JPH10127072A - 静電吸着装置、静電吸着力測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特別な測定治具を必要とせず、実際のプロセ
ス処理を行う際に静電吸着力を測定できる静電吸着装置
を提供する。 【解決手段】 静電チャックプレート８内の電極１
２₁、１２₂に電圧を印加して基板２４を吸着保持する静
電吸着装置２の静電吸着力を、静電チャックプレート８
に流れる電流を検出して算出する。実際のプロセス処理
を行う際に静電吸着力が求められるので、故障や基板割
れ等の不具合を直ちに発見できる。電流値だけではな
く、電流変化率も使用して静電吸着力を求めることもで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を静電気力で
吸着保持する静電吸着装置にかかり、特に、基板に働く
静電吸着力を求めることができる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、真空雰囲気内で基板を吸着保
持する装置として、静電気力を利用した静電吸着装置が
用いられている。

【０００３】図７(ａ)の符号１１０は、従来技術の静電
吸着装置に設けられた静電チャックプレートであり、絶
縁物１１３と、絶縁物内に配置された電極１１２₁、１
１２₂と、電極１１２₁、１１２₂裏面に配置されたヒー
ター１１４とを有しており、電極１１２₁、１１２₂とヒ
ーター１１４とは絶縁物１１３によって周囲を覆われて
いる。

【０００４】絶縁物１１３は板状に成形されており、そ
の静電チャックプレート１１０は、プロセスチャンバー
１２０内に配置され、スパッタリングやＣＶＤ等を行う
際に、表面に基板を乗せ、電極１１２₁、１１２₂間に電
圧を印加すると、電極１１２₁、１１２₂と基板との間に
静電吸着力が生じるように構成されている。

【０００５】その静電吸着力によって基板を静電チャッ
クプレート１１０表面に密着させた状態でヒーター１１
４に通電すると、基板面内の熱分布が良好になり、基板
面内の膜厚や特性分布が均一な薄膜を形成することが可
能となる。

【０００６】ところが、静電吸着力は、静電チャックプ
レート１１０表面の状態や、基板裏面の状態により変動
する。

【０００７】従来用いられていた静電吸着力測定方法
は、プロセスチャンバー１２０天井にベローズシール１
３５を設けておき、測定を行う際にはプロセスチャンバ
ー１２０を開け、そのベローズシール１３５からプロセ
スチャンバー１２０内に、加重測定用のロードセル１３
４が設けられたフック１３３を下げ、他方、表面にリン
グ１３２が固定された測定用基板１３１を静電チャック
プレート１１３上に載置し、フック１３３の先端をリン
グ１３２に掛け、ロードセル１３４を伸縮自在なコード
１３６によって、プロセスチャンバー１２０の外部に配
置された測定器１３８に接続しておく。

【０００８】プロセスチャンバー１２０内を真空排気し
た後、電極１１２₁、１１２₂に電圧を印加して基板１３
１を静電吸着させる。次いで、ベローズシール１３５を
介してフック１３３を上方に移動させ、ロードセル１３
４によって引き上げ力を検出し、測定器１３８にによっ
て、測定用基板１３１が静電チャックプレート１１３か
ら離されるときの引き上げ力を静電吸着力として測定す
る。

【０００９】この測定方法によれば、ロードセル１３３
がプロセスチャンバー１２０内に配置されており、測定
値が大気圧の影響を受けないので、正確な静電吸着力を
求めることが可能である。

【００１０】しかしながら、そのような測定方法では、
リング１３２が固定された測定用基板１３１を用いるた
め、実際のプロセス処理を行う基板に対しては、静電吸
着力を測定することはできない。

【００１１】また、プロセスチャンバー１２０内に、フ
ック１３３やコード１３６等の測定治具を配置する必要
があるため、静電吸着力の測定が終了した後は、プロセ
スチャンバー１２０を開け、ロードセル１３４やコード
１３６を取り外し、しかる後真空排気し、プロセスチャ
ンバー１２０内を通常の処理が行える状態に戻さなけれ
ばならず、測定準備と片付けが煩雑であるばかりでな
く、一旦大気に曝されたプロセスチャンバー１２０内
を、通常のプロセス処理が行える清浄な高真空状態に回
復させるためには長時間を要する。

