JPH0536806A - 静電チヤツクの過渡特性評価装置及び方法 - Google Patents
静電チヤツクの過渡特性評価装置及び方法Info
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- JPH0536806A JPH0536806A JP3210155A JP21015591A JPH0536806A JP H0536806 A JPH0536806 A JP H0536806A JP 3210155 A JP3210155 A JP 3210155A JP 21015591 A JP21015591 A JP 21015591A JP H0536806 A JPH0536806 A JP H0536806A
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- wafer
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 本発明は、ウエハを使用して静電チャックの
過渡特性を連続的に短時間で、しかも簡単な装置で測定
できる方法を提供する。 【構成】 絶縁膜表面５との間に絶縁膜２を配置した、
静電チャック用電極１を複数有する絶縁膜２の表面にウ
エハ３を吸着固定することを目的とする静電チャックに
おいて、直流電圧源６をインダクタンス７と２つのキヤ
パシタンス８，８′と容量計４とを図３の如く結線して
構成し、ウエハの吸着過程でウエハ及び静電チャック用
電極により構成される静電容量の変化を測定することに
より吸着過渡特性を測定し、又ウエハ３の剥離過程で、
上記の該静電容量の変化を測定することにより剥離過渡
特性を測定する。
過渡特性を連続的に短時間で、しかも簡単な装置で測定
できる方法を提供する。 【構成】 絶縁膜表面５との間に絶縁膜２を配置した、
静電チャック用電極１を複数有する絶縁膜２の表面にウ
エハ３を吸着固定することを目的とする静電チャックに
おいて、直流電圧源６をインダクタンス７と２つのキヤ
パシタンス８，８′と容量計４とを図３の如く結線して
構成し、ウエハの吸着過程でウエハ及び静電チャック用
電極により構成される静電容量の変化を測定することに
より吸着過渡特性を測定し、又ウエハ３の剥離過程で、
上記の該静電容量の変化を測定することにより剥離過渡
特性を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ウエハを吸着固定する
ことを目的とする静電チャックにおいて静電チャックの
吸着・剥離過渡特性を測定することを特徴とする静電チ
ャックの過渡特性評価装置及び方法に関するものであ
る。
ことを目的とする静電チャックにおいて静電チャックの
吸着・剥離過渡特性を測定することを特徴とする静電チ
ャックの過渡特性評価装置及び方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】現在の半導体製造プロセスの大部分は真
空または低圧下で行われている。真空または低圧下では
真空チャックを用いることができないので、ウエハの保
持には主に静電チャックが使用されている。静電チャッ
クでは吸着物であるウエハの下面に薄い絶縁膜を介して
電極を配置しこの電極に電圧を印加し静電力でウエハを
固定する。静電チャックの吸着力は原理的には絶縁膜の
厚み・誘電率、電極面積で決まるが、実際にはこれに静
電チャック表面に移動する電荷による静電力が加わる。
後者の静電力は絶縁膜の抵抗値、静電チャック表面の状
態により大きく変わり、この静電力の発生には絶縁膜中
での電荷の移動が伴うため時定数が非常に大きい。従っ
て、静電チャックとしての時定数は形状・寸法、材質、
仕上げにより数秒〜数分になるが現時点で解析的に計算
で求めることはできない。しかし、この時定数を把握し
てなければ不十分な吸着状態でプロセス作業を行い精度
を満足できないことや剥離時に残留吸着力によりウエハ
搬送機構が壊れる等が起きる可能性を生じる。
空または低圧下で行われている。真空または低圧下では
真空チャックを用いることができないので、ウエハの保
持には主に静電チャックが使用されている。静電チャッ
クでは吸着物であるウエハの下面に薄い絶縁膜を介して
電極を配置しこの電極に電圧を印加し静電力でウエハを
固定する。静電チャックの吸着力は原理的には絶縁膜の
厚み・誘電率、電極面積で決まるが、実際にはこれに静
電チャック表面に移動する電荷による静電力が加わる。
後者の静電力は絶縁膜の抵抗値、静電チャック表面の状
態により大きく変わり、この静電力の発生には絶縁膜中
での電荷の移動が伴うため時定数が非常に大きい。従っ
て、静電チャックとしての時定数は形状・寸法、材質、
仕上げにより数秒〜数分になるが現時点で解析的に計算
で求めることはできない。しかし、この時定数を把握し
てなければ不十分な吸着状態でプロセス作業を行い精度
