(57)【要約】【課題】ウェーハが静電チャックから剥離したことを正確に検出できるウェーハ保持装置を提供する。【解決手段】ウェーハ保持装置は、ウェーハＷをチャックおよびデチャックする静電チャック５と、ウェーハＷを昇降させる複数のリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを昇降させる昇降装置１７と、ウェーハＷの高さを測定する高さセンサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと、ウェーハＷの静電チャック５からの剥離状態を判断する演算装置１２０とを備える。昇降装置１７によりリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを上昇させたときのウェーハＷの表面の高さを高さセンサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが測定し、演算装置１２０が、ウェーハＷの表面の高さの複数の測定値を用いてウェーハＷの静電チャック５からの剥離状態を判断する。【選択図】図３
2019149510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハをチャックおよびデチャックする静電チャックと、
ウェーハを昇降させる複数のリフトピンと、
前記リフトピンを昇降させる昇降装置と、
ウェーハの高さを測定する高さセンサと、
ウェーハの前記静電チャックからの剥離状態を判断する演算装置を含む動作制御部とを備え、
前記昇降装置により前記リフトピンを上昇させたときの前記ウェーハの表面の高さを前記高さセンサが測定し、
前記演算装置が、前記ウェーハの表面の高さの複数の測定値を用いて前記ウェーハの前記静電チャックからの剥離状態を判断する、ウェーハ保持装置。
【請求項２】
請求項１に記載のウェーハ保持装置であって、
前記演算装置が、前記ウェーハの表面の高さの複数の測定値に加えて前記リフトピンの上昇量を用いて前記ウェーハの前記静電チャックからの剥離状態を判断する、ウェーハ保持装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のウェーハ保持装置であって、
前記ウェーハが前記静電チャックから剥離していないと前記演算装置が判断した場合に、前記昇降装置が、前記リフトピンを下降させ、予め設定された待ち時間が経過した後に、前記リフトピンを再び上昇させるリトライ動作を実行する、ウェーハ保持装置。
【請求項４】
請求項２に記載のウェーハ保持装置であって、
前記演算装置が、前記リフトピンの上昇量と前記ウェーハの表面の高さの複数の測定値に基づいて、ウェーハが傾いているか、またはウェーハが反っているかを判断し、
前記昇降装置は、ウェーハが傾いている場合は、前記リフトピンを下降させ、第１の待ち時間が経過した後に、前記リフトピンを再び上昇させ、ウェーハが反っている場合は、前記リフトピンを下降させ、第１の待ち時間よりも長い第２の待ち時間が経過した後に、前記リフトピンを再び上昇させるリトライ動作を実行する、ウェーハ保持装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のウェーハ保持装置であって、
前記動作制御部は、前記リトライ動作の回数が設定値に達した場合に、アラーム信号を発する、ウェーハ保持装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のウェーハ保持装置であって、
前記複数のリフトピンは、前記静電チャックのウェーハチャック面の中心の周りに配列された第１リフトピン、第２リフトピン、および第３リフトピンを少なくとも含み、
前記複数の高さセンサは、前記ウェーハチャック面の上方に配置された第１高さセンサ、第２高さセンサ、および第３高さセンサを少なくとも含み、
前記第１高さセンサ、前記第２高さセンサ、および前記第３高さセンサを上から見たときに、前記第１高さセンサは前記第１リフトピンと前記第２リフトピンの間に位置し、前記第２高さセンサは前記第２リフトピンと前記第３リフトピンの間に位置し、前記第３高さセンサは前記第３リフトピンと前記第１リフトピンの間に位置する、ウェーハ保持装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のウェーハ保持装置であって、
前記昇降装置は、前記リフトピンを第１の高さまで第１の速度で上昇させ、前記リフトピンを前記第１の高さから第２の高さまで、前記第１の速度よりも高い第２の速度で上昇させるように構成され、前記第１の高さは、前記高さセンサが前記ウェーハの表面の高さを測定するときの高さであり、前記第２の高さは、前記ウェーハが搬送ロボットにより取り出されるときの高さである、ウェーハ保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電チャックを備えたウェーハ保持装置に関する。本発明は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などのウェーハを保持する機構を持つ装置に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、真空チャンバ内に設けられた静電チャック（ＥＳＣ）を備えており、静電チャック上にウェーハを保持した状態にてウェーハの画像を生成する。静電チャックは、クーロン力あるいはジョンソンラーベック力などの静電吸着力を発生させることによりウェーハを静電吸着力で保持するように構成されている。
