TWI505395B - Substrate management method - Google Patents

Description

基板管理方法

本發明，係有關於基板管理方法，更詳細而言，係有關於主要將矽晶圓作為應處理之基板，並在將基板吸著並保持於所謂的雙極型之靜電吸盤上的狀態下而施加特定之處理的情況時，以不會在矽晶圓之吸著中以及該吸著前後而使基板產生破損的方式，來對基板狀態進行管理者。

在半導體製造工程中，為了得到所期望之裝置構造，係進行有PVD法、CVD法等所致之成膜處理、離子注入處理、熱處理或是蝕刻處理等之各種的處理，在進行此些之處理的真空處理裝置中，為了在真空氛圍中之處理室處，而將身為應處理基板之矽晶圓(以下，稱為「晶圓」)作定位並保持，而被設置有所謂的靜電吸盤。於先前技術中，作為靜電吸盤，例如在專利文獻1中，係週知有：在埋設有正負之電極的吸盤本體上面，將身為介電質之吸盤平板作裝著所成的所謂雙極型者。

又，依存於在真空處理裝置內所進行之處理，會有將晶圓加熱至特定溫度的情況，於此種情況中，係在吸盤本體處組入例如電阻加熱式之加熱手段，並且，形成與晶圓之背面(與被進行有特定之處理的面相反側之面)的外週緣部作面接觸之肋部，並在被此肋部所包圍之內部空間中，例如以同心狀而立起設置複數個的支持部，而構成吸盤平板，此事，係為週知。而，在晶圓之加熱、冷卻時，係構成為：經由在上述內部空間內而形成於吸盤本體上之氣體通路，來供給Ar氣體等之惰性氣體，並在藉由肋部與晶圓背面所區劃出之內部空間中，形成惰性氣體氛圍，藉由此，來對於晶圓之熱傳導作輔助，並有效率地進行晶圓之加熱或是冷卻。

然而，在上述構成之靜電吸盤中，於晶圓之加熱冷卻時，由於該晶圓與靜電吸盤間之熱膨脹差，吸盤平板之肋部或是支持部會與晶圓相摩擦，並逐漸地磨損。因此，係如同上述專利文獻1一般，經由交流電源來流動通過吸盤平板之靜電電容的交流電流，並對電流值作監視，藉由此，而將其之使用極限盡可能的迅速判斷出來，並對於起因於晶圓之吸著不良等的在處理室內之晶圓的破損作防止，而將生產性提升，此事，係從先前技術起便被進行。

另一方面，於最近，係為了將生產性更進一步的提升，而有將晶圓設為大口徑且厚度為薄者(700μm以下之厚度)的傾向。在此種晶圓中，係由於特定之處理而產生各種方向之彎曲，又，在任一之處理中，亦會成為由於晶圓之加熱或是冷卻而使晶圓之彎曲狀態產生變化。因此，不僅是在處理中，當在靜電吸盤處將產生了彎曲之晶圓作保持時、或是在處理後而解除晶圓之吸著並作搬送時，亦會有使晶圓破損的情況。其結果，若是僅對靜電吸盤之使用極限作判斷，則會產生無法在將製品之良率提升之同時亦使生產性提升的問題，關於如何對於晶圓狀態作管理一事，係成為重要。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平1-321136號公報