を満足できないことや剥離時に残留吸着力によりウエハ
搬送機構が壊れる等が起きる可能性を生じる。
【０００３】十分に長い時間放置することができれば吸
着・剥離ともに問題はないが、これではＴＡＴ（ターン
アラウンドタイム）が長くなり生産効率が低下するので
現実には許されない。
着・剥離ともに問題はないが、これではＴＡＴ（ターン
アラウンドタイム）が長くなり生産効率が低下するので
現実には許されない。
【０００４】従って、静電チャックの時定数即ち、過渡
特性を把握することは半導体製造装置の信頼性を向上さ
せるために非常に重要である。
特性を把握することは半導体製造装置の信頼性を向上さ
せるために非常に重要である。
【０００５】従来は図５に示すように直径３cm程度の金
属柱９を静電チャック表面５に吸着させ、この金属を剥
離するのに要する引張力をロードセル１１で測定した結
果を時間軸上にプロットすることにより過渡特性を求め
ていた。
属柱９を静電チャック表面５に吸着させ、この金属を剥
離するのに要する引張力をロードセル１１で測定した結
果を時間軸上にプロットすることにより過渡特性を求め
ていた。
【０００６】従来の金属柱を剥離するのに要する引張力
をロードセルで測定してこれから過渡特性を求める方法
には、１回の測定では時間軸上の一点での吸着力しか
求まらないので過渡特性を求めるには何回も測定を繰り
返さなければならず労力と時間を要する、測定値のば
らつきが大きく再現性に乏しい、測定では吸着物とし
て金属柱を使用しており実際に吸着するウエハとは材質
・形状が異なる、引張機構やロードセルを有する特別
な装置が必要であるなどの問題があった。
をロードセルで測定してこれから過渡特性を求める方法
には、１回の測定では時間軸上の一点での吸着力しか
求まらないので過渡特性を求めるには何回も測定を繰り
返さなければならず労力と時間を要する、測定値のば
らつきが大きく再現性に乏しい、測定では吸着物とし
て金属柱を使用しており実際に吸着するウエハとは材質
・形状が異なる、引張機構やロードセルを有する特別
な装置が必要であるなどの問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決するためにウエハを使用して静電チャックの過渡
特性を連続的に短時間で、しかも簡単な装置で測定でき
る方法を提供することを目的としている。
を解決するためにウエハを使用して静電チャックの過渡
特性を連続的に短時間で、しかも簡単な装置で測定でき
る方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明における静電チャ
ックの過渡特性評価装置及び方法はウエハ及び静電チャ
ック用電極により構成される静電容量の変化を測定する
ことにより静電チャックの過渡特性を測定することを主
要な特徴とする。
ックの過渡特性評価装置及び方法はウエハ及び静電チャ
ック用電極により構成される静電容量の変化を測定する
ことにより静電チャックの過渡特性を測定することを主
要な特徴とする。
【０００９】本発明の構成は下記に示す通りである。即
ち、本発明は絶縁膜表面（５）との間に絶縁膜（２）を
配置した、静電チャック用電極（１）を複数有する絶縁
膜（２）表面にウエハ（３）を吸着固定することを目的
とする静電チャックにおいて、直流電圧源（６）の第１
の端子は、前記静電チャック用電極（１）の第１のグル
ープと第１のキャパシタンス（８）の一端に接続されて
おり、該第１のキャパシタンス（８）の他の一端は容量
計（４）に接続されており、該容量計（４）の他の一端
は、第２のキャパシタンス（８′）の一端に接続されて
おり、該第２のキャパシタンス（８′）の他の一端は前
記静電チャック用電極（１）の第２のグループとインダ
クタンス（７）に接続されており、該インダクタンス
（７）の他の一端は前記直流電圧源（６）の第２の一端
に接続されていることを特徴とする静電チャックの過渡
特性評価装置としての構成を有するものであり、或いは
また、
ち、本発明は絶縁膜表面（５）との間に絶縁膜（２）を
配置した、静電チャック用電極（１）を複数有する絶縁
膜（２）表面にウエハ（３）を吸着固定することを目的
とする静電チャックにおいて、直流電圧源（６）の第１
の端子は、前記静電チャック用電極（１）の第１のグル
ープと第１のキャパシタンス（８）の一端に接続されて
おり、該第１のキャパシタンス（８）の他の一端は容量
計（４）に接続されており、該容量計（４）の他の一端
は、第２のキャパシタンス（８′）の一端に接続されて
おり、該第２のキャパシタンス（８′）の他の一端は前
記静電チャック用電極（１）の第２のグループとインダ
クタンス（７）に接続されており、該インダクタンス
（７）の他の一端は前記直流電圧源（６）の第２の一端
に接続されていることを特徴とする静電チャックの過渡
特性評価装置としての構成を有するものであり、或いは
また、
