(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電チャックを制御するための装置であって、
少なくとも１つの電極を有する静電チャックと、
該静電チャックの少なくとも１つの電極に接続されて、測定される静電容量値の連続的な閉ループ制御を行う静電容量測定回路と、
を備え、
前記測定される静電容量値に応じて前記静電チャックにより発生される保持力は、前記静電チャックと前記静電チャックに配置されたウエハとの間の一定の静電容量値を維持することにより、動的に制御され、
前記一定の静電容量値は、前記静電チャックに印加されるチャッキング電圧を動的に調整することにより維持される静電チャック制御装置。
【請求項２】
前記静電容量測定回路が前記静電チャックの２つの電極間に接続されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記２つの電極のうちの第１電極が、プロペラ状の平面形状を有し、前記２つの電極のうちの第２電極が、前記第１電極を取り巻いている請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記静電容量測定回路が、前記静電チャックの１つの電極と前記静電チャックに配置されたウエハとの間に接続するようになっている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記装置が、前記静電チャック上に配置されるウエハに電気的に接続されるようになっている接点部材を更に備え、前記静電容量測定回路が、前記静電チャックの１つの電極と前記接点部材との間に接続されている請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記装置が、前記静電チャックの少なくとも１つの電極に電圧を印加する電圧制御回路を更に備え、
前記静電容量測定回路は、前記電圧制御回路に入力として接続される出力信号を有する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記静電容量測定回路が、前記静電チャック内に埋設された少なくとも１つの電極に接続されている請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記静電容量測定回路が、前記静電チャック内に埋設された少なくとも２つの電極間に接続されている請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記静電容量測定回路が、
静電容量値を表わす振動周波数を発生する発振器と、
該発振器に接続される周波数電圧変換器と
を備える請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記静電チャックに少なくとも１つの電極が配置され、前記電極は前記静電チャック上にあるウエハに電気的に接続するようになっている請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記静電容量測定回路が、前記埋設された電極の１つと前記静電チャックに配置された電極の１つとの間に接続されている請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記静電チャックに接続されたアクチュエータと、
前記アクチュエータに接続され、前記測定された静電容量値に応じ前記アクチュエータをして前記静電チャックを移動させるアクチュエータコントローラとを更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
ウエハと静電チャックとの間の保持力を動的に制御するための方法であって、
前記保持力を表わす静電容量値を測定するステップと、
前記ウエハが処理されつつある間、前記保持力を動的に最適化するため、前記静電チャックと前記静電チャックに配置されたウエハとの間の一定の静電容量値を維持することにより、前記静電チャックに印加されるチャッキング電圧を連続的な閉ループにおいて前記静電容量値に応じて制御するステップとを有し、
前記一定の静電容量値は、前記静電チャックに印加されるチャッキング電圧を動的に調整することにより維持される方法。
【請求項１４】
静電チャックの角度位置を動的に制御するための方法であって、