【０００３】
ウェーハの画像を生成した後、静電チャックによる静電吸着を停止し、次いでウェーハを複数のリフトピンで持ち上げて、ウェーハを静電チャックから離間させる。しかしながら、静電チャックによる静電吸着を停止した後であっても、静電チャックとウェーハに蓄積された電荷により静電吸着力がしばらくの間は残留する。静電吸着力が残留した状態でウェーハをリフトピンにより持ち上げると、ウェーハが割れてしまうことがある。そこで、ウェーハが静電チャックから完全に剥離したことを検出するための様々な技術が従来から提案されている。
【０００４】
例えば、モータでリフトピンを上昇させながら、モータのトルク（例えばモータ電流またはモータ電圧）をしきい値と比較し、モータのトルクがしきい値に達したときにリフトピンの上昇を停止する技術がある。ウェーハの一部が静電チャックに吸着されている場合には、モータのトルクが上昇し、しきい値に達する。したがって、この技術は、静電吸着力が残留した状態で、ウェーハをリフトピンにより持ち上げることを防止することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７６９３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、モータのトルクの適正なしきい値を設定することは難しく、モータのトルクがしきい値に達する前にウェーハが割れることがありうる。ウェーハの割れを避けるためには、低いしきい値を設定する必要があり、この場合は、ウェーハが静電チャックから剥離したことを正確に判断することが困難となる。
【０００７】
そこで、本発明は、ウェーハが静電チャックから剥離したことを正確に検出できるウェーハ保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、ウェーハをチャックおよびデチャックする静電チャックと、ウェーハを昇降させる複数のリフトピンと、前記リフトピンを昇降させる昇降装置と、ウェーハの高さを測定する高さセンサと、ウェーハの前記静電チャックからの剥離状態を判断する演算装置を含む動作制御部とを備え、前記昇降装置により前記リフトピンを上昇させたときの前記ウェーハの表面の高さを前記高さセンサが測定し、前記演算装置が、前記ウェーハの表面の高さの複数の測定値を用いて前記ウェーハの前記静電チャックからの剥離状態を判断する、ウェーハ保持装置である。
【０００９】
一態様では、前記演算装置が、前記ウェーハの表面の高さの複数の測定値に加えて前記リフトピンの上昇量を用いて前記ウェーハの前記静電チャックからの剥離状態を判断する。
一態様では、前記ウェーハが前記静電チャックから剥離していないと前記演算装置が判断した場合に、前記昇降装置が、前記リフトピンを下降させ、予め設定された待ち時間が経過した後に、前記リフトピンを再び上昇させるリトライ動作を実行する。
一態様では、前記演算装置が、前記リフトピンの上昇量と前記ウェーハの表面の高さの複数の測定値に基づいて、ウェーハが傾いているか、またはウェーハが反っているかを判断し、前記昇降装置は、ウェーハが傾いている場合は、前記リフトピンを下降させ、第１の待ち時間が経過した後に、前記リフトピンを再び上昇させ、ウェーハが反っている場合は、前記リフトピンを下降させ、第１の待ち時間よりも長い第２の待ち時間が経過した後に、前記リフトピンを再び上昇させるリトライ動作を実行する。
一態様では、前記動作制御部は、前記リトライ動作の回数が設定値に達した場合に、アラーム信号を発する。
【００１０】
一態様では、前記複数のリフトピンは、前記静電チャックのウェーハチャック面の中心の周りに配列された第１リフトピン、第２リフトピン、および第３リフトピンを少なくとも含み、前記複数の高さセンサは、前記ウェーハチャック面の上方に配置された第１高さセンサ、第２高さセンサ、および第３高さセンサを少なくとも含み、前記第１高さセンサ、前記第２高さセンサ、および前記第３高さセンサを上から見たときに、前記第１高さセンサは前記第１リフトピンと前記第２リフトピンの間に位置し、前記第２高さセンサは前記第２リフトピンと前記第３リフトピンの間に位置し、前記第３高さセンサは前記第３リフトピンと前記第１リフトピンの間に位置する。
一態様では、前記昇降装置は、前記リフトピンを第１の高さまで第１の速度で上昇させ、前記リフトピンを前記第１の高さから第２の高さまで、前記第１の速度よりも高い第２の速度で上昇させるように構成され、前記第１の高さは、前記高さセンサが前記ウェーハの表面の高さを測定するときの高さであり、前記第２の高さは、前記ウェーハが搬送ロボットにより取り出されるときの高さである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ウェーハ保持装置は、高さセンサによって測定されたウェーハの表面高さに基づいて、ウェーハが静電チャックから剥離したことを正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ウェーハ保持装置を示す模式断面図である。
【図２】図１に示すウェーハ保持装置の平面図である。
【図３】リフトピンが第１の高さまで上昇したときの図である。