本發明，係有鑑於上述之點，而以提供一種能夠對於在靜電吸盤處而會導致應處理之基板的破損之基板狀態確實地作掌握之基板管理方法一事，作為課題。

為了解決上述課題，本發明，係為一種基板管理方法，係當在靜電吸盤處而將基板作保持的情況時，以不會導致該基板之破損的方式來對基板狀態作管理之基板管理方法，該靜電吸盤，係具備有：吸盤本體，係具有複數個的電極；和吸盤平板，係身為介電質，且具備有能夠與應處理之基板的外週緣部作面接觸之肋部、以及在被前述肋部所包圍之內部空間中而存在有特定之間隔地被立起設置之複數個的支持部；和氣體導入手段，係將特定之氣體導入至前述內部空間中，且該靜電吸盤，係在電極間施加特定之電壓並藉由吸盤平板來將基板作吸著，且能夠將特定之氣體供給至前述內部空間內並形成氣體氛圍，該基板管理方法，其特徵為：經由交流電源而流動通過吸盤平板之靜電電容的交流電流，並對於該電流值作監視，並且，經由氣體導入手段來流動前述氣體，並對該氣體流量作監視，而由電流值以及氣體流量中之至少其中一方的變化量來進行前述基板狀態之管理。

若依據本發明，則藉由在將基板吸著於上述構成之靜電吸盤處的狀態下，若是由於施加加熱處理或成膜處理等之特定的處理，而使得朝向使肋部與基板之外週面間的空隙變大之方向(拉張方向)的基板之彎曲變大，則由於從內部空間而經由前述空隙而來之氣體的漏洩量係會變化，因此，從氣體導入手段而來之氣體供給量係變化。另一方面，若是朝向使基板中央部從內部空間而遠離之方向(壓縮方向)的基板之彎曲變大，則由於靜電電容係變化，因此，阻抗係增加，藉由此，電流值係變化。

如此這般，在本發明中，當將基板吸著在靜電吸盤處的期間中，若是基板朝向任一方之方向而彎曲，或是該彎曲變大，則因應於此，氣體流量或是阻抗乃至交流電流值之變化係變大，藉由此，能夠對於會導致基板之破損的基板狀態作確實的掌握。其結果，能夠確實地防止在處理室內之基板的破損，而能夠在提升製品良率的同時亦使生產性提升。

另外，在本發明中，若是採用以下之構成，亦即是：若是前述電流值以及氣體流量中之至少其中一方的變化量超過了特定之臨限值，則判斷其係為會導致基板之破損的基板狀態，並對於施加在兩電極間之直流電壓以及由氣體導入手段而來之氣體的流量中之至少其中一方作控制，而消除前述基板狀態，則係能夠防止對於基板而施加過度之應力，而能夠確實地防止基板之破損。

又，若是採用下述之構成，亦即是：在將前述基板載置於吸盤平板上後，在對於前述電極施加電壓之前，而使交流電流流動，並對該電流值作監視，若是其超過了特定之臨限值，則判斷為基板不良，則能夠對於將產生有必要以上之彎曲的基板勉強地吸著在靜電吸盤上並造成破損的事態作防止，而為理想。

進而，若是採用以下之構成，亦即是：在從前述基板之吸著狀態起而停止了電壓之施加後，從前述電流值來對於從吸盤平板之基板的脫離可能狀態作判斷，則能夠對於當在剛解除吸著後而受到殘留電荷之影響並使得基板仍成為被作吸著之狀態時，由於例如為了將基板作搬送而進行舉升或是使搬送機器人作存取(access)所造成之在處理室內使基板破損的事態，確實地作防止，而為理想。

以下，參考圖面，針對將應處理之基板設為晶圓W，並在被配置於進行PVD法、CVD法等所致之成膜處理、離子注入處理、熱處理或是蝕刻處理等之處理的真空處理裝置內之靜電吸盤C處，而以不會使晶圓W破損的方式來進行管理之本發明的實施形態之基板管理方法作說明。

如圖1中所示一般，靜電吸盤C，係由被配置在省略圖示之處理室內的底部處之吸盤本體1、和被設置在此吸盤本體1之上面的身為介電質之吸盤平板2所構成。在例如氮化鋁製之吸盤本體1處，係隔著省略圖示之絕緣層而被組入有正負之電極3a、3b，並成為能夠從週知之吸盤電源E的直流電源E1來施加直流電壓。

