JP3771766B2

JP3771766B2 - Electrostatic chuck evaluation apparatus and electrostatic chuck evaluation method

Info

Publication number: JP3771766B2
Application number: JP2000037514A
Authority: JP
Inventors: 仁志坂本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: JP2001230310A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造プロセスにおいて半導体ウェハを吸着する静電チャック装置の吸着力を評価する静電チャック評価装置及びその評価方法に関し、特に、吸着力の面内分布を評価することができる静電チャック評価装置及びその評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造プロセスにおいて、シリコンウェハ、ガリウム砒素ウェハ等の半導体ウェハは、静電チャック装置により所定の位置に位置決めされ、不純物ガスによるドーピングや、紫外線による露光、又はエッチング等が行われる。
【０００３】
図８は、一般的な静電チャック装置の概略構成を示す断面図である。静電チャック装置は、被吸着物であるシリコンウェハ３の外径よりやや大きな外径を有するアルミナ等の誘電体２と、誘電体２の表面下に設けられ、シリコンウェハ３とほぼ同じ外径を有する電極１と、電極１と接地間に接続される直流電源４とを有する。
【０００４】
このような静電チャック装置において、電極１に直流電源４から正又は負の電圧が印加されると、誘電体２の上に置かれたシリコンウェハ３と電極１の間に静電力が発生し、シリコンウェハ３は誘電体２の表面に吸着される。
【０００５】
ここで、シリコンウェハ３と電極１の間の静電容量をＣ、シリコンウェハ３と電極１の間の距離をｄ、直流電源４による印加電圧をＶとすると、シリコンウェハ３と誘電体２との間の吸着力Ｆは、
Ｆ＝（Ｃ／２ｄ）×Ｖ² … (1)
で表される。従って、距離ｄ及び印加電圧Ｖの値が既知の場合、静電容量Ｃを測定すればシリコンウェハ３と誘電体２の吸着力Ｆを求めることができる。
【０００６】
次に、従来の静電チャック評価装置により静電チャック装置の吸着力を評価する場合について説明する。図９は、従来の静電チャック評価装置により導体５と電極１の間の静電容量Ｃを測定する場合の説明図である。
【０００７】
従来の静電チャック評価装置は、被吸着物であるシリコンウェハ等と同じ形状寸法の導体５と、導体５と電極１の間の静電容量Ｃを測定するインピーダンス測定器６とを有する。そして、導体５は誘電体２の表面に押し当てられ、導体５及び電極１は導線７及び導線21によりインピーダンス測定器６に接続される。
【０００８】
このように接続された静電チャック評価装置は、インピーダンス測定器６により導体５と電極１の間のインピーダンスを測定し、そのインピーダンスから導体５と電極１の間の静電容量Ｃを算出する。なお、この静電容量Ｃは、シリコンウェハと電極１の間の静電容量Ｃに等しい。
【０００９】
このように従来の静電チャック評価装置は、導体５と電極１の間の静電容量Ｃを測定して上記の(1)により吸着力Ｆを計算し、その吸着力Ｆが、使用されるシリコンウェハ３に対して適正な大きさかどうかを評価していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
静電チャック装置の吸着力を評価する場合、シリコンウェハ３に対する吸着力の大きさを評価するだけではなく、吸着力がシリコンウェハ３の面内で均一か否かを評価することも重要である。
【００１１】
なぜなら、吸着力がシリコンウェハ３の面内で均一でなければ、シリコンウェハ３と誘電体２との摩擦力が減少し、半導体製造プロセスにおいてシリコンウェハ３の位置ずれを防止することができない。
【００１２】
また、半導体製造プロセスにおいてシリコンウェハ３の温度を制御する場合は、通常、静電チャック装置の誘電体２の下に温度制御用の熱源が設置されるが、吸着力が均一でなければ、シリコンウェハ３と誘電体２との接触状態が不均一になり、シリコンウェハ３の表面温度分布を均一にすることができない。
【００１３】
一方、半導体製造プロセスにおいて、シリコンウェハ３は種々の不純物ガスの雰囲気中で処理が行われる。従って、静電チャック装置の誘電体２表面にガス成分の膜が堆積したり、誘電体２表面がガス成分によりエッチングされ、誘電体２の厚さが変化する。このため、所定の期間毎に誘電体２の厚さを測定し、その厚さが所定の範囲外となった時点を、誘電体２の交換時期と判断しなければならない。
【００１４】
しかしながら、従来の静電チャック評価装置及び静電チャック評価方法は、シリコンウェハ３全体と電極１の間の静電容量だけを測定していたため、シリコンウェハ３全体と誘電体２の吸着力の大きさしか求めることができず、吸着力の面内分布を求めることができなかった。
【００１５】
また、シリコンウェハ３全体と電極１の間の静電容量だけを測定していたため、シリコンウェハ３と電極１の間の任意部分の静電容量を求めることができず、誘電体２の任意部分の厚さの変化を検出することができなかった。
【００１６】
そこで本発明の目的は、シリコンウェハと誘電体の吸着力の面内分布を測定することができると共に、誘電体の任意部分の厚さの変化を検出することができる静電チャック評価装置及びその評価方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの側面は、円盤状の第１の電極と、該第１の電極を覆う誘電体とを有し、該第１の電極に電圧を印加することにより、該誘電体の表面に被吸着物を吸着する静電チャック装置の吸着力を評価する静電チャック評価装置において、該第１の電極より面積が小さい第２の電極と、該第２の電極を該誘電体の表面で移動させ、該誘電体の表面の所定位置に押し付ける圧力印加機構と、該第１の電極と該第２の電極との間の静電容量を測定するインピーダンス測定手段とを有し、該第２の電極と該誘電体内の該第１の電極との間の静電容量を測定し、予め決められたすべての測定個所の静電容量を測定したか否かを判断し、すべての測定個所の静電容量を測定したと判断した場合静電容量の測定を終了するようにしたことを特徴とする。
