【誤訳訂正書】
【提出日】平成22年7月13日(2010.7.13)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】静電チャックからワークピースをデチャックするための方法及び装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  ウエハをデチャックするための装置であって、
少なくとも１つの埋め込み電極を有する静電チャックと、
コントローラと、
前記コントローラ及び前記少なくとも１つの埋め込み電極に結合した、前記静電チャックにデチャック信号を提供するための電源装置と、
前記コントローラと通信し、前記デチャック信号を計算するための前記コントローラによって用いられる残留機械的引力の大きさを保存し提供するためのメモリと
を有する装置。
【請求項２】  前記残留機械的引力の大きさを測定するために前記コントローラに結合した力ゲージを更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】  連続して複数のワークピースを保持するシステムにおいて静電チャックから前記ワークピースの各々をデチャックする方法であって、
保存された第１の残留機械的引力の大きさを用いて、第１のデチャック信号を決定するステップと、
前記第１のデチャック信号を前記静電チャックに印加するステップと、
第２の残留機械的引力の大きさを測定しつつ、前記ワークピースの最初のものを取り外すステップと
を有する方法。
【請求項４】  前記第１のデチャック信号を決定する該ステップが更に、
デチャック時間を決定するステップ
を有する請求項３に記載の方法。
【請求項５】  前記第１のデチャック信号を決定する該ステップが更に、
前記第２の残留機械的引力の大きさを保存するステップと、
前記第２の残留機械的引力の大きさを用いて第２のデチャック信号を決定するステップと、
前記第２のデチャック信号を前記静電チャックに印加するステップと、
前記ワークピースの２番目のものをデチャックするステップと
を有する請求項３に記載の方法。
【請求項６】  前記ワークピースの前記最初のものを取り外すステップが更に、
前記残留機械的引力を中和するステップ
を有する請求項３に記載の方法。
【請求項７】  前記残留機械的引力の前記中和が、約２００ミリ秒未満で生じる請求項６に記載の方法。
【請求項８】  前記静電チャックへの残留電荷の蓄積を最小にするステップを更に有する請求項３に記載の方法。
【請求項９】  前記残留電荷の蓄積を最小にする前記ステップが更に、前記ワークピースの前記２番目のものへのチャック電圧の極性を逆にするステップを有し、前記第１のワークピースの次に、前記第２のワークピースが処理される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】  連続して複数のワークピースを保持するシステムにおいて静電チャックから前記ワークピースの各々をデチャックする方法であって、
第１のデチャック信号を決定するステップと、
前記第１のデチャック信号を前記静電チャックへ印加するステップと、
前記ワークピースの最初のものを取り外すステップと、
実際の残留機械的引力の大きさを測定するステップと、
前記ワークピースの２番目のものに用いるための第２のデチャック信号を決定するための前記測定された残留機械的引力の大きさを提供するステップと
を有する方法。
【請求項１１】  前記第１のデチャック信号を決定するステップが更に、
デチャック時間を決定するステップ
を有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】  前記ワークピースの前記２番目のものへのチャック電圧の極性を逆にすることにより前記静電チャックへの残留電荷の蓄積を最小にするステップを更に有し、前記第１のワークピースの次に前記第２のワークピースが処理される請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】  前記第１のデチャック信号を決定するステップが更に、
保存してある残留機械的引力の大きさを呼び出すステップ
を有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】  ソフトウェアルーチンを有するコンピュータ読み出し可能な媒体であって、静電チャック上に複数のワークピースを連続して保持するシステムに結合されたプロセッサによって実行された場合に、
第１のデチャック信号を決定するステップと、
前記第１のデチャック信号を前記静電チャックへ印加するステップと、
前記ワークピースの最初のものを取り外すステップと、
実際の残留機械的引力の大きさを測定するステップと、
前記ワークピースの２番目のものに用いるための第２のデチャック信号を決定するための前記測定された残留機械的引力の大きさを提供するステップと
