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JP3488334B2 - Electrostatic chuck - Google Patents

Electrostatic chuck

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Publication number
JP3488334B2
JP3488334B2 JP09274996A JP9274996A JP3488334B2 JP 3488334 B2 JP3488334 B2 JP 3488334B2 JP 09274996 A JP09274996 A JP 09274996A JP 9274996 A JP9274996 A JP 9274996A JP 3488334 B2 JP3488334 B2 JP 3488334B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
groove
suction surface
gas
pressure
Prior art date
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Application number
JP09274996A
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Japanese (ja)
Other versions
JPH09283608A (en
Inventor
浩一 長崎
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Publication of JPH09283608A publication Critical patent/JPH09283608A/en
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置や液晶
基板などの製造工程において、半導体ウエハやガラス基
板などのウエハを保持するために使用する静電チャック
に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、半導体装置の製造工程において、
半導体ウエハに膜付けを行うための成膜装置や微細加工
を施すためのエッチング装置、さらには電子ビーム露光
処理を施すための露光装置などには、半導体ウエハを高
精度に保持するための治具として静電チャックが使用さ
れている。 【0003】この種の静電チャックとしては、図4
(a)、(b)に示すような円板状をした絶縁基体22
の内部上方に静電電極23を備えるとともに、内部下方
に抵抗発熱体24を埋設してなり、絶縁基体22の上面
を吸着面25としたものがあった。そして、上記吸着面
25に載置した半導体ウエハ30と静電電極23との間
に通電することによりウエハ30と静電電極23との間
にある絶縁基体を誘電体層22aとして作用させ、ウエ
ハ30と吸着面25との間に生じる誘電分極によるクー
ロン力や微小な漏れ電流によるジョンソン・ラーベック
力により吸着面25にウエハ30を平坦に吸着保持する
とともに、抵抗発熱体24に通電して発熱させることに
より吸着面25上のウエハ30を均一に加熱するように
なっていた。 【0004】また、上記静電チャック21には各種のプ
ロセス処理を終えた半導体ウエハ30を吸着面25より
取り外すための機構として、絶縁基体22の周縁に複数
個の穴26を穿設し、該穴26よりリフトピン27を突
出させることにより吸着面25上の半導体ウエハ30を
リフトさせて取り外すようにしたものがあった(実公平
3−4037号公報参照)。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】ところが、図4
(a)、(b)に示す静電チャック21を用いて処理を
終えた半導体ウエハ30を取り外そうとすると、リフト
ピン27によりウエハ30を破損させてしまうといった
課題があった。 【0006】即ち、吸着面25よりウエハ30を取り外
すには、まず、静電電極23への通電をOFFにして吸
着力を除去しなければならないのであるが、通電をOF
Fにしても吸着面25に帯電する電荷がすぐになくなら
ないことから吸着力の残留が生じ、この残留吸着力が残
っていることを知らずに半導体ウエハ30をリフトさせ
ることにより硬脆材料であるウエハ30をリフトピン2
7により破損していた。 【0007】その為、残留吸着力が減衰するのに必要な
時間を測定してリフトピン27のリフトタイミングを調
整することによりウエハ30を取り外すことも行われて
いるが、残留吸着力はプロセス条件(キャリアガスの種
類、処理温度、高周波電圧など)によっても変化するこ
とから全てのプロセス条件におけるリフトピン27のタ
イミングを完全に制御することができるものは未だ得ら
れていなかった。 【0008】その為、従来の静電チャックではウエハ3
0を破損させる危険が依然としてあり、ウエハ30が破
損すると自動化された半導体装置の製造工程では、割れ
た残片のために次に送られてきたウエハ30に正常な処
理を施すことができないといった課題があった。 【0009】 【発明の目的】本発明の目的は、種々のプロセス処理を
終えたウエハを破損させることなく取り外すことができ
るとともに、万一、破損した時にはオペレータ等に知ら
せることが可能な静電チャックを提供することにある。 【0010】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、アルミナ焼結体、窒化珪素質焼結体、窒化ア
