(57)【要約】【解決手段】ウェハ処理工程の完了後、ウェハを静電チャックから持ち上げる装置および方法が開示されている。一例において、処理完了時に静電チャックからの基板持ち上げを制御する基板持ち上げ機構が定義されている。ウェハ持ち上げ機構は、静電チャックの下方に配置されているピンリフトヨークを含む。ピンリフトヨークには、静電チャックを通って横断するとともにウェハの底面に接触するよう構成されている一組のピンが結合されて備えられている。さらにリンクも提供され、ピンリフトヨークに結合されている。リンクは、ピンリフトヨークと前記一組のピンとを静電チャック内部で移動させてウェハの底面に接触させるよう移動可能であり、一旦、ウェハの底面に接触すると、一組のピンはウェハを静電チャックから持ち上げることができる。さらに、リンクを動かすモータ、および、持ち上げ動作の間、一組のピンがウェハの底面に適用する力を制限するための力フィードバックシステムが含まれる。一例において、ウェハがなお強力に静電力でチャックに付着している場合のように、歪みの程度がウェハを損傷する可能性のある程度にまで増大した場合には、力の適用は停止される。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ処理チャンバにおいて処理完了時に静電チャックからのウェハ持ち上げを制御するウェハ持ち上げ機構であって、
前記静電チャックの下方に配置されているとともに、結合されている一組のピンを有するピンリフトヨークと、前記一組のピンは前記静電チャックを横断するとともに前記ウェハの底面に接触するよう構成されていることと、
前記ピンリフトヨークと前記一組のピンとを前記静電チャック内で動作させて前記ウェハの前記底面に接触させるよう動作可能であるとともに前記ピンリフトヨークに結合されているリンクと、一旦、前記ウェハの底面と接触すると、前記一組のピンは前記静電チャックから前記ウェハを持ち上げることが可能であることと、
前記リンクを動かすモータと、
前記持ち上げの間、前記ウェハの前記底面に対する前記一組のピンによる力の適用を制限する力フィードバックシステムと
を備えるウェハ持ち上げ機構。
【請求項２】
請求項１記載のウェハ持ち上げ機構において、前記力フィードバックシステムはさらに、
前記ウェハの前記底に対する前記一組のピンによる前記力の適用を判断するための歪みゲージと、
前記力の適用に関するデータを受信するデジタル信号処理装置と、
前記モータを制御するモータ制御装置と、
エンコーダと
を備えるウェハ持ち上げ機構。
【請求項３】
請求項２に記載のウェハ持ち上げ機構において、前記力の適用が閾値レベルよりも下がるまで前記リンクの動作を遅らせるよう前記デジタル信号処理装置が前記モータに指示可能であるように、前記エンコーダはリンクの位置データを前記モータ制御装置およびデジタル信号処理装置に伝えるウェハ持ち上げ機構。
【請求項４】
請求項１に記載のウェハ持ち上げ機構はさらに、
ピンリフトヨークおよび接地極の間に接続されている放電スイッチ
を備えるウェハ持ち上げ機構。
【請求項５】
請求項４に記載のウェハ持ち上げ機構において、前記スイッチは、静電チャックの放電を促進するために、閉じるとともに前記ピンリフトヨークから接地極への直流経路を提供するウェハ持ち上げ機構。
【請求項６】
請求項４に記載のウェハ持ち上げ機構はさらに、
前記スイッチおよび接地極の間に接続されている抵抗器
を備えるウェハ持ち上げ機構。
【請求項７】
請求項１に記載のウェハ持ち上げ機構において、前記抵抗器は可変抵抗器であるウェハ持ち上げ機構。
【請求項８】
請求項１に記載のウェハ持ち上げ機構において、前記リンクは前記モータにより制御される親ねじであるウェハ持ち上げ機構。
【請求項９】
処理完了時に静電チャックからのウェハ持ち上げを制御する基板持ち上げ機構であって、
結合されている一組のピンを有するピンリフトヨークと、前記一組のピンは前記基板の底面に接触するよう構成されていることと、
前記ピンリフトヨークに結合されている親ねじと、
前記親ねじを動かすモータと、
力フィードバックシステムと
を備え、前記力フィードバックシステムは、
前記一組のピンに対する抗力を決定するための歪みゲージと、
前記抗力に関するデータを受信するデジタル信号処理装置と、
