(57)【要約】      （修正有）【課題】ワークピースをクランプ解除するのに要する時間を短縮し、バリヤ物質によるダメージを防止する。【解決手段】静電クランプを制御し、モニタしかつ最適化するシステムにより具体化される。コンピュータ１６、制御回路２２および少なくとも１つの増幅器２８が備えられる。また、信号評価回路２５を備え、制御回路の出力信号に検出信号を与えるために用いられる。信号評価回路は静電クランプの電気容量をモニタするために使用される検出信号を与え、さらに、信号評価回路は静電クランプの性能をモニタし、制御回路に対し性能情報を与える回路要素を含む。【選択図】図１
2011054959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電クランプを制御するためのシステムであって、
ユーザから制御情報を受け、前記制御情報に対応するデジタルコマンドを与えるようにプログラムされたコンピュータと、
前記デジタルコマンドを受け、前記デジタルコマンドに対応する出力信号を与えることができる回路要素を有する制御回路と、
前記出力信号を受けるための入力ポート、および、静電クランプの少なくとも１つの電極に対し高電圧制御信号を与えるための出力ポートを有する少なくとも１つの増幅器と、を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記コンピュータは、前記制御情報を登録するためのスプレッドシートの形態のユーザインターフェースを与えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記スプレッドシートは、前記制御情報を登録するための入力ボックスを有していることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項４】
前記制御回路出力信号に検出信号を与えるための信号評価回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記検出信号は、正弦波電圧であることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記静電クランプの性能をモニタするための信号評価回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記信号評価回路は、電流モニタ回路要素を含んでいることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記電流モニタ回路要素は、前記増幅器の電流をモニタすることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記電流モニタ回路要素は、前記増幅器の電圧をモニタすることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
静電クランプをモニタする方法であって、
制御情報に対応するデジタルコマンドを与えるべくプログラムされたコンピュータに対し、前記制御情報を与え、
前記コンピュータによって前記デジタルコマンドを生成し、
前記デジタルコマンドを受け、前記デジタルコマンドに対応する出力信号を与えることができる回路要素を有する制御回路で、前記デジタルコマンドを受け、
前記制御回路によって前記出力信号を生成し、
増幅器において前記出力信号を受け、
前記増幅器によって前記出力信号を増幅し、静電クランプの１つの電極に高電圧制御信号を与え、
前記増幅器の動作をモニタし、
前記増幅器の動作に対応するモニタ情報を与えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記モニタ情報に応答して前記制御情報を調整し、前記調整した制御情報を前記コンピュータに与えることをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
