專(zhuān)利名稱(chēng)：靜電吸盤(pán)裝置和基片的吸附狀態(tài)判斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電吸盤(pán)裝置和判斷基片的吸附狀態(tài)的方法，更具體地，涉及具有用 來(lái)判斷基片的吸附狀態(tài)的吸附判斷單元的靜電吸盤(pán)裝置、和使用了該靜電吸盤(pán)裝置的基片 的吸附狀態(tài)判斷方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造工藝所涉及的以離子注入裝置、離子摻雜裝置、等離子體成像裝置 為首、使用了電子束、極紫外線(EUV)光刻術(shù)等的曝光裝置、硅晶片等的晶片檢查裝置等的 各種裝置中，使用用來(lái)吸附和保持半導(dǎo)體基片的靜電吸盤(pán)裝置。另外，在液晶制造領(lǐng)域中， 把液晶壓入玻璃基片等中時(shí)使用的基片貼合裝置、離子摻雜裝置等，為了吸附和保持絕緣 性基片而使用靜電吸盤(pán)裝置。靜電吸盤(pán)裝置一般在金屬基盤(pán)的上表面?zhèn)葘盈B形成吸附半導(dǎo)體基片、玻璃基片等 的靜電吸盤(pán)。然后，通過(guò)在靜電吸盤(pán)所具有的吸附電極上施加預(yù)定的電壓，在靜電吸盤(pán)的表 面上形成電荷和電場(chǎng)、用電氣性的力吸附這些基片。如果用這樣的靜電吸盤(pán)裝置進(jìn)行基片 的處理，則基片的溫度因等離子體處理、離子注入等而上升，例如，在等離子體裝置中蝕刻 硅晶片時(shí)，基片溫度達(dá)到200°C左右。雖然多數(shù)情況下在離子注入、等離子體處理時(shí)用抗蝕 劑等掩蔽基片的一部分，但如果變成這樣的高溫狀態(tài)則抗蝕劑會(huì)硬化過(guò)度，在隨后的除去 操作中成為障礙。于是，在金屬基盤(pán)上形成用來(lái)循環(huán)純水等液體冷卻劑的液體管路，使基片的溫度 保持合適?？墒?，由于在把基片保持在靜電吸盤(pán)上時(shí)夾有顆粒等異物，或者基片本來(lái)也不是 完全平坦的，所以有時(shí)基片的一部分不能正常地被吸附。另外，由于靜電吸盤(pán)所具有的吸附 電極的一部分?jǐn)嗦坊蛘吒采w吸附電極的絕緣層的一部分破損等，有時(shí)也會(huì)發(fā)生基片的吸附 不良。尤其是近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體基片、玻璃基片的大型化，基片的完全平坦化越來(lái)越困難， 而且在吸附它們的靜電吸盤(pán)裝置中要求進(jìn)一步提高吸附力。為此，吸附電極的形狀更加復(fù) 雜化，或絕緣層進(jìn)一步薄膜化，出現(xiàn)上述那樣的麻煩的可能性增加。而且，除了在基片不被 正常吸附的位置上，不能充分發(fā)揮上述那樣的冷卻效果，基片溫度異常上升，抗蝕劑硬化的 問(wèn)題以外，還有可能對(duì)在基片上形成的元件等產(chǎn)生影響。在這樣的狀況下，迅速且正確地把握靜電吸盤(pán)裝置中的基片的吸附狀態(tài)是極其重 要的，迄今為止進(jìn)行了各種研究。例如，利用向金屬基盤(pán)的吸附電極施加電壓而產(chǎn)生的電力 線一直到達(dá)由靜電吸盤(pán)保持的基片這一點(diǎn)，根據(jù)靜電電容的變化判斷基片的吸附狀態(tài)的方 法(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1和2)。即，由于介電常數(shù)比真空高的基片的存在導(dǎo)致靜電電容增 加，所以靜電電容會(huì)因基片的有無(wú)而產(chǎn)生差異，通過(guò)檢測(cè)它來(lái)判斷基片的吸附狀態(tài)。另外， 還提出了設(shè)置從金屬基盤(pán)的下表面?zhèn)鹊竭_(dá)由靜電吸盤(pán)吸附的基片的背面的貫通孔，用在該 貫通孔內(nèi)配設(shè)的溫度計(jì)(熱電偶、輻射溫度計(jì))直接測(cè)定基片的溫度，并且判斷基片的吸附 狀態(tài)的方法(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3和4)。該方法涉及根據(jù)基片與靜電吸盤(pán)的接觸狀況制 作基片的溫度分布，根據(jù)實(shí)際測(cè)定的基片溫度和溫度分布判斷吸附狀態(tài)的技術(shù)。