【００１２】そこで、実際の生産管理を行う場合には、
静電吸着力自体は測定せず、他の方法によって静電チャ
ックプレート１１０の動作確認が行われている。その方
法の一例を、図７(ｂ)を用いて説明すると、静電チャッ
クプレート１１３内に設けられた熱電対１４６と、測定
用基板１４１の表面に設けられた熱電対１４５とをプロ
セスチャンバー１２０外に配置した温度検出器１４８に
接続し、測定用基板１４１を静電チャックプレート１１
０上に載置し、プロセスチャンバー１２０内を真空排気
した後、電極１１２₁、１１２₂間に電圧を印加し、測定
用基板１４１を静電チャックプレート１１０に吸着保持
させる。

【００１３】その状態でヒーター１１４に通電して発熱
させ、熱電対１４５、１４６によって測定用基板１４１
と静電チャックプレート１１０の温度分布を測定し、両
方の温度分布が一致しているか、あるいは近接している
場合には、基板１４１が正常な静電吸着力で吸着保持さ
れているとする。

【００１４】こような測定方法では、図７(ａ)に示した
測定方法に比べるとベローズシール１３５やロードセル
１３４を必要とせず、装置構成が簡単であるが、熱電対
１４５を設けた測定用基板１４１は、搬送用のロボット
ではプロセスチャンバー１２０内に搬入できないため、
プロセスチャンバー１２０を開けて、人手で測定用基板
１４１を配置し、測定終了後、再度プロセスチャンバー
１２０を開けて取り出す必要がある点で、直接静電吸着
力を測定する場合と変わりがない。

【００１５】また、図７(ａ)に示した直接静電吸着力を
求める方法と、同図(ｂ)に示した温度分布によって静電
吸着力を推定する方法では、実際に薄膜形成等のプロセ
ス処理が行われる基板に対しては、静電吸着力を測定で
きない。

【００１６】このように、従来の測定する方法では、プ
ロセス処理の対象となる基板に対しては、静電吸着力
を、"その場"で測定することができず、その解決が望ま
れていた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたもので、その目的
は、実際のプロセス処理を行う際に、基板一枚毎に静電
吸着力(チャック力)を測定できる技術を提供することに
ある。

【００１８】また、本発明の他の目的は、特別な測定治
具を必要とせず、簡便に静電吸着力を評価できる技術を
提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明装置は、電極と、前記電極上に
設けられた絶縁物とを有する静電チャックプレート上に
基板を配置し、前記電極に電圧を印加すると前記基板を
吸着できるように構成された静電吸着装置であって、前
記静電チャックプレートに流れる電流の値を検出し、前
記静電チャックプレートの静電吸着力を算出できるよう
に構成されたことを特徴とする。

【００２０】その場合、請求項２記載の発明装置のよう
に、静電吸着力を算出する際に、前記電極への電圧印加
状態が切り換わるときに流れるピーク電流値を参照する
ように構成することができる。電極への印加電圧の切り
替わりは、電圧印加開始のときと、電圧印加の停止の時
の両方が含まれる。従って、ピーク電流には、電圧印加
開始時に流れるものと、電圧印加停止時(電源電圧をゼ
ロＶにしたとき)に流れるものとが含まれるが、いずれ
か一方、又は両方の値を参照することができる。

【００２１】また、静電吸着力の算出の際に、請求項３
記載の発明装置のように、前記ピーク電流が流れた後、
定常状態に到るまでの過渡的電流値を参照するように構
成してもよい。この場合の定常状態とは、静電チャック
プレート内の電極に一定電圧が印加されており、静電チ
ャックプレートに流れる電流値が略一定のときを指して
おり、この請求項３及び以下の記載において、静電チャ
ックプレートに流れる電流値がゼロの場合も定常状態に
含まれる。

【００２２】更に、請求項４記載の発明装置のように、
その定常状態にあるときの電流値を参照するように構成
したり、請求項５記載の発明装置のように、電流値だけ
ではなく、前記静電チャックプレートに流れる電流の変
化率を参照して静電吸着力を算出するように構成しても
よい。その電流変化率は、前記ピーク電流値と前記過渡
的電流値とから求めてもよいし、前記過渡的電流値だけ
から求めてもよい。

