JPH1027566A - 基板保持装置 - Google Patents

基板保持装置

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JPH1027566A
JPH1027566A JP20133296A JP20133296A JPH1027566A JP H1027566 A JPH1027566 A JP H1027566A JP 20133296 A JP20133296 A JP 20133296A JP 20133296 A JP20133296 A JP 20133296A JP H1027566 A JPH1027566 A JP H1027566A
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JP
Japan
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substrate
power supply
electrostatic chuck
holding device
potential
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JP20133296A
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Katsuo Naito
勝男 内藤
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電チャックを用いた基板保持装置を改良す
ることによって、基板を機械的に走査すると否とに拘わ
らず、基板の帯電状態を監視することができるようにす
る。 【解決手段】 静電チャック6の二つの電極10、12
に直流電圧+V、−Vを供給する正電源14および負電
源16に流れる電流I1 およびI2 をそれぞれ計測する
電流計測器18および20を設けた。かつ、これらで計
測した電流I1 およびI2 の電流差ΔI=I2 −I1
求める演算回路22を設けた。この電流差ΔIは、基板
表面の電位VS に比例している。更にこの例では、この
電流差ΔIが基準値E1 よりも大きい場合に警報信号S
を出力する比較回路26を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、基板にイオンビ
ームを照射して当該基板にイオン注入等の処理を施す際
に当該基板を保持するものであって、双極型の静電チャ
ックを用いた基板保持装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の基板保持装置の従来例を図4に
示す。この基板保持装置は、イオンビーム2が照射され
る基板(例えばウェーハ)4を静電気によって吸着する
双極型の静電チャック6と、この静電チャック6の二つ
の電極、即ち正電極10および負電極12に互いに逆極
性で大きさのほぼ等しい直流電圧+Vおよび−Vをそれ
ぞれ供給する正電源14および負電源16とを備えてい
る。
【0003】静電チャック6は、例えばセラミックのよ
うな絶縁物8内の表面近くに、例えば共に半円形をした
正電極10および負電極12が相対向して円形を成すよ
うに埋め込まれている。
【0004】両電源14、16から静電チャック6に上
記電圧を供給すると、基板4と電極10、12間に正負
の電荷が溜まり、その間に働くクーロン力によって基板
4が吸着保持される。その状態で、基板4にイオンビー
ム2を照射してイオン注入等の処理を施すことができ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記基板4は、イオン
ビーム2の照射に伴って正電荷が入射するので、正に帯
電(チャージアップ)し易い。特にこの帯電は、静電
チャック6の使用、基板4の大口径化、およびイオ
ンビーム2の大電流化、に伴って著しくなる。これは、
静電チャック6を用いるとその絶縁物8上に基板4が
保持されるため、基板表面の電荷が逃げにくくなる、
基板4が大口径化すると、基板4の周辺部から二次電子
が発生したとしてもそれが基板4の中央部に達しにく
く、かつ基板4の中央部の電荷が周囲へ逃げにくくな
る、イオンビーム2が大電流化すると基板4に入射す
る電荷量が増大する、等の理由による。
【0006】このような基板4の帯電を放置しておく
と、基板4上で絶縁破壊が生じる等の不具合が発生す
る。
【0007】このような基板帯電による不具合発生を防
止するためには、基板4にプラズマシャワーを供給する
等して基板4の帯電を低減する手段を設けるだけでな
く、基板4の帯電状態を監視する手段を設けることが有
効である。
【0008】ここでは後者を取り上げることにすると、
基板4の帯電状態を監視する手段としては、従来、基板
表面の電位を計測する表面電位計が用いられていたが、
基板4およびそれを保持する静電チャック6を機械的に
走査(例えばアームによる往復走査やディスクによる回
転。これらはメカニカルスキャンと呼ばれる。)する場
合は、動いている基板4の表面電位を計測する必要があ
るため、表面電位計による計測は実際上は非常に困難で
ある。
【0009】そこでこの発明は、上記のような静電チャ
ックを用いた基板保持装置を改良することよって、基板
を機械的に走査すると否とに拘わらず、基板の帯電状態
を監視することができるようにすることを主たる目的と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の基板保持装置
は、前記正電源および負電源に流れる電流をそれぞれ計
