JP2695436B2 - 静電チャックの劣化検出回路 - Google Patents

静電チャックの劣化検出回路

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 ウエハを吸着して保持する静電チャックの劣化検出回
路に関し、 絶縁破壊に至る前に静電チャックの性能劣化を検出で
き、トラブルの発生前に静電チャックの交換を促すこと
ができるようにすることを目的とし、 ウエハを吸着して保持する静電チャックに吸着保持用
の直流電源とモニタ用の交流電源を直列にして接続し、
該交流電源から静電チャックの静電容量を通る交流電流
を流し、該交流電流を監視して該電流が一定値以下に低
下したとき該静電チャックの劣化と判定するように構成
する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ウエハを吸着して保持する静電チャックの
劣化検出回路に関する。
静電チャックはウエハ保持方法として有効なものであ
るが、Ｃ（静電容量）による正，負電荷で吸着を行なう
為、静電チャックの材質劣化によりＣが減少すると、ウ
エハを処理中に落下させることがある。この為、静電チ
ャックの劣化を事前に知る必要がある。
〔従来の技術〕
半導体装置の製造工程（例えば真空中でのプラズマエ
ッチング）でウエハを保持する静電チャックは、第３図
に示すようにアルミ板21を母材としてその上に絶縁層を
介して正，負の電極22,23を敷設し、その表面を薄いシ
リコン絶縁層24で覆ったものである。電極22,23は銅素
材で、電極間に2KV程度の高直流電圧を印加する。これ
はウエハ30に対する静電吸着力を発生するためである。
即ちウエハ30の正，負電極22,23に対向する部分には負
電荷、正電荷が誘起し、静電引力が発生して電極にウエ
ハが吸着する。
この静電吸着力は静電チャックの静電容量Ｃ（一般に
1000〜1500pF）に比例する。従って、絶縁膜24が使用中
変質して誘電率が低下したりすると、静電容量Ｃが減少
して吸着力は低下する。
従来は、このような静電チャックの劣化を、絶縁破壊
を起こしたときに発生する漏洩電流を検出することで判
別している。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述した方法では事前に絶縁破壊を検
出することができず、漏洩電流を検出したときは絶縁破
壊を起こしたときであり、ウエハの支持ができなくなっ
て落下し、破損させたときであるから、劣化検出をする
前に最低でも１枚のウエハを破壊してしまう恐れがあ
る。
本発明は、絶縁破壊に至る前に静電チャックの性能劣
化を検出でき、早めに静電チャックの交換を促すことが
できるようにすることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第１図は本発明の原理図で、１はモニタ用の交流電源
（例えば50〜60Hz）、２は静電吸着力発生用の高圧直流
電源、３は静電容量Ｃを通して流れる交流電流の値を計
測する交流電流計（例えば500μＡフルスケール）、Ｒ
は２〜3Wの抵抗、Ｃは静電チャックの静電容量である。
〔作用〕
静電容量ＣのインピーダンスXCは次式で表わされる。
静電容量Ｃが変化すると上式のインピーダンスXcが変
化し、次式で表わされる交流電流IAC（標準100μＡ程
度）にも変化が生ずる。
IAC＝VAC・２πfc〔Ａ〕 …… VAC:交流電圧 従って、電流計３でこの交流電流IACの変化をモニタ
すると、静電チャックの劣化度合を知ることができる。
尚、静電容量Ｃは で表わされるので、第３図の絶縁膜24の誘電率εの低下
に伴ないＣの値は減少する。
一方、静電吸着力Ｆは で表わされるので、誘電率εの低下（Ｄの低下）は吸着
力Ｆの低下につながる。
従って、電流計３で監視する電流IACが注意すべき値
に低下したら、静電チャックの交換を促がす警報を出せ
ばよい。この値は、式で静電吸着力Ｆを考慮した静電
容量Ｃの最低値を求め、それを基に式から算出でき
る。
警報は、電流計３をメータリレーとすると、該リレー
接点で簡単に発生することができる。
〔実施例〕
第２図は本発明の一実施例を示す回路図で、正負の直
流電源2,2′を用いる例である。9,9′は容量Ｃに残留す
る電荷除去用の切替スイッチで、これを図示のようにａ
側に接続すると静電容量Ｃに加わる電界はEaの極性にな
り、逆にｂ側に接続すると電界はEbの極性になる。
交流電流計３の代わりに抵抗を挿入し、その両端の電
圧を測定するようにしてもよい。また、警報点を設定し
たメータリレーを交流電流計３の代わりに使用すれば、
監視人も不要になる。
〔発明の効果〕
以上説明した様に本発明によれば、常に静電チャック
の容量を監視することにより静電チャックの劣化を検出
できるので、早めにチャックの交換を促がすことでウエ
ハへのダメージを減少させることができる。
又、ウエハを吸着後の容量を監視することにより、ウ
エハと静電チャック間に異物が挟まって完全に吸着でき
ない場合にも警報を発することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施例の回路図、 第３図は静電チャックの説明図である。 第１図でＣは静電チャックの静電容量、１は交流電源、
２は直流電源、３は交流電流計である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ウエハ（30）を吸着して保持する静電チャ
    ックに吸着保持用の直流電源（２）とモニタ用の交流電
    源（１）を直列にして接続し、該交流電源（１）から静
    電チャックの静電容量（Ｃ）を通る交流電流（IAC）を
    流し、該交流電流（IAC）を監視して該電流が一定値以
    下に低下したとき該静電チャックの劣化と判定するよう
    にしてなることを特徴とする静電チャックの劣化検出回
    路。
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