(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を吸着させる静電チャックを金属基盤の上面側に備えた静電チャック装置であり、基板の吸着状態を判別するための吸着判別手段を備えており、前記吸着判別手段が熱流束センサであって、静電チャックを介して伝達される基板からの熱の流れにより基板の吸着状態を判別できることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項２】
熱流束センサが金属基盤側に配設される請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項３】
熱流束センサが、金属基盤の上面と面一になるように配設される請求項２に記載の静電チャック装置。
【請求項４】
基板の平面領域に対して複数個所で熱流束を得る請求項１〜３のいずれかに記載の静電チャック装置。
【請求項５】
基板を吸着させる静電チャックを金属基盤の上面側に備えた静電チャック装置において、基板の吸着状態を判別する方法であって、静電チャックを介して伝達される基板からの熱の流れを熱流束センサで得て、基板の吸着状態を判別することを特徴とする基板の吸着状態判別方法。
【請求項６】
熱流束センサが金属基盤側に配設される請求項５に記載の基板の吸着状態判別方法。
【請求項７】
熱流束センサが、金属基盤の上面と面一になるように配設される請求項６に記載の基板の吸着状態判別方法。
【請求項８】
基板の平面領域に対して複数個所で熱流束を得る請求項５〜７のいずれかに記載の基板の吸着状態判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、静電チャック装置、及び基板の吸着状態を判別する方法に関し、詳しくは、基板の吸着状態を判別するための吸着判別手段を備えた静電チャック装置、及びこの静電チャック装置を用いた基板の吸着状態判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスに係るイオン注入装置、イオンドーピング装置、プラズマイマージョン装置をはじめ、電子ビームや極紫外線（EUV）リソグラフィー等を用いた露光装置、シリコンウエハ等のウエハ検査装置など、種々の装置等において半導体基板を吸着・保持するために静電チャック装置が使用されている。また、液晶製造分野においては、ガラス基板等に液晶の圧入を行う際に用いる基板張り合わせ装置やイオンドーピング装置など、絶縁性基板を吸着・保持するために静電チャック装置が使用されている。【０００３】
静電チャック装置は、一般に、半導体基板やガラス基板等を吸着させる静電チャックを金属基盤の上面側に積層して形成される。そして、静電チャックが備える吸着電極に所定の電圧を印加することで、静電チャックの表面に電荷や電界が形成され、これらの基板を電気的な力で吸着する。このような静電チャック装置を用いて基板の処理を行うと、プラズマ処理やイオン注入等によって基板の温度が上昇し、例えばプラズマ装置でシリコンウエハをエッチングした場合には基板温度は２００℃程度にまで達する。多くの場合、イオン注入やプラズマ処理にはレジスト等を用いて基板の一部をマスクするが、レジストがこのような高温状態になると必要以上に硬化してしまい、その後の除去作業に支障をきたす。【０００４】
そこで、金属基盤には純水等の液体冷媒を巡回させるための液体管路が形成され、基板の温度を適正に保つようにする。ところが、基板を静電チャックに保持させる際にパーティクル等の異物が介在したり、そもそも基板は完全に平坦化されているわけではないため、基板の一部が正常に吸着されないこともある。また、静電チャックが備える吸着電極の一部が断線したり、吸着電極を覆う絶縁層の一部の損傷などにより、基板の吸着不良を生じることもある。特に近年では、半導体基板やガラス基板の大型化が進み、基板の完全なる平坦化はますます困難であるほか、これらを吸着させる静電チャック装置においては吸着力の更なる向上が求められている。そのために吸着電極の形状がより複雑化したり絶縁層の薄膜化が進み、上記のようなトラブルの可能性は増している。そして、基板が正常に吸着されない箇所においては、上述したような冷却効果が十分に機能せず、基板温度が異常に上昇し、レジストが硬化してしまう問題のほか、基板に形成される素子等に影響がおよぶおそれもある。【０００５】
