JPH04359539A - 静電吸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電吸着装置に係り、特
にウェハの有無及び保持状態を検出する手段を具備した
静電吸着装置に関する。

【０００２】一般に半導体製造装置は、処理部でのウェ
ハを保持する手段として、静電的にウェハを吸着して保
持する静電吸着装置を用いたものがある。また、ウェハ
の保持と共にウェハの冷却も可能とした静電吸着装置も
近年急増して来ている。

【０００３】このウェハの冷却を可能とした静電吸着装
置では、ウェハの保持状態により冷却状態が大きく変化
することが知られている。

【０００４】よって、静電吸着装置によるウェハの保持
状態を精度良く検知することが重要となる。

【０００５】

【従来の技術】従来における静電吸着装置は交流高電圧
を用いたものが一般的である。この交流高電圧式の静電
吸着装置は、一対の電極に交流電圧を印加することによ
り電極上に絶縁物を介して載置されたウェハに誘電分極
を起こし、これによりウェハ表面に誘起される正負の電
荷の静電力により、ウェハを電極に吸着する構成となっ
ている。また、冷却装置には、ウェハが吸着される位置
近傍に冷却機構を設けたものがあり、加工時に加熱され
るウェハを冷却機構により冷却し、熱による悪影響がウ
ェハに及ばないよう構成された静電吸着装置がある。

【０００６】上記構成の静電吸着装置においてウェハの
保持状態を検出しようとした場合、従来では各電極間に
交流電圧を印加し、この時のウェハと電極との間の静電
容量を検出することによりウェハの吸着の度合いを検出
していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】例えば、上記の静電吸
着装置をＲＩＥ装置（反応性イオンエッチング装置）に
適用した場合、静電吸着装置の配設位置近傍にはプラズ
マを発生させるために高周波が印加される。このように
高周波が印加された雰囲気中では、交流電圧を電極に印
加してもウェハと電極との間の静電容量の検出精度は著
しく低下し、ウェハの有無の認識は困難で、ましてや保
持状態を検出することはできないという問題点があった
。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、高周波が印加された状態においても精度良くウェ
ハの有無及び保持状態を検出できる静電吸着装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明では、静電吸着を用いてウェハを保持すると共
に、ウェハの有無及び保持状態を検出する保持状態検出
手段を具備する静電吸着装置において、上記保持状態検
出手段を、一定圧力の圧力測定用ガスが流れるガス流路
と、一端がガス流路と連通すると共に、他端がウェハと
対向する位置に開口した圧力測定孔と、上記ガス流路内
を流れる圧力測定用ガスの圧力を測定する圧力測定装置
と、により構成したことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】上記構成の静電吸着装置は、ウェハと静電吸着
装置（具体的にはウェハの搭載面）との間の離間寸法に
基づきウェハの有無及び保持状態を検出する。即ち、ウ
ェハが強く静電吸着装置に保持されている場合は、ウェ
ハと静電吸着装置との間の離間寸法は小さくなっている
。逆に、静電吸着装置のウェハの保持力が小さい場合に
は、ウェハと静電吸着装置との間の離間寸法は大きくな
っている。

【００１１】また、上記離間寸法と圧力測定装置が測定
する圧力測定用ガスの圧力との間には依存関係がある。 即ち、上記離間寸法が小さい程、圧力測定孔は閉鎖され
た状態となるため、圧力測定装置で測定される圧力値は
上記の一定圧力値に近づいた値となる。これに対して、
離間寸法が大きいと、圧力測定孔は開放された状態とな
るため、圧力測定装置で測定される圧力値は上記の一定
圧力値より低い値となる。

【００１２】従って、圧力測定装置が検出する検出値よ
り、静電吸着装置のウェハに対する保持状態を検出する
ことができる。また、上記方法による保持状態の検出は
、静電容量変化ではなく圧力測定用ガスの圧力変化で検
出するため、プラズマ発生雰囲気中であっても精度よく
保持状態の検出を行うことができる。

【００１３】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。図１は本発明の一実施例である静電吸着装置１の
構成図である。

【００１４】同図中、２は装置本体であり、内部に圧力
測定用ガスが流れるガス流路３，一端がこのガス流路３
と連通すると共に他端がウェハ載置面２ａに開口した圧
力測定孔４，ガス流路３内の圧力を外部に引き出すため
の引き出し孔５，及びウェハ６を静電吸着するための電
極７，８が設けられている。