前記モータを制御するモータ制御装置と、
親ねじの位置データを前記モータ制御装置および前記デジタル信号処理装置に伝えるよう構成されているエンコーダと
を含むウェハ持ち上げ機構。
【請求項１０】
請求項９に記載の基板持ち上げ機構において、前記デジタル信号処理装置は、前記抗力が前記基板の閾値基準より下がるまで前記モータによる前記親ねじの駆動を遅らせる基板持ち上げ機構。
【請求項１１】
請求項９に記載の基板持ち上げ機構はさらに、
前記ピンリフトヨークおよび接地極の間に接続されている放電スイッチ
を備える基板持ち上げ機構。
【請求項１２】
請求項１１に記載のウェハ持ち上げ機構において、前記放電スイッチは、静電チャックの放電を促進するために閉じるとともに前記ピンリフトヨークから接地極への直流経路を提供するよう構成されている基板持ち上げ機構。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板持ち上げ機構はさらに、
前記スイッチおよび接地極の間に接続されている抵抗器
を備える基板持ち上げ機構。
【請求項１４】
請求項１記載の基板持ち上げ機構であって、前記抵抗器は可変抵抗器である基板持ち上げ機構。
【請求項１５】
処理工程の完了後に静電チャックからウェハを持ち上げる方法であって、
前記静電チャックを通り前記ウェハの裏面に向けて一組のピンを上昇させ、
前記一組のピンと前記ウェハの前記裏面とを接触させ、
前記ウェハの前記裏面に持ち上げ力を適用し、
前記持ち上げ力を監視し、
前記監視により閾値レベルへの到達が示されると前記持ち上げ力を停止すること
を備える方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のウェハ持ち上げ方法はさらに、
前記ウェハの裏面に対する持ち上げ力の適用を再開し、
前記ウェハが持ち上げ高さまで上昇されると前記持ち上げ力を解除する方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載のウェハ持ち上げ方法において、前記監視は歪み値の処理を含む方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載のウェハ持ち上げ方法であって、前記歪み値は前記閾値に達したか否かを判断するために用いられる方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載のウェハ持ち上げ方法であって、前記閾値は前記ウェハの前記裏面に適用される持ち上げ力が最大であることを示す方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載のウェハ持ち上げ方法であって、さらに、
接地極へのウェハの放電を促進する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置に関し、さらに具体的にはチャックを解放し、半導体処理チャンバ内に備えられているチャックから半導体ウェハを持ち上げる改良された機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造において、集積回路は数々の処理工程を経た半導体ウェハより作られる。それら様々な処理工程の多くは通常処理チャンバ内において実施され、そこでは誘電体および金属物質等の層が連続して積層されてパターニングされ、多層構造が形成されている。例えば、これらのうちいくつかの層は一般に、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバ内において蒸着され、次にフォトリソグラフィパターニングを介してフォトレジスト材が回転塗布され、付着される。フォトレジストマスクが特定の表面上に定義されると、フォトレジストマスクに覆われていない物質の下にある部分を除去（すなわちエッチング）するために、半導体ウェハはプラズマエッチングチャンバ内に置かれる。
【０００３】
図１Ａは、エッチング工程中に半導体ウェハを処理するために用いられるチャンバ１０２を含む半導体処理システム１００を示す図である。この例において、チャンバ１０２は半導体ウェハ１０６を保持するよう構成されているチャック１０４を備える。チャンバ１０２は、上部電極１１４も備えるよう構成されている。上部電極１１４は、処理中にプラズマ領域１１２に分配される処理ガスを受けるよう構成されている。プラズマ領域１１２は、上部電極１１４の上面とウェハ１０６の表面との間に定義されている。
