WO2022030124A1 - 静電チャック装置、圧力算出方法及びプログラム - Google Patents

静電チャック装置、圧力算出方法及びプログラム Download PDF

Info

Publication number
WO2022030124A1
WO2022030124A1 PCT/JP2021/023585 JP2021023585W WO2022030124A1 WO 2022030124 A1 WO2022030124 A1 WO 2022030124A1 JP 2021023585 W JP2021023585 W JP 2021023585W WO 2022030124 A1 WO2022030124 A1 WO 2022030124A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
heat conductive
gas
gas supply
flow
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/023585
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雷 馬
アンドリュー プライス
忠弘 安田
Original Assignee
株式会社堀場エステック
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社堀場エステック filed Critical 株式会社堀場エステック
Priority to US18/040,594 priority Critical patent/US20230274966A1/en
Priority to JP2022541146A priority patent/JPWO2022030124A1/ja
Priority to KR1020237003214A priority patent/KR20230044208A/ko
Priority to CN202180057634.9A priority patent/CN116134721A/zh
Publication of WO2022030124A1 publication Critical patent/WO2022030124A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic chuck device that adsorbs an object by electrostatic force, a pressure calculation method, and a program.
  • an electrostatic chuck device is used to fix a sample such as a silicon wafer in a vacuum chamber.
  • This electrostatic chuck device includes a suction plate that sucks an object by electrostatic force, and a metal base plate that comes into contact with the back surface of the suction plate.
  • the silicon wafer is fixed, and for example, the plasma heat applied to the silicon wafer is released to the base plate side to cool the surface. It is possible to make the temperature distribution uniform.
  • the uniformity of the surface temperature of the wafer in order to improve the precision of the processing dimensions of the object such as the wafer. Since the uniformity of the surface temperature of the wafer largely depends on the pressure of the heat conductive gas applied to the surface to be adsorbed on the wafer (hereinafter, also referred to as the pressure on the back surface of the wafer), in order to improve the accuracy of the processing dimensions of the wafer. It is important to know the pressure on the back surface of the wafer.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and its main object is to be able to grasp the pressure on the back surface of the wafer in the semiconductor manufacturing process using the electrostatic chuck device.
  • the electrostatic chuck device sucks an object by electrostatic force, and has a suction plate having a suction surface for sucking the object, and a suction surface and a surface to be sucked by the object.
  • a gas supply line for supplying a heat conductive gas to the gap between the spaces and a pressure calculation unit for calculating the pressure of the heat conductive gas in the gap are provided, and the heat conductive gas is provided in the gas supply line.
  • a flow resistance element that serves as a resistance when flowing is provided, and the pressure calculation unit determines the primary pressure of the flow resistance element, the flow rate of the heat conductive gas passing through the flow resistance element, and the flow resistance. It is characterized in that the pressure of the heat conductive gas in the gap is calculated based on the flow rate characteristic of the element.
  • the flow rate characteristics of the flow rate resistance element provided in the gas supply line that is, the primary side pressure (for example, the pressure in the gas supply line) and the secondary side pressure (for example, the pressure on the back surface of the wafer) of the flow rate resistance element.
  • the pressure on the back surface of the wafer can be calculated and grasped by utilizing the unique characteristic indicating the relationship between the pressure and the flow rate of the heat conductive gas passing through.
  • the gas supply line is provided with a gas supply flow path formed in the suction plate so as to open on the suction surface, and the flow rate is provided in the gas supply flow path.
  • a gas supply flow path formed in the suction plate so as to open on the suction surface
  • the flow rate is provided in the gas supply flow path.
  • An example is provided with a resistance element.
  • This "flow rate resistance element” may be any one as long as it has a flow rate characteristic that the flow rate of the heat conductive gas passing through is determined by the pressure on the primary side and the pressure on the secondary side.
  • a resistor is particularly preferable. Since the laminar flow element resistor has excellent processing accuracy and excellent reproducibility, by using the laminar flow element resistor as the flow rate resistance element, heat conduction in the gap between the adsorption surface and the surface to be adsorbed The pressure of the sex gas can be calculated more accurately. Further, since the laminar flow element resistor has a high degree of freedom in design, the degree of freedom in the outer diameter of the outlet of the heat conductive gas can be increased, and the generation of arc discharge can be expected to be suppressed.
  • the above is based on a relational expression showing the material balance between the flow rate of the heat conductive gas introduced into the gas supply line and the flow rate of the heat conductive gas in the gas supply line. Examples thereof include those configured to calculate the flow rate of the heat conductive gas passing through the flow resistance element.
  • a flow sensor is mounted, a pressure controller for measuring and controlling the pressure of the heat conductive gas in the gas supply line is further provided, and the pressure calculation unit is used for the flow resistance.
  • the pressure value measured by the pressure controller is used as the primary pressure of the element, and the flow value measured by the flow sensor is used as the flow value of the heat conductive gas introduced into the gas supply line. For calculating the pressure of the heat conductive gas in the above.
  • a pressure type flow rate controller that measures and controls the flow rate of the heat conductive gas flowing through the gas supply line is further provided, and the pressure calculation unit is a flow resistance element.
  • the pressure value measured by the pressure type flow controller is used as the primary pressure, and the flow value measured by the pressure type flow controller is used as the flow value of the heat conductive gas introduced into the gas supply line. , The one that calculates the pressure of the heat conductive gas in the gap.
  • the electrostatic chuck device is provided with the calculated thermal conductive gas. It may be further provided with a diagnostic unit for diagnosing an abnormality in the pressure value of the heat conductive gas applied to the surface to be adsorbed by comparing the pressure of the above with a predetermined reference pressure.
  • the electrostatic chuck device is configured to adjust the pressure of the heat conductive gas in the gas supply line so that the calculated pressure of the heat conductive gas is within a predetermined range. Is preferable.
  • the electrostatic chuck device is configured to adjust the flow rate of the heat conductive gas flowing through the gas supply line so that the calculated pressure of the heat conductive gas becomes a value within a predetermined range. Is preferable.
  • the electrostatic chuck device includes a plurality of the gas supply lines so that each gas supply line supplies the heat conductive gas to different regions between the adsorption surface and the adsorption surface. It is preferably configured. By doing so, the pressure applied to the back surface of the wafer can be adjusted for each region.
  • the gas supply line may be configured to supply a plurality of types of the heat conductive gas at an arbitrary mixing ratio.
  • the amount of expensive gas (for example, helium gas) used can be reduced by using a mixed gas of a plurality of types of the heat conductive gas, thereby reducing the cost.
  • the electrostatic chuck device may be configured to calculate the flow rate Q LEAK of the heat conductive gas leaking from the gap based on the time change of the pressure of the heat conductive gas in the gas supply line.
  • the electrostatic chuck device preferably calculates the flow rate Q LEAK based on the following equation (a).
  • V the volume of the flow path constituting the gas supply line
  • Z the compression coefficient of the heat conductive gas
  • Ru the gas constant of the heat conductive gas
  • T gas the heat conductive gas flowing through the gas supply line.
  • Temperature, dP / dT Time variation of the pressure of the heat conductive gas in the gas supply line.
  • a leak line provided with a resistor branching from the gas supply line is provided, and the excess heat conductive gas is exhausted at a predetermined flow rate.
  • this leak line is also used to exhaust the thermally conductive gas remaining in the gas supply line after the plasma treatment is completed, but the plasma treatment is completed due to the provision of the resistor on the leak line. After that, there is a problem that the heat conductive gas cannot be exhausted immediately and it takes time.
  • the electrostatic chuck device described above is provided on the main leak line provided with a resistor branching from the gas supply line, a bypass line provided so as to bypass the resistor, and the bypass line. It is preferable that the on-off valve and the valve control unit for controlling the on-off valve are provided so that the flow path resistance of the bypass line is smaller than the flow path resistance of the main leak line.
  • the on-off valve is opened, so that the heat conductive gas is released through the bypass line having a relatively small flow resistance. It can be exhausted immediately. As a result, it is possible to reduce the risk of causing sparks due to the outflow of the heat conductive gas into the vacuum chamber immediately after the plasma treatment is completed.
  • the pressure calculation method of the present invention is a pressure calculation method in an electrostatic chuck device that sucks an object by electrostatic force
  • the electrostatic chuck device has a suction plate having a suction surface for sucking the object.
  • a gas supply line for supplying a heat conductive gas is provided in the gap between the suction surface and the surface to be adsorbed of the object, and the gas supply line serves as a resistance when the heat conductive gas flows.
  • a flow resistance element is provided, and in the gap, based on the primary pressure of the flow resistance element, the flow rate of the heat conductive gas passing through the flow resistance element, and the flow characteristics of the flow resistance element. It is characterized by calculating the pressure of the heat conductive gas.
  • the pressure calculation program of the present invention records a pressure calculation program for an electrostatic chuck device that attracts an object by electrostatic force, and the electrostatic chuck device records a suction surface that attracts the object.
  • a gas supply line for supplying a heat conductive gas to a gap between the suction plate and the surface to be adsorbed of the object is provided, and the heat conductive gas flows through the gas supply line.
