JP2007019524A - 離脱状態判断方法及び真空処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電チャックより基板を離脱させる際の残留吸着力を低減させる技術、及び、離脱の際の状態を判断できる技術を提供する。
【解決手段】残留電荷量はウエハ１の搬送状態に影響を与えるので、静電チャックプレート３上からウエハ１を離脱させる際に、流れる電流値を検出し、静電チャックの残留電荷を算出し、残留電荷量を求めることにより、ウエハ１の搬送状態を知る。また、更に、残留電荷量に応じ静電吸着とは逆極性の逆バイアスを印加するようにし、残留電荷を消滅させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、基板を静電気力でクランプする技術にかかり、特に、静電吸着を解除する際の残留吸着力に関する。

従来より、スパッタリング装置やエッチング装置等の、真空雰囲気中で基板を処理する真空処理装置には、静電気力によって基板を吸着保持する静電チャックが広く用いられている。

しかし、静電チャックへの電圧印加を終了させ、静電吸着を解除しようとしても、静電チャックと基板間の電荷は完全には消滅せず、残留電荷が残ってしまう。このような残留電荷は残留吸着力を発生させるため、静電吸着の解除後、リフトピン等によって基板を静電チャックから離脱させる際に、基板がリフトピン上で振動したり、リフトピン上から脱落する等の不都合がある。

この場合、基板の搬送ができなくなったり、後工程での処理に支障をきたすため、結果的に、最終製品の歩留が低下してしまうという問題がある。

上記のような不都合を解決するため、従来技術でも、静電吸着を解除する際に逆電圧(静電吸着時の印加電圧とは逆極性の電圧)を静電チャックに印加し、残留電荷を積極的に消滅させる方法がある。

逆電圧の印加によって残留電荷を完全に消滅させる場合には、逆電圧の大きさと印加時間を、残留電荷量に応じて設定する必要があるが、従来では、例えば基板を静電チャック上から離脱させる際の音の大小や、リフトピン上で振動する際の振動音の大小や、基板の振動状態(振幅)を目視することにより、残留吸着力の大小を推定し、逆電圧の印加量を決定していた。

このように、従来技術では、残留吸着力を観察者の主観によって推定しており、そのため、残留電荷の有無は判断できても、残留電荷量を定量的に評価できなかった。

その結果、正確な逆電圧の印加量を求めることができず、逆電圧の印加量が少ないと、残留電荷を消滅させられず、その逆に印加量が過剰であると、残留電荷とは逆極性の電荷を発生させてしまい、いずれの場合でも残留吸着力を消滅させることはできない。

そして、多数の基板を連続して処理する場合、静電チャック上に残留電荷が残っている状態で次の基板を静電吸着し、薄膜形成等を行おうとすると、各基板の吸着状態が区々になるため、基板間の処理結果にばらつきが生じるという問題がある。

本発明は、上記従来技術の課題を解決するために創作されたもので、その目的は、基板を静電チャックから正常に引き離せたか否かを判断する技術を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、残留電荷を正確に消滅させられる技術を提供することにある。

本発明は上記従来技術の課題を解決するために創作されたものであり、請求項１に記載された発明は、誘電体中に配置された電極を有する静電チャック上に被吸着物を載置し、前記電極に吸着電圧を印加して前記被吸着物を静電吸着し、前記吸着電圧の印加を解除した後、前記被吸着物を前記静電チャック上から離脱させる場合に、前記離脱の前に、前記電極と前記被吸着物に蓄積された電荷によって放電電流を流した後、前記離脱させる際に流れる電流の状態を測定し、前記被吸着物の離脱状態を判断することを特徴とする離脱状態判断方法である。
請求項２記載の発明は、誘電体中に電極が配置された静電チャックを有し、該静電チャック上に被吸着物を載置し、真空雰囲気中で前記電極に吸着電圧を印加して前記被吸着物を静電吸着できるように構成された真空処理装置であって、前記吸着電圧の印加を解除した後、前記被吸着物を前記静電チャック上から離脱させる場合に、前記離脱の前に、前記電極と前記被吸着物に蓄積された電荷によって放電電流を流した後、前記離脱させる際に流れる電流の状態を測定できるように構成され、その測定結果により、前記被吸着物の離脱状態を判断できるように構成されたことを特徴とする真空処理装置である。