【０００４】
上部電極１１４はさらに、整合ボックス１１６ａとＲＦ電力源１１８ａとを接続するように示されている。チャック１０４はまた、整合ボックス１１６ｂおよびＲＦ電力源１１８ｂにも接続されている。チャンバ１０２には、処理中にチャンバ１０２の内部からの余分なガスを排気するよう構成されている排気口１２０が備えられている。工程中、ＲＦ電力供給１１８ａは、上部電極１１４にバイアスをかけ、およそ２７ＭＨｚの周波数で動作するよう構成されている。ＲＦ電力源１１８ａは主に、プラズマ領域１１２内のプラズマ密度の大半を生成する機能を有し、一方ＲＦ電力源１１８ｂは主に、プラズマ領域１１２内のバイアス電圧を生成する機能を有す。ＲＦ電力源１１８ｂは通常、およそ２ＭＨｚ範囲の低周波数で動作する。
【０００５】
図１Ｂおよび１Ｃは、半導体処理システム１００のチャック１０４をさらに詳細に示す図である。図１Ｂに示すチャック１０４は、誘電体１２４に単一の陽極のみが形成されている単極型のチャックで、プラズマ１１２電位は陰性を有す。図１Ｃに示すチャック１０４は、２つの電極、すなわち陽極１３０および陰極１３２が誘電体１２４に形成されている二極型のチャックである。
【０００６】
図１Ｂおよび１Ｃに示すように、チャック１０４は、処理工程の完了を受けて、リフトピン１２８が空気圧で駆動されてチャック１０４から半導体ウェハ１０６を持ち上げるために、空気圧によって駆動されるリフトピン１２８が貫通する数々の貫通孔１２６を有する。処理完了時にチャック１０４からウェハ１０６を取り外す処理は、一般に、「チャック解放」処理と呼ばれる。最適なチャック解放処理のもとでは、ウェハは空気制御を用いてチャック１０４から簡単に持ち上げられ、続いて処理チャンバ１００から解除され得る。
【０００７】
図１Ｄは、従来のチャック解放工程を説明するフローチャートである。図１Ｄは、半導体ウェハ処理１４０の完了時に開始する。続いて、チャック１０４からウェハ１０６を持ち上げる段階に入る前に、ウェハ１０６は完全に放電され得る必要がある（１４２）。図１Ｂに示す単極型チャックの場合、ウェハの放電はプラズマ領域を介して生じ、ほとんどのシステムでは、ウェハ１０６上の残存電荷が微量となるまでにおよそ１２０秒を要する。図１Ｃに示す二極型チャック１０４の場合、プラズマ１１２を介した通常のウェハ放電は、二極電極を用いて促進されるチャック１０４を介した放電により補完される。二極型チャックを介するウェハ１０６の放電は、一般的に、およそ１０秒から１８０秒を要する。二極型チャック構成は、ウェハの放電に必要とされる時間を最小限に抑え、処理周期およびスループットを直接向上させるため有益である。しかしながら、放電処理は、通常、ウェハ全域に不均一に分布する残存電荷をもたらす。以下に説明するように、残存電荷の存在は、均一か不均一かにかかわらず、ウェハに不利な結果を招き得る原因となる。
【０００８】
ウェハの放電が完了すると、図１Ｄは続いて、チャック１０４からウェハ１０６を取り除き、ウェハ１０６をシステムから除去可能とするためにリフトピン１２８の駆動へと進む（１４４）。リフトピン（一般的に３、あるいは４個）の駆動は、通常、空気圧の力を用いて実現される。リフトピン１２８は、ウェハの底面に接触するよう上方向へと移動し、ウェハ１０６を所定の移動高さに持ち上げる。移動高さになると、ウェハ１０６はシステム外へと除去される（１４６）。別のウェハ１０６を処理する場合には、次のウェハ１０６はリフトピン１２８上に設置され（１４８）、チャック１０４の位置まで降ろされ（１５０）、図１Ｄにおける処理が繰り返される。
【０００９】
