TWI743336B - 晶圓保持裝置及晶圓裝卸方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種在解除晶圓的固定時減少晶圓的位置偏離之技術。晶圓保持裝置（52）具備：晶圓卡盤（53），其具有與待保持的晶圓（W）接觸之晶圓保持面（60），並在晶圓保持面（60）上設置有複數個吸附區域（C1、C2）；及控制部（70），構成為獨立地控制複數個吸附區域（C1、C2）的各自的吸附力。控制部（70）在解除晶圓的固定之情況下，設為使複數個吸附區域（C1、C2）中的一部分吸附區域的吸附力小於固定晶圓時的吸附力之臨時固定狀態之後，將複數個吸附區域（C1、C2）的所有吸附區域的吸附力設為小於固定晶圓時的吸附力。

Description

晶圓保持裝置及晶圓裝卸方法
本申請主張基於2017年3月24日申請之日本專利申請第2017-059486號的優先權。該申請的所有內容藉由參閱援用於本說明書中。 本發明係有關一種晶圓保持裝置及晶圓裝卸方法。
在半導體製造製程中，使用用於將半導體晶圓保持在真空容器內之晶圓保持裝置，例如，使用利用靜電力的靜電卡盤。當真空容器內的處理結束並解除半導體晶圓的固定時，去除殘留於晶圓上的電荷並且降低晶圓與卡盤之間的靜電力（參閱專利文獻1）。 （先前技術文獻） （專利文獻） 專利文獻1：日本特開2010-10477號公報 氣體可能會滯留在固定中的晶圓與晶圓卡盤之間。例如，從保護晶圓的背面之樹脂膜釋放之氣體和用於冷卻或加熱晶圓之傳熱用氣體能夠存在於晶圓與卡盤之間。當在真空容器內固定有晶圓時，滯留在晶圓與卡盤之間之氣體對晶圓賦予使晶圓從卡盤分離之方向的力。在該種情況下，若降低晶圓與卡盤之間的吸附力，則有因氣體的膨脹力晶圓在卡盤上彈起而造成晶圓位置偏離之慮。當晶圓的位置偏離較大時，無法使用傳送機器人等從真空容器內搬出晶圓，因此為了取出晶圓必須停止處理裝置。
（本發明所欲解決之課題） 本發明係鑑於該種情況而完成者，其目的為提供一種在解除晶圓的固定時減少晶圓的位置偏離之技術。 （用以解決課題之手段） 本發明的一態樣的晶圓保持裝置具備：晶圓卡盤，其具有與待保持的晶圓接觸之晶圓保持面，並在晶圓保持面上設置有複數個吸附區域；及控制部，構成為獨立地控制複數個吸附區域的各自的吸附力。控制部在解除晶圓的固定之情況下，設為使複數個吸附區域中的一部分吸附區域的吸附力小於固定晶圓時的吸附力之臨時固定狀態之後，將複數個吸附區域的所有吸附區域的吸附力設為小於固定晶圓時的吸附力。 本發明的另一態樣為使用晶圓卡盤之晶圓裝卸方法。晶圓卡盤具有與待保持的晶圓接觸之晶圓保持面，並在晶圓保持面上設置有複數個吸附區域。該方法中，當解除晶圓的固定時，設為使複數個吸附區域中的一部分吸附區域的吸附力小於固定晶圓時的吸附力之臨時固定狀態之後，將複數個吸附區域的所有吸附區域的吸附力設為小於固定晶圓時的吸附力。 另外，在方法、裝置、系統等之間相互替換以上的構成要素的任意組合和本發明的構成要素和表達亦作為本發明的態樣係有效的。 （發明之效果） 依本發明，能夠減少解除晶圓的固定時的晶圓的位置偏離。
以下，參閱圖式對用於實施本發明的形態進行詳細說明。另外，在圖式的說明中對相同的要件附加相同元件符號，並適當得省略重複說明。又，以下所述之結構為例示，對本發明的範圍並無任何限制。 圖1係示意地表示實施形態之離子植入裝置10之頂視圖，圖2係表示離子植入裝置10的概略結構之側視圖。離子植入裝置10為實施形態之晶圓保持裝置52所使用之晶圓處理裝置的一例。 離子植入裝置10構成為在被處理物W的表面進行離子植入處理。被處理物W例如為基板，例如為半導體晶圓。藉此，以下為了便於說明，有時將被處理物W稱為晶圓W，但這並不表示將植入處理的對象限定在特定物體上。 離子植入裝置10構成為向一個方向往復掃描射束，並使晶圓W在與該一個方向正交之方向上往復運動，藉此遍及晶圓W的整個處理面照射離子束B。在本說明書中，為了便於說明，將沿設計上的射束軌道行進之離子束B的行進方向定義為z方向，將與z方向垂直之面定義為xy面。在對被處理物W進行離子束B掃描時，將射束的掃描方向設為x方向，將與z方向及x方向垂直之方向設為y方向。藉此，射束的往復掃描在x方向上進行，晶圓W的往復運動在y方向上進行。 離子植入裝置10具備離子源12、射束線裝置14及植入處理室16。離子源12構成為對射束線裝置14賦予離子束B。射束線裝置14構成為從離子源12向植入處理室16輸送離子。又，離子植入裝置10具備用於向離子源12、射束線裝置14及植入處理室16提供所期望的真空環境之真空排氣系統（未圖示）。 射束線裝置14例如從上游依次具備質量分析部18、可變孔隙20、射束整形部22、第1射束計測器24、射束掃描器26、平行化透鏡30或射束平行化裝置、及角能量過濾器（AEF；Angular Energy Filter）34。