検出信号を与え、前記検出信号を前記出力信号に結合することをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記増幅器のモニタ動作を、前記増幅器の電流をモニタすることによって実行することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記モニタされる電流は、前記増幅器によって生成された交流電流を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記モニタされる電流は、前記増幅器によって生成された直流電流を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記増幅器のモニタ動作を、前記増幅器の電圧をモニタすることによって実行することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記モニタされる電圧が、前記増幅器の直流電圧を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記モニタされる電圧が、前記増幅器の交流電圧を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００９年８月７日付けで出願された米国仮特許出願第６１／２３２，０２８号に基づく優先権主張を伴っている。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、静電クランプに関する。本発明は、静電クランプの動作を最適化するためのシステムまたは方法として具体化される。
【背景技術】
【０００３】
静電クランプは、半導体産業において、シリコンウエハ上で種々のプロセスが実行される間に、当該シリコンウエハを強固に保持するために使用されている。機械的なクランプに対して、静電クランプは、（ａ）熱伝導性の増大、（ｂ）チッピングその他の機械的欠陥を引き起こすウエハ上の機械的摩耗の減少、（ｃ）売物になる製品の生産に使用されるウエハの有効面積の増大、（ｄ）生成微粒子数の減少、（ｅ）スパッタリングで使用されるイオンビームからのクランプの汚染の減少、および（ｆ）ウエハ表面に及ぼされるクランプ力の一様性を含む特筆すべき長所をもたらす。
【０００４】
半導体作業は、静電クランプを使用する唯一の産業ではない。例えば、いくつかのＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の製造業者は、処理の間に、特殊なガラスを保持するために静電クランプ技術を使用している。太陽電池産業においてもまた、静電クランプが使用されている。
【０００５】
静電クランプは、コンデンサを形成することによって、ワークピース（例えば、半導体ウエハ、ガラス、またはその他の加工すべき対象物）を保持する。ワークピースが静電クランプに保持され得るようにするため、ワークピースは導電性を有しており、あるいは、クランプに先立ってワークピースに導電性メッキが施される。単純な静電クランプにおいては、ワークピースがコンデンサの一方の電極を形成し、クランプは他方の電極を与える。クランプが１つの電極だけを有している場合、ワークピースは、典型的には、導体またはイオン化ガスを通じて電気的にアースされなければならない。クランプ電極が帯電すると、ワークピースは電極のエリアにおいて反対の極性に帯電して、クランプ電極に引き付けられる。クランプ力が、クーロンの法則に従って計算され得る。
【０００６】
静電クランプは、クランプ電極およびワークピース間に薄い物質の層を与える。本明細書中では、この静電クランプによって与えられ、クランプ電極およびワークピース間に残留する物質は、「バリヤ物質」と呼ばれる。典型的には、バリヤ物質の厚さは、数１０ミクロンのオーダーである。静電クランプ技術に依存して、バリヤ物質は、純粋な誘電体からなり（クーロン型クランプの場合）、あるいは半絶縁物質からなる（ジョンセン‐ラーベッククランプの場合）。
【０００７】