チャック１０４からのウェハ１０６持ち上げ動作は、ウェハ１０６に回復不可能な損傷を引き起こす場合がある。この損傷は、通常、リフトピン１２８とウェハ１０６との接触によって引き起こされる。通常は不均一に分布する残存電荷がウェハ１０６に多く含まれている場合には、リフトピン１２８が駆動されると、ウェハ１０６はそのまま静電気的にチャック１０４にくっついたままとなる。空気圧駆動されるリフトピン１２８の場合、リフトピン１２８は、一定の調整不可能な力および速度で移動される。したがって、移動不能なウェハ（例えば、付着状態）に衝撃を与えると、リフトピンはウェハ１０６を損傷させることになる。ウェハ１０６が片側のみ持ち上げられる場合には（何が起こるかわかることだが）、ウェハ１０６はチャック１０４から滑り落ちて損傷してしまう。いくつかの場合において、ウェハは製造回路を実質的に損壊、あるいは復元不可能な損傷を与えてしまう。また、チャック１０４に残存する静電気引力を介してウェハ１０６が初期段階でピン持ち上げ力に抵抗する場合には、ピン持ち上げ力の適用中にもウェハ放電処理は継続するため、ウェハ１０６が突然チャック１０４から解放される可能性がある。このチャック１０４からの突然の解放は、ウェハ１０６が飛び出し、それに付随して損傷する可能性がある。他の事例では、ウェハ１０６が残留電荷を多く含む状態でリフトピン１２８に大きな力が加えられる場合には、リフトピンが実際にウェハを貫通してしまうことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上の点より、ピン持ち上げ装置、および、ウェハ裏面への監視および制御された力の適用を介してチャックから半導体ウェハを効率的に持ち上げる動作を補助し、ウェハおよびチャック間の抵抗残存電荷を迅速に除去する技術を提供するピン持ち上げ装置、およびかかる装置を製造および実装するための方法が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、概して、処理工程後に静電チャックからウェハを制御しながら持ち上げる装置および方法を提供することによりこれらの要求を満たす。ここで、本発明は、プロセス、装置、システム、デバイス、または方法を含む種々の手段で実現できることを理解しておく必要がある。以下では、本発明の実施形態をいくつか説明する。
【００１２】
一実施形態では、ウェハ処理チャンバ内において、処理完了時にウェハを静電チャックから持ち上げることを制御するウェハ持ち上げ機構が開示されている。ウェハ持ち上げ機構は、静電チャックの下方に配置されているピンリフトヨークを含む。ピンリフトヨークは、結合された一組のピンを備え、その一組のピンは、静電チャック内を横断するとともにウェハの底面に接触するよう構成されている。さらにリンクも提供され、ピンリフトヨークに結合されている。リンクは、ピンリフトヨークと前記一組のピンとを静電チャック内部で動作させ、ウェハの底面に接触させるよう動作可能であり、ウェハの底面に接触すると、一組のピンは静電チャックからウェハを持ち上げることができる。さらに、リンクを動かすモータ、および、持ち上げ動作の間、一組のピンがウェハの底面に適用する力を制限するための力フィードバックシステムが含まれる。
【００１３】
別の実施形態において、処理完了時における静電チャックからの基板の持ち上げを制御する基板持ち上げ機構が開示されている。基板持ち上げ機構は、一組のピンを結合されて備えているピンリフトヨークを含み、一組のピンは、基板の底面に接触するよう構成されている。親ねじ（リードスクリュー）はピンリフトヨークに結合され、親ねじを動かすためのモータが提供されている。さらに、力フィードバックシステムも備えられている。力フィードバックシステムは、一組のピンに抵抗する力を特定する歪みゲージと、抵抗する力に関するデータを受信するデジタル信号処理装置と、モータを制御するモータ制御装置と、エンコーダとを含む。エンコーダは、親ねじの位置データをモータ制御装置およびデジタル信号処理装置に伝えるよう構成されている。
【００１４】
さらに別の実施態様において、処理工程完了後、ウェハを静電チャックから持ち上げる方法が開示されている。その方法は、静電チャックを通り前記ウェハの裏面の法へと一組のピンを上昇させることを含む。次に、一組のピンとウェハの裏側との間で接触が起こる。その方法には次に、ウェハの裏側に持ち上げ力を加え、持ち上げ力を監視することが含まれる。その後、監視により閾値レベルに達したことが示されると持ち上げ力は停止される。
【００１５】