を前記プロセッサに実行させるコンピュータ読み出し可能な媒体。
【請求項１５】  前記第１のデチャック信号を決定するステップが更に、
デチャック時間を決定するステップ
を有する請求項１４に記載のコンピュータ読み出し可能な媒体。
【請求項１６】  前記第１のデチャック信号を決定するステップが更に、
保存してある残留機械的引力の大きさを呼び出すステップ
を有する請求項１４に記載のコンピュータ読み出し可能な媒体。
【請求項１７】  前記ワークピースの前記最初のものを取り外すステップが更に、前記残留機械的引力を中和するステップを有する請求項１４に記載のコンピュータ読み出し可能な媒体。
【請求項１８】  前記残留機械的引力の前記中和が、約２００ミリ秒未満で生じる請求項１７に記載のコンピュータ読み出し可能な媒体。
【請求項１９】  前記静電チャックへの残留電荷の蓄積を最小にするステップを更に有する請求項１４に記載のコンピュータ読み出し可能な媒体。
【請求項２０】  前記残留電荷の蓄積を最小にする前記ステップが更に、前記ワークピースの前記２番目のものへのチャック電圧の極性を逆にするステップを有し、前記第１のワークピースの次に、前記第２のワークピースが処理される請求項１９に記載のコンピュータ読み出し可能な媒体。
【請求項２１】  イオン注入システムであって、
真空チャンバと、
前記真空チャンバに結合したイオンビームジェネレータと、
前記真空チャンバ内に配置され、少なくとも１つの電極を有する静電チャックと、
コントローラと、
前記コントローラ及び前記少なくとも１つの埋め込み電極に結合した、前記静電チャックにデチャック信号を提供するための電源装置と、
前記コントローラと通信するメモリであって、前記デチャック信号を計算するための前記コントローラにより用いられる残留力の大きさを保存し及び提供するための前記メモリと
を備えるイオン注入システム。
【請求項２２】  前記残留力の大きさを測定するために前記コントローラに結合する力ゲージを更に有する請求項２１に記載のイオン注入システム。
【請求項２３】  前記静電チャックとウエハの間に配置される裏側ガスの流れ状態の変化を監視することにより、前記残留力の大きさを決定するセンサを更に備える請求項２１に記載のイオン注入システム。
【請求項２４】  前記静電チャックとウエハの間の静電容量の変化をモニタすることにより前記残留力の大きさを決定するためのセンサを更に備える請求項２１に記載のイオン注入システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークピースを保持するための静電チャックに関し、特に、静電チャックからワークピースをデチャックするための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電チャックは、コンピュータグラフィクスプロッタでシートペーパーを保持する用途から半導体製造プロセスシステム内で半導体ウエハを保持する用途にまでわたる様々な用途でワークピースを保持するために用いられる。静電チャックのデザインが変化していても、それら全ては、ワークピースと電極でそれぞれ反対の極性電荷を引き起こすよう、チャックの１つ以上の電極に電圧を印加する原理に基づく。反対する電荷の間の静電力はワークピースをチャックに対して引っ張り、それによってワークピースを保持する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
チャックからワークピースを解放しようとする場合の静電気チャックの典型的な問題は、ワークピース及びチャックから電荷を取り去ることが困難である点である。従来からの一解法としては、電荷を排出するために電極及びワークピースをアースに接続することを挙げることができる。従来からの別の解法は、迅速に充電を取り去ることを意図する方法であり、電極に印加される直流電圧の極性を逆にする。この技術は、Watanabe, et al に１９９２年５月２６日発行された米国特許第５，１１７，１２１号において、２つの電極を有しているチャック（二極式チャック）の中で説明される。
【０００４】
電荷の除去においてこれらの従来のアプローチで見られた欠点とは、完全に電荷を取り去ることができないために若干の静電力がワークピースとチャックの間に残存することである。この残留静電力のため、ワークピースをチャックから分離するために典型的には機械力の使用を必要とする。ワークピースが半導体ウエハの場合、除去のために必要な力はウエハにクラックを生じさせたり、あるいは別な方法でウエハにダメージを与える。ウエハにダメージがない場合でも、残留静電力を機械的に克服する困難さにより、ウエハがチャックを離れて予測できない位置にとび出すことがたまに生じ、その位置からでは、従来のウエハ運搬ロボットによって回収するのが困難である。
【０００５】