  • a flow resistance element that serves as a resistance is provided, and the pressure calculation program uses the primary pressure of the flow resistance element, the mass flow rate of the heat conductive gas passing through the flow resistance element, and the flow resistance. It is characterized in that the computer exerts a function as a pressure calculation unit for calculating the pressure of the heat conductive gas in the gap based on the flow rate characteristics of the element.
  • the pressure on the back surface of the wafer can be grasped in the semiconductor manufacturing process using the electrostatic chuck device.
  • Electrostatic chuck device 111 ... Adsorption surface 31 ... Gas supply line 31a ⁇ ⁇ ⁇ Gas supply port 34 ⁇ ⁇ ⁇ Flow resistance element W ⁇ ⁇ ⁇ Wafer (object) S ⁇ ⁇ ⁇ Adsorbed surface G ⁇ ⁇ ⁇ Gap
  • the electrostatic chuck device 100 of the present embodiment is for electrostatically adsorbing a wafer W to be processed, for example, in a vacuum chamber C of a semiconductor manufacturing device using plasma.
  • the electrostatic chuck device 100 has an electrostatic chuck portion 1 having a suction surface 111 for electrostatically adsorbing the wafer W, and a cooling surface 211 for cooling the electrostatic chuck portion 1.
  • the cooling unit 2 is provided with a gas supply unit 3 that supplies a heat conductive gas (also referred to as a backside gas) to the gap G between the adsorption surface 111 of the electrostatic chuck unit 1 and the surface S to be adsorbed of the wafer W.
  • the vacuum chamber C is configured to be evacuated by the vacuum pump V1.
  • the electrostatic chuck portion 1 includes a suction plate 11 having a circular flat plate shape made of an insulator such as ceramics or glass, and an internal electrode 12 embedded in the suction plate 11.
  • a power supply 13 for applying a voltage to the internal electrode 12 is provided. By applying a voltage to the internal electrode 12 by the power supply 13, a dielectric polarization phenomenon occurs in the suction plate 11, and the upper surface 111 of the suction plate 11 becomes a substantially planar suction surface.
  • the electrostatic chuck portion 1 of the present embodiment is of a bipolar type, but is not limited to this and may be of a unipolar type.
  • the cooling unit 2 includes a metal base plate 21 having a circular flat plate shape, a refrigerant flow path 212 formed in the base plate 21, and a chiller for flowing a refrigerant through the refrigerant flow path 212. It is equipped with a refrigerant distribution mechanism (not shown) such as.
  • a refrigerant distribution mechanism such as.
  • the gas supply unit 3 includes a gas supply line 31 provided with a flow rate controller 32 for controlling the flow rate of the heat conductive gas, and a control device 33 for controlling the flow rate controller 32 and the like.
  • a leak line L branching from the gas supply line 31 is provided.
  • the heat conductive gas may be any gas such as helium gas, argon gas, and a mixed gas in which a plurality of gases are mixed at an arbitrary ratio.
  • a gas supply source (not shown) is connected to the upstream side of the gas supply line 31, and a gap between the suction surface 111 and the adsorption surface S of the wafer W from the gas supply port 31a provided at the downstream end. It supplies a heat conductive gas to G.
  • the gas supply port 31a is formed on the suction surface 111 of the suction plate 11.
  • the gas supply line 31 has a first internal flow path (which is a gas supply flow path in a claim) 311 formed in the adsorption plate 11 and a first internal flow path 311 in this order from the downstream side.
  • each of the first internal flow paths 311 is formed so as to penetrate the suction plate 11 in the plate thickness direction and open on the suction surface 111.
  • the opening of each first internal flow path 311 on the suction surface 111 serves as the gas supply port 31a.
  • Each gas supply port 31a is formed so as to have rotational symmetry with the rotation axis of the suction plate 11 as the axis of symmetry, for example.
  • each of the first internal flow paths 311 is formed in a plurality of rows (here, two rows) concentrically on the outer peripheral portion of the suction plate 11, and is formed along the circumferential direction in each row. They are formed so as to be approximately equal to each other.
  • each first internal flow path 311 is composed of a linear through hole 113 having a circular cross section that penetrates the suction plate 11 in the plate thickness direction.
  • the through hole 113 has a diameter dimension (inner diameter) of about several ⁇ m to several tens of ⁇ m (for example, 0.03 mm) and a length dimension (dimension along the axial direction) of about several mm (for example, 2 mm). , These dimensions may be changed as appropriate.
  • the second internal flow path 312 is formed so as to penetrate the base plate 21 in the plate thickness direction, the upstream end thereof opens to the lower surface of the base plate 21, and the downstream end opens to the upper surface (cooling surface) 211 of the base plate 21. Then, it communicates with the first internal flow path 311.
  • a groove 213 is formed in the upper surface 211 of the base plate 21 along the in-plane direction, and at least a part of the groove 213 penetrates the base plate 21 in the plate thickness direction and is a lower surface. It is open to.
  • the suction plate 11 By placing the suction plate 11 so as to cover the groove 213, the inner surface of the groove 213 and the lower surface 112 of the suction plate 11 form a second internal flow path 312.
  • the groove 213 is formed so as to pass directly under each through hole 113 of the suction plate 11 with the suction plate 11 placed on the base plate 21.
  • the flow rate controller 32 measures and controls the flow rate of the passing gas, and is provided in the piping flow path.
  • a pressure sensor for measuring the pressure of passing gas for example, a flow sensor for measuring the flow rate of gas, a fluid control valve, and an opening degree of the fluid control valve are controlled. It is a so-called pressure type mass flow controller or the like having a valve controller.
  • the flow rate controller 32 feedback-controls the opening degree of the fluid control valve and the like so that the measured gas flow rate matches the target value set by the control device 33.
  • the control device 33 is a general-purpose or dedicated computer having a built-in CPU, internal memory, and the like. As shown in FIG. 5, the control device 33 sets a flow rate target value of the flow rate of the flow rate controller 32 by the cooperation of the CPU and its peripheral devices based on a predetermined program stored in the internal memory. At least the function as the setting unit 334 is exhibited.
  • the leak line L branches from the downstream side of the flow rate controller 32 in the gas supply line 31.
  • the leak line L is configured to be exhausted by the vacuum pump V2 via an arbitrary resistor R (for example, an orifice or the like) through which a constant flow rate of gas is passed.
  • R for example, an orifice or the like
  • the flow rate resistance elements 34 are provided in all of the first internal flow paths 311 of the gas supply line 31.
  • the flow rate resistance element 34 serves as a resistance when the heat conductive gas flows, and is unique in that the mass flow rate of the passing gas is determined based on the primary side pressure, the secondary side pressure, and the gas temperature. It has a flow rate characteristic and is a laminar flow element resistor in this embodiment.
  • the pressure of the heat conductive gas in the gas supply line 31 primary side pressure
  • the pressure of the heat conductive gas in the gap G between the suction surface 111 and the surface S to be adsorbed secondary side pressure.
  • the flow rate of the heat conductive gas passing through the laminar flow element resistor 34 is determined based on the pressure on the back surface of the wafer) and the temperature of the heat conductive gas passing through.
  • the laminar flow element resistor 34 is composed of a flow path forming member 341 having a flow path (hereinafter, also referred to as a resistance flow path) 341a that serves as a resistance.
  • the flow path forming member 341 has a columnar shape, and its diameter dimension (outer diameter) and length dimension (dimension along the axial direction) are the diameter dimension (inner diameter) and the diameter dimension (inner diameter) of the through hole 113 of the suction plate 11. It is almost the same as the length dimension.
  • each flow path forming member 341 is fitted into each through hole 113 of the suction plate 11 without a gap with a fitting tolerance.
  • the flow path forming member 341 may be made of any insulating material such as ceramic.
  • the laminar flow element resistor 34 is preferably provided so that the end surface on the downstream side is flush with the adsorption surface 111 of the adsorption plate 11.
  • Each resistance flow path 341a penetrates the flow path forming member 341 in the axial direction and has a linear cross-sectional shape, for example, one formed on the axis of the flow path forming member 341, or one. A plurality of things that are regularly arranged around the axis can be mentioned.
  • the electrostatic chuck device 100 of the present embodiment is characterized in that the control device 33 further exerts functions as a pressure calculation unit 331, a storage unit 332, and a diagnosis unit 333.
  • the pressure calculation unit 331 has a mass flow rate QESC of the heat conductive gas supplied from the gas supply port 31a and a primary pressure P of the laminar flow element resistor 34. It is configured to calculate the wafer backside pressure Pwafer based on 1 and the unique flow rate characteristics of the laminar flow element resistor 34.
  • the mass flow rate Q ESC is the mass flow rate of the heat conductive gas passing through the first internal flow path 311 (through hole 113) formed in the adsorption plate 11, and the laminar flow element resistor 34 is formed in the through hole 113. In the present embodiment provided, it is the mass flow rate of the heat conductive gas passing through the laminar flow element resistor 34.
  • the pressure calculation unit 331 describes the material balance of the mass flow rate of the heat conductive gas flowing through the gas supply line 31 (that is, the amount of the heat conductive gas entering the gas supply line 31 and the gas supply line 31.
  • the gas supply port 31a is based on the following relational expression (1) showing the balance with the amount of the heat conductive gas that goes out) and the mass flow rate Qin of the heat conductive gas introduced into the gas supply line 31. It is configured to calculate the mass flow rate QESC of the heat conductive gas supplied from.
  • the pressure calculation unit 331 determines the wafer backside pressure based on the following equation (2) showing the relationship between the calculated mass flow rate QESC of the heat conductive gas and the unique flow rate characteristics of the laminar flow element resistor 34. It is configured to calculate the P wafer .
  • the pressure calculation unit 331 acquires the mass flow rate Q in from the flow controller 32, acquires the average temperature T gas from the thermometer T 1 provided in the gas supply line 31, and obtains the mass flow rate Q VAC of the leak gas and the flow rate.
