KR20110015404A

KR20110015404A - 정전 클램프 옵티마이저

Info

Publication number: KR20110015404A
Application number: KR1020100076489A
Authority: KR
Inventors: 피터 맥안; 토시오 우에하라
Original assignee: 트렉 인코포레이티드
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2011-02-15
Also published as: CN102081362B; CN102081362A; US20110032654A1; US8514544B2; JP2011054959A; DE102010039104A1; FR2948890A1

Abstract

정전 클램프를 제어, 모니터링, 및 최적화하는데 사용될 수 있는 시스템이 개시된다. 본 발명의 일실시형태에서는 컴퓨터 제어 회로, 및 하나 이상의 증폭기가 포함된다. 또한, 신호 평가 회로는 제어 회로의 출력 신호에 감지 신호를 제공하기 위해 포함되고 사용될 수 있다. 신호 평가 회로는 정전 클램프의 커패시턴스를 모니터링하기 위해 사용될 수 있는 감자 신호를 제공할 수 있다. 또한, 신호 평가 회로는 정전 클램프의 성능을 모니터링하고, 제어 회로에 성능 정보를 제공하는 회로 소자를 포함할 수 있다.

Description

정전 클램프 옵티마이저{ELECTROSTATIC CLAMP OPTIMIZER}

본 출원은 2009년 8월 7일에 출원된 미국 가특허출원 61/232,028에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은 정전 클램프에 관한 것이다. 본 발명은 정전 클램프의 동작을 최적화하는 시스템 또는 방법으로서 실시될 수 있다.

정전 클램프는 웨이퍼상에 여러가지 처리가 수행되는 동안 실리콘 웨이퍼를 확실히 유지하기 위한 반도체 산업에 사용된다. 기계적 클램프에 비해서 정전 클램프는 (a) 향상된 열 전달 능력, (b) 칩핑 및 다른 기계적 결함을 야기하는 웨이퍼상의 기계적 마모의 감소, (c) 밀봉 가능한 제품의 생산에 사용될 수 있는 웨이퍼의 유효 영역의 증가, (d) 생성된 미립자 수의 감소, (e) 스퍼터링에 사용된 이온 빔으로부터 클램프의 오염의 감소, 및 (f) 웨이퍼의 표면에 걸친 클램핑 포스의 균일성을 포함하는 중요한 장점을 갖는다.

반도체 산업은 정전 클램프를 사용하는 산업만 있는 것은 아니다. 예컨대, 일부 LCD(liquid crystal display) 제조업체는 처리중에 특수 유리를 유지하기 위해 정전 클램핑 기술을 사용한다. 태양 전지 산업도 정전 클램프를 사용한다.

정전 클램프는 커패시터를 생성함으로써 워크 피스(예컨대, 작업중인 반도체 웨이퍼, 유리, 또는 다른 물체)를 유지한다. 워크 피스가 정전 클램프에 유지될 수 있도록 하기 위해 워크 피스 도전성이거나 클램핑 전에 도전성 플레이팅이 워크 피스에 적용된다. 간단한 정전 클램프에 있어서, 워크 피스는 커패시터의 전극이 되고, 클램프는 다른 전극을 제공한다. 클램프가 단일 전극만을 갖는 경우에 워크 피스는 통상적으로 도체 또는 이온화된 가스를 통해 지면에 전기적으로 접속되어야 한다. 클램프 전극이 변경되면 워크 피스는 전극의 영역에서 역으로 충전되고, 클램프 전극으로 어트랙팅(attracting)된다. 클램핑 포스는 쿨롱의 법칙을 사용하여 산출될 수 있다.

정전 클램프는 클램프 전극과 워크 피스 사이에 물질의 얇은 층을 형성한다. 본 명세서에 있어서, 물질은 클램프 전극과 워크 피스 사이에 존재하는 정전 클램프에 의해 형성되고, "배리어 물질"이라 불린다. 통상적으로, 배리어 물질의 두께는 수십 미크론의 단위이다. 정전 클램프 기술에 의거하여 배리어 물질은 순수 유전체(Coulombic 클램프의 경우에) 또는 반절연 물질(Johnsen-Rahbek 클램프의 경우에)이 될 수 있다.

더 복잡한 정전 클램프에 있어서, 클램프는 하나 이상의 전극을 형성한다. 클램프가 두개의 전극(별칭은 바이-폴라 클램프)을 갖는 경우에 있어서, 클램프 전극 중 제 1 전극상의 전하는 상기 전극 중 제 2 전극상의 전하의 반대 자성이다. 이러한 배치는 배리어 물질을 통해 워크 피스에 대하여 하나의 클램프 전극으로부터, 그리고 다른 클램프 전극으로 배리어 물질을 통해 커패시턴스를 형성한다. 둘 이상의 전극을 갖는 정전 클램프는 바이-폴라 클램프상의 배리에이션(variation)이지만 바이-폴라 클램프와 유사한 방식으로 동작한다.