また、上記の目的を達成するために、本発明の静電チャック評価方法の一つの側面は、円盤状の第１の電極と、該第１の電極を覆う誘電体とを有し、該第１の電極に電圧を印加することにより、該誘電体の表面に被吸着物を吸着する静電チャック装置の吸着力を評価する静電チャック評価方法において、該第１の電極より面積が小さい第２の電極を該誘電体の表面で移動させ、該誘電体の表面の所定位置に押し付け、該第１の電極と該第２の電極との間の静電容量を測定するに際し、該第２の電極と該誘電体内の該第１の電極との間の静電容量を測定し、予め決められたすべての測定個所の静電容量を測定したか否かを判断し、すべての測定個所の静電容量を測定したと判断した場合静電容量の測定を終了することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、第２の電極を誘電体の表面で移動させ、誘電体の表面の任意部分の静電容量を測定することができるので、誘電体の表面における静電容量の分布から、被吸着物と誘電体の吸着力の均一性を評価することができる。また、誘電体の表面における静電容量の分布から、誘電体の任意部分の厚さを検出することができ、誘電体の交換時期を正確に判断することができる。
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明の別の側面は、円盤状の第１の電極と、該第１の電極を覆う誘電体とを有し、該第１の電極に電圧を印加することにより、該誘電体の表面に被吸着物を吸着する静電チャック装置の吸着力を評価する静電チャック評価装置において、該第１の電極より面積が小さく、該誘電体の表面の所定位置に押し付けられる複数の第２の電極と、該複数の第２の電極を順次選択する選択手段と、該選択手段により選択された第２の電極と該第１の電極との間の静電容量を測定するインピーダンス測定手段とを有することを特徴とする。
また、上記の目的を達成するために、本発明の静電チャック評価方法の別の側面は、円盤状の第１の電極と、該第１の電極を覆う誘電体とを有し、該第１の電極に電圧を印加することにより、該誘電体の表面に被吸着物を吸着する静電チャック装置の吸着力を評価する静電チャック評価方法において、該第１の電極より面積が小さい複数の第２の電極を該誘電体の表面の所定位置に押し付け、該複数の第２の電極を順次選択し、選択した第２の電極と該第１の電極との間の静電容量を測定することを特徴とする。
【００２０】
上記の発明によれば、第２の電極を複数設置し、順次選択することにより、誘電体の静電容量の面内分布を高速に測定することができ、被吸着物と誘電体の吸着力の均一性を効率的かつ精度良く評価することができる。また、誘電体表面の複数個所の静電容量から、誘電体表面の複数個所の厚さを求めることができ、誘電体表面の厚さの部分的な変化を効率的かつ精度良く検出することができる。
【００２１】
更に、上記の発明の好ましい態様として、前記複数の第２の電極は、柔軟性を有する薄膜シートの表面に形成されることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、複数の第２の電極は、柔軟性を有する薄膜シートの表面に形成されるので、複数の第２の電極を誘電体に密着性よく押し当てることができ、誘電体の静電容量の面内分布を精度良く測定することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２４】
図１は、本発明における第１の実施の形態の静電チャック評価装置により、静電チャック装置の吸着力を評価する場合の説明図である。本実施の形態の静電チャック評価装置は、微小導体８を誘電体２の表面で二次元的に移動できるので、誘電体２の表面の任意部分における静電容量を測定することができる。
【００２５】
本実施の形態の静電チャック評価装置は、図1に示すように、静電チャック装置の誘電体２の表面上を移動可能な金属板等の微小導体８（第２の電極）と、微小導体８を誘電体２の表面で二次元的に移動させると共に、微小導体８を誘電体２の表面に所定の荷重で押し付けるＸ−Ｙ移動機構付き圧力印加機構９と、導線７により微小導体８と接続され、導線21により誘電体２内の電極１（第１の電極、図示省略）と接続されるインピーダンス測定器６とを有する。
【００２６】
微小導体８は、シリコンウェハが１２インチ径の場合は、例えば大きさが２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍｔ程度のニッケル板であり、誘電体２の表面との密着性を良くするため、誘電体２の表面に例えば５００ｇ重以上の荷重で押し付けられる。
【００２７】
次に、本実施の形態の静電チャック評価装置により、誘電体２の複数個所の静電容量を測定する場合の動作を図２に示すフローチャートにより説明する。静電チャック評価装置では、通常、誘電体２の複数の測定個所で静電容量を測定し、前述の(1)式により吸着力を求めてその均一性を評価する。
【００２８】
本実施の形態の静電チャック評価装置では、まず、X-Y移動機構付き圧力印加機構９を、誘電体２における最初の測定個所に移動する（ステップＳ１）。次に、微小導体８をX-Y移動機構付き圧力印加機構９により誘電体２の表面に押し付ける（ステップＳ２）。そして、微小導体８と誘電体２内の電極１との間の静電容量を測定する（ステップＳ３）。
【００２９】
次に、予め決められたすべての測定個所の静電容量を測定したか否かを判断し（ステップＳ４）、すべての測定個所の静電容量を測定していなければ（Ｎｏ）ステップＳ１に移行し、他の測定個所の静電容量を測定する。一方、ステップＳ４で、すべての測定個所の静電容量を測定したと判断した場合（Ｙｅｓ）は、静電容量の測定を終了する。
【００３０】
このように本実施の形態によれば、微小導体８は、X-Y移動機構付き圧力印加機構９により誘電体２の表面上を移動できるので、誘電体２表面の任意部分の静電容量を測定することができる。
【００３１】
従って、誘電体２表面の任意部分の静電容量から、上記の(1)式に従って誘電体２表面の任意部分の吸着力を計算することができ、シリコンウェハと誘電体２の吸着力の均一性を評価することができる。また、誘電体２表面の任意部分の静電容量から、誘電体２表面の任意部分の厚さを求めることができ、誘電体２表面の厚さの部分的な変化を検出することができる。
【００３２】
図３は、シリコンウェハ３の吸着力の均一性を評価するために、部分的な静電容量を測定する場合の測定位置を示す。シリコンウェハ３は、縦方向に(1)〜(10)の領域に分けられ、横方向にＡ、Ｂ、Ｃの領域に分けられる。そして、それぞれの領域の測定位置(1)〜(26)に対応する静電容量Ｃが測定される。図４は、図３の測定位置(1)〜(26)に対応する静電容量Ｃの測定例である。
【００３３】
このように本実施の形態によれば、微小導体８を誘電体２の表面で移動させ、誘電体２の表面の任意部分の静電容量を測定することができるので、誘電体２の表面における静電容量の分布により、シリコンウェハ３と誘電体２の吸着力の均一性を評価することができる。また、誘電体２の表面における静電容量の分布により、誘電体２の任意部分の厚さを検出することができ、誘電体２の交換時期を正確に判断することができる。
【００３４】