  • the volume V of the path, the compression coefficient Z, and the gas constant Ru are acquired from the storage unit 332, and the mass flow rate QESC of the heat conductive gas supplied from the gas supply port 31a based on these information and the equation (1) . Is configured to calculate.
  • fres a function indicating the flow characteristics of the laminar flow element resistor 34
  • P 1 the primary side (upstream side) pressure applied to the laminar flow element resistor 34
  • Pwafer the back surface pressure of the wafer (layer). Secondary pressure exerted on the flow element resistor 34
  • TESC temperature of the heat conductive gas passing through the laminar flow element resistor 34 (here, regarded as equal to the temperature of the adsorption plate 11).
  • the pressure calculation unit 331 acquires the primary side pressure P 1 from the pressure measured by the flow controller 32, and acquires the temperature T ESC of the heat conductive gas from the optical fiber thermometer T 2 that measures the temperature of the suction plate 11. Then, the flow rate characteristic function fres is acquired from the storage unit 332, and the wafer backside pressure Pwafer is calculated based on these information and the equation (2).
  • the flow rate characteristic function fres stored in the storage unit 332 in advance includes, for example, a primary side pressure P1 applied to the laminar flow element resistor 34 and a secondary side pressure Pwafer applied to the laminar flow element resistor 34. , A map represented by a function whose input variable is the temperature TESC of the heat conductive gas passing through the laminar flow element resistor 34 and whose output variable is the mass flow rate passing through the laminar flow element resistor 34.
  • the diagnosis unit 333 diagnoses the presence or absence of an abnormality on the surface S to be adsorbed of the wafer W. Specifically, the diagnostic unit 333 compares the wafer back surface pressure P wafer calculated by the pressure calculation unit 331 with the predetermined pressure Ps stored in advance in the storage unit 332, and compares the surface S of the wafer W with the adsorbed surface S of the wafer W. It is configured to diagnose the presence or absence of abnormalities in. For example, when the absolute value of the difference between the pressure P wafer on the back surface of the wafer and the pressure P s is equal to or more than a predetermined value, it is diagnosed that an abnormality has occurred on the surface S to be adsorbed on the wafer W, and the value is equal to or less than the predetermined value. If so, it is diagnosed as normal.
  • the pressure P s is appropriately set according to the content of the vacuum treatment for the wafer W.
  • the flow rate target setting unit 334 described above sets the flow rate target value of the flow rate controller 32 so that the wafer backside pressure Pwafer calculated by the pressure calculation unit 331 is within a predetermined range, and sets the flow rate target value. It is configured to transmit to the controller 32. Specifically, the flow rate target setting unit 334 compares the wafer backside pressure Pwafer calculated by the pressure calculation unit 331 with the target value Pt stored in advance in the storage unit 332, and the absolute value of the difference is within a predetermined range. It is configured to set the flow rate target value based on a predetermined relational expression calculated in advance by an experiment or a simulation so as to be inside.
  • a flow rate resistance whose flow rate characteristic pressure is known in advance in the first internal flow path 311 communicating with the gas supply port 31a of the gas supply line 31.
  • the wafer back surface pressure P Wafer can be grasped by utilizing the flow rate characteristic gas and the primary side pressure P 1 of the flow rate resistance element 34.
  • the flow rate resistance element 34 which acts as a resistance when the heat conductive gas flows, is provided in the first internal flow path 311 so as to block the gas supply port 31a, when the wafer W is dechucked or the processing chamber is cleaned. , It is possible to prevent an excessive amount of heat conductive gas from flowing out from the gas supply port 31a.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the electrostatic chuck device 100 of another embodiment includes a plurality of gas supply lines 31, and each gas supply line 31 covers the suction surface 111 of the suction plate 11 and the wafer W. It may be configured to supply the thermally conductive gas to different regions between the adsorption surface S and the adsorption surface S.
  • the suction surface 111 of the suction plate 11 is divided into a plurality of gas supply areas corresponding to the number of gas supply lines 31, and each gas supply line 31 is a gas supply port provided in each gas supply area. From 31a, it may be configured so that the heat conductive gas can be individually supplied.
  • the type, flow rate, and wafer backside pressure of the heat conductive gas supplied from each gas supply line 31 may be set for each gas supply line 31.
  • the gas supply unit 3 may not have the leak line L.
  • the electrostatic chuck device 100 of the above embodiment includes a pressure type flow rate controller 32, but the present invention is not limited to this.
  • the electrostatic chuck device 100 of the present invention is configured to be able to measure the mass flow rate Qin of the heat conductive gas introduced into the gas supply line 31 and the pressure P1 of the heat conductive gas in the gas supply line 31. If so, the pressure P Wafer on the back surface of the wafer can be grasped.
  • a pressure controller 35 that measures and controls the pressure of the heat conductive gas in the gas supply line 31 is used. It may be provided. Specific embodiments of the pressure controller 35 include, for example, a flow rate sensor, a fluid control valve, a pressure sensor, and a valve controller that feedback-controls the opening degree of the fluid control valve based on the output of the pressure sensor. , With. Even in such an embodiment, the pressure calculation unit 331 uses the pressure value measured by the pressure controller 35 as the primary side pressure P1 of the flow resistance element 34, and the thermal conductivity introduced into the gas supply line 31. As the gas flow rate Q in , the wafer back surface pressure Pwafer can be calculated using the flow rate value measured by the flow rate sensor included in the pressure controller 35.
  • a flow meter 36 such as a mass flow meter that measures the mass flow rate Qin of the heat conductive gas introduced into the gas supply line 31 and a flow meter 36.
  • a pressure gauge 37 for measuring the pressure P1 of the heat conductive gas in the gas supply line 31 may be provided.
  • the flow rate resistance element 34 is provided in all of the plurality of first internal flow paths 311 but is not limited to this. In another embodiment, the flow rate resistance element 34 may be provided only in a part of the plurality of first internal flow paths 311.
  • the flow rate resistance element 34 is provided in the first internal flow path 311 but is not limited to this.
  • the flow resistance element 34 is a gas supply line 31 communicating with a gap G, such as a second internal flow path 312 and a piping flow path (not shown) connecting the base plate 21 and the gas supply source. It may be formed in the flow path of.
  • the flow rate resistance element 34 is provided on the downstream side of the gas supply line 31.
  • the flow rate resistance element 34 of the above embodiment is a laminar flow element resistor, but the present invention is not limited to this.
  • the flow rate resistance element 34 may be arbitrary as long as it has a flow rate characteristic that the flow rate of the heat conductive gas passing through is determined by the pressure on the primary side and the pressure on the secondary side. Further, the flow rate resistance element 34 does not have to be a resistor provided in the flow path provided in the gas supply line 31.
  • the flow rate resistance element 34 may be, for example, the flow path itself (first internal flow path 311 or the like) included in the gas supply line 31 whose flow rate characteristics are known. Even in such a case, the pressure on the back surface of the wafer can be grasped by using the flow rate characteristic of the flow path.
  • the electrostatic chuck device 100 of another embodiment includes a resistance changing mechanism 4 for changing the magnitude of the flow path resistance of the leak line L with respect to the heat conductive gas.
  • the resistance changing mechanism 4 includes a bypass line 41 provided so as to bypass the resistor R in the leak line L, an on-off valve 42 provided on the bypass line 41, and an on-off valve 42. It is provided with a valve control unit 335 that controls the on-off valve 42.
  • the bypass line 41 of the present embodiment is provided so as to branch on the upstream side of the resistor R and merge on the downstream side of the resistor R in the leak line L.
  • the on-off valve 42 is configured to switch between opening and closing according to a control signal from the valve control unit 335, and is, for example, an air valve, a piezo actuator valve, a solenoid actuator valve, a thermal actuator valve, or the like.
  • the on-off valve 42 is always closed (normally closed).
  • the valve control unit 335 is a function exerted by the control device 33, and transmits a control signal to the on-off valve 42 to switch the open / closed state.
  • valve control unit 335 of the present embodiment acquires a signal that the electrostatic adsorption of the wafer by the electrostatic chuck unit 1 is released (dechucked)
  • the valve control unit 335 immediately transmits a signal to the valve control unit 335 to control the valve. It is configured to open the portion 335.
  • the electrostatic chuck device 100 of another embodiment is provided with such a resistance changing mechanism 4, so that when the electrostatic chuck portion 1 is switched to the dechuck state, the heat conductive gas is immediately sent through the bypass line 41. Can be exhausted to. As a result, it is possible to reduce the risk of causing sparks due to the outflow of the heat conductive gas into the vacuum chamber C immediately after the end of the plasma treatment.
  • the bypass line 41 may be configured to be exhausted by another vacuum pump without merging on the downstream side of the resistor R. Further, the bypass line 41 may not be provided so as to branch on the upstream side of the resistor R in the leak line L. For example, the bypass line 41 may be configured to branch on the upstream side or the downstream side of the branch point of the leak line L in the gas supply line 31. Further, the bypass line 41 may be provided with an arbitrary resistor such as a flow rate resistance element. Even in such a case, if the flow path resistance of the bypass line 41 is set to be smaller than the flow path resistance of the main leak line 43, when the electrostatic chuck portion 1 is switched to the dechuck state. , The heat conductive gas can be immediately exhausted through the bypass line 41.
  • the pressure on the back surface of the wafer can be grasped in the semiconductor manufacturing process using the electrostatic chuck device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