本発明には、多くの重要な利点がある。特に、ウェハの持ち上げ動作中にウェハに接触しているリフトピンの変形を監視して、ウェハへの損傷を防止するためにリフトピンが上昇をやめるべき時点を特定することが可能である。ウェハが十分に放電されて静電チャックから容易に解除され得ると、ウェハが適正な上方位置に置かれてロボットのエンドエフェクターにより操作可能になるまで、再び持ち上げは再開され得る。本発明の原理を例示した添付図面との関連で行う以下の詳細な説明から、本発明のその他の態様および利点が明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、チャックの解放、および、半導体処理チャンバ内に備えられているチャックからの半導体ウェハ持ち上げを補助する半導体ウェハ持ち上げ装置として説明される。本発明の完全な理解を促すために、以下の記述では数多くの具体的な詳細事項について説明する。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てを備えることなく実施できる。そのほか、本発明が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の工程動作の説明は省略した。
【００１７】
本発明の実施例は、チャンバ処理工程に続いて、ウェハの効率的な放電と静電チャックからの安全な持ち上げを可能にする半導体ウェハ持ち上げ装置を開示している。本発明の半導体ウェハ持ち上げ装置は数々の異なる型の処理チャンバにおいて使用され得るが、開示されているウェハ持ち上げ装置の発明設計機能より恩恵を受けるチャンバの模範例として、カルフォルニア州フリモント市所在のラム・リサーチ社が販売するレインボー４５２０ＸＬ処理チャンバがあげられる。いくつかのチャンバの型式として、チャックは単極型、あるいは二極型であり得る。いずれの場合にも、本発明の半導体ウェハ持ち上げ装置は、従来技術の課題を解決しながらウェハの放電およびチャック解放工程を補助する。
【００１８】
図２Ａは、本発明の一実施例において、リフトピン２２８がウェハ２０６の下面に接触する際の半導体ウェハ持ち上げ装置の断面図を示す。本実施例において、半導体ウェハ持ち上げ装置は、複数の貫通孔２２６を通って静電チャック２０４を横断する複数の導電リフトピン２２８を備えている。一般的に、リフトピン２２８の数は３個、あるいは４個である。しかし、本発明の実施例では、リフトピン２２８の数は特定の数に限定されない。リフトピン２２８は、電気伝導が可能となるようにリフトヨーク２３０に結合されている。リフトピン２２８と静電チャック２０４との間の空間は、ベローズ２３２およびシーリングリングによりチャック下方の空間から絶縁されている。ベローズ２３２の使用により、ヨーク２３０は、処理チャンバ内部の大気絶縁に影響されることなくチャック２０４に関連して動作可能になる。リフトヨーク２３０は、スイッチ素子２３６および可変抵抗器２３８を介して接地極に電気的に接続されている。リフトピン２２８、ヨーク２３０、スイッチ素子２３６および可変抵抗器２３８の電気伝導は、ヨーク２３０付近にその中心を配置されている絶縁体２４０により持ち上げ装置の他の部分から絶縁されている。歪みゲージ２４２は、絶縁体２４０と、ヨーク２３０を動かすためにモータ２４２により駆動される親ねじ２４４との間に配置されている。親ねじ２４４は、ピンリフトヨーク２３０の位置を上下し得るような任意の型のリンクで代替可能なことは当然である。
【００１９】
一実施例において、歪みゲージ２４２は、情報信号をデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）２５０に送信し、そこから信号は順々にモータ制御装置２４６へと送信され、次に親ねじ２４４の位置を制御するためにモータ２４６へと順々に送信される。エンコーダ２４８は、モータ２４６に接合され、モータ制御装置２４６に信号を送信するよう構成されている。エンコーダ２４８により提供される情報には親ねじ２４４の現在位置データが含まれる。
【００２０】