図５は、本発明の第２の実施の形態の静電チャック評価装置により、誘電体２表面の複数個所の静電容量を測定する場合の説明図である。本実施の形態では、誘電体２表面における複数の測定個所に複数の微小導体８を配置することにより、微小導体８を機械的に移動させることなく、静電容量の面内分布を測定することができる。
【００３５】
本実施の形態の静電チャック評価装置は、図５に示すように、静電チャック装置の誘電体２の表面に設置される複数の微小導体８（第２の電極）と、それぞれの微小導体８からの信号が供給される多チャンネル信号入力器10と、微小導体８と誘電体２内部の電極１（第１の電極、図示省略）の間の静電容量を測定するインピーダンス測定器６と、インピーダンス測定器６を制御する制御用コンピュータ11とを有する。なお、微小導体８は、シリコンウェハが１２インチ径の場合は、大きさが２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍｔ程度のニッケル板である。
【００３６】
それぞれの微小導体８は、誘電体２の表面に１つの微小導体８あたり例えば５００ｇ重以上の荷重で押し付けられ、導線22により多チャンネル信号入力器10の入力端子に接続される。また、多チャンネル信号入力器10の共通端子は、導線７によりインピーダンス測定器６に接続され、誘電体２内部の電極１は、導線21によりインピーダンス測定器６に接続される。なお、図５では、多チャンネル信号入力器10の入力端子及び導線22の一部を省略した。
【００３７】
本実施の形態のインピーダンス測定器６は、制御用コンピュータ11からの信号に基づき、多チャンネル信号入力器10の接続を順次切り換え、複数の微小導体８と誘電体２内の電極１との間の静電容量を測定する。
【００３８】
本実施の形態の静電チャック評価装置により、誘電体２の複数個所の静電容量を測定する場合の動作を図６に示すフローチャートにより説明する。本実施の形態では、まず、複数の微小導体８を誘電体２の表面に所定の圧力で押し付ける（ステップＳ１１）。次に、多チャンネル信号入力器10により微小導体８の１つを選択する（ステップＳ１２）。そして、微小導体８と誘電体２内の電極１との間の静電容量を測定する（ステップＳ１３）。
【００３９】
次に、予め決められたすべての測定個所の静電容量を測定したか否かを判断し（ステップＳ１４）、すべての測定個所の静電容量を測定していなければ（Ｎｏ）ステップＳ１２に移行し、他の測定個所の静電容量を測定する。一方、ステップＳ１４で、すべての測定個所の静電容量を測定したと判断した場合（Ｙｅｓ）は、静電容量の測定を終了する。
【００４０】
このように、本実施の形態によれば、微小導体８を複数設置し、多チャンネル信号入力器10の接続を順次切り換えることにより、誘電体２の静電容量の面内分布を高速に測定することができ、シリコンウェハと誘電体２の吸着力の均一性を効率的かつ精度良く評価することができる。また、誘電体２表面の複数個所の静電容量から、誘電体２表面の複数個所の厚さを求めることができ、誘電体２表面の部分的な厚さの変化を効率的かつ精度良く検出することができる。
【００４１】
図７（１）は、本発明の第３の実施の形態の静電チャック評価装置により、誘電体２の複数個所の静電容量を測定する場合の説明図である。また、図７（２）は図７（１）のＡ−Ａ部分の断面図である。
【００４２】
本実施の形態は、複数の金属薄膜28をポリイミド等の柔軟なシート24の表面に形成し、そのシート24を誘電体２の表面に所定の荷重で押し当てることにより、金属薄膜28と誘電体２の密着性を向上させ、静電容量の面内分布を精度良く測定するものである。
【００４３】
本実施の形態では、図７（１）に示すように、シリコンウェハとほぼ同じ大きさで、厚さが100〜500μｍ程度のポリイミドシート24の表面に、複数の金属薄膜28を形成する。金属薄膜28は、シリコンウェハが１２インチ径の場合は、２０ｍｍ×２０ｍｍ程度の大きさである。
【００４４】
ポリイミドシート24は、図７（２）に示すように、誘電体２の上に載せられ、１つの金属薄膜28あたり例えば５００ｇ重以上の荷重で誘電体２に押し付けられる。それぞれの金属薄膜28は、導線23により多チャンネル信号入力器10の入力端子に接続される。また、多チャンネル信号入力器10の共通端子は導線７によりインピーダンス測定器６に接続され、誘電体２内部の電極１は導線21によりインピーダンス測定器６に接続される。また、インピーダンス測定器６は、制御用コンピュータ11に接続される。
【００４５】
本実施の形態のインピーダンス測定器６は、第２の実施の形態と同様に、制御用コンピュータ11からの信号に基づき、多チャンネル信号入力器10の接続を順次切り換え、それぞれの金属薄膜28と電極１との間の静電容量を測定する。なお、本実施の形態により静電容量を測定する場合のフローチャートは、図６に示した第２の実施の形態の場合と同様である。
【００４６】
このように本実施の形態は、複数の金属薄膜28をポリイミドシート24の表面に形成し、金属薄膜28を誘電体２に密着性よく押し当てることにより、誘電体２の静電容量の面内分布を高速かつ精度良く測定することができ、シリコンウェハと誘電体２の吸着力の均一性を高速かつ精度良く評価することができる。また、誘電体２表面の複数個所の静電容量から、誘電体２表面の複数個所の厚さを求めることができ、誘電体２表面の厚さの部分的な変化を高速かつ精度良く検出することができる。
【００４７】
本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００４８】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、微小導体を誘電体の表面で移動させ、誘電体の表面の任意部分の静電容量を測定することができるので、誘電体の表面における静電容量の分布から、被吸着物と誘電体の吸着力の均一性を評価することができる。また、誘電体の表面における静電容量の分布から、誘電体の任意部分の厚さを検出することができ、誘電体の交換時期を正確に判断することができる。
【００４９】
また、本発明によれば、微小導体を複数設置し、選択手段の接続を順次切り換えるので、誘電体の静電容量の面内分布を高速に測定することができ、被吸着物と誘電体の吸着力の均一性を効率的かつ精度良く評価することができる。また、誘電体表面の複数個所の静電容量から、誘電体表面の複数個所の厚さを求めることができ、誘電体表面の厚さの部分的な変化を効率的かつ精度良く検出することができる。
【００５０】
更に、本発明によれば、複数の微小導体は、柔軟性を有する薄膜シートの表面に形成されるので、複数の微小導体を誘電体に密着性よく押し当てることができ、誘電体の静電容量の面内分布を精度良く測定することができる。
【００５１】