又，在吸盤本體1處，係被形成有將上下方向作貫通之氣體通路4，此氣體通路4之下端，係經由被中介設置有質量流控制器5之氣體管6而被與收容有Ar氣體等之惰性氣體的氣體源7相通運，而此些之構件係構成本實施形態之氣體導入手段。進而，在吸盤本體1處，係被內藏有具備週知構造之電阻加熱式的加熱器8，並成為能夠將晶圓W加熱保持於特定之溫度。另外，在本實施形態中，雖係將僅設置了加熱器8者為例而作說明，但是，係並不被限定於此，亦可組入週知之冷卻手段而構成之。

吸盤平板2，例如係為氮化鋁製，並具備有能夠和晶圓W背面之外週緣部作面接觸之環狀的肋部2a、和在被肋部2a所包圍之內部空間2b內而被立起設置為同心狀之複數個的棒狀之支持部2c。於此情況，支持部2c之高度，係被設定為較肋部2a之高度而僅些許小，當在吸盤平板2表面上而將晶圓W作吸著時，係成為藉由各支持部2c來將晶圓W作支持。

而，在將晶圓W載置於吸盤平板2處後，藉由在兩電極3a、3b間施加直流電壓，而產生靜電力，並藉由此靜電力來將晶圓W吸著在吸盤平板2之表面上。此時，藉由使晶圓W背面之外週緣部與肋部2a涵蓋其之全周地而作面接觸，內部空間2b係被作略密閉。於此狀態下，若是經由氣體導入手段而供給Ar氣體，則係能夠在上述內部空間2b中形成Ar氣體氛圍。藉由此，當使加熱器8動作並對晶圓W作加熱的情況時，藉由在以肋部2a與晶圓W背面所區劃出之內部空間2b中形成Ar氣體氛圍，能夠對於熱之對晶圓W的傳導作輔助，並有效率地將晶圓W加熱。

另外，由於在晶圓W背面之外週緣部與肋部2a之間係並未設置有密封構件，因此，就算是在晶圓W背面之外週緣部與肋部2a涵蓋全周地作面接觸的情況時，亦成為會漏洩有微量(例如0.01～0.03sccm)之惰性氣體。

於此，在晶圓W處，係如圖2(a)以及(b)中所示一般，例如由於自身之應力或是形成在晶圓W表面上之薄膜的應力，而產生有壓縮方向或是拉張方向之彎曲。當將此種晶圓W吸著在靜電吸盤C上時，在藉由靜電吸盤C而將晶圓W作吸著並進行加熱處理或成膜處理的期間中、或者是在處理後而解除靜電吸盤C之吸著並進行搬送時，係有必要以使基板不會產生破損(碎裂或是缺損等)的方式來作管理。

在本實施形態中，係為了對於上述晶圓之狀態作掌握，而設為下述之構成：在吸盤電源E內之直流電源E1處串聯連接交流電源E2(未圖示)，並從交流電源E2而流動通過靜電吸盤1之靜電電容的交流電流，並從藉由週知之電流計A所測定了的電流值，來對阻抗作監視，並且，在質量流控制器5之下游側處，於氣體管6處而中介設置週知之質流計9，而對於Ar氣體之氣體流量作監視。

以下，參考圖3，針對在靜電吸盤C處而將產生了彎曲之晶圓W作吸著的情況，以晶圓W產生有壓縮方向之彎曲者為例，來對於能夠對晶圓W狀態作管理一事作說明。在本實施形態中，係如同在圖1中以假想線而作了展示一般的，設為將週知之雷射位移計配置在晶圓W之中心位置的上方，並對於在該中心位置處之位移量作測定。於此，在圖3中之藉由2點鎖線a所示者，係代表阻抗之變化，實線b，係代表氣體流量之變化，1點鎖線c，係代表位移量，點線d，係代表電流值，而，實線e，係代表對於電極之直流電壓的變化。