【００２３】他方、請求項６記載の発明方法は、静電チ
ャックプレート上に基板を配置し、該静電チャックプレ
ート内に設けられ電極に電圧を印加したときに、前記基
板に加えられる静電吸着力を求める静電吸着力測定方法
であって、前記静電チャックプレートに流れる電流の値
を検出し、その値に基いて前記静電吸着力を算出するこ
とを特徴とする。

【００２４】この請求項６記載の発明方法については、
参照する電流値は、前記ピーク電流値、過渡的電流値、
定常状態にあるときの電流値を適宜選択して用いること
ができる。また、それら電流値から一旦電流変化率を求
め、その電流変化率と電流値とを併用して静電吸着力を
求めるようにしてもよい。

【００２５】このような静電吸着力の算出には、コンピ
ュータを用いることができる。従って、その算出手順
は、コンピュータプログラムとして記録媒体に記録する
ことができる。記録媒体には、フレキシブルディスクの
ような磁気的記録によるもの、光ディスクのような光学
的記録にるものの他、静電容量によるもの、機械的、物
理的記録によるもの等、種々のものが含まれる。

【００２６】上述の本発明装置と本発明方法の測定原理
を説明する。一般に、図６(ａ)に示すような容量Ｃの平
行平板型のコンデンサに電圧Ｖを印加した場合、電極面
積をＳ、電極間距離をｘ、真空中の誘電率をε₀とする
と、電極間には、次式、 ｆ ＝ −(１／２)・(ＣＶ)²・｛１／(ε₀Ｓ)｝ …… (１) ＝ −(１／２)・ε₀・(Ｖ／ｘ)²・Ｓ …… (２) で表される静電吸着力ｆが発生する。負の符号は静電吸
着力ｆが引力であることを示している。

【００２７】重要な点は、(１)式や(２)式において、
Ｖ、ε₀、Ｓが既知の値である場合、何らかの方法で容
量Ｃが求められれば、静電吸着力ｆを算出することがで
きるという点である。

【００２８】図６(ｂ)に示すような、一般的な２極式の
静電チャックプレート７０では、基板７１を介して、電
極７２₁、７２₂間に容量Ｃが生じており、電極７２₁、
７２₂間に電圧を印加した場合には、矢印で示すよう
に、電極７２₁、７２₂間に電流が流れる。容量Ｃを符号
８０のコンデンサで表し、この静電チャックプレート７
０の等価回路を図６(ｃ)に示す。

【００２９】また、電極７２₁、７２₂間には、コンデン
サ８０と並列な抵抗成分があり、その抵抗値をＲ₁とし
て符号８１の抵抗器で示す。コンデンサ８０と直列な抵
抗成分もあり、その抵抗値をＲ₂とし、符号８２の抵抗
器で表す。従って、全体の等価回路は、そのコンデンサ
８０と抵抗器８１とが並列接続された回路に、抵抗器８
２が直列接続された回路で表わされる。このような等価
回路で表される静電チャックプレート７０に対して印加
電圧Ｖ₀を制御すると、電極７２₁、７２₂で基板７１を
吸着したり、吸着を解除したりできる。

【００３０】ここで、初期状態のコンデンサ８０の電荷
蓄積量をｑとし、時刻ゼロ(ｔ＝０)において、電極７２
₁、７２₂に電圧Ｖ₀を印加したところ、静電チャックプ
レート７０に電流ｉが流れたものとする。また、このと
きコンデンサ８０と抵抗器８１とで構成される閉回路内
に電流ｉ₁が流れたものとすると、電圧Ｖ₀の印加後、時
刻ｔにおいては、以下の回路方程式が成立する。

【００３１】 Ｒ₁・(ｉ−ｉ₁) ＋ Ｒ₂・ｉ ＝ Ｖ₀ …… (３) ｑ／Ｃ ＝ Ｒ₁・(ｉ−ｉ₁) …… (４) ｄｑ／ｄｔ ＝ ｉ₁ …… (５)

【００３２】時刻０(ｔ＝０)では、ｑ＝０とすると、上
記(３)〜(５)式は、次のようになる。

【００３３】

【数１】

【００３４】同様に、電圧印加を停止(Ｖ₀＝０)した時
刻をｔ₁とすると、時刻ｔ₁以降のコンデンサ８０の電荷
ｑと、静電チャックプレート７０に流れる電流ｉは次式
で表される。