정전 클램프에 의한 하나의 이슈는 워크 피스가 "디클램핑"되는데 걸리는 시간 길이이다. 디클램핑은 워크 피스가 정전 클램프로부터 릴리징(releasing)되고, 워크 피스가 다음 프로세싱 스테이션으로 이동되는 처리이다. 디클램핑은 워크 피스의 릴리스(release)를 방지하는 빌트 업 레지듀얼 정전하(built up residual static charge)에 의해 방해될 수 있다.

다른 이슈는 워크 피스와 전극 사이에 위치된 배리어 물질의 두께로부터 야기된다. 배리어 물질은 매우 얇고, 쉽게 손상될 수 있다. 배리어 물질의 손상은 전극과 워크 피스 사이에 흐르는 전류의 검출을 가능하게 할 수 있다. 이러한 결점으로 인해 워크 피스를 클램프에 유지하는 힘이 감소되어 처리 중에 워크 피스가 이동하게 되거나 워크 피스가 클램프 표면 전체를 이탈하게 될 수 있다.

정전 클램프 자체에 대하여 직접적으로 관련되지 않는 추가적인 이슈가 발생한다. 예컨대, 워크 피스가 손상되면 클램핑의 품질이 영향을 받는다. 워크 피스가 심하게 휘어지는 경우에 클램핑은 워크 피스를 충분히 평평하게 할 수 없고, 이로 인해 워크 피스와 클램프 사이에 힘이 불완전하게 되거나 존재하지 않게 된다. 또한, 개방 회로가 생성되는 경우에 예컨대 고전압 서플라이와 정전 클램프 사이의 회로 소자에 있어서의 전기적 또는 기계적 스트레스로 인해 전극에 고전압이 발생하지 않고 워크 피스는 부분적으로 또는 완전히 언클램핑될 것이다.

이러한 이슈의 일부 또는 모두를 해결하기 위해 에러를 검출하고, 정전 클램프의 동작 가능한 파라미터를 최적화하는데 사용되는 툴이 요구된다. 이러한 툴은 클램핑, 워크 피스 프로세싱 및 디클램핑을 위한 유니크 파형이 정전 클램프로 동시에 출력되게 하면서 정전 클램핑과 관련된 누설 전류, 워크 피스 전압 및 커패시턴스를 과학자 및 엔지니어가 모니터링할 수 있게 한다. 현재, 정전 클램프 제작자, 파워 서플라이 설계자 및 엔드 유저는 작동하는 시스템을 개발하기 위해 개별적으로 작업하는 경향이 있고, 이러한 툴은 프로세스 플로우뿐만 아니라 세이프티 디자인 마진을 최적화하는 확실한 시스템을 개발하기 위해 이러한 그룹 사이에서 유연성을 가능하게 한다.

본 발명은 정전 클램프(때때로 "ESC"라 언급됨)의 동작 및 성능을 제어하고 모니터링하는 시스템으로서 구체화될 수 있다. 그러한 시스템은 (a) 유저로부터 제어 정보를 받아들이고 제어 정보에 대응하는 디지털 커맨드를 제공하도록 프로그래밍된 컴퓨터, (b) 디지털 커맨드를 받아들이고 디지털 커맨드에 대응하는 출력 신호를 제공할 수 있는 회로를 갖는 제어 회로, 및 (c) 제어 회로로부터 출력 신호를 수신하는 입력 포트와, 고전압 제어 신호를 ESC의 하나 이상의 전극에 제공하는 출력 포트를 갖는 하나 이상의 증폭기를 포함할 수 있다.

컴퓨터는 제어 정보의 엔트리를 위한 스프레드시트의 형태로 유저에게 인터페이스를 제공할 수 있다. 스프레드시트는 제어 정보의 엔트리를 위한 입력 박스를 가질 수 있다.

상기 시스템은 감지 신호를 제어 회로 출력 신호에 제공하기 위한 신호 평가 회로를 포함할 수 있다. 감지 신호는 전압 사인파일 수 있다.

신호 평가 회로는 ESC의 성능을 모니터링할 수 있다. 이 과제를 달성하기 위해 신호 평가 회로는 증폭기의 전류를 모니터링할 수 있는 전류 모니터링 회로를 포함할 수 있다. 또한, 신호 평가 회로는 증폭기의 전압을 모니터링하기 위한 회로를 포함할 수 있다.