另外，射束線裝置14的上游係指靠近離子源12之一側，下游係指靠近植入處理室16（或射束阻擋器38）之一側。 質量分析部18設置於離子源12的下游，並構成為藉由質量分析自從離子源12引出之離子束B選擇所需之離子種類。 可變孔隙20為能夠調整開口寬度之孔隙，藉由改變開口寬度來調整通過孔隙之離子束B的射束電流量。可變孔隙20例如具有隔著射束線上下配置之孔隙板，可以藉由改變孔隙板的間隔來調整射束電流量。 射束整形部22具備四極收斂/發散裝置（Q透鏡）等收斂/發散透鏡，且構成為將通過了可變孔隙20之離子束B整形成所期望的剖面形狀。射束整形部22為電場式的三段四極透鏡（亦稱為三合Q透鏡），從上游側依次具有第1四極透鏡22a、第2四極透鏡22b、第3四極透鏡22c。射束整形部22能夠藉由使用3個透鏡裝置22a、22b、22c針對各自的方向獨立地調整入射到晶圓W之離子束B的x方向及y方向的收斂或發散。射束整形部22可以包含磁場式的透鏡裝置，亦可包含利用電場和磁場這兩者對射束進行整形之透鏡裝置。 第1射束計測器24係在射束線上以能夠取出和放入之方式配置並測定離子束的電流之注入器旗標法拉第杯（Injector flag Faraday cup）。第1射束計測器24構成為能夠計測藉由射束整形部22整形而成之離子束B的射束電流。第1射束計測器24具有計測射束電流之法拉第杯24b及使法拉第杯24b上下移動之驅動部24a。如圖2的虛線所示，當射束線上配置有法拉第杯24b時，離子束B被法拉第杯24b截斷。另一方面，如圖2的實線所示，從射束線上移開法拉第杯24b時，離子束B的隔斷被解除。 射束掃描器26構成為提供射束的往復掃描，係使經整形之離子束B沿x方向進行掃描之偏向機構。射束掃描器26具有在x方向上對向設置之掃描電極對28。掃描電極對28與可變電壓電源（未圖示）連接，且藉由週期性地改變施加於掃描電極對28之電壓來改變電極之間產生之電場，從而使離子束B向各個角度進行偏向。這樣，離子束B在x方向的掃描範圍內進行掃描。另外，在圖1中，用箭頭X例示射束的掃描方向及掃描範圍，用一點虛線表示掃描範圍內的離子束B的複數個軌跡。 平行化透鏡30以使經掃描之離子束B的行進方向與設計上的射束軌道平行的方式構成。平行化透鏡30具有在中央部設有離子束的通過狹縫之圓弧形狀的複數個P透鏡電極32。P透鏡電極32與高壓電源（未圖示）連接，並使藉由施加電壓而產生之電場作用於離子束B，以將離子束B的行進方向平行地對齊。另外，平行化透鏡30可以由其他射束平行化裝置代替，射束平行化裝置亦可以作為利用磁場之磁鐵裝置而構成。平行化透鏡30的下游可以設置有用於使離子束B加速或減速之AD（Accel/Decel（加速/減速））柱（未圖示）。 角能量過濾器（AEF）34構成為分析離子束B的能量並使所需能量的離子向下方偏向而導引至植入處理室16。角能量過濾器34具有電場偏向用AEF電極對36。AEF電極對36與高壓電源（未圖示）連接。在圖2中，藉由對上側的AEF電極施加正電壓，對下側的AEF電極施加負電壓，使離子束B向下方偏向。另外，角能量過濾器34可以由磁場偏向用磁鐵裝置構成，亦可以由電場偏向用AEF電極對與磁鐵裝置的組合構成。 這樣，射束線裝置14將待照射於晶圓W之離子束B供給至植入處理室16。 如圖2所示，植入處理室16具備保持1片或複數片晶圓W之壓板驅動裝置50。壓板驅動裝置50包含晶圓保持裝置52、往復運動機構54、扭轉角調整機構56、傾斜角調整機構58。晶圓保持裝置52包含用於保持晶圓W之靜電卡盤等。往復運動機構54藉由使晶圓保持裝置52在與射束掃描方向（x方向）正交之往復運動方向（y方向）往復運動，從而使保持於晶圓保持裝置52之晶圓在y方向上往復運動。在圖2中，用箭頭Y例示晶圓W的往復運動。 扭轉角調整機構56係調整晶圓W的旋轉角之機構，藉由將晶圓處理面的法線作為軸使晶圓W旋轉，從而調整設置於晶圓的外周部之對準標誌與基準位置之間的扭轉角。在此，晶圓的對準標誌係指設置於晶圓的外周部之凹口或定向平面，並且係指成為晶圓的晶軸方向和晶圓的周方向的角度位置的基準的標誌。扭轉角調整機構56如圖示設置於晶圓保持裝置52與往復運動機構54之間，並且與晶圓保持裝置52一同進行往復運動。 傾斜角調整機構58係調整晶圓W的傾斜之機構，並調整朝向晶圓處理面之離子束B的行進方向與晶圓處理面的法線之間的傾斜角。在本實施形態中，在晶圓W的傾斜角中，將以x方向的軸作為旋轉的中心軸之角度調整為傾斜角。傾斜角調整機構58設置於往復運動機構54與植入處理室16的壁面之間，並且構成為藉由使包含往復運動機構54之壓板驅動裝置50整體沿R方向旋轉來調整晶圓W的傾斜角。 植入處理室16具備射束阻擋器38。當射束軌道上不存在晶圓W時，離子束B入射於射束阻擋器38中。又，植入處理室16中設有用於計測離子束的射束電流量和射束電流密度分佈之第2射束計測器44。