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発明の名称 試料保持装置のモニタ方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−163674
公開日 平成6年(1994)6月10日
出願番号 特願平4−308442
出願日 平成4年(1992)11月18日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 橘内 浩之 / 時末 裕充
要約 目的


構成
複数個の距離センサ5a,5b,5cによって、センサの設置された位置でのウエハと静電吸着装置の表面との間の距離が計測し、計測された距離の差の値によって、ウエハの平坦化がなったを判断し、制御装置7より、電圧値のコントロールを行う。
特許請求の範囲
【請求項1】電極板及び誘電体とを積層してなり、前記電極板と被保持物体間に電位差を生じさせることによって前記誘電体に前記被保持物体を吸着させる静電吸着式試料保持装置において、前記静電吸着式試料保持装置に、前記被保持物体との間の距離測定手段を複数個設け、前記複数個の距離測定手段により計測された被保持物体,試料保持装置間の距離によって、前記電極板と前記被保持物体間に生じさせる電位差を変化させる制御装置を設けたことを特徴とする試料保持装置のモニタ方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導体またはシリコンウエハのような半導体等、微細加工に供される試料を固定保持する静電吸着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハ等の試料をエッチング、あるいはスパッタ,CVD等のような成膜を施す場合には、試料を装置の所定の位置に固定保持することが必要となる。特に半導体ウエハ上に微細パターンを加工する場合には、ウエハの反りを矯正し平坦化を行う、あるいは、熱伝導率向上のため、ウエハを確実に密着固定すること等が要求される。従来から、このような用途の試料保持手段として、真空中でも使用でき、またウエハ裏面全面で吸着力を発生させることができる静電吸着装置が用いられている。さらに、真空中でウエハ保持ができるため、真空中高速搬送の保持装置としても利用されている。この静電吸着装置は、電極板および誘電体とを積層して構成され、電極板と試料間に電位差を生じさせることにより、クーロン力を発生させ誘電体上に試料を吸着保持させる。
【0003】このような静電吸着装置に関しては、例えば、特開昭58−114437号,特開昭59−79545 号公報がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のように半導体製造行程におけるエッチング、あるいはスパッタ,CVD等の半導体ウエハ上に微細パターンを加工する場合には、ウエハの反りを矯正し平坦化を行う、あるいは熱伝導率向上の目的で、ウエハを確実に密着固定すること等が要求される。
【0005】しかし、特開昭58−114437号公報に挙げられる開示例では、静電吸着装置によってウエハの反りが矯正され、確実に固定保持されたか否かの確認手段が考慮されていなかった。また、特開昭59−79545 号公報に示される開示例では、静電吸着の確認手段として静電吸着装置を構成する回路に流れる電流値によって、ウエハが固定保持されたか否かの確認手段としているが、プロセスを経てきたウエハの被吸着面には、プロセスの種類によって異なった膜が形成されており、抵抗値が異なるため、測定された電流値によって真に平坦化されたか否かは確認することができず不十分である。
【0006】本発明の目的は、静電吸着装置によってウエハの反りが矯正され、確実に固定されたか否かの確認手段となる、静電吸着式試料保持装置のモニタ方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、静電吸着式試料保持装置に、被保持物体、すなわち、ウエハとの間の距離測定手段、例えば、距離センサを複数個設け、測定した距離情報によって印加電圧を制御する制御装置を設けることによって達成される。
【0008】
【作用】本発明の試料保持装置は、被保持物体、すなわち、ウエハとの間の距離測定手段、例えば、距離センサを複数個設けられているため、これらの複数個の距離センサによって、センサの設置された位置でのウエハと静電吸着装置の表面との間の距離が計測される。すなわち、これらの計測された距離が、静電吸着装置表面のうねりの値と同等になった場合に、平坦化は達成され、確実に吸着保持されたと判断することができる。いずれかのセンサが計測した距離が、静電吸着装置表面のうねりに対して大きな値であれば、計測される距離が、静電吸着装置表面のうねりの値と同等になるまで、すなわち平坦化されるまで電極板と被保持物体間の電位差を増加させ、吸着力を増加させればよい。
【0009】さらに、これらに加えて、電極板、あるいは誘電体及び電極板を分割し各々独立に電源を備える構造とすれば、吸着力の発生する面積部分が分割され、かつ各々独立に吸着力を発生させられることとなり、ウエハのたわみの大きい面積部分のみ電位差を増加させればよく制御性が良くなり、余計な電位差をウエハ全面に印加させることもなくすことができる。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例を図に従って説明する。
【0011】図1,図2は本発明の第一の実施例を示す図であり、図1は第一の実施例を示す断面図、図2はウエハ吸着面の拡大図である。