首先，將晶圓W載置在吸盤平板2表面上，而後，經由交流電源E2來流動交流電流，並由此時之電流計A處的電流值，來測定出靜電電容之阻抗，並且，在雷射位移計處而測定出在晶圓W之中心位置處的位移量。

接著，經由吸盤電源E之直流電源E1，來在兩電極3a、3b間施加特定之直流電壓(例如，400V)，並將晶圓W吸著在吸盤平板2表面上。此時，晶圓W背面之外週緣部係與肋部2a涵蓋其之全周地而作面接觸，而晶圓W係成為略水平的狀態(參考圖1)。若是對此時之阻抗以及中心位置作測定，則阻抗係降低(約降低10kΩ)，而晶圓W之中心位置亦朝向吸盤平板2側而位移。在此狀態下，若是經由氣體導入手段而將Ar氣體以一定之流量來導入至內部空間2b中，並藉由質流計9來對該氣體流量作測定，則其之初始的流量係變多，並隨著時間的經過而成為顯示一定之值。而後，與Ar氣體之導入同時的，而使加熱器8動作，並將晶圓W加熱至特定溫度(例如400℃)，而保持了特定時間。

在晶圓W之加熱中，藉由電流計所測定了的電流值，係為略一定，其結果，阻抗亦成為略一定，又，氣體流量以及位移量亦幾乎沒有變化。而，在經過特定時間後，若是停止加熱器8以及Ar氣體之導入，並停止對於兩電極3a、3b間之電壓的施加，而對於此時之電流值還有阻抗作測定，則係成為較吸著前者而更高出約20%，而若是藉由雷射位移計來作測定，則位移量係成為較吸著前者更大，晶圓W之壓縮方向的彎曲係變大。

藉由此，可以得知，係能夠從阻抗來對於晶圓W之彎曲狀態作確實的管理。又，藉由雷射位移計所致之測定，係得知了：當晶圓W產生有壓縮方向之彎曲的情況時，在阻抗與晶圓W之位移量中，係存在有相關，並成為略比例關係。由以上事項，可以得知，若是對於阻抗乃至電流值作測定，則能夠判斷晶圓W之彎曲量，而若是對此作管理，則能夠對於會導致晶圓W之破損的狀態作適當的管理。如此這般，在本實施形態中，由於係能夠從阻抗乃至電流值之變化，來將會導致晶圓W之破損的狀態確實地作掌握，因此，特別是能夠將處理室內之晶圓W的破損確實地作防止，而提升製品良率，並將生產性提升。

另外，當在處理中而阻抗乃至電流值係超過特定之臨限值而變化了的情況時，則能夠判斷其係為會導致晶圓之破損的狀態。於此種情況中，係一面將特定之處理適宜的中止，一面對於施加在兩電極3a、3b間之直流電壓以及從氣體導入手段而來之氣體流量的至少其中一方作控制，而將在晶圓W上施加有過度之應力的狀態消除。藉由此，能夠防止在處理室內之晶圓W的破損。另外，關於臨限值，係只要對於晶圓W之尺寸或是厚度作考慮並適宜設定即可。

又，有鑑於在阻抗與晶圓W之位移量之間係存在有相關一事，係可在將晶圓W載置於吸盤平板2上後，在將直流電壓施加在電極3a、3b處之前，而流動交流電流，並對於電流值乃至阻抗作監視，若是其超過特定之臨限值，則判斷出係在晶圓W處產生有必要以上之彎曲，若是勉強將其吸著在靜電吸盤C處，則可能會造成破損，藉由此，係能夠防止在處理室內之晶圓W的破損。

另一方面，若是採用以下之構成，亦即是：在從晶圓W之吸著狀態起而停止了直流電壓之施加後，從阻抗來對於從吸盤平板2之晶圓W的脫離可能狀態作判斷，則能夠對於當在剛解除吸著後而受到殘留電荷之影響並使得晶圓W仍成為被作吸著之狀態時，由於例如為了將晶圓W作搬送而進行舉升或是使搬送機器人作存取(access)所造成之破損的事態確實地作防止。