第2射束計測器44具有側杯（Side cup）40R、40L和中心杯（Center cup）42。 側杯40R、40L配置成相對於晶圓W向x方向偏離，且配置在植入離子時不隔斷朝向晶圓W之離子束的位置。離子束B超過晶圓W所在之範圍而進行過掃描，因此在植入離子時進行掃描之一部分射束亦會入射於側杯40R、40L中。藉此，計測離子植入處理中的射束電流量。側杯40R、40L的計測值被發送至第2射束計測器44。 中心杯42係用於計測晶圓W的表面（晶圓處理面）上之射束電流量和射束電流密度分佈者。中心杯42為可動式，當植入離子時從晶圓位置退避，當晶圓W不在照射位置時被插入於晶圓位置中。中心杯42一邊沿x方向移動一邊計測射束電流量，從而計測射束掃描方向的射束電流密度分佈。中心杯42的計測值被發送至第2射束計測器44。另外，中心杯42可以形成為複數個法拉第杯沿x方向排列之陣列形狀，以便能夠同時計測射束掃描方向的複數個位置上之射束照射量。 圖3係示意地表示晶圓保持裝置52的結構之剖面圖，圖4係示意地表示晶圓保持裝置52的結構之頂視圖。 晶圓保持裝置52具備晶圓卡盤53和控制部70。晶圓卡盤53具有與待保持的晶圓W接觸之晶圓保持面60，在晶圓保持面60上設有複數個吸附區域C1、C2。在圖4所示之例子中，設置有2個吸附區域C1、C2。第1吸附區域C1及第2吸附區域C2被設定為在晶圓保持面60上不重疊，並且各自具有半圓形狀。控制部70構成為獨立地控制複數個吸附區域C1、C2各自的吸附力。 晶圓卡盤53包含複數個電極結構62a、62b、絕緣體層64及基底構件66。絕緣體層64係與晶圓W直接接觸之部分，並具有晶圓保持面60。絕緣體層64例如由聚醯亞胺等樹脂材料、氮化鋁（AlN）和氧化鋁（Al2 O3 ）等陶瓷材料構成。絕緣體層64安裝於基底構件66，並由基底構件66支撐。 複數個電極結構62a、62b設置於絕緣體層64的內部。複數個電極結構62a、62b各自設置於與晶圓保持面60上的吸附區域C1、C2對應之位置。在圖示之例子中設置有與第1吸附區域C1對應之第1電極結構62a及與第2吸附區域C2對應之第2電極結構62b。 第1電極結構62a與第1電源72a連接。第1電極結構62a藉由第1電源72a所施加之直流電壓而在第1吸附區域C1產生靜電吸附力。第1電極結構62a例如具有單一電極體，並產生基於庫侖力或約翰遜-拉貝克力之吸附力。第1電極結構62a可以具有複數個電極體，亦可以藉由對複數個電極體施加不同電壓而產生基於梯度力之吸附力。 第2電極結構62b與第2電源72b連接。第2電極結構62b藉由第2電源72b所施加之直流電壓而在第2吸附區域C2產生靜電吸附力。第2電極結構62b與第1電極結構62a同樣地具有單一電極體，並產生基於庫侖力或約翰遜-拉貝克力之吸附力。第2電極結構62b可以具有複數個電極體，亦可以藉由對複數個電極體施加不同電壓而產生基於梯度力之吸附力。 基底構件66係絕緣體層64的支撐結構，由不銹鋼等金屬材料構成。基底構件66固定於圖2所示之扭轉角調整機構56中。基底構件66上設置有冷卻水路68，藉由通過冷卻水路68之水等流體而被冷卻。基底構件66與地面連接。 控制部70藉由控制第1電源72a及第2電源72b的動作來控制第1吸附區域C1及第2吸附區域C2的吸附力。控制部70例如藉由對第1電極結構62a施加正電壓且對第2電極結構62b施加負電壓而使在第1吸附區域C1及第2吸附區域C2這兩者產生吸附力。控制部70使在複數個吸附區域C1、C2的所有吸附區域中產生吸附力，藉此設為將晶圓W牢固地固定於晶圓保持面60的固定狀態。 控制部70藉由降低施加到第1電極結構62a及第2電極結構62b之電壓的絕對值來降低第1吸附區域C1及第2吸附區域C2的吸附力。控制部70對第1電極結構62a及第2電極結構62b這兩者施加接地電壓並設為與基底構件66相同的電位，藉此使在第1吸附區域C1及第2吸附區域C2不產生吸附力。控制部70使在複數個吸附區域C1、C2的所有吸附區域中不產生吸附力，藉此設為晶圓W向晶圓保持面60的固定被解除之固定解除狀態。 當要解除晶圓W的固定時，控制部70在設為上述固定解除狀態之前設為“臨時固定狀態”。臨時固定狀態係指僅在複數個吸附區域C1、C2中的一部分吸附區域減小吸附力，另一方面將剩餘的吸附區域的吸附力維持固定狀態之狀態。控制部70例如對第1電極結構62a施加與固定狀態相同的正電壓，而另一方面將第2電極結構62b設為接地電壓，藉此設為僅在第1吸附區域C1產生吸附力之第1臨時固定狀態。相反，控制部70將第1電極結構62a設為接地電壓，同時對第2電極結構62b施加與固定狀態相同的負電壓，藉此設為僅在第2吸附區域C2產生吸附力之第2臨時固定狀態。 控制部70藉由在解除晶圓W的固定之前設為臨時固定狀態，以使滯留在晶圓卡盤53與晶圓W之間之氣體排出到外部。