본 발명은 정전 클램프의 동작을 최적화하기 위한 모니터링 방법으로서 구체화될 수 있다. 하나의 그러한 방법에서, 제어 정보는 이 제어 정보에 대응하는 디지털 커맨드를 제공하도록 프로그래밍된 컴퓨터에 제공된다. 디지털 커맨드는 컴퓨터에 의해 생성될 수 있다. 디지털 커맨드는 이 디지털 커맨드를 받아들이고 디지털 커맨드에 대응하는 출력 신호를 제공할 수 있는 회로를 갖는 제어 회로에서 수신될 수 있다. 제어 회로는 출력 신호를 생성해서 출력 신호를 증폭기에 송신한다. 증폭기는 출력 신호를 수신하고, 출력 신호를 증폭해서 고전압 제어 신호를 정전 클램프의 전극에 제공한다. 증폭기의 동작이 모니터링될 수 있고, 증폭기의 동작에 대응하는 모니터링 정보가 제공될 수 있다. 컴퓨터에 제공되는 후속 제어 정보는 모니터링 정보에 의거하여 조정될 수 있다.

감지 신호가 제공되어 출력 신호와 합성될 수 있다. 공지의 감지 신호의 존재는 증폭기의 동작을 모니터링하는데 사용될 수 있다.

증폭기의 모니터링 동작은 증폭기의 전류 및/또는 전압을 모니터링함으로써 달성될 수 있다. 예컨대, 모니터링된 전류는 증폭기와 관련되고 증폭기에 의해 생성되는 AC 또는 DC 전류일 수 있다. 모니터링된 전압은 증폭기와 관련되고 증폭기에 의해 생성되는 AC 또는 DC 전압일 수 있다.

본 발명의 특징 및 목적을 완전히 이해하기 위해 첨부 도면과 후속 설명을 참조해야 한다.

도 1은 본 발명에 의한 시스템의 블럭도이다.
도 2는 제어 정보를 제공하는데 사용될 수 있는 입력 스프레드시트이다.
도 3은 SAC에 사용될 수 있는 전류 모니터의 블럭도이다.
도 4는 위상 감응 복조기 회로의 블럭도이다.
도 5는 복조된 전류 신호의 그래프이다.
도 6은 추가적인 복조기 회로의 블럭도이다.
도 7은 고전압 증폭기 출력과 함께 직렬로 위치된 작은 저항에 의해 야기되는 도 5에 관한 위상 시프트를 나타낸 복조된 전류 신호의 그래프이다.
도 8은 AC 전류를 계측용 회로를 나타낸 도면이다.
도 9는 워크 피스(예컨대, 웨이퍼)없는 ESC를 나타낸 도면이다.
도 10은 언클램핑된 워크 피스가 있는 ESC를 나타낸 도면이다.
도 11은 클램핑된 워크 피스가 있는 ESC를 나타낸 도면이다.
도 12는 AC 전류 진폭에 의해 표시된 바와 같이 용량 레벨을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 ESC의 클램프 전극(13)에 신호를 제공할 수 있고, 정전 클램핑 시스템의 여러 구성요소를 모니터링할 수 있는 시스템(10)으로서 실시될 수 있다. 도 1은 본 발명에 의한 시스템(10)의 구성요소를 나타낸 블럭도이다. 도 1에는 마이크로프로세서(19)를 가진 컴퓨터(16)가 도시되어 있다. 컴퓨터(16)는 제어 회로("CC")(22)에 통신 가능하게 접속되어 있다. 컴퓨터(16)는 CC(22)에 정보를 제공할 수 있고, CC(22)는 컴퓨터(16)에 정보를 제공할 수 있다. 신호 평가 회로("SAC" : signal assessing circuit)(25)는 CC(22)에 통신 가능하게 접속된 것으로 도 1에 도시되어 있다. SAC(25)는 CC(22)의 출력에 소정 신호를 제공할 수 있고, SAC(25)는 CC(22)에 동작 데이터를 제공할 수 있다. 통상적으로 저전압인 CC(22) 및 SAC(25)에 의해 제공된 클램프 신호는 하나 이상의 증폭기(28)에 제공된다. 도 1에는 두개의 증폭기(28)(A1 및 A2)가 도시되어 있지만 본 발명은 하나 이상의 증폭기(28)에 의해 실시될 수 있다. 증폭기(28)는 하나 이상의 클램프 전극(13)에 고전압 제어 신호를 제공하기 위해 저전압 클램프 신호를 증폭시킨다. 도 1에는 두개의 전극(13)(E1 및 E2)이 도시되어 있지만 본 발명은 하나 이상의 전극(13)으로 실시될 수 있다. 전극(13)은 용량성 힘을 통해 웨이퍼 또는 다른 물체 등의 워크 피스(31)를 유지하는데 사용된다.