このような状況において、静電チャック装置での基板の吸着状態を迅速かつ正確に把握することは極めて重要であり、これまでに種々の検討がなされている。例えば、静電チャックの吸着電極に電圧を印加して生じる電気力線が、静電チャックに保持された基板まで達することを利用して、静電容量の変化から基板の吸着状態を判別する方法が提案されている（例えば特許文献１及び２参照）。すなわち、真空に比べて誘電率が高い基板の存在により静電容量が増加することから、基板の有無によって静電容量に差が生じ、これを検知することによって基板の吸着状態を判別する。また、金属基盤の下面側から静電チャックに吸着させた基板の裏面に達するまでの貫通孔を設け、この貫通孔内に配設した温度計（熱電対や放射温度計）により基板の温度を直接測定しながら、基板の吸着状態を判別する方法が提案されている（例えば特許文献３及び４参照）。この方法は、基板と静電チャックとの接触状況に応じて基板の温度プロファイルを作成し、実際に測定した基板温度と温度プロファイルとから吸着状態を判別する技術に関する。【０００６】
しかしながら、静電容量の変化に基づく判別方法では、基板が静電チャックに吸着された状態と吸着力が解除されて基板が浮いた状態とにおける静電容量の差がわずかであることから、基板の着脱状態を正確に判別することが難しい。仮に基板の着脱状態を誤って判断してしまうと、例えば金属基盤の下面側から突き上げられるリフトピンによって基板を持ち上げようとしても離脱に失敗してしまったり、基板に過度の力が加わり損傷させてしまうおそれもある。一方、基板の温度プロファイルに基づく判別方法では、静電チャック装置での基板の処理時に基板温度を測定しながら、予め得た温度プロファイルに基づいて基板の吸着状態を判別するものであるため、判別のためには所定の温度変化をモニタする必要がある。そのため、判別には時間を要してしまうほか、実際の装置の使用では遡って基板の吸着状態を判別するため、例えば、仮にこの方法を用いて基板の吸着不良を判別しようとすると、異常を検知したときには既に基板には相当なダメージが与えられた後になってしまう。【０００７】
加えて、上記いずれの判別方法においても、静電チャック装置に対して外部から何らかの吸着判別手段を接続する必要があり（前者の判別方法では、少なくとも静電容量測定器及び判別回路が必要であり、後者の判別方法では、少なくとも放射温度計及び判別回路が必要である）、基板の吸着状態を判別するために大掛かりな設備になってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−７０７４号公報
【特許文献２】特開２０００−２２８４４０号公報
【特許文献３】特開平１０−１５００９９号公報
【特許文献４】特開２００４−４７５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明者等は、静電チャック装置における基板の吸着状態を判別する方法について鋭意検討した結果、金属基盤に比べて基板側が高温になる静電チャック装置の使用時において、基板からの熱流束を得ることで、上述したような問題を解消しながら基板の吸着状態を正しく瞬時に判別することができることを見出し、本発明を完成した。【００１０】
したがって、本発明の目的は、静電チャック装置での基板の吸着状態を迅速かつ正確に把握することができる、吸着判別手段を備えた静電チャック装置を提供することにある。【００１１】