なお、上記の実施の形態では、静電チャック装置がシリコンウェハを吸着する場合を示したが、本発明は、ガリウム砒素ウェハ等の他の半導体ウェハを吸着する静電チャック装置の吸着力を評価する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による静電容量測定の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による静電容量測定のフローチャートである。
【図３】シリコンウェハ上の測定位置の説明図である。
【図４】本実施の形態による静電容量の測定例である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による静電容量測定の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による静電容量測定のフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態による静電容量測定の説明図である。
【図８】静電チャック装置の断面図である。
【図９】従来の静電チャック評価装置における静電容量測定の説明図である。
【符号の説明】
２誘電体
６インピーダンス測定器
７,21 導線
８微小導体
９Ｘ−Ｙ移動機構付き圧力印加機構
10 多チャンネル信号入力器
11 制御用コンピュータ
24 ポリイミドシート
28 金属薄膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrostatic chuck evaluation apparatus and an evaluation method for evaluating an adsorption force of an electrostatic chuck apparatus that adsorbs a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing process, and in particular, an electrostatic that can evaluate an in-plane distribution of the adsorption force. The present invention relates to a chuck evaluation apparatus and an evaluation method thereof.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor manufacturing process, a semiconductor wafer such as a silicon wafer or a gallium arsenide wafer is positioned at a predetermined position by an electrostatic chuck device, and doping with an impurity gas, exposure with ultraviolet rays, etching, or the like is performed.
[0003]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a general electrostatic chuck device. The electrostatic chuck device is provided under the surface of the dielectric 2 such as alumina having an outer diameter slightly larger than the outer diameter of the silicon wafer 3 that is an object to be adsorbed, and is substantially the same outer diameter as the silicon wafer 3. , And a DC power source 4 connected between the electrode 1 and the ground.
[0004]
In such an electrostatic chuck device, when a positive or negative voltage is applied to the electrode 1 from the DC power supply 4, an electrostatic force is generated between the silicon wafer 3 placed on the dielectric 2 and the electrode 1. The silicon wafer 3 is attracted to the surface of the dielectric 2.
[0005]
Here, when the electrostatic capacitance between the silicon wafer 3 and the electrode 1 is C, the distance between the silicon wafer 3 and the electrode 1 is d, and the voltage applied by the DC power supply 4 is V, the silicon wafer 3 and the dielectric 2 The adsorption force F between
F = (C / 2d) × V ² (1)
It is represented by Therefore, when the values of the distance d and the applied voltage V are known, the adsorption force F between the silicon wafer 3 and the dielectric 2 can be obtained by measuring the capacitance C.
[0006]
Next, a case where the suction force of the electrostatic chuck device is evaluated by a conventional electrostatic chuck evaluation device will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram when the capacitance C between the conductor 5 and the electrode 1 is measured by a conventional electrostatic chuck evaluation apparatus.