以上述べたように本発明によれば、静電チャックから被吸着物を離脱させて上昇させるときに、上昇状態の異常を検出することができるので、上昇中に異常が発生したときには直ちに上昇を停止させ、正常状態に復帰させることができる。

従って、この振動によって搬送ズレが生じ、これを放置したまま次の処理室に搬送してしまい、成膜が不完全に行われてしまうという問題や、振動がひどすぎて搬送中に基板がリフトピンから脱落してしまうというような問題を極力抑止することができ、最終製品である半導体デバイスの歩留りが低下してしまうという問題を解消することが可能になる。

また、静電チャックに残留した電荷量を正確に定量的に評価することができるため、静電チャックに滞留する電荷を適正に除去することができる。

また、本発明によれば、常に安定した条件で成膜等の処理を行うことができるので、半導体デバイスの製造工程における歩留まりを向上させることができる。

本発明は、上記のように構成されており、基板を静電チャック上から脱離させる際の状態を検出できるようになっている。

先ず、静電チャックに吸着された基板を脱離させる場合の電荷の状態を説明する。図１(ａ)、(ｂ)、図２(ｃ)、(ｄ)を参照し、符号２は静電チャックであり、誘電体で構成された静電チャックプレート３と、該静電チャックプレート３内に配置された２枚の電極２１、２２を有している。２枚の電極２１、２２は、それぞれ電流計１２、１３を介して電源装置１１に接続されており、一方の電極２１にはグラウンド電圧を印加し、他方の電極２２には、所望電圧を印加できるように構成されている。

電源装置１１による電極２２への印加電圧と、その際に電極２２に流れた電流(電流計１３による測定値)の関係を、図５のタイミングチャートに示す。

先ず、静電チャック２上に被吸着物(ウェハ)１を載置した後、時刻ｔ_onで電源装置１１を起動し、電極２２に正電圧を印加する。

静電チャックプレート３や被吸着物１により、電極２１、２２間にはコンデンサが形成されているため、電極２１、２２間に電圧を印加するとそのコンデンサが充電され、瞬間的に大きな充電電流Ｉ₀が流れる。

図１(ａ)はその状態を示しており、充電電流Ｉ₀が矢印の方向(電極２２に向かう方向)に流れることにより、正電圧が印加された電極２２の表面近傍に位置する静電チャックプレート３内部には負電荷１５が誘起され、また、静電チャックプレート３表面近傍の、負電荷１５に対向する位置には正電荷１７が誘起される。

他方、静電チャックプレート３の、グラウンド電圧が印加された電極２１の表面近傍には、正電荷１４が誘起され、それに対応する表面近傍位置には、負電荷１６が誘起される。

静電チャックプレート３表面近傍に誘起された正負の電荷１７、１６は、電荷１７、１６とは逆極性の電荷１９、１８を、被吸着物１裏面側の対向する位置に誘起させ、その結果、それらの電荷１６〜１９間に発生する静電気力や、被吸着物１を流れる微少な電流により、被吸着物１は静電チャック２の表面に静電吸着される。

電荷１６〜１９が誘起された後、充電電流Ｉ₀は流れなくなり、被吸着物１は、静電チャック２表面に吸着された状態になる。その状態では、電極２１、２２間に存在する等価的な抵抗成分に僅かなリーク電流だけが流れる。

その後、静電吸着を終了するために、図５のグラフの時刻ｔ_offにて電源装置１１を切り離し、２枚の電極２１、２２間を短絡させると、蓄積されていた電荷１４〜１９が放出されることにより、放電電流Ｉ₁が流れる。
図１(ｂ)はその状態を示しており、放電電流Ｉ₁が矢印の方向(充電電流Ｉ₀とは逆方向)に流れることにより、蓄積されていた電荷１４〜１９は次第に減少する。

電荷１４〜１９の減少に従い、放電電流Ｉ₁も減少するが、放電電流Ｉ₁が全く流れない状態になっても、静電吸着時に発生した電荷１４〜１９は完全には消滅しない。

消滅しないばかりでなく、被吸着物１が熱膨張する際の物理現象により、静電チャックプレート３表面近傍と、被吸着物１裏面側には、静電誘導による電荷１６〜１９とは逆極性の電荷が発生する場合がある。