また、本発明の別の目的は、静電チャック装置での基板の吸着状態を迅速かつ正確に把握することができる基板の吸着状態判別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明は、基板を吸着させる静電チャックを金属基盤の上面側に備えた静電チャック装置であり、基板の吸着状態を判別するための吸着判別手段を備えており、前記吸着判別手段が熱流束センサであって、静電チャックを介して伝達される基板からの熱の流れにより基板の吸着状態を判別できることを特徴とする静電チャック装置である。
【００１３】
また、本発明は、基板を吸着させる静電チャックを金属基盤の上面側に備えた静電チャック装置において、基板の吸着状態を判別する方法であって、静電チャックを介して伝達される基板からの熱流束を熱流束センサで得て、基板の吸着状態を判別することを特徴とする基板の吸着状態判別方法である。【００１４】
本発明の静電チャック装置は、静電チャックに吸着させた基板の吸着状態を判別するための吸着判別手段を備える。この吸着判別手段について、本発明における好ましい態様としては、熱流束センサを用いるのがよい。一般的な物理学的エネルギーと同様に、熱は高温側から低温側に流れ、単位面積あたりを通過する熱エネルギーを熱流束（単位：W/m2）として捉えることができる。本発明者等は、静電チャック装置での基板の処理時に、金属基盤側に比べて基板の方が高温になるような温度勾配が形成されることに着目し、低温側にて基板からの熱の流れ（熱流束）を得て基板の吸着状態を判別するようにした。【００１５】
この様子の一部を図１及び図２を用いて説明する。静電チャック６が備える吸着電極４に電圧を印加して静電チャック６の基板吸着面6aに基板ｗを吸着させ、例えばイオン注入装置（図示外）等で基板ｗを処理すると、注入されたイオン等が基板内で減速して運動エネルギーを放出することから基板ｗの温度は上昇する。この際、金属基盤１では液体管路２に冷媒を巡回させるなどして冷却が行われることから、基板ｗの温度ＴＷと金属基盤側の温度Ｔｂとの間に温度勾配が形成され、図２（Ａ）に示すように、基板ｗから静電チャック６を介して金属基盤１側に向かう熱の流れが生じる。ところが、例えば静電チャックが備える吸着電極の一部での断線等が生じて吸着不良が生じた場合など、何らかの原因により基板ｗの一部又は全部と基板吸着面6aとの間に隙間ｄが生じると、基板ｗの熱は静電チャック６側に伝達されなくなるため（通常、イオン注入等は真空下で処理されるため基板ｗの熱を静電チャック６側に伝える物質が無い又は極端に少ない）、図２（Ｂ）に示すように、基板の一部又は全部において基板ｗから静電チャック６を介して金属基盤１側に向かう熱の流れが途絶える。このような変化を熱の流れの下流側で熱流束として検出することで、基板吸着面6aに対する基板ｗの着脱状態を瞬時にかつ正確に判別することが可能になる。【００１６】
静電チャックを介して伝達される基板ｗからの熱の流れを得る熱流束センサ７は、熱の流れの下流側に取り付けるようにすればよく、静電チャック６又は金属基盤１のいずれか、あるいはこれらの双方に取り付けるようにすればよいが、望ましくは基板ｗからの熱の流れを阻害する部位を避けて熱流束センサ７を配設する。例えば金属基盤１には、液体冷媒が流れる液体管路２などが形成されるが、基板ｗからの熱の流れの経路の途中にこれらの部位が含まれていると熱が吸収されてしまうため、基板ｗの吸着状態を正しく判別することができなくなるおそれがある。また、熱流束センサ７からの信号線の引き出し等を考慮すれば、加工性の観点から熱流束センサ７は金属基盤側に配設されるのが好ましく、より好ましくは、熱流束センサ７が金属基盤１の上面と面一になるように配設されるのがよい。熱流束センサ７の種類や形状等については特に制限されず、薄く平らなタイプのシート状のものでもよく、円柱型のものでもよい。具体例としては、米国Vatell Corporation社製の熱流束マイクロセンサ（HFMシリーズ）、シート状BFセンサ、サーモゲージ、シュミッド・ボエルターゲージ等の一連の商品を例示することができる。【００１７】