[0007]
The conventional electrostatic chuck evaluation apparatus includes a conductor 5 having the same shape and dimension as a silicon wafer or the like that is an object to be attracted, and an impedance measuring device 6 that measures a capacitance C between the conductor 5 and the electrode 1. The conductor 5 is pressed against the surface of the dielectric 2, and the conductor 5 and the electrode 1 are connected to the impedance measuring device 6 by the conducting wire 7 and the conducting wire 21.
[0008]
The electrostatic chuck evaluation apparatus connected in this way measures the impedance between the conductor 5 and the electrode 1 by the impedance measuring device 6 and calculates the electrostatic capacitance C between the conductor 5 and the electrode 1 from the impedance. The capacitance C is equal to the capacitance C between the silicon wafer and the electrode 1.
[0009]
As described above, the conventional electrostatic chuck evaluation apparatus measures the electrostatic capacity C between the conductor 5 and the electrode 1 and calculates the attracting force F according to the above (1), and the attracting force F is used. Whether or not the silicon wafer 3 is an appropriate size was evaluated.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
When evaluating the suction force of the electrostatic chuck device, it is important not only to evaluate the magnitude of the suction force with respect to the silicon wafer 3 but also to evaluate whether or not the suction force is uniform within the surface of the silicon wafer 3. .
[0011]
This is because if the suction force is not uniform within the surface of the silicon wafer 3, the frictional force between the silicon wafer 3 and the dielectric 2 is reduced, and the displacement of the silicon wafer 3 cannot be prevented in the semiconductor manufacturing process.
[0012]
When controlling the temperature of the silicon wafer 3 in the semiconductor manufacturing process, a temperature source for temperature control is usually installed under the dielectric 2 of the electrostatic chuck device. The contact state between the wafer 3 and the dielectric 2 becomes non-uniform, and the surface temperature distribution of the silicon wafer 3 cannot be made uniform.
[0013]
On the other hand, in the semiconductor manufacturing process, the silicon wafer 3 is processed in an atmosphere of various impurity gases. Accordingly, a film of a gas component is deposited on the surface of the dielectric 2 of the electrostatic chuck device, or the surface of the dielectric 2 is etched by the gas component, so that the thickness of the dielectric 2 changes. For this reason, the thickness of the dielectric 2 is measured every predetermined period, and the time when the thickness is out of the predetermined range must be determined as the replacement time of the dielectric 2.
[0014]
However, since the conventional electrostatic chuck evaluation apparatus and the electrostatic chuck evaluation method measure only the electrostatic capacitance between the entire silicon wafer 3 and the electrode 1, the adsorption force between the entire silicon wafer 3 and the dielectric 2 is large. It was only possible to determine the in-plane distribution of the attractive force.
[0015]
In addition, since only the electrostatic capacitance between the entire silicon wafer 3 and the electrode 1 is measured, the electrostatic capacitance of an arbitrary portion between the silicon wafer 3 and the electrode 1 cannot be obtained, and an arbitrary portion of the dielectric 2 The change in thickness could not be detected.
[0016]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrostatic chuck evaluation apparatus capable of measuring the in-plane distribution of the adsorption force between a silicon wafer and a dielectric, and detecting a change in the thickness of an arbitrary portion of the dielectric, and its To provide an evaluation method.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention includes a disk-shaped first electrode and a dielectric covering the first electrode, and applies a voltage to the first electrode. Thus, in the electrostatic chuck evaluation device that evaluates the attractive force of the electrostatic chuck device that attracts the object to be attracted to the surface of the dielectric, the second electrode having a smaller area than the first electrode, and the second electrode A pressure applying mechanism that moves the electrode of the electrode on the surface of the dielectric and presses the electrode to a predetermined position on the surface of the dielectric, and impedance measurement that measures a capacitance between the first electrode and the second electrode have a means, the capacitance between the second electrode and the dielectric body of the first electrode is measured, whether measuring the capacitance of all measurement points to a predetermined If it is determined that the capacitance at all measurement points has been measured, the capacitance measurement is terminated. And it said that there was Unishi.
In order to achieve the above object, one aspect of the electrostatic chuck evaluation method of the present invention includes a disk-shaped first electrode and a dielectric covering the first electrode. In the electrostatic chuck evaluation method for evaluating the attracting force of an electrostatic chuck device that attracts an object to be attracted to the surface of the dielectric by applying a voltage to the electrode of the first electrode, an area smaller than the first electrode is used. When the capacitance between the first electrode and the second electrode is measured by moving the second electrode on the surface of the dielectric and pressing the electrode against a predetermined position on the surface of the dielectric, the second The capacitance between the first electrode in the dielectric and the first electrode in the dielectric is measured to determine whether or not the capacitance at all predetermined measurement locations has been measured. When it is determined that the capacitance has been measured, the measurement of the capacitance is terminated.
[0018]
According to the present invention, the second electrode is moved on the surface of the dielectric, and the capacitance of an arbitrary portion of the surface of the dielectric can be measured. Therefore, from the distribution of the capacitance on the surface of the dielectric, It is possible to evaluate the uniformity of the adsorption force between the object to be adsorbed and the dielectric. Further, the thickness of an arbitrary part of the dielectric can be detected from the distribution of capacitance on the surface of the dielectric, and the replacement time of the dielectric can be accurately determined.
[0019]
In order to achieve the above object, another aspect of the present invention includes a disk-shaped first electrode and a dielectric covering the first electrode, and applies a voltage to the first electrode. Thus, in the electrostatic chuck evaluation apparatus for evaluating the attractive force of the electrostatic chuck apparatus that attracts an object to be attracted to the surface of the dielectric, the area is smaller than that of the first electrode, and a predetermined position on the surface of the dielectric is determined. capacitance between the plurality of second electrodes to be pressed, a selection means for sequentially selecting the second electrodes of the plurality of, and the second electrode and the first electrodes selected by the selecting means And impedance measuring means for measuring.