본 발명에 의한 시스템의 총괄 및 상세 설명이 제공될 것이다. 컴퓨터(16)는 소정 기능을 실행시키기 위해 구동되는 소프트웨어를 가질 수 있다. 예컨대, 컴퓨터(16)는 유저가 CC(22)에 제어 정보를 제공하고, CC(22)로부터 동작 정보를 수신하기 위한 인터페이스로서 기능할 수 있다. 제어 정보를 제공하기 원하는 유저를 위한 인터페이스로서 기능하기 위해 본 발명의 일실시형태에서는 스프레드시트(34)가 컴퓨터(16)를 통해 유저에게 제공된다. 예컨대, 스프레드시트(34)는 모니터(37)에 표시될 수 있고, 유저는 제어 정보를 입력하기 위해 키보드(40)/마우스(43) 입력 시스템을 사용할 수 있다.

도 2는 본 발명에 의한 스프레드시트(34)를 나타낸다. 도 2에는 각각 제어 정보 부분을 가진 두개의 열이 도시되어 있다. 제 1 열은 시간을 나타내고, 다른 열은 전압을 나타낸다. 스프레드시트(34)의 각 행은 전압이 전극(13)에 인가되어야 하는 시간을 나타낸다. 상기한 바와 같이, 스프레드시트(34)상에 표시된 제어 신호는 대응 전압이 전극(13)에 제공되어야 하는 시간이다.

스프레드시트(34)를 사용하여 유저는 클램프 전극(13)에 가해질 유저에 의해 소망되는 고전압 제어 신호에 대한 명령어를 용이하게 제공할 수 있다. 시스템의 유저는 스프레드시트(34)의 박스(45)에 제어 정보를 위치시킬 수 있다. 컴퓨터(16)는 스프레드시트(34)를 통하여 제공되는 제어 정보를 CC(22)에 제공되는 디지털 커맨드 세트로 번역하는 소프트웨어를 실행시킨다. 마지막에 가서, CC(22)는 컴퓨터(16)로부터의 디지털 커맨드를 수신할 회로를 포함하여 디지털 커맨드에 대응하는 출력 신호를 생성한다.

SAC(25)는 감지 신호를 생성하여 CC(22)의 출력 신호에 가산하기 위해 구비된 회로를 포함하고, 합성된 신호는 저전압 클램프 신호이다. SAC(25)로부터의 감지 신호는 ESC의 커패시턴스를 검출하기 위해 사용될 수 있는 저전압 사인파일 수 있다.

저전압 클램프 신호는 증폭기(28)로 제공된다. 증폭기(28)는 저전압 클램프 신호에 대응하는 고전압 제어 신호를 생성한다. 고전압 제어 신호는 클램프 전극(13)에 제공된다.

CC(22)의 출력 신호에 감지 신호를 제공하는 것에 더하여 SAC(25)는 SAC(25)가 클램프 동작을 모니터링하도록 하는 방식으로 증폭기에 통신 가능하게 접속된 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에는 2개의 증폭기(28)가 나타내어진다. 각 증폭기(28)로부터 "CVM 공급 1" 및 "CVM 공급 2"로 라벨링된 통신 수단이 나타내어진다. 이러한 설정에서 "CVM"는 전류/전압 모니터를 나타낸다. 그러므로, CVM 공급선은 증폭기(28) 내에 존재하는 전압 및 전류의 형태로 제공될 수 있는 정보를 SAC(25)에 제공한다. SAC(25)는 ESC의 성능 및 동작에 대한 유용한 정보를 제공할 수 있는 모니터링 회로를 포함할 수 있다. 도 3은 모니터링 전류 전용의 SAC(25)의 일부를 나타낸다.

SAC(25)는 이하와 같이 행하는 회로를 포함할 수 있다:

(a) 위상 A 전압에 관한 데이터를 모니텅링하고 수집한다.

(b) 위상 B 전압에 관한 데이터를 모니터링하고 수집한다.

(c) 시스템 운영의 문제를 해결하고 특성을 결정하기 위해 사용될 수 있는 위상 A 및 B로부터의 고전압 제어 신호 전류의 합에 관한 데이터를 모니터링하고 수집한다.

(d) 시스템 운영의 문제를 해결하고 특성을 결정하기 위해 사용될 수 있는 각 증폭기(28)를 떠나는 출력 전류 사이의 차이에 관한 데이터를 모니터링하고 수집한다.

(e) CC(22)의 출력 신호에 SAC(25)에 의해 제공되는 감지 신호를 가산한 결과로서 검출될 수 있는 커패시턴스를 검출한다.

(f) 증폭기(28)로부터의 DC 전류합을 모니터링한다.

(g) 증폭기(28)로부터의 DC 전류차(누설 전류를 검출하기 위해 사용될 수 있다)를 모니터링한다.

