の、いわゆる、単
極型の静電吸着装置に関して説明したが、双極型の静電
吸着装置においても同様の効果が得られる。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、静電吸着装置上でウエ
ハが確実に保持されたか否か、また、平坦化されたか否
かモニタすることができる。また、膜の材質,膜厚に応
じて比較できるため、各種ウエハが理想的に吸着してい
る場合と比較して、どの程度の吸着力が作用しているか
のモニタにもなり、確実なウエハ上への処理を行うため
の試料保持装置の保持状態確認方法を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を示す断面図。
【図2】本発明の第二の実施例を示す断面図。
【図3】静電吸着装置の回路に流れる電流波形図。
【図4】本発明の第三の実施例を示す断面図。
【符号の説明】
1…ウエハ、2…誘電体、3…電極板、4…導通部、5
…絶縁体、6…吸着確認パラメータ検出手段、7…電
源、8…比較回路、9…データ収納部、10…ばね、1
1…電流値検出手段、12,13…電流のピーク値、1
4…静電容量検出器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電極板及び誘電体とを積層し、前記電極板
    と被保持物体間に電位差を生じさせることによって前記
    誘電体に前記被保持物体を吸着させる静電吸着装置にお
    いて、前記誘電体と被吸着物との吸着状態を示すパラメ
    ータの検出手段と、前記被保持物体の吸着時のパラメー
    タを装置内部にメモリするデータ収納部を設け、前記デ
    ータ収納部内のデータと実際に吸着時に示すパラメータ
    との比較により保持状態を評価確認することを特徴とす
    る静電吸着装置の保持状態確認方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、吸着状態確認のための
    パラメータとして、前記静電吸着装置の前記被保持物体
    と前記電極板によって形成される電気回路に電流検出手
    段を設け、前記被保持物体の吸着時、及び脱離時に発生
    する電流波形のピーク値または定常電流値を用い、これ
    に従い保持状態を評価確認する静電吸着装置の保持状態
    確認方法。
  3. 【請求項3】請求項1において、吸着状態確認のための
    パラメータとして、前記静電吸着装置の前記被保持物体
    と前記電極板の間に静電容量測定手段を設け、静電容量
    をモニタリングし、これに従い保持状態を評価確認する
    静電吸着装置の保持状態確認方法。
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