静電力により対象物を吸着する静電チャック装置であって、前記対象物を吸着する吸着面を有する吸着プレートと、前記吸着面と前記対象物の被吸着面との間の隙間に熱伝導性ガスを供給するガス供給ラインと、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出する圧力算出部とを備え、前記ガス供給ラインには、前記熱伝導性ガスが流れる際の抵抗となる流量抵抗素子が設けられており、前記圧力算出部が、前記流量抵抗素子の一次側圧力と、前記流量抵抗素子を通過する前記熱伝導性ガスの流量と、前記流量抵抗素子の流量特性とに基づいて、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出する静電チャック装置。

Description

静電チャック装置、圧力算出方法及びプログラム
　本発明は、静電力により対象物を吸着する静電チャック装置、圧力算出方法及びプログラムに関するものである。
　従来、プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置を用いた半導体製造工程においては、真空チャンバー内でシリコンウエハ等の試料を固定するために静電チャック装置が用いられている。この静電チャック装置は、静電力により対象物を吸着する吸着プレートと、吸着プレートの裏面に接触する金属製のベースプレートとを備えている。静電チャック装置を用いて、シリコンウエハの裏面（被吸着面）を吸着プレートで吸着することにより、シリコンウエハを固定するともに、例えばシリコンウエハに加わるプラズマ熱をベースプレート側に逃がして冷却し、表面温度分布の均一化を図ることができる。
　ところで、吸着プレートの吸着面やシリコンウエハの被吸着面には微細な凹凸が存在している。そのため、静電チャック装置によりシリコンウエハを吸着している状態であっても被吸着面と吸着面との間には厚さ１０μｍ程の微小な隙間が生じ、物理的な接触面積が小さくなることで熱伝導の効率が低下している。従来、吸着プレートの吸着面に複数のガス供給口を設け、シリコンウエハの被吸着面と吸着プレートの吸着面との間の隙間に熱伝導性ガスを供給することで、シリコンウエハに加わるプラズマ熱を吸着プレート側に効率よく逃がすようにしている（特許文献１）。
特開２０２０－０５３５７６号公報
　上記したプラズマ処理装置を用いた半導体製造工程においては、ウエハ等の対象物の加工寸法の高精度化のためには、ウエハの表面温度の均一性を高めることが求められる。そしてこのウエハの表面温度の均一性はウエハの被吸着面にかかる熱伝導性ガスの圧力（以下、ウエハ裏面圧力とも言う）に大きく依存するため、ウエハの加工寸法の精度を向上するためには、ウエハ裏面圧力を把握することが重要となる。また、経年劣化等により静電チャック装置の吸着力の安定性低下といった異常の発生やその兆候を早期に把握するという観点からも、半導体製造工程においてウエハ裏面圧力を把握することが重要となる。しかしながら従来、静電チャック装置により対象物を吸着している際に、ウエハ裏面圧力を把握する術がなかった。
　本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、静電チャック装置を用いた半導体製造工程において、ウエハ裏面圧力を把握できるようにすることを主たる課題とするものである。
　すなわち本発明に係る静電チャック装置は、静電力により対象物を吸着するものであって、前記対象物を吸着する吸着面を有する吸着プレートと、前記吸着面と前記対象物の被吸着面との間の隙間に熱伝導性ガスを供給するガス供給ラインと、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出する圧力算出部とを備え、前記ガス供給ラインには、前記熱伝導性ガスが流れる際の抵抗となる流量抵抗素子が設けられており、前記圧力算出部が、前記流量抵抗素子の一次側圧力と、前記流量抵抗素子を通過する前記熱伝導性ガスの流量と、前記流量抵抗素子の流量特性とに基づいて、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出することを特徴とする。
　このようなものであれば、ガス供給ラインに設けられた流量抵抗素子の流量特性、すなわち流量抵抗素子の一次側圧力（例えばガス供給ライン内の圧力）及び二次側圧力（例えばウエハ裏面圧力）と、通過する熱伝導性ガスの流量との関係を示す固有の特性、を利用することにより、ウエハ裏面圧力を算出して把握することができる。
　前記静電チャック装置の具体的態様としては、前記ガス供給ラインが、前記吸着面上に開口するように前記吸着プレート内に形成されたガス供給流路を備え、当該ガス供給流路に前記流量抵抗素子が設けられているものが挙げられる。
　このようなものであれば、吸着プレートの吸着面に開口するガス供給流路に流量抵抗素子を設けるので、ウエハ裏面圧力をより正確に算出することができる。
　この“流量抵抗素子”は、一次側の圧力と二次側の圧力とによって、通過する熱伝導性ガスの流量が定まるという流量特性を有するものであれば任意のものでよいが、層流素子抵抗体であれば特に好ましい。
　層流素子抵抗体は加工精度が優れており、優れた再現性が得られるため、流量抵抗素子として層流素子抵抗体を用いることにより、吸着面と被吸着面との間の隙間における熱伝導性ガスの圧力をより精度よく算出することができる。また層流素子抵抗体はその設計自由度が高いので、熱伝導性ガスの吹出口の外径自由度を高めることができ、アーク放電の発生の抑制を期待できる。
　前記圧力算出部の具体的態様として、前記ガス供給ラインに導入される前記熱伝導性ガスの流量と、前記ガス供給ラインにおける熱伝導性ガスの流量の物質収支を示す関係式とに基づき、前記流量抵抗素子を通過する前記熱伝導性ガスの流量を算出するように構成されたものが挙げられる。
　静電チャック装置の具体的態様としては、流量センサが搭載され、前記ガス供給ライン内の前記熱伝導性ガスの圧力を計測制御する圧力制御器を更に備え、前記圧力算出部が、前記流量抵抗素子の一次側圧力として、前記圧力制御器が計測した圧力値を用い、前記ガス供給ラインに導入される熱伝導性ガスの流量値として、前記流量センサが計測した流量値を用いて、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出するものが挙げられる。
　静電チャック装置の別の具体的態様としては、前記ガス供給ラインを流れる前記熱伝導性ガスの流量を計測制御する圧力式流量制御器を更に備え、前記圧力算出部が、前記流量抵抗素子の一次側圧力として、前記圧力式流量制御器が計測した圧力値を用い、前記ガス供給ラインに導入される熱伝導性ガスの流量値として、前記圧力式流量制御器が計測した流量値を用いて、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出するものが挙げられる。
　装置の経年劣化等によるウエハに対する吸着力の低下といった、プラズマ処理中におけるウエハの裏面における異常の有無を診断できるようにするには、前記静電チャック装置が、前記算出される前記熱伝導性ガスの圧力と所定の基準圧力とを比較して、前記被吸着面にかかる熱伝導性ガスの圧力値の異常を診断する診断部を更に備えたものであればよい。
　前記静電チャック装置は、前記算出される前記熱伝導性ガスの圧力が所定の範囲内の値になるように、前記ガス供給ライン内の前記熱伝導性ガスの圧力を調整するように構成されていることが好ましい。
　前記静電チャック装置は、前記算出される前記熱伝導性ガスの圧力が所定の範囲内の値になるように、前記ガス供給ラインを流れる前記熱伝導性ガスの流量を調整するように構成されていることが好ましい。
　前記静電チャック装置は、前記ガス供給ラインを複数備えており、各ガス供給ラインが、前記吸着面と前記被吸着面との間における互いに異なる領域に前記熱伝導性ガスをそれぞれ供給するように構成されていることが好ましい。
　このようにすれば、ウエハの裏面にかかる圧力を領域毎に調整することができる。
　前記静電チャック装置の具体的態様として、前記ガス供給ラインが、複数種類の前記熱伝導性ガスを任意の混合比で供給できるように構成されているものが挙げられる。
　このようにすれば、熱伝導性ガスを複数種の混合ガスにすることにより、高価なガス（例えばヘリウムガス）の使用量を低減でき、これによりコストを低減できる。
　また前記静電チャック装置は、ガス供給ラインにおける熱伝導性ガスの圧力の時間変化に基づいて前記隙間からリークする前記熱伝導性ガスの流量ＱＬＥＡＫを算出するように構成されてよい。その場合、静電チャック装置は、下記（ａ）式に基づいて、流量ＱＬＥＡＫを算出するのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　ここで、Ｖ：ガス供給ラインを構成する流路の体積、Ｚ：熱伝導性ガスの圧縮係数、Ｒｕ：熱伝導性ガスの気体定数、Ｔｇａｓ：ガス供給ラインを流れる熱伝導性ガスの温度、ｄＰ／ｄＴ：ガス供給ラインにおける熱伝導性ガスの圧力の時間変化、である。
　このように構成されていれば、吸着対象物との間の隙間からリークする熱伝導性ガスの流量を把握することができ、静電チャック装置の劣化具合等を把握することができる。
　ところで前記した静電チャック装置では、ウエハの裏面に供給される熱伝導性ガスの圧力が大きすぎるとウエハが吸着面から離れてしまう恐れがある。そのため、従来の静電チャック装置では、ガス供給ラインから分岐する、抵抗体が設けられたリークラインを設け、過剰な熱伝導性ガスを所定の流量で排気するように構成されている。一方でこのリークラインは、プラズマ処理終了後にガス供給ライン内に残っている熱伝導性ガスを排気するためにも用いられるが、リークライン上に抵抗体が設けられていることにより、プラズマ処理終了後、熱伝導性ガスを即座に排気することができず時間が掛かってしまうという問題がある。これにより、プラズマ処理が終了して静電チャック装置がデチャック状態に切り替わった際に、ガス供給ライン内に残っている熱伝導性ガスが真空チャンバー内に流出し、スパークを発生させて機器を故障させてしまう恐れがある。
　そのため前記した静電チャック装置は、前記ガス供給ラインから分岐する、抵抗体が設けられたメインリークラインと、前記抵抗体をバイパスするように設けられたバイパスラインと、前記バイパスライン上に設けられた開閉弁と、前記開閉弁を制御する弁制御部とを備え、前記バイパスラインの流路抵抗が前記メインリークラインの流路抵抗よりも小さくなるように構成されているのが好ましい。
　このようにすれば、プラズマ処理が終了して静電チャック装置がデチャック状態に切り替わった際に、開閉弁を開放することにより、流量抵抗が相対的に小さいバイパスラインを介して熱伝導性ガスを即座に排気することができる。これにより、プラズマ処理終了直後の真空チャンバー内に熱伝導性ガスが流出することでスパークを生じさせてしまうリスクを低減できる。
　また本発明の圧力算出方法は、静電力により対象物を吸着する静電チャック装置における圧力算出方法であって、前記静電チャック装置が、前記対象物を吸着する吸着面を有する吸着プレートと、前記吸着面と前記対象物の被吸着面との間の隙間に熱伝導性ガスを供給するガス供給ラインとを備え、当該ガス供給ラインには、前記熱伝導性ガスが流れる際の抵抗となる流量抵抗素子が設けられており、前記流量抵抗素子の一次側圧力と、前記流量抵抗素子を通過する前記熱伝導性ガスの流量と、前記流量抵抗素子の流量特性とに基づいて、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出することを特徴とする。