ルミニウム質焼結体のいずれか一種からなる絶縁基板の
上面をウエハを保持する吸着面とし、該吸着面には、テ
ーパ状に形成された側壁面と底面とのコーナ部が曲面状
に形成された深さ50〜200μmの溝部と、該溝部に
ガスを供給するための貫通孔を備え、上記絶縁基板の内
部上方には静電電極を、内部下方には抵抗発熱体をそれ
ぞれ備えるとともに、上記絶縁基板の周縁には上記吸着
面より突出自在なリフトピンを、上記絶縁基板の下方に
は上記溝部に供給したガス圧の変化を検知するための検
出手段と、該検出手段からの信号に基づいて上記リフト
ピンのリフトタイミングを制御する制御部とをそれぞれ
有し、上記吸着面にウェハを保持する時には、上記静電
電極に通電してウエハとの間に静電吸着力を発現させ、
上記吸着面に吸着させるとともに、上記抵抗発熱体に通
電してウエハを加熱し、かつ上記溝部にガスを供給して
ウエハの温度を均一化するようにしてなり、上記吸着面
からウエハを離脱させる時には、上記静電電極への通電
及びガスの供給を止め、上記検出手段のガス圧が所定値
になった時に上記制御部からの信号に基づいて上記リフ
トピンを吸着面より突出させて離脱させるようにして静
電チャックを構成したことを特徴とする。 【0011】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。 【0012】図1は本発明に係る実施形態の一例である
静電チャック1を示す図で、(a)は斜視図、(b)は
そのX−X線断面図であり、絶縁基板2の内部上方に静
電電極3を、内部下方に抵抗発熱体4をそれぞれ埋設し
てなり、絶縁基板2の上面を吸着面5としてある。ま
た、上記吸着面5には同心円状の溝8aと中央より放射
状に延びる溝8bとからなる溝部8を形成してあり、中
央には上記溝部8にHe等のガスを供給するための貫通
孔9を穿設してある。 【0013】上記絶縁基板2を構成する材質としては、
アルミナ焼結体、窒化珪素質焼結体、窒化アルミニウム
質焼結体を用いることができ、これらの中でも特に耐プ
ラズマ性および耐熱性に優れた窒化アルミニウム質焼結
体により構成することが好ましい。 【0014】また、上記貫通孔9にはHe等のガスを導
入するための導入管10を連設してあり、その端部には
ガスボンベ14とガスの流量を調整するための流量制御
弁13を配設するとともに、上記導入管10から分岐さ
せた枝管11には導入管10内の圧力を測定することで
吸着面5の溝部8に供給したガス圧の変化を検知するた
めの検出手段として圧力センサ12を配設してあり、該
圧力センサ12でもって検知した圧力は電気信号として
制御部18に伝送するようにしてある。 【0015】さらに、絶縁基板2の周縁には複数個の穴
6を穿設し、該穴6には別に設けた駆動機構(不図示)
でもって吸着面5より進退するリフトピン7を配置して
あり、該リフトピン7は制御部18によりリフトタイミ
ングを制御するようにしてある。 【0016】この静電チャック1により半導体ウエハ3
0を保持するには、まず、吸着面5に半導体ウエハ30
を載置し、該ウエハ30と静電電極3との間に通電する
ことによりウエハ30と静電電極3との間の絶縁基体を
誘電体層2aとして作用させ、ウエハ30と吸着面5と
の間に生じる誘電分極によるクーロン力や微小な漏れ電
流によるジョンソン・ラーベック力によりウエハ30を
吸着面5に平坦に吸着保持するようになっている。ま
た、吸着面5の溝部8にはガスボンベ14より導入管1
0および貫通孔9を介して熱伝達特性の良いHe等のガ
スを供給するとともに、抵抗発熱体4に通電して発熱さ
せることにより吸着面5上のウエハ30を均一に加熱す
るようになっている。なお、溝部8に供給するガス圧は
20Torr程度としておくことによりウエハ30の高
い均熱性が得られ好適である。 【0017】次に、本発明に係る静電チャック1を用い
て各種のプロセス処理を終えた半導体ウエハ30の取り
外し機構について説明する。 【0018】図2は処理を終えた半導体ウエハ30の取
り外し工程を示すフローチャート図である。 【0019】まず、静電電極3への通電およびHe等の
ガスの供給をOFFにして溝部8内の圧力(≒導入管1
0内の圧力)を圧力センサ12により測定する。即ち、
静電電極3への通電をOFFにすると徐々に残留吸着力
が減衰し、半導体ウエハ30と吸着面5との隙間から溝
部8に供給したガスが流出して溝部8内の圧力が減少す
るため、この圧力変化を圧力センサ12により測定す
る。なお、本発明に係る静電チャック1には吸着面5に
溝部8を形成してあることから吸着面5に帯電する電荷
が少なく、チャック解除後の応答性を高めることができ
る。 【0020】そして、制御部18において溝部8内の圧
力が所定の圧力に減少するまではリフトタイミングをか
けずに無限ループを形成するように制御し、溝部8内の
圧力が所定値またはそれ以下になった時に吸着面5より
リフトピン7を突出させてウエハ30を吸着面5より押
し外すようにしてある。 【0021】例えば、溝部8内の圧力が初期圧力である
20Torrの1/2以下、即ち、10Torr以下と
なった時にリフトタイミングをかけるように設定してお
けば吸着力が殆ど残留していないことから、吸着面5よ
りリフトピン7を突出させても半導体ウエハ30を破損
させることなく取り外すことができる。ただし、リフト
タイミングをかける圧力値については、予めウエハ30
の破損を生じない溝部8内の圧力の限界値を測定してお
き、この限界値以内でリフトタイミングをかけるように
