(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主表面及び当該第１主表面と対向している第２主表面を有していて、前記第１主表面に基板載置領域が設定されているウエハステージと、
前記ウエハステージ内に設けられている静電容量測定電極であって、中心円形電極及び該中心円形電極とは離間して前記中心円形電極を囲んで設けられている、円環状の１つ又は２つ以上の円環形電極を含み、前記基板載置領域上に載置される基板、前記中心円形電極及び前記円環形電極の結合容量を測定する前記静電容量測定電極と、
前記中心円形電極と前記円環形電極との間隙又は前記円環形電極同士の間隙に位置させて設けられている１つ又は２つ以上の温度測定手段と、
前記ウエハステージ内に設けられている温度調整手段と、
前記中心円形電極及び１つ又は２つ以上の前記円環形電極それぞれに接続されている電極制御部と、
前記温度測定手段及び前記温度調整手段が接続されている温度制御部と、
記憶部及び当該記憶部に接続されている演算部を有していて、前記電極制御部及び前記温度制御部に接続されている制御手段と
を具えていることを特徴とする基板保持機構。
【請求項２】
第１主表面及び当該第１主表面と対向している第２主表面を有していて、前記第１主表面に基板載置領域が設定されているウエハステージと、
前記ウエハステージ内に設けられており、前記基板載置領域の直下の領域を含み、かつ当該基板載置領域の輪郭より外側の領域に、上側からみた輪郭がまたがるように設けられている静電容量測定電極であって、中心円形電極、当該中心円形電極とは離間して前記中心円形電極を囲み、かつ互いに離間して設けられている１つ又は２つ以上の円環形電極を含み、前記基板載置領域上に載置される基板、前記中心円形電極及び前記円環形電極の結合容量を測定する前記静電容量測定電極と、
前記中心円形電極と前記円環形電極との間隙又は前記円環形電極同士の間隙に位置させて設けられていて、前記ウエハステージの温度を測定する１つ又は２つ以上の温度測定手段と、
前記ウエハステージ内に設けられており、前記ウエハステージの温度を調整する温度調整手段と、
前記中心円形電極及び１つ又は２つ以上の前記円環形電極それぞれに接続されており、前記静電容量測定電極の動作を制御する電極制御部と、
前記温度測定手段及び前記温度調整手段が接続されており、当該温度調整手段の動作を制御する温度制御部と、
記憶部及び当該記憶部に接続されている演算部を有していて、前記電極制御部及び前記温度制御部に接続されており、前記電極制御部及び前記温度調整手段の動作を制御する制御手段と
を具えていることを特徴とする基板保持機構。
【請求項３】
１つ又は２つ以上の前記円環形電極のうち、最も外側に位置している前記円環形電極の上側からみた輪郭は、前記基板載置領域の輪郭よりもさらに外側に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板保持機構。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の基板保持機構を準備する工程と、
前記ウエハステージの前記基板載置領域に、基板を載置するステップと、
前記静電容量測定電極と前記基板との間に生じる結合容量を、前記静電容量測定電極及び前記電極制御部が、少なくとも前記基板載置領域に前記基板が載置されている間、連続的に測定して静電容量データを取得するステップと、
前記演算部が、前記静電容量データを、前記記憶部に記憶されている反り量と静電容量との関係を表すルックアップデータと対照して、前記基板に生じた反りを解消するか又は許容範囲内に収めるために必要な前記温度調整手段による処理を決定するステップと、
前記制御手段に制御された温度調整手段が前記ウエハステージの温度を調整して基板の反りを解消するか又は許容範囲内に収めるステップと
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置製造プロセスに使用されるウエハステージを具えた基板保持機構及びこの基板保持機構を用いる半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハ（以下、単にウエハとも称する。）に対して、種々の成膜工程、エッチング工程等が行われる。
【０００３】
これら各工程において、ウエハをウエハステージに固定するときにはウエハの平坦性を確保する必要がある。
【０００４】
半導体装置の製造工程時にウエハの反りを測定する種々の構成が知られている。
【０００５】
例えば、ウエハの反りを防止することを目的として、ウエハステージ内に、いわゆる真空チャック（商標名）を内蔵する構成が知られている。
【０００６】
この場合には、真空チャックが発生する吸着力により、ウエハの下面がウエハステージの表面に吸着されることになる。こうしてウエハの平坦性が確保される。
【０００７】