図２(ｃ)の符号６〜８は、その逆極性の残留電荷を示しており、被吸着物１裏面と静電チャックプレート３表面の対向する位置では、残留電荷６〜９は互いに逆極性になっており、互いに引き合うため、残留吸着力が発生し、被吸着物１は静電チャックプレート３に吸着されてしまう(但し、残留電荷６〜９は、静電誘導による電荷１６〜１９と同極性の場合もある。その場合でも、被吸着物１と静電チャックプレート３の間に残留吸着力が発生し、被吸着物１は静電チャックプレート３に吸着されてしまう)。

その状態で、リフトピン１０によって被吸着物１を持ち上げる(図５の時刻ｔ₁)と、静電チャックプレート３表面近傍の残留電荷６、７と対になっていた被吸着物１裏面側の残留電荷８、９が存在しなくなるため、静電誘導により、静電チャックプレート３内部の電極２１、２２に、被吸着物１の残留電荷８、９と同極性の電荷６ａ、７ａが誘起される。

図２(ｄ)はその状態を示しており、その電荷６a、７aが誘起される際には、矢印で示す方向に離脱電流Ｉ₃が流れる。この離脱電流Ｉ₃が流れる方向は、充電電流Ｉ₀と同じ方向であり、その大きさは、脱離電流が時刻ｔ₁から時刻ｔ₂の間流れているものとすると、下記(１)式、

であらわされる時間積分値が、静電チャック２の残留電荷６、７の大きに比例している。

図６は、電極２１、２２に流れた離脱電流Ｉ₃の部分拡大図である。流れる脱離電流Ｉ₃に対し、電流計１２、１３が互いに逆向きに挿入されているので、電極２１、２２に流れる離脱電流Ｉ₃は互いに逆になっている。

上述した図５は、被吸着物１が静電チャックプレート３から引き離される際に、リフトピン１０上で振動した場合のグラフであり、被吸着物１が持ち上げられる瞬間に、被吸着物１と静電チャック２との間に形成されるコンデンサの容量が振動するため、その僅かな期間(図５では時刻ｔ₁〜ｔ₃の期間)は、コンデンサの容量変動により、電極２１、２２に振動電流が流れる。

このような振動電流の大きさと回数は、被吸着物１の物理的な振動の大きさと回数に対応しているので、電流計１２、１３によってモニターすることにより、被吸着物１のリフトピン１０上での挙動を知ることができる。

以上説明したように、被吸着物１を静電チャックプレート３上から引き離す際の静電誘導による離脱電流Ｉ₃や振動電流は、静電チャック２の残留電荷６、７の大きさや、被吸着物１のリフトピン１０上での挙動を反映しているので、それらを測定することで、被吸着物の静電チャック上からの移動状態を知ることができる。

この場合、放電電流が流れた後に離脱する際の電流値を測定すれば、静電チャックに残留した電荷量を算出できる。また、流れる電流の向きから残留電荷の極性も知ることができる。更に、電流値の測定に加え、振動の周期や大きさを一緒に測定すると、基板の挙動も知ることができる。

次に、静電チャックに基板を配置する場合の電荷の状態を説明する。
上述したように、電極２１、２２への電圧印加を停止し、その間を短絡させても、静電チャックプレート３表面近傍には残留電荷６、７が残っており、それにより、残留吸着力が発生してしまう。従って、被吸着物１を静電チャック２上から持ち上げる前に、図２(ｃ)に示した状態から電源装置１１内の電圧源１１aの極性を静電吸着時とは逆向きに反転させ、電極２１、２２に逆バイアスを印加する。

図３はその状態を示しており、逆バイアス印加によって電流Ｉ₄を流すと、電界放射等のある種の物理現象の影響により、静電チャックプレート３表面近傍の残留電荷６、７の大きさは減少し、その結果、残留吸着力は弱まり、または消滅すると考えられる。

このように、逆バイアス印加により、残留吸着力を弱めることができるが、残留吸着力がある場合、その大きさは、被吸着物１を静電チャック２上から引き離す際に流れた離脱電流Ｉ₃の大きさに比例するから、その脱離電流Ｉ₃の電流値が小さいほど残留吸着力は小さくなっている。

離脱電流Ｉ₃の大きさを目安とし、逆バイアスの大きさ及び印加時間と残留吸着力との関係を図７に示す。

図７において、記号◆は印加時間が１秒の場合の離脱電流Ｉ₃の値を示し、記号●は印加時間３秒の場合の離脱電流Ｉ₃の値を示している。逆バイアスの電圧を大きくしていくと、離脱電流Ｉ₃の値は小さくなり、残留吸着力が減少するのが判る。