より正確にワークピース及びチャックの間で残存する残留静電の引力を減らすため、最適のデチャック電圧及びデチャック期間を決定するため、チャックされたウエハに測定を実行することによりデチャック電圧を最適化するための試行がなされてきた。デチャック装置の例は、Birang, et alに１９９５年１０月１７日発行された米国特許第５，４５９，６３２号やLooに１９９８年１０月６日、発行される米国特許第５，８１８，６８２号に記載されている。
【０００６】
しかし、連続して複数のワークピースを処理する場合は、このようなチャック及びデチャックの方法では、チャック誘電分極を完全に排除又は補償せず、漸進的にチャック表面の残留電荷の蓄積を増大してしまう。そのような電荷蓄積の結果、連続してそれぞれのワークピースをデチャックする困難さが、累進的な増加する。
【０００７】
従って、複数のワークピースを連続して処理する際に、チャック表面への累進的な電荷蓄積を補償するような、デチャック信号を印加する方法のためのニーズが、この技術分野に存在する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
これまでの先行技術に関連していた不利益は、静電チャックに印加されるデチャック信号を決定してワークピースのデチャックを容易にする本発明の方法及び装置により克服される。具体的には、本方法は、保存された第１の残留引力の大きさに基づいて第１のデチャック信号を決定するステップと、デチャック信号を静電チャックに印加するステップと、第２の残留引力の大きさを測定しつつ、第１のワークピースを取り除くステップとを有する。
【０００９】
このワークピースのデチャックの方法は各ワークピースが処理された後に行われるので、ワークピースからワークピースへの残留電荷の蓄積が静電チャックに生じない。随意に、チャック信号及びデチャック信号の極性を各ワークピースのデチャック後に逆転して電荷の蓄積を最小にする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の教示内容は、添付の図面と共に次の詳細な記載を考慮することによって容易に理解されよう。
【００１１】
理解を容易にするため、図間で共通である同一の要素を指定するために同一の参照番号を出来る限り用いた。
【００１２】
図１は、半導体ウエハ処理システム１００（例えばイオン注入システム）の概略横断面図である。システム１６０は、真空チャンバ１６０と、イオンジェネレータ１６２と、静電チャック１６４と、裏側ガスソース１６６と、リフトシステム１２６と、制御電子回路１０２を備えている。本発明は、静電チャック１６４から効果的にワークピース（例えば半導体ウエハ１０８）を高速（即ち２００ミリ秒未満）でデチャックすることを提供する。ここでは典型的なイオンインプラントシステムについて本発明を説明するが、本発明はまた、処理チャンバ内でウエハを保持するために静電チャックを用いるあらゆる他の半導体ウエハ処理システムに対して一般に適用できる。
【００１３】
静電チャック１６４が、チャンバ１６０内に配置される。静電チャック１６４は、支持体表面１３４を形成する誘電体１１２の中に埋め込まれる一対の共面電極１１０を有し、その上で静電チャック１６４がウエハ１０８を保持する。誘電体１１２は、アルミニウム窒化物、窒化ボロン、酸化チタン又はクロム酸化物をドープしたアルミナ、その他の誘電材料等のセラミック材料の円筒状のパックで典型的には造られる。誘電体１１２は、ヘリウム等の熱移動ガス又はガス群が熱移動を促進するために、裏側ガスソース１６６から支持体表面１３４とウエハ１０８の間の隙間まで供給できるようにする通路１６８を有している。静電チャック１６４は更に、誘電体１１２貫通して選択的にウエハ１０８と接触する複数のリフトピン１３２を備えている。電極１１０は、典型的にはモリブデン等の導電材料のプレートまたは層である。典型的な静電チャック１６４をバイポーラ形式で示すが、当業者は下記の説明から、本発明を、モノポーラチャック、誘電体チャックやセラミックチャックを含む任意のタイプの静電チャックに用いてもよいことを認識するだろう。
【００１４】
リフトシステム１２６は一般に、接触パッド１３０に結合されるリフトアクチュエータ１２８を備えている。支持体表面１３４からウエハ１０８を持ち上げるため、リフトアクチュエータ１２８は接触パッド１３０を上げて、ウエハ１０８に対してリフトピン１３２を移動し、支持体表面１３４より上にウエハ１０８を持ち上げる。
【００１５】
制御回路１０２は、コンピュータ１０６によって制御される直流電源装置１０４を備えている。直流電源装置は、バイポーラチャックの各電極のために、可変正電圧及び可変負電圧を発生する。一般に、コンピュータ１０６が直流電源装置１０４の出力電圧値を設定する。制御回路１０２は、さらに計量測定装置１７０を備える。裏側ガスソース１６６によって支持体表面１３４に供給されるガスの流れ状態を監視するセンサ１７２に対して、計量測定装置１７０は結合される。計量測定装置１７０は、コンピュータ１０６に対して、下記のように残留力の大きさを代表する信号を提供する。あるいは、センサ１７４またはセンサ１７６が、計量測定装置１７０に結合されてもよい。ウエハ１０８の取り出しに要する力を測定するために、センサ１７４がリフトピン１３２の１つの上に配置される。センサ１７６は、ウエハ１０８と静電チャック１６４の間の静電容量の変化を測定する。
