JPH05190653A - 試料保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体ウエハへの大電流の流入を防止し、ウエ
ハ上素子のダメージを防止する。 【構成】ウエハ４を固定保持する静電吸着装置に、温度
センサ，電流モニタ５のいずれかを備え付け、さらに、
温度センサ，電流モニタからの信号により、印加電圧を
変化させる電圧制御回路６を備え付ける。プラズマ等に
よる温度上昇によって静電吸着装置を構成する誘電体１
の抵抗率が変化し、電流変動が起こった場合、電圧制御
回路６によって適正な電流値を示すよう電圧を制御す
る。

Description

【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
エハなどのような半導体等、微細加工に供される試料を
固定保持する静電吸着装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ等の試料をエッチング、あ
るいは成膜するなどの加工を施す工程では試料を、真空
中にて高速搬送するため搬送機構に固定保持する必要が
ある。さらに、エッチング、あるいは成膜する際、装置
の所定の位置に保持固定することが必要となる。とく
に、半導体ウエハ上に微細パターンを加工する場合に
は、ウエハを平坦な面に確実に固定する必要があり、搬
送機構においては確実な保持が要求させる。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にて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。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するものであ
る。

【０００３】このような静電吸着装置に関しては、例え
ば、特開平1−227453 号公報等がある。図５に、特開平
1−227453 号公報に開示されている静電吸着装置示す。
すなわち、特開平1−227453 号公報の開示例では、静電
吸着する部分が誘電体１の試料保持面と反対の面にメッ
キにより電極２が施されることにより構成されており、
最も基本的な静電吸着装置の形式をなしている。これが
搬送用のアーム３の先端部に取り付けられ、真空中にて
高速搬送される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体製造
工程におけるスパッタ，エッチング，成膜等の加工をす
る際には、試料、および試料を保持している静電吸着装
置は、多くの場合プラズマ等、熱を発生させる環境下に
あるため高温になる。したがって、装置内にあるウエハ
保持固定用の静電吸着装置はもちろんのこと、ウエハ搬
送機構に備わっているウエハ固定保持用の静電吸着装置
もかなりの高温になる。多くの場合、図６（応用機械工
学１９８９年５月号１２８頁を引用）示したように、静
電吸着装置に用いられる誘電体の抵抗率は温度の上昇に
より小さい値へと変化する。よって、温度の上昇により
電流が流れ過ぎ、加工した素子がダメージを受ける。

【０００５】上記の開示例では、このような電流の流れ
過ぎによる被保持物体のダメージに対する考慮が欠けて
いた。すなわち、装置内で、高温環境下にある加工を行
う部屋とウエハを待機させておく部屋との間を、搬送ア
ーム３が出入りすることにより、搬送用のアーム３の先
端部に取り付けられた静電吸着装置も高温となる。そし
て、静電吸着装置の温度上昇により、誘電体１の抵抗率
が低下し、ウエハ４に電極２，誘電体１を通して大電流
が流れ、ウエハ４上に加工された素子がダメージを受け
る。このように、上記の開示例では、電流の流れ過ぎに
よる被保持物体のダメージに対する考慮が欠けていた。

【０００６】本発明の目的は、電流の流れ過ぎによる被
保持物体へのダメージが少なく、かつ信頼性の高い試料
保持装置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、静電吸着装
置に、誘電体の温度を測定する温度センサと、電極板と
被保持物体間に流れる電流を検知する電流モニタの少な
くともどちらか一つを備え付け、さらに、温度センサあ
るいは、電流モニタからの信号によって、電極板と被保
持物体間の電位差を変化させる電圧制御回路を備え付け
ることにより達成される。

【０００８】

【作用】本発明は、上述した構成によってウエハへ、大
電流が流れることを防ぎ、ウエハ上の素子にダメージを
与えないようにしたものである。

【０００９】すなわち、本発明では、半導体ウエハを固
定保持する際に、ウエハを吸着する誘電体の温度を誘電
体に備え付けた温度センサで測定するか、あるいは電流
モニタにより電極板と被保持物体間に流れる電流を検知
する。電流モニタを備えた場合には、測定される電流が
静電吸着装置の温度上昇によって電流の増加が検知され
ると、電圧制御回路に電流増加を知らせる信号が送ら
れ、ウエハ上の素子破壊が起こらない適正な電流値を示
すよう電圧を決め変化させる。また温度センサを用いる
場合には、あらかじめ温度変化による抵抗率の変化を電
圧制御回路に記憶させておき、温度の上昇が検知される
とその測定された温度に対応して抵抗率から電流値を換
算し、適正な電流値を示すよう電圧を決め変化させる。

【００１０】これにより、ウエハ上の素子にダメージを
与えることがない信頼性の高い試料保持装置を得ること
ができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に従って説明す
る。

【００１２】図１は本発明の第一の実施例を示したもの
である。１は静電吸着装置を構成する誘電体、２は同じ
く静電吸着装置を構成する電極である。そして３は、装
置内を高速でウエハ搬送を行う搬送アーム、４は固定保
持される試料基板、すなわち半導体である。また、５は
電極板と被保持物体間に流れる電流を検知する電流モニ
タ、６は電流モニタから送られて来る信号に応じて印加
電圧を決定する電圧制御回路、および電圧を印加させる
および電源である。