本発明においては、熱流束センサ７を複数設けて基板ｗの平面領域に対して複数個所で熱流束を得るようにしてもよい。基板ｗの複数箇所で熱流束を得るようにすることで、基板の吸着状態をより詳しく把握することもできる。例えば一部の熱流束センサ７で熱流束が検出されないと、少なくともその熱流束センサ７に対応する基板ｗの位置で吸着不良が発生して基板ｗと基板吸着面6aとの間に隙間が生じたと判断することができる。また、全ての熱流束センサ７で熱流束が検出されないと、これらの熱流束センサ７に対応する位置で吸着不良が発生したか、或いはリフトピン等によって基板ｗの持ち上げが完了したと判断することができる。ここで、基板の吸着不良の原因としては、例えば基板の裏面にパーティクル等の異物が入り込んで正常に吸着できない場合、基板自体の凹凸による場合、静電チャックにおける吸着電極の一部断線や吸着電極を覆う絶縁層の一部破損等が発生した場合等が想定される。また、全ての熱流束センサで熱流束が検出されない場合としては、基板の脱離の完了のほか、例えば、吸着電極に電圧を供給する電源の異常や電圧供給コネクタの不良などにより静電チャックが正しく動作していない等が想定される。なお、図３には複数の熱流束センサ７の配置例を示す。センサの数が多くなるにつれてより詳しい状況を把握することができるが、加工の手間やコストの上昇等を考慮しながら基板ｗのサイズに応じて適宜設定すればよく、これらに特定されないことは勿論である。【００１８】
また、本発明においては、熱流束センサ７によって検出される値に対して所定の閾値を設定し、基板ｗの吸着状態を判断するようにしてもよい。すなわち、静電チャック装置の使用中に測定される熱流束が閾値を下回れば、上述したように、何らかの原因で基板ｗと基板吸着面6aとの間に隙間が生じたか、或いは基板ｗが離脱したと判断することができる。また、閾値を上回る場合としては、例えば吸着電圧が高くなったため吸着が強くなったり、何らかによって基板ｗの裏面や基板吸着面6aに水分等が全面に付着したなどの要因が考えられる。【００１９】
更に、本発明においては、熱流束センサ７から得られた熱流束を以下のような方法で利用するようにしてもよい。例えば、熱流束センサ７で得られた熱流束（W/m2)に、その熱流束が伝達されてきた材料の単位面積当たりの熱抵抗（℃m2/W）を乗ずることで温度を推定できる。ここで、材料の単位面積当たりの熱抵抗（℃m2/W）は、「材料の厚み(m)／材料の熱伝導率（W/m℃）」である。そこで、熱流束センサ７で得た熱流束をパソコン等のプログラム処理により一定の周期でサンプリングし、これを温度情報に置き換えながら監視することで、静電チャック装置のプロセスモニターを行うことができる。また、サンプリングされた温度情報からプラズマ装置のオンタイムでの熱流束（すなわちイオンのフラックス）を入手することもできる。更には、基板ｗの吸着状態が正常時に別途サンプリングした温度データ等と比較して基板ｗの吸着状態の良否を判定し、異常が確認された場合は、例えば基板ｗの処理を行う処理装置側の制御システムに警告信号を伝達して警告表示を行ったり、処理を停止させるインターロックとして使用するようにしてもよい。更にまた、複数の熱流束センサ７を用いて、吸着不良の原因を推測することができるようにした自己診断（故障診断）機能を有した静電チャック装置とすることもできる。すなわち、例えば一部のセンサで異常が確認された場合には、基板ｗの裏面にパーティクル等の異物が存在して正しく吸着できないようなケースのほか、静電チャックにおける吸着電極の一部断線や吸着電極を覆う絶縁層の一部の損傷などの静電チャック側の異常、イオン注入量が不均一になるなどの基板処理装置側の異常等が考えられる。一方、全てのセンサで異常が確認された場合には、静電チャックの吸着電極に供給する電圧値、電流値、電圧供給などの電源側の異常、金属基盤内を流れる冷却水の異常、基板処理装置側の電流値やエネルギー不良などの異常等が考えられる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の静電チャック装置によれば、基板の吸着状態を迅速かつ正確に判別することができる。また、本発明の静電チャック装置は、その内部に吸着判別手段を備えるため設備等が大掛かりになることがなく、工業的にも利用価値が極めて高いものである。更に、本発明の基板の吸着状態判別方法によれば、基板の着脱や吸着不良等を正しく瞬時に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明に係る静電チャック装置の断面説明図である。