設定すれば良い。 【0022】このように、溝部8内の絶対圧力を圧力セ
ンサ12により検知することで容易にリフトピン7のリ
フトタイミングを制御することができる。 【0023】また、作業の都合上、半導体ウエハ30の
リフトタイミングを早めなければならないような場合に
は、半導体ウエハ30をリフトさせた時に溝部8内の圧
力がゼロとなるまでの時間を測定し、正常に半導体ウエ
ハ30をリフトさせた時の時間と比較することによりウ
エハ30の破損の有無について検知することができる。
即ち、半導体ウエハ30を正常にリフトさせると、溝部
8内の圧力がゼロとなるまでには若干の時間を要するの
に対し、リフト時に半導体ウエハ30が破損すると、溝
部8内の圧力が短時間でゼロとなることから、これらの
時間を比較することによりウエハの破損の有無を容易に
検知することができる。 【0024】なお、上記実施形態においてはリフトピン
7のリフトタイミングを溝部8内の絶対圧力により制御
した例を示したが、チャンバー室内の圧力と溝部8内の
圧力をそれぞれ検知し、両者の差圧を測定することによ
りリフトピン7のリフトタイミングを制御しても良い。
即ち、チャンバー室内の圧力と溝部8内の圧力の差圧が
ほぼゼロになった時にリフトタイミングをかけるように
すれば、ウエハ30と吸着面5との間に発生する残留吸
着力は実質的にゼロとなるため、ウエハ30を破損させ
ることなく取り外すことができる。 【0025】ただし、圧力センサ12にて溝部8内のガ
ス圧を検知してウエハ30の破損の有無を確認するには
吸着面5の溝部8の深さTが重要な要件となる。 【0026】即ち、吸着面5の溝部8の深さTが50μ
m未満と浅いと、ウエハ30の破損があったとしても溝
部8内のガス圧の低下が緩やかであるためにウエハ30
の破損の有無を検知することができないからである。た
だし、溝部8の深さTが200μmより深くなると、静
電チャック1を発熱させた時に溝部8の底面コーナ部に
熱応力の集中が発生して割れ等を生じる恐れがあるとと
もに、ウエハ30の均熱性が低下する。 【0027】その為、上記溝部8の深さTは50〜20
0μmの範囲で設けることが好ましい。 【0028】また、吸着面5に形成する溝部8の断面形
状としては、図3に示すような溝部8を構成する側壁面
15をテーパ状に形成するとともに、上記側壁面15と
底面16とのコーナ部17を曲面状に形成することが好
ましい。このような構造とすれば、熱応力集中に伴うコ
ーナ部17の割れを防止することができる。なお、望ま
しくは溝部8の幅をL、側壁面15の角度をZとすると
以下に示す関係にある断面形状を有するものが良い。 【0029】〔関係式〕 L>T、 Z<60° なお、コーナ部17と底面16とを一体的に曲面状に形
成することにより、熱応力集中をさらに抑制することも
できる。 【0030】以上、本発明の実施形態では半導体装置の
製造工程で使用する静電チャック1について説明した
が、これ以外に液晶基板を構成するガラス基板や他の物
品等を吸着保持するために使用する静電チャック1とし
ても用いることができることは言うまでもない。 【0031】 【実施例】ここで、深さTの異なる溝部8を設けた図1
に示す静電チャック1を用意し、吸着保持した半導体ウ
エハ30をリフトピン7により強制的にリフトさせ、半
導体ウエハ30を破損させた時の溝部8内の圧力変化に
ついて測定を行った。 【0032】本実験に使用した静電チャック1は外径2
00mm、基板厚み15mmの円盤状をしたもので、吸
着面5に形成する溝部8の幅は80μmとしてある。 【0033】なお、吸着面5の溝部8に供給するHeガ
スの圧力は20torrとするとともに、リフトピン7
でもって正常に半導体ウエハ30をリフトさせた時に導
入管10内のガス圧がゼロとなるまでに要する時間を測
定したところ約1.5〜2.0secであった。 【0034】それぞれの結果は表1に示す通りである。 【0035】 【表1】 【0036】この結果、試料AおよびBは、溝部8の深
さTが50μm未満であることからウエハ30を強制的
に破損させた時に導入管10内のガス圧がゼロになるま
での時間は1.2〜1.8sec程度と、正常に半導体
ウエハ30をリフトさせた時の時間とほとんど変わら
ず、ウエハ30の破損の有無を判断することができない
ことが判る。 【0037】これに対し、試料CおよびDは、溝部8の
深さTを50μm以上としてあることから、ウエハ30
を強制的に破損させた時に導入管10内のガス圧がゼロ
になるまでの時間は0.4sec以下と直ちにガス圧が
低下するため、正常に半導体ウエハ30をリフトさせた
時の時間と明らかに区別することができ、ウエハ30の
破損の有無を検出することができる。 【0038】このことから、吸着面5に形成する溝部5
の深さTを50μm以上とれば、容易にウエハ30の破
損を検知できることが判る。 【0039】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アルミ
ナ焼結体、窒化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結
体のいずれか一種からなる絶縁基板の上面をウエハを保
持する吸着面とし、該吸着面には、テーパ状に形成され
た側壁面と底面とのコーナ部が曲面状に形成された深さ
50〜200μmの溝部と、該溝部にガスを供給するた
めの貫通孔を備え、上記絶縁基板の内部上方には静電電
極を、内部下方には抵抗発熱体をそれぞれ備えるととも
に、上記絶縁基板の周縁には上記吸着面より突出自在な