進而，在本實施形態中，雖係主要以產生有壓縮方向之彎曲的情況來作了說明，但是，當如圖2(b)中所示一般之在處理中或是處理前後而晶圓W產生有拉張方向之彎曲的情況時，則就算是將晶圓W吸著在吸盤平板2處，肋部2a與晶圓W之外週緣部亦不會作面接觸，而兩者之間的空隙係變大，且所漏洩之氣體量係為大。其結果，藉由質流計9所測定之氣體流量亦會變化。如此這般，由於在氣體流量與晶圓W之拉張方向的彎曲量中係存在有相關，因此，只要對於氣體流量作管理，則能夠判斷晶圓W之彎曲量，而若是對此作管理，則能夠對於會導致晶圓W之破損的狀態作適當的管理，並與上述相同的而能夠防止在處理室內之晶圓W的破損。

C．．．靜電吸盤

1．．．吸盤本體

2．．．吸盤平板

2a．．．肋部

2b．．．內部空間

2c．．．支持部

3a、3b．．．電極

5．．．質量流控制器(氣體導入手段)

7．．．氣體源(氣體導入手段)

9．．．質流計

A．．．電流計

E．．．吸盤電源

W．．．晶圓

[圖1]對靜電吸盤之構成作說明之圖。

[圖2]對身為基板之晶圓的彎曲作模式性說明之圖。

[圖3]對於對晶圓之彎曲作了回應的阻抗以及氣體流量之變化作說明的圖。

C．．．靜電吸盤

1．．．吸盤本體

2．．．吸盤平板

2a．．．肋部

2b．．．內部空間

2c．．．支持部

3a．．．電極

4．．．氣體通路

5．．．質量流控制器(氣體導入手段)

6．．．氣體管

7．．．氣體源(氣體導入手段)

8．．．加熱器

9．．．質流計

A．．．電流計

E．．．吸盤電源

E1．．．直流電源

E2．．．交流電源

W．．．晶圓

Claims (4)

1. 一種基板管理方法，係當在靜電吸盤處而將基板作保持的情況時，以不會導致該基板之破損的方式來對基板狀態作管理之基板管理方法，該靜電吸盤，係具備有：吸盤本體，係具有複數個的電極；和吸盤平板，係身為介電質，且具備有能夠與應處理之基板的外週緣部作面接觸之肋部以及在被前述肋部所包圍之內部空間中而存在有特定之間隔地被立起設置之複數個的支持部；和氣體導入手段，係將特定之氣體導入至前述內部空間中，且該靜電吸盤，係在電極間施加特定之電壓並藉由吸盤平板來將基板作吸著，且能夠將特定之氣體供給至前述內部空間內並形成氣體氛圍，該基板管理方法，其特徵為：經由交流電源而流動通過吸盤平板之靜電電容的交流電流，並對於該電流值作監視，並且，經由氣體導入手段來流動前述氣體，並對該氣體流量作監視，而由電流值以及氣體流量之雙方的變化量來進行前述基板狀態之管理。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之基板管理方法，其中，若是前述電流值以及氣體流量中之至少其中一方的變化量超過了特定之臨限值，則判斷其係為會導致基板之破損的基板狀態，並對於施加在兩電極間之直流電壓以及由氣體導入手段而來之氣體的流量中之至少其中一方作控制，而消除前述基板狀態。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之基板管理方 法，其中，在將前述基板載置於吸盤平板上後，在對於前述電極施加電壓之前，而使交流電流流動，並對該電流值作監視，若是其超過了特定之臨限值，則判斷為基板不良。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之基板管理方法，其中，在從前述基板之吸著狀態起而停止電壓之施加後，從前述電流值來對於從吸盤平板之基板的脫離可能狀態作判斷。