但是，在基于靜電電容變化的判斷方法中，在基片被吸附到靜電吸盤(pán)上的狀態(tài)下 和解除吸附力而使基片浮起的狀態(tài)下的靜電電容差很小，所以難以正確地判斷基片的吸附 /脫離狀態(tài)。假如錯(cuò)誤判斷基片的吸附/脫離狀態(tài)，則例如即使由于從金屬基盤(pán)的下表面?zhèn)?向上突出的提升銷(xiāo)(lift pin)把基片抬起，也可能會(huì)脫離失敗或?qū)┘舆^(guò)大的力而損 傷基片等。另一方面，在基于基片的溫度分布的判斷方法中，由于是在靜電吸盤(pán)裝置上處理 基片時(shí)一邊測(cè)定基片溫度，一邊基于預(yù)先得到的溫度分布判斷基片的吸附狀態(tài)，所以為了 判斷，需要監(jiān)測(cè)預(yù)定的溫度變化。因此，判斷需要時(shí)間，而且由于在實(shí)際的裝置的使用中返 回去判斷基片的吸附狀態(tài)，所以例如，假如用該方法判斷基片的吸附不良，則在檢測(cè)出異常 時(shí)已經(jīng)對(duì)基片造成了相當(dāng)大的損傷了。而且，在上述各判斷方法中，還需要對(duì)靜電吸盤(pán)裝置從外部連接某種吸附判斷單 元(在前者的判斷方法中至少需要有靜電電容測(cè)定器和判斷電路，在后者的判斷方法中至 少需要有輻射溫度計(jì)和判斷電路)，為了判斷基片的吸附狀態(tài)而變成了大型的設(shè)備。<專(zhuān)利文獻(xiàn)1>日本特開(kāi)平7-7074號(hào)公報(bào)<專(zhuān)利文獻(xiàn)2>日本特開(kāi)2000-2^440號(hào)公報(bào)<專(zhuān)利文獻(xiàn)3>日本特開(kāi)平10-150099號(hào)公報(bào)<專(zhuān)利文獻(xiàn)4>日本特開(kāi)2004-47512號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的問(wèn)題)于是，本發(fā)明人對(duì)判斷靜電吸盤(pán)裝置中的基片的吸附狀態(tài)的方法進(jìn)行了認(rèn)真研 究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在使用與金屬基盤(pán)相比基片側(cè)溫度更高的靜電吸盤(pán)裝置時(shí)，能夠通過(guò)得到來(lái) 自基片的熱流束解決上述那樣的問(wèn)題，并且正確且瞬時(shí)地判斷基片的吸附狀態(tài)，由此完成 了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的在于提供能夠迅速且正確地把握靜電吸盤(pán)裝置上的基片的吸 附狀態(tài)的、具有吸附判斷單元的靜電吸盤(pán)裝置。另外，本發(fā)明的另一目的在于提供能夠迅速且正確地把握靜電吸盤(pán)裝置上的基片 的吸附狀態(tài)的基片的吸附狀態(tài)判斷方法。(用來(lái)解決問(wèn)題的手段)S卩，本發(fā)明是一種靜電吸盤(pán)裝置，在金屬基盤(pán)的上表面?zhèn)染哂形交撵o電吸 盤(pán)，其特征在于具有用來(lái)判斷基片的吸附狀態(tài)的吸附判斷單元。另外，本發(fā)明是一種在靜電吸盤(pán)裝置中判斷基片的吸附狀態(tài)的方法，該靜電吸盤(pán) 裝置在金屬基盤(pán)的上表面?zhèn)染哂形交撵o電吸盤(pán)，其特征在于利用熱流束傳感器得 到通過(guò)靜電吸盤(pán)傳遞的基片的熱流，判斷基片的吸附狀態(tài)。