【００１３】このように構成された試料保持装置では、
まず所定の電圧を電源６により印加し、電極２と試料４
の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１上にウエハ４を吸着保持する。そして例
えば、スパッタ装置等、半導体製造装置内の加工を行う
部屋とウエハ４が待機している部屋の間を、ウエハ４を
保持，搬送し、順次、移載する。その際、ウエハ４を流
れる電流は電流モニタにより測定されている。スパッ
タ，エッチング，成膜等の加工を行う際、多くの場合、
プラズマ等は、熱を発生させる環境になるため、ウエ
ハ、そして加工を行う部屋は高温になる。したがって、
このような高温雰囲気名中に繰返し出入りして、高温の
ウエハを運ぶ搬送アーム３の先端に取り付けられた静電
吸着装置は、やはり温度が上昇する。そして結果とし
て、誘電体の抵抗率は温度の上昇により減少し、ウエハ
を流れる電流は増加するが、この時、電流モニタ５から
電流の増加を、電圧制御回路に知らせる信号が送られ、
電圧制御回路６で適正な電流値を示すような電圧を決定
して電極に電圧を印加させる。このようにすることによ
り、ウエハへ大電流の流入を防止でき、ウエハ上の素子
にダメージを与えることのない良好な搬送を行うことが
できる。

【００１４】図２は本発明の第二の実施例を示したもの
ある。本実施例は装置構成は全く第一の実施例と同じで
あるが、ウエハならびに静電吸着装置の状態を知らせる
手段として、電流モニタ５の変わりに温度センサ７を用
いたものである。本実施例の場合には、あらかじめ、図
６に示されるような、温度変化とそれに伴って起こる、
抵抗率の変化による電流値の増加の較正曲線を取ってお
き、それを電圧制御回路６に記憶させておく。温度の上
昇が検知されるとその測定された温度に対応して較正曲
線から増加する電流値を換算し、適正な電流値を示すよ
う電圧を変化させ、ウエハ上の素子のダメージを防ぐ。

【００１５】図３は本発明の第三の実施例を示したもの
であり、スパッタ，エッチング等の半導体製造装置内の
試料を保持しているステージ８に適用した例を示したも
のである。プラズマ等による温度上昇で増加する電流値
を、第一，二の実施例と同様に、電流モニタ５、あるい
は温度センサ７と電圧制御回路６によって適正な値を示
すような電圧を決定して電極に電圧を印加させ、ウエハ
上の素子のダメージを防止するものである。

【００１６】図４は、本発明の第三の実施例を示したも
のであり、上述した静電吸着装置を適用した試料保持ア
ーム、および試料保持ステージを、半導体製造装置に用
いた例を示したものである。図４はプラズマエッチング
装置に適用した例を示したものである。エッチング装置
は、ソレノイド１０，μ波１４を照射するための装置
（図示せず）、ウエハの加工を行う真空チャンバ１１，
ウエハの搬出入を行うためのロードロック室１２，真空
チャンバ１１とロードロック室１２の間を仕切るゲート
バルブ１３等から構成され、真空チャンバ１１内にはウ
エハを保持しているステージ８が、ロードロック室１２
には試料保持アーム３が配置されている。μ波１４によ
ってウエハ４上にプラズマ１８が形成され、プラズマか
ら飛び出してくるイオンによってウエハ４の表面を加工
する。この時、すでに述べたようにウエハ４は加熱され
る。多くの場合、ステージ８は冷却のため冷媒循環室１
５，冷媒供給源１６が設けられており、さらにステージ
８とウエハ４の間には熱伝達を向上させるため、ステー
ジ８表面とウエハ４裏面との間に流体１７が供給されて
いる。この場合、ステージ８が、試料保持アーム３にウ
エハ固定保持のために、静電吸着装置が設けられてい
る。上述した図１から図３のように静電吸着装置を構成
することによって、まず、高温のウエハを運ぶ搬送アー
ム３の先端に取り付けられた静電吸着装置の温度上昇が
起こりウエハを流れる電流の増加が起こっても、電流モ
ニタ５、あるいは温度センサによって、電流の増加、あ
るいは温度上を、電圧制御回路に知らせる信号が送ら
れ、電圧制御回路６で適正な電流値を示すような電圧を
決定して電極に電圧を印加させることができ、ウエハ上
の素子にダメージを与えることがない。

【００１７】次に、通常、エッチング装置のように熱を
発生するものは、ウエハ搭載ステージ８は冷却のための
手段１５，１６，１７等が設けられている。図１から図
３のように静電吸着装置を構成することにより、冷却の
ための手段１５，１６，１７等の負荷の低減、あるい
は、省略が可能となり、冷却が不十分な場合には温度上
昇による電流の増加、それによる素子へのダメージを防
止することができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明のウエハ搬送装置によれば、ウエ
ハ上の素子にダメージを与えることのない良好な搬送を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す説明図。

【図２】本発明の第二の実施例を示す説明図。

【図３】本発明の第三の実施例を示すブロック図。

【図４】本発明の第一、第三の実施例を組合わせ、応用
した例を示す系統図。

【図５】従来例を示す説明図。

【図６】静電吸着用誘電体の特性図。

【符号の説明】 １…誘電体、２…電極、３…搬送アーム、４…ウエハ、
５…電流モニタ、６…電圧制御回路および電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極板およ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
   り、前記誘電体上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、 前記誘電体の温度を測定する温度センサと、前記電極板
   と前記被保持物体間に流れる電流を検知する電流モニタ
   の少なくとも一つを具備し、かつ、前記温度センサある
   いは、前記電流モニタからの信号によって、前記電極板
   と前記被保持物体間の電位差を変化させる制御回路を具
   備したことを特徴とする試料保持装置。