【図２】図２は、本発明に係る静電チャック装置の一部を拡大した断面説明図である
【図３】図３は、熱流束センサの配置図の一例である。
【図４】図４は、故障診断機能を装備した静電チャック装置の断面説明図である。
【図５】図５は、故障診断のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１  ：金属基盤
1a  ：載置面
２  ：液体管路
３  ：下部絶縁層
４  ：吸着電極
５  ：上部絶縁層
６  ：静電チャック
6a  ：基板吸着面
７  ：熱流束センサ(吸着判別手段)
８  ：増幅器
９  ：Ａ／Ｄ変換器
10  ：パソコン
ｗ  ：基板
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。なお、本発明は下記の説明に限定されるものではない。
【００２４】
［静電チャック装置の製造］
図１は、金属基盤１の上面側に静電チャック６を備えた本発明に係る静電チャック装置の断面説明図である。金属基盤１は、アルミニウム、銅、ステンレス等からなり、吸着保持する半導体基板やガラス基板等の基板ｗの種類やサイズに応じた載置面1aを有する。例えば直径３００ｍｍのシリコン基板の吸着に適した金属基盤１は、直径２９８ｍｍ程度の載置面1aを有する。また、金属基盤１には、液体冷媒を流すための液体管路２が形成され、図示外の熱交換器等を経由させながら、外部から供給された液体冷媒を金属基盤内部で巡回させて基板ｗの冷却を行うことができる。更に金属基盤１には、下面側から供給されたヘリウム等の冷却ガスを静電チャック６に形成した図示外のガス供給孔を通じて基板ｗの裏面に供給し、基板ｗを冷却するためのガス供給経路を形成してもよい。なお、金属基盤１の上面側とは、特に断りのない限り基板ｗ側を表し、下面側とは、基板ｗとは反対側を表す。
【００２５】
そして、上記金属基盤１の上面側には熱流束センサ７（米国Vatell Corporation社製：HFM-7E/L）が２個備え付けられている。この熱流束センサ７は、センサの頂部（熱流束を取り込む部分）が載置面1aと面一になるように配設されており、図示外の配線経路を通じて、金属基盤１の下面側に信号線等を引き出すようにする。図１においては２個の熱流束センサ７を取り付けた例を示すが、図３に示すように、基板ｗの形状やサイズ等に応じてセンサの数は適宜増減させればよく、勿論図３以外のセンサの数や配置等であってもよい。
【００２６】
金属基盤１の上面側には、下部絶縁層３、吸着電極４及び上部絶縁層５を備えた静電チャック６が形成される。静電チャック６については特に制限されず、公知のものを用いることができる。例えば下部絶縁層３及び上部絶縁層５については、ポリイミド等の絶縁性フィルム、セラミックス板など所定の形状や膜厚を有したものを用いることができ、また、アルミナ（Al2O3）粉末、窒化アルミニウム（AlN）粉末、ジルコニア（ZrO2)粉末等のセラミックス粉末を溶射して形成してもよい。例えば下部絶縁層３及び上部絶縁層５がいずれもセラミックス粉末の溶射層からなる場合、特に制限はないが、それぞれの膜厚は２０〜３００μｍ程度である。また、ポリイミド等の絶縁性フィルムからなる場合、一般には２０〜３００μｍ程度である。なお、上部絶縁層５の上面側は基板ｗを吸着させる基板吸着面6aを形成するため、必要に応じて研磨等の平坦化処理を行ってもよい。
【００２７】