離脱電流Ｉ₃の値がゼロになると、残留吸着力はゼロになるが、印加時間が短い場合には、大きな逆バイアスを印加することが必要になる。３秒間印加する場合は３０５Ｖの逆バイアスでよいが、１秒間印加する場合は６３０Ｖの逆バイアスが必要になる。

逆バイアスの大きさがそれ以上になると、離脱電流Ｉ₃の値は、逆バイアスを印加しない場合とは逆向きになり、逆バイアスが大きくなるにつれてその方向に増加していく。これは電極２１、２２に対する逆バイアスの印加が過剰となり(電圧値と印加時間との相関関係で定まる逆バイアス印加条件が適正値を超えている)、残留電荷６、７を相殺する以上に電荷が注入され、残留電荷６、７と逆符号の電荷が発生してしまったことを意味している。

その場合も、過剰に注入された電荷により、残留起電力が発生するので望ましくない。従って、電極２１、２２に逆バイアスを印加して残留電荷量を相殺する場合には、残留電荷量を正しく測定し、それをゼロとする(あるいは静電チャックと被吸着物とプロセスに合わせて最適化する)ような、適正な印加時間と逆バイアス値を選ぶ必要のあることが判る。

具体的には、多数の被吸着物を連続して処理する場合、先ず、被吸着物を引き離す際に離脱電流Ｉ₃の値を測定しておき、その電流値によって印加する逆バイアスの大きさと時間(印加量)を決定し、実際に被吸着物を処理した後、離脱電流Ｉ₃を測定すると、逆バイアスの印加量を修正することが可能になり、その結果、残留吸着力を高精度で消滅させることが可能になる。

本発明は、上記知見に基いて創作されたものであり、その残留吸着力低減方法は、誘電体と、該誘電体中に配置された電極を有する静電チャック上に被吸着物を配置し、前記電極に吸着電圧を印加して前記被吸着物を静電吸着し、前記吸着電圧を解除した後、前記電極に、前記吸着電圧とは逆極性の電圧を印加し、前記静電チャックと前記被吸着物との間の残留吸着力を低減させる残留吸着力低減方法であって、前記残留吸着力を低減させた後、前記被吸着物を前記静電チャック上から離脱させる際に流れる電流の状態を測定し、測定結果に基づいて、前記逆電圧の印加状態を設定することを特徴とする。

この場合には、被吸着物を静電チャック上から離脱させる際に流れる離脱電流Ｉ₃の流れ方を測定し、例えばその電流値の時間積分値により、残留吸着力を定量的に求めることができる。また、電流の方向から残留電荷の極性も分かる。

従って、被吸着体の振動音の大小や、被吸着体の振動状態(振幅)の大小を目視で判断する等の、主観的な判断が不要になり、残留吸着力を確実に消滅させることが可能になる。

上記のように逆バイアスを印加したり、又は逆バイアスを印加しない場合に、処理が終了した被吸着物を静電チャック２上から引き離した後も静電チャックプレート３表面近傍に残留電荷６、７が残っていると、未処理の被吸着物を静電チャックプレート３に載置する(リフトダウン)と、被吸着物裏面側に、静電チャックプレート３の残留電荷とは逆極性の電荷が誘起される。

図４は、図２(ｄ)に示した状態の静電チャックプレート３上に無電荷の被吸着物１を載置した後、静電チャックプレート３表面近傍の残留電荷６、７の影響により、被吸着物１裏面側に電荷２６、２７が誘起された状態を示している。この電荷２６、２７が誘起される際に電流Ｉ₅が流れる。

図８に、被吸着物１を載置する際(リフトダウン時)に流れる電流Ｉ₅のグラフを示す。この電流Ｉ₅は、離脱時の電流とは逆方向である。

その電流Ｉ₅の大きさは、静電チャック２の残留吸着力の大きさに比例しており、被吸着物に逆バイアスを印加する際に、逆バイアスの大きさを、電流Ｉ₅の大きさによって修正することが可能である。

なお、多数の被吸着物を連続して処理する場合には、被吸着物を載置する前の静電チャックの残留電荷が、被吸着物を静電チャックから離脱させる際の残留吸着力に影響を及ぼす。