より複雑な静電クランプにおいては、クランプは１以上の電極を与える。２つの電極を備えたクランプ（バイポーラクランプの別名でも知られる）の場合、第１のクランプ電極上の電荷は、第２のクランプ電極上の電荷と反対の極性をもつ。この構成は、一方のクランプ電極から、バリヤ物質を介してワークピースに向い、再びバリヤ物質を介して他方のクランプ電極に戻るコンデンサを形成する。２以上の電極を備えた静電クランプは、バイポーラクランプの変形であるが、バイポーラクランプと同様に動作する。
【０００８】
静電クランプに伴う問題の１つは、ワークピースをクランプ解除するのに要する時間の長さである。クランプ解除は、ワークピースが静電クランプから解放されるプロセスであり、その後、ワークピースは次の処理ステーションに送られる。クランプ解除は残留静電気によって妨げられ、それによってワークピースの解放が妨害される。
【０００９】
別の問題は、ワークピースおよび電極間に存在するバリヤ物質の厚さに起因する。バリヤ物質は非常に薄く、容易にダメージを受ける。バリヤ物質が受けるダメージは、電極およびワークピース間を流れる検出可能な電流に影響を及ぼす。この不良は、クランプのワークピース保持力を減少させ、それによって、ワークピースが処理の間に動いてしまい、あるいはワークピースがクランプ表面から完全に離れてしまう。また、アーク放電がワークピースおよび電極間に発生し、このアーク放電によってワークピースが損傷を受けるおそれがある。
【００１０】
また、別の問題が、静電クランプそれ自体に直接関係しないが、生じている。例えば、ワークピースが損傷を受けた場合、クランプの品質に悪影響が及ぼされる。ワークピースが著しく撓んだ場合、クランプはワークピースを十分平坦に保ちえず、それによって、ワークピースおよびクランプ間に不完全なまたは不十分な力が及ぼされる。さらには、例えば、高電圧源および静電クランプ間の回路中の電気的または機械的ストレスに起因して開回路が形成された場合、高電圧が電極上に発生せず、ワークピースは部分的にしかあるいは全くクランプされない。
【００１１】
これらの問題の幾つかまたはすべてを解決するため、静電クランプの不良を検出し、動作パラメータを最適化するためのツールが必要とされる。このようなツールによって、科学者および技術者は、静電クランプに関係する洩れ電流、ワークピース電圧および電気容量をモニタすることができ、同時に、クランプ、ワークピース処理およびクランプ解除のための一義的な波形を、静電クランプに出力することができる。最近では、静電クランプ製造業者、電源設計者およびエンドユーザは、完動する１つのシステムの製造とは無関係に仕事をする傾向があり、そして、このようなツールは、これらのグループ間のフレキシビリティが、プロセスフローだけでなく、安全な設計余裕をも最適化する強力なシステムを生み出すことを可能にする。
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、静電クランプ（時々「ＥＳＣ」と呼ぶ）の動作および性能を、制御およびモニタするためのシステムとして具体化される。このようなシステムは、（ａ）ユーザから制御情報を受け、この制御情報に対応するデジタルコマンドを与えるようにプログラムされたコンピュータと、（ｂ）デジタルコマンドを受け、デジタルコマンドに対応する出力信号を与えることができる回路要素を有する制御回路と、（ｃ）制御回路から出力信号を受けるための入力ポート、およびＥＣＳの少なくとも１つの電極に高電圧制御信号を与えるための出力ポートを有する少なくとも１つの増幅器と、を備えている。
【００１３】
コンピュータは、制御情報を登録するためのスプレッドシートの形態のユーザインターフェースを与える。スプレッドシートは、制御情報を登録するための入力ボックスを備える。
【００１４】
システムは、制御回路出力信号に対し、検出信号を与えるための信号評価回路を含む。検出信号は、正弦波電圧からなっている。
【００１５】
信号評価回路は、ＥＳＣの性能をモニタする。これを実行するため、信号評価回路は、増幅器の電流をモニタする電流モニタ回路要素を含む。さらに、信号評価回路は、増幅器の電圧をモニタするための回路要素を含む。
【００１６】