在與晶圓W的晶圓保持面60接觸之面（背面）90有時設置晶圓保護用樹脂層等，並有時在高真空的植入處理室16釋放氣體。此時，若持續晶圓W的固定狀態，則氣體會滯留在晶圓卡盤53與晶圓W之間。滯留在晶圓W與晶圓卡盤53之間之氣體向晶圓W賦予使晶圓W從晶圓卡盤53分開之方向的膨脹力。若在氣體滯留之狀態下解除晶圓W的固定，則晶圓W因氣體膨脹力而在晶圓保持面60上彈起，晶圓W的位置從固定狀態偏離。若晶圓W的位置偏離較大，則用於在與晶圓保持裝置52之間輸送晶圓W之機器人等無法回收晶圓W，為了取出晶圓W必須停止離子植入裝置10的運轉。若是將植入處理室16暴露於大氣而將晶圓W取出，則之後需要很長時間才能將植入處理室16再次設為高真空狀態的能夠運轉的狀態。其結果，大幅降低了離子植入裝置10的生產率。因此，在本實施形態中，為了防止在固定解除時晶圓W彈起，以使在固定解除之前事先排出晶圓卡盤53與晶圓W之間的氣體。 圖5係表示施加到複數個電極結構62a、62b之電壓Va、Vb的一例之圖表，並表示經由解除準備期間從固定期間轉移至固定解除期間時的電壓波形。圖表的實線表示藉由第1電源72a施加到第1電極結構62a之第1電壓Va，圖表的虛線表示藉由第2電源72b施加到第2電極結構62b之第2電壓Vb。在晶圓W的固定狀態中，第1電壓Va=V0 ，第2電壓Vb=-V0 。在固定狀態下施加之基準電壓V0 的大小（絕對值）取決於晶圓卡盤53的規格，但為0.1kV～10kV左右，例如為0.5kV～2kV左右。 在解除準備期間中的第1期間T1中，在將施加到第1電極結構62a之第1電壓Va維持在基準電壓V0 之狀態下，將施加到第2電極結構62b之第2電壓Vb設為0V。藉此，設為在第1吸附區域C1產生吸附力之同時降低第2吸附區域C2的吸附力之第1臨時固定狀態，並使滯留在晶圓W與第2吸附區域C2之間之氣體排出到外部。第1臨時固定狀態維持在晶圓W與第2吸附區域C2之間的氣體被充分排出之程度為較佳。另一方面，若增加第1臨時固定狀態的維持時間，則導致離子植入裝置10的生產率下降。第1期間T1的長度設為0.1秒以上且10秒以下為較佳，例如設為0.5秒以上且5秒以下為更佳。作為一例，第1期間T1的長度為1秒或2秒左右。 接著，在解除準備期間中的第2期間T2中，使施加到第2電極結構62b之第2電壓Vb返回到基準電壓-V0 ，並在第1吸附區域C1及第2吸附區域C2這兩者產生吸附力。因此，第2期間T2與固定狀態係相同的狀態，並且第1吸附區域C1及第2吸附區域C2這兩者被返回到固定晶圓時的吸附力。第2期間T2係用於轉移到之後的第3期間T3之過渡期間，並且係用於防止在臨時固定狀態下第1吸附區域C1和第2吸附區域C2這兩者的吸附力消失而成為固定解除狀態之期間。第2期間T2維持至第2吸附區域C2中產生充分的吸附力為較佳，為0.1秒以上且10秒以下，較佳為0.5秒以上且5秒以下。作為一例，第2期間T2的長度為1秒或2秒左右。 接著，在解除準備期間中的第3期間T3中，將施加到第1電極結構62a之第1電壓Va設為0V，並將施加到第2電極結構62b之第2電壓Vb維持在基準電壓-V0 之狀態。藉此，設為降低第1吸附區域C1的吸附力且使在第2吸附區域C2產生吸附力之第2臨時固定狀態，並使滯留在晶圓W與第1吸附區域C1之間之氣體排出到外部。第2臨時固定狀態維持至晶圓W與第1吸附區域C1之間的氣體被充分排出之程度為較佳。第3期間T3的長度為0.1秒以上且10秒以下，較佳為0.5秒以上且5秒以下。作為一例，第3期間T3的長度為1秒或2秒左右。 在經過第3期間T3之後的固定解除期間中，將施加到第1電極結構62a之第1電壓Va設為0V，將施加到第2電極結構62b之第2電壓Vb設為0V。藉此，使第1吸附區域C1和第2吸附區域C2這兩者喪失吸附力而設為固定解除狀態。本實施形態中，在固定解除期間，晶圓卡盤53與晶圓W之間不存在氣體，即使存在，亦充分少於固定期間，因此不會產生因氣體的膨脹引起之晶圓W的彈起，即使產生，亦難以產生晶圓W的較大的位置偏離。因此，依本實施形態，在解除固定時適當地防止晶圓W的位置偏離，從而能夠抑制使用晶圓保持裝置52之裝置的生產率下降。 另外，在圖5所示之例子中，在設為第1臨時固定狀態之後設為第2臨時固定狀態，但不管該等執行順序如何，亦可在設為第2臨時固定狀態之後設為第1臨時固定狀態。 控制部70可以依據與晶圓保持裝置52所保持之晶圓W相關之條件來改變上述第1期間T1、第2期間T2及第3期間T3的時間。例如，當假定滯留在晶圓W與晶圓卡盤53之間之氣體較多時，增加上述臨時固定時間的長度，當假定所滯留之氣體較少時，亦可縮短臨時固定時間的長度。 例如，由於晶圓W的固定時間越長，則氣體的滯留量越增加，因此可以依據晶圓W的固定時間來改變臨時固定時間的長度。