(h) 커패시턴스 측정을 위해 처리되고 사용될 수 있는 증폭기(28)로부터의 AC 전류를 모니터링한다.

SAC(25)의 모니터링 회로는 모니터링되고 검출된 정보를 나타내는 아날로그 신호를 CC(22)에 제공할 수 있다. 그 후, CC(22)는 SAC(25)의 아날로그 모니터링 신호에 대응하는 디지털 신호를 생성할 수 있다. CC(22)에 의해 제공되는 디지털 모니터링 신호는 분석을 위해 컴퓨터(16)에 제공될 수 있다. 컴퓨터(16)에 의해 성취되는 분석은 컴퓨터(16) 상에서 실행중인 소프트웨어를 통하여 이루어질 수 있다. 소프트웨어는 모니터(37)를 통하여 유저에게 유용한 정보를 제공하는 방식으로 마이크로프로세서(19)가 디지털 모니터링 신호를 처리하게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 유저에게 ESC의 동작에 대한 유용한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들면, CC(22)에 의해 컴퓨터(16)로 제공되는 정보가 스프레드시트(34), 그래프, 또는 다른 방식으로 유저에게 제공될 수 있다.

본 발명의 실시형태에 대한 어떤 상세 설명을 제공하여 본 발명에 대한 추가의 상세 설명이 이하 기재된다. 컴퓨터(16), CC(22) 및 SAC(25)는 정전 클램프 제조자, 전원 설계자 및/또는 최종 수요자가 그들 개별 책임의 최적의 성능을 성취하돌 돕는 툴로서 패키징될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 최적의 클램핑 파형을 결정하는 데 있어서 유용한 정보를 제공하거나, 또는 다른 유형의 워크 피스(31)에 관한 클램핑 시스템의 최적의 성능을 성취하기 위한 클램핑 및 디클램핑 파라미터로 실험하기 위해 (1) 워크 피스(31)의 존재 및 클램핑 품질로부터 초래되는 전류 및 커패시턴스, 및 (2) 잔류 클램핑 전압에 대한 정보를 사용할 수 있다.

도 1에 나타낸 실시형태에서는 2개의 고전압 증폭기(28)가 있다. 이러한 증폭기(28)는 ESC의 전극(13)에 가해지는 고전압 제어 신호를 생성한다. 이러한 증폭기(28)로의 입력은 CC(22)에 의해 제공되면 CC(22)로의 입력은 컴퓨터(16)에 의해 제공된다. 컴퓨터(16)는 (a) 워크 피스(31)를 클램핑하고, (b) 워크 피스(31)에 이온 주입, 화학적 증기 증착법 등의 다른 처리가 행해지는 동안 워크 피스(31)를 유지하며, (c) 워크 피스(31)를 디클램핑하는 유저 정의 처리 공정을 제공하도록 프로그래밍될 수 있다. 소망의 클램핑 절차에 대한 명령어가 스프레드시트(34)를 통하여 컴퓨터(16)에 제공될 수 있다. 이러한 방식으로 클램핑 신호는 다음과 같이 하도록 쉽게 제어될 수 있다(다른 것들 중에서):

(a) 클램핑 포스를 최적화한다.

(b) 과도한 전압을 가함으로써 ESC에 스트레스를 주는 것을 회피한다.

(c) 그것에 과도한 전류가 걸리게 함으로써 ESC에 스트레스를 주는 것을 회피한다.

(d) 새롭고 다른 배리어 물질을 테스트한다.

(e) 워크 피스(31) 상의 잔류 전하(전압)를 최소화한다.

(f) 최적의 파라미터를 확인하기 위해 클램프 전극에 제공된 각종 신호를 테스트한다.

(g) 가장 빠른 워크 피스(31) 처리량을 제공하기 위한 최적의 디클램핑 파형을 결정한다.

상기 직전의 리스트에서 항목 "c"에 관하여 전압의 급격한 변화(dV/dT)를 피하는 것은 과도한 전류를 회피하기 위해 중요하고, 그것은 적어도 다음의 두가지 이유로 중요하다. 첫번째로, 급격한 dV/dt로부터 초래되는 과도한 전류는 고전압 증폭기(28)로부터 ESC 전극(13)까지 회로를 녹이거나 개방시킬 수도 있다. 두번째로, 급격한 극성 변화로부터 배리어 물질에서의 다이폴의 재배열이 초래될 수 있고, 특히 배리어 물질이 결정질 구조이면 그러한 재배열은 작은 기계적인 변화를 초래하며, 그것은 배리어 물질이 갈라지거나 고장나게 할 수 있다. 예상되는 전류는 식 i = C dV/dt로부터 쉽게 계산될 수 있고, 여기서 "i"는 앰프의 전류이고, "C"는 커패시턴스, "dV/dt"는 전압 대 시간에서의 변화이다. 예를 들면, 클램프 상의 웨이퍼(31)를 갖는 전형적인 클램핑 시스템은 20㎋ 정도의(한정하는 것은 아니다.) 커패시턴스를 가질 수 있다. 클램핑 전압이 1000V로 설정된 후, 20E-06의 시간에서 디클램프 처리 공정 동안 0V로 제거되면 클램프 전극(13)은 전극 배선에 스트레스를 주는 것을 회피하기 위해 1Amp 이상으로 정격되어야 한다.