本発明の好適な実施例において、リフトピン２２８はウェハ２０６の下面に接触し、ウェハおよびリフトピンに導電を確立する小さな力を加えるよう構成されている。小さな力としたのは、ウェハが静電気的にチャック２０４に付着しているときに、ウェハを損傷する可能性のある大きな応力の適用を防ぐためである。工程において、リフトピン２２８およびウェハ２０６間の接触を制御可能にするため、スイッチ２３６を開く。この手法では、適切な処理時間に達するまで、制御されていない静電放電は発生しない。例えば、残留電荷を含むウェハ２０６およびリフトピン２２８に電気的な伝導性が確率されると、可変抵抗器２３８を介した接地極へのウェハの放電を制御するためにスイッチ２３６は閉じられる。好ましくは、可変抵抗器２３８は、ウェハの完全性を守りながら必要なウェハ２０６の放電時間を最小源に抑えるよう設定される。
【００２１】
好適な実施例において、リフトヨーク２３０は、ウェハ２０６をチャック２０４から持ち上げるため、徐々に上向きに動かされる。リフトピン２２８がウェハ２０６の持ち上げに抵抗する力を受けると、これらの力はリフトヨーク２３０を通り歪みゲージ２４２に伝達される。歪みゲージ２４２による歪み測定は、順々にＤＳＰ２５０により監視される。監視された歪み力（Ｆs＝質量*重力加速度）が許容範囲外の場合には、ＤＳＰ２５０（および必要であれば関連ソフトウェア）は、ウェハ２０６とチャック２０４との間の静電気引力がさらに減少されるように、モータのインクリメント（回転数増大）の停止とウェハ２０６の放電許容制限時間の停止をモータ制御装置２５２に指示する。一実施例において、インクリメントの停止は閾値に達したときに起こる。閾値は、リフトピンにより適用される力がウェハに損傷を生じさせ得る基準に達する時点を特定する設定値であるのが好ましい。したがって閾値は、ウェハを損傷し得る基準よりわずかに低く、この手法によれば、ウェハは十分に放電されなかったとき、過剰な力から保護される。
【００２２】
一実施例において、許容歪み力Ｆｓ限界値は、ウェハの大きさに応じておよそ１オンスから５ポンド（２８．３５ｇ〜２．２７ｋｇ）の範囲となり得る。監視されている歪み力が許容範囲内の場合には、ＤＳＰ２５０および関連ソフトウェアは、モータのインクリメントを継続するようモータ制御装置２５２に指示する。インクリメント中、モータ２４６に装着されたエンコーダ２４８は、親ねじ２４４の位置を監視し、親ネジの位置をモータ制御装置２５２に伝える。次にモータ制御装置２５２は、所望の持ち上げ高さに達すると、ヨーク２３０の持ち上げを停止するようモータ２４６に指示する。
【００２３】
図２Ｂは、本発明の別の実施例において、リフトピン２２８がウェハ２０６を持ち上げるときの半導体ウェハ持ち上げ装置の断面図を示す。図２Ｂに示される構成要素は、図２Ａに図示および説明されるものと同じである。図２Ｂは、ウェハ２０６がチャック２０４から持ち上げられる際のリフトヨーク２３０の動作を示す。この時点において、ウェハ２０６は、エンドエフェクターロボットの刃によりリフトピン２２８から取り外されるよう準備される。その際、別のウェハ２０６は、処理を受けるためにチャック２０４上に下ろされ得るよう、リフトピン２２８上に設置されてよい。
【００２４】
図３は、本発明の一実施例において、半導体ウェハ持ち上げ装置を用いて実施されるチャック解放処理を示すフローチャートである。図３は、半導体ウェハ処理３００の完了時にチャック解放工程に入る。次に、ウェハに損傷を与えることなくリフトピン接触位置、あるいはその周りに導電を確立するよう、リフトピンはウェハに接触するための小さな力で移動させられる（３０２）。一実施例において、次に、リフトヨークおよび接地極間の導電性を制御するスイッチが閉じられ、接地極へのウェハの放電が制御可能になる（３０４）。図２Ａおよび２Ｂに示す可変抵抗器２３８は任意的であるため、直接、放電が接地極に発生する可能性がある。可変抵抗器が用いられる場合には、可変抵抗器を介して電流の流れを制御するよう動的に調整され得る。ウェハが十分に放電されると、モータはリフトヨークを動かし、ウェハを持ち上げるためにインクリメントされる（３０６）。持ち上げ動作の間、歪みゲージにより歪みが測定され、ＤＳＰにより監視される。
【００２５】
測定された歪みが許容限度外の場合には（３１０）、監視は停止され、ウェハ３１２の放電を継続するために時間が許容される（３１２）。この時点において、本発明の一実施例は、リフトピンおよびヨークを介してウェハから残存電荷を速やかに除去するために可変抵抗器の抵抗値を低減し得る（３１２）。歪み測定および監視は、歪みが許容限度内になるまで継続する（３０８）。
【００２６】