又，藉由對晶圓W植入離子之處理加熱晶圓W而晶圓溫度上升時，容易從背面90釋放氣體，因此可以依據投入到晶圓W的熱量來改變臨時固定時間的長度。又，亦可依據與晶圓保持面60接觸之晶圓W的背面90的材料來改變臨時固定時間的長度。例如，當使用氣體釋放量多的樹脂材料時，增加臨時固定時間，當使用氣體釋放量少的諸如氧化物或氮化物的無機材料時，亦可以縮短臨時固定時間。除此以外，亦可依據晶圓W的重量和厚度等來改變臨時固定時間的長度。 控制部70在解除準備期間並非將上述第1臨時固定狀態和第2臨時固定狀態各自執行1次，而是各自可以執行2次以上。例如，藉由交替地反覆執行第1臨時固定狀態和第2臨時固定狀態，可以抽出更多的滯留在晶圓W與晶圓卡盤53之間之氣體。又，當依據與晶圓W相關之條件假定為所滯留之氣體多時，藉由增加第1臨時固定狀態和第2臨時固定狀態的反覆次數，可以更有效地排出氣體。 控制部70在解除準備期間降低一部分吸附區域的吸附力時，不會失去吸附力，亦可以設為小於固定狀態的吸附力。例如，在第1臨時固定狀態下，亦可將施加於第2電極結構62b之第2電壓Vb的大小（絕對值）設為固定時的基準電壓V0 的1/10～1/2左右。亦即，在第1臨時固定狀態下，無需將第2電壓Vb設為0V。同樣地，在第2臨時固定狀態下，無需將第1電壓Va設為0V，還可以設為基準電壓V0 的1/10～1/2左右。 控制部70當從固定狀態轉移到臨時固定狀態時，藉由逐步減小施加到電極結構之電壓的大小（絕對值），可以逐步減小一部分吸附區域的吸附力。 控制部70可以依據設置有晶圓保持裝置52之植入處理室16的壓力值來改變上述臨時固定狀態的長度或臨時固定狀態的電壓、第1臨時固定狀態和第2臨時固定狀態的反覆次數。例如，若臨時固定狀態下的植入處理室16的壓力的上升值相對於依據與上述晶圓W相關之條件而假定之氣體釋放量小，則判定為氣體未充分排出，可以增加臨時固定狀態的時間，或降低臨時固定狀態的電壓，或者增加臨時固定狀態的執行次數。控制部70可以依據植入處理室16的壓力的變化量或變化速度來調整臨時固定狀態的時間或臨時固定狀態的電壓、臨時固定狀態的反覆次數。 圖6係示意地表示變形例之晶圓保持裝置152的結構之頂視圖。在本變形例中，第1電極結構162a及第2電極結構162b的形狀不同，各電極結構162a、162b形成為齒梳狀，以彼此交叉之方式配置。因此，與各電極結構162a、162b對應之吸附區域C1、C2亦形成為齒梳狀。在本變形例中，亦能夠藉由使用與上述實施形態相同的臨時固定狀態來防止固定解除時晶圓W的彈起。 圖7係示意地表示另一變形例之晶圓保持裝置252的結構之頂視圖。在本變形例中，與圖6同樣地，第1電極結構262a及第2電極結構262b形成為齒梳狀，以彼此交叉之方式配置。又，第1電極結構262a具有沿著晶圓保持面260的外周構成為閉環狀之外周電極部262r。因此，與第1電極結構262a對應之第1吸附區域C1包括沿晶圓保持面260的外周的閉環狀的區域。另一方面，與第2電極結構262b對應之第2吸附區域C2在晶圓保持面260中配置於第1吸附區域C1的內側。 在本變形例中，當設為在維持第1吸附區域C1的吸附力之狀態下降低第2吸附區域C2的吸附力之第1臨時固定狀態時，晶圓保持面260的外周區域被固定，因此無法將氣體排出到晶圓卡盤253的外部。因此，在本變形例中，僅利用第2臨時固定狀態排出氣體，無需使用第1臨時固定狀態。另外，藉由設為第1臨時固定狀態，使氣體從第2吸附區域C2移動到第1吸附區域C1與第2吸附區域C2之間的區域，之後，藉由設為第2臨時固定狀態，可以使第1吸附區域C1及第2吸附區域C2這兩者的區域的氣體排出到外部。 圖8係示意地表示又一變形例之晶圓保持裝置352的結構之頂視圖。在本變形例中，晶圓卡盤353上設置有3個以上的電極結構，具體而言，設置有6個電極結構362a、362b、362c、362d、362e、362f。各電極結構362a～362f具有扇形狀，配置於將圓形的晶圓保持面360均等地分割為6個時的各區域。與各電極結構362a～362f對應之吸附區域C1、C2、C3、C4、C5、C6設定為扇狀。 在本變形例中，由於在各吸附區域C1～C6產生吸附力，因此對相鄰之電極結構施加不同極性的電壓。例如，對第1電極結構362a、第3電極結構362c、第5電極結構362e施加正電壓，並且對第2電極結構362b、第4電極結構362d、第6電極結構362f施加負電壓。 在本變形例中，藉由降低複數個吸附區域C1～C6的一部分吸附力並維持剩餘吸附區域的吸附力而設為臨時固定狀態。又，藉由依次切換降低吸附力之一部分吸附區域，針對複數個吸附區域C1～C6全部進行脫氣。例如，使吸附力從第1吸附區域C1朝向第6吸附區域C6依次逐一降低。此時，設為不同時降低複數個吸附區域C1～C6的所有區域的吸附力，晶圓W的固定在從固定期間轉移到固定解除期間之中途被解除，從而防止晶圓W彈起。