모니터링을 용이하게 하기 위해 SAC(25)의 모니터링 회로는 민감한 전류 모니터(48)를 포함할 수 있다. 그러한 전류 모니터(48)에 의해 생성되는 정보는 다음을 위해 사용될 수 있다:

(a) 전극-전극 누설을 확인한다. 이것은 전극(13)으로의 리턴 DC 전류를 모니터링함으로써 성취될 수 있다. DC 전류차의 크기는 너무 많은 누설 전류가 흐르지 않는지를 결정하는 문턱값과 비교될 수 있다.

(b) 워크 피스(31)의 커패시턴스를 모니터링한다. 이것은 고전압 출력에 겹쳐지는 저전압 사인 곡선적인 파형에 의해 생성되는 사인 곡선적인 전류의 크기를 측정함으로써 성취될 수 있다. 전류의 크기는 식 i = C dV/dt에 의해 전극(13) 상의 부하 커패시턴스에 비례할 것이다.

(c) 클램핑 동작의 품질을 모니터링한다. 이것은 웨이퍼(31) 없음, 웨이퍼(31) 있음, 웨이퍼(31) 클램핑됨 등의 각종 상태 하의 시스템의 커패시턴스를 모니터링하여 그러한 조건 하에 특정 클램프가 어떻게 행동하는지에 대한 정보를 얻고 각종 상태에 대응하는 표준 커패시턴스값을 확립함으로써 성취될 수 있다. 나중에, 모니터링된 커패시턴스값은 표준값으로부터 크게 벗어날 것이고, 클램핑의 품질은 유저에 의해 질의 및 조사될 수 있다.

(d) 개방 회로를 모니터링한다. 이것은 웨이퍼(31)가 존재하지 않을 때 제공되는 커패시턴스를 모니터링함으로써 성취될 수 있다. 개방 회로가 존재할 때 커패시턴스는 영이거나 매우 낮을 것이다(실험에 의거하여 결정된 시스템 평균으로부터의 편차).

(e) 전극-전극 누설에 관련되지 않은 접지로의 전류 경로 등의 다른 누설을 모니터링한다. 접지로의 전류 경로에 대한 모니터링은 DC 전류의 합을 모니터링함으로써 성취될 수 있다. 그 합이 제로가 아닐 때 누설 전류, 즉 전극(13) 이외의 경로를 따르는 전류가 있다.

본 발명의 실시형태는 정전 전압계(51)("ESVM")와 함께 장착될 수 있고, 웨이퍼(31)의 표면 근방에 위치될 수 있는 프로브(probe)를 갖는다. 전압계(51)의 목적은 디클램프 시퀀스(declamp sequence)가 실행된 후에 워크 피스(13)에 잔류 전압에 대해 피드백을 제공할 수 있다. ESVM 프로브에 의해 검지된 잔류 전압은 디클램프 처리가 완료된 후에 잔류 전하 제거의 성공의 인디케이터이다. 디클램프 처리의 성공은 잔류 전압이 0에 가까운지로 측정될 수 있다.

위에서 SAC(25)는 CC(22) 출력 신호에 사인파를 제공할 수 있고 그 후 증폭기(28)에 공급된다. 감지 신호는 ESC의 용량을 결정함에 유용하다. 용량은 SAC(25)에 의해 제공되는 저전압 사인파 감지 신호로부터 나오는 AC 전류의 증폭을 측정함으로써 결정될 수 있다. 이 AC 전류는 다음 방법의 하나로 측정될 수 있다.

이 방법에서 먼저 위상 복조기(54)("PSD")가 SAC(25)에 제공된다. 도 4는 PSD 회로(57)를 나타낸다. 용량 때문에 전류가 전압에 관하여 위상이 90도로 알려져 있기 때문에 복조기(54)는 출력 전압 사인파에 관하여 위상이 90도로 세팅된다. PSD 회로(57)는 전류의 변화를 모니터링하고 AC 전류에 비례하는 신호를 생성할 수 있다. PSD 회로(57)로부터의 신호는 SAC(25)에 의해 CC(22)에 보내지고 디지털 신호로 변환되어 컴퓨터(16)에 제공된다. 그 후 컴퓨터(16)는 디지털 신호에 대응하는 그래프를 제공할 수 있다. 도 5는 그러한 그래프를 나타낸다.