このような真空チャックを具えるウエハステージにおいて、ウエハステージの厚み内に電極を設けておき、ウエハの保持時にウエハとこの電極との間に生じる静電容量を測定し、この静電容量に基づいて、ウエハのウエハステージへの保持状態を確認する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平０４−２１６６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、真空チャックを用いる上記従来のウエハステージ、すなわち基板保持機構によれば、ダスト等の要因により平坦性が確保できない場合がある。
【０００９】
例えば成膜工程といった所望の処理をウエハステージ上で行うに際して、従来のウエハステージによればウエハステージ及び基板の温度に起因するウエハの反りの解消する時点が精密に検出できないため、待機時間に余計な時間が必要となってしまう。
【００１０】
また、所望の処理の直後であって、処理室からの搬出前に、特にウエハステージ及び基板の温度に起因するウエハの反りが検出できたとしても、反りが自然に解消するまで長時間を要するため、処理室からウエハの搬送が可能となるまで長い待機時間が生じてしまう。
【００１１】
処理後のウエハを処理室から移送する際に、予め加熱されたウエハステージ上にウエハを載置した場合にも同様の問題が生じる。
【００１２】
すなわち、ウエハの反りが解消した時点をピンポイントで特定することが困難であるため、基板の反りが解消するまでの待機時間を短縮することができない。
【００１３】
これらの問題点により、結果として半導体装置、すなわち製造品の製造効率が低下してしまうことになる。
【００１４】
この発明の発明者は、鋭意研究を進める中で、ウエハステージと基板との間に生じる静電容量をリアルタイムで連続的に測定し、測定された静電容量に基づいてウエハステージの温度を制御することで上記従来の問題点を解決しうることを見い出し、この発明を完成するに至った。
【００１５】
この発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、従って、この発明の目的は、基板の反りが解消した時点を最短で把握することができ、製造工程の所要時間をより短縮することができる基板保持機構及びこの基板保持機構を用いる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明の基板保持機構の好適な構成例によれば、以下の構成を具えているのがよい。
【００１７】
すなわち、基板保持機構は、第１主表面及びこの第１主表面と対向している第２主表面を有していて、第１主表面に基板載置領域が設定されているウエハステージを具えている。
【００１８】
また、基板保持機構は、ウエハステージ内に設けられている静電容量測定電極であって、中心円形電極及びこの中心円形電極とは離間して中心円形電極を囲んで設けられている、円環状の１つ又は２つ以上の円環形電極を含み、基板載置領域上に載置される基板、中心円形電極及び円環形電極の結合容量を測定する静電容量測定電極を具えている。
【００１９】
さらに、基板保持機構は、中心円形電極と円環形電極との間隙又は円環形電極同士の間隙に位置させて設けられている１つ又は２つ以上の温度測定手段を具えている。
【００２０】
さらにまた、基板保持機構は、ウエハステージ内に設けられている温度調整手段を具えている。
【００２１】
また、基板保持機構は、中心円形電極及び１つ又は２つ以上の円環形電極それぞれに接続されている電極制御部を具えている。
【００２２】
さらに、基板保持機構は、温度測定手段及び温度調整手段が接続されている温度制御部を具えている。
【００２３】
さらにまた、基板保持機構は、記憶部及びこの記憶部に接続されている演算部を有していて、電極制御部及び温度制御部に接続されている制御手段を具えている。
【００２４】
またこの発明の半導体装置の製造方法は、下記の工程を含んでいる。
【００２５】
上述した構成を有する基板保持機構を準備する。
【００２６】
ウエハステージの基板載置領域に、基板を載置する。
【００２７】
静電容量測定電極と基板との間に生じる静電容量すなわち結合容量を、静電容量測定電極及び電極制御部が、少なくとも基板載置領域に基板が載置されている間、連続的に測定して静電容量データを取得する。
【００２８】
演算部が、静電容量データを、記憶部に記憶されている反り量と静電容量との関係を表すルックアップデータと対照して、基板に生じた反りを解消するか又は許容範囲内に収めるために必要な温度調整手段による処理を決定する。
【００２９】
制御手段に制御された温度調整手段がウエハステージの温度を調整して基板の反りを解消するか又は許容範囲内に収める。
【発明の効果】
【００３０】
この発明の基板保持機構によれば、反りが発生した状態で搬出といった処理が進行してしまうため被処理対象であるウエハがウエハステージから脱落してしまうことよるウエハの破損、又はウエハの次工程への移動が必要以上に滞ることによる生産性の低下といった不都合をより効果的に防止することができる。