一対の電極を有する静電チャックの表面上方にウエハを配置するステップと、
前記一対の電極と電極の間の静電容量を測定するステップと、
前記静電チャックと前記静電チャックの前記表面上方に配置された前記ウエハとの間の静電容量の特定値が測定されるまで前記静電チャックの前記表面の前記角度位置を移動させるステップとを有し、
前記静電チャックに印加されるチャッキング電圧を動的に調整することにより前記特定値は一定に維持される方法。
【請求項１５】
静電容量の前記特定値が、前記静電チャックの前記表面と前記ウエハとが平行であることを表わす請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハを処理するための静電チャックの作動に関し、特に、半導体ウエハと静電チャック内の電極（単数もしくは複数）との間の静電容量の閉ループ制御を使用して静電チャックにおけるチャッキング力を制御する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ処理装置は一般に真空チャンバを有しており、その内部に、処理中にウエハを支持するためのウエハ支持ペデスタル即ちサセプタが設置されている。処理中にウエハをウエハ支持ペデスタルの支持面上に容易に保持するため、ウエハ支持ペデスタルには、静電チャックが組み込まれている。一般に静電チャックは、誘電体や半導体材料で作られたプラテンもしくはペデスタルを有している。このプラテンには、１つ以上の導電電極が埋設されている。この単数又は複数の電極は、ペデスタルのウエハ支持面から平行に離間している。
【０００３】
単極静電チャックにおいては、１つの電極がペデスタルに埋め込まれる。ウエハを静電的に保持するため、ＤＣ又はＡＣ電圧がチャックの電極とウエハの間に印加される。電圧の印加によって、逆極性の電荷がウエハの裏面と電極（ジョンセン・ラーベックタイプのチャックにおいてはチャック面）とに蓄積する。電荷の逆極性化によって静電力が生じ、これがウエハをペデスタルのウエハ支持面上に留める。
【０００４】
二極性の静電チャックにおいては、２つの電極がペデスタルに埋設されている。埋設された電極対の間には、ウエハを電気的に浮動状態にしながら、差電圧が印加される。この電圧差により、逆極性の電荷がウエハの裏面と各電極（ジョンセン・ラーベックタイプのチャックにおいてはチャック面）とに蓄積する。電荷の逆極性化によって静電力が生じ、これがウエハをペデスタルのウエハ支持面上に留める。
【０００５】
静電チャックの動作をウエハプロセスの順序と適正に調和させるために、静電チャックに関するウエハの状態を監視する必要がある。例えば、ウエハが単にチャック上に存在するのかどうか、或いは、ウエハが「チャッキングされている」のか否か、即ち適当な位置に静電的に保持されているのか否か監視する必要がある。かかる情報は、半導体ウエハ処理装置により、ウエハの処理を制御するのに使用され、また、ウエハが存在しないか或いは正しくチャッキングされていない間にプロセスが開始することによりペデスタル或いはウエハが損傷を受けないことを確実にするのに使用される。この目的のため種々の検知方法が開発されてきた。
【０００６】
例えば、１９９５年７月２５日付けのBlakeらに発行された米国特許第５,４３６,７９０号では、ウエハの存在及びクランプ状態の監視装置を開示している。この監視装置には、ウエハ支持ペデスタル内に埋設された二極性チャックの２電極間の静電容量即ちキャパシタンスを監視する回路がある。静電容量は、ウエハが支持面上に配置されていないと第１の範囲内に入り、ウエハが所定位置にあるがクランプされていなければ第２の範囲内に入る。更に、静電容量は、埋設された電極対が差動ＤＣ電圧で付勢されるときに形成される静電チャックにより所定位置に保持されると、第３の範囲に入る。この監視回路は、ウエハの設置及びクランピングを確認するために容易に検知し使用できるＤＣ電圧に測定静電容量を変換することによって、システムの静電容量がどの範囲にあるかを検知する。
【０００７】