【図４】リフトピンが第２の高さまで上昇したときの図である。
【図５】ウェーハを静電チャックから剥離させる動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】ウェーハが傾いている状態を示す模式図である。
【図７】ウェーハが反っている状態を示す模式図である。
【図８】動作制御部の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、ウェーハ保持装置を示す模式断面図であり、図２は図１に示すウェーハ保持装置の平面図である。本実施形態では、ウェーハ保持装置１は真空チャンバ２内に配置されている。ウェーハ保持装置１は、ウェーハＷを静電吸着力により保持する静電チャック５と、ウェーハＷを上昇および下降させるリフト機構７と、静電チャック５の周囲に配置された複数のウェーハガイド１０を備えている。
【００１４】
静電チャック５は、ウェーハＷを保持するためのウェーハチャック面１１ａを有するウェーハステージ１１と、ウェーハステージ１１内に埋設された電極１２を備えている。電極１２は図示しない電源に接続されている。ウェーハＷがウェーハチャック面１１ａ上に載置されている状態で、電圧が電極１２に印加されると、ウェーハＷとウェーハチャック面１１ａとの間に静電吸着力が発生し、この静電吸着力によりウェーハＷはウェーハチャック面１１ａに保持（チャック）される。電極１２への電圧の印加が停止されると、ウェーハＷは静電チャック５から解放（デチャック）される。
【００１５】
リフト機構７は、搬送ロボットのハンド（図示せず）と静電チャック５との間でウェーハＷの受け渡しを可能とする装置である。リフト機構７は、第１リフトピン１４Ａ、第２リフトピン１４Ｂ、および第３リフトピン１４Ｃを備えている。これらのリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、静電チャック５のウェーハステージ１１を貫通して延びている。リフト機構７は、第１リフトピン１４Ａ、第２リフトピン１４Ｂ、および第３リフトピン１４Ｃに連結された昇降装置１７をさらに備えている。
【００１６】
３つのリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、昇降装置１７によって上昇および下降されるようになっている。より具体的には、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの上端がウェーハチャック面１１ａよりも高い第１の高さと、第１の高さよりも高い第２の高さと、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの上端がウェーハチャック面１１ａよりも低い下降位置との間でリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが移動されるように、リフト機構７が動作する。図１は、下降位置にあるリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを示している。
【００１７】
昇降装置１７は、モータ（ＤＣモータまたはステッピングモータまたはサーボモータ）とボールねじまたはラック＆ピニオン機構との組み合わせ、またはエアシリンダから構成することができる。昇降装置１７は、動作制御部１９に接続されており、昇降装置１７の動作、すなわちリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの上下動は動作制御部１９によって制御される。動作制御部１９は、専用のコンピュータまたは汎用のコンピュータから構成される。
【００１８】
図２に示すように、第１リフトピン１４Ａ、第２リフトピン１４Ｂ、および第３リフトピン１４Ｃは、ウェーハチャック面１１ａの中心Ｏの周りに配列される。これらのリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、直線上には配列されない。一実施形態では、３つのリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃはウェーハチャック面１１ａの中心Ｏの周りに等間隔に配列される。本実施形態では、リフト機構７は３つのリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを備えているが、リフト機構７は４つまたはそれよりも多いリフトピンを備えてもよい。いずれの場合も、リフトピンはウェーハチャック面１１ａの中心Ｏの周りに配列される。
【００１９】
ウェーハガイド１０は、搬送ロボットのハンド（図示せず）からリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが受け取ったウェーハＷを、静電チャック５のウェーハチャック面１１ａ上に案内するためのガイド部材である。複数のウェーハガイド１０は、ウェーハチャック面１１ａの周りに等間隔で配列されている。複数のウェーハガイド１０に代えて、１つの円環状のウェーハガイドを設けてもよい。
【００２０】