【００３５】

【数２】

【００３６】上記(６)〜(９)式中で電流値ｉは測定でき
るから、抵抗値Ｒ₁、Ｒ₂、容量Ｃが求められれば、(１)
式、又は(２)式から静電吸着力ｆを算出することができ
る。

【００３７】［測定した電流値を使用して直接求める場
合］図５に、印加電圧Ｖ₀と電流値ｉの波形をグラフで
示す。電圧Ｖ₀の印加時(ｔ＝０)の時点でピーク電流が
流れ、次いで(６)式に従って減少し、定常状態となって
いる。定常状態となった後、時刻ｔ₁において、印加電
圧Ｖ₀をゼロにすると、コンデンサ８０の放電により、
ピーク電流が逆向きに流れる。その後、(８)式に従っ
て、電流値ｉは定常状態のゼロに近づく。

【００３８】Ｖ₀は既知であり、電流値ｉは、任意の時
刻ｔで測定可能である。従って上記(６)〜(９)式中で未
知数となるのは、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｃの３個の値となるので、
例えば異なる時刻で電流ｉを３回測定し、(６)式(又は
(８)式)中の電流値ｉに測定値を代入し、連立させれ
ば、抵抗値Ｒ₁、Ｒ₂、容量Ｃを求めることができる。

【００３９】電極面積Ｓは既知であるから、容量Ｃが求
められれば、次式、 ｆ ＝ −(１／２)・(ＣＶ₀)²・｛１／(ε₀Ｓ)｝ ……(１０) から、静電吸着力ｆを算出できる。

【００４０】他方、電圧Ｖ₀印加時でのピーク電流ｉ₀を
測定し、その値が１／ｅになるまでの時間を求めると、
このピーク電流ｉ₀の値と(６)式とから容量値Ｃが求め
られ、静電吸着力ｆを算出できる。この場合、コンピュ
ータを用いて自動測定させると共に静電吸着力ｆを算出
させると都合がよい。

【００４１】［電圧印加開始時の電流値の変化量を使用
して求める場合］上記(６)式を微分すると、下記(２１)
式、

【００４２】

【数３】

【００４３】が得られる。この(２１)式とピーク電流ｉ
₀の値とから、図５の符号Ｌ₁で示すように、ピーク電流
ｉ₀が流れたときの接線の方程式を求め、その接線Ｌ₁が
時間軸と交わるところを求める。その値をΔｔとする
と、 Δｔ ＝ Ｒ₂・Ｃ ……(２２) で表される。

【００４４】このとき、(６)式は、電圧Ｖ₀印加時(ｔ＝
０)は、 ｉ₀ ＝ Ｖ₀／Ｒ₂ ……(２３) となる。従って、電圧Ｖ₀印加時のピーク電流ｉ₀の値を
測定すると、上記(２３)、(２２)式から、抵抗値Ｒ₂と
容量値Ｃとが順次求められるので、(１０)式から静電吸
着力ｆを算出できる。

【００４５】このように算出した静電吸着力ｆの値と、
図７(ａ)のようにロードセルを使用して測定した実測値
とはよく一致している。電極間に印加される電圧の大き
さを横軸に(Ｖ)、静電吸着力ｆを縦軸に(任意スケール)
にとり、算出値と実測値とを図４のグラフに示す。■が
算出値、○が実測値である。

【００４６】［電圧印加停止時の電流変化量を使用して
求める場合］上記(８)式を微分すると、下記(３１)式、

【００４７】

【数４】

【００４８】が得られる。この(３１)式から、電圧Ｖ₀
が印加され、基板が静電吸着されている定常状態から電
圧印加が停止された直後の接線の方程式を求める。その
接線を、図５の符号Ｌ₂で示す。電圧印加停止時(ｔ＝
ｔ'₀)から、接線Ｌ₂が時間軸と交わるまでの間の値をΔ
ｔ'とすると、 Δｔ' ＝ Ｒ₁Ｒ₂Ｃ／(Ｒ₁＋Ｒ₂) と表される。

【００４９】他方、(６)式において、ｔ＝∞とすると、
定常状態での電流値ｉ₁は、 ｉ₁ ＝ Ｖ₀／(Ｒ₁＋Ｒ₂) で表される。また、電圧印加停止時のピーク電流ｉ'
₀は、上記(８)式から、 ｉ'₀ ＝ −Ｒ₁Ｖ₀／｛Ｒ₂(Ｒ₁＋Ｒ₂)｝ となるので、定常状態での電流値ｉ₁と、電圧印加停止
時のピーク電流値ｉ'₀と、Δｔ'の測定値とから、静電
吸着力ｆが求められる。