【0012】まず図1,図2において、本出願提案の試料保持装置のモニタ方法の動作について説明する。図において、1は固定保持され搬送される被保持物体、例えば半導体ウエハ、2,3はそれぞれ、静電吸着装置を構成する誘電体、及び電極板であり、13はウエハから取られる導通部、4は誘電体2と電極板3との間に電位差を発生させる電源である。なお、誘電体2の抵抗率は使用温度で抵抗率10Ωcmから1011Ωcm程度が好ましい。5a,b,cは、被保持物体であるウエハ1との間の距離を計測する距離センサのセンサヘッドであり、6a,b,cはセンサ本体である。センサヘッド5a,b,cは、電極板3,誘電体2を貫通した一定位置に取り付けられる。したがって、距離センサの測定する距離は、ウエハの被吸着面と誘電体の吸着面2′との間の距離を測定していることになる。7は各センサから送られてくる距離の情報に従って、電源4により印加される電圧をコントロールする制御装置である。距離センサには、磁歪式,静電容量式,光学式,超音波式,レーザ方式等がある。
【0013】このように構成された静電吸着式の試料保持装置において、まずウエハ1は静電吸着装置の吸着面2′に載せられ、電源4により所定の電圧が電極板3とウエハ1との間に印加される。そして、ウエハ1はこのとき発生する静電気力によって吸着面2′に吸着保持、すなわち、吸着面2′に倣って平坦化される。
【0014】このとき、被保持物体であるウエハ1との間の距離を計測する距離センサのセンサヘッド5a,b,cは、電極板3,誘電体2を貫通して、ウエハ1に対して一定位置に取り付けられているため、ウエハ1と吸着面2′との距離を測定していることとなる。すなわち、図2において、センサヘッド5と吸着面表面2′までの距離をh1、センサヘッドが測定するウエハ1の被吸着面1′までの距離をh2とすれば、吸着面2′とウエハ1との距離はh3は、h3=h2−h1であり、h1は一定距離であることから、ウエハ1と吸着面2′との距離を測定していることとなる。
【0015】ここで、センサが測定したウエハ1,吸着面2′間の距離h3が、静電吸着装置表面のうねりの値h0と同等であれば、ウエハ1は吸着面2に倣ったと判断する。したがって、図1に示した例のように、少なくともウエハ1の周辺部に相当する位置、そして中心部に相当する位置にそれぞれセンサを配置し、制御装置7を設け、それぞれがウエハ1が吸着面2に倣ったかどうかを判断させることによって、ウエハ全面が確実に固定保持され、平坦化が達成されたかどうかをモニタする。
【0016】もし、いずれかのセンサが計測した距離h3が、静電吸着装置表面のうねりh0に対して大きな値であれば、計測される距離が静電吸着装置表面のうねりの値と同等になるまで、電極板と被保持物体間の電位差を増加させ、吸着力を増加させるようコントロールさせ、また、ある電圧のしきい値を決め、その値以上電圧を上げても平坦化できない場合は、ウエハの初期たわみがありすぎ不良であると判断するよう制御装置7にコントロールさせれば、加工プロセスをより円滑に進めることが可能になる。
【0017】また、静電吸着力はウエハに反りがあり、ウエハと吸着面に隙間が存在するときはその値が小さく、比較的大きな電圧が必要とされるが、一旦吸着固定されれば、ウエハと吸着面との間に隙間がなくなるために、吸着を維持するための電圧は比較的小さな電圧でよい。従って、制御装置7に吸着を開始させる時のみ大電圧を印加し、一旦、吸着した後は電圧を降下させるよう電圧コントロールさせれば、ウエハに必要以上の電圧を長時間かける必要がなくなり、省電力にもなる。
【0018】本実施例では、電極板が一枚であり、ウエハから導通を取る方式のいわゆる単極型の静電吸着装置に関して説明したが、図3に示したような双極型の静電吸着装置でも同様である。この場合、電極板は3a,bの2枚あり、この2枚の電極間に電圧は印加される。
【0019】次に本発明の第二の実施例を図4を用いて説明する。本実施例は図1に示した実施例の一枚の電極板を複数個、この実施例では3部分10,11,12に分割し、各々の電極板の間を電気的に絶縁し、各々に独立の電源4a,4b,4cを設けてウエハ1との間に導通部13から導通を取り、独立に電圧印加をできるよう構成したものである。この場合、距離センサは、分割された電極板に少なくとも一つずつ、誘電体を貫通して取り付けられる。
【0020】この場合も第一の実施例と同様にセンサが計測した距離h3と、静電吸着装置表面のうねりh0の値の比較によって、吸着されたかどうか、すなわち、平坦化が達成されたかどうかをモニタする。本実施例の場合は、静電吸着力が働く部分が3分割、すなわち、10,11,12に分割されており、それぞれ独立に吸着力を制御できるために、ウエハ1が誘電体表面2′に対して大きく反っている部分、すなわち、取り付けられたセンサの測定した距離h3とh0との値が大きく食い違っている吸着部分に、大きな電位差を発生させ、その部分のみ吸着力を大きくしてウエハ平坦化を促進することができる。すなわち、ウエハ平坦化のための制御性を良くすることができる。
【0021】本実施例では電極板のみ分割した例を挙げたが、電極板と誘電体が積層した状態のものを分割しても同じ効果が得られる。
【0022】また、本実施例では、電極板が一枚であり、ウエハから導通を取り、各々の電極板とウエハとの間に電位差を発生させる方式のいわゆる単極型の静電吸着装置に関して説明したが、図5に示したような双極型の静電吸着装置においても同様である。この場合、電極板は10aと10b,11aと11b,12aと12bがそれぞれ対になっており、電源4a,4b,4cから、この対の電極間に独立に電圧は印加される。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、静電吸着装置上で、ウエハが確実に保持されたか否か、また平坦化されたか否かモニタをすることができる。すなわち、確実なウエハ上への処理を行うための試料保持装置のモニタ方法を提供することができる。




 

 


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