従って、直前に処理を行った被吸着物を載置したときの電流Ｉ₅、印加した逆バイアスの状態、その被吸着物を引き離したときの脱離電流Ｉ₃、今回処理すべき被吸着物を載置したときの電流Ｉ₅とから、正確な逆バイアスの印加量を求めることが可能になる。

このように、本発明によれば、残留電荷がない状態で基板であるウェハを吸着保持してプロセスを行うことができるため、連続して成膜等の処理を行う場合に常に一定の吸着力でウェハを保持することができ、その結果、安定した条件で成膜等の処理を行うことが可能になっている。

なお、図１〜図４では、一方の電極２１を接地させた状態で他方の電極２２に正電圧を印加したが、電極２１、２２間の中点を接地させ、一方の電極に負電圧を印加し、他方の電極２２に正電圧を印加して被吸着物１を静電吸着してもよい。

その構成の場合、逆バイアスを印加する際には、負電圧を印加していた電極２１に正電圧を印加し、正電圧を印加していた電極２２に負電圧を印加するようにするとよい。

(１)第１の実施形態
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図９の符号７１は、本発明に係る真空処理装置の一実施形態であり、チャンバー７２を有している。チャンバー７２は、図示しない真空排気系に接続され、その上部には成膜物質であるターゲット７３が配置されている。このターゲット７３は、スパッタリング用の直流電源７４に接続され、負バイアスを印加できるように構成されている。なお、直流電源７４のプラス側はチャンバー７２とともにアースされている。

チャンバー７２内には、被吸着物であるウェハ７５を吸着保持するための静電チャック機構７６が設けられている。静電チャック機構７６は誘電体から成る静電チャックプレート７７と、該静電チャックプレート７７内に配置された電極７８、７９によって構成されている。そして、これらの電極７８、７９には、チャンバー７２の外側に設けた静電チャック電源(電源)８０が、電流導入端子８１、８２を介して接続されており、電極７８、７９間に所望の電圧を印加できるように構成されている。

また、本実施の形態においては、各電流導入端子８１、８２と静電チャック電源８０との間に、１μＡ以下の微小な電流を測定可能な電流計(電流測定手段)８３、８４が挿入されている。

一方、チャンバー７２の底部には、ウェハ７５を静電チャックプレート７７上に載せ、又は静電チャックプレート７７から離脱させるための昇降機構８５が設けられている。

また、真空処理槽７２の外部には、装置全体を制御するためのコンピュータ８６が設けられており、このコンピュータ８６は、上記昇降機構８５を上下移動させる駆動部８７と、電流計８３、８４と、静電チャック電源８０と、スパッタリング用の直流電源７４とに接続されている。なお、このコンピュータ８６はＡ／Ｄ変換ボード等のデータ収集手段を備えており、また、例えばペンレコーダ等の測定電流を記録するための手段(図示せず)を備えている。

図９に示すスパッタリング装置７１を用い、ウェハ７５にスパッタリング成膜処理を行う場合には、予め、ウェハ７５が静電チャックプレート７７から正常に離脱したときの、電極７８、７９に流れる電流を測定しておき、それにより、ウェハ７５が正常に離脱したと判断できる電流範囲をコンピュータ８６に記憶させておく。

ここでは、その電流範囲が±１００μＡであるものとし、その範囲を越えた電流が検出されたときには、直ちに搬送を停止するようなシーケンスをコンピュータ８６に組み込んでおく。

そして、チャンバー７２内を真空雰囲気にし、図示しないウェハ搬送系により、真空雰囲気を維持したままウェハ７５をチャンバー７２内に搬入し、装置全体を制御するコンピュータ８６によって昇降機構８５を上昇させ、ウェハ７５をウェハ搬送系からその上に乗せ替える。

次いで、ウェハ搬送系をチャンバー７２外に搬出した後、昇降機構８５を下降させると、ウェハ７５は静電チャックプレート７７上に載置される(リフトダウン)。コンピュータ８６によって静電チャック電源８０を制御し、所定の電圧を出力させると、ウェハ７５は静電チャック表面に吸着される。

その状態でチャンバー７２内にスパッタリングガスを導入し、ターゲット７３に負電圧を印加してスパッタリングを行い、ウェハ７５表面に薄膜を形成する。
薄膜が所定膜厚に形成されたところで、スパッタリングガスの導入とターゲット７３への電圧印加を終了する。