【００５０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明装置をスパッタ装
置に適用した場合である。この図１において、２０はプ
ロセスチャンバー、３２はロボット３３を収めた搬送
室、３１は真空装置内に基板の搬出入を行う仕込室(カ
セットで仕込む場合はカセット室と呼ばれることもあ
る)であり、仕込室３１内に基板を装着し、真空排気し
た後、ロボット３３を動作させると、装置内の高真空状
態を維持したままで、プロセスチャンバー２０内に基板
を搬入できるように構成されている。

【００５１】符号２は、本発明の一例の静電吸着装置で
あり、静電チャックプレート８と、ｐＡレベルまで測定
可能な電流計５と、表示装置や記憶装置が設けられたコ
ンピュータ９とを有している。

【００５２】プロセスチャンバー２０内の底面と天井に
は、ステージ２１とカソード２２とがそれぞれ設けられ
ており、ステージ２１上には、前述の静電チャックプレ
ート８が配置され、静電チャックプレート８と対向する
カソード２２の表面には、図示しないスパッタリングタ
ーゲットが配置されている。

【００５３】静電チャックプレート８には、電極１
２₁、１２₂と、絶縁物１３とが設けられており、各電極
１２₁、１２₂は絶縁物１３内に納められている。絶縁物
１３は板状に成形されている。

【００５４】電流計５とコンピュータ９とは、プロセス
チャンバー２０外に配置されており、また、プロセスチ
ャンバー２０外には、チャック用電源４６と、ヒーター
用電源４７と、マスフローコントローラー４８と、ガス
ボンベ２５とが配置されている。

【００５５】静電チャックプレート８内の各電極１
２₁、１２₂には導線が接続され、プロセスチャンバー２
０外に気密に導出されており、電極１２₁は電流計５を
介してチャック用電源４６の高電位側に、電極１２₂は
低電位側に接続されており、チャック用電源４６を起動
すると、電極１２₁に正電圧が、電極１２₂に負電圧が印
加されるように構成されている。

【００５６】電極１２₁、１２₂の裏面には、ヒーター１
４が配置されており、該ヒーター１４には導線が接続さ
れ、ヒーター用電源４７によって通電できるように構成
されている。

【００５７】電流計５と、チャック用電源４６と、ヒー
ター用電源４７と、マスフローコントローラー４８と、
ロボット３３とは、コンピュータ９に接続され、コンピ
ュータ９によって制御できるように構成されている。ま
た、電流計５の測定値はコンピュータ９に送信されるよ
うに構成されている。

【００５８】プロセスチャンバー２０内に、ロボット３
３によって、シリコンウェハーから成る基板２４を搬入
し、静電チャックプレート８上に載置した。

【００５９】コンピュータ９によってチャック用電源４
６を起動し、電極１２₁、１２₂間に所定の大きさの電圧
を印加すると、基板２４は静電チャックプレート８表面
に静電吸着された。

【００６０】そのような静電吸着の際に静電チャックプ
レート８に流れた電流は、電流計５によって検出され、
その値はコンピュータ９に送信されている。コンピュー
タ９は、電圧印加時のピーク電流の値の他、そのピーク
電流が流れた後の電流値も記憶するように構成されてお
り、また、それらの電流値から電流変化率を求め、静電
吸着力を算出できるようにプログラムされている。

【００６１】その基板２４を吸着保持した時点で、静電
吸着力ｆの算出値が所定範囲内にあった場合は、基板２
４は正常に静電吸着されている。そのときは、コンピュ
ータ９がマスフローコントローラー４８を動作させ、流
量制御しながらプロセスチャンバー２０内にスパッタリ
ングガス(通常はＡｒガスやＮ₂ガスなど)を導入し、プ
ロセスチャンバー２０内の圧力が安定した後、図示しな
いスパッタリング電源を起動し、カソード２２に電圧を
印加し、スパッタリングを開始する。