　また本発明の圧力算出プログラムは、静電力により対象物を吸着する静電チャック装置用の圧力算出プログラムを記録させるものであって、前記静電チャック装置が、前記対象物を吸着する吸着面を有する吸着プレートと、前記吸着面と前記対象物の被吸着面との間の隙間に熱伝導性ガスを供給するガス供給ラインとを備え、当該ガス供給ラインには、前記熱伝導性ガスが流れる際の抵抗となる流量抵抗素子が設けられており、前記圧力算出プログラムが、前記流量抵抗素子の一次側圧力と、前記流量抵抗素子を通過する前記熱伝導性ガスの質量流量と、前記流量抵抗素子の流量特性とに基づいて、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出する圧力算出部としての機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする。
　このような圧力算出方法及び圧力算出プログラムであっても、上記した本発明の静電チャック装置と同様の作用効果を奏し得る。
　このように構成した本発明によれば、静電チャック装置を用いた半導体製造工程において、ウエハ裏面圧力を把握することができる。
本実施形態の静電チャック装置の全体構成を示す模式図。 同実施形態の静電チャック装置の構成を模式的に示す断面図。 同実施形態の静電チャック部と冷却部の構成を模式的に示す斜視図。 同実施形態の静電チャック部と冷却部の構成を模式的に示す斜視図。 同実施形態のガス供給部の構成を模式的に示す図。 他の実施形態のガス供給部の構成を模式的に示す図。 他の実施形態のガス供給部の構成を模式的に示す図。 他の実施形態のガス供給部の構成を模式的に示す図。 他の実施形態のガス供給部の構成を模式的に示す図。 他の実施形態のガス供給部の構成を模式的に示す図。
１００・・・静電チャック装置
１１１・・・吸着面
３１　・・・ガス供給ライン
３１ａ　・・・ガス供給口
３４　・・・流量抵抗素子
Ｗ　　・・・ウエハ（対象物）
Ｓ　　・・・被吸着面
Ｇ　　・・・隙間
　以下に本発明に係る静電チャック装置１００の一実施形態について図面を参照して説明する。
　本実施形態の静電チャック装置１００は、図１に示すように、例えばプラズマを用いた半導体製造装置の真空チャンバーＣ内において、処理対象となるウエハＷを静電吸着するためのものである。具体的にこの静電チャック装置１００は、図２に示すように、ウエハＷを静電吸着する吸着面１１１を有する静電チャック部１と、静電チャック部１を冷却する冷却面２１１を有する冷却部２と、静電チャック部１の吸着面１１１とウエハＷの被吸着面Ｓとの間の隙間Ｇに熱伝導性ガス（バックサイドガスともいう）を供給するガス供給部３とを備えている。なお、真空チャンバーＣは、真空ポンプＶ１よって真空排気されるように構成されている。
　静電チャック部１は、図２及び図３に示すように、セラミックスやガラス等の絶縁体からなる円形平板状をなす吸着プレート１１と、当該吸着プレート１１内に埋設された内部電極１２と、当該内部電極１２に電圧を印加する電源１３とを備えている。電源１３によって内部電極１２に電圧を印加することによって、吸着プレート１１内で誘電分極現象が生じ、吸着プレート１１の上面１１１が概略平面状の吸着面となる。本実施形態の静電チャック部１は双極式のものであるが、これに限らず単極式のものであってもよい。
　冷却部２は、図２～図４に示すように、円形平板状をなす金属製のベースプレート２１と、ベースプレート２１内に形成された冷媒流路２１２と、冷媒流路２１２に冷媒を流通させるチラー等の冷媒流通機構（図示しない）とを備えている。冷媒流通機構により冷媒流路２１２に冷媒を流すことにより、ベースプレート２１全体の温度が低下し、ベースプレート２１の上面２１１が概略平面状の冷却面となる。前記した吸着プレート１１は、その下面１１２（裏面）がベースプレート２１の冷却面２１１に面接触するようにベースプレート２１の上に載置されている。冷媒流路２１２は、ベースプレート２１の内部において冷却面２１１と平行な方向に沿って形成されている。
　ガス供給部３は、図５に示すように、熱伝導性ガスの流量を制御するための流量制御器３２が設けられたガス供給ライン３１と、流量制御器３２等を制御する制御装置３３と、ガス供給ライン３１から分岐するリークラインＬとを備える。この熱伝導性ガスは、例えばヘリウムガス、アルゴンガス、複数のガスを任意の比率で混合した混合ガス等の任意のものであってよい。
　ガス供給ライン３１は、上流側にガス供給源（図示しない）が接続されており、下流端に設けられたガス供給口３１ａから、吸着面１１１とウエハＷの被吸着面Ｓとの間の隙間Ｇに熱伝導性ガスを供給するものである。このガス供給口３１ａは吸着プレート１１の吸着面１１１に形成されている。
　具体的にこのガス供給ライン３１は、下流側から順に、吸着プレート１１内に形成された第１内部流路（請求項で言う、ガス供給流路である）３１１と、第１内部流路３１１に連通するようにベースプレート２１内に形成された第２内部流路３１２と、第２内部流路３１２に連通し、ベースプレート２１とガス供給源との間を接続する配管により形成された配管流路（図示しない）と、を備えている。
　図２及び図４に示すように、第１内部流路３１１は吸着プレート１１を板厚方向に貫通し、吸着面１１１上に開口するように複数形成されている。吸着面１１１上における各第１内部流路３１１の開口がガス供給口３１ａとなる。各ガス供給口３１ａは、例えば吸着プレート１１の回転軸を対称軸とする回転対称となるように形成されている。本実施形態では、各第１内部流路３１１は、吸着プレート１１の外周部において同心円上状に列をなすように複数（ここでは２列）形成されており、各列において円周方向に沿って互いに略等間隔になるように形成されている。
　具体的に各第１内部流路３１１は、吸着プレート１１を板厚方向に貫通する横断面円形状の直線状の貫通孔１１３により構成されている。この貫通孔１１３は、数μｍ～数十μｍ程度（例えば０．０３ｍｍ）の径寸法（内径）であり、数ｍｍ程度（例えば２ｍｍ）の長さ寸法（軸方向に沿った寸法）であるが、これらの寸法は適宜変更して構わない。
　第２内部流路３１２は、ベースプレート２１を板厚方向に貫通するように形成されており、その上流端がベースプレート２１の下面に開口し、下流端がベースプレート２１の上面（冷却面）２１１に開口して第１内部流路３１１に連通している。
　図２及び図３に示すように、ベースプレート２１の上面２１１には面内方向に沿って溝２１３が形成されており、この溝２１３の少なくとも一部はベースプレート２１を板厚方向に貫通して下面に開口している。この溝２１３に蓋をするように吸着プレート１１が載置されることで、溝２１３の内面と吸着プレート１１の下面１１２とによって第２内部流路３１２が構成されている。この溝２１３は、ベースプレート２１上に吸着プレート１１が載置された状態で、吸着プレート１１の各貫通孔１１３の真下を通るように形成されている。
　流量制御器３２は、通過するガスの流量を計測制御するものであり、配管流路に設けられている。この流量制御器３２の具体的態様としては、例えば、通過するガスの圧力を計測する圧力センサと、ガスの流量を計測する流量センサと、流体制御バルブと、流体制御バルブの開度を制御するバルブ制御器と、を有する所謂圧力式のマスフローコントローラ等である。流量制御器３２は、計測したガス流量を制御装置３３が設定した目標値に一致させるように、流体制御バルブの開度等をフィードバック制御する。
　制御装置３３は、ＣＰＵや内部メモリ等を内蔵する汎用乃至専用のコンピュータである。この制御装置３３は、内部メモリに記憶された所定のプログラムに基づきＣＰＵ及びその周辺機器が協働することによって、図５に示すように、流量制御器３２の流量の目標値を設定する流量目標設定部３３４としての機能を少なくとも発揮する。
　リークラインＬは、ガス供給ライン３１における流量制御器３２よりも下流から分岐している。リークラインＬは、一定流量のガスを通過させる任意の抵抗体Ｒ（例えばオリフィス等）を介して、真空ポンプＶ２よって排気されるように構成されている。
　しかして、本実施形態の静電チャック装置１００は、ガス供給ライン３１の各第１内部流路３１１内の全てに流量抵抗素子３４が設けられている。
　この流量抵抗素子３４は、熱伝導性ガスが流れる際の抵抗となるものであり、一次側圧力と、二次側圧力と、ガスの温度とに基づいて通過するガスの質量流量が定まる固有の流量特性を備えるものであり、本実施形態では層流素子抵抗体である。ここでは、ガス供給ライン３１内の熱伝導性ガスの圧力（一次側圧力）と、吸着面１１１及び被吸着面Ｓ間の隙間Ｇにおける熱伝導性ガスの圧力（二次側圧力。以下において、ウエハ裏面圧力とも言う。）と、通過する熱伝導性ガスの温度とに基づいて、層流素子抵抗体３４を通過する熱伝導性ガスの流量が定まるようになっている。
　具体的にこの層流素子抵抗体３４は、抵抗となる流路（以下、抵抗流路とも言う。）３４１ａを有する流路形成部材３４１により構成されている。この流路形成部材３４１は、円柱状をなしており、その径寸法（外径）及び長さ寸法（軸方向に沿った寸法）が、吸着プレート１１の貫通孔１１３の径寸法（内径）及び長さ寸法と略同一である。図４に示すように、各流路形成部材３４１は、嵌め合い公差をもって、吸着プレート１１の各貫通孔１１３内に隙間なく嵌め込まれている。流路形成部材３４１は、例えばセラミック等の任意の絶縁材料により構成されてよい。この層流素子抵抗体３４は、下流側の端面が、吸着プレート１１の吸着面１１１と面一になるように設けられているのが好ましい。
　抵抗流路３４１ａは、流路形成部材３４１の軸方向に沿って１又は複数本形成されている。各抵抗流路３４１ａは、流路形成部材３４１を軸方向に貫通してなり、横断面円形状の直線状のものであって、例えば流路形成部材３４１の軸上に形成されたものや、軸周りに規則的に配置された複数のものなどを挙げることができる。
　そして本実施形態の静電チャック装置１００では、制御装置３３が、圧力算出部３３１、記憶部３３２及び診断部３３３としての機能を更に発揮することを特徴としている。
　しかして、本実施形態の静電チャック装置１００では、圧力算出部３３１は、ガス供給口３１ａから供給される熱伝導性ガスの質量流量ＱＥＳＣと、層流素子抵抗体３４の一次側圧力Ｐ１と、層流素子抵抗体３４が備える固有の流量特性とに基づいて、ウエハ裏面圧力Ｐｗａｆｅｒを算出するように構成されている。なお、質量流量ＱＥＳＣは、吸着プレート１１に形成された第１内部流路３１１（貫通孔１１３）を通過する熱伝導性ガスの質量流量であり、貫通孔１１３に層流素子抵抗体３４が設けられている本実施形態では、層流素子抵抗体３４を通過する熱伝導性ガスの質量流量である。
　具体的にこの圧力算出部３３１は、ガス供給ライン３１を流れる熱伝導性ガスの質量流量の物質収支（すなわち、ガス供給ライン３１に入ってくる熱伝導性ガスの量と、ガス供給ライン３１から出ていく熱伝導性ガスの量との収支）を示す以下の関係式（１）と、ガス供給ライン３１に導入される熱伝導性ガスの質量流量Ｑｉｎとに基づいて、ガス供給口３１ａから供給される熱伝導性ガスの質量流量ＱＥＳＣを算出するように構成されている。そして圧力算出部３３１は、算出した熱伝導性ガスの質量流量ＱＥＳＣと、層流素子抵抗体３４が備える固有の流量特性との関係を示す以下の式（２）とに基づいてウエハ裏面圧力Ｐｗａｆｅｒを算出するように構成されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（１）において、
　Ｑｉｎ：ガス供給ライン３１に導入される熱伝導性ガスの質量流量、