測する二つの電流計測器と、この二つの電流計測器でそ
れぞれ計測した電流の大きさの差を求める演算回路とを
備えることを特徴とする。
【0011】静電チャック上の基板と静電チャックの二
つの電極との間にそれぞれ存在する抵抗分は、静電チャ
ックが通常は対称性を有しているので、互いにほぼ等し
い。
【0012】この二つの電極に正電源および負電源から
大きさのほぼ等しい直流電圧を供給するので、基板表面
の電位が0の場合は、両電源に流れる電流は互いにほぼ
等しい。
【0013】基板が帯電することによって基板表面の電
位が0でなくなると、その分、基板と二つの電極間に印
加される電圧にアンバランスが生じるので、正電源およ
び負電源に流れる電流に差が生じる。この差は、基板表
面の電位に比例する。
【0014】従って、正電源および負電源に流れる電流
を電流計測器によってそれぞれ計測し、かつ両電流の大
きさの差を演算回路で求めることによって、基板表面の
電位、即ち基板の帯電状態を監視することができる。
【0015】しかも、元々静電チャック用に設けてある
正電源および負電源に流れる電流を計測するものである
ため、表面電位計の場合と違って、基板を機械的に走査
すると否とに拘わらず、しかも非常に簡単に、基板の帯
電状態を監視することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は、この発明に係る基板保持
装置の一例を示す図である。図4の従来例と同一または
相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該
従来例との相違点を主に説明する。
【0017】この実施例においては、前述した正電源1
4および負電源16に直列に、それらに流れる電流I1
およびI2 をそれぞれ計測する電流計測器18および2
0をそれぞれ接続している。
【0018】更に、この二つの電流計測器18および2
0でそれぞれ計測した電流I1 およびI2 の大きさの差
ΔI(この例ではΔI=I2 −I1 )を求める演算回路
22と、この演算回路22で求めた電流差ΔIが基準値
1 よりも大きい場合に警報信号Sを出力する比較回路
26とを設けている。
【0019】図3は、静電チャックおよびその電源回路
周りの等価回路図である。静電チャック6上の基板4と
静電チャック6の正電極10および負電極12との間に
は、抵抗分がそれぞれ存在する。静電チャック6は通常
は対称性を有しているので、即ち両電極10および12
の寸法や埋込み位置等が互いにほぼ等しいので、上記二
つの抵抗分の値も互いにほぼ等しい。これをRとする。
【0020】基板4の表面に電位VS が存在するという
ことは、図3中に示すように、基板4の表面とアース間
に当該電位VS を印加する電圧源が存在するのと等価で
ある。この電位VS は、前述したように通常はイオンビ
ーム2を基板4に照射することによって発生する。
【0021】上記正電極10および負電極12に正電源
14および負電源16から、前述したように互いに逆極
性で大きさのほぼ等しい直流電圧+Vおよび−Vをそれ
ぞれ供給するので、両電源14および16に流れる電流
1 およびI2 は、基板表面の電位をVS とした場合、
次式で表すことができる。
【0022】
【数1】I1 =(V−VS )/R
【0023】
【数2】I2 =(V+VS )/R
【0024】この数1および数2より、両電流の差ΔI
=I2 −I1 を考えると、これは次式で表すことができ
る。
【0025】
【数3】ΔI=I2 −I1 =2VS /R
【0026】この数3から分かるように、基板表面の電
位VS が0の場合は、ΔI=0になり、基板4が帯電す
ることによって基板表面の電位VS が0でなくなると、
ΔIは当該電位VS に比例して大きくなる。
【0027】前述した演算回路22は、このような電流
差ΔIを求めるものである。従ってこのようにして求め
た電流差ΔIの大きさによって、基板表面の電位VS
即ち基板4の帯電状態を監視することができる。
【0028】しかも、元々静電チャック6用に設けてあ
る正電源14および負電源16に流れる電流I1 および
2 を計測するものであるため、表面電位計の場合と違
って、基板4およびそれを保持する静電チャック6を機
械的に走査すると否とに拘わらず、しかも非常に簡単
に、基板4の帯電状態を監視することができる。その結
果、基板帯電による前述したような不具合発生を未然に
防止することが可能になる。
【0029】更にこの実施例では、演算回路22で求め
た電流差ΔIを基準値E1 と比較して前者の方が大きい
場合に警報信号Sを出力する比較回路26を設けている
ので、基板4の帯電量が異常に大きくなって基板表面の
電位VS が異常に高くなったことを、この警報信号Sに
よって簡単に判断することができる。
【0030】この警報信号Sの利用の仕方としては、例
えば、この警報信号Sを上位の制御装置に供給して、警
報信号Sの出力時に即刻、基板4に対するイオンビーム
照射を中止するインターロックをかけても良いし、ある
いはこの警報信号Sに基づいて警報を出してそれを運転
員に知らせる等しても良い。
【0031】次に他の実施例を、上記実施例との相違点
を主体に説明する。
【0032】上記数1および数2を変形すると、それぞ
れ次の数4および数5が得られる。
【0033】
【数4】VS =V−RI1
【0034】
【数5】VS =RI2 −V
【0035】この数4および数5より次式が得られる。
【0036】
【数6】R=2V/(I1 +I2
【0037】この数6を数4に代入すると次式が得られ