【００６２】基板２４が正常に静電吸着されている場合
は、基板２４と静電チャックプレート８との密着性が良
好なので、ヒーター１４の熱は基板２４に均一に伝わ
り、面内均一性が高い薄膜を形成することができる。

【００６３】また、コンピュータ９には、図示しない温
度測定器も接続され、静電チャックプレート８の温度を
検出できるように構成されており、静電チャックプレー
ト８の温度をコンピュータ９によって監視し、ヒーター
用電源４７の出力を調整する他、算出した静電吸着力ｆ
の大きさによって発熱量を異ならせ、膜厚や膜質の制御
を行いながら薄膜形成を行うことができる。

【００６４】スパッタリングを行っている間、静電チャ
ックプレート８に流れる電流を電流計５によって検出
し、コンピュータ９によって電流波形を監視しておく
と、スパッタリング中に起こった基板２４の異常を検出
することができる。

【００６５】このように、静電チャックプレート８に流
れる電流をコンピュータ９内に記録しながら所定時間ス
パッタリングを行い、コンピュータ９によってチャック
用電源４６を停止させる。チャック用電源４６の停止に
より、電極１２₁、１２₂間に印加されていた電圧がゼロ
になると、基板２４の静電吸着は解除される。次いで、
コンピュータ９はロボット３３を動作させ、基板２４を
プロセスチャンバー２０から搬出し、搬送室３２を介し
て仕込室３１に搬入するとともに、未処理の基板を静電
チャックプレート８上に載置し、薄膜形成処理を続行す
る。

【００６６】図３に、電極１２₁、１２₂への電圧印加開
始以降に、静電チャックプレート８に流れた電流の測定
結果をグラフにして示す。電圧印加開始(チャックＯＮ)
と電圧印加停止(チャックＯＦＦ)のときにピーク電流が
流れている。

【００６７】異常は基板２４が正常に静電吸着された場
合であったが、電流計５の出力に基き、コンピュータ９
が静電吸着力の異常を検出した場合には、コンピュータ
９は直ちに異常を通報すると共に、スパッタリングの開
始を中止するか、又は、途中であっても中止し、いずれ
の場合であっても、基板２４をプロセスチャンバー２０
内から搬出する。

【００６８】このような静電吸着力の異常は、チャック
用電源４６の故障、結線はずれ、基板２４の割れ、搬送
ミスによる基板２４の脱落や、静電チャックプレートの
所定の位置からのずれ等によって起こる。

【００６９】静電吸着力の異常のうち、基板２４の所定
位置からのずれや基板割れ等によるものは、図６(ｃ)の
等価回路から見た場合、容量Ｃや、抵抗値Ｒ₁の値の変
動で表される。

【００７０】他方、ヒーター１４に異常があり(例えば
ヒーター用電源４７の故障、結線の外れ、静電チャック
プレート内のヒーター部の異常等)、静電チャックプレ
ート８が所定温度になっていない場合には、抵抗値Ｒ₂
の変動となり、静電チャックプレート８に流れる電流波
形が変化する。従って、静電チャックプレートに流れる
電流の波形を分析することでヒーター異常も検出でき、
スパッタ処理を中止させることも可能となる。

【００７１】なお、スパッタリング時間が短い場合に
は、異常があった場合でも通常の通り処理を行うととも
に、基板と電流値や静電吸着力ｆとを対応させてコンピ
ュータ９内に記録し、一連の処理の終了後、記録に従っ
て異常のあった基板を除くようにしてもよい。

【００７２】このように、本発明の静電吸着装置２を組
み込んだ半導体製造装置においては、プロセス対象とな
る基板一枚ごとに静電吸着力を検出し、異常の有無を判
断することができる。静電吸着力が正常でない場合に
は、プロセス処理を続行しても、最終的に所定品質の製
品が得られない可能性があるため、そのような基板は後
行程にまわる前に除く必要がある。本発明を用いた場合
には、異常があった基板を特定し、後行程に送らないよ
うにできるので、品質管理の面からも、コスト面からも
有利である。

【００７３】また、複数枚にわたる一連の基板に対して
静電吸着力を算出できるので、チャック用電源の出力を
調節し、各基板に対する静電吸着力を一定にしたり、ヒ
ーターの発熱量を調節し、各基板の実際の温度を一定に
することが可能となる。