在本變形例中，吸附區域為3以上，因此在切換降低吸附力之區域時，可以在無需夾著如上述第2期間T2般的固定狀態之情況下切換區域。 在本變形例中，可同時降低複數個吸附區域C1～C6中2個以上的區域的吸附力。此時，為了防止對晶圓W施加不均勻的吸附力，亦可設為同時降低位於與晶圓保持面60的中心對向的位置之區域的吸附力。例如，僅同時降低第1吸附區域C1和第4吸附區域C4的吸附力，接著僅同時降低第2吸附區域C2和第5吸附區域C5的吸附力，最後可以僅同時降低第3吸附區域C3和第6吸附區域C6的吸附力。 在本變形例中，亦可施加三相交流電壓而在各吸附區域C1～C6產生吸附力。例如，對第1電極結構362a和第4電極結構362d施加U相，並對第2電極結構362b和第5電極結構362e施加V相，對第3電極結構362c和第6電極結構362f施加W相。另外，當使用交流電壓時，由於交流電壓的一週期的變化而導致吸附力發生變化，在電壓成為0V之時序能夠大幅降低吸附力。然而，U相、V相、W相各自成為0V之時序不同，由於吸附力不會在所有吸附區域同時降低，因此能夠牢固地固定晶圓W。 另一方面，施加交流電壓時，電壓成為0V之時序極其短，因此氣體能夠滯留在晶圓W與晶圓卡盤353之間。因此，在臨時固定狀態下，將複數個電極結構362a～362f的一部分電壓固定為0V，使氣體在對應之吸附區域充分排出。在臨時固定狀態下施加0V之時間長於在固定狀態下施加之交流電壓的一週期。藉由在長於交流電壓的一週期的時間維持0V，能夠有效地排出晶圓W與晶圓卡盤353之間的氣體。另外，亦可以設為藉由使施加到一部分電極結構之交流電壓的振幅小於固定狀態時的振幅來實現臨時固定狀態。 圖9係示意地表示另一實施形態之晶圓保持裝置452的結構之剖面圖。在本實施形態中，在晶圓保持面460設置槽474，並構成為藉由供給至槽474中之傳熱用氣體來冷卻或加熱晶圓W，在這一點上與上述實施形態不同。以下，針對本實施形態，以上述實施形態和變形例的不同點為中心進行說明。 晶圓保持裝置452具備晶圓卡盤453和控制部470。晶圓卡盤453包括複數個電極結構462a、462b、絕緣體層464及基底構件466。基底構件466上設置有冷卻水路468和氣體流路476。 第1電極結構462a及第2電極結構462b例如與圖7所示之變形例同樣地構成。第1電極結構462a具有沿著晶圓保持面460的外周構成為閉環狀之外周電極部。第2電極結構462b設置於第1電極結構462a的外周電極部的內側。第1電極結構462a連接有第1電源472a，第2電極結構462b連接有第2電源472b。 晶圓保持面460上設置有填充用於冷卻或加熱晶圓W之傳熱用氣體之槽474。槽474形成於更靠第1電極結構462a的外周電極部的內側，例如，形成於第1電極結構462a與第2電極結構462b之間的位置。槽474構成為在晶圓保持面460上固定有晶圓W之狀態下成為封閉空間。尤其，藉由在與第1電極結構462a的外周電極部對應之外周區域C產生吸附力，能夠對晶圓卡盤453的外部封閉槽474。 槽474與設置於絕緣體層464及基底構件466之氣體流路476連接。氣體流路476將傳熱用氣體填充於槽474中，並從槽474排出傳熱用氣體。氣體流路476經由進氣閥482與氣體供給部478連接，並經由排氣閥484與排氣部480連接。藉由關閉排氣閥484之後打開進氣閥482，藉此從氣體供給部478向槽474供給傳熱用氣體。藉由關閉進氣閥482之後打開排氣閥484，藉此從槽474通過氣體流路476排出傳熱用氣體。藉由控制部470控制進氣閥482及排氣閥484的動作。 控制部470設為對第1電極結構462a及第2電極結構462b施加直流電壓而固定晶圓W之狀態。控制部470在固定晶圓W之後，藉由打開進氣閥482而向槽474供給傳熱用氣體。其結果，成為在固定晶圓W時在晶圓W與晶圓保持面460之間填充傳熱用氣體之狀態。晶圓保持裝置452配置於高真空的植入處理室16內，因此若在傳熱用氣體存在於槽474中的狀態下解除晶圓W的固定，則導致晶圓W因傳熱用氣體的膨脹而彈起。 在解除晶圓W的固定之前，若能夠通過排氣部480將傳熱用氣體排出到外部，則也許能夠防止晶圓W的彈起。然而，由於將槽474的真空度設為與植入處理室16相同的水準需要相當長的時間，因此若在等待傳熱用氣體的充分排出之後解除晶圓W的固定，則導致離子植入裝置10的生產率大幅降低。 因此，在本實施形態中，在臨時固定狀態下降低外周區域C的吸附力，以使傳熱用氣體從晶圓保持面460的外周排出到外部。具體而言，將與外周區域C對應之第1電極結構462a的施加電壓設為0V，並將位於外周區域C的內側之第2電極結構462b的施加電壓維持固定時的狀態。或者，將與外周區域C對應之第1電極結構462a的施加電壓設為固定時的電壓的1/10～1/2左右，亦可將位於外周區域C的內側之第2電極結構462b的施加電壓維持固定時的狀態。