リフトピンを、上記絶縁基板の下方には上記溝部に供給
したガス圧の変化を検知するための検出手段と、該検出
手段からの信号に基づいて上記リフトピンのリフトタイ
ミングを制御する制御部とをそれぞれ有し、上記吸着面
にウェハを保持する時には、上記静電電極に通電してウ
エハとの間に静電吸着力を発現させ、上記吸着面に吸着
させるとともに、上記抵抗発熱体に通電してウエハを加
熱し、かつ上記溝部にガスを供給してウエハの温度を均
一化するようにしてなり、上記吸着面からウエハを離脱
させる時には、上記静電電極への通電及びガスの供給を
止め、上記検出手段のガス圧が所定値になった時に上記
制御部からの信号に基づいて上記リフトピンを吸着面よ
り突出させて離脱させるようにして静電チャックを構成
したことによって、各種のプロセス処理を終えたウエハ
を吸着面よりリフトピンでもって破損させることなく取
り外すことができるとともに、ウエハを強制的に取り外
した時に破損させたとしても破損の有無を容易に検知す
ることができる。しかも、抵抗発熱体を発熱させたとし
ても絶縁基板が破損するようなことがない。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck used to hold a wafer such as a semiconductor wafer or a glass substrate in a process of manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal substrate. It is about. 2. Description of the Related Art Conventionally, in a manufacturing process of a semiconductor device,
A jig for holding a semiconductor wafer with high precision is used in a film forming apparatus for forming a film on a semiconductor wafer, an etching apparatus for performing fine processing, and an exposure apparatus for performing an electron beam exposure process. Is used as an electrostatic chuck. As this kind of electrostatic chuck, FIG.
(A), a disk-shaped insulating substrate 22 as shown in (b)
In some cases, an electrostatic electrode 23 is provided above the inside of the substrate, and a resistance heating element 24 is buried below the inside. Then, an electric current is applied between the semiconductor wafer 30 placed on the suction surface 25 and the electrostatic electrode 23 so that the insulating base between the wafer 30 and the electrostatic electrode 23 acts as the dielectric layer 22a. The wafer 30 is sucked and held flat on the suction surface 25 by Coulomb force due to dielectric polarization generated between the suction surface 30 and the suction surface 25 and Johnson-Rahbek force due to minute leakage current, and heat is applied to the resistance heating element 24 to generate heat. As a result, the wafer 30 on the suction surface 25 is uniformly heated. A plurality of holes 26 are formed in the periphery of the insulating base 22 as a mechanism for removing the semiconductor wafer 30 having undergone various processing from the suction surface 25 in the electrostatic chuck 21. In some cases, the lift pins 27 protrude from the holes 26 to lift and remove the semiconductor wafer 30 on the suction surface 25 (see Japanese Utility Model Publication No. 3-4037). [0005] However, FIG.