吸着電極５については、金属箔のほか、スパッタ法、イオンプレーティング法等により成膜した金属を所定の形状にエッチングして吸着電極を形成してもよく、導電性金属の溶射やペースト状の導電性金属を印刷するなどして吸着電極を得るようにしてもよい。例えばスパッタ法やイオンプレーティング法等により金属を成膜する場合、一般には吸着電極５の膜厚は０．１〜３μｍ程度であり、導電性金属の溶射から形成した吸着電極５の膜厚は一般には１０〜５０μｍ程度である。これらの膜厚であれば、基板ｗからの熱流束を金属基盤１の載置面1aに配置した熱流束センサで検出する際に特に支障をきたすことはないが、基板ｗからの熱流束を捕捉する経路に相当する部分には吸着電極５が形成されないようにしてもよい。また、吸着電極５の形状については特に制限されず、吸着させる基板ｗの種類やサイズ等に応じて適宜設定すればよく、更には２つの電極に電圧を印加するいわゆる双極型静電チャックを構成するものであってもよく、単極型静電チャックを構成するものであってもよい。なお、本発明の静電チャック装置を製造する上で、金属基盤１の上面側に、順次下部絶縁層３、吸着電極４及び上部絶縁層５を積層させて形成してもよく、下部絶縁層３、吸着電極４及び上部絶縁層５を備えた静電チャック６を形成した後、接着剤等を用いて金属基盤１の上面側に貼着して静電チャック装置を得るようにしてもよい。
【００２８】
［基板の吸着状態の判別］
図１に示した本発明の静電チャック装置を用いて、イオン注入装置で直径３００ｍｍのシリコンウエハｗをイオン注入処理した場合にシリコンウエハｗの吸着状態を判別した例を以下に説明する。この静電チャック装置は、図３（Ａ）に示したように、直径２９８ｍｍの載置面1aを有したアルミニウム製金属基盤１の上面側に２箇所熱流束センサ７（米国Vatell Corporation社製：HFM-7E/L）が取り付けられており、いずれもセンサ頂部が載置面1aと面一になるように配設されている。そして、この金属基盤１の載置面1aには、純度９９．９９％のアルミナ粉末を溶射して形成した直径２９８ｍｍ、膜厚１００μｍの下部絶縁層３と、直径２９４ｍｍの２つの半円形が互いに電極間距離２ｍｍで向き合うようにマスクを介して形成された膜厚３０μｍの吸着電極４と、更に純度９９．９９％のアルミナ粉末を溶射して形成した直径２９８ｍｍ、膜厚５０μｍの上部絶縁層５とを有した静電チャック６が積層されている。
【００２９】
上記静電チャック装置を図示外のイオン注入装置にセットし、静電チャック６に直径３００ｍｍのシリコンウエハｗを載置し、２つの吸着電極４間に２ｋＶの電圧を印加して基板吸着面6aにシリコンウエハｗを吸着させた。そして、温度２０℃の純水を金属基盤１の液体管路２に２リットル／分の流量で巡回させながら、イオンビームエネルギ１００ｋＶ、同電流３ｍＡ、単位面積当たりの平均イオンビームパワー０．３Ｗ／ｃｍ2の条件でイオン注入処理を行った。この間、２つの熱流束センサ７で得られた値は、いずれも０．２５Ｗ／ｃｍ2であった。また、目視によって確認する限り、シリコンウエハｗの吸着状態に特に異常は見当たらなかった。
【００３０】
イオン注入処理が終了した後、吸着電極４に対する電圧の印加を停止し、更にプラズマガンをＯＮにして静電チャック６の基板吸着面6aの残留電荷を十分除去した。そして、同イオンビームの照射中に静電チャック装置が備えた図示外の押し上げピンによりシリコンウエハｗを持ち上げたところ、同時に２つの熱流束センサ７で得られた値は０．０１Ｗ／ｃｍ2であった。この際、実際にシリコンウエハｗの吸着状態を目視および赤外線近接センサにより確認したところ、基板吸着面6aから完全に引き離されて脱離されていたことから、本発明に係る静電チャック装置が備えた熱流束センサ７によって基板の吸着状態が判別できることが確認された。
【００３１】
［故障診断機能を有した静電チャック装置］