る。
【0038】
【数7】VS =2V{1/2−I1 /(I1 +I2 )}
【0039】即ち、前述した電流I1 、I2 および電圧
Vに基づいて、この数7から、基板表面の電位VS その
ものを求めることが可能である。
【0040】図2はそのようにする実施例を示すもので
あり、その演算回路24は、電流計測器18、20でそ
れぞれ計測した電流I1 、I2 および正電源14から出
力される直流電圧Vを取り込み、それらに基づいて、上
記数7の演算を行う。但し、負電源16から出力される
直流電圧−Vを取り込んでその絶対値を求めても良い。
同図中の比較回路28は、この演算回路24で求めた電
位VS と基準値E2 とを比較して前者の方が大きい場合
に警報信号Sを出力する。
【0041】従って、この図2の実施例によっても、図
1に示した実施例の場合と同様の効果が得られる。しか
もこの図2の実施例の場合は、基板表面の電位VS その
ものを求めて監視することができるという利点がある。
【0042】
【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。
【0043】請求項1記載の発明によれば、正電源およ
び負電源にそれぞれ流れる電流の大きさの差を演算回路
で求めることができ、この電流差は基板表面の電位に比
例しているので、この電流差によって、基板表面の電
位、即ち基板の帯電状態を監視することができる。その
結果、基板帯電による不具合発生を未然に防止すること
ができる。
【0044】しかも、元々静電チャック用に設けてある
正電源および負電源に流れる電流を計測するものである
ため、表面電位計の場合と違って、基板を機械的に走査
すると否とに拘わらず、しかも非常に簡単に、基板の帯
電状態を監視することができる。
【0045】請求項2記載の発明によれば、前記演算回
路で求めた電流差が基準値よりも大きい場合に警報信号
を出力する比較回路を更に備えているので、基板の帯電
量が異常に大きくなって基板表面の電位が異常に高くな
ったことを、この警報信号によって簡単に判断すること
ができる。
【0046】請求項3記載の発明によれば、演算回路に
おいて基板表面の電位そのものを求めることができるの
で、基板表面の電位そのものに基づいて基板の帯電状態
を監視することができる。
【0047】しかも、元々静電チャック用に設けてある
正電源および負電源に流れる電流ならびに当該正電源ま
たは負電源から出力する直流電圧を計測するものである
ため、表面電位計の場合と違って、基板を機械的に走査
すると否とに拘わらず、しかも非常に簡単に、基板の帯
電状態を監視することができる。
【0048】請求項4記載の発明によれば、前記演算回
路で求めた基板表面の電位が基準値よりも大きい場合に
警報信号を出力する比較回路を更に備えているので、基
板の帯電量が異常に大きくなって基板表面の電位が異常
に高くなったことを、この警報信号によって簡単に判断
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る基板保持装置の一例を示す図で
ある。
【図2】この発明に係る基板保持装置の他の例を示す図
である。
【図3】静電チャックおよびその電源回路周りの等価回
路図である。
【図4】従来の基板保持装置の一例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
2 イオンビーム 4 基板 6 静電チャック 8 絶縁物 10 正電極 12 負電極 14 正電源 16 負電源 18、20 電流計測器 22、24 演算回路 26、28 比較回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオンビームが照射される基板を静電気
    によって吸着する双極型の静電チャックと、この静電チ
    ャックの二つの電極に互いに逆極性で大きさのほぼ等し
    い直流電圧をそれぞれ供給する正電源および負電源とを
    備える基板保持装置において、前記正電源および負電源
    に流れる電流をそれぞれ計測する二つの電流計測器と、
    この二つの電流計測器でそれぞれ計測した電流の大きさ
    の差を求める演算回路とを備えることを特徴とする基板
    保持装置。
  2. 【請求項2】 前記演算回路で求めた電流差が基準値よ
    りも大きい場合に警報信号を出力する比較回路を更に備
    える請求項1記載の基板保持装置。
  3. 【請求項3】 イオンビームが照射される基板を静電気
    によって吸着する双極型の静電チャックと、この静電チ
    ャックの二つの電極に互いに逆極性で大きさのほぼ等し
    い直流電圧をそれぞれ供給する正電源および負電源とを
    備える基板保持装置において、前記正電源および負電源
    に流れる電流をそれぞれ計測する二つの電流計測器と、
    この二つの電流計測器でそれぞれ計測した電流および前
    記正電源または負電源から出力する直流電圧の大きさに
    基づいて、基板表面の電位を求める演算回路とを備える
    ことを特徴とする基板保持装置。
  4. 【請求項4】 前期演算回路で求めた基板表面の電位が
    基準値よりも大きい場合に警報信号を出力する比較回路
    を更に備える請求項3記載の基板保持装置。
JP20133296A 1996-07-10 1996-07-10 基板保持装置 Pending JPH1027566A (ja)

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