そして、コンピュータ８６により、昇降機構８５を上昇させ、ウェハ７５を静電チャック７６から離脱させる(リフトアップ)。その際、電流計８３、８４によって電極７８、７９に流れる電流を測定する。コンピュータ８６はその電流ピーク値をリアルタイムで検出し、この電流値と、基準電流範囲の±１００μＡとを比較することで、ウェハ７５の上昇状態が正常であるか否かを判断する。

例えば、電流ピーク値が１００μＡ以上になってしまった場合には、コンピュータ８６は搬送異常と判断し、リフトアップを中断させる命令を駆動部８７に出力し、駆動部８７が昇降機構８５等の動作を停止させる。その後、真空処理装置７１のメンテナンスを行い、正常状態に復帰させた後に一連の動作を再開する。

以上述べたように、本実施形態においては、ウェハ７５の搬送中に異常があった場合には、直ちに搬送を停止して適正に対処することができるので、搬送ズレ等により、次の処理室での処理に支障があったり、不良品が発生する等の問題が生じなくなる。
従って、最終製品の歩留りが低下してしまうという問題を解消することが可能になる。

なお、本実施形態ではスパッタリングプロセスに入る前に予め振動が発生し始める基準電流を求めておき、これと実際に測定される電流とを比較して振動状態を判断しているが、本発明はこれに限らず、予め基準電流を求めることなく最初の１枚のウェハの処理を開始してしまい、プロセス中に搬送エラーが生じたときの電流を記憶して基準電流とすることも可能である。

また、上述の実施の形態においては、スパッタリング装置を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、静電チャック機構を具備する全ての装置に適用することができるものである。この場合においては、エッチング装置、ＣＶＤ装置などの真空処理装置に適用することができる。

さらに、図９に示す実施の形態においては、２枚の電極７８、７９を設けた双極方式の静電チャック７６を示したが、本発明は単極方式の静電チャックにも適用できる。

また、上述の実施の形態の場合は、電極と逆バイアス電圧印加用の電源との間に電流計を設けるようにしたが、本発明はこれに限られず、双極方式、単極方式ともに、逆バイアス電圧印加用の電源とグラウンドとの間に電流計を配設することもできる。

(２)第２の実施形態
以下で、本発明の第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第２の実施形態も、第１の実施形態で説明した図９の真空処理装置７１を用いて説明する。

図９に示すスパッタリング装置７１において、外部よりウェハ搬送系(図示せず)に載置されたウェハ７５がチャンバー７２に搬入された場合には、装置全体を制御するコンピュータ８６からの命令によって昇降機構８５を上方に移動させてウェハ７５を受け取る。その後、昇降機構８５を下降させてウェハ７５を静電チャック７６の上に載置する(リフトダウン)。その際、各電極７８、７９と静電チャック電源８０との間を流れる電流値を電流計８３、８４によって測定する。これらの電極７８、７９間に電流が流れたということは静電チャックプレート７７に電荷が滞留していることを意味するので、ウェハ７５を離脱させる前に、コンピュータ８６はその電流値(正確には時間積分値)に基づき電極７８、７９に印加する適正な逆バイアス電圧値と印加時間を求めておく。

これらの電圧値と印加時間は一応の基準となるが、あくまで暫定的なもので、後に修正されることもある値である。その後、コンピュータ８６から静電チャック電源８０に命令を出してここから所定の電圧を出力させ、ウェハ７５をクランプして所定のスパッタリングプロセスを行う。

このプロセスの終了後、コンピュータ８６は静電チャック８０を制御し、先に決めておいた条件で、電極７８、７９に静電吸着時とは逆極性の逆バイアス電圧を印加させ、これにより静電チャックプレート７７の残留電荷量を低減させる。

その後、昇降機構８５を上昇させてウェハ７５を静電チャック７６から離脱させる(リフトアップ)。その際、電流計８３、８４によって電極７８、７９に流れる電流を測定し、コンピュータ８６によって加えた逆バイアスの値が適正であったどうかを判定し、必要に応じて先に求めた逆バイアスの電圧値と印加時間を修正する。

このように、新たなウェハが搬送されてリフトダウンされるごとに逆バイアス電圧値と印加時間を求め、リフトアップ時にこれらの値を修正するという動作を繰り返して行うことにより、ウェハの処理枚数が増すごとに逆バイアス電圧値と印加時間の値が適正な値に近づくので、静電チャックプレート７７に滞留する電荷を適正に除去することができる。