図４は、本発明の静電チャック装置に故障診断機能を装備させた例を示す。上記と同様に、イオン注入装置で直径３００ｍｍのシリコンウエハｗをイオン注入処理し、その間、熱流束センサ７で得られた信号を信号増幅器８によりノイズの影響が出にくい最大１０Ｖオーダーの電圧レベルに上げ、Ａ／Ｄ（アナログtoデジタル）変換器９を通してパソコン１０に入力させた。パソコン１０内での処理の概要は、図５のフローチャートに示したとおりである。増幅された熱流束センサ７からの信号は、パソコン１０内のプログラム処理により一定の周期によりサンプリングした。基板ｗの処理時間は、同じイオン注入装置であっても処理内容によって１秒〜１時間程度の幅があるため、パソコン１０が備える磁気ディスクの容量（例えば300GB）を考慮して決めればよい。本実施の形態では最小サンプリング周期を１０ｍｓに設定した。測定している物理量は熱であるためその変化は比較的遅く、あまり頻繁な計測をする必要はない。
【００３２】
サンプリングした値は、例えばスムージングやノイズ除去等のデータ処理を経て磁気ディスクに格納する。そして、金属基盤１に流れる冷却水の温度及びその流量を別途モニタし、上記磁気ディスクに格納したサンプリングデータと、静電チャック６の下部絶縁層３及び上部絶縁層５の熱伝達率とから、静電チャック６の基板吸着面6aでの温度を下記の式（１）に基づき算出（推定値）する。すなわち、
0005387921.tif 000002
である。ここで、「冷却水の温度(℃)」は『金属基盤に流入する冷却水の温度(℃)であり、「冷却水の熱伝達係数」は『その温度と流速の関数』であり、「静電チャックの熱抵抗(℃・m2/W)」は『液体管路２の上部から基板ｗの裏面までの総熱抵抗の和』である。また、「平均入射パワー(W/m2)」は熱流束であって『基板ｗに流入する単位面積当たりの電力』で表され、例えばイオン注入装置では『そのイオンビームの平均ビーム電力』がこれに相当し、プラズマ処理装置では『イオンの平均入射電力＋高周波電力』がこれに相当する。
【００３３】
そして、算出された温度を、例えば過去のデータや基板ｗの吸着状態に問題がない場合の標準値と比較し、正常であると判断されれば正常状態であるとの表示を行い、異常と判断されれば警告表示を行う。この警告信号は、イオン注入装置側の制御システムに伝達して処理を停止させるインターロックとして使用してもよい。また、本実施の形態では、熱流束センサ７を複数設置しているため、異常値を検出したセンサの数により吸着不良の要因を分けて診断することができる。複数の熱流束センサからの信号が異常値を示せば、例えば１）静電チャック６の吸着電極４に接続された吸着電源の異常、２）電圧値の異常、３）静電チャック６の電圧供給部の異常、４）処理イオンの電流値やエネルギ異常、５）冷却水の異常（温度上昇や冷却水水量不足）などが考えられる。すなわち、静電チャック装置単体でみたときの共通する問題がその要因として考えられる。一方、単体の熱流束センサからの信号が異常値を示せば、例えば１）基板ｗと静電チャック６の間にパーティクル等の異物の存在、２）処理イオンの均一性異常、３）静電チャックが備える吸着電極４の一部断線、４）静電チャックが備える上部絶縁層５及び／又は下部絶縁層３の一部損傷など、局所的な問題がその要因として考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の静電チャック装置は、半導体製造プロセスや液晶製造プロセス等で使用される種々の静電チャック装置に適用することができ、半導体基板やガラス基板等の処理対象である基板の吸着状態を正しく瞬時に判別することができる。特に、熱流束センサを用いた基板の吸着状態判別方法によれば、基板吸着面に対する基板の着脱状態を熱流束の変化によって直ちに判定することができるため、例えば半導体製造プロセス等における連続処理が必要な場面での効果は絶大である。
【図１】
0005387921.tif 000003
【図２】
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【図３】
0005387921.tif 000005
【図４】
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【図５】
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