There is a problem in that when the semiconductor wafer 30 that has been processed is removed using the electrostatic chuck 21 shown in (a) and (b), the wafer 30 is damaged by the lift pins 27. That is, in order to remove the wafer 30 from the suction surface 25, it is first necessary to turn off the power supply to the electrostatic electrode 23 to remove the suction force.
Even if F, the charge charged on the suction surface 25 does not immediately disappear, so that a suction force remains, and the semiconductor wafer 30 is lifted without knowing that the residual suction force remains, and is a hard and brittle material. Lift the wafer 30 with the lift pins 2
7 had been damaged. For this reason, the wafer 30 may be removed by adjusting the lift timing of the lift pins 27 by measuring the time required for the residual attraction force to attenuate. However, there has not yet been obtained a device capable of completely controlling the timing of the lift pins 27 under all process conditions because the timing varies with the type of carrier gas, processing temperature, high-frequency voltage, and the like. For this reason, in the conventional electrostatic chuck, the wafer 3
However, there is still a risk that the wafer 30 may be damaged, and when the wafer 30 is damaged, in an automated semiconductor device manufacturing process, there is a problem in that normal processing cannot be performed on the wafer 30 that has been sent next due to broken fragments. there were. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electrostatic chuck capable of removing a wafer after various processings without damaging the wafer and notifying an operator or the like when the wafer is damaged. Is to provide. In view of the above problems, the present invention has been made in consideration of the above problems, and has been developed in consideration of the above problem. Is a suction surface for holding a wafer, a groove portion having a depth of 50 to 200 μm in which a corner portion between a tapered side wall surface and a bottom surface is formed in a curved surface, and a gas is supplied to the groove portion. It has a through hole for supplying, an electrostatic electrode at the upper inside of the insulating substrate, a resistance heating element at the lower inside, and a lift pin which can protrude from the suction surface at the periphery of the insulating substrate. A detection unit for detecting a change in gas pressure supplied to the groove, and a control unit for controlling a lift timing of the lift pin based on a signal from the detection unit, below the insulating substrate. When holding the wafer on the attracting surface, to express electrostatic attraction between the wafer by energizing the above electrostatic electrodes,
The wafer is heated by energizing the resistance heating element while supplying the gas to the groove, and the temperature of the wafer is made uniform by detaching the wafer from the suction surface. In some cases, the energization of the electrostatic electrode and the supply of gas are stopped, and when the gas pressure of the detection means reaches a predetermined value, the lift pin is made to protrude from the suction surface based on a signal from the control unit to be separated. Thus, an electrostatic chuck is formed. An embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a view showing an electrostatic chuck 1 as an example of an embodiment according to the present invention. FIG. 1A is a perspective view, FIG. An electrostatic electrode 3 is buried above the inside and a resistance heating element 4 is buried below the inside. The suction surface 5 has a groove 8 formed of a concentric groove 8a and a groove 8b extending radially from the center, and a through hole for supplying a gas such as He to the groove 8 is formed in the center. 9 is drilled. The material constituting the insulating substrate 2 includes:
An alumina sintered body, a silicon nitride-based sintered body, and an aluminum nitride-based sintered body can be used, and among these, it is particularly preferable to configure the aluminum nitride-based sintered body having excellent plasma resistance and heat resistance. An introduction pipe 10 for introducing a gas such as He is connected to the through hole 9, and a gas cylinder 14 and a flow control valve 13 for adjusting the flow rate of the gas are provided at the end of the introduction pipe 10. And a detecting means for detecting a change in gas pressure supplied to the groove 8 of the adsorption surface 5 by measuring the pressure in the introduction pipe 10 in the branch pipe 11 branched from the introduction pipe 10. The pressure sensor 12 is provided, and the pressure detected by the pressure sensor 12 is transmitted to the control unit 18 as an electric signal. Further, a plurality of holes 6 are formed in the peripheral edge of the insulating substrate 2, and a driving mechanism (not shown) provided separately in the holes 6.
A lift pin 7 that moves back and forth from the suction surface 5 is arranged, and the lift timing of the lift pin 7 is controlled by a control unit 18. The semiconductor chuck 3 is formed by the electrostatic chuck 1.