静電チャック５の上方には、３つの高さセンサ、すなわち第１高さセンサ２１Ａ、第２高さセンサ２１Ｂ、および第３高さセンサ２１Ｃが配置されている。これらの高さセンサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、ウェーハＷの表面（上面）の高さを測定する装置である。本実施形態では高さセンサとして変位センサが使用されている。変位センサは、例えば、レーザ変位センサなどの非接触型変位センサである。高さセンサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは動作制御部１９に接続されており、ウェーハＷの表面高さの測定値は動作制御部１９に送られるようになっている。動作制御部１９は演算装置１２０を備えており、演算装置１２０は、ウェーハＷの表面高さの複数の測定値を用いてウェーハＷの静電チャック５からの剥離状態を判断するように構成されている。
【００２１】
第１高さセンサ２１Ａ、第２高さセンサ２１Ｂ、および第３高さセンサ２１Ｃは、ウェーハチャック面１１ａの上方に配置され、ウェーハチャック面１１ａを向いている。これら高さセンサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを上から見たときに、第１高さセンサ２１Ａは第１リフトピン１４Ａと第２リフトピン１４Ｂの間に位置し、第２高さセンサ２１Ｂは第２リフトピン１４Ｂと第３リフトピン１４Ｃの間に位置し、第３高さセンサ２１Ｃは第３リフトピン１４Ｃと第１リフトピン１４Ａの間に位置している。より具体的には、第１高さセンサ２１Ａは第１リフトピン１４Ａと第２リフトピン１４Ｂとを結ぶ直線上または直線よりも径方向外側に位置し、第２高さセンサ２１Ｂは第２リフトピン１４Ｂと第３リフトピン１４Ｃとを結ぶ直線上または直線よりも径方向外側に位置し、第３高さセンサ２１Ｃは第３リフトピン１４Ｃと第１リフトピン１４Ａとを結ぶ直線上または直線よりも径方向外側に位置する。上から見たときの第１高さセンサ２１Ａと第１リフトピン１４Ａとの距離、および第１高さセンサ２１Ａと第２リフトピン１４Ｂとの距離は、第１リフトピン１４Ａと第２リフトピン１４Ｂとの距離の半分以上である。同様に、上から見たときの第２高さセンサ２１Ｂと第２リフトピン１４Ｂとの距離、および第２高さセンサ２１Ｂと第３リフトピン１４Ｃとの距離は、第２リフトピン１４Ｂと第３リフトピン１４Ｃとの距離の半分以上であり、上から見たときの第３高さセンサ２１Ｃと第３リフトピン１４Ｃとの距離、および第３高さセンサ２１Ｃと第１リフトピン１４Ａとの距離  は、第３リフトピン１４Ｃと第１リフトピン１４Ａとの距離の半分以上である。
【００２２】
一実施形態では、４つ以上の高さセンサを備えてもよい。さらに、一実施形態では、高さセンサは、ウェーハの表面の複数箇所で表面高さを測定できるラインセンサのような１つの高さセンサであってもよい。
【００２３】
図３は、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが第１の高さまで上昇したときの図である。第１の高さは、ウェーハチャック面１１ａからの高さである。例えば、第１の高さは、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの上端がウェーハチャック面１１ａから約２ｍｍだけ突出した位置である。図４は、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが第２の高さまで上昇したときの図である。第２の高さも、同様に、ウェーハチャック面１１ａからの高さである。第２の高さは、第１の高さよりも高く、ウェーハＷの下面とウェーハチャック面１１ａとの間に搬送ロボットのハンド（図示せず）が進入できる高さである。リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが第２の高さにあるとき、ウェーハＷは搬送ロボットのハンドによってリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ上に置かれ、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃから取り出される。
【００２４】
リフト機構７の昇降装置１７は、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを予め設定された異なる速度で上昇および下降させることが可能に構成されている。より具体的には、昇降装置１７は、図１に示す下降位置から図３に示す第１の高さにまでリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを第１の速度で上昇させ、第１の高さから図４に示す第２の高さにまでリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを第１の速度よりも高い第２の速度で上昇させる。第１の速度は、例えば、１秒当たり１ｍｍ〜２ｍｍの速度であり、第２の速度は、例えば、１秒当たり４ｍｍ〜５ｍｍの速度である。第２の速度は、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを上下動させるときの通常の速度に相当する。
【００２５】