本発明は、静電クランプの動作を最適化するためのモニタ方法として具体化される。このような方法の１つにおいて、制御情報がコンピュータに与えられ、コンピュータは制御情報に対応するデジタルコマンドを与えるべくプログラムされる。デジタルコマンドは、コンピュータによって生成される。デジタルコマンドは制御回路で受信され、制御回路は、デジタルコマンドを受け、デジタルコマンドに対応する出力信号を与えることができる回路要素を有している。制御回路は、出力信号を生成し、出力信号を増幅器に送信する。増幅器は、出力信号を受け、出力信号を増幅して、高電圧制御信号を静電クランプの電極に与える。増幅器の動作がモニタされ、増幅器の動作に対応するモニタ情報が与えられる。コンピュータに与えられるそれに続く制御情報が、モニタ情報に基づいて調整される。
【００１７】
検出信号が与えられ、出力信号に結合される。既知の検出信号の存在が、増幅器の動作をモニタするために用いられる。
【００１８】
増幅器のモニタ動作は、増幅器の電流および／または電圧をモニタすることによって実行される。例えば、モニタされる電流は、増幅器によって生成される交流または直流電流である。モニタされる電圧は、増幅器によって生成される交流または直流電圧である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明によるシステムのブロック図である。
【図２】制御情報を与えるために用いられる入力スプレッドシートである
【図３】ＳＡＣにおいて用いられる電流モニタのブロック図である。
【図４】位相敏感復調回路のブロック図である。
【図５】復調電流信号のグラフである。
【図６】別の復調回路のブロック図である。
【図７】高電圧増幅器出力に直列に配置された微小抵抗によって発生せしめられる、図５に関する位相のずれを示す復調電流信号のグラフである。
【図８】交流電流を測定するための回路を示す図である。
【図９】ワークピース（例えば、ウエハ）を有しないＥＳＣを示す図である。
【図１０】クランプ解除されたワークピースを有するＥＳＣを示す図である。
【図１１】クランプされたワークピースを有するＥＳＣを示す図である。
【図１２】交流電流振幅によって示された電気容量レベルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、ＥＳＣのクランプ電極１３に対して信号を与え、静電クランプシステムの種々のコンポーネントをモニタすることができるシステム１０として具体化される。図１は、本発明の１つのシステム１０の構成要素を示すブロック図である。図１において、コンピュータ１６は、マイクロプロセッサ１９を備えている。コンピュータ１６は、制御回路（「ＣＣ」）２２にデータ通信可能に接続される。コンピュータ１６はＣＣ２２に情報を与え、ＣＣ２２はコンピュータ１６に情報を与える。図１に示される信号評価回路（「ＳＡＣ」）２５は、ＣＣ２２にデータ通信可能に接続される。ＳＡＣ２５は、ＣＣ２２の出力に一定の信号を与え、ＳＡＣ２５は、ＣＣ２２に動作データを与える。ＣＣ２２およびＳＡＣ２５によって与えられる、典型的には低電圧のクランプ信号は、１つまたはそれ以上の増幅器２８に与えられる。図１には、２つの増幅器２８（Ａ１およびＡ２）が示されているが、本発明は、１つまたはそれ以上の増幅器２８でもって具体化され得る。増幅器２８は、低電圧クランプ信号を増幅し、高電圧制御信号を、１つまたはそれ以上のクランプ電極１３に与える。図１においては、２つの電極１３（Ｅ１およびＥ２）が示されているが、本発明は、１つまたはそれ以上の電極１３でもって具体化される。電極１３は、電気容量性の力によって、ウエハ等のワークピース３１を保持するために用いられる。
【００２１】
本発明による１つのシステムの一般的な概要を上で述べたので、次にその詳細を述べる。コンピュータ１６は、当該コンピュータ上で動作し、一定の機能を実行するためのソフトウエアを備えている。例えば、コンピュータ１６は、制御情報をＣＣ２２に与え、ＣＣ２２からの作動情報を受けるためのユーザインターフェースとして機能する。本発明の１実施例において、制御情報を与えたいユーザに対するインターフェースとして機能するため、スプレッドシート３４がコンピュータ１６を通じてユーザに与えられる。例えば、スプレッドシート３４はモニタ３７上にディスプレイ表示され、ユーザは、キーボード４０／マウス４３の入力システムを用いて、制御情報を入力することができる。