　ＱＶＡＣ：リークラインＬから排気される熱伝導性ガスの質量流量であり抵抗体Ｒを通過する質量流量、
　（Ｖ／Ｚ・Ｒｕ・Ｔｇａｓ）・（ｄＰ／ｄＴ）：吸着プレート１１とウエハＷとの間からチャンバー内にリークする熱伝導性ガスの質量流量ＱＬＥＡＫ、
　Ｖ：ガス供給ライン３１における流量制御器３２から層流素子抵抗体３４までの間の流路の体積、
　Ｚ：ガスの圧縮係数（ここでは、Ｚ＝１）、
　Ｒｕ：気体定数（８．３１４５Ｊ・ｍоｌ－１・Ｋ－１）、
　Ｔｇａｓ：ガス供給ライン３１における流量制御器３２から層流素子抵抗体３４までの流路内の熱伝導ガスの平均温度、
　ｄＰ／ｄｔ：ガス供給ライン３１における流量制御器３２から層流素子抵抗体３４までの流路内の熱伝導性ガスの圧力の時間変化、である。
　なお、吸着プレート１１の吸着面１１１の表面性状（例えば形状、粗さ等）が面内で均一ではなく、またプロセス中の熱エネルギー交換が安定的ではないことを考慮すると、ガス供給ライン３１により熱伝導性ガスの供給を開始してから十分に時間が経過した後も、質量流量ＱＬＥＡＫは安定状態（定常状態）とはならず、ｄＰ／ｄｔが０とはならない可能性がある。
　ここで圧力算出部３３１は、流量制御器３２から質量流量Ｑｉｎを取得し、ガス供給ライン３１に設けられた温度計Ｔ１から平均温度Ｔｇａｓを取得し、リークガスの質量流量ＱＶＡＣ、流路の体積Ｖ、圧縮係数Ｚ及び気体定数Ｒｕを記憶部３３２から取得し、これらの情報と式（１）とに基づいてガス供給口３１ａから供給される熱伝導性ガスの質量流量ＱＥＳＣを算出するように構成されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（２）において、ｆｒｅｓ：層流素子抵抗体３４の流量特性を示す関数、Ｐ１：層流素子抵抗体３４にかかる一次側（上流側）の圧力、Ｐｗａｆｅｒ：ウエハ裏面圧力（層流素子抵抗体３４にかかる二次側の圧力）、ＴＥＳＣ：層流素子抵抗体３４を通過する熱伝導性ガスの温度（ここでは、吸着プレート１１の温度に等しいとみなす）、である。
　圧力算出部３３１は、流量制御器３２が計測した圧力から一次側圧力Ｐ１を取得し、吸着プレート１１の温度を計測する光ファイバー式の温度計Ｔ２から熱伝導性ガスの温度ＴＥＳＣを取得し、流量特性関数ｆｒｅｓを記憶部３３２から取得し、これらの情報と式（２）とに基づいてウエハ裏面圧力Ｐｗａｆｅｒを算出するように構成されている。記憶部３３２に予め格納されている流量特性関数ｆｒｅｓは、例えば、層流素子抵抗体３４にかかる一次側の圧力Ｐ１と、層流素子抵抗体３４にかかる二次側の圧力Ｐｗａｆｅｒと、層流素子抵抗体３４を通過する熱伝導性ガスの温度ＴＥＳＣとを入力変数とし、層流素子抵抗体３４を通過する質量流量を出力変数とする関数で表されるマップ等である。
　診断部３３３はウエハＷの被吸着面Ｓにおける異常の有無を診断するものである。具体的にこの診断部３３３は、圧力算出部３３１が算出したウエハ裏面圧力Ｐｗａｆｅｒと、記憶部３３２に予め格納されている所定の圧力Ｐｓとを比較して、ウエハＷの被吸着面Ｓにおける異常の有無を診断するように構成されている。例えば、ウエハ裏面圧力Ｐｗａｆｅｒと圧力Ｐｓとの差分の絶対値が所定値以上となっている場合には、ウエハＷの被吸着面Ｓに異常が発生していると診断し、所定値以下であれば正常であると診断する。なおこの圧力Ｐｓは、ウエハＷに対する真空処理の内容に応じて適宜設定されるものである。
　そして、上記した流量目標設定部３３４は、圧力算出部３３１が算出したウエハ裏面圧力Ｐｗａｆｅｒが所定の範囲内の値になるように、流量制御器３２の流量目標値を設定し、これを流量制御器３２に送信するように構成されている。具体的に流量目標設定部３３４は、圧力算出部３３１が算出したウエハ裏面圧力Ｐｗａｆｅｒと、記憶部３３２に予め格納されている目標値Ｐｔとを比較し、その差分の絶対値が所定範囲内になるように、実験やシミュレーションにより予め算出した所定の関係式に基づいて、流量目標値を設定するように構成されている。
　このように構成した本実施形態の静電チャック装置１００によれば、ガス供給ライン３１のガス供給口３１ａに連通する第１内部流路３１１に、その流量特性ｆｒｅｓが予め既知である流量抵抗素子３４を設けることにより、その流量特性ｆｒｅｓ及び流量抵抗素子３４の一次側圧力Ｐ１を利用してウエハ裏面圧力ＰＷａｆｅｒを把握することができる。これにより、ウエハＷの加工寸法の精度の向上に寄与でき、また経年劣化等に吸着力の安定性低下といった異常の発生やその兆候を把握することができる。さらに、熱伝導性ガスが流れる際の抵抗となる流量抵抗素子３４がガス供給口３１ａを塞ぐように第１内部流路３１１に設けられているので、ウエハＷのデチャッキング時や処理室のクリーニング時に、ガス供給口３１ａから過剰量の熱伝導性ガスが流出してしまうことを抑制できる。
　なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
　例えば、他の実施形態の静電チャック装置１００は、図６に示すように、ガス供給ライン３１を複数備えており、各ガス供給ライン３１が、吸着プレート１１の吸着面１１１とウエハＷの被吸着面Ｓとの間における互いに異なる領域に熱伝導性ガスを供給するように構成されていてもよい。この場合、吸着プレート１１の吸着面１１１が、ガス供給ライン３１の数に対応する複数のガス供給領域に区切られており、各ガス供給ライン３１は、各ガス供給領域に設けられたガス供給口３１ａから、熱伝導性ガスを個別に供給できるように構成されてもよい。各ガス供給ライン３１から供給される熱伝導性ガスの種別、流量及びウエハ裏面圧力は、ガス供給ライン３１毎に設定されてもよい。
　また他の実施形態の静電チャック装置１００は、図７に示すように、ガス供給部３がリークラインＬを備えていなくてもよい。この場合、圧力算出部３３１は、上記式（１）において“ＱＶＡＣ＝０”としてＰｗａｆｅｒを算出するように構成される。
　また前記実施形態の静電チャック装置１００は圧力式の流量制御器３２を備えていたが、これに限らない。本発明の静電チャック装置１００は、ガス供給ライン３１に導入される熱伝導性ガスの質量流量Ｑｉｎと、ガス供給ライン３１内の熱伝導性ガスの圧力Ｐ１とを測定できるよう構成されていれば、ウエハ裏面圧力ＰＷａｆｅｒを把握することができる。
　例えば、他の実施形態の静電チャック装置１００は、図８に示すように、流量制御器３２の代わりに、ガス供給ライン３１内の熱伝導性ガスの圧力を計測制御する圧力制御器３５が設けられていてもよい。この圧力制御器３５の具体的態様としては、例えば、流量センサと、流体制御バルブと、圧力センサと、前記圧力センサの出力に基づいて前記流体制御バルブの開度をフィードバック制御するバルブ制御器と、を備えたものが挙げられる。このような実施形態であっても、圧力算出部３３１は、流量抵抗素子３４の一次側圧力Ｐ１として圧力制御器３５が計測した圧力値を用い、ガス供給ライン３１に導入される熱伝導性ガスの流量Ｑｉｎとして、圧力制御器３５が備える流量センサが計測した流量値を用いて、ウエハ裏面圧力Ｐｗａｆｅｒを算出することができる。
　またこれに限らず、図９に示すように、流量制御器３２の代わりに、ガス供給ライン３１に導入される熱伝導性ガスの質量流量Ｑｉｎを計測するマスフローメータ等の流量計３６と、ガス供給ライン３１内の熱伝導性ガスの圧力Ｐ１を測定する圧力計３７を備えるようにしてもよい。
　また前記実施形態では、複数の第１内部流路３１１の全部に流量抵抗素子３４が設けられていたがこれに限らない。他の実施形態では、複数の第１内部流路３１１の一部にだけ流量抵抗素子３４が設けられていてもよい。
　また前記実施形態では、流量抵抗素子３４は第１内部流路３１１内に設けられていたが、これに限らない。他の実施形態では、流量抵抗素子３４は、第２内部流路３１２や、ベースプレート２１とガス供給源との間を接続する配管流路（図示しない）等、隙間Ｇに連通するガス供給ライン３１の流路内に形成されていてもよい。なお、ウエハ裏面圧力をより正確に算出するには、流量抵抗素子３４は、ガス供給ライン３１におけるより下流側に設けられることが好ましい。
　また前記実施形態の流量抵抗素子３４は層流素子抵抗体であったが、これに限らない。一次側の圧力と二次側の圧力とによって、通過する熱伝導性ガスの流量が定まるという流量特性を有するものであれば、流量抵抗素子３４は任意のものでよい。
　また流量抵抗素子３４は、ガス供給ライン３１が備える流路内に設けられる抵抗体でなくてもよい。流量抵抗素子３４は、例えば、流量特性が既知である、ガス供給ライン３１が備える流路そのもの（第１内部流路３１１等）であってもよい。このようなものであっても、流路の流量特性を利用することにより、ウエハ裏面圧力を把握することができる。
　また他の実施形態の静電チャック装置１００は、熱伝導性ガスに対するリークラインＬの流路抵抗の大きさを変更する抵抗変更機構４を備えている。具体的にこの抵抗変更機構４は、図１０に示すように、リークラインＬにおいて抵抗体Ｒをバイパスするように設けられたバイパスライン４１と、バイパスライン４１上に設けられた開閉弁４２と、開閉弁４２を制御する弁制御部３３５とを備えている。本実施形態のバイパスライン４１は、リークラインＬにおいて、抵抗体Ｒの上流側で分岐して、抵抗体Ｒの下流側で合流するように設けられている。開閉弁４２が開状態となっている際に、バイパスライン４１の流路抵抗（管路抵抗）は、抵抗体Ｒが設けられているメインリークライン４３の流路抵抗よりも小さくなるように設定されている。開閉弁４２は、弁制御部３３５からの制御信号に応じて開閉が切り替わるように構成されたものであり、例えば、エアバルブ、ピエゾアクチュエータバルブ、ソレノイドアクチュエータバルブ、サーマルアクチュエータバルブ等である。この開閉弁４２は、常時閉（ノーマルクローズ）となっている。弁制御部３３５は、制御装置３３により発揮される機能であり、開閉弁４２に制御信号を送信してその開閉状態を切り替えるものである。本実施形態の弁制御部３３５は、静電チャック部１によるウエハの静電吸着が解除（デチャック）される旨の信号を取得すると、即座に弁制御部３３５に信号を送信して、弁制御部３３５を開放するように構成されている。他の実施形態の静電チャック装置１００は、このような抵抗変更機構４を備えることで、静電チャック部１がデチャック状態に切り替わった際に、バイパスライン４１を介して熱伝導性ガスを即座に排気することができる。これによりプラズマ処理終了直後の真空チャンバーＣ内に熱伝導性ガスが流出することでスパークを生じさせてしまうリスクを低減できる。
　なお、静電チャック装置１００が抵抗変更機構４を備える場合、バイパスライン４１は、抵抗体Ｒの下流側で合流することなく他の真空ポンプによって排気されるように構成されてもよい。またバイパスライン４１は、リークラインＬにおける抵抗体Ｒの上流側で分岐するように設けられていなくてもよい。例えば、バイパスライン４１は、ガス供給ライン３１におけるリークラインＬの分岐点よりも上流側又は下流側において分岐するように構成されてもよい。また、バイパスライン４１には、例えば流量抵抗素子等の任意の抵抗体が設けられていてもよい。このような場合であっても、バイパスライン４１の流路抵抗がメインリークライン４３の流路抵抗よりも小さくなるように設定されていれば、静電チャック部１がデチャック状態に切り替わった際に、バイパスライン４１を介して熱伝導性ガスを即座に排気することができる。
　その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
　本発明の静電チャック装置によれば、静電チャック装置を用いた半導体製造工程において、ウエハ裏面圧力を把握することができる。