【００３１】
また、ウエハステージ上に保持されている基板の反りの状態、すなわち反りの程度を常時、すなわちリアルタイムで計測して把握することができる。よって、ウエハの反りの発生及び消滅を即時に把握することができる。
【００３２】
また、把握されたウエハの反りの状態、すなわち計測された静電容量に応じた最適な処理を即時に実施することができる。すなわち、ウエハの反りが検出されたら、ウエハの反りが自然に収束するまで待機することなく、ウエハステージを動的に冷却するか又は加熱する処理を即時に実施することにより、ウエハのいわゆる面内温度を能動的に制御し、ウエハの反りを最短時間で除去することができる。
【００３３】
結果として、ウエハに反りが発生している時間を最小限にとどめることができ、かつウエハの反りが解消してすぐに次処理工程に移行することができるため製造工程の所要時間をより短縮することができる。
【００３４】
さらに、個々のウエハごとに静電容量の計測、反りの除去を行うため、元来反りが発生しやすく、かつ反りの程度に個体差が発生しやすいウエハである、例えば厚みが２００μｍ以下のシリコンウエハや熱伝導率が低いサファイヤ基板であってもより効率的に、かつ歩留まりよく製造工程を実施することができる。
【００３５】
また、この発明の基板保持機構は、静電容量を測定するための電極が、中心円形電極及び１又は２以上の円環形電極に分割されているので、静電容量の測定はこれらと載置される基板との結合容量を測定することとなる。よって、静電容量を測定する際に、従来のように載置されている基板に直接的にプローブ針を接触させる必要がない。また、測定のために、既に基板上に形成されていた膜を除去して基板を直接的に露出させる必要がない。従って、極めて簡易に静電容量の測定、すなわち基板の反り状態の観測を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図を参照して、この発明の実施形態につき説明する。なお、図には、この発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係が概略的に示されているに過ぎず、これによりこの発明が特に限定されるものではない。また、以下の説明に用いる各図において、同様の構成成分については同一の符号を付して示し、その重複する説明を省略する場合もあることを理解されたい。
【００３７】
まず、図１（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、この発明の実施形態の基板保持機構の主たる構成要素であるウエハステージの構成例につき説明する。
【００３８】
図１（Ａ）はウエハステージを上面側からみた概略的な平面図である。図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示したＩ−Ｉ’一点鎖線で切断した切断面を示す概略的な断面図である。
【００３９】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、この発明の実施形態の基板保持機構は、ウエハステージ２０を具えている。ウエハステージ２０は平行平板型のいわゆる定盤である。
【００４０】
ウエハステージ２０は、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）といった成膜工程等が行われるチャンバ、すなわち処理室内に配置されているか、処理室内に搬入するか、或いは搬出する際に一時的に載置するために処理室外に設けられているか、又はチャンバから処理済みのウエハを取り出す際にウエハを受け取る搬送ロボットに取り付けられている。
【００４１】
この実施形態のウエハステージ２０の上面又は下面側からみた平面形状は、円として示してある。しかしながらウエハステージ２０の平面形状は、被処理対象物の形状に合わせて、例えば四角形といった所望の任意好適な形状とすることができる。
【００４２】
ウエハステージ２０は、好ましくは例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を主成分とする従来公知の素材により構成されているいわゆるセラミック定盤とすればよい。
【００４３】
ウエハステージ２０は、上面である第１主表面２０ａ及びこの第１主表面２０ａに平行して対向する下面である第２主表面２０ｂを有している。
【００４４】
第１主表面２０ａは、被処理対象物を保持する面として使用される。この発明の実施形態では、被処理対象物として基板、すなわち例えばシリコンウエハに代表される半導体ウエハが想定されている。
【００４５】
例えば、被処理対象物であるウエハの径が６インチ（１５．２ｃｍ）であるとすれば、好ましくは例えばウエハステージ２０の径を約２００ｍｍ程度とし、その厚みを約１０ｍｍから２０ｍｍ程度の範囲内とするのがよい。