【００１５】ガス流路３の流入口３ａにはマスフローメ
ータ（質量流量計）９，ガス供給原１０が接続されてお
り、ガス供給原１０からはヘリウム（Ｈ２）ガスが導入
口３ａに向け供給される。また、ガス供給原１０から供
給されるＨ２　ガスの流量はマスフローメター９により
測定され、常に一定量のＨ２　ガスが導入口３ａに流入
するよう制御されている。

【００１６】また、ガス流路３の流出口３ｂには、調圧
弁１１を介して真空ポンプ１２が接続されている。真空
ポンプ１２は、少なくとも静電吸着装置１が配設される
装置（例えばＲＩＥ装置）がチェンバ内で生成する真空
度よりも高い真空度を生成できる能力を有したものであ
る。この真空ポンプ１２による吸引量は調圧弁１１によ
り一定値に保たれている。従って、ガス供給源１０，マ
スフローメター９，ガス流路３，調圧弁１１，真空ポン
プ１２により構成されるガス供給系により、ガス流路３
内の圧力は常に一定になるよう維持されている（但し、
後述する圧力測定孔４からの流入量を無視した場合であ
る）。

【００１７】引き出し孔５には、圧力測定装置であるダ
イヤフラムセンサ１３が接続されている。引き出し孔５
はガス流路３と連通されているため、ダイヤフラムセン
サ１３で検出されるのはガス流路３内の圧力である。ダ
イヤフラムセンサ１３で検出され生成された圧力信号は
アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１５でデジ
タル化された上で、保持力測定回路１５に供給される。 保持力測定回路１５は、供給された圧力信号に基づき演
算処理を行い、ガス流路３内の圧力に基づき静電吸着装
置１がウェハ６を保持する保持力を演算する。尚、保持
力測定回路１５がウェハ６を保持する保持力を求める原
理については後述する。

【００１８】保持力測定回路１５でウェハ６を保持する
保持力が求められると、保持力測定回路１５は求められ
た保持力の値を表示器１６に表示すると共に、静電吸着
装置１が配設される装置（例えばＲＩＥ装置）の制御回
路１７に供給する。尚、保持力の値を静電吸着装置１が
配設される装置の制御回路１７に供給するのは、保持力
の値によりウェハ６の冷却度が変化するためである。制
御回路１７は保持力測定回路１５から供給される信号に
基づきウェハ６の冷却状態を判断し、冷却状態に対応し
た加工制御を行う。

【００１９】また、電極７，８はウェハ載置面２ａ近傍
に配設されると共に、交流電圧供給源１８に接続されて
いる。交流電圧供給源１８は各電極７，８に交流電圧を
印加し、これによりウェハ表面に誘起される正負の電荷
の静電力により、ウェハ６を電極７，８に吸着する構成
となっている。

【００２０】続いて圧力測定孔４について説明する。前
記したように、圧力測定孔４は一端がガス流路３と連通
し、他端がウェハ載置面２ａに開口している（以下、こ
のウェハ載置面２ａに開口した部位を開口部４ａという
）。従って、ウェハ６が静電吸着装置１に吸着された状
態で、開口部４ａはウェハ６と対向した状態となる。 また、真空ポンプ１２は静電吸着装置１が配設される装
置がチェンバ内で生成する真空度よりも高い真空度を生
成するよう構成されている。よって、いま圧力測定孔４
が完全に開放された状態（即ち、ウェハ６が静電吸着装
置１に載置されていない状態）では、圧力測定孔４を通
りチェンバ内のガスはガス流路３に自由に流入し、ガス
流路３の圧力は低下する。

【００２１】いま、ウェハ載置面２ａとウェハ６の離間
距離をｔ（図中、矢印で示す）とすると、この離間距離
をｔと、ダイヤフラムセンサ１３で検出される圧力Ｐと
の間には、図２で示されるような関係を有する。同図に
示されるように、離間寸法ｔが零の時（ウェハ６がウェ
ハ載置面２ａに密着した状態の時）、圧力値は静電吸着
装置１のガス供給系が生成する所定の圧力値Ｐ０　とな
り、離間寸法ｔが増すに従い圧力値は小さくなる。これ
は、離間寸法ｔが増す程、開口部４ａ近傍の流体抵抗が
小さくなり、チェンバ内のガスがより多くガス流路３に
流入することによる。　　一方、ウェハ載置面２ａとウ
ェハ６との離間距離ｔと、静電吸着装置１がウェハ６を
吸着保持する保持力との関係を考えると、保持力が強い
程ウェハ６はウェハ載置面２ａに密着するため、離間距
離ｔは小さくなる。また保持力が弱いとウェハ６とウェ
ハ載置面２ａとの離間距離ｔは大きくなる。