Burkhartらにより１９９７年６月１１日に出願された標題 Method and Apparatus for Wafer Detection の米国特許願第０８/８７３,２６８号は、支持ペデスタル上における半導体ウエハの存在及び位置を検出するための方法、例えばセラミック静電チャックのそれなどを開示する。特に、この米国特許出願は、静電チャックに埋設された電極に加えて、ウエハ支持ペデスタルの表面に取り付けられている電極を開示している。ウエハの存在と位置及びチャッキング状態は、静電チャックの埋設電極（単数又は複数）と他の表面の電極との間で行われた静電容量の測定値により決定することができる。この共有に係る引用文献は参照によってこの明細書に組み込まれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
静電チャックのコントローラは一般的に開ループの制御システムもしくは制御装置を採用しており、この制御システムにおいて、チャッキング動作は、一定電圧をチャックの電極（単数又は複数）に印加することにより制御される。しかし、この制御方式は、チャック製造プロセスからくるチャック間の変動、静電チャック自体の時間劣化、或いは静電チャックの作動中の他の外乱を考慮するものではない。これらの変動は、吸収されないでいると、静電チャック特性に望ましくない変動性をもたらすことになる。
【０００９】
従って、当該技術においては、最適の静電チャック特性を達成するために、変動するもしくは変動性のチャッキング特性に対して動的に補償できる静電チャックの改良式制御装置の必要性が存在している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
先行技術に関連した上述の不都合は、動的フィードバック回路についての本発明によって克服されるが、この動的フィードバック回路は、ウエハと静電チャックの電極（単数又は複数）との間の静電容量を測定し、次いでチャッキング電圧を調節して一定の静電容量測定値を維持する。一定の静電容量を維持するためにチャッキング電圧を動的に調整することにより、本発明は、ウエハ対して一定の（コンスタントな）チャッキング力を維持する。チャッキング力がコンスタントであることは、多くの理由から望ましい。その一として、チャッキング力がコンスタントであるということは、ウエハの外周まわりのシール力がコンスタントになることに合致する。シール力がコンスタントであれば、裏面ガス漏洩率がコンスタントになり、そしてこの裏面ガス漏洩率がコンスタントになれば、ウエハとＥＳＣとの間の間隙領域の圧力がコンスタントになる。この状態が望ましいのは、ウエハと静電チャックの間の熱移動がコンスタントになるからである。
【００１１】
更に具体的には、本発明の例示的な実施例は、誘電材料に埋設された一対の共面電極を有する単極静電チャック（モノポーラ静電チャック）を有している。ウエハをチャッキングするため、この電極の対は、１のＤＣ電源から同一の電圧に接続され、一方ウエハは第２の電位（例えば接地）に直接結合される。電極とウエハの電位差が静電力を発生し、これがウエハをチャック表面上に保持する。静電容量測定回路が電極対間の静電容量を測定する。測定された静電容量はウエハが存在しない場合の基準値を有し、静電容量値は、ウエハがチャックに配置されている場合やウエハがチャッキングされている場合で変化し、そして最も重要なことは、静電容量が、ウエハに作用するチャッキング力に直接応答して変化することである。更に、ウエハが不適切にチャッキングされているとき、例えばウエハがチャックの中心から外れているときに、静電容量が異常な値を有する。本発明は、静電容量値を監視し、所与の用途に対してウエハへのチャッキング力を最適に維持する最適チャッキング電圧を導く。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の教示事項は、添付図面に関する以下の詳細な説明を考慮することによって容易に理解することができる。なお、理解を容易にするため、可能な場合、各図に共通の同一要素を表わすのに同一参照符号を使用することにする。
【００１３】
図１は、本発明の閉ループ制御システム１０１に結合する単極（モノポーラ）静電チャック１００の概略線図を表している。例示するならば、静電チャック１００は、代表的な半導体ウエハ処理装置であるイオン注入装置５０内に示されている。ここにはイオン注入装置が表されているが、本発明は、物理気相堆積（ＰＶＤ）のシステム、化学気相堆積（ＣＶＤ）のシステム、エッチングシステムや冷却チャンバ等をはじめとする、静電チャックを使用しうるあらゆる形態の半導体処理装置への用途が見いだされる。
【００１４】