【００４６】
第１主表面２０ａには基板載置領域２０ａａ（図１で破線により囲まれた領域）が設定されている。基板載置領域２０ａａは、この例ではウエハステージ２０の中心点Ｃを同心とする正円形状として示してある。
【００４７】
この基板載置領域２０ａａ内にはウエハ（図示しない。）が載置される。
【００４８】
第１主表面２０ａ及び第２主表面２０ｂに挟まれるウエハステージ２０の厚み内には、静電容量測定電極２２が設けられている。
【００４９】
静電容量測定電極２２は、ウエハステージ２０に載置されるウエハと静電容量測定電極２２の間に生ずる静電容量を測定する電極である。
【００５０】
この静電容量測定電極２２は、ウエハステージ２０が曝される所望の処理に耐えられる程度の耐熱性等を有する素材により形成する必要がある。
【００５１】
静電容量測定電極２２は、好ましくは例えばチタン（Ｔｉ）を材料とする薄板により構成するのがよい。この静電容量測定電極２２の厚みは、好ましくは例えば約１ｍｍ程度とするのがよい。
【００５２】
静電容量測定電極２２は、好ましくは例えば、複数の薄板により構成するのがよい。
【００５３】
この発明の実施形態では、静電容量測定電極２２は２種類の形状を有する薄板状の電極により構成されている。
【００５４】
静電容量測定電極２２は、この例では全体として円形の輪郭を有するように配置されており、中心点Ｃを有する中心円形電極２２ａと、この中心円形電極２２ａの外側を囲み、中心点Ｃを径の中心として共有する平面形状が円環形である円環形電極２２ｂとを含んでいる。これら中心円形電極２２ａと円環形電極２２ｂとは互いに離間させて、その第１主表面２０ａ側の電極表面が同一平面に含まれるように設けられている。
【００５５】
この中心円形電極２２ａは、上面側からみた基板載置領域２０ａａの輪郭内に設けられている。すなわち、中心円形電極２２ａの径は、基板載置領域２０ａａの径よりも小さい径とされている。
【００５６】
円環形電極２２ｂは、その外周の径が基板載置領域２０ａａの径より大きくなるように、かつその外周が基板載置領域２０ａａの外側に位置するように、すなわち上側からみた円環形電極２２ｂの輪郭が基板載置領域２０ａの輪郭にまたがるように配置されている。
【００５７】
静電容量測定電極２２の幅、すなわち中心円形電極２２ａの径及び円環形電極２２ｂの内周と外周との最短距離をそれぞれ約１０ｍｍから４５ｍｍ程度の範囲とするのがよい。      
【００５８】
円環形電極２２ｂは、異なる幅を有する複数の円環形電極を設ける構成とすることもできる。この場合には、複数の円環形電極２２ｂを、好ましくはそれぞれが中心点Ｃを径の中心として共有するように配置すればよい。ウエハステージ２０を上側から平面的にみたときに最も外側に位置する円環形電極２２ｂの領域が基板載置領域２０ａの外周の輪郭にまたがるようにして配置すればよい。
【００５９】
ウエハステージ２０の厚み内には温度測定手段２４が埋め込まれて設けられている。この温度測定手段２４は、ウエハステージ２０の温度をリアルタイムでモニタする。
【００６０】
このモニタリングは、ウエハステージ２０の温度を所望の設定温度に至らしめ、かつ設定温度を維持するために行われる（詳細については後述する。）。
【００６１】
温度測定手段としては、好ましくは例えば熱電対といった従来公知のものを適用することができる。
【００６２】
この温度測定手段２４は、ウエハステージ２０内において、この例では互いに離間している中心円形電極２２ａと円環形電極２２ｂとの間隙に、これらとは離間して設けられている。
【００６３】
なお、この実施形態ではウエハステージ２０の厚み内に１つの温度測定手段２４を設ける構成を図示したが、２つ以上、好ましくは４つから６つの温度測定手段２４を設ける構成とすることもできる。この場合には、例えば円環形電極２２ｂ同士の間隙或いは最も外に位置する円環形電極２２ｂのさらに外側周辺に、これら中心円形電極２２ａ及び／又は円環形電極２２ｂの輪郭に沿うように、好ましくは等間隔として設けるのがよい。
【００６４】
このような構成とすれば、ウエハステージ２０の特に第１主表面２０ａ側の温度分布をより緻密に把握することができる。よって、ウエハステージの温度をより均一に管理できるため、ウエハの反りの除去をより精度よく行うことができる。
【００６５】
ウエハステージの厚み内であって、既に説明した静電容量測定電極２２及び温度測定手段２４の下側には、温度調整手段２６が設けられている。
【００６６】
この温度調整手段２６は、ウエハステージ２０自体を加熱又は冷却し、また第１主表面２０ａ上に支持される基板を間接的に加熱又は冷却することができる構成要素である。
【００６７】
この温度調整手段２６としては、加熱には、従来公知のウエハステージに常用される、従来公知の構成を有する例えばヒータといった加熱手段を適用することができる。また、温度調整手段２６としては、冷却用には、ペルチェ素子、いわゆるチラーといった従来公知の冷却手段を適用することができる。