In order to achieve the above object, another aspect of the electrostatic chuck evaluation method of the present invention includes a disk-shaped first electrode and a dielectric covering the first electrode. In an electrostatic chuck evaluation method for evaluating the attracting force of an electrostatic chuck device that attracts an object to be attracted to the surface of the dielectric by applying a voltage to one electrode, a plurality of areas smaller than the first electrode The second electrode is pressed to a predetermined position on the surface of the dielectric, the plurality of second electrodes are sequentially selected, and the capacitance between the selected second electrode and the first electrode is measured. It is characterized by doing.
[0020]
According to the invention, the second electrode and the plurality placed by you to select sequential, in-plane distribution of the electrostatic capacitance of the dielectric can be measured at high speed, the adsorbate and the dielectric The uniformity of the adsorption force can be evaluated efficiently and accurately. In addition, the thickness of the dielectric surface can be obtained from the electrostatic capacity of the dielectric surface at multiple locations, and a partial change in the thickness of the dielectric surface can be detected efficiently and accurately. it can.
[0021]
Furthermore, as a preferable aspect of the above invention, the plurality of second electrodes are formed on a surface of a flexible thin film sheet.
[0022]
According to the present invention, since the plurality of second electrodes are formed on the surface of the thin film sheet having flexibility, the plurality of second electrodes can be pressed against the dielectric with good adhesion. The in-plane distribution of capacitance can be measured with high accuracy.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, such an embodiment does not limit the technical scope of the present invention.
[0024]
FIG. 1 is an explanatory diagram in the case of evaluating the suction force of an electrostatic chuck device by the electrostatic chuck evaluation device according to the first embodiment of the present invention. Since the electrostatic chuck evaluation apparatus according to the present embodiment can move the microconductor 8 two-dimensionally on the surface of the dielectric 2, it can measure the electrostatic capacitance at an arbitrary portion of the surface of the dielectric 2.
[0025]
As shown in FIG. 1, the electrostatic chuck evaluation apparatus of the present embodiment includes a minute conductor 8 (second electrode) such as a metal plate that can move on the surface of the dielectric 2 of the electrostatic chuck apparatus, and a minute amount. The conductor 8 is moved two-dimensionally on the surface of the dielectric 2, the microconductor 8 is pressed against the surface of the dielectric 2 with a predetermined load, a pressure applying mechanism 9 with an XY movement mechanism, and the conductor 7 forms the microconductor 8. And an impedance measuring instrument 6 connected to the electrode 1 (first electrode, not shown) in the dielectric 2 by a conducting wire 21.
[0026]
When the silicon wafer is 12 inches in diameter, the microconductor 8 is, for example, a nickel plate having a size of about 20 mm × 20 mm × 1 mmt, and the surface of the dielectric 2 is improved in order to improve adhesion to the surface of the dielectric 2. For example, it is pressed with a load of 500 g weight or more.
[0027]
Next, the operation in the case where the electrostatic chuck evaluation apparatus of the present embodiment measures the electrostatic capacity at a plurality of locations of the dielectric 2 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the electrostatic chuck evaluation apparatus, the electrostatic capacity is usually measured at a plurality of measurement points of the dielectric 2, the attraction force is obtained by the above-described equation (1), and the uniformity is evaluated.
[0028]
In the electrostatic chuck evaluation apparatus of the present embodiment, first, the pressure applying mechanism 9 with the XY moving mechanism is moved to the first measurement location on the dielectric 2 (step S1). Next, the minute conductor 8 is pressed against the surface of the dielectric 2 by the pressure applying mechanism 9 with an XY moving mechanism (step S2). And the electrostatic capacitance between the microconductor 8 and the electrode 1 in the dielectric 2 is measured (step S3).
[0029]
Next, it is determined whether or not the capacitances of all the measurement points determined in advance have been measured (step S4). If the capacitances of all the measurement points have not been measured (No), the process proceeds to step S1. Then, measure the capacitance at other measurement points. On the other hand, if it is determined in step S4 that the capacitances at all measurement locations have been measured (Yes), the measurement of the capacitances is terminated.
[0030]
As described above, according to the present embodiment, the microconductor 8 can be moved on the surface of the dielectric 2 by the pressure applying mechanism 9 with the XY moving mechanism, and therefore, the electrostatic capacitance of an arbitrary portion of the surface of the dielectric 2 is measured. be able to.
[0031]
Therefore, the adsorption force of the arbitrary part of the surface of the dielectric 2 can be calculated from the capacitance of the arbitrary part of the surface of the dielectric 2 according to the above equation (1). Sex can be evaluated. Further, the thickness of the arbitrary portion of the surface of the dielectric 2 can be obtained from the capacitance of the arbitrary portion of the surface of the dielectric 2, and a partial change in the thickness of the surface of the dielectric 2 can be detected.
[0032]
FIG. 3 shows measurement positions when measuring a partial capacitance in order to evaluate the uniformity of the suction force of the silicon wafer 3. The silicon wafer 3 is divided into the areas (1) to (10) in the vertical direction and the areas A, B, and C in the horizontal direction. Then, the capacitance C corresponding to the measurement positions (1) to (26) in each region is measured. FIG. 4 is a measurement example of the capacitance C corresponding to the measurement positions (1) to (26) in FIG.