【００１６】
コンピュータ１０６は、汎用のプログラム可能なコンピューターシステムであり、電源装置、キャッシュ、メモリ、タイミング回路等の従来の支持回路１１６に接続される中央処理装置（ＣＰＵ）１１４を有している。加えて、ＣＰＵはリードオンリーメモリー（ＲＯＭ）やランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）等のメモリ回路１１８に接続される。更に、ウエハ処理中に用いられるチャック電圧、チャック期間及び残留引力の大きさ等の値を、ＲＡＭは一時的に保存する。本発明は、デチャックルーチン１２２としてメモリ１１８に保存されるソフトウェアプログラムとして実行される。このデチャックルーチン１２２の実行においては、コンピューターシステムは、デチャックルーチン１２２の操作可能ステップ（下記に詳細）に従って、ワークピースをデチャックするための直流電源装置を制御する装置になる。
【００１７】
チャック電圧が電源１０４によって電極１１０に印加されれば、電荷は電極１１０から誘電体１１２の支持面１３４まで移動し、反対の電荷がウエハ１０８の裏側に発生するので、ウエハは保持され、即ち、発生した静電引力によってチャックされる。この引力は、ウエハが静電チャック１６４の支持面１３４上を移動せずに静電チャック１６４が水平姿勢から垂直位置まで回転できるようにするに十分である。図２に表される垂直位置にある間、静電チャック１６４は、鉛直面に移動する（矢印１２２で指示）。ウエハ１０８の全ての位置がイオンビーム１２４に曝露されるよう、ウエハ１０８の位置を垂直に換えつつ、イオンジェネレーター１６２により発生するイオン注入のためのイオンビーム１２４その他のイオンソースを水平に走査する。
【００１８】
図３は、例示的なデチャックルーチン１２２のフローチャートを表す。デチャックルーチン１１２を最もよく理解するため、読者におかれては、図１に表す装置と図３のフローチャートとを同時に参照することを勧める。
【００１９】
デチャックルーチン１２２は一般に、デチャックサブルーチンステップ１５０と、残留引力フィードバックのステップ１５４と、随意、電荷最小化ステップ１５２とを有する。デチャックルーチン１２２はステップ２００から開始し、デチャックサブルーチン１５０まで進行する。デチャックサブルーチン１５０は一般に、デチャック信号を決定するためのアルゴリズムから成り、このアルゴリズムでは、デチャック中に取られる残留力の大きさの履歴測定又は実際の測定により得られた残留力の大きさを分解する。このように、多数の在来型アルゴリズムを修正し、残留力の大きさを用いて正確なデチャック信号を得ることができる。デチャック信号の精度を大きくすれば、ワークピース損傷の可能性を最小にしながら、より高速でワークピースを取り出すことができるようになる。ウエハのデチャックをステップ１５０によって実行することができる方法を提供する多数の方法を利用することができ、この例が、１９９８年１０月６日に発効されたDavidLooの米国特許第５，８１８，６８２に記載されている。
【００２０】
また、デチャック力を決定しこれを作用させるための他の方法を有効に利用してもよい。
【００２１】
この例示のサブルーチン１５０は、ステップ２０２より開始する。ステップ２０２では、チャック電圧、チャック期間及び残留チャック力の大きさが、コンピューターシステムのレジスタから呼び出される。第１のウエハに対しては典型的には、残留チャック力の大きさがゼロで初期化される。これに代えて、残留チャック力の大きさは、予定の値又は履歴の値でメモリ１１８から呼び出されてもよい。チャック電圧とチャック期間が予定の値としてレジスタに入力される。ステップ２０４では、ルーチンはデチャック信号を計算する。
デチャック信号のための例示的なアルゴリズムは、次で与えられ、
ＴPW＝ＴNOM＋Ｋp（ＦDC−ＦNOM）
ここで、ＴPWは、現在のワークピースのためのデチャック信号の時間であり、ＴNOMは、予想されるデチャック信号の時間である。ＴNOMは概して、デチャック電圧の関数であり（デチャック電圧は変えることもできるが、例示的な例では予定されたレベルに保持される）、Ｋpは経験的に決定される定数であり、ＦNOMは、現在のウエハの取り外しに要する予測残留力であり、ＦDCは、前述のウエハの取り外しに要する測定された残留力の大きさ（または他の履歴除去力の大きさ）である。
【００２２】
ここで教示のように残留力の大きさを利用してデチャック信号を提供する他のアルゴリズムを容易に作ることができる点に、読者は注意すべきである。このように、上に示されたアルゴリズムは、過去のデチャックからデチャック情報を利用するデチャックの一方法である。