イオン注入装置５０は真空チャンバ１０２を有し、この内部には静電チャック１００が配置されている。イオン源１０４は、真空チャンバ１０２に接続されており、静電チャック１００に保持された半導体ウエハ１３０に衝突するイオンビーム１０６を発生する。ウエハ１３０は、チャックを水平に方向付けながら（位置１３２Ａとして仮想線で示す）、該チャック上に配置される。一旦ウエハ１３０をチャッキングしたら（即ち、チャック１００によって静電的に保持したら）、チャック１００は枢回されて、位置１３２Ｂで示すような垂直に方向付けられる。一旦垂直に方向付けられると、静電チャック１００は、（矢印１０８で示すように）垂直面において並進され、それと同時に、イオンビーム１０６が代表的には静電もしくは磁気手段により水平方向に（即ち、紙面に直交する平面において）走査される。このようにして、ウエハ１３０の全領域をイオンビーム１０６に曝露することができる。
【００１５】
静電チャック１００は、誘電チャック本体部１１６に埋設された１対の共平面の電極１１２及び１１４を有している。静電チャック１００は、例えば４個又は８個の「パイスライス」形状のような追加電極を有していてよく、該追加電極は後述する閉ループ制御装置１０１に個々に接続できる。チャック本体部１１６の誘電材料は、窒化アルミニウムが好ましいが、アルミナ，ポリイミド，窒化ホウ素等のような任意の誘電材料とすることができる。窒化アルミニウムのような半導体セラミックが好ましいのは、窒化アルミニウムがジョンセン・ラーベック効果を促進して、垂直姿勢のウエハを処理するシステムにおいて有効な優れたチャッキング特性になるからである。チャック１００は、１つの電圧ポテンシャルが電極１１２及び１１４の双方（２つ以上の電極が使用されていればその全て）に接続されている高電圧電源（ＥＳＣ（Electrostatic Chuck: 静電チャック）電源１２２）によって駆動され、そしてもう１つの電圧ポテンシャル（例えば接地）が、チャック１００の支持面１２４から若干延びている導通ピンもしくは接点１２８を経由してウエハ１３０に接続されている。動的に制御されるウエハ１３０のチャッキング動作を容易にするために、電極１１２及び１１４は、静電容量測定回路１１８と、ＥＳＣ電源１２２の出力電圧を制御するコントローラ１２０とに接続されている。
【００１６】
静電容量測定回路１１８は、ＤＣ遮断コンデンサＣを介して電極１１２及び１１４に接続されている。負荷抵抗器ＲLは、各コンデンサＣをＥＳＣ電源１２２の一方の端子（例えば＋端子）に接続する。負荷抵抗器は、ＥＳＣ電源１２２の静電容量を静電容量測定回路１１８から隔離して過渡信号を抑制する。静電容量測定回路１１８は電極１１２及び１１４間の電界を監視し、電極容量を表す電圧を発生する。
【００１７】
図１は更に、静電チャック１００のウエハ支持面１２４上にあるウエハ１３０を示している。ウエハ１３０と静電チャック１００の埋設電極１１２及び１１４との間の、距離δ1で表わされた間隔１１０は、電極１１２及び１１４より上の誘電材料の厚さと、ウエハ１３０及びチャック１００の支持面１２４の間の間隙１２６とから構成されている。間隙１２６を明瞭に表わすため、ウエハとチャックの界面は誇張されている。この間隔１１０は、電圧が静電チャックの電極１１２，１１４とウエハ１３０との間に印加されるときのように、ウエハ１３０がチャッキングされるとき、即ちチャック面１２４に吸引されるときに、減少する。チャッキングされたウエハは、ウエハ１３０Ａ（図１における仮想線）として例示されており、その場合、間隔１１０即ち距離δ2は、未チャッキングのウエハ１３０についての値より小さい。一般に、ウエハ／電極配列によって形成されるような平行板コンデンサについての静電容量Ｃは、Ｃ＝εoεrＡ／δによって与えられ、ここでεoは自由空間の誘電率、εrは誘電材料の相対誘電率（ウエハとチャックの表面との間の間隙に供給される任意の気体からのものを有する）、Ａはコンデンサの断面積、δはウエハ１３０と静電チャックの支持面１２４との間の間隔である。この静電容量は、異なるウエハ／電極間隔のため、ウエハ１３０がチャッキングされているか否かに応じて変化する。従って、本発明は、静電容量を監視することにより、静電チャック１００にあるウエハ１３０の状態を評価する。更に、偏差Δδ（＝δ1−δ2）は、ウエハ１３０に作用する正味の力に関わる変形力もしくはチャッキング力に関係しているので、静電容量はこの正味の力を予測するのにも使用できる。一般に、ウエハ１３０に作用する正味の力もしくは合力Ｆrは、チャッキング力Ｆcと裏面気体の圧力によりウエハ１３０にかかる力Ｆpとの間の差に等しい。一般に、ウエハ１３０からチャック１００への熱伝達を改良するために、ヘリウムのような気体がチャックの表面１２４とウエハ１３０の裏面との間の隙間スペースへ気体源１３４から供給されるので、処理の間、ウエハを比較的に低温に維持することができる。典型的には、静電チャック１００は、該チャック１００から熱を運び去る冷却板（図示せず）に装着されている。