[0033]
As described above, according to the present embodiment, the microconductor 8 can be moved on the surface of the dielectric 2 and the capacitance of an arbitrary portion of the surface of the dielectric 2 can be measured. The uniformity of the attractive force between the silicon wafer 3 and the dielectric 2 can be evaluated based on the distribution of capacitance. Further, the thickness of an arbitrary portion of the dielectric 2 can be detected from the distribution of capacitance on the surface of the dielectric 2, and the replacement time of the dielectric 2 can be accurately determined.
[0034]
FIG. 5 is an explanatory diagram in the case where electrostatic capacitances at a plurality of locations on the surface of the dielectric 2 are measured by the electrostatic chuck evaluation apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, by disposing a plurality of microconductors 8 at a plurality of measurement locations on the surface of the dielectric 2, the in-plane distribution of capacitance can be measured without mechanically moving the microconductors 8. Can do.
[0035]
As shown in FIG. 5, the electrostatic chuck evaluation apparatus according to the present embodiment includes a plurality of microconductors 8 (second electrodes) installed on the surface of the dielectric 2 of the electrostatic chuck apparatus, and each microconductor. A multi-channel signal input device 10 to which a signal from 8 is supplied, and an impedance measuring device 6 for measuring the capacitance between the minute conductor 8 and the electrode 1 (first electrode, not shown) inside the dielectric 2; And a control computer 11 for controlling the impedance measuring device 6. Note that the microconductor 8 is a nickel plate having a size of about 20 mm × 20 mm × 1 mmt when the silicon wafer has a diameter of 12 inches.
[0036]
Each microconductor 8 is pressed against the surface of the dielectric 2 with a load of, for example, 500 g or more per microconductor 8 and is connected to the input terminal of the multi-channel signal input device 10 by a conducting wire 22. The common terminal of the multi-channel signal input device 10 is connected to the impedance measuring device 6 by a conducting wire 7, and the electrode 1 inside the dielectric 2 is connected to the impedance measuring device 6 by a conducting wire 21. In FIG. 5, the input terminal of the multi-channel signal input device 10 and a part of the conducting wire 22 are omitted.
[0037]
The impedance measuring device 6 according to the present embodiment sequentially switches the connection of the multi-channel signal input device 10 based on a signal from the control computer 11, and connects between the plurality of microconductors 8 and the electrode 1 in the dielectric 2. Measure the capacitance.
[0038]
The operation in the case of measuring the electrostatic capacitances at a plurality of locations of the dielectric 2 by the electrostatic chuck evaluation apparatus of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the present embodiment, first, the plurality of minute conductors 8 are pressed against the surface of the dielectric 2 with a predetermined pressure (step S11). Next, one of the small conductors 8 is selected by the multi-channel signal input device 10 (step S12). And the electrostatic capacitance between the microconductor 8 and the electrode 1 in the dielectric 2 is measured (step S13).
[0039]
Next, it is determined whether or not the capacitances of all the measurement points determined in advance have been measured (step S14). If the capacitances of all the measurement points have not been measured (No), the process proceeds to step S12. Then, measure the capacitance at other measurement points. On the other hand, if it is determined in step S14 that the capacitances at all measurement locations have been measured (Yes), the measurement of the capacitances is terminated.
[0040]
Thus, according to the present embodiment, the in-plane distribution of the capacitance of the dielectric 2 is measured at high speed by installing a plurality of microconductors 8 and sequentially switching the connection of the multi-channel signal input device 10. Therefore, it is possible to evaluate the uniformity of the adsorption force between the silicon wafer and the dielectric 2 efficiently and accurately. In addition, the thickness of a plurality of locations on the surface of the dielectric 2 can be determined from the capacitance at the locations on the surface of the dielectric 2, and a change in the partial thickness of the surface of the dielectric 2 can be detected efficiently and accurately. can do.
[0041]
FIG. 7A is an explanatory diagram in the case where the electrostatic capacitance at a plurality of locations of the dielectric 2 is measured by the electrostatic chuck evaluation apparatus according to the third embodiment of the present invention. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
[0042]
In the present embodiment, a plurality of metal thin films 28 are formed on the surface of a flexible sheet 24 such as polyimide, and the sheet 24 is pressed against the surface of the dielectric 2 with a predetermined load. 2 is improved, and the in-plane distribution of capacitance is accurately measured.
[0043]
In the present embodiment, as shown in FIG. 7 (1), a plurality of metal thin films 28 are formed on the surface of a polyimide sheet 24 that is approximately the same size as a silicon wafer and has a thickness of about 100 to 500 μm. The metal thin film 28 has a size of about 20 mm × 20 mm when the silicon wafer is 12 inches in diameter.
[0044]
As shown in FIG. 7B, the polyimide sheet 24 is placed on the dielectric 2 and pressed against the dielectric 2 with a load of, for example, 500 g weight or more per metal thin film 28. Each metal thin film 28 is connected to an input terminal of the multi-channel signal input device 10 by a conductive wire 23. The common terminal of the multi-channel signal input device 10 is connected to the impedance measuring device 6 by a conducting wire 7, and the electrode 1 inside the dielectric 2 is connected to the impedance measuring device 6 by a conducting wire 21. The impedance measuring device 6 is connected to the control computer 11.
[0045]
As in the second embodiment, the impedance measuring device 6 of the present embodiment sequentially switches the connection of the multi-channel signal input device 10 based on the signal from the control computer 11, and each metal thin film 28 and electrode The capacitance between 1 is measured. Note that the flowchart for measuring the capacitance according to the present embodiment is the same as that of the second embodiment shown in FIG.