本發(fā)明的靜電吸盤(pán)裝置具有用來(lái)判斷由靜電吸盤(pán)吸附的基片的吸附狀態(tài)的吸附 判斷單元。關(guān)于該吸附判斷單元，作為本發(fā)明中的優(yōu)選方式可以使用熱流束傳感器。與一 般的物理學(xué)能量同樣地，熱從高溫側(cè)流向低溫側(cè)，可以把通過(guò)單位面積的熱能作為熱流束 (單位W/m2)來(lái)把握。本發(fā)明人著眼于在靜電吸盤(pán)裝置上處理基片時(shí)，形成與金屬基盤(pán)側(cè) 相比基片一方溫度更高的溫度梯度這一點(diǎn)，取得從基片向低溫側(cè)流動(dòng)的熱流(熱流束)，從 而判斷基片的吸附狀態(tài)。
用圖1和圖2說(shuō)明該狀態(tài)的一部分。如果向靜電吸盤(pán)6所具有的吸附電極4施加 電壓，把基片w吸附在靜電吸盤(pán)6的基片吸附面6a上，用例如離子注入裝置(未圖示)等 處理基片w，則由于被注入的離子等在基片內(nèi)減速而放出動(dòng)能，所以基片w的溫度上升。此 時(shí)，由于在金屬基盤(pán)1上，在液體管路2中使冷卻劑循環(huán)等而進(jìn)行冷卻，所以在基片w的溫 度Tw與金屬基盤(pán)側(cè)的溫度Tb之間形成溫度梯度，產(chǎn)生像圖2(A)所示那樣從基片w經(jīng)由靜 電吸盤(pán)6向金屬基盤(pán)1側(cè)流動(dòng)的熱流?？墒?，在例如靜電吸盤(pán)所具有的吸附電極的一部分 中產(chǎn)生斷路等而產(chǎn)生吸附不良時(shí)等，如果由于某種原因在基片w的一部分或全部與基片吸 附面6a之間產(chǎn)生間隙d，則基片w的熱量不能傳遞到靜電吸盤(pán)6側(cè)(通常，由于離子注入等 在真空下處理，所以沒(méi)有或極少有把基片w的熱量傳遞到靜電吸盤(pán)6側(cè)的物質(zhì))，像圖2 (B) 所示那樣在基片w的一部分或全部上從基片w經(jīng)由靜電吸盤(pán)6向金屬基盤(pán)1側(cè)流動(dòng)的熱流 中斷。通過(guò)在熱流的下游側(cè)將這樣的變化作為熱流束檢測(cè)出，能夠瞬時(shí)且正確地判斷基片 w相對(duì)于基片吸附面6a的離合狀態(tài)。獲得通過(guò)靜電吸盤(pán)傳遞的來(lái)自基片w的熱流的熱流束傳感器7可以安裝在熱流的 下游側(cè)，也可以安裝在靜電吸盤(pán)6或金屬基盤(pán)1中的任一者或這兩者上，但希望避開(kāi)阻礙來(lái) 自基片w的熱流的部位而配設(shè)熱流束傳感器7。例如，雖然在金屬基盤(pán)1上形成流動(dòng)液體 冷卻劑的液體管路2等，但如果在來(lái)自基片w的熱流的路徑的中途包含這些部位，則熱被吸 收，可能不能正確地判斷基片w的吸附狀態(tài)。另外，如果考慮來(lái)自熱流束傳感器7的信號(hào)線 的引出等，從加工性的角度看優(yōu)選把熱流束傳感器7配設(shè)在金屬基盤(pán)側(cè)，更優(yōu)選地，把熱流 束傳感器7配設(shè)成與金屬基盤(pán)1的上表面在同一面上。關(guān)于熱流束傳感器7的種類(lèi)、形狀 等沒(méi)有特別的限制，可以是薄平型的片狀，也可以是圓柱型的。作為具體例，可以舉出美國(guó) Vatell Corporation公司制的熱流束微傳感器(HFM系列)、片狀BF傳感器、熱量表、施密 德-伯爾特表等一系列商品。在本發(fā)明中，也可以設(shè)置多個(gè)熱流束傳感器7，針對(duì)基片w的平面區(qū)域在多個(gè)位置 獲得熱流束。還可以通過(guò)在基片w的多個(gè)位置獲得熱流束更詳細(xì)地把握基片的吸附狀態(tài)。 例如，如果一部分熱流束傳感器7未檢測(cè)到熱流束，則能夠判斷至少在與該熱流束傳感器7 對(duì)應(yīng)的基片w的位置處發(fā)生吸附不良，在基片w與基片吸附面6a之間產(chǎn)生了間隙。