【００１０】ウエハ（３）を吸着固定することを目的と
する静電チャックにおいて、ウエハ（３）の吸着過程で
ウエハ（３）及び静電チャック用電極（１）により構成
される静電容量の変化を測定することにより吸着過渡特
性を測定することを特徴とする静電チャックの過渡特性
評価方法としての構成を有するものであり、或いはま
た、
する静電チャックにおいて、ウエハ（３）の吸着過程で
ウエハ（３）及び静電チャック用電極（１）により構成
される静電容量の変化を測定することにより吸着過渡特
性を測定することを特徴とする静電チャックの過渡特性
評価方法としての構成を有するものであり、或いはま
た、
【００１１】ウエハ（３）の剥離過程でウエハ（３）及
び静電チャック用電極（１）により構成される静電容量
の変化を測定することにより剥離過渡特性を測定するこ
とを特徴とする静電チャックの過渡特性評価方法として
の構成を有するものである。更にまた、
び静電チャック用電極（１）により構成される静電容量
の変化を測定することにより剥離過渡特性を測定するこ
とを特徴とする静電チャックの過渡特性評価方法として
の構成を有するものである。更にまた、
【００１２】吸着されるウエハ（３）として上に凸状に
反ったウエハ（３）を使用することを特徴とする静電チ
ャックの過渡特性評価方法としての構成を有するもので
ある。
反ったウエハ（３）を使用することを特徴とする静電チ
ャックの過渡特性評価方法としての構成を有するもので
ある。
【００１３】
【作用】図１に示すように単極型静電チャック表面５に
ウエハ３を載せたとき、微視的にはウエハ３と静電チャ
ック表面５の間には隙間ｘができる。静電チャック用電
極１とウエハ３の間に電圧を印加すると静電力が生じウ
エハ３が静電チャック表面５に吸いつけられていくの
で、ウエハ３と静電チャック表面５の隙間ｘは時間とと
もに小さくなる。このときウエハ３及び静電チャック用
電極１により構成される静電容量Ｃm （＝Ｃ1 ）は隙間
の平均距離をｘave 、絶縁膜厚をｄ、絶縁膜の誘電率を
ε、真空の誘電率をε0 、静電チャック用電極面積をＳ
とするとＣm ＝Ｓ／（ｘ／ε0 ＋ｄ／ε）で与えられ
る。ウエハ３が静電チャック表面５に吸いつけられてい
くに従ってＣm は増加していき、ウエハ３が静電チャッ
ク表面５に吸着されｘ≒０になると定常値Ｃm ＝εＳ／
ｄに落ち着く。従って、Ｃm の時間変化は静電チャック
の吸着過渡特性を反映している。測定値Ｃm は吸着させ
るウエハ３の形状及びウエハ３の静電チャック表面５に
接する面の状態、ε、ｄにより変わるため種類の異なる
静電チャック間で直接Ｃm を比較することはできないが
評価用リファレンス・ウエハを用意し定常状態になるま
での時間ｔsat を比較することによって種類の異なる静
電チャック間で過渡特性の比較を行うことができる。特
に評価用リファレンス・ウエハとして上に凸状のウエハ
を用いれば縁を拘束したダイヤフラムのように一定の力
が働いたときのように急激にウエハが動き静電チャック
表面に密着するためＣm の変化が急峻になるのでｔsat
を求めやすい。
ウエハ３を載せたとき、微視的にはウエハ３と静電チャ
ック表面５の間には隙間ｘができる。静電チャック用電
極１とウエハ３の間に電圧を印加すると静電力が生じウ
エハ３が静電チャック表面５に吸いつけられていくの
で、ウエハ３と静電チャック表面５の隙間ｘは時間とと
もに小さくなる。このときウエハ３及び静電チャック用
電極１により構成される静電容量Ｃm （＝Ｃ1 ）は隙間
の平均距離をｘave 、絶縁膜厚をｄ、絶縁膜の誘電率を
ε、真空の誘電率をε0 、静電チャック用電極面積をＳ
とするとＣm ＝Ｓ／（ｘ／ε0 ＋ｄ／ε）で与えられ
る。ウエハ３が静電チャック表面５に吸いつけられてい
くに従ってＣm は増加していき、ウエハ３が静電チャッ
ク表面５に吸着されｘ≒０になると定常値Ｃm ＝εＳ／
ｄに落ち着く。従って、Ｃm の時間変化は静電チャック
の吸着過渡特性を反映している。測定値Ｃm は吸着させ
るウエハ３の形状及びウエハ３の静電チャック表面５に
接する面の状態、ε、ｄにより変わるため種類の異なる
静電チャック間で直接Ｃm を比較することはできないが
評価用リファレンス・ウエハを用意し定常状態になるま
での時間ｔsat を比較することによって種類の異なる静
電チャック間で過渡特性の比較を行うことができる。特
に評価用リファレンス・ウエハとして上に凸状のウエハ
を用いれば縁を拘束したダイヤフラムのように一定の力
が働いたときのように急激にウエハが動き静電チャック
表面に密着するためＣm の変化が急峻になるのでｔsat
を求めやすい。
【００１４】図２のように静電チャック用電極が双極型
の場合はＣm ＝Ｃ2 ／２となるが作用は単極型静電チャ
ックの場合と同じである。また、ここでは吸着過渡特性
についてのみ述べたが剥離過渡特性は全く逆過程であり
吸着過渡特性と同様に測定できる。
の場合はＣm ＝Ｃ2 ／２となるが作用は単極型静電チャ