【００１８】
ウエハ１３０に作用する力は、
Ｆr＝Ｆc−Ｆp                        式（１）
Ｆc＝ｋ（Δδ）                      式（２）
と表すことができる。ここで、ｋは、ウエハの機械的性質、ウエハの外形寸法（厚さ）、静電チャック表面の外形寸法、ウエハ裏面及び静電チャック表面の平均表面粗さ等に関係する比例定数である。
【００１９】
チャック１００が傾斜及び並進運動の双方を必要とするイオン注入装置で使用される静電チャック１００の例示的実施例において、ウエハに作用する合力は十分な保持力を発生して、ウエハ１３０がその慣性力によりチャック１００の支持面１２４から落ちて離反しないように、ウエハ１３０を保持しなければならない。これは、ｍｙ≪μＦrと表すことができる。ここで、ｙはウエハの最大加速度であり、μはウエハと静電チャック間の静摩擦係数である。ウエハの傾斜及び並進についての作動要件から、処理中にウエハを効果的に保持するためにはどの位の合力とすべきかを計算することができる。次いで所要のチャッキング力は式（１）から推論することができる。前述したように、このチャッキング力は、ウエハ１３０と電極１１２，１１４との間の静電容量に直接関係している。この静電容量を連続的に監視すると共に、チャッキング力を調節するため閉ループ制御プロセスにおいて使用することにより、本発明は、静電容量を一定値に維持し、それにより、ウエハの処理中、一貫した静電チャック特性を確保する。
【００２０】
静電チャックの静電容量を閉ループでフィードバック制御することには、通常の開ループ電圧制御の解決策に優る多くの利点がある。静電容量を監視することは、チャック１００におけるウエハ１３０の存在を検知するための代替技術をもたらす。チャッキングされたウエハと静電チャックのシステムは、未チャッキングのウエハを有するシステムとは異なる静電容量を有しているので、静電容量の監視は、何時ウエハがチャッキングされたか検出することを可能にする。ウエハの偏心，静電チャックの損傷，あるいは粒子の付いたウエハ等の異種モードのウエハチャッキングミスも複数の電極からの静電容量測定値を比較することにより検出することができる。即ち、静電容量は、部分的にだけ覆われている電極と比較して、ウエハにより完全に覆われている電極から測定した場合に、実質的に異なっている。更に、静電容量の検出によりウエハに作用する正味の力を予測しうるので、静電容量は、最適のチャッキング外し時期を達成するのに、或いは、静電チャック毎の製造上の変動や時間の経過に伴う静電チャック特性の劣化に対する静電チャックコントローラの感度を無視するのに使用できる。また、測定した静電容量の値は、ウエハ搬送ロボットがウエハをチャック上方の所定位置に移動させるときに変化する。従って、本発明の制御システムは、ウエハが何時チャンバ内に到達してチャック上に何時配置されたのかを決定する近接検出器として使用できる。
【００２１】
本発明の制御システムの改良構造を最も良く例示するため、先ず、比較の目的で、従来の開ループ式チャッキング力制御システムについて説明する。図２は、開ループの制御技術を用いる通常の静電チャック制御システム２００をブロック図方式で示している。チャッキング動作は、静電チャックシステムにおける電極に一定の（又は周期的なＡＣ）電圧Ｖを印加することによって制御される。この場合、ウエハと静電チャックとの間に結果として生ずる静電容量は、チャック電圧Ｖの印加に依存するだけでなく、作動中の外乱（ｄ）により影響される。更に、この静電容量は、製造プロセス中に静電チャックに導入される変動を表わす伝達関数ＨESC（ｔ，ｍｆｇ）２０２によって修正される。これらの変動には、静電チャックによって生ずるチャッキング力の時間劣化（ｔ）や、静電チャックの製造プロセスに依拠するチャック毎の変動（ｍｆｇ）があり、後者には、電極の深さ、静電チャック表面形状の平坦度等がある。この開ループ制御技術の下では、ウエハと静電チャックの電極との間の静電容量に明らかに表れるチャッキング特性は、一定の大きさのチャッキング電圧（ＤＣ又はＡＣ電圧）を単に印加し維持することによって最適化することはできない。