【００６８】
温度調整手段２６は、被処理対象物全体の温度をより早く均一にすることを目標として、任意好適な手段を選択すればよい。具体的にはいわゆるヒータの場合には熱容量のより大きなものを選択するのがよい。このようにすれば、被処理対象物の熱吸収による温度低下をより小さくすることができるため、温度調整による基板の反りをより短時間で解消することができる。
【００６９】
温度調整手段２６は、現状での一般的な技術水準では、ウエハステージ２０の温度を−１００℃程度から１２００℃程度の範囲で設定可能である。温度調整手段自体については、この発明の要旨ではないのでこれ以上の詳細な説明は省略する。
【００７０】
温度測定手段２４及び温度調整手段２６は、静電容量測定電極２２が測定した静電容量、すなわち基板の反り量に基づいて、好ましくは例えば従来公知のいわゆるＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御により動作の制御を受ける構成とするのがよい。
【００７１】
次に、図２を参照して、この発明の実施形態の基板保持機構の構成例につき説明する。
【００７２】
図２は、この発明の実施形態の基板保持機構の機能ブロック図である。
【００７３】
図２に示すように、基板保持機構１０は、既に説明した構成を有するウエハステージ２０を有している。
【００７４】
このウエハステージ２０の外部には、第１制御手段３０が設けられている。詳細は後述するが、この第１制御手段３０には、電極制御部３２、温度制御部３４、第１演算部３６及び第１記憶部３８が含まれている。
【００７５】
ウエハステージ２０の静電容量測定電極２２には、電極制御部３２が接続されている。
【００７６】
電極制御部３２は、静電容量測定電極２２の動作を制御してこれに静電容量を測定させる機能部である。
【００７７】
電極制御部３２は、第１演算部３６に接続されている。電極制御部３２は静電容量測定電極２２が測定した静電容量の値、すなわち静電容量データを第１演算部３６に伝達し、及び第１演算部３６からの制御信号を静電容量測定電極２２に伝達する。
【００７８】
温度測定手段２４及び温度調整手段２６それぞれには、同一の温度制御部３４が接続されている。
【００７９】
温度制御部３４は、温度測定手段２４及び温度調整手段２６の動作を制御する機能部である。すなわち、温度制御部３４は、ウエハステージ２０の温度を温度測定手段２４に測定させ、かつウエハステージ２０の温度を温度調整手段２６に動的に調整させる。この温度制御部３４は、第１演算部３６に接続されている。
【００８０】
温度測定手段２４及び温度調整手段２６には、これらに接続されている温度測定手段２４及び温度調整手段２６を動作させるための電源、Ａ／Ｄコンバータ等のハードウエア資源が含まれる。
【００８１】
第１制御手段３０は、既に説明したように、第１演算部３６及びこれに接続されている第１記憶部３８を具えている。
【００８２】
この第１制御手段３０は、従来公知のいわゆるコンピュータハードウェア資源及びこれに搭載されて互いに協働するソフトウェア資源により実現される機能部である。
【００８３】
具体的には、第１演算部３６はＣＰＵ又はＭＰＵといった演算機能を有する機能部に相当し、第１記憶部３８はメモリモジュール又はハードディスクドライブといったデータ読み出し、データ書き込み及びデータ保存が可能な機能部に相当している。
【００８４】
第１記憶部３８には、電極制御部３２及び温度制御部３４を制御するためのプログラム、所要のパラメータ等のデータが、読み出し可能な状態で予め保存されている。
【００８５】
第１制御手段３０は、この他に、図示されていないマウス、キーボードといった任意好適な入力手段、データを視覚化するディスプレイといった表示手段等を含みうる。
【００８６】
第１制御手段３０には、第２制御手段４０が接続されている。第２制御手段４０は、第２演算部４２及びこの第２演算部４２に接続されている第２記憶部４４を具えている。
【００８７】
この第２制御手段４０は、第１制御手段３０と同様の従来公知のいわゆるコンピュータハードウェア資源及びこれに搭載されて互いに協働するソフトウェア資源により実現される機能部である。
【００８８】
第２制御手段４０は、基板保持機構１０の主たる制御手段である（単に主制御手段とも称される。）。
【００８９】
第２演算部４２は演算機能を有していて、他の機能部を制御する機能部に相当し、第２記憶部４４はデータ読み出し、データ書き込み及びデータ保存が可能な機能部に相当している。
【００９０】
第２記憶部４４には、第１制御手段３０、ひいてはウエハステージ２０の動作を制御するためのプログラム、所要のデータ等が、読み出し可能な状態で予め保存されている。
【００９１】