【００７４】基板温度は、薄膜の電気抵抗値等の電気特
性や表面モフォロジーあるいは薄膜組成等に大きな影響
を与えるため、静電吸着力や発熱量を制御し、基板温度
を一定にすると、各基板上に形成される薄膜の品質を揃
えることが可能となる。

【００７５】上記の実施例は、本発明をスパッタリング
装置に適用した場合ついて述べたが、近年はＣＶＤ装置
あるいは、分子線エピタキシャル装置(ＭＢＥ：Molecul
ar Beam Epitaxy)等の成膜装置の他、エッチング装置や
表面改質装置等、真空雰囲気内やガス雰囲気内で静電吸
着力によって基板を吸着保持したいという要求が強い。
本発明はそのような装置に広く適用することができる。

【００７６】また、上述の静電吸着装置２は、２枚の電
極１２₁、１２₂を用いた双極式の静電吸着装置であった
が、本発明装置には単極式や多極式のものも含まれる。
図２の符号３に、単極式の本発明の静電吸着装置を示
す。

【００７７】この静電吸着装置３は、プロセスチャンバ
ー７０を有するエッチング装置に設けられており、静電
吸着装置３は、プロセスチャンバー７０内に配置された
静電チャックプレート５８と可動電極７５と、プロセス
チャンバー７０外に配置された電流計５５とコンピュー
タ５９とを有している。

【００７８】そのプロセスチャンバー７０内の底面には
ステージ７１が設けられており、静電チャックプレート
５８は、ステージ７１上に配置されている。

【００７９】静電チャックプレート５８は、電極６２が
絶縁物６３で覆われて構成されており、絶縁物６３は板
状に成形されている。

【００８０】プロセスチャンバー７０の外にはチャック
用電源６６が配置されており、電極６２には導線が接続
され、プロセスチャンバー７０の外部に電気的に導出さ
れ、電流計５５を介して、チャック用電源６６の高電位
側に接続されている。

【００８１】可動電極７５はプロセスチャンバー７０の
側壁に、上下移動可能に取り付けられており、伸縮自在
なコード７６によってプロセスチャンバー７０外に導出
され、チャック用電源６６の低電位側に接続され、電極
６２と可動電極６４との間に電圧を印加できるように構
成されている。

【００８２】そのチャック用電源６６は、コンピュータ
５９に接続され、電極６２と可動電極６４間の印加電圧
を制御できるように構成されており、また、電流計５５
もコンピュータ５９に接続され電流値を記録できるよう
に構成されている。

【００８３】プロセスチャンバー７０内の真空状態を維
持しながら、図示しない搬送機構を動作させ、静電チャ
ックプレート５８上に基板７４を載置し、可動電極７５
を降下させ、先端を基板７４表面に当接させ、基板７４
をチャック用電源６６に接続する。

【００８４】その状態で、コンピュータ５９によってチ
ャック用電源６６を起動し、基板７４と電極６２との間
に電圧を印加すると、基板７４は静電チャックプレート
５８に静電吸着される。

【００８５】このような単極式の静電吸着装置３でも、
等価回路は図６(ｃ)と同じであり、電圧印加時と電圧印
加停止時との、電圧状態を切換える際にはピーク電流が
流れれ、その後定常状態になる。従って、静電チャック
プレート５８に流れる電流を電流計５５によって検出す
ると、コンピュータ５９によって基板７４に加えられて
いる静電吸着力を算出することができる。

【００８６】以上は、電流計で検出した電流値をコンピ
ュータに送信し、静電吸着力を算出する場合について説
明したが、静電チャックプレートに流れる電流を時間経
過に従ってペンプロッターに出力し、その結果から電流
値を読み取って計算して静電吸着力ｆを算出してもよ
い。また、プロッター出力やペンレコーダー出力等の記
録結果から作図によって接線を引き、時間軸との交点を
求めて静電吸着力を算出するようにしてもよい。

【００８７】

【発明の効果】静電チャックプレートに流れる電流を測
定することで、静電吸着力を算出できるので、プロセス
処理を行う基板毎に静電吸着力を測定できる。また、特
別な治具を使用することなく、基板、チャック用電源、
ヒーター等の異常を容易に発見できる。静電吸着装置の
保守、メンテナンス性が向上し、故障を早期に発見する
ことができる。プロセス処理前に異常のある基板を検出
した場合には、その基板に対するプロセス処理は行わ
ず、次の基板を処理できるので、処理時間が無駄になら
ない。異常があった基板を特定できるので、後行程に送
る前に除去でき、不良品の発生を低減できる。各基板の
温度を一定にしてプロセス処理を行えるので、品質を揃
えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の静電吸着装置の双極式のものを説明
するための図