另外，如 果全部熱流束傳感器7都未檢測(cè)到熱流束，則能夠判斷在與這些熱流束傳感器7對(duì)應(yīng)的位 置處發(fā)生了吸附不良，或者已經(jīng)完成了利用提升銷(xiāo)等抬起基片W。在此，作為基片的吸附不 良的原因，設(shè)想有例如，在基片的背面由于顆粒等異物進(jìn)入而不能正常吸附的情形、基片自 身的凹凸不平造成的情形、發(fā)生了靜電吸盤(pán)中的吸附電極的一部分?jǐn)嗦坊蛘吒采w吸附電極 的絕緣層的一部分破損的情形等等。另外，作為全部熱流束傳感器未檢測(cè)到熱流束的情形， 除了基片完成脫離以外，還設(shè)想有例如，因向吸附電極供給電壓的電源的異常、電壓供給連 接器的不良等造成靜電吸盤(pán)未正常動(dòng)作等。另外，圖3示出多個(gè)熱流束傳感器7的配置例。 雖然隨著傳感器的數(shù)目增多，能夠把握更詳盡的狀況，但還要在考慮加工的麻煩、成本的上 升等的同時(shí)根據(jù)基片w的尺寸適當(dāng)設(shè)定，當(dāng)然地，不限定于這些。另外，在本發(fā)明中，也可以對(duì)由熱流束傳感器7檢測(cè)到的值設(shè)定預(yù)定的閾值，判斷 基片w的吸附狀態(tài)。即，如果在靜電吸盤(pán)裝置的使用中測(cè)定的熱流束低于閾值，則如上所 述，能夠判斷為由于某種原因在基片w與基片吸附面6a之間產(chǎn)生了間隙或者基片w脫離 了。另外，作為超過(guò)閾值的情況，考慮例如由于吸附電壓升高而吸附增強(qiáng)，或者由于某種原因而使水分等整面地附著在基片w的背面、基片吸附面6a上等的要因。而且，在本發(fā)明中，也可以通過(guò)以下所述的方法利用從熱流束傳感器7得到的熱 流束。例如，能夠通過(guò)在由熱流束傳感器7得到的熱流束(W/m2)上乘以將該熱流束傳遞來(lái) 時(shí)的材料的每單位面積上的熱阻CC ·πι2/Ι)來(lái)推定溫度。在此，材料的每單位面積上的熱 阻(°C · m2/W)是“材料的厚度(m)/材料的熱傳導(dǎo)率(W/m · V ) ”。因此，能夠通過(guò)利用個(gè) 人計(jì)算機(jī)等的程序處理以一定的周期對(duì)由熱流束傳感器7得到的熱流束進(jìn)行取樣，一邊把 它置換成溫度信息一邊進(jìn)行監(jiān)視，進(jìn)行靜電吸盤(pán)裝置的工藝監(jiān)視。另外，還可以根據(jù)取樣得 到的溫度信息獲得等離子體裝置實(shí)時(shí)(on-time)的熱流束(即離子的流量)。進(jìn)而，也可以 在基片w的吸附狀態(tài)正常時(shí)與另行取樣得到的溫度數(shù)據(jù)等比較，判斷基片w的吸附狀態(tài)的 好壞，在確認(rèn)為異常時(shí)，則例如向進(jìn)行基片w的處理的處理裝置側(cè)的控制系統(tǒng)傳遞警告信 號(hào)而進(jìn)行警告顯示，或作為停止處理的聯(lián)鎖信號(hào)使用。而且，還可以成為可以使用多個(gè)熱流 束傳感器7推測(cè)吸附不良的原因的具有自診斷(故障診斷)功能的靜電吸盤(pán)裝置。即，在 例如一部分傳感器確認(rèn)了異常時(shí)，考慮在基片w的背面上由于顆粒等的異物存在而不能正 確吸附的情形，以及靜電吸盤(pán)中的吸附電極的一部分?jǐn)嗦坊蛘吒采w吸附電極的絕緣層的一 部分破損等靜電吸盤(pán)側(cè)的異常、離子注入量不均勻等基片處理裝置側(cè)的異常等。另一方面。 在全部傳感器都確認(rèn)了異常時(shí)，考慮向靜電吸盤(pán)的吸附電極供給的電壓值、電流值、電壓供 給等的電源側(cè)的異常、在金屬基盤(pán)內(nèi)流動(dòng)的冷卻水的異常、基片處理裝置側(cè)的電流值、能量 不良等異常等。(發(fā)明的效果)根據(jù)本發(fā)明的靜電吸盤(pán)裝置，能夠提供迅速且正確地判斷基片的吸附狀態(tài)。另外， 本發(fā)明的靜電吸盤(pán)裝置不會(huì)由于其內(nèi)部具有吸附判斷單元而使設(shè)備大型化，在工業(yè)上利用 價(jià)值也極高。