以上述べたように本実施の形態によれば、残留電荷を低減させた状態でウェハ７５を吸着保持してスパッタリングを行うことができるため、連続してスパッタリングを行う場合に一定の吸着力でウェハ７５を保持することができる。その結果、安定した条件で成膜を行うことができるので、半導体デバイスの製造工程における歩留まりを向上させることができる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上述の実施の形態においては、スパッタリング装置を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、静電チャック機構を具備する全ての装置に適用することができるものである。この場合においては、エッチング装置、ＣＶＤ装置などの真空処理装置に適用するとより効果的である。

また、図９に示す実施の形態においては、双極方式の静電チャックを示したが、本発明は単極方式の静電チャックにも適用しうるものである。
さらに、上述の実施の形態の場合は、電極と逆バイアス電圧印加用の電源との間に電流計を設けるようにしたが、本発明はこれに限られず、双極方式、単極方式ともに、逆バイアス電圧印加用の電源とグラウンドとの間に電流計を配設することもできる。

さらにまた、上述の実施の形態では両極の電極とチャック電源間の電流を測定するようにしたが、どちらか一方の電極とチャック電源間に流れる電流を測定するように構成することも可能である。

加えて、半導体デバイスの生産ラインにおいて、成膜条件(静電チャックプレートの温度、チャック電圧、その他のプロセス条件)が設定されている場合には、その条件での逆バイアスの電圧値と印加時間をあらかじめ実験的に定めておくこともできる。これによれば、毎回コンピュータで残留電荷量の大小と逆バイアス条件を吟味することなく残留電荷量を低減した状態でウェハを連続的に搬送して処理を行うことができ、処理時間の短縮化ひいては生産効率の向上を達成することができる。

(ａ)：被吸着物を静電吸着するために、電極に電圧を印加したときの電荷分布を示す図 (ｂ)：その後、放電電流が流れているときの電荷分布を示す図 (ｃ)：放電電流が流れなくなった後の電荷分布を示す図 (ｄ)：被吸着物を静電チャック上から離脱させるときの電荷分布を示す図 電極に逆バイアスを印加したときの電荷分布を示す図 残留電荷が残っている静電チャック上に被吸着物を載置したときの電荷分布を示す図 静電チャックプレートの電極間に印加される電圧と、電極間に流れる電流Ｉの時間変化を示す図 ウェハをリフトアップしたときに電極間に流れる電流パルスの測定例を示すグラフ チャック終了後静電チャックプレートに印加する逆バイアス電圧と印加時間をパラメーターとした場合において、リフトアップ時の静電誘導により電極に流れる電流値を示すグラフ ウェハのリフトアップ時の電流変化とリフトダウン時の電流変化の様子を示すグラフ 本発明に係る真空処理装置の一実施の形態であるスパッタリング装置の概略構成図

符号の説明

１…ウェハ(被吸着物) ２…静電チャック ３…静電チャックプレート ６、７…残留電荷 ６ａ、７ａ…電荷 １０…リフトピン １１…静電チャック電源(電源) １２、１３…電流計 ２１、２２…電極(吸着電極) ７１…スパッタリング装置 ７２…真空処理槽 ７５…ウェハ(基板) ７６…静電チャック ７７…静電チャックプレート ７８、７９…電極(吸着電極) ８０…静電チャック電源 ８３、８４…電流計 ８５…昇降機構 ８６…コンピュータ

Claims (10)