【００２２】
図２は、本発明のスプレッドシート３４を示した図である。図２において、それぞれ制御情報の一部を有する２つの列が存在する。一方の列は時間をリスト表示し、他方の列は電圧をリスト表示する。スプレッドシート３４の各行は、電圧が電極１３に適用されるべき時間を表わす。また、スプレッドシート３４上に示された制御情報は、対応する電圧が電極１３に与えられるべき時間である。
【００２３】
スプレッドシート３４を用いて、ユーザは、クランプ電極１３に適用したい高電圧制御信号に関する指示を容易に与えることができる。ユーザは、スプレッドシート３４のボックス４５に制御信号を入力する。コンピュータ１６はその上で動作するソフトウエアを備え、このソフトウエアは、スプレッドシート３４によって与えられた制御情報を、ＣＣ２２に与えられるデジタルコマンドの組に翻訳する。この発明のために、ＣＣ２２は、コンピュータ１６からデジタルコマンドを受け、このデジタルコマンドに対応する出力信号を生成する回路要素を含んでいる。
【００２４】
ＳＡＣ２５は、検出信号を生成し、この検出信号をＣＣ２２の出力信号に加える回路要素を含み、結合された信号は低電圧クランプ信号からなる。ＳＡＣ２５からの検出信号は、ＥＳＣの電気容量を検出するために用いられる低正弦波電圧からなっている。
【００２５】
低電圧クランプ信号が増幅器２８に与えられる。増幅器２８は低電圧クランプ信号に対応する高電圧制御信号を発生させる。高電圧制御信号はクランプ電極１３に与えられる。
【００２６】
ＣＣ２２の出力信号に検出信号を与えることに加えて、ＳＡＣ２５は、ＳＡＣ２５がクランプの動作をモニタすることができるような方法で、増幅器にデータ通信可能に接続された回路要素を含む。例えば、図１には、２つの増幅器２８が示されている。それぞれの増幅器２８から、「ＣＶＭフィード１」および「ＣＶＭフィード２」で示した通信ラインがのびている。この設定において、「ＣＶＭ」は電流／電圧モニタを意味する。こうして、ＣＶＭフィードラインは、増幅器２８内に存在する電圧および電流の形態で与えられる情報をＳＡＣ２５に与える。ＳＡＣ２５は、ＥＳＣの性能および動作に関する有益な情報を与えるモニタ回路を含む。図３は、電流のモニタを行なうＳＡＣ２５の一部を示した図である。
【００２７】
ＳＡＣ２５は以下のような動作をする回路要素を含む。
（ａ）位相Ａ電圧に関するデータのモニタおよび収集、
（ｂ）位相Ｂ電圧に関するデータのモニタおよび収集、
（ｃ）修理のためおよびシステム動作を特徴付けるために使用され得る、位相ＡおよびＢからの高電圧制御信号電流の総和に関するデータのモニタおよび収集、
（ｄ）修理のためおよびシステム動作を特徴付けるために使用され得る、各増幅器２８から出る出力電流間の差に関する動作のモニタおよび収集、
（ｅ）ＡＣ２５によって与えられる検出信号をＣＣ２２の出力信号に加えた結果として検出され得る電気容量の検出、
（ｆ）増幅器２８からの直流電流和のモニタ、
（ｇ）（洩れ電流を検出するために用いられる）増幅器２８からの直流電流差のモニタ、
（ｈ）電気容量の測定のために処理され、用いられる、増幅器２からの交流電流のモニタ。
ＳＡＣ２５のモニタ回路要素は、モニタされ、検出された情報を表わすアナログ信号をＣＣ２２に与える。そして、ＣＣ２２は、ＳＡＣ２５のアナログモニタ信号に対応するデジタル信号を発生する。ＣＣ２２によって与えられたデジタルモニタ信号は、分析のためにコンピュータ１６に与えられる。コンピュータ１６によって実行される分析は、当該コンピュータ１６上で動作するソフトウエアを通じて行なわれる。ソフトウエアは、マイクロプロセッサ１９に、モニタ３７を通じてユーザに有益な情報を与えるようなやり方で、デジタルモニタ信号を処理させる。こうして、ユーザは、ＥＳＣの動作に関する有益な情報を取得することができる。例えば、ＣＣ２２によってコンピュータ１６に与えられる情報は、スプレッドシート３４、グラフ、またはその他の形態でユーザに与えられる。