而且，根據(jù)本發(fā)明的基片的吸附狀態(tài)判斷方法，能夠正確且瞬時(shí)地判斷基片的 離合和吸附不良等。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的靜電吸盤(pán)裝置的剖面說(shuō)明圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的靜電吸盤(pán)裝置的一部分的放大的剖面說(shuō)明圖。圖3是熱流束傳感器的配置圖的一例。圖4是裝備了故障診斷功能的靜電吸盤(pán)裝置的剖面說(shuō)明圖。圖5是故障診斷的流程圖。(附圖標(biāo)記說(shuō)明)1 金屬基盤(pán)；la 載置面；2 液體管路；3 下部絕緣層；4 吸附電極；5 上部絕緣 層；6 靜電吸盤(pán)；6a 基片吸附面；7 熱流束傳感器(吸附判斷單元)；8 放大器；9 :A/D變 換器；10:個(gè)人計(jì)算機(jī);w:基片
具體實(shí)施例方式下面，基于附圖具體地說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。另外，本發(fā)明不限定于下述說(shuō) 明。〈靜電吸盤(pán)裝置的制造〉
圖1是在金屬基盤(pán)1的上表面?zhèn)染哂徐o電吸盤(pán)6的根據(jù)本發(fā)明的靜電吸盤(pán)裝置的 剖面說(shuō)明圖。金屬基盤(pán)1由鋁、銅、不銹鋼等構(gòu)成，具有與吸附保持的半導(dǎo)體基片、玻璃基片 等基片w的種類(lèi)和尺寸對(duì)應(yīng)的載置面la。例如，適合吸附直徑300mm的硅基片的金屬基盤(pán) 1具有直徑^Smm左右的載置面la。另外，在金屬基盤(pán)1上形成用來(lái)使液體冷卻劑流動(dòng)的 液體管路2，可以一邊經(jīng)由未圖示的熱交換器等，一邊在金屬基盤(pán)內(nèi)部循環(huán)從外部供給的液 體冷卻劑，進(jìn)行基片w的冷卻。而且，還可以在金屬基盤(pán)1上，通過(guò)在靜電吸盤(pán)6上形成的 未圖示的氣體供給孔向基片w的背面供給從下表面?zhèn)裙┙o的氦等冷卻氣體，形成用來(lái)冷卻 基片w的氣體供給路徑。另外，金屬基盤(pán)1的上表面?zhèn)戎灰獩](méi)有特別聲明就是指基片w側(cè)， 下表面?zhèn)缺硎九c基片w相反的一側(cè)。然后，在上述金屬基盤(pán)1的上表面?zhèn)劝惭b兩個(gè)熱流束傳感器7(美國(guó)Vatell Corporation公司制HFM_7E/L)。該熱流束傳感器7配設(shè)成傳感器的頂部(取入熱流束的 部分)與載置面Ia在同一面上，通過(guò)未圖示的布線路徑向金屬基盤(pán)1的下表面?zhèn)纫鲂盘?hào) 線等。圖1中示出安裝了兩個(gè)熱流束傳感器7的例子，但也可以像圖3所示那樣，根據(jù)基片 w的形狀、尺寸等適當(dāng)增減傳感器的數(shù)目，當(dāng)然也可以是圖3以外的傳感器的數(shù)目、配置等。在上述金屬基盤(pán)1的上表面?zhèn)刃纬删哂邢虏拷^緣層3、吸附電極4和上部絕緣層5 的靜電吸盤(pán)6。對(duì)靜電吸盤(pán)6沒(méi)有特別的限制，可以用公知的。例如，關(guān)于下部絕緣層3和 上部絕緣層5，可以用聚酰亞胺等的絕緣性膜、陶瓷板等具有預(yù)定的形狀和膜厚的部件，也 可以熔射氧化鋁(Al2O3)粉末、氮化鋁(AlN)粉末、氧化鋯( )粉末等陶瓷粉末而形成。 例如，下部絕緣層3和上部絕緣層5都由陶瓷粉末的熔射層構(gòu)成時(shí)，雖然沒(méi)有特別的限制， 但各自的膜厚為20 300 μ m左右。另外，由聚酰亞胺等的絕緣性膜構(gòu)成時(shí)，一般為20 300 μ m左右。