Claims (13)

  1. 　静電力により対象物を吸着する静電チャック装置であって、
    　前記対象物を吸着する吸着面を有する吸着プレートと、
    　前記吸着面と前記対象物の被吸着面との間の隙間に熱伝導性ガスを供給するガス供給ラインと、
    　前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出する圧力算出部とを備え、
    　前記ガス供給ラインには、前記熱伝導性ガスが流れる際の抵抗となる流量抵抗素子が設けられており、
    　前記圧力算出部が、前記流量抵抗素子の一次側圧力と、前記流量抵抗素子を通過する前記熱伝導性ガスの流量と、前記流量抵抗素子の流量特性とに基づいて、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出する静電チャック装置。
  2. 　前記ガス供給ラインが、前記吸着面上に開口するように前記吸着プレート内に形成されたガス供給流路を備え、
    　前記流量抵抗素子が当該ガス供給流路内に設けられている請求項１に記載の静電チャック装置。
  3. 　前記圧力算出部が、前記ガス供給ラインに導入される前記熱伝導性ガスの流量と、前記ガス供給ラインにおける熱伝導性ガスの流量の物質収支を示す関係式とに基づき、前記流量抵抗素子を通過する前記熱伝導性ガスの流量を算出する請求項１又は２に記載の静電チャック装置。
  4. 　流量センサが搭載され、前記ガス供給ライン内の前記熱伝導性ガスの圧力を計測制御する圧力制御器を更に備え、
    　前記圧力算出部が、
    　前記流量抵抗素子の一次側圧力として、前記圧力制御器が計測した圧力値を用い、
    　前記ガス供給ラインに導入される熱伝導性ガスの流量値として、前記流量センサが計測した流量値を用いて、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出する請求項３に記載の静電チャック装置。
  5. 　前記ガス供給ラインを流れる前記熱伝導性ガスの流量を計測制御する圧力式流量制御器を更に備え、
    　前記圧力算出部が、
    　前記流量抵抗素子の一次側圧力として、前記圧力式流量制御器が計測した圧力値を用い、
    　前記ガス供給ラインに導入される熱伝導性ガスの流量値として、前記圧力式流量制御器が計測した流量値を用いて、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出する請求項３に記載の静電チャック装置。
  6. 　前記算出される前記熱伝導性ガスの圧力と所定の基準圧力とを比較して、前記被吸着面にかかる熱伝導性ガスの圧力値の異常を診断する診断部を更に備える請求項１～５のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
  7. 　前記算出される前記熱伝導性ガスの圧力が所定の範囲内の値になるように、前記ガス供給ライン内の前記熱伝導性ガスの圧力を調整する請求項１～６のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
  8. 　前記算出される前記熱伝導性ガスの圧力が所定の範囲内の値になるように、前記ガス供給ラインを流れる前記熱伝導性ガスの流量を調整する請求項１～６のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
  9. 　前記ガス供給ラインを複数備えており、各ガス供給ラインが、前記吸着面と前記被吸着面との間における互いに異なる領域に前記熱伝導性ガスを供給するように構成されている請求項１～８のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
  10. 　前記ガス供給ラインが、複数種類の前記熱伝導性ガスを任意の混合比で供給できるように構成されている請求項１～９のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
  11. 　前記ガス供給ラインから分岐する、抵抗体が設けられたメインリークラインと、
    　前記抵抗体をバイパスするように設けられたバイパスラインと、
    　前記バイパスライン上に設けられた開閉弁と、
    　前記開閉弁を制御する弁制御部とを備え、
    　前記バイパスラインの流路抵抗が前記メインリークラインの流路抵抗よりも小さくなるように構成されている請求項１～１０のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
  12. 　静電力により対象物を吸着する静電チャック装置における圧力算出方法であって、
    　前記静電チャック装置が、前記対象物を吸着する吸着面を有する吸着プレートと、前記吸着面と前記対象物の被吸着面との間の隙間に熱伝導性ガスを供給するガス供給ラインとを備え、当該ガス供給ラインには、前記熱伝導性ガスが流れる際の抵抗となる流量抵抗素子が設けられており、
    　前記流量抵抗素子の一次側圧力と、前記流量抵抗素子を通過する前記熱伝導性ガスの流量と、前記流量抵抗素子の流量特性とに基づいて、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出する圧力算出方法。
  13. 　静電力により対象物を吸着する静電チャック装置用の圧力算出プログラムであって、
    　前記静電チャック装置が、前記対象物を吸着する吸着面を有する吸着プレートと、前記吸着面と前記対象物の被吸着面との間の隙間に熱伝導性ガスを供給するガス供給ラインとを備え、当該ガス供給ラインには、前記熱伝導性ガスが流れる際の抵抗となる流量抵抗素子が設けられており、
    　前記流量抵抗素子の一次側圧力と、前記流量抵抗素子を通過する前記熱伝導性ガスの質量流量と、前記流量抵抗素子の流量特性とに基づいて、前記隙間における前記熱伝導性ガスの圧力を算出する圧力算出部としての機能をコンピュータに発揮させる静電チャック装置用の圧力算出プログラム。
PCT/JP2021/023585 2020-08-05 2021-06-22 静電チャック装置、圧力算出方法及びプログラム WO2022030124A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/040,594 US20230274966A1 (en) 2020-08-05 2021-06-22 Electrostatic chuck device, pressure calculation method and program
JP2022541146A JPWO2022030124A1 (ja) 2020-08-05 2021-06-22
KR1020237003214A KR20230044208A (ko) 2020-08-05 2021-06-22 정전척 장치, 압력 산출 방법 및 프로그램
CN202180057634.9A CN116134721A (zh) 2020-08-05 2021-06-22 静电夹头装置、压力计算方法以及程序