次に、ウェーハＷを静電チャック５から持ち上げる動作を図５に示すフローチャートを参照して説明する。ステップ１では、静電チャック５の電極１２への電圧の印加を停止し、ウェーハＷの静電チャック５による静電吸着を停止する。電極１２は接地され、これにより電極１２に蓄積された電荷が解放される。一方、絶縁体および半導体からなるウェーハチャック面１１ａとウェーハＷに蓄積された電荷は速やかには解放されず、ウェーハＷとウェーハチャック面１１ａとの間には静電吸着力が残留する。そこで、本実施形態では、動作制御部１９は、次のようにして、静電吸着力が消えたか否かを判定する。
【００２６】
ステップ２では、動作制御部１９はリフト機構７に指令を発して第１リフトピン１４Ａ、第２リフトピン１４Ｂ、および第３リフトピン１４Ｃを図３に示す第１の高さまで第１の速度で上昇させる。
【００２７】
ステップ３では、動作制御部１９は３つのリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの第１の高さまでの上昇が完了したか否かを判定する。リフト機構７の昇降装置１７がモータから構成されている場合、動作制御部１９はモータのドライバまたはエンコーダから送られてくるモータの回転回数からリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの上昇を検出できる。リフト機構７の昇降装置１７がエアシリンダから構成されている場合、動作制御部１９はエアシリンダのピストンの位置を検出するセンサ（図示せず）からの信号に基づいてリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの上昇を検出できる。
【００２８】
３つのリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが第１の高さまで上昇したとき、ウェーハＷのある部分が局所的に静電チャック５に吸着していると、ウェーハＷはリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ上で傾くか、またはウェーハＷが反る。そこで、ステップ４では、動作制御部１９の演算装置１２０がウェーハＷの傾きまたは反りを検出するために、第１高さセンサ２１Ａ、第２高さセンサ２１Ｂ、および第３高さセンサ２１Ｃは、ウェーハＷの表面高さを測定し、その測定値を動作制御部１９に送信する。
【００２９】
ステップ５では、演算装置１２０は、ウェーハＷの表面高さの３つの測定値の、基準値からの変化量が、予め設定された下限値以上であるか否かを判定する。基準値は、例えば、静電チャック５がウェーハＷを吸着しているときのウェーハＷの表面（上面）の高さの測定値である。下限値は、上記ステップ２の第１の高さよりも小さい値である。例えば、第１の高さが２ｍｍである場合、下限値は１ｍｍである。３つの変化量のうちのいずれか１つが下限値よりも小さい場合、ウェーハＷの一部は静電チャック５に強く吸着されているために、ウェーハＷの全体を静電チャック５から持ち上げることはできないと予想される。
【００３０】
３つの測定値の変化量のすべてが下限値以上である場合、ステップ６で、動作制御部１９の演算装置１２０は、３つの高さセンサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃから送られてきたウェーハＷの表面高さの３つの測定値と、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの上昇量に基づいて、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ上のウェーハＷが傾いているか、またはウェーハＷが反っているかを判断する。リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの上昇量は、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのウェーハチャック面１１ａから第１の高さまでの上昇量である。
【００３１】
図６は、ウェーハＷが傾いている状態を示す模式図であり、図７は、ウェーハＷが反っている状態を示す模式図である。図６に示す例では、リフトピン１４Ｂの一方側でウェーハＷが静電チャック５に吸着しているために、ウェーハＷの全体が傾いている。図７に示す例では、リフトピン１４Ｂの両側でウェーハＷが静電チャック５に吸着しているために、ウェーハＷが上方に反って（撓んで）いる。
【００３２】
図６および図７に示す例では、リフトピン１４Ｂの上昇量（第１の高さに相当）と、リフトピン１４Ｂの両側に配置された高さセンサ２１Ａ，２１Ｂから出力されたウェーハＷの表面高さの２つの測定値に基づいて、演算装置１２０は、ウェーハＷが傾いているか、またはウェーハＷが反っているかを判断する。より具体的には、ウェーハＷの表面高さの２つの測定値のうちの一方がリフトピン１４Ｂの上昇量よりも小さく、他方がリフトピン１４Ｂの上昇量よりも大きい場合は、演算装置１２０は、ウェーハＷが傾いていると判断する。ウェーハＷの表面高さの２つの測定値の両方が、リフトピン１４Ｂの上昇量よりも小さい場合は、演算装置１２０は、ウェーハＷが反っていると判断する。
【００３３】
図６および図７から分かるように、ウェーハＷが反っているとき、ウェーハＷが傾いているときよりも、ウェーハＷのより多くの部分が静電チャック５に吸着していると予想される。したがって、ウェーハＷが反っていると判断された場合は、後述するように、３つのリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを図１に示す下降位置まで下げる。