【００２８】
本発明の１実施例の幾つかの詳細を述べたので、以下では、本発明のそれ以外について述べる。コンピュータ１６、ＣＣ２２およびＳＡＣ２５は、静電クランプ製造業者、電源設計者、および／またはエンドユーザが彼らの個々の責任範囲内の能力を最適化することを助けるためのツールとしてパッケージ化される。例えば、本発明は、（１）ワークピース３１の存在およびクランプ品質から生じる電流および電気容量と、（２）最適のクランプ解除波形を決定するのに役立つ情報を与え、または、異なるタイプのワークピース３１に対するクランプシステムの最適性能を実現すべくクランプおよびクランプ解除パラメータを用いて実験するための残留クランプ電圧と、に関する情報を用いる。
【００２９】
図１に示した実施例では、２つの高電圧増幅器２８が備えられる。これらの増幅器２８は、ＥＳＣの電極１３に適用される高電圧制御信号を発生させる。これらの増幅器２８への入力は、ＣＣ２２によって与えられ、ＣＣ２２への入力は、コンピュータ１６によって与えられる。コンピュータ１６は、（ａ）ワークピース３１をクランプし、（ｂ）イオン注入および化学蒸着等のような他のプロセスでワークピース３１が操作される間にワークピース３１を保持し、（ｃ）ワークピース３１のクランプ解除を行うための、ユーザ定義されたプロセスを与えるようにプログラムされている。望まれたクランプ手続に関する命令が、スプレッドシート３４を通じてコンピュータ１６に与えられる。こうして、クランプシステムは、容易に制御され、（とりわけ）、
（ａ）クランプ力の最適化、
（ｂ）過電圧が適用されることによるＥＳＣへのストレスの回避、
（ｃ）過電流を受けることによるＥＳＣのストレスの回避
（ｄ）新たなおよび異なるバリヤ物質のテスト、
（ｅ）ワークピース３１上の残留電荷（電圧）の最小化、
（ｆ）最適のパラメータを見つけるためにクランプ電極に与えられる種々の信号のテスト、
（ｇ）最速のワークピース３１のスループットを与えるための最適クランプ解除波形の決定
を行う。
【００３０】
すぐ上にリフトアップした項目（ｃ）に関し、電圧の急激な変化（ｄＶ／ｄｔ）を避けることが過電流を避けるために重要である。そしてそれは、少なくとも次の２つの理由から重要である。第１に、ｄＶ／ｄｔの急速な変化から生じる過電流は、徐々に消滅し、そして、高電圧増幅器２８からＥＳＣ分極１３に向かって形成される回路を開放しさえする。第２に、バリヤ物質中の双極子の再配置が、特に、このバリヤ物質が結晶構造を有しているような場合、急速な分極率の変化から生じて、このような双極子の再配置は、バリヤ物質のクラックおよび損傷を引き起こし得る機械的な摂動を生じさせる。過電流は、式、ｉ＝ＣｄＶ／ｄｔ（ここで、ｉは増幅器中の電流であり、Ｃは電気容量であり、ｄＶ／ｄｔは電圧対時間の変化率である。）に従って容易に計算される。例えば、クランプ上にウエハ３１を備えた典型的なクランプシステムは、２０ナノファラッド（これに限定されないが）と同じ量の電気容量を有し得る。クランプ電圧が１０００ボルトに設定され、そして、クランプ解除プロセスの間に、２０×１０−６秒の時間内に０ボルトまで電圧降下せしめられる場合、クランプ電極１３は１アンペア以上の電流値をとらねばならず、それによって、電極配線へのストレスが回避される。
【００３１】
モニタを容易にするため、ＳＡＣ２５のモニタ回路は、高精度の電流モニタ４８を含んでいる。これらの電流モニタ４８によって与えられる情報は、下記の各目的のために使用される。
（ａ）電極１３に戻る直流電流をモニタすることによって実行され得る電極間の漏れのチェック。直流電流差の絶対値が閾値と比較されて、過大な洩れ電流が流れているかどうかが判定される。
（ｂ）高電圧出力に重畳された低正弦波電圧形によって生じる正弦波電流の大きさを測定することによって実行され得るワークピース３１の電気容量のモニタ。電流の大きさは、式ｉ＝ＣｄＶ／ｄｔに従って電極１３上の負荷容量に比例する。