藉此，能夠在保持晶圓W之同時適當地排出晶圓W與槽474之間的傳熱用氣體。依本實施形態，能夠在比較短的時間內完成傳熱用氣體的排出，並能夠防止固定解除時的晶圓W的彈起。藉此，能夠抑制離子植入裝置10的生產率的降低。 以上，參閱上述各實施形態對本發明進行了說明，但本發明並不限定於上述各實施形態，適當地組合或替換各實施形態之結構者亦包括在本發明中。又，亦能夠依據本領域的技術人員的知識適當地重新排列各實施形態中的組合和處理的順序，或能夠將各種設計變更等的變形添加到實施形態中，並且添加了該種變形之實施形態亦可包括於本發明的範圍內。 在上述實施形態及變形例中，示出了將晶圓保持裝置用於離子植入裝置10之情況，但對於晶圓保持裝置的應用例並無特別限定，能夠對任意的半導體處理裝置使用上述晶圓保持裝置。尤其，藉由在真空容器中使用上述晶圓保持裝置，能夠適當地防止在真空環境下的晶圓W的彈起。
52‧‧‧晶圓保持裝置53‧‧‧晶圓卡盤60‧‧‧晶圓保持面62‧‧‧電極結構64‧‧‧絕緣體層66‧‧‧基底構件70‧‧‧控制部C1‧‧‧第1吸附區域C2‧‧‧第2吸附區域W‧‧‧晶圓
圖1係表示實施形態之離子植入裝置的概略結構之頂視圖。 圖2係表示圖1的離子植入裝置的概略結構之側視圖。 圖3係示意地表示晶圓保持裝置的結構之剖面圖。 圖4係示意地表示晶圓保持裝置的結構之頂視圖。 圖5係表示施加到複數個電極結構之電壓的一例之圖表。 圖6係示意地表示變形例之晶圓保持裝置的結構之頂視圖。 圖7係示意地表示變形例之晶圓保持裝置的結構之頂視圖。 圖8係示意地表示變形例之晶圓保持裝置的結構之頂視圖。 圖9係示意地表示另一實施形態之晶圓保持裝置的結構之剖面圖。
52‧‧‧晶圓保持裝置
53‧‧‧晶圓卡盤
60‧‧‧晶圓保持面
62a‧‧‧第1電極結構
62b‧‧‧第2電極結構
64‧‧‧絕緣體層
66‧‧‧基底構件
68‧‧‧冷卻水路
70‧‧‧控制部
72a‧‧‧第1電源
72b‧‧‧第2電源
90‧‧‧背面
C1‧‧‧第1吸附區域
C2‧‧‧第2吸附區域
W‧‧‧晶圓

Claims (20)

  1. 一種晶圓保持裝置，其特徵為，具備：晶圓卡盤，其具有與待保持的晶圓接觸之晶圓保持面，並在前述晶圓保持面上設置有複數個吸附區域；及控制部，構成為獨立地控制前述複數個吸附區域的各自的吸附力，前述控制部在解除前述晶圓的固定之情況下，設為使前述複數個吸附區域中的一部分吸附區域的吸附力小於固定晶圓時的吸附力之臨時固定狀態，且以使存在於前述晶圓與前述一部分吸附區域之間之氣體排出外部的方式維持在前述臨時固定狀態之後，將前述複數個吸附區域的所有吸附區域的吸附力設為小於固定晶圓時的吸附力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓保持裝置，其中前述控制部將前述臨時固定狀態維持0.1秒以上且10秒以下之時間。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之晶圓保持裝置，其中前述控制部依據與前述晶圓相關之條件來改變維持前述臨時固定狀態之時間。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之晶圓保持裝置，其中前述控制部在前述臨時固定狀態下，將與前述一部分 吸附區域不同之吸附區域的吸附力維持為固定晶圓時的吸附力。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之晶圓保持裝置，其中前述控制部在前述臨時固定狀態下，依次切換設為小於固定晶圓時的吸附力的前述一部分吸附區域。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之晶圓保持裝置，其中在前述臨時固定狀態下，前述控制部防止前述複數個吸附區域所有吸附區域同時成為小於固定晶圓時的吸附力，並依次切換設為小於固定晶圓時的吸附力的前述一部分吸附區域。
  7. 一種晶圓保持裝置，其特徵為，具備：晶圓卡盤，其具有與待保持的晶圓接觸之晶圓保持面，並在前述晶圓保持面上設置有複數個吸附區域；及控制部，構成為獨立地控制前述複數個吸附區域的各自的吸附力，前述複數個吸附區域包括第1吸附區域和第2吸附區域，當解除前述晶圓的固定時，前述控制部設成在將前述第1吸附區域設為固定晶圓時的吸附力之狀態下使前述第2吸附區域的吸附力小於固定晶圓時的第1臨時固定狀態之後，設成在將前述第2吸附區域的吸附力設為固定晶圓時 的吸附力之狀態下使前述第1吸附區域的吸附力小於固定晶圓時的第2臨時固定狀態，之後，將前述複數個吸附區域的所有吸附區域的吸附力設為小於固定晶圓時的吸附力。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之晶圓保持裝置，其中，前述控制部交替地反覆執行前述第1臨時固定狀態和前述第2臨時固定狀態。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所述之晶圓保持裝置，其中前述控制部在前述第1臨時固定狀態與前述第2臨時固定狀態之間的時序，使前述第1吸附區域及前述第2吸附區域這兩者返回到固定晶圓時的吸附力。