另外，由于上部絕緣層5的上表面?zhèn)刃纬晌交琖的基片吸附面6a，所以 也可以根據(jù)需要進(jìn)行研磨等的平坦化處理。關(guān)于吸附電極5，除了金屬箔以外，也可以把用濺射法、離子鍍法等形成膜的金屬 蝕刻成預(yù)定的形狀而形成吸附電極，也可以進(jìn)行導(dǎo)電性金屬的熔射、漿狀導(dǎo)電性金屬的印 刷等獲得吸附電極。例如，用濺射法、離子鍍法等形成金屬膜時(shí)，一般吸附電極5的膜厚為 0. 1 3 μ m左右，由導(dǎo)電性金屬的熔射形成的吸附電極5的膜厚一般為10 50 μ m左右。 如果是這樣的膜厚，在用在金屬基盤(pán)1的載置面Ia上配置的熱流束傳感器檢測(cè)來(lái)自基片w 的熱流束時(shí)不會(huì)有特別的障礙，但也可以不在與捕捉來(lái)自基片w的熱流束的路徑相當(dāng)?shù)牟?分形成吸附電極5。另外，關(guān)于吸附電極5的形狀，沒(méi)有特別的限制，根據(jù)吸附的基片w的種 類(lèi)、尺寸等適當(dāng)設(shè)定即可，進(jìn)而既可以構(gòu)成向兩個(gè)電極施加電壓的所謂雙極型靜電吸盤(pán)，也 可以構(gòu)成單極型靜電吸盤(pán)。另外，在制造本發(fā)明的靜電吸盤(pán)裝置時(shí)，可以在金屬基盤(pán)1的上 表面?zhèn)纫来螌盈B下部絕緣層3、吸附電極4和上部絕緣層5而形成，也可以在形成具有下部 絕緣層3、吸附電極4和上部絕緣層5的靜電吸盤(pán)6后用粘接劑等貼合到金屬基盤(pán)1的上表 面?zhèn)壬隙玫届o電吸盤(pán)裝置。<基片的吸附狀態(tài)的判斷>以下，說(shuō)明用圖1所示的本發(fā)明的靜電吸盤(pán)裝置，在用離子注入裝置對(duì)直徑300mm 的硅晶片w進(jìn)行了離子注入處理時(shí)判斷基片w的吸附狀態(tài)的例子。該靜電吸盤(pán)裝置像圖 3(A)所示的那樣，在具有直徑^Smm的載置面Ia的鋁制金屬基盤(pán)1的上表面?zhèn)仍趦蓚€(gè)位 置安裝熱流束傳感器7 (美國(guó)Vatell Corporation公司制HFM_7E/L)，每個(gè)熱流束傳感器7都配設(shè)成傳感器頂部與載置面Ia在同一面上。然后，在該金屬基盤(pán)1的載置面Ia上層 疊靜電吸盤(pán)6，該靜電吸盤(pán)6具有熔射純度99. 99%的氧化鋁粉末而形成的直徑四8讓、膜 厚100 μ m的下部絕緣層3、通過(guò)掩模形成為由兩個(gè)直徑的半圓形相互以電極間距離 2mm相對(duì)的膜厚30 μ m的吸附電極4、和進(jìn)而熔射純度99. 99%的氧化鋁粉末而形成的直徑 四8讓、膜厚50 μ m的上部絕緣層5。把上述靜電吸盤(pán)裝置設(shè)置于未圖示的離子注入裝置，在靜電吸盤(pán)6上載置直徑 300mm的硅晶片w，在兩個(gè)吸附電極4間施加2kV的電壓，把硅晶片w吸附到基片吸附面6a 上。然后，在金屬基盤(pán)1的液體管路2中以2升/分鐘的流量使溫度20°C的純水循環(huán)，以離 子束能量100kV、恒電流3mA、單位面積上的平均離子束功率0. 3ff/cm2的條件進(jìn)行了離子注 入處理。在這期間，由兩個(gè)熱流束傳感器7得到的值都為0.25W/cm2。另外，在僅用目視確 認(rèn)時(shí)，對(duì)于硅基片w的吸附狀態(tài)未看到特別的異常。離子注入處理結(jié)束后，停止對(duì)吸附電極4的電壓施加，進(jìn)而開(kāi)啟等離子體槍?zhuān)浞?除去靜電吸盤(pán)6的基片吸附面6a的殘留電荷。然后，在該離子束的照射中利用靜電吸盤(pán) 裝置具有的未圖示的提升銷(xiāo)把硅基片w抬起，同時(shí)，由兩個(gè)熱流束傳感器7得到的值都為 0. OlW/cm2。此時(shí)，利用目視和紅外線接近傳感器實(shí)際確認(rèn)了硅基片w的吸附狀態(tài)，硅基片 w從基片吸附面6a完全離開(kāi)而脫離了，由此確認(rèn)了可以利用根據(jù)本發(fā)明的靜電吸盤(pán)裝置所 具有的熱流束傳感器7判斷基片的吸附狀態(tài)。