測定された歪みが許容限度内の場合には（３１０）、次に、ウェハが所望の回収高さに到達したか否かを判断するためにウェハ持ち上げ高さが検査される（３１４）。ウェハが所望の回収高さに到達していない場合には、モータはウェハをさらに持ち上げるため、再びインクリメントされる（３１４）。あるいは、ウェハが所望の回収高さに到達していた場合には、モータはそれ以上インクリメントされず、ウェハは処理チャンバから除去される（３１６）。別のウェハを処理する場合には、次のウェハはリフトピン上に設置され（３２０）、チャックの位置まで下げられ（３２２）、図３における処理が繰り返される。それ以外の場合には、図３の処理は終了される。
【００２７】
したがって、ウェハをチャックから持ち上げる間、ウェハは後に処理する残存電荷のために今度はインテリジェント監視され得る。既に述べたとおり、残存電荷量が多すぎると、リフトピンによって作用された際にウェハの動きに抵抗する静電気引力がウェハとチャックとの間に発生してしまう。一実施例において、ウェハに残存する電荷はリフトピンを介して急速に放電され得るため、迅速かつ効果的にウェハの動きへの抵抗を克服することができる。
【００２８】
本発明の持ち上げ機構には、継続的なフィードバックループが備えられているという利点がある。力評価ループは、ウェハを持ち上げるために必要とされる力を低減するために静電気引力が最小化された場合にだけ、リフトピンを制御するよう構成されている。ウェハの大きさに応じて、力評価ループはいつ、十分な引力が排除されたかを認識し、持ち上げ機構の親ねじを安全にインクリメントする。従来技術のシステムは、この評価ループを備えることなく、見えないタイミングアルゴリズムに準して単にピンを持ち上げていた。残念ながら、静電放電は均一でなく、あるいは予測がつかないことが多いため、従来技術の空気圧制御型リフトピンはウェハを突き破ることがあった。
【００２９】
さらに、上述のパラメータはラム・リサーチ社のレインボー４５２０ＸＬ処理チャンバと互換性のある半導体ウェハ持ち上げ装置に関連づけられているが、パラメータは別のチャンバやチャックに適用するために変更可能であり、また、半導体装置およびフラットパネルディスプレイの製造に用いられるような大きさや形状が様々なウェハにも使用され得る。
【００３０】
以上では、本発明をいくつかの好ましい実施形態の形で説明したが、本発明の範囲内で、種々の代替、置換、および等価物が可能である。また、本発明による方法および装置を実現する代替の方法が数多く存在することにも注意が必要である。したがって、以下に示す特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲内に含まれる代替物、置換物、および等価物の全てを網羅するものとして解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】エッチング工程中に半導体ウェハを処理するために用いられるチャンバ１０２を含む半導体処理システムを示す図である。
【図１Ｂ】半導体処理システムの単極型静電チャックをさらに詳細に示す図である。
【図１Ｃ】半導体処理システムの二極型静電チャックをさらに詳細に示す図である。
【図１Ｄ】半導体処理システムにおいて行われるチャック解放工程を示すフローチャートである。
【図２Ａ】本発明の一実施例において、リフトピンがウェハ面と接触する際の半導体ウェハ持ち上げ装置の断面図を示す。
【図２Ｂ】本発明の一実施例において、リフトピンがウェハを持ち上げる際の半導体ウェハ持ち上げ装置の断面図を示す。
【図３】本発明の一実施例において、半導体ウェハ持ち上げ装置を用いて実施されるチャック解放処理を示すフローチャートである。
【図１Ａ】
2004531883.tif 000003
【図１Ｂ】
2004531883.tif 000004
【図１Ｃ】
2004531883.tif 000005
【図１Ｄ】
2004531883.tif 000006
【図２Ａ】
2004531883.tif 000007
【図２Ｂ】
2004531883.tif 000008