필터링과 적절한 증폭 후에 이 신호는 정전 클램프 시스템의 용량에 비례된다. 또한, 추가 복조기(60)는 증폭 전압으로 위상에 더해질 수 있고 저항 전류는 분리될 수 있다. 도 6은 추가 복조기(60)를 갖는 회로(63)를 나타낸다. 불운하게 이 방법은 부하 위상 변이로부터 서퍼링(suffering)된다. 예를 들면, 순전히 용량이 아닌 직렬의 고전압 증폭기(28) 출력의 임피던스이면 복조기 회로(57)에 변이된 위상은 잘못된 판독의 결과일 수 있다. 도 7에서 도 5로부터 위상 이동이 예시되고 직렬의 고전압 증폭기(28) 출력에 대체되는 작은 저항일 수 있다. 이것은 반도체 산업에서 일반적이고 RF 필터는 자주 ESC와 직렬로 놓이고 고전력 RF를 그라운드에 션팅(shunting)한다.

제 2 방법에서 AC 전류를 측정하기 위해 AC 전류부는 라지 커패시터(66)와 고임피던스 연산 증폭기(69)를 통해서 전류 모니터(48)로부터 디커플링된다. 도 8은 그러한 회로를 나타낸다. 그 후 디커플링된 AC 신호가 정류되고 필터링된다. 일부 증폭 후에 출력 신호가 정전 클램프 시스템의 용량에 비례한다. 이 방법은 위상 정보를 무시하여 위상 변이 신호의 결과로 어떤 비용량 임피던스도 더 이상 복조기 이동 에러의 원인이 되지 않는다.

ESC의 용량은 클램프의 상태(이하 기재되는 3개)를 가리킨다. 본 발명의 실시형태에서 AC 전류(용량에 비례함)의 진폭이 모니터링되어 3개의 상태가 나타내는 것을 검지하는데 이용된다. 3개 상태는:

상태 #1. 워크 피스 없음: 이 상태는 매우 작은 AC 전류 증폭(주로 부유 용량으로부터 그라운드와 전극으로부터 전극에 커플링되는 내부 용량)으로 확인된다. 워크 피스(31) 없는 ESC는 도 9에 예시된다.

상태 #2. 워크 피스 존재하지만 클램핑 안됨: 이 상태는 워크 피스(31)의 존재 때문에 적절한 고 AC 전류 증폭을 갖는 것으로서 특징된다. 워크 피스(31), 배리어 물질, 및 클램프 전극(13)은 커패시터를 형성하지만 왜곡과 정전 클램프 플래토스(plateaus)가 형성되는 것으로부터 더 높은 용량을 방지한다. 언클램핑된 워크 피스(31)와 함께 ESC는 도 10에 예시된다.

상태 #3. 워크 피스 클램핑: 워크 피스(31)가 클램프 전극(13)에 매우 가깝게 당겨지면 용량이 가장 높고 AC 전류 증폭이 크다. 워크 피스(31)와 함께 ESC는 도 11에 예시된다.

AC 전류 증폭에 의해 지시되는 바와 같이, 용량 레벨은 도 12에 그래프로 예시된다.

본 발명의 일실시형태에서 SAC(25)는 AC 전류부뿐만 아니라 시스템과 전력 공급 소음을 제거하기 위해 전류 모니터(48)의 출력을 필터링하는 필터(72)에 제공될 수 있다. 도 3은 필터(72)를 나타낸다. 이 방법에서 저레벨 DC 전류가 모니터링된다. 이것은 저레벨 DC 전류가 임펜딩 클램프 페일러(failure)의 이른 지시이기 때문에 바람직할 수 있다. 이에 관해서 SAC(25)의 회로는 클램프가 적절하게 작동하는지를 결정하기 위해 마이크로 암페어 범위에서 DC 전류를 검출하고 측정하도록 디자인될 수 있다. 유저는 클램프가 적절하게 작동하지 않는 것을 결정하면 클램프가 적절하게 작동하도록 하기 위해 유저에 의해 적절한 액션이 취해질 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시형태에서, SAC(25)는 증폭기(28)로부터 합계되는 DC 전류와 증폭기(28) 사이의 DC 전류차를 모니터링하기 위한 회로를 갖는다. ESC가 저항 특성을 갖는 경우에 전류차(ESC에서 갖지만 반대 전압의 경우에)는 전류가 받아들여지는 범위에 있는 것을 증명하기 위해 모니터링될 수 있다.