<具有故障診斷功能的靜電吸盤(pán)裝置>圖4示出在本發(fā)明的靜電吸盤(pán)裝置中裝備了故障診斷功能的例子。與上述同樣 地，用離子注入裝置對(duì)直徑300mm的硅晶片w進(jìn)行離子注入處理，在這期間，用信號(hào)放大器 8把由熱流束傳感器7得到的信號(hào)放大到不易受噪聲影響的最大IOV級(jí)別的電壓水平，通 過(guò)A/D(模擬到數(shù)字)變換器9輸入到個(gè)人計(jì)算機(jī)10。個(gè)人計(jì)算機(jī)10內(nèi)的處理的概要如圖 5的流程圖所示。利用個(gè)人計(jì)算機(jī)10內(nèi)的程序處理，以一定的周期對(duì)放大了的來(lái)自熱流束 傳感器7的信號(hào)進(jìn)行取樣。對(duì)于基片w的處理時(shí)間，由于即使是同一離子注入裝置也會(huì)因 處理內(nèi)容不同而有1秒 1小時(shí)左右的寬度，所以考慮個(gè)人計(jì)算機(jī)10所具有的磁盤(pán)的容量 (例如300GB)而確定即可。在本實(shí)施方式中，最小取樣周期設(shè)定為10ms。由于要測(cè)定的物 理量是熱量，所以其變化比較慢，無(wú)須太頻繁地測(cè)量。取樣后的數(shù)值經(jīng)過(guò)例如平滑化、除噪等數(shù)據(jù)處理而存儲(chǔ)到磁盤(pán)中。然后，另行監(jiān)測(cè) 流向金屬基盤(pán)1的冷卻水的溫度及其流量，根據(jù)上述磁盤(pán)中存儲(chǔ)的取樣數(shù)據(jù)以及靜電吸盤(pán) 6的下部絕緣層3和上部絕緣層5的熱傳導(dǎo)率，基于下式(1)算出靜電吸盤(pán)6的基片吸附面 6a上的溫度(推定值)。艮P，基片吸附面的溫度(°C )=冷卻水的溫度(°C ) + [1/冷卻水的平均 熱傳導(dǎo)率(W/ 0C · m2)+靜電吸盤(pán)的熱阻(°C · m2/ff)]X平均入射功率(W/m2) ......式⑴在此，“冷卻水的溫度(V ) ”是“流入金屬基盤(pán)的冷卻水的溫度(V ) ”，“冷卻水的 熱傳導(dǎo)率”是“其溫度和流速的函數(shù)”，“靜電吸盤(pán)的熱阻CC ·Π12/Ι)”是“從液體管路2的 上部到基片w的背面的總熱阻之和”。另外，用熱流束即“流入基片w的每單位面積的功率” 表示“平均入射功率(W/m2) ”，例如在離子注入裝置中“其離子束的平均束功率”與其相當(dāng)， 在等離子體裝置中“離子的平均入射功率+高頻功率”與其相當(dāng)。
然后，把算出的溫度與例如過(guò)去的數(shù)據(jù)、基片w的吸附狀態(tài)無(wú)問(wèn)題時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)值比 較，如果判斷為正常就進(jìn)行是正常狀態(tài)的顯示，如果判斷為異常就進(jìn)行警告顯示。該警告信 號(hào)也可作為傳遞給離子注入裝置側(cè)的控制系統(tǒng)而停止處理的聯(lián)鎖信號(hào)使用。另外，在本實(shí) 施方式中，由于設(shè)置多個(gè)熱流束傳感器7，所以能夠根據(jù)檢測(cè)到了異常值的傳感器的數(shù)目區(qū) 分診斷吸附不良的要因。如果來(lái)自多個(gè)熱流束傳感器的信號(hào)示出異常值，則考慮例如(1) 與靜電吸盤(pán)6的吸附電極4連接的吸附電源的異常、O)電壓值的異常、(3)靜電吸盤(pán)6的 電壓供給部的異常、(4)處理離子的電流值和能量的異常、(5)冷卻水的異常(溫度上升、冷 卻水水量不足)等。即，考慮把靜電吸盤(pán)裝置看作整體時(shí)的共同的問(wèn)題是其要因。