0, first, the semiconductor wafer 30
Is placed, and an electric current is applied between the wafer 30 and the electrostatic electrode 3 so that the insulating substrate between the wafer 30 and the electrostatic electrode 3 acts as the dielectric layer 2a. The wafer 30 is sucked and held flat on the suction surface 5 by Coulomb force due to dielectric polarization generated between the wafers and Johnson-Rahbek force due to minute leakage current. In addition, a gas cylinder 14 inserts an inlet pipe 1 into a groove 8 of the suction surface 5.
A gas such as He having good heat transfer characteristics is supplied through the through hole 9 and the through hole 9, and the resistance heating element 4 is energized to generate heat, thereby uniformly heating the wafer 30 on the suction surface 5. I have. The gas pressure supplied to the groove 8 is preferably about 20 Torr, so that high uniformity of the wafer 30 can be obtained. Next, a description will be given of a mechanism for removing the semiconductor wafer 30 that has been subjected to various types of processing using the electrostatic chuck 1 according to the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing a process of removing the semiconductor wafer 30 after the processing. First, the energization of the electrostatic electrode 3 and the supply of gas such as He are turned off, and the pressure in the groove 8 (≒ introduction pipe 1
(Pressure within 0) is measured by the pressure sensor 12. That is,
When the power supply to the electrostatic electrode 3 is turned off, the residual suction force gradually decreases, and the gas supplied to the groove 8 flows out of the gap between the semiconductor wafer 30 and the suction surface 5 and the pressure in the groove 8 decreases. This pressure change is measured by the pressure sensor 12. In addition, since the electrostatic chuck 1 according to the present invention has the grooves 8 formed on the suction surface 5, the charge on the suction surface 5 is small, and the responsiveness after the chuck is released can be improved. The controller 18 controls the pressure in the groove 8 to form an infinite loop without applying a lift timing until the pressure in the groove 8 decreases to a predetermined pressure. In this case, the lift pins 7 protrude from the suction surface 5 to push the wafer 30 off the suction surface 5. For example, if the lift timing is set when the pressure in the groove 8 becomes 1/2 or less of the initial pressure of 20 Torr, that is, 10 Torr or less, the suction force hardly remains. Therefore, even if the lift pins 7 protrude from the suction surface 5, the semiconductor wafer 30 can be removed without being damaged. However, regarding the pressure value for applying the lift timing, the wafer 30
The limit value of the pressure in the groove portion 8 at which no breakage occurs may be measured, and the lift timing may be set within this limit value. As described above, by detecting the absolute pressure in the groove 8 by the pressure sensor 12, the lift timing of the lift pin 7 can be easily controlled. If it is necessary to advance the lift timing of the semiconductor wafer 30 for the sake of work, the time until the pressure in the groove 8 becomes zero when the semiconductor wafer 30 is lifted is measured. By comparing with the time when the semiconductor wafer 30 is normally lifted, it is possible to detect whether or not the wafer 30 is damaged.
That is, when the semiconductor wafer 30 is normally lifted, it takes some time until the pressure in the groove 8 becomes zero, whereas when the semiconductor wafer 30 is damaged during the lift, the pressure in the groove 8 is reduced for a short time. Therefore, the presence or absence of breakage of the wafer can be easily detected by comparing these times. In the above embodiment, the lift timing of the lift pin 7 is controlled by the absolute pressure in the groove 8. However, the pressure in the chamber and the pressure in the groove 8 are detected, and the differential pressure between the two is detected. May be measured to control the lift timing of the lift pins 7.
That is, if the lift timing is applied when the pressure difference between the pressure in the chamber and the pressure in the groove 8 becomes substantially zero, the residual suction force generated between the wafer 30 and the suction surface 5 is substantially reduced. Since it is zero, the wafer 30 can be removed without damaging it. However, the depth T of the groove 8 of the suction surface 5 is an important requirement for detecting the gas pressure in the groove 8 by the pressure sensor 12 and confirming whether or not the wafer 30 is damaged. That is, the depth T of the groove 8 of the suction surface 5 is 50 μm.
m, the gas pressure in the groove 8 decreases slowly even if the wafer 30 is damaged.
This is because it is not possible to detect the presence or absence of damage. However, if the depth T of the groove 8 is greater than 200 μm, when the electrostatic chuck 1 is heated, heat stress may be concentrated at the bottom corner of the groove 8 to cause cracks and the like. The heat uniformity decreases. Therefore, the depth T of the groove 8 is 50 to 20.