このようなデータとして、例えば制御条件情報、すなわち選択された被処理対象物に対応した静電容量と反り量との対応関係を予め求めておき、標準データ群として保存しておく。この標準データ群は、実際の測定値と対照されるいわゆるルックアップデータである。この標準データ群には、被処理対象物に反りが発生していない状態の静電容量に対応するデータ（以下、単にゼロデータと称する。）が含まれている。
【００９２】
なお、第１制御手段３０と第２制御手段４０とを、同一の制御手段として構成することもできる。すなわち、電極制御部３２及び温度制御部３４を主制御手段４０に取り込み、第１演算部３６と第２演算部４２とを統合して単一の演算部とし、かつ第１記憶部３８と第２記憶部４４とを統合して単一の記憶部とする構成としてもよい。
【００９３】
第２制御手段４０には、搬送手段５０が接続されて設けられている。この搬送手段５０は、ウエハといった被処理対象物を搬送する従来公知の構成を有するいわゆる搬送ロボットである。
【００９４】
この搬送手段５０は、ウエハステージ２０上に被処理対象物を載置し、また所望の処理後の被処理対象物をウエハステージ２０から取り上げる搬送アームを具えている。
【００９５】
次に、既に説明した図２及び図３を参照して、この発明の実施形態にかかる基板保持機構の動作について説明する。
【００９６】
図３は、この発明の実施形態の基板保持機構の動作フローを説明するためのフローチャートである。
【００９７】
ここでは、基板保持機構１０として、プラズマＣＶＤ、ドライエッチング、ランプアニール又はメタルスパッタといった所望の処理工程が行われるいわゆる枚葉プロセスチャンバ内に設けられたウエハステージにおいて、特に被処理対象物である半導体ウエハ（以下、単にウエハと称する。）に対してプラズマＣＶＤを実行する際の動作について説明する。
【００９８】
まず、第１制御手段３０及び第２制御手段４０を始動させる。これにより、ウエハステージ２０内の温度測定手段２４及び温度調整手段２６が動作状態となる。
【００９９】
その結果、ウエハステージ２０は、所定の設定温度に維持される（ステップ１；Ｓ１、以下、ステップをＳと省略して示す。）。この設定温度は、被処理対象物、すなわちここではウエハの種類、製造装置、処理の内容によって最適化される。この例の場合には、好ましくは例えば３８０℃程度である。
【０１００】
この調整のため、第２記憶部４４から予め格納されている制御条件情報、すなわち標準データを読み出してきて制御手段４０に与える。制御手段４０からの制御条件情報は温度制御部３４に与えられ、温度制御部３４はウエハステージ２０内の温度測定手段２４及び温度調整手段２６をこの制御条件情報に対応した調整を行う。
【０１０１】
すなわち、ウエハステージ２０の温度は、温度測定手段２４が測定した温度に基づいて温度制御部３４が温度調整手段２６の動作を調整してウエハステージ２０を加熱又は冷却することにより調整される。
【０１０２】
次に、ウエハステージ２０の基板載置領域２０ａａにウエハが載置される。より具体的には、複数のウエハが格納されているローダ側キャリアから、搬送手段５０が１枚のウエハを取り出して基板載置領域２０ａａ上に載置する。
【０１０３】
このとき、ウエハのウエハステージ２０との接触面に熱が伝導されて、ウエハの表裏に温度差が生じる。この温度差に起因する体積膨張により、ウエハには反りが生じる。すなわちウエハは凹状又は凸状に変形する（Ｓ２）。
【０１０４】
ウエハ載置直前又は載置直後から、ウエハステージ２０とウエハとの間、すなわち静電容量測定電極２２とウエハの間に生じる静電容量及びウエハステージ２０の温度が測定される（Ｓ３）。
【０１０５】
静電容量は、ウエハステージ２０外の第１制御手段３０の電極制御部３２に制御される静電容量測定電極２２により測定される。
【０１０６】
このとき、静電容量測定電極２２には、電極制御部３２が具える高周波発生器（図示しない。）から、好ましくは例えば、周波数１００ｋＨｚ（キロヘルツ）から１０ＭＨｚ（メガヘルツ）、電圧５Ｖ（ボルト）から１０Ｖ程度の高周波電圧を印加して静電容量の測定を連続的に行うのがよい。
【０１０７】
ここで、ウエハの反りと静電容量の関係のシミュレーション結果について、表１及び図４を参照して説明する。
【０１０８】
表１は、反りの大きさ、すなわち反り量Δｄ（ｃｍ：センチメートル）と静電容量Ｃ（Ｆ：ファラッド及びｐＦ：ピコファラッド）との関係をシミュレートした結果を示す表である。
【０１０９】
なお、このような反り量と静電容量との関係は、使用可能なウエハの種類ごとの基準データ群、ウエハステージの種類、さらには温度条件等の組み合わせに対応させたいわゆるルックアップテーブルとして、第２記憶部４４に予め読み出し自在に格納しておく。
【０１１０】
図４は、表１に対応するグラフである。縦軸に静電容量（単位：ｐＦ）を、横軸に反り量（単位：ｃｍ）をとって示してある。
【０１１１】