【００３４】
図５に戻り、演算装置１２０がウェーハＷが傾いていると判断した場合は、ステップ７で、演算装置１２０は、３つの高さセンサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃから送られてきたウェーハＷの表面高さの３つの測定値を用いて、ウェーハＷの表面上の複数の方向におけるウェーハＷの傾斜角度を算出する。ウェーハＷの各傾斜角度は、３つの高さセンサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのうちの２つの高さセンサ間の距離と、これら２つの高さセンサから出力されたウェーハＷの表面高さの測定値間の差から算出できる。
【００３５】
本実施形態では、３つの高さセンサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが設けられているので、演算装置１２０は、ウェーハＷの表面上の３つの方向におけるウェーハＷの傾斜角度を算出できる。３つの方向は、第１高さセンサ２１Ａと第２高さセンサ２１Ｂとを結ぶ直線に沿った方向、第２高さセンサ２１Ｂと第３高さセンサ２１Ｃとを結ぶ直線に沿った方向、および第３高さセンサ２１Ｃと第１高さセンサ２１Ａとを結ぶ直線に沿った方向である。
【００３６】
ステップ８では、演算装置１２０は、３つの傾斜角度をしきい値と比較し、すべての傾斜角度がしきい値未満か否かを判定する。すべての傾斜角度がしきい値未満の場合は、ステップ９において、動作制御部１９はリフト機構７に指令を発して３つのリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを図４に示す第２の高さまで第２の速度で上昇させる。第２の速度は、上述したように、第１の速度よりも高い速度である。リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが第２の高さにあるとき、ウェーハＷは図示しない搬送ロボットによりリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃから取り出される。すべての傾斜角度がしきい値未満であるということは、ウェーハＷの全体が静電チャック５から剥離したことを意味する。一方、いずれかの傾斜角度がしきい値よりも大きいということは、ウェーハＷの全体が静電チャック５から剥離していないことを意味する。
【００３７】
上記ステップ３において、３つのリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが第１の高さまで上昇しなかった場合、動作制御部１９はリフト機構７にリトライ動作を実行させる。すなわち、ステップ１０において、動作制御部１９は、リフト機構７に指令を発してリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを図１に示す下降位置まで下降させる。動作制御部１９は、リトライ動作の回数が設定値未満である場合には（ステップ１１）、予め設定された待ち時間が経過した後に（ステップ１２）、リフト機構７に上記ステップ２を再度実行させる。すなわち、動作制御部１９は、リフト機構７に指令を発してリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを再び第１の高さまで第１の速度で上昇させる。その後、動作制御部１９はステップ３以降を実行する。
【００３８】
上記ステップ１２の待ち時間は、数秒〜数分の範囲内で予め設定される。動作制御部１９は、リトライ動作が実行されるたびに、リトライ動作の回数に１を加算する。リトライ動作の回数の初期値は０である。動作制御部１９は、ステップ１１においてリトライ動作の回数を設定値と比較し、リトライ動作の回数が設定値に達した場合は、ステップ１３においてアラーム信号を発する。
【００３９】
上記ステップ５において、ウェーハＷの表面高さの３つの測定値の変化量のうちのいずれか１つが下限値未満である場合は、処理フローは上記ステップ１０に進み、上述したリトライ動作が実行される。同様に、上記ステップ６において、演算装置１２０がウェーハＷが反っていると判断した場合は、処理フローは上記ステップ１０に進み、上述したリトライ動作が実行される。同様に、上記ステップ８において、３つの傾斜角度のうちのいずれか１つがしきい値よりも大きい場合には、処理フローは上記ステップ１０に進み、上述したリトライ動作が実行される。
【００４０】
上述したように、ウェーハＷが反っているときは、ウェーハＷが傾いているときよりも、ウェーハＷのより多くの部分が静電チャック５に吸着していると予想される。そこで、本実施形態では、ウェーハＷが反っている場合のステップ１２での待ち時間は、ウェーハＷが傾いている場合のステップ１２での待ち時間よりも長く設定されている。具体的には、ウェーハＷが傾いている場合（すなわちステップ８で３つの傾斜角度のうちのいずれか１つがしきい値よりも大きい場合）、動作制御部１９はリフト機構７に指令を発してリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを下降させ（ステップ１０）、第１の待ち時間が経過した後（ステップ１２）に、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを第１の高さまで第１の速度で再び上昇させる（ステップ２）。ウェーハが反っている場合は、動作制御部１９はリフト機構７に指令を発してリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを下降させ（ステップ１０）、第１の待ち時間よりも長い第２の待ち時間が経過した後（ステップ１２）に、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを第１の高さまで第１の速度で再び上昇させる（ステップ２）。