（ｃ）ウエハ３１が存在しない状態、ウエハ３１が存在する状態、およびウエハ３１がクランプされた状態のような種々の状態におけるシステムの電気容量をモニタすることによって実行され得るクランプ動作の品質のモニタ、および特定のクランプのふるまいがこのような条件下においてどのようなっているかに関する情報の取得、および種々の状態に対応する基準電気容量値の決定。後にモニタされた電気容量値が基準値から大きくそれた場合、クランプの品質がユーザによって問い合わせられ、また調査され得る。
（ｄ）ウエハ３１が存在しない場合に生じる電気容量をモニタすることによって実行され得る開回路のモニタ。開回路が生じている場合、電気容量はゼロになるか、または非常に小さい値をとる（経験的に決定された基準システムからのずれ）。
（ｅ）アースへ向かう電流経路のような電極間の洩れとは関係しないその他の洩れのモニタ。アースへ向かう電流経路のモニタは、直流電流の和をモニタすることによって実行され得る。電流和がゼロの場合、洩れ電流、すなわち電流１３に向かう経路以外の経路に沿った電流が生じている。
【００３２】
本発明の実施例によれば、静電電圧計５１（「ＥＳＶＭ」）が備えられる。静電電圧計５１は、ウエハ３１の表面近傍に配置されるプローブを有している。この目的のために、クランプ解除のシーケンスが実行された後、静電電圧計５１は、ワークピース１３上の残留電圧に関するフィードバックを与える。ＥＳＶＭプローブによって検出される残留電圧は、クランプ解除プロセスが完了した後の残留電荷の除去が成功したかどうかの指標となる。クランプ解除プロセスが成功裏に終わったか否かは、残留電圧がどれだけゼロに近づいたかによって判定される。
【００３３】
さらに、ＳＡＣ２５は、ＣＣ２２の出力信号に正弦波を与え、そしてそれは、増幅器２８に供給される。検出信号はＥＳＣの電気容量を決定するために有益である。電気容量は、ＳＡＣ２５によって与えられ、増幅され、その後、電極１３に供給される低正弦波電圧検出信号から生じた交流電流の振幅を測定することによって決定される。この交流電流は、以下に述べる方法のうちの１つによって測定される。
【００３４】
第１の方法によれば、位相敏感復調器５４（「ＰＳＤ」）がＳＡＣ２５に備えられる。図４は、ＰＳＤ回路５７を示した図である。電気容量に起因する電流は、電圧に関して位相が９０度ずれることが知られているので、復調器５４の位相が出力正弦波電圧に対して９０度位相がずれるように設定される。ＰＳＤ回路５７は、電流の変化をモニタし、交流電流に比例する信号を発生させる。ＰＳＤ回路５７からの信号がＳＡＣ２５によってＣＣ２２に送られる。そしてここで、この信号はデジタル信号に変換されて、コンピュータ１６に供給される。次いで、コンピュータ１６はこのデジタル信号に対応するグラフを与える。図５は、このようなグラフを示したものである。
【００３５】
フィルタリングおよび適当な増幅の後、この信号は静電クランプシステムの電気容量に比例するようになる。加えて、別の復調器６０の増幅電圧を伴う位相内に加えられる。そして、抵抗電流が分離される。図６は、別の復調器６０を備えた回路６３を示した図である。不幸にも、この方法は、負荷位相ずれの影響を受ける。例えば、もし純粋に電気容量的ではなく、高電圧増幅器２８の出力と直列にインピーダンスが存在する場合、位相のずれた復調器回路５７は誤った読み取りを生じさせる。図７には、図５からの位相がずれた状態が示されており、そしてそれは、高電圧増幅器２８の出力に対して直列に配置された微小抵抗によって引き起こされる、このことは、半導体産業において共通に生じることであり、この場合、高周波フィルタがしばしばＥＳＣと直列に配置されて、高周波電力をアースに短絡させる。
【００３６】
第２の方法によれば、交流電流が測定され、この交流電流の一部が大容量コンデンサ６６および高インピーダンスオペアンプ６９を通じて電流モニタ４８から分離される。図８は、このような回路の一例を示した図である。分離された交流信号は整流されて、フィルタリングされる。何段階かの増幅の後、出力信号静電クランプシステムの電気容量に比例するようになる。この方法は、位相情報を無視しているので、位相のずれた信号を生じさせる如何なる非容量性のインピーダンスも、復調器の位相エラーを生じさせることはない。