  10. 如申請專利範圍第7或8項所述之晶圓保持裝置，其中前述控制部依據與前述晶圓相關之條件來改變前述第1臨時固定狀態與前述第2臨時固定狀態的各自的維持時間及執行次數中的至少一者。
  11. 如申請專利範圍第3項所述之晶圓保持裝置，其中與前述晶圓相關之條件依賴於前述晶圓的固定時間、投入到前述晶圓中的熱量、前述晶圓的與前述晶圓保持面接觸之面的材料、前述晶圓的重量及前述晶圓的厚度中的至少一個。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之晶圓保持裝置，其中與前述晶圓相關之條件依賴於前述晶圓的固定時間、投入到前述晶圓中的熱量、前述晶圓的與前述晶圓保持面接觸之面的材料、前述晶圓的重量及前述晶圓的厚度中的至少一個。
  13. 如申請專利範圍第1或2項所述之晶圓保持裝置，其中前述晶圓卡盤包含具有前述晶圓保持面之絕緣體層及設置於前述絕緣體層的內部之與前述複數個吸附區域對應之位置之複數個電極結構，前述控制部藉由將施加到各電極結構之電壓的絕對值或振幅設為比固定晶圓時小，從而降低與各電極結構對應之各吸附區域的吸附力。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓保持裝置，其中前述晶圓卡盤還包括支撐前述絕緣體層之基底構件，前述控制部藉由將施加到各電極結構之電壓設為與前述基底構件相同的電位，從而降低與各電極結構對應之各吸附區域的吸附力。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓保持裝置，其中對前述複數個電極結構施加直流電壓。
  16. 一種晶圓保持裝置，其特徵為，具備：晶圓卡盤，其具有與待保持的晶圓接觸之晶圓保持面，並在前述晶圓保持面上設置有複數個吸附區域；及控制部，構成為獨立地控制前述複數個吸附區域的各自的吸附力，前述晶圓卡盤包含具有前述晶圓保持面之絕緣體層及設置於前述絕緣體層的內部之與前述複數個吸附區域對應之位置之複數個電極結構，前述控制部在解除前述晶圓的固定之情況下，設為使前述複數個吸附區域中的一部分吸附區域的吸附力小於固定晶圓時的吸附力之臨時固定狀態之後，將前述複數個吸附區域的所有吸附區域的吸附力設為小於固定晶圓時的吸附力，前述控制部藉由將施加到各電極結構之電壓的絕對值或振幅設為比固定晶圓時小，從而降低與各電極結構對應之各吸附區域的吸附力。 對前述複數個電極結構施加交流電壓，前述臨時固定狀態的維持時間長於前述交流電壓的一週期所需之時間。
  17. 一種晶圓保持裝置，其特徵為，具備：晶圓卡盤，其具有與待保持的晶圓接觸之晶圓保持面，並在前述晶圓保持面上設置有複數個吸附區域；及控制部，構成為獨立地控制前述複數個吸附區域的各 自的吸附力，前述晶圓保持面設置有填充用於冷卻或加熱前述晶圓之傳熱用氣體之槽，前述控制部在解除前述晶圓的固定之情況下，設為使前述複數個吸附區域中的一部分吸附區域的吸附力小於固定晶圓時的吸附力之臨時固定狀態，前述控制部維持前述臨時固定狀態，以使殘留在前述晶圓與前述晶圓保持面之間之前述傳熱用氣體排出到外部之後，將前述複數個吸附區域的所有吸附區域的吸附力設為小於固定晶圓時的吸附力。
  18. 如申請專利範圍第1、7、16或17項所述之晶圓保持裝置，其中前述複數個吸附區域中的一個吸附區域設置成包括沿著前述晶圓保持面的外周之閉環狀的區域，前述控制部在前述臨時固定狀態下，將前述閉環狀的區域的吸附力設為小於固定晶圓時的吸附力。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之晶圓保持裝置，其中前述控制部在前述臨時固定狀態下，使設置於較前述閉環狀區域更靠內側之至少一個吸附區域維持固定晶圓時的吸附力。
  20. 一種晶圓裝卸方法，其為使用晶圓卡盤之晶圓裝卸方 法，其特徵為，前述晶圓卡盤具有與待保持的晶圓接觸之晶圓保持面，並在前述晶圓保持面上設置有複數個吸附區域，該晶圓裝卸方法中，當解除前述晶圓的固定時，設為使前述複數個吸附區域中的一部分吸附區域的吸附力小於固定晶圓時的吸附力的臨時固定狀態，維持前述臨時固定狀態以使存在於前述晶圓與前述一部分吸附區域之間之氣體排出到外部之後，將前述複數個吸附區域的所有吸附區域的吸附力設為小於固定晶圓時的吸附力。
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