【００４１】
上述した動作シーケンスによれば、動作制御部１９は、ウェーハＷの傾斜角度に基づいて、ウェーハＷが静電チャック５から完全に離れたことを正確に決定できる。したがって、本実施形態の方法は、ウェーハＷの一部が静電チャック５に引き付けられた状態でリフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４ＣがウェーハＷを持ち上げることを防止できる。ウェーハＷが静電チャック５から完全に離れた後は、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは高速でウェーハＷを第２の位置（例えば、搬送ロボットがウェーハＷを受け取る位置）まで持ち上げることができる。このような動作により、リフトピン１４Ａ，１４Ｂ，１４ＣはウェーハＷを安全かつ速やかに静電チャック５から持ち上げることができる。
【００４２】
上述した実施形態に係るウェーハ保持装置１、およびウェーハＷの静電チャック５からの剥離を検出する方法は、走査型電子顕微鏡に適用することが可能である。
【００４３】
図８は、動作制御部１９の構成を示す模式図である。上述した動作シーケンスは動作制御部１９によって制御される。本実施形態では、動作制御部１９は、専用のコンピュータまたは汎用のコンピュータから構成される。動作制御部１９は、プログラムやデータなどが格納される記憶装置１１０と、記憶装置１１０に格納されているプログラムに従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）などの演算装置１２０と、データ、プログラム、および各種情報を記憶装置１１０に入力するための入力装置１３０と、処理結果や処理されたデータを出力するための出力装置１４０と、ネットワークに接続するための通信装置１５０を備えている。
【００４４】
記憶装置１１０は、演算装置１２０がアクセス可能な主記憶装置１１１と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置１１２を備えている。主記憶装置１１１は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、補助記憶装置１１２は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのストレージ装置である。
【００４５】
入力装置１３０は、キーボード、マウスを備えており、さらに、記録媒体からデータを読み込むための記録媒体読み込み装置１３２と、記録媒体が接続される記録媒体ポート１３４を備えている。記録媒体は、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）や、半導体メモリー（例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリーカード）である。記録媒体読み込み装置１３２の例としては、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブなどの光学ドライブや、カードリーダーが挙げられる。記録媒体ポート１３４の例としては、ＵＳＢ端子が挙げられる。記録媒体に記憶されているプログラムおよび／またはデータは、入力装置１３０を介して動作制御部１９に導入され、記憶装置１１０の補助記憶装置１１２に格納される。出力装置１４０は、ディスプレイ装置１４１を備えている。
【００４６】
動作制御部１９は、記憶装置１１０に電気的に格納されたプログラムに従って動作する。上述したシーケンスを動作制御部１９に実行させるためのプログラムは、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、記録媒体を介して動作制御部１９に提供される。または、プログラムは、通信ネットワークを介して動作制御部１９に提供されてもよい。
【００４７】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１      ウェーハ保持装置
２      真空チャンバ
５      静電チャック
７      リフト機構
１０      ウェーハガイド
１１      ウェーハステージ
１１ａ    ウェーハチャック面
１２      電極
１４Ａ    第１リフトピン
１４Ｂ    第２リフトピン
１４Ｃ    第３リフトピン
１７      昇降装置
１９      動作制御部
２１Ａ    第１高さセンサ
２１Ｂ    第２高さセンサ
２１Ｃ    第３高さセンサ
【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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