[0046]
As described above, in the present embodiment, a plurality of metal thin films 28 are formed on the surface of the polyimide sheet 24, and the metal thin film 28 is pressed against the dielectric 2 with good adhesion, so that the capacitance of the dielectric 2 is within the plane. The distribution can be measured at high speed and with high accuracy, and the uniformity of the attractive force between the silicon wafer and the dielectric 2 can be evaluated with high speed and high accuracy. In addition, the thickness of a plurality of locations on the surface of the dielectric 2 can be obtained from the electrostatic capacitances at the locations on the surface of the dielectric 2, and a partial change in the thickness of the surface of the dielectric 2 can be detected quickly and accurately. be able to.
[0047]
The protection scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but covers the invention described in the claims and equivalents thereof.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the microconductor can be moved on the surface of the dielectric, and the capacitance of an arbitrary portion of the surface of the dielectric can be measured. Therefore, from the distribution of the capacitance on the surface of the dielectric, It is possible to evaluate the uniformity of the adsorption force between the object to be adsorbed and the dielectric. Further, the thickness of an arbitrary part of the dielectric can be detected from the distribution of capacitance on the surface of the dielectric, and the replacement time of the dielectric can be accurately determined.
[0049]
Further, according to the present invention, since a plurality of microconductors are installed and the connection of the selection means is sequentially switched, the in-plane distribution of the electrostatic capacitance of the dielectric can be measured at high speed, and the adsorption object and the dielectric The uniformity of the adsorption force can be evaluated efficiently and accurately. In addition, the thickness of the dielectric surface can be obtained from the electrostatic capacity of the dielectric surface at multiple locations, and a partial change in the thickness of the dielectric surface can be detected efficiently and accurately. it can.
[0050]
Furthermore, according to the present invention, since the plurality of microconductors are formed on the surface of the thin film sheet having flexibility, the plurality of microconductors can be pressed against the dielectric material with good adhesion, and the electrostatic capacitance of the dielectric material. The in-plane distribution of capacitance can be measured with high accuracy.
[0051]
In the above embodiment, the case where the electrostatic chuck device sucks the silicon wafer is shown. However, the present invention evaluates the suction force of the electrostatic chuck device that sucks another semiconductor wafer such as a gallium arsenide wafer. It can also be applied to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of capacitance measurement according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of capacitance measurement according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of measurement positions on a silicon wafer.
FIG. 4 is a measurement example of capacitance according to the present embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram of capacitance measurement according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart of capacitance measurement according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of capacitance measurement according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck device.
FIG. 9 is an explanatory diagram of capacitance measurement in a conventional electrostatic chuck evaluation apparatus.
[Explanation of symbols]
2 Dielectric 6 Impedance measuring instrument 7, 21 Conductor 8 Micro conductor 9 Pressure application mechanism with XY movement mechanism
10 Multi-channel signal input device
11 Control computer
24 Polyimide sheet
28 Metal thin film

Claims

An electrostatic device having a disk-shaped first electrode and a dielectric covering the first electrode, and applying a voltage to the first electrode to adsorb an object to be adsorbed on the surface of the dielectric In the electrostatic chuck evaluation device that evaluates the chucking force of the chuck device,
A second electrode having a smaller area than the first electrode;
A pressure applying mechanism that moves the second electrode on the surface of the dielectric and presses the second electrode to a predetermined position on the surface of the dielectric;
Possess an impedance measuring means for measuring the capacitance between the first electrode and the second electrode,
Measuring the capacitance between the second electrode and the first electrode in the dielectric, determining whether or not the capacitance at all predetermined measurement locations has been measured, An electrostatic chuck evaluation apparatus characterized in that, when it is determined that the capacitance at a measurement location has been measured, the measurement of the capacitance is terminated .

An electrostatic device having a disk-shaped first electrode and a dielectric covering the first electrode, and applying a voltage to the first electrode to adsorb an object to be adsorbed on the surface of the dielectric In the electrostatic chuck evaluation device for evaluating the chucking force of the chuck device,
A plurality of second electrodes having an area smaller than that of the first electrode and pressed to a predetermined position on the surface of the dielectric;
Selecting means for sequentially selecting the plurality of second electrodes;
An electrostatic chuck evaluation apparatus comprising: a second electrode selected by the selection means; and an impedance measuring means for measuring a capacitance between the first electrode and the first electrode.

In claim 2,
The electrostatic chuck evaluation apparatus, wherein the plurality of second electrodes are formed on a surface of a flexible thin film sheet.

An electrostatic device having a disk-shaped first electrode and a dielectric covering the first electrode, and applying a voltage to the first electrode to adsorb an object to be adsorbed on the surface of the dielectric In the electrostatic chuck evaluation method for evaluating the chucking force of the chuck device,
A second electrode having a smaller area than the first electrode is moved on the surface of the dielectric, pressed against a predetermined position on the surface of the dielectric, and static electricity between the first electrode and the second electrode. When measuring the capacitance ,
Measuring the capacitance between the second electrode and the first electrode in the dielectric, determining whether or not the capacitance at all predetermined measurement locations has been measured, An electrostatic chuck evaluation method, comprising: ending measurement of capacitance when it is determined that the capacitance at a measurement location has been measured .

An electrostatic device having a disk-shaped first electrode and a dielectric covering the first electrode, and applying a voltage to the first electrode to adsorb an object to be adsorbed on the surface of the dielectric In the electrostatic chuck evaluation method for evaluating the chucking force of the chuck device,
A plurality of second electrodes having a smaller area than the first electrode are pressed against a predetermined position on the surface of the dielectric, the plurality of second electrodes are sequentially selected, and the selected second electrode and the first electrode An electrostatic chuck evaluation method comprising measuring an electrostatic capacitance between electrodes.