ックの場合と同じである。また、ここでは吸着過渡特性
についてのみ述べたが剥離過渡特性は全く逆過程であり
吸着過渡特性と同様に測定できる。
【００１５】
【実施例】以下に本発明の実施例を双極型静電チャック
の吸着過渡特性の測定を例に詳述する。本例では吸着物
として上に凸状の評価用リファレンス・ウエハを用いた
場合を説明する。図３は測定における各機器の結線図で
ある。図３において１は静電チャック用電極、２は絶縁
膜、３は評価用リファレンス・ウエハ、４は容量計、５
は静電チャック表面、６は高圧直流電源、７は容量計４
の交流の測定電流が高圧直流電源６に流れるのを防ぐブ
ロッキング用のインダクンス、８及び８′は高圧の直流
電圧が容量計にかかるのを防ぐブロッキング用のキャパ
シタンスである。
の吸着過渡特性の測定を例に詳述する。本例では吸着物
として上に凸状の評価用リファレンス・ウエハを用いた
場合を説明する。図３は測定における各機器の結線図で
ある。図３において１は静電チャック用電極、２は絶縁
膜、３は評価用リファレンス・ウエハ、４は容量計、５
は静電チャック表面、６は高圧直流電源、７は容量計４
の交流の測定電流が高圧直流電源６に流れるのを防ぐブ
ロッキング用のインダクンス、８及び８′は高圧の直流
電圧が容量計にかかるのを防ぐブロッキング用のキャパ
シタンスである。
【００１６】以上のように構成された実施例についてそ
の動作を説明する。
の動作を説明する。
【００１７】吸着過渡特性を測定したい静電チャック上
に評価用リファレンス・ウエハ３を載せ、容量計４の読
みＣm が定常になるまで約１分程度待ち、この値を記録
する。次に静電チャックに任意の直流電圧を印加すると
同時に任意の一定時間間隔で容量計４の読みＣm を記録
する。この時間間隔は静電チャックの時定数により決定
するが一般的には５秒位が適当である。基本的には容量
計４の読みＣm が定常値になるまで測定を続ける。測定
後、静電チャックの電圧を印加してから容量Ｃm が定常
値をとるまでの時間ｔsat を読み取る。
に評価用リファレンス・ウエハ３を載せ、容量計４の読
みＣm が定常になるまで約１分程度待ち、この値を記録
する。次に静電チャックに任意の直流電圧を印加すると
同時に任意の一定時間間隔で容量計４の読みＣm を記録
する。この時間間隔は静電チャックの時定数により決定
するが一般的には５秒位が適当である。基本的には容量
計４の読みＣm が定常値になるまで測定を続ける。測定
後、静電チャックの電圧を印加してから容量Ｃm が定常
値をとるまでの時間ｔsat を読み取る。
【００１８】容量Ｃm の変化が緩やかで定常値になる時
刻が曖昧な場合は、静電チャック表面に真空チャックを
形成し、大気中で静電チャックを切った状態で真空チャ
ックのみ働かせた時の容量Ｃm-vac を測定し、この値の
ｙ％（例９５％）に達するのに要する時間をｔsat と規
定して比較することも可能である。また、測定結果を左
右する評価用リファレンス・ウエハ３の反り量及び種類
は実際に吸着するウエハに応じて決定しなければならな
い。
刻が曖昧な場合は、静電チャック表面に真空チャックを
形成し、大気中で静電チャックを切った状態で真空チャ
ックのみ働かせた時の容量Ｃm-vac を測定し、この値の
ｙ％（例９５％）に達するのに要する時間をｔsat と規
定して比較することも可能である。また、測定結果を左
右する評価用リファレンス・ウエハ３の反り量及び種類
は実際に吸着するウエハに応じて決定しなければならな
い。
【００１９】図４は吸着過渡特性の実測例である。本測
定ではベアシリコンウエハにタングステンをＲＦスパッ
タして上に凸状に３７μｍそらした評価用リファレンス
・ウエハを使用しており、図４よりｔsat ＝１４５〔ｓ
ｅｃ〕である。
定ではベアシリコンウエハにタングステンをＲＦスパッ
タして上に凸状に３７μｍそらした評価用リファレンス
・ウエハを使用しており、図４よりｔsat ＝１４５〔ｓ
ｅｃ〕である。
【００２０】以上により静電チャックの過渡特性を連続
的に短時間で、しかも簡単な装置で測定することができ
る。
的に短時間で、しかも簡単な装置で測定することができ
る。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、静電チャックの吸着・
剥離特性を連続的に短時間で、しかも簡単な装置で測定
することがてきる。従って、本発明は電子ビーム描画装
置等の半導体製造装置の信頼性の向上に寄与する。
剥離特性を連続的に短時間で、しかも簡単な装置で測定
することがてきる。従って、本発明は電子ビーム描画装
置等の半導体製造装置の信頼性の向上に寄与する。
【図１】単極型静電チャックを用いた本発明の動作原理
説明図である。
説明図である。
【図２】双極型静電チャックを用いた本発明の動作原理
説明図である。
説明図である。
【図３】双極型静電チャックを用いた本発明の実施例の