【００３７】
ＥＳＣの電気容量は、クランプの状態（そのうちの３つが以下で説明される）の指標となる。本発明の１実施例によれば、（電気容量に比例する）交流電流の振幅がモニタされ、３つの状態のうちのいずれが存在するのかを検出するために用いられる。３つの状態は以下のとおりである。
・第１の状態（ワークピースが存在しない状態）
この状態は、（主として、浮遊容量からアースおよび電極間の容量結合に向かう）非常に微小な交流電流振幅によって識別される。ワークピース３１の存在しないＥＳＣが図９に示されている。
・第２の状態（ワークピースは存在するが、クランプされていない状態）
この状態は、ワークピース３１の存在に起因する適当な交流電流振幅を有することによって特徴付けられる。ワークピース３１、バリヤ物質およびクランプ電極１３は、コンデンサを形成するが、ねじれおよび静電クランププラトーが、より大きな電気容量の形成を妨げる。クランプされないワークピース３１を備えたＥＳＣが図１０に示されている。
・第３の状態（ワークピースがクランプされた状態）
ワークピース３１がクランプ電極１３のすぐ近傍まで引っ張られた後、電気容量はその最大値を取り、交流電流振幅は大きくなる。クランプされたワークピース３１を備えたＥＳＣが図１１に示されている。
交流電流振幅によって示された電気容量のレベルが図１２のグラフに示されている。
【００３８】
本発明の１実施例によれば、ＳＡＣ２５は、電流モニタ４８の出力をフィルタリングして、交流電流成分だけでなく、システムや電源のノイズを除去するフィルタ７２を備えている。図３は、このようなフィルタ７２を示した図である。こうして、低レベルの直流電流がモニタされる。これは、低レベルの直流電流が、今にも起こりそうなクランプ不良を早期に示すからである。これによって、ＳＡＣ２５の回路は、クランプが適切に機能しているかどうかを決定すべく、直流電流をマイクロアンペアレンジにおいて検出しかつ測定するように設定される。ユーザが、クランプが適切に機能しているかどうかを判定している場合には、クランプ機能を適切化するために、ユーザは適切な行動をとる。
【００３９】
さらに、本発明の１実施例によれば、ＳＡＣ２５は、増幅器２８からの直流電流和および増幅器２８間の直流電流差をモニタするための回路要素を備えている。ＥＳＣが抵抗特性を有している場合、（ＥＳＣ上の等量で反対極性の電圧が生じる場合の）電流差がモニタされ、電流が許容範囲内にあることが証明される。
【００４０】
さらに、直流電流和が故障を発見するためにモニタされ得る。直流電流和がゼロでない場合、アース側への洩れまたは位相間の洩れが問題となる。さらに、ＳＡＣ２５は洩れの極性をモニタし、洩れが生じている間の位相を測定するための回路要素を備えている。位相Ａの極性を知ることによって洩れの極性が判定される。例えば、直流電流和がゼロではなく、正の値をとり、かつ位相Ａの出力極性が正である場合、洩れが位相Ａからアース側に向かって生じているものと判定される。反対に、直流電流和が負で、かつ位相Ｂの出力極性が負である場合、洩れが位相Ｂからアース側に向かって生じているものと判定される。
【００４１】
ＳＡＣ２５からの信号がＣＣ２２に供給され、コンピュータによってモニタされる。次の信号がモニタされるが、これは本発明においてモニタされる信号の完全なリストではない。
ａ．位相Ａ高電圧
ｂ．位相Ｂ高電圧
ｃ．電流和
ｄ．電流差
ｅ．電気容量
ｆ．静電電圧計５１の出力
コンピュータ１６は、これらの信号を分析のためのモニタを通じてグラフまたはテーブルの形態でディスプレイ表示するようにプログラムされている。
【００４２】
これまで、本発明の１つまたはそれ以上の特定の実施例に関して説明してきたが、本発明の他の実施例が本願の特許請求の範囲に記載の構成の範囲内で案出され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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