Preferably, it is provided in a range of 0 μm. The cross-sectional shape of the groove 8 formed on the suction surface 5 is such that the side wall 15 constituting the groove 8 as shown in FIG. Preferably, the corner portion 17 is formed in a curved shape. With such a structure, it is possible to prevent the corner portion 17 from cracking due to thermal stress concentration. Preferably, the groove 8 has a sectional shape having the following relationship, where L is the width, and Z is the angle of the side wall surface 15. [Relational Expression] L> T, Z <60 ° By forming the corner portion 17 and the bottom surface 16 integrally in a curved shape, the thermal stress concentration can be further suppressed. In the embodiment of the present invention, the electrostatic chuck 1 used in the manufacturing process of the semiconductor device has been described. However, the electrostatic chuck 1 may be used for holding a glass substrate constituting a liquid crystal substrate or other articles by suction. Needless to say, it can also be used as the electrostatic chuck 1 that performs the operation. Here, FIG. 1 shows a case where grooves 8 having different depths T are provided.
Was prepared, the semiconductor wafer 30 held by suction was forcibly lifted by the lift pins 7, and the pressure change in the groove 8 when the semiconductor wafer 30 was damaged was measured. The electrostatic chuck 1 used in this experiment had an outer diameter of 2
It has a disk shape of 00 mm and a substrate thickness of 15 mm, and the width of the groove 8 formed on the suction surface 5 is 80 μm. The pressure of the He gas supplied to the groove 8 of the suction surface 5 is set to 20 torr, and the lift pin 7
The time required for the gas pressure in the introduction pipe 10 to become zero when the semiconductor wafer 30 was normally lifted was about 1.5 to 2.0 sec. The results are as shown in Table 1. [Table 1] As a result, in the samples A and B, since the depth T of the groove 8 is less than 50 μm, the time until the gas pressure in the introduction pipe 10 becomes zero when the wafer 30 is forcibly damaged is reduced. It is understood that the presence or absence of breakage of the wafer 30 cannot be determined, which is almost the same as the time when the semiconductor wafer 30 is normally lifted, which is about 1.2 to 1.8 seconds. On the other hand, in the samples C and D, since the depth T of the groove 8 is set to 50 μm or more, the wafer 30
When the gas pressure in the introduction pipe 10 becomes zero when the semiconductor wafer 30 is forcibly broken, the gas pressure immediately drops to 0.4 sec or less, which is apparently the time when the semiconductor wafer 30 is normally lifted. , And the presence or absence of breakage of the wafer 30 can be detected. Therefore, the groove 5 formed on the suction surface 5
It can be understood that if the depth T is 50 μm or more, the breakage of the wafer 30 can be easily detected. As described above, according to the present invention, the upper surface of the insulating substrate made of any one of the alumina sintered body, the silicon nitride based sintered body, and the aluminum nitride based sintered body can be used as a wafer. A groove having a depth of 50 to 200 μm in which a corner portion between a tapered side wall surface and a bottom surface is formed into a curved surface, and a gas supplied to the groove portion. The insulating substrate is provided with an electrostatic electrode above the inside thereof, a resistance heating element below the inside thereof, and a lift pin protruding from the suction surface at the periphery of the insulating substrate. Below the substrate, there is provided a detecting means for detecting a change in the pressure of the gas supplied to the groove, and a control unit for controlling the lift timing of the lift pins based on a signal from the detecting means. On the surface When holding the wafer, the electrostatic electrode is energized to develop an electrostatic attraction force between the wafer and the wafer, and is attracted to the suction surface, and the resistive heating element is energized to heat the wafer. Gas is supplied to the groove to make the temperature of the wafer uniform, and when the wafer is separated from the suction surface, the supply of electricity and gas to the electrostatic electrode is stopped, and the gas pressure of the detection means is reduced. When the predetermined value is reached, the lift pin is made to protrude from the suction surface based on a signal from the control unit and is released to form an electrostatic chuck, so that the wafer having undergone various types of process processing can be removed from the suction surface. The wafer can be removed without being damaged by the lift pins, and even if the wafer is forcibly removed when it is forcibly removed, the presence or absence of damage can be easily detected. In addition, even if the resistance heating element generates heat, the insulating substrate is not damaged.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係る静電チャックを示す図であり、
(a)は斜視図、(b)はそのX−X線断面図である。 【図2】本発明の静電チャックにおけるウエハ取り外し
工程を示すフローチャート図である。 【図3】本発明に係る静電チャックの溝部の断面形状を
示す拡大図である。 【図4】従来の静電チャックを示す図であり、(a)は
斜視図、(b)はそのY−Y線断面図である。 【符号の説明】 1・・・静電チャック、 2・・・絶縁基板、 3・・
・静電電極、4・・・抵抗発熱体、 5・・・吸着面、
6・・・穴、 7・・・ピン、8・・・溝部、 9・
・・貫通孔、 10・・・導入管、 11・・・枝管、12・
・・圧力センサ、 13・・・流量制御弁、 14・・・ガ
スボンベ
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing an electrostatic chuck according to the present invention;
(A) is a perspective view, (b) is the XX line sectional view. FIG. 2 is a flowchart illustrating a wafer removing step in the electrostatic chuck according to the present invention. FIG. 3 is an enlarged view showing a cross-sectional shape of a groove of the electrostatic chuck according to the present invention. 4A and 4B are views showing a conventional electrostatic chuck, in which FIG. 4A is a perspective view, and FIG. 4B is a sectional view taken along line YY. [Description of Signs] 1 ... Electrostatic chuck 2 ... Insulating substrate 3 ...