【００２２】従って、ウェハ６の保持力が大きな場合に
は、ウェハ載置面２ａとウェハ６との離間距離ｔは小さ
く、ダイヤフラムセンサ１３で検出される圧力Ｐは大き
くなる。また、逆にウェハ６の保持力が小さな場合には
、ウェハ載置面２ａとウェハ６との離間距離ｔは大きく
、ダイヤフラムセンサ１３で検出される圧力Ｐは小さく
なる。このように、ガス流路３の圧力を測定することに
より、静電吸着装置１がウェハ６を保持する保持力を測
定することができる。

【００２３】上記のように静電吸着装置１は、ガス流路
３内の圧力を測定することによりウェハ６の有無及び保
持力を測定する構成であるため、静電吸着装置１を例え
ばＲＩＥ装置に適用し、高周波によりプラズマが発生し
ているような環境に静電吸着装置１を配置したとしても
、ウェハ６の有無及び保持力を精度よく確実に測定する
ことができる。また、本実施例ではガス流路３に流すガ
スとして、熱伝導性が高いＨ２　ガスを用いている。従
って、ウェハ６と静電吸着装置１との間の熱伝導効率を
高めることができ、ウェハ６の温度の精密制御が可能と
なる。

【００２４】尚、上記した実施例では、装置本体２にガ
ス流路３，圧力測定孔４等を一つ設けた構成について示
したが、ガス流路３，圧力測定孔４等の配設位置は一箇
所に限定されるものではなく、図３に示すように複数箇
所に配設する構成としてもよい。この構成とすることに
より、複数箇所における保持状態を検出することができ
、より精度の高いウェハ処理を行うことが可能となる。

【００２５】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、静電容量変
化ではなく圧力測定用ガスの圧力変化で検出するため、
プラズマ発生雰囲気中であっても精度よく保持状態の検
出を行うことができる等の特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である静電吸着装置の構成図
である。

【図２】ウェハ載置面とウェハ６との離間距離ｔとダイ
ヤフラムセンサで検出される圧力Ｐとの関係を示す図で
ある。

【図３】本発明の変形例を示す図である。

【符号の説明】

１　　静電吸着装置２　　装置本体２ａ　　ウェハ搭載
面３　　ガス流路３ａ　　流入口３ｂ　　流出口４　　
圧力測定孔４ａ　　開口部５　　引き出し孔６　　ウェ
ハ７，８　　電極９　　マスフローメータ１０　　ガス
供給源１１　　調圧弁１２　　真空ポンプ１３　　ダイ
アフラムセンサ１４　　Ａ／Ｄ変換器１５　　保持力測
定回路１６　　表示装置１７制御回路１８　　交流電圧
供給源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　静電吸着を用いてウェハ（６）を保持
   すると共に、該ウェハ（６）の有無及び保持状態を検出
   する保持状態検出手段を具備する静電吸着装置において
   、該保持状態検出手段は、一定圧力の圧力測定用ガスが
   流れるガス流路（３）と、一端が該ガス流路（３）と連
   通すると共に、他端が該ウェハ（６）と対向する位置に
   開口した圧力測定孔（４）と、該ガス流路（３）内を流
   れる該圧力測定用ガスの圧力を測定する圧力測定装置（
   １３，１５）と、により構成されることを特徴とする静
   電吸着装置。
2. 【請求項２】　　請求項１の静電吸着装置において、該
   圧力測定孔（４）を複数個設けたことを特徴とする静電
   吸着装置。
3. 【請求項３】　　請求項１または２の静電吸着装置にお
   いて、該圧力測定用ガスの材質を熱伝導性の高い材質と
   し、該圧力測定用ガスを用いて該ウェハ（６）の温度制
   御を行う構成としたことを特徴とする静電吸着装置。