構成図である。
構成図である。
【図４】吸着過渡特性の実測例である。
【図５】従来の吸着・過渡特性測定方法である。
１ 静電チャック用電極
２ 絶縁膜
３ ウエハ（評価用リファレンス・ウエハ）
４ 容量計
５ 静電チャック表面
６ 高圧直流電源
７ インダクタンス
８ 第１のキャパシタンス
８′ 第２のキャパシタンス
９ 金属柱
１０ 金属鎖
１１ ロードセル
Claims (4)
- 【請求項１】 絶縁膜表面との間に絶縁膜を配置した、
静電チャック用電極を複数有する絶縁膜表面にウエハを
吸着固定することを目的とする静電チャックにおいて、 直流電圧源の第１の端子は、前記静電チャック用電極の
第１のグループと第１のキャパシタンスの一端に接続さ
れており、該第１のキャパシタンスの他の一端は容量計
に接続されており、該容量計の他の一端は、第２のキャ
パシタンスの一端に接続されており、該第２のキャパシ
タンスの他の一端は前記静電チャック用電極の第２のグ
ループとインダクタンスに接続されており、該インダク
タンスの他の一端は前記直流電圧源の第２の一端に接続
されていることを特徴とする静電チャックの過渡特性評
価装置。 - 【請求項２】 ウエハを吸着固定することを目的とする
静電チャックにおいて、ウエハの吸着過程でウエハ及び
静電チャック用電極により構成される静電容量の変化を
測定することにより吸着過渡特性を測定することを特徴
とする静電チャックの過渡特性評価方法。 - 【請求項３】 ウエハの剥離過程でウエハ及び静電チャ
ック用電極により構成される静電容量の変化を測定する
ことにより剥離過渡特性を測定することを特徴とする静
電チャックの過渡特性評価方法。 - 【請求項４】 吸着されるウエハとして上に凸状に反っ
たウエハを使用することを特徴とする前記請求項２もし
くは請求項３の内、いずれか一項記載の静電チャックの
過渡特性評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21015591A JP2965176B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 静電チャックの過渡特性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21015591A JP2965176B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 静電チャックの過渡特性評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0536806A true JPH0536806A (ja) | 1993-02-12 |
| JP2965176B2 JP2965176B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=16584682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21015591A Expired - Lifetime JP2965176B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 静電チャックの過渡特性評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2965176B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006351726A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 静電チャックの評価方法 |
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| JP2011018849A (ja) * | 2009-07-10 | 2011-01-27 | Hitachi High-Technologies Corp | 半導体検査装置及び半導体検査方法 |
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| US12020911B2 (en) | 2019-03-08 | 2024-06-25 | Applied Materials, Inc. | Chucking process and system for substrate processing chambers |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP21015591A patent/JP2965176B2/ja not_active Expired - Lifetime
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