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年2月28日(2003.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ処理チャンバにおいて処理完了時に静電チャックからのウェハ持ち上げを制御するウェハ持ち上げ機構であって、
前記静電チャック（２０４）の下方に配置されているとともに、結合されている一組のピン（２２８）を有するピンリフトヨーク（２３０）と、前記一組のピン（２２８）は前記静電チャック（２０４）を横断するとともに前記ウェハ（２０６）の底面に接触するよう構成されていることと、
前記ピンリフトヨーク（２３０）と前記一組のピン（２２８）とを前記静電チャック（２０４）内で動作させて前記ウェハ（２０６）の前記底面に接触させるよう動作可能であるとともに前記ピンリフトヨーク（２３０）に結合されているリンク（２４４）と、一旦、前記ウェハ（２０６）の底面と接触すると、前記一組のピン（２２８）は前記静電チャック（２０４）から前記ウェハ（２０６）を持ち上げることが可能であることと、
前記リンク（２４４）を動かすモータ（２４６）と、
前記持ち上げの間、前記ウェハ２０６）の前記底面に対する前記一組のピン（２２８）による力の適用を制限する力フィードバックシステムと、
前記ピンリフトヨーク（２３０）と接地極との間に接続されている放電スイッチ（２３６）と
を備えるウェハ持ち上げ機構。
【請求項２】
請求項１に記載のウェハ持ち上げ機構において、前記力フィードバックシステムはさらに、
前記ウェハ（２０６）の前記底に対する前記一組（２２８）のピンによる前記力の適用を判断するための歪みゲージ（２４２）と、
前記力の適用に関するデータを受信するデジタル信号処理装置（２５０）と、
前記モータ（２４６）を制御するモータ制御装置（２５２）と、
エンコーダ（２４８）と
を備えるウェハ持ち上げ機構。
【請求項３】
請求項２に記載のウェハ持ち上げ機構において、前記力の適用が閾値レベルよりも下がるまで前記リンクの動作を遅らせるよう前記デジタル信号処理装置が前記モータに指示可能であるように、前記エンコーダはリンクの位置データを前記モータ制御装置およびデジタル信号処理装置に伝えるウェハ持ち上げ機構。
【請求項４】
請求項１に記載のウェハ持ち上げ機構において、前記スイッチは、静電チャックの放電を促進するために、閉じるとともに前記ピンリフトヨークから接地極への直流経路を提供するウェハ持ち上げ機構。
【請求項５】
請求項１に記載のウェハ持ち上げ機構はさらに、
前記スイッチおよび接地極の間に接続されている抵抗器
を備えるウェハ持ち上げ機構。
【請求項６】
請求項１に記載のウェハ持ち上げ機構において、前記抵抗器は可変抵抗器であるウェハ持ち上げ機構。
【請求項７】
請求項１に記載のウェハ持ち上げ機構において、前記リンクは前記モータにより制御される親ねじであるウェハ持ち上げ機構。
【請求項８】
処理工程の完了後に静電チャックからウェハを持ち上げる方法であって、
前記静電チャック（２０４）を通り前記ウェハ（２０６）の裏面に向けて一組のピン（２２８）を上昇させ、
前記一組のピン（２２８）と前記ウェハ（２０６）の前記裏面とを接触させ、
前記ウェハの接地極への放電を促進し、
前記ウェハ（２０６）の接地極への前記放電を促した後、前記ウェハ（２０６）の前記裏面に持ち上げ力を適用し、
前記持ち上げ力を監視し、
前記監視により閾値レベルへの到達が示されると前記持ち上げ力を停止すること
を備える方法。
【請求項９】
請求項８に記載のウェハ持ち上げ方法はさらに、
前記ウェハの裏面に対する持ち上げ力の適用を再開し、
前記ウェハが持ち上げ高さまで上昇されると前記持ち上げ力を解除する方法。
【請求項１０】
請求項８に記載のウェハ持ち上げ方法において、前記監視は歪み値の処理を含む方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のウェハ持ち上げ方法であって、前記歪み値は前記閾値に達したか否かを判断するために用いられる方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のウェハ持ち上げ方法であって、前記閾値は前記ウェハの前記裏面に適用される持ち上げ力が最大であることを示す方法。
【国際調査報告】
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