・ Electrostatic electrode, 4 ・ ・ ・ resistance heating element, 5 ・ ・ ・ adsorption surface,
6 ... Hole, 7 ... Pin, 8 ... Groove, 9.
..Through holes, 10 ・ ・ ・ Introduction pipe, 11 ・ ・ ・ Branch pipe, 12 ・
..Pressure sensors, 13 ... Flow control valves, 14 ... Gas cylinders

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】アルミナ焼結体、窒化珪素質焼結体、窒化
アルミニウム質焼結体のいずれか一種からなる絶縁基板
の上面をウエハを保持する吸着面とし、該吸着面には、
テーパ状に形成された側壁面と底面とのコーナ部が曲面
状に形成された深さ50〜200μmの溝部と、該溝部
にガスを供給するための貫通孔を備え、上記絶縁基板の
内部上方には静電電極を、内部下方には抵抗発熱体をそ
れぞれ備えるとともに、上記絶縁基板の周縁には上記吸
着面より突出自在なリフトピンを、上記絶縁基板の下方
には上記溝部に供給したガス圧の変化を検知するための
検出手段と、該検出手段からの信号に基づいて上記リフ
トピンのリフトタイミングを制御する制御部とをそれぞ
れ有し、上記吸着面にウェハを保持する時には、上記静
電電極に通電してウエハとの間に静電吸着力を発現さ
せ、上記吸着面に吸着させるとともに、上記抵抗発熱体
に通電してウエハを加熱し、かつ上記溝部にガスを供給
してウエハの温度を均一化するようにしてなり、上記吸
着面からウエハを離脱させる時には、上記静電電極へ
通電及びガスの供給を止め、上記検出手段のガス圧が所
定値になった時に上記制御部からの信号に基づいて上記
リフトピンを吸着面より突出させて離脱させるようにし
たことを特徴とする静電チャック。
(57) [Claim 1] The upper surface of an insulating substrate made of any one of an alumina sintered body, a silicon nitride based sintered body, and an aluminum nitride based sintered body is used as a suction surface for holding a wafer. , On the adsorption surface,
A groove having a depth of 50 to 200 μm in which a corner between a tapered side wall surface and a bottom surface is formed in a curved surface, and a through hole for supplying gas to the groove, In addition to the above, an electrostatic electrode is provided, a resistance heating element is provided below the inside, a lift pin protruding from the suction surface is provided on the periphery of the insulating substrate, and a gas pressure supplied to the groove is provided below the insulating substrate. Detecting means for detecting a change in the pressure, and a control unit for controlling the lift timing of the lift pins based on a signal from the detecting means. When the wafer is held on the suction surface, the electrostatic electrode To generate an electrostatic attraction force between the wafer and the wafer, to cause the wafer to be attracted to the suction surface, and to heat the wafer by energizing the resistance heating element , and supply gas to the groove. Wafer temperature The result so as to equalize, when disengaging the wafer from the suction surface, deenergized and the supply of gas to the electrostatic denden pole, from the control unit when the gas pressure of the detection means becomes a predetermined value An electrostatic chuck characterized in that the lift pin is made to protrude from the suction surface and is released based on the signal of (1).
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