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-133376 2020-08-05
JP2020133376 2020-08-05
JP2021015473 2021-02-03
JP2021-015473 2021-02-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022030124A1 true WO2022030124A1 (ja) 2022-02-10

Family

ID=80117890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/023585 WO2022030124A1 (ja) 2020-08-05 2021-06-22 静電チャック装置、圧力算出方法及びプログラム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230274966A1 (ja)
JP (1) JPWO2022030124A1 (ja)
KR (1) KR20230044208A (ja)
CN (1) CN116134721A (ja)
TW (1) TW202207355A (ja)
WO (1) WO2022030124A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117373988B (zh) * 2023-11-27 2024-04-16 苏州恩腾半导体科技有限公司 一种基于伯努利卡盘的晶圆保持装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000315680A (ja) * 1999-04-30 2000-11-14 Ngk Insulators Ltd 半導体製造装置用のセラミックス製ガス供給構造
US7156951B1 (en) * 2002-06-21 2007-01-02 Lam Research Corporation Multiple zone gas distribution apparatus for thermal control of semiconductor wafer
JP2009218592A (ja) * 2008-03-11 2009-09-24 Ngk Insulators Ltd 静電チャック
JP2016136554A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP2018096848A (ja) * 2016-12-13 2018-06-21 株式会社堀場エステック 流量特性関数同定方法、流量特性関数同定装置、流量特性関数同定用プログラム、及び、これらを用いた流量センサ又は流量制御装置
JP2019067846A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 東京エレクトロン株式会社 温度制御方法
JP2019117861A (ja) * 2017-12-27 2019-07-18 株式会社日立ハイテクノロジーズ ウエハ処理方法およびウエハ処理装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7047694B2 (ja) 2018-09-27 2022-04-05 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000315680A (ja) * 1999-04-30 2000-11-14 Ngk Insulators Ltd 半導体製造装置用のセラミックス製ガス供給構造
US7156951B1 (en) * 2002-06-21 2007-01-02 Lam Research Corporation Multiple zone gas distribution apparatus for thermal control of semiconductor wafer
JP2009218592A (ja) * 2008-03-11 2009-09-24 Ngk Insulators Ltd 静電チャック
JP2016136554A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP2018096848A (ja) * 2016-12-13 2018-06-21 株式会社堀場エステック 流量特性関数同定方法、流量特性関数同定装置、流量特性関数同定用プログラム、及び、これらを用いた流量センサ又は流量制御装置
JP2019067846A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 東京エレクトロン株式会社 温度制御方法
JP2019117861A (ja) * 2017-12-27 2019-07-18 株式会社日立ハイテクノロジーズ ウエハ処理方法およびウエハ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20230274966A1 (en) 2023-08-31
TW202207355A (zh) 2022-02-16
KR20230044208A (ko) 2023-04-03
JPWO2022030124A1 (ja) 2022-02-10
CN116134721A (zh) 2023-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206610799U (zh) 基板支撑件、处理腔室和用于在真空处理腔室中从基板支撑件升降基板的升降销
US6949722B2 (en) Method and apparatus for active temperature control of susceptors
JP5925789B2 (ja) 多重加熱器アレイのための故障検出の方法
KR20050040729A (ko) 반도체 제조장치, 반도체장치의 제조방법 및 웨이퍼스테이지
WO2022030124A1 (ja) 静電チャック装置、圧力算出方法及びプログラム
KR20230031270A (ko) 열 반복성 및 인-시튜 샤워헤드 온도 모니터링
KR102492984B1 (ko) 기판 프로세싱 시스템의 전구체 증기 공급 시스템에서 플로우 모니터링을 위한 시스템들 및 방법들
TWI782943B (zh) 使用熱控制元件之靜電夾頭溫度估計所用的虛擬量測方法
US10409295B2 (en) Methods and apparatus for enhanced flow detection repeatability of thermal-based mass flow controllers (MFCS)
WO2022176338A1 (ja) 静電チャック装置用のガス供給システム、ガス供給方法及びガス供給システム用プログラム
JP2021176192A (ja) 流路構造体および半導体製造装置
US20220172925A1 (en) Electrostatic chuck heater resistance measurement to approximate temperature
JP4832276B2 (ja) 基板吸着システムおよび半導体製造装置
US9030219B2 (en) Variable pressure four-point coated probe pin device and method
WO2021131577A1 (ja) 圧力制御装置
JP6626800B2 (ja) プラズマ処理装置のシャワープレートを検査する方法
KR20030088641A (ko) 반도체 기판의 온도를 측정하기 위한 열전대 및 이를 갖는반도체 기판 온도 제어 장치
TWI840525B (zh) 用以估計溫度的靜電卡盤加熱器電阻量測
US20240053776A1 (en) Method of controlling fluid flow
WO2022061023A1 (en) Mass flow control based on micro-electromechanical devices
JP2021100045A (ja) 静電チャック

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21853821

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022541146

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21853821

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1