【００２２】
これとは対照的に、図１に戻って、本発明は、電極１１２，１１４間の静電容量を表す静電容量測定値が連続的に監視され、入力パラメータとして静電チャック（ＥＳＣ）コントローラ１２０に接続される閉ループ制御技術を用いている。次にこのコントローラ１２０は、高圧電源１２２に制御電圧を発生する。このように構成されているため、ＥＳＣコントローラ１２０が印加電圧Ｖに対して必要な調整を行うので、チャッキング特性は、一定の静電容量によって表明されるように、最適化することができ、もしくは一貫したレベルに維持することができる。換言すれば、一定の静電容量を維持することにより、閉ループ制御装置１０１は、ウエハ１３０とチャック１００との間に一定のチャッキング力を維持する。
【００２３】
これは図３の閉ループ制御装置に例示されている。ここで、Ｃdは外乱ｄを受ける静電容量値を表し、Ｇcは静電チャックコントローラ１２０及び高圧電源１２２の伝達関数を表し、Ｃはウエハと電極との間（或いは２つの電極間）に維持される一定の静電容量である。この閉ループ制御装置１０１は、静電容量Ｃを所望レベルに制御することを可能とし、従って、外乱や、静電チャックの製造プロセスにおけるチャック毎の固有のバラツキからくるどんな変動も無くす。また、脱チャッキングの間、静電容量測定値は脱チャッキング電圧を制御するのに使用できる。即ち、脱チャッキング電圧を調整して、脱チャッキングが行われるまで、特定の軌道に沿って静電容量値を変更する．
図４は、発振器４００と、オプトアイソレーター４０２と、周波数・電圧（Ｆ／Ｖ）変換器４０４とからなる静電容量測定回路１１８のブロック図である。発振器４００はＤＣ−ＤＣ変換器或いは他の電気的に浮動状態の電源により駆動される。発振器の振動の周波数は、２つの結合コンデンサＣの全静電容量と静電チャック静電容量ＣESCによって設定され変更される。ＣESCが変わると、発振器の周波数が変わる。ＣESCを確実に検出可能とするため、結合コンデンサの値はＣESCの値のほぼ１０倍である。オプトアイソレーター４０２は、信号分離を行うため、発振器４００をＦ／Ｖ変換器４０４に接続する。Ｆ／Ｖ変換器４０４は、振動の周波数を検出して、この周波数を表わす大きさを有するＤＣ電圧ＶOUTを発生する。このように構成したので、ＤＣ電圧は周波数に比例して変化し、従って、ＶOUTの変化としてＣESCの変化が生ずる。この電圧ＶOUTは、チャッキング電圧の大きさを制御するのに使用され、閉ループのチャッキング電圧制御装置が形成される。静電チャックの時定数は、ほぼ２５〜２００msecであるから、閉ループ制御装置の時定数はチャック時定数のほぼ５〜１０倍であるべきである。
【００２４】
電極の形状は静電容量測定の感度を高めることができる。本発明は、半月形、インターディジタル構造、同心リング等のような電極形状で機能するが、本発明は図５に表したように「プロペラ形状」のパターン５００を使用する。このような異形の電極は、ウエハの位置に対する極めて優れた感度を提供する。このプロペラ形状の電極パターンは異形パターンの実証例として考えるべきである。他の異形パターンもプロペラ形状のパターンと同様に作動しうる。内側電極５０２は、中心部分５０４が外側部分５０６よりも細い「プロペラ」形状を有する。外側電極５０８は、プロペラ形状に匹敵する切欠き部５１０を有するので、内側電極５０２は外側電極５０８によって境界を定められている。静電容量測定を容易にするため、内側及び外側電極５０２，５０８は図１の電極１１２及び１１４と同様であり、回路１０１に接続されている。
【００２５】
図６は、本発明の異形電極パターン６００の別の実施例を表している。３００ｍｍのウエハを保持するために総じて使用されるこの実施例は、３つの葉形のあるプロペラ形状のパターン６００を有する。内側電極６０２は、外側部分６０６Ａ，６０６Ｂ，６０６Ｃよりも面積の小さい中心部分６０４を有する３つの葉形のあるプロペラ形状である。外側電極６０８は、３つの葉形のあるプロペラ形状に匹敵する切欠き部６１０を有するので、内側電極６０２は外側電極６０８によって境界を定められている。静電容量測定を容易にするため、内側及び外側電極６０２，６０８は図１の電極１１２及び１１４と同様であり、回路１０１に接続されている。