또한, DC 전류합은 페일러를 위해 모니터링될 수 있다. 합계가 0이 아니면 그라운드에 누전 또는 위상에서 위상으로 누전은 문제일 수 있다. 또한, SAC(25)는 누전의 극성을 모니터링할뿐만 아니라 누전이 발생하는 동안 위상을 결정하기 위해 회로에 장착될 수 있다. 위상(A)의 극성을 알게 됨으로써 누전의 극성이 결정될 수 있다. 예를 들면, DC 전류의 합계가 0이 아니지만 양의 값이고, 위상(A)의 출력 극성은 양이고 누전은 위상(A)으로부터 그라운드까지 결정된다. 반대로 DC 전류의 합계가 음이면 위상(B)은 음이고 누전은 위상(B)으로부터 그라운드까지 결정될 수 있다.

SAC(25)로부터 신호는 컴퓨터로 모니터링을 위해 CC(22)에 공급될 수 있다. 다음 신호가 모니터링될 수 있지만 이것은 모니터링될 수 있는 포괄적인 리스트는 아니다.

a. 위상(A) 고전압

b. 위상(B) 고전압

c. 전류합

d. 전류차

e. 용량

f. 전기 전압계(51) 출력

컴퓨터(16)는 프로그래밍되어 이런 신호를 분석으로부터 모니터를 통해서 그래픽이나 표로 디스플레이할 수 있다.

본 발명은 하나 이상의 특정 실시형태에 관해서 기재되었지만 본 발명의 다른 실시형태가 본 발명의 사상이나 범위로부터 분리됨이 없이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 추가되는 청구항과 합리적인 해석에 의해서만 한정되는 것으로 생각된다.

Claims

유저로부터 제어 정보를 받아들이고 상기 제어 정보에 대응하는 디지털 커맨드를 제공하도록 프로그래밍된 컴퓨터;
상기 디지털 커맨드를 받아들이고 상기 디지털 커맨드에 대응하는 출력 신호를 제공할 수 있는 회로를 갖는 제어 회로; 및
출력 신호를 수신하는 입력 포트와, 고전압 제어 신호를 정전 클램프의 하나 이상의 전극에 제공하는 출력 포트를 갖는 하나 이상의 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 컴퓨터는 상기 제어 정보의 엔트리를 위한 스프레드시트의 형태로 유저에게 인터페이스를 제공하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 제어 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 스프레드시트는 상기 제어 정보의 엔트리를 위한 입력 박스를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
감지 신호를 제어 회로 출력 신호에 제공하기 위한 신호 평가 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 제어 시스템.
제 4 항에 있어서,
감지 신호는 전압 사인파인 것을 특징으로 하는 정전 클램프 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 정전 클램프의 성능을 모니터링하기 위한 신호 평가 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 제어 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 신호 평가 회로는 전류 모니터링 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 제어 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 전류 모니터링 회로는 상기 증폭기의 전류를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 제어 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 전류 모니터링 회로는 상기 증폭기의 전압을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 제어 시스템.
제어 정보에 대응하는 디지털 커맨드를 제공하도록 프로그래밍된 컴퓨터에 제어 정보를 제공하는 스텝;
상기 컴퓨터에 의해 상기 디지털 커맨드를 생성하는 스텝;
상기 디지털 커맨드를 받아들이고 상기 디지털 커맨드에 대응하는 출력 신호를 제공할 수 있는 회로를 갖는 제어 회로에서 상기 디지털 커맨드를 수신하는 스텝;
상기 제어 회로에 의해 출력 신호를 생성하는 스텝;
증폭기에서 출력 신호를 수신하는 스텝;
상기 증폭기에 의해 출력 신호를 증폭해서 고전압 제어 신호를 정전 클램프의 전극에 제공하는 스텝;
상기 증폭기의 동작을 모니터링하는 스텝; 및
상기 증폭기의 동작에 대응하는 모니터링 정보를 제공하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 모니터링 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 모니터링 정보에 응하여 상기 제어 정보를 조정하는 스텝, 및 상기 조정된 제어 정보를 상기 컴퓨터에 제공하는 스텝을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 모니터링 방법.
제 11 항에 있어서,
감지 신호를 제공해서 감지 신호와 출력 신호를 합성하는 스텝을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 모니터링 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 증폭기의 모니터링 동작은 상기 증폭기의 전류를 모니터링함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 모니터링 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 모니터링된 전류는 상기 증폭기에 의해 생성된 AC 전류를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 모니터링 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 모니터링된 전류는 상기 증폭기에 의해 생성된 DC 전류를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 모니터링 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 증폭기의 모니터링 동작은 상기 증폭기의 전압을 모니터링함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 모니터링 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 모니터링된 전압은 상기 증폭기의 DC 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 모니터링 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 모니터링된 전압은 상기 증폭기의 AC 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 클램프 모니터링 방법.