而如果 來(lái)自單個(gè)的熱流束傳感器的信號(hào)示出異常值，則考慮例如(1)基片w與靜電吸盤(pán)6之間有 顆粒等的異物存在、(2)處理離子的均勻性異常、(3)靜電吸盤(pán)所具有的吸附電極4的一部 分?jǐn)嗦贰?4)靜電吸盤(pán)所具有的上部絕緣層5和/或下部絕緣層3的一部分損傷等局部的 問(wèn)題是其要因。產(chǎn)業(yè)上的可利用件本發(fā)明的靜電吸盤(pán)裝置能夠適用于半導(dǎo)體制造工藝、液晶制造工藝等中使用的各 種靜電吸盤(pán)裝置，能夠正確且瞬時(shí)地判斷半導(dǎo)體基片、玻璃基片等作為處理對(duì)象的基片的 吸附狀態(tài)。尤其是，如果是使用了熱流束傳感器的基片的吸附狀態(tài)判斷方法，則由于能夠利 用熱流束的變化立即判斷基片對(duì)于基片吸附面的離合狀態(tài)，所以在例如半導(dǎo)體制造工藝等 中的需要連續(xù)處理的情況下效果很好。
權(quán)利要求
1.一種靜電吸盤(pán)裝置，在金屬基盤(pán)的上表面?zhèn)染哂形交撵o電吸盤(pán)，其特征在于具有用來(lái)判斷基片的吸附狀態(tài)的吸附判斷單元。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電吸盤(pán)裝置，其特征在于吸附判斷單元是熱流束傳感器，利用通過(guò)靜電吸盤(pán)傳遞的來(lái)自基片的熱流判斷基片的 吸附狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的靜電吸盤(pán)裝置，其特征在于 熱流束傳感器配設(shè)在金屬基盤(pán)側(cè)。
4.如權(quán)利要求3所述的靜電吸盤(pán)裝置，其特征在于 熱流束傳感器配設(shè)成與金屬基盤(pán)的上表面在同一面上。
5.如權(quán)利要求2 4中任一項(xiàng)所述的靜電吸盤(pán)裝置，其特征在于 針對(duì)基片的平面區(qū)域在多個(gè)位置獲得熱流束。
6.一種基片的吸附狀態(tài)判斷方法，是在靜電吸盤(pán)裝置中判斷基片的吸附狀態(tài)的方法， 該靜電吸盤(pán)裝置在金屬基盤(pán)的上表面?zhèn)染哂形交撵o電吸盤(pán)，其特征在于利用熱流束傳感器得到通過(guò)靜電吸盤(pán)傳遞的來(lái)自基片的熱流，從而判斷基片的吸附狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的基片的吸附狀態(tài)判斷方法，其特征在于 熱流束傳感器配設(shè)在金屬基盤(pán)側(cè)。
8.如權(quán)利要求7所述的基片的吸附狀態(tài)判斷方法，其特征在于 熱流束傳感器配設(shè)成與金屬基盤(pán)的上表面在同一面上。
9.如權(quán)利要求6 8中任一項(xiàng)所述的基片的吸附狀態(tài)判斷方法，其特征在于 針對(duì)基片的平面區(qū)域在多個(gè)位置獲得熱流束。
全文摘要
本發(fā)明提供具有能夠迅速且正確地把握基片的吸附狀態(tài)的吸附判斷單元的靜電吸盤(pán)裝置，并提供能夠迅速且正確地把握靜電吸盤(pán)裝置中的基片的吸附狀態(tài)的基片的吸附狀態(tài)判斷方法。該靜電吸盤(pán)裝置在金屬基盤(pán)的上表面?zhèn)染哂形交撵o電吸盤(pán)，其特征在于具有用來(lái)判斷基片的吸附狀態(tài)的吸附判斷單元。該基片的吸附狀態(tài)判斷方法是在靜電吸盤(pán)裝置中判斷基片的吸附狀態(tài)的方法，該靜電吸盤(pán)裝置在金屬基盤(pán)的上表面?zhèn)染哂形交撵o電吸盤(pán)，其特征在于利用熱流束傳感器得到通過(guò)靜電吸盤(pán)傳遞的來(lái)自基片的熱流，從而判斷基片的吸附狀態(tài)。
文檔編號(hào)H01L21/683GK102144285SQ200980134448
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者藤澤博 申請(qǐng)人:創(chuàng)意科技股份有限公司