1. 誘電体と、該誘電体中に配置された電極を有する静電チャック上に被吸着物を載置し、前記電極に吸着電圧を印加して前記被吸着物を静電吸着し、前記吸着電圧の印加を解除した後、前記被吸着物を前記静電チャック上から離脱させる場合に、
   前記離脱の前に、前記静電チャックと前記被吸着物に蓄積された電荷によって放電電流を流した後、前記離脱させる際に流れる電流値を測定し、
   この電流の値に基づいて上記静電チャックに残留した電荷量とその極性を算出することを特徴とする静電チャックの残留電荷量測定方法。
2. 誘電体と、該誘電体中に配置された電極を有する静電チャック上に被吸着物を載置し、前記電極に吸着電圧を印加して前記被吸着物を静電吸着する場合に、
   前記被吸着物を載置する際に、前記電極に流れる電流値を測定し、
   該電流値から、上記静電チャックに残留した電荷量とその極性を算出することを特徴とする静電チャックの残留電荷量測定方法。
3. 誘電体と、該誘電体中に配置された電極を有する静電チャック上に被吸着物を載置し、前記電極に吸着電圧を印加して前記被吸着物を静電吸着し、前記吸着電圧の印加を解除した後、前記被吸着物を前記静電チャック上から離脱させる場合に、
   前記離脱の前に、前記電極と前記被吸着物に蓄積された電荷によって放電電流を流した後、前記離脱させる際に流れる電流の状態を測定し、前記被吸着物の離脱状態を判断することを特徴とする移動状態判断方法。
4. 誘電体と、該誘電体中に配置された電極を有する静電チャック上に被吸着物を配置し、前記電極に吸着電圧を印加して前記被吸着物を静電吸着し、前記吸着電圧を解除した後、前記電極に、前記吸着電圧とは逆極性の電圧を印加し、前記静電チャックと前記被吸着物との間の残留吸着力を低減させる残留吸着力低減方法であって、
   前記残留吸着力を低減させた後、前記被吸着物を前記静電チャック上から離脱させる際に流れる電流の状態を測定し、測定結果に基づいて、前記逆電圧の印加状態を設定することを特徴とする残留吸着力低減方法。
5. 誘電体と、該誘電体中に配置された電極を有する静電チャック上に被吸着物を載置し、前記電極に吸着電圧を印加して前記被吸着物を静電吸着し、前記吸着電圧を解除した後、前記電極に、前記吸着電圧とは逆極性の電圧を印加し、前記静電チャックと前記被吸着物との間の残留吸着力を低減させる残留吸着力低減方法であって、
   前記被吸着物を前記静電チャック上に載置する際に流れる電流の状態を測定し、測定結果に基づいて、前記逆電圧の印加状態を設定することを特徴とする残留吸着力低減方法。
6. 前記逆電圧の印加状態を設定する際、既に残留吸着力を低減させた被吸着物に印加した逆電圧を考慮することを特徴とする請求項４又は請求項５のいずれか１項記載の残留吸着力低減方法。
7. 誘電体中に電極が配置された静電チャックを有し、該静電チャック上に被吸着物を載置し、真空雰囲気中で前記電極に吸着電圧を印加して前記被吸着物を静電吸着できるように構成された真空処理装置であって、
   前記吸着電圧の印加を解除した後、前記被吸着物を前記静電チャック上から離脱させる場合に、前記離脱の前に、前記電極と前記被吸着物の間に蓄積された電荷によって放電電流を流した後、前記離脱させる際に流れる電流の状態を測定できるように構成されたことを特徴とする真空処理装置。
8. 誘電体中に電極が配置された静電チャックを有し、該静電チャック上に被吸着物を載置し、真空雰囲気中で前記電極に吸着電圧を印加して前記被吸着物を静電吸着できるように構成された真空処理装置であって、
   前記静電チャック上に前記被吸着物を載置する際に流れる電流を測定できるように構成されたことを特徴とする真空処理装置。
9. 誘電体中に配置された電極を有する静電チャック上に被吸着物を載置し、前記電極に吸着電圧を印加して前記被吸着物を静電吸着し、前記吸着電圧の印加を解除した後、前記被吸着物を前記静電チャック上から離脱させる場合に、
   前記離脱の前に、前記電極と前記被吸着物に蓄積された電荷によって放電電流を流した後、前記離脱させる際に流れる電流の状態を測定し、
   前記被吸着物の離脱状態を判断することを特徴とする離脱状態判断方法。
10. 誘電体中に電極が配置された静電チャックを有し、
    該静電チャック上に被吸着物を載置し、真空雰囲気中で前記電極に吸着電圧を印加して前記被吸着物を静電吸着できるように構成された真空処理装置であって、
    前記吸着電圧の印加を解除した後、前記被吸着物を前記静電チャック上から離脱させる場合に、
    前記離脱の前に、前記電極と前記被吸着物に蓄積された電荷によって放電電流を流した後、前記離脱させる際に流れる電流の状態を測定できるように構成され、
    その測定結果により、前記被吸着物の離脱状態を判断できるように構成されたことを特徴とする真空処理装置。

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