このシミュレーションは、ウエハステージの材質を誘電率が９．３４、比誘電率が８．８５Ｅ−１４であるアルミナとし、ウエハステージの寸法を図１に示した中心円形電極２２ａの半径ｒ１／２を４．５ｃｍ、中心円形電極２２ａと円環形電極２２ｂとの間隔を１．５ｃｍ及び円環形電極２２ｂの径方向に沿った幅ｒ３のうち、上面側からみたときにウエハと重なる幅ｒ３’を１．５ｃｍとし、及び各電極の表面から第１主表面２０ａ、すなわち載置されるウエハの接触面までの距離ｄを０．１ｃｍとして行った。
【０１１２】
また、このシミュレーションは、ウエハの反りの検出に際しては、ウエハに実際に形成されている拡散層、酸化膜厚といった静電容量の変動要因を考慮する必要がないため、載置される基板を金属板として扱って行われた。
【０１１３】
なお、この静電容量測定電極２２のサイズ及び離間距離ｒ２は、中心円形電極２２ａの面積と円環形電極２２ｂのうち、上面側からみたときにウエハと重なる幅ｒ３’部分の面積とが等しくなることを条件として決定した。
【０１１４】
このように設定すれば、各々の電極と基板との容量から１つのルックアップテーブルに基づいてそれぞれの反り量を算出することができるため、好ましい。また、中心円形電極２２ａの面積と円環形電極２２ｂのうち、ウエハと重なる部分の面積とが異なる場合にはそれぞれの面積比に対応した別のルックアップテーブルを形成するか、測定値に対して面積比に応じた演算を行った後にルックアップテーブルに基づいて反り量を算出することができる。 
【０１１５】
【表１】
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【０１１６】
表１及び図４から明らかなように、この場合には、ウエハに反りがないか又は反りが解消した状態での静電容量は２６３．０（ｐＦ）である。よって、ウエハステージの温度は、静電容量が２６３．０になるように調整されればよいことになる。
【０１１７】
傾向としては、反り量が大きくなるほど測定される静電容量が徐々に小さくなっていくことがわかる。例えば、表１に示すように、反り量が０．１５ｃｍのときには静電容量は１５０．３ｐＦに至っている。
【０１１８】
ウエハステージ２０の温度は、温度制御部３４により制御される温度測定手段２４により測定される。
【０１１９】
測定された静電容量及び温度は、例えばＡ／Ｄコンバータによりデジタル変換、及び任意好適なデータ処理により、第１演算部３６により読み取り及び演算処理が可能なデータ（以下、静電容量データ及び温度データと称する。）とされ、第１記憶部３８に格納されるか、または第２制御手段４０に伝達される。
【０１２０】
第２制御手段４０により第１記憶部３８から読み出されるか、または伝達された静電容量データ及び温度データを、制御手段４０の第２演算部４２はそれぞれ測定値として取得する（Ｓ４）。これら静電容量データ及び温度データは、好ましくは必要に応じて第２記憶部４４に読み出し可能な状態で保存されるようにすればよい。
【０１２１】
次に、上述の測定値、すなわち静電容量データ及び温度データ等の取得に応答して、第２制御手段４０の第２演算部４２は、第２記憶部４４から、態様に準じたルックアップテーブルを参照して読み出す（Ｓ５）。
【０１２２】
次いで、第２演算部４２は測定値、すなわち静電容量データ及び温度データをルックアップテーブルと対照する（Ｓ６）。
【０１２３】
次に、第２演算部４２は、対照結果から、反りの大きさΔｄを割り出す。静電容量データとルックアップテーブルのゼロデータとの差が大きいほど、すなわち静電容量データの値が大きいほどウエハに発生した反りは大きいといえる。このΔｄは、測定値をルックアップテーブルの該当値と対照して、測定された静電容量データに対応する値を割り出すことにより得ることができる。
【０１２４】
なお、上述したデータ処理は、デジタル変換を伴わない、いわゆるアナログ処理する構成としてもよい。
【０１２５】
第２演算部４２は、反りの大きさΔｄがゼロであるか、或いは許容範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ７）。ゼロであるか許容範囲内であると判断する基準となる反り量、すなわちゼロデータは、第２記憶部４４に読み出し自在に格納されている。
【０１２６】
この第２演算部４２が、算出された反りの大きさがゼロでないか許容範囲外であると判定した場合には、第２演算部４２、すなわち第２制御手段４０は制御信号を第１演算部３６を経て温度制御部３４に送り、制御信号を受けた温度制御部３４は、反りの大きさをゼロにするか、又は許容範囲内に収める方向に温度調整手段２６を動作させる（Ｓ８）。
【０１２７】
この温度調整手段２６の動作は、静電容量をリアルタイムで連続的に測定しながら、ゼロデータに対応する静電容量に向かわせる方向にウエハステージ２０の温度を制御することにより行われる。
【０１２８】
この動作は、従来公知の任意好適な手段により、温度調整手段２６を単純にオンあるいはオフする調整とするか、又は加熱あるいは冷却の強弱を調整することにより行うことができる。
【０１２９】