【００２３】
デチャック電圧は典型的には、酸化物ウエハ等のワークピースのためのチャック電圧の−１．５倍である。しかし、デチャック電圧は、当該技術で利用できる多数の利用可能なデチャック電圧最適化手法の任意の１つにより計算されてもよい。このような方法は、Birang, et alに１９９５年１０月１７日発行された米国特許第５，４５９，６３２号で説明されている。
デチャック信号を計算した後、ルーチン１５０はステップ２０８へと進む。ステップ２０８で、コンピューターシステムは直流電圧供給器に制御信号（すなわちデチャック信号）を送り、デチャック時間と等しい時間だけデチャック電圧を印加する。この時点で、デチャックプロセスは終了し、ワークピースを静電チャックから物理的に取り外すことができる。
【００２４】
ステップ１５４の間、ステップ２０８でワークピースを物理的に取り外す間に、残留引力の大きさが得られ、これはステップ２０２の間呼出しのためにコンピューターシステムレジスタへ供給される。残留引力の大きさは、機械力測定、ウエハと静電チャックの間の静電容量の変化や、ウエハと静電チャックの間の裏側ガスの流れ状態の変化を含めた、当該技術で知られる様々な方法から得ることができる。例えば、Collins et al.に１９９７年１１月４日発行された米国特許第５，６８４，６６９号、に記載される方法では、残留引力の大きさは、力ゲージにフィットするリフトピンを用い、あるいはまたは裏側ガス流動条件の変化をモニタして、得ることができる。このように、静電チャック表面上の電荷蓄積（例えば）に起因して生じる残留引力の大きさのドリフトは、第１のワークピースのデチャック中に検出でき、これを用いて、次のワークピースをデチャックするために用いるデチャックパラメータを計算することができる。例えば、残留力の増加が見い出されれば、デチャック信号（すなわちデチャック電圧やデチャック信号内に増加）内に比例した変化は次のウエハをデチャックするために用いられる。このように、デチャック要求の変化をもたらす残留引力のこの変化は、次に処理しようとするウエハに対してのステップ２０４及び２０８でデチャック電圧及び時間の決定を行っている間に補償される。
【００２５】
静電チャックに生じうる電荷蓄積を最小にするため、各ウエハが処理された後で、ステップ１５２の電荷最小化ルーチンがなされるべきである。このように、ステップ２１０では、ルーチンが別のワークピースが処理されることになっているかどうかを判断する。この判断で否定ならば、ルーチンはステップ２１２に進み、デチャックルーチン１２２が終了する。しかし、判断が肯定なら、ルーチンはステップ２１４に進む。
【００２６】
デチャックプロセスを更に向上させるよう、各ウエハが処理された後で、チャック電圧の極性を逆転すべきである。極性を逆転すれば、チャックの誘電材料の分極化を促進し、これに対応して、デチャックが次第により困難になる。従って、ステップ２１４では、チャック電圧の極性を逆転し、ステップ２１６で次のワークピースを処理する。極性を逆にすることによって、残留引力は、リミットサイクルで維持され、その場合、引力のレベルは、チャックが同じ極性のデチャック電圧を経験するだけである場合よりも低いレベルのままである。このことは、残留引力が、電荷の蓄積を生じさせる同じ極性の電圧を繰り返し受けないということによる部分もある。次のワークピースをデチャックするために、ルーチンはステップ２０２でデチャックサブルーチン１２２へ戻る。一具体例では、ここに説明した方法を用いて、次のワークピースが約２００ミリ秒未満でデチャックできるようになる。
【００２７】
上に例示的に説明した本発明の具体例では、デチャック電圧及びデチャック時間の両方を有するチャック信号を開示する。これに代えて、デチャック信号は、単にデチャック電圧だけを備えてもよい。
本発明の教示を組み入れた一つの具体例を詳細に示してきたが、当業者は、これらの教示を組み入れる多くの他の様々な具体例を容易に工夫することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、処理中に半導体ウエハを保持するための静電チャックを有する半導体ウエハプロセスシステムの断面図であり部分的に概略の図である。
【図２】
図２は、図１の半導体ウエハプロセスシステムの断面図であり、垂直位置に回転する静電チャックを表す図である。
【図３】
図３は、本発明の方法のフローチャートを表す図である。
【符号の説明】
１００…半導体ウエハ処理システム、１０２…制御電子回路、１６０…システム、１６２…イオンジェネレータ、１６４…静電チャック、１６６…裏側ガスソース。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図１
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図１】
2001298073.tif 000001