【００２６】
チャックの駆動と静電容量測定の両方を行うために用いる電極対を上に開示したが、このような閉ループの制御技術は、任意の数の電極とウエハとの間及びそれらの種々の組み合わせの静電容量測定に総じて適用可能である。例えば、ウエハ・静電チャックシステムが静電チャックの表面に設けられるような複数の他の電極を備えているある適用例（１９９７年６月１１日に出願された標題  Method and Apparatus for Wafer Detection  の米国特許願第０８/８７３,２６８号にBurkhart らにより教示されているような例）について、本発明の閉ループ制御技術は、更に上述の他の電極からの入力接続部に合うように容易に適合することができる。このような構成では、ある電極が静電容量の測定のために使用され、他の電極がウエハ保持のため電力を供給される。また、上述の本発明の実施例を単極（モノポーラ）のチャックに関連して説明したが、本発明は双極（バイポーラ）チャックにも同様に適用可能である。
【００２７】
チャックがチャック表面の直ぐ近くに保持されたウエハと平行に整列して並進できるシステムにおいては、本発明の静電容量測定装置は、チャックとウエハ取扱システムの平面との平行度を最大にするのに使用することができる。図７は、本発明をアラインメント検出器として用いるシステム６９９の概略図を表わしている。このシステム６９９は、静電チャック１００と、チャックを軸線７０７の回りに傾斜させるアクチュエータ７０６と、アクチュエータ用コントローラ７１０とを備えている。システム６９９の作動を容易にするため、ウエハ７００は、静電チャック１００の表面７０４の上手でロボット７０２によって懸架されている。上述したように、静電容量測定回路１１８は電極１１２，１１４間の静電容量を測定して、測定された静電容量値を表わす電圧を発生する。この実施例において、本発明は、チャック及びウエハ間の角度オフセット（θ）を最小にするのに用いられる。
【００２８】
作動中、ウエハ１００は、チャック１００の上手で既知の距離（ｄ）に保持されており、電極１１２，１１４間の静電容量が測定される。この測定を続けながらチャックを１回転以上ねじり（チャック中心回りに回転し、回転角度φで表わす）、ねじり角の関数として周期信号７０８を発生する。次いで、傾斜軸線７０７を、信号７０８の振幅を最小にするよう計算されたアクチュエータ７０６への制御信号により調節する（サーボ制御する）。チャックを再び１回転以上ねじりながら、信号７１１となるウエハ／チャック静電容量をサンプリングする。この手順は、チャック表面及びウエハ平面が実質的に平行であると考えることができるレベル以下に信号７１１の振幅が減少しなくなるまで続けられる。直交軸線７０９からはハードウエアの幾何公差によって決定される一定の寄与分が一般にあるため、振幅がゼロまで減少することはない。
【００２９】
本発明の教示事項を組み入れた種々の実施例について記載し詳細に説明してきたが、当業者は、かかる教示事項をやはり有するその他多くの改変実施例を容易に案出できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】単極の静電チャックに関連して用いられる本発明の閉ループ式静電容量監視及びフィードバック回路に係る一実施例の概略図である。
【図２】通常の静電チャック制御方法で用いられる開ループ式制御回路をブロック図方式で表わす図である。
【図３】本発明による閉ループ式静電容量フィードバック回路をブロック図方式で表わす図である。
【図４】静電容量測定回路のブロック図である。
【図５】本発明の一実施例において使用される電極の平面図を表わす図である。
【図６】静電チャックの電極についての代替構成の平面図である。
【図７】本発明の代替適用例の概略図を表わす図である。
【符号の説明】
１００…静電チャック、１０１…閉ループ制御システム。
【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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