この調整が、例えばウエハステージ２０の温度を上昇させることにより行われる場合には、温度調整手段２６による加熱を、設定温度を維持するための加熱よりも、より強化して急速に、すなわち動的に行うようにするのがよい。逆に、設定温度を下降させる場合には、設定温度を維持するための冷却よりも、冷却をより強化すればよい。
【０１３０】
このようにすれば、反りが解消するまでの時間をより短縮することができる。また、この調整は、静電容量をリアルタイムで測定しながら行われるため、反りが解消した時点をピンポイントで把握することができる。
【０１３１】
よって、反り解消までの待機時間を最短とすることができる。
【０１３２】
静電容量測定電極２２が、中心円形電極及び複数の円環形電極というように複数個分割された既に説明した実施態様と同様の構成として設けられている場合には、これらが個別に測定した静電容量に対応するように温度調整手段２６の動作を調節することもできる。
【０１３３】
例えば、ウエハの中心側で測定された静電容量よりも、ウエハの外周側で測定された静電容量の方が大きい場合には、温度調整手段２６の動作の調整は、ウエハの外周側をより強く、すなわちより高温となるように加熱するか、又はより低温となるように冷却するようにすればよい。
【０１３４】
この温度調整により、ウエハの表裏の温度差がなくなって、ウエハの反りが解消する。
【０１３５】
これにより、温度調整手段２６は、ウエハステージ２０の温度を反りがゼロになるか、又は許容範囲内に収まる温度に至らしめる。すなわち、温度調整手段２６は、ウエハステージ２０を、ウエハの反りが解消されるか又は許容範囲内に収まるまで加熱又は冷却する。
【０１３６】
上述したステップＳ３からステップＳ８は、ウエハの反りが解消するまで、常時、すなわちリアルタイムで繰り返し実行される。なお、経時的に所定間隔で実行される場合には、時間的間隔を可能な限り小さくして実行するのがよい。
【０１３７】
このようにすれば、ウエハの反りが除去された、すなわち反りが解消したか又は反りが許容範囲内に収まった時点をより正確、かつ短時間で把握することができる。従って、製造工程の所要時間をより短縮することができる。
【０１３８】
上述したステップＳ３からステップＳ６まで実行するか、又はステップＳ３からステップＳ８までを繰り返した結果、第２演算部４２が、得られた反りの大きさがゼロ、すなわち反りが発生していないか、反りが解消したか又は反りが許容範囲内であると判断した場合には、ウエハに対して所望の処理、すなわちこの例ではＣＶＤ工程による成膜工程が行われる（Ｓ９）。
【０１３９】
かかる処理工程の終了後に、ウエハは基板載置領域２０ａａ上から搬送手段５０により取り出され、アンローダ側キャリア格納される（Ｓ１０）。
【０１４０】
さらに別の未処理ウエハに対して処理工程を実施するか否かを判定する（Ｓ１１）。実施する場合には、ステップ１に戻って、既に説明したステップ１からステップ１１を、所望の回数繰り返す。
【０１４１】
また、さらなる処理工程が不要の場合には、終了して、次工程に移行する。
【０１４２】
以上のステップにより、この発明の実施形態にかかる基板保持機構１０の動作は終了する。
【０１４３】
ここでは、ウエハステージ２０が処理室内に存在して、成膜工程といった製造工程時に被処理対象物が載置されて用いられる、すなわち処理室（チャンバ）内のウエハステージの構成例について説明したが、例えば処理工程直前に被処理対象物の反りを除去するために一時的に載置される、処理室外の予備的なウエハステージに上述したウエハステージ２０と同一の構成を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】（Ａ）はウエハステージを上面側からみた概略的な平面図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）に示した一点鎖線で切断した切断面を示す概略的な断面図である。
【図２】基板保持機構の機能ブロック図である。
【図３】基板保持機構の動作フローを説明するためのフローチャートである。
【図４】静電容量と反り量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４５】
１０：基板保持機構
２０：ウエハステージ
２０ａ：第１主表面
２０ａａ：基板載置領域
２０ｂ：第２主表面
２２：静電容量測定電極
２２ａ：中心円形電極
２２ｂ：円環形電極
２４：温度測定手段
２６：温度調整手段
３０：第１制御手段
３２：電極制御部
３４：温度制御部
３６：第１演算部
３８：第１記憶部
４０：第２制御手段（主制御手段）
４２：第２演算部
４４：第２記憶部
５０：搬送手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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