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技術 ウェーハ保持装置

出願人 株式会社NGR
発明者 浦池勇太手嶋秀秋
出願日 2018年2月28日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2018-034601
公開日 2019年9月5日 (7ヶ月経過) 公開番号 2019-149510
状態 未査定
技術分野 ウエハ等の容器、移送、固着、位置決め等
主要キーワード 非接触型変位センサ 各傾斜角度 ウェーハガイド 有形物 レーザ変位センサ ウェーハ保持装置 測定値間 USBフラッシュドライブ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

ウェーハ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。

概要

背景

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。

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。

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。

概要

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。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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ウェーハ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。

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

0005

特許第4769335号公報

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

ウェーハ保持装置を示す模式断面図である。
図1に示すウェーハ保持装置の平面図である。
リフトピンが第1の高さまで上昇したときの図である。
リフトピンが第2の高さまで上昇したときの図である。
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。
ウェーハが傾いている状態を示す模式図である。
ウェーハが反っている状態を示す模式図である。
動作制御部の構成を示す模式図である。

実施例

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。

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

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