【図２】 単極式のものを説明するための図

【図３】 静電チャックプレートに流れる電流の測定結
果の一例を示すグラフ

【図４】 本発明により求めた静電吸着力と実測により
求めた静電吸着力とを比較するためのグラフ

【図５】 本発明の静電吸着力の算出原理を説明するた
めのグラフ

【図６】(ａ)：コンデンサの電極間の静電吸着力を説明
するための図 (ｂ)：算出原理を説明するための静電吸着装置の概略構
成図 (ｃ)：その等価回路

【図７】(ａ)：従来技術の静電吸着力測定方法の一例を
説明するための図 (ｂ)：他の例を説明するための図

【符号の説明】

８、５８……静電チャックプレート １２₁、１２₂、
６２……電極 １３、６３……絶縁物 ２４、７
４……基板

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１１月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】 Ｒ_１・（ｉ−ｉ_０ ）＋Ｒ_２・ｉ＝Ｖ_０ …… （３） ｑ／Ｃ＝Ｒ_１・（ｉ−ｉ_０ ） …… （４） ｄｑ／ｄｔ＝ｉ_０ …… （５）

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】電極面積Ｓは既知であるから、容量Ｃが求
められれば、次式、 ｆ＝−（１／２）・（ＣＶ）^２・｛１／（ε_０Ｓ）｝ ……（１０） から、静電吸着力ｆを算出できる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】このとき、（６）式は、電圧Ｖ_０印加時
（ｔ＝０）は、 ｉ_０＝Ｖ_０／Ｒ_２ ……（２３） となる。また、定常状態での電流値ｉ_１＝Ｖ_０／（Ｒ_１
＋Ｒ_２）と（２３）式よりＲ_１が求まる。これより容量
Ｃにかかる電圧Ｖが Ｖ＝ ｉ_１Ｒ_１ ……（２４） とで、求められる。 従って、電圧Ｖ_０印加時のピーク電
流ｉ_０の値を測定すると、上記（２３）、（２２）式か
ら、抵抗値Ｒ_２と容量値Ｃとが順次求められるので、
（１０）式から静電吸着力ｆを算出できる。

【００４４】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極と、前記電極上に設けられた絶縁物
   とを有する静電チャックプレート上に基板を配置し、 前記電極に電圧を印加すると前記基板を吸着できるよう
   に構成された静電吸着装置であって、 前記静電チャックプレートに流れる電流の値を検出し、
   前記静電チャックプレートの静電吸着力を算出できるよ
   うに構成されたことを特徴とする静電吸着装置。
2. 【請求項２】 前記静電吸着力を算出する際、前記電極
   への電圧印加状態が変化するときに流れるピーク電流値
   が参照されるように構成されたことを特徴とする請求項
   １記載の静電吸着装置。
3. 【請求項３】 前記静電吸着力を算出する際、前記ピー
   ク電流が流れた後定常状態に到るまでの過渡的電流値が
   参照されるように構成されたことを特徴とする請求項１
   又は請求項２のいずれか１項記載の静電吸着装置。
4. 【請求項４】 前記静電吸着力を算出する際、前記静電
   チャックプレートに流れる電流が定常状態にあるときの
   電流値が参照されるように構成されたことを特徴とする
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の静電吸着装
   置。
5. 【請求項５】 前記静電吸着力を算出する際、前記静電
   チャックプレートに流れる電流の変化率が参照されるこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記
   載の静電吸着装置。
6. 【請求項６】 静電チャックプレート上に基板を配置
   し、該静電チャックプレート内に設けられ電極に電圧を
   印加したときに、前記基板に加えられる静電吸着力を求
   める静電吸着力測定方法であって、 前記静電チャックプレートに流れる電流の値を検出し、
   その値に基いて前記静電吸着力を算出することを特徴と
   する静電吸着力測定方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の静電吸着力測定方法をコ
   ンピュータを用いて実行できる手順がコンピュータプロ
   グラムとして記録されたことを特徴とする記録媒体。