【発明の詳細な説明】〔概要〕真空容器中でウェハ等を吸引する静電チャックは±ＤＣ
電源より１〜２ ＫＶの高電圧が印加される。[Detailed Description of the Invention] [Summary] An electrostatic chuck that sucks wafers, etc. in a vacuum container has a ±DC
A high voltage of 1 to 2 KV is applied from the power supply.
このため、静電チャックは十分な絶縁が施されているが
長期の使用による劣化や、傷等により絶縁が破壊される
と、ウェハと静電チャック間にスパークがとび、ウェハ
に損傷を与える。そのために静電チャックの絶縁破壊を
早期に検出してウェハの損傷を最小限に止めることが必
要となる。そこで、フォトカプラを用いて高圧回路を分
離したスパーク電流の゛検出装置を提起し、さらに感度
の異なる２種類のフォトカプラを用いて静電チャックの
取り替えを必要とする大スパークと、静電チャックの寿
命を予知する小スパークの回数を検出できるようにする
。Therefore, although the electrostatic chuck is sufficiently insulated, if the insulation is broken due to deterioration due to long-term use or scratches, sparks will be generated between the wafer and the electrostatic chuck, damaging the wafer. Therefore, it is necessary to detect dielectric breakdown of the electrostatic chuck early to minimize damage to the wafer. Therefore, we proposed a spark current detection device that uses a photocoupler to separate the high-voltage circuit, and also uses two types of photocouplers with different sensitivities to detect large sparks that require replacement of the electrostatic chuck, and one that detects large sparks that require replacement of the electrostatic chuck. The number of small sparks can be detected to predict the lifespan of the device.
本発明は半導体装置等の製造プロセスに用いる静電チャ
ックの絶縁破壊検出装置に関する。The present invention relates to a dielectric breakdown detection device for an electrostatic chuck used in the manufacturing process of semiconductor devices and the like.
半導体装置等の製造プロセスにおいては、ドライエツチ
ング装置等のように減圧容器中でのウェハのチャッキン
グが必要となり、この場合常圧下で用いる通常の真空チ
ャックが使用できなくなり。In the manufacturing process of semiconductor devices and the like, it is necessary to chuck the wafer in a vacuum container such as in a dry etching device, and in this case, a normal vacuum chuck used under normal pressure cannot be used.
静電チャックが必要となる。An electrostatic chuck is required.
第３図（１）、 （２）は静電チャックの構造を説明す
る断面図と平面図である。FIGS. 3(1) and 3(2) are a sectional view and a plan view illustrating the structure of the electrostatic chuck.
図において、静電チャックはアルミニウム板ｌ上に絶縁
層２を介して１例えば第３図（２）の平面図に示される
ように渦巻状に形成された一対の電極３．４が形成され
、その上を絶縁層５が覆って構成される。In the figure, the electrostatic chuck has a pair of electrodes 3.4 formed in a spiral shape, for example, as shown in the plan view of FIG. 3(2), on an aluminum plate 1 with an insulating layer 2 in between. An insulating layer 5 covers it.
絶縁層５上に吸引しようとするウェハ６を載せ。A wafer 6 to be sucked is placed on the insulating layer 5.
電極３，４間には１〜２ ＫＶの高電圧電源ＶＩ＋ ｖ
ｔが印加される。A high voltage power supply of 1 to 2 KV is connected between electrodes 3 and 4.
t is applied.
絶縁層５は１０１２Ω程度の薄い絶縁層で、この層の両
側に位置するウェハと電極に誘起された電荷の吸引力に
よりチャフキングが行われる。The insulating layer 5 is a thin insulating layer of about 1012 Ω, and chaffing is performed by the attraction force of charges induced between the wafer and the electrodes located on both sides of this layer.
電極に印加する電圧の極性反転はウェハを再度チャッキ
ングするときに前回チャッキング時の電荷を完全に放電
させるために行う。The polarity reversal of the voltage applied to the electrodes is performed in order to completely discharge the charge from the previous chucking when the wafer is chucked again.
以上のような構造をもつ静電チャックにおいて。In an electrostatic chuck with the above structure.
絶縁層５の絶縁破壊によるスパークの発生は当該プロセ
ス中に発見できないと、後工程において始めて気がつく
ことになり、製造歩留を低下させる原因となっている。If the generation of sparks due to dielectric breakdown of the insulating layer 5 is not detected during the process, it will be noticed only in a subsequent process, which causes a decrease in manufacturing yield.
従来は特に絶縁破壊の検出装置を使用しなかったが、そ
の早期検出が重要となってきた。In the past, no particular equipment was used to detect dielectric breakdown, but early detection has become important.
静電チャックの絶縁破壊の早期検出と、さらにその寿命
予知が課題である。Early detection of dielectric breakdown in electrostatic chucks and prediction of their lifespan are issues.
上記問題点の解決は、発光ダイオードが高圧電源と静電
チャックの電極間に挿入されるフォトカプラと、該フォ
トカプラの受光素子の出力が接続される検出回路とを有
し、該静電チャックの絶縁破壊により発光ダイオードに
流れる電流を該検出回路により検出することを特徴とす
る静電チャックの絶縁破壊検出装置により達成される。The solution to the above problem is to have a photocoupler in which a light emitting diode is inserted between a high-voltage power supply and an electrode of an electrostatic chuck, and a detection circuit to which the output of a light receiving element of the photocoupler is connected. This is achieved by an electrostatic chuck dielectric breakdown detection device characterized in that the detection circuit detects the current flowing through the light emitting diode due to the dielectric breakdown of the electrostatic chuck.
さらに、直列接続された高感度と低感度の２個のフォト
カプラを用い高感度のフォトカプラの出力にカウンタ回
路を接続して、小スパークの発生回数をカウントして静
電チャックの寿命を予知し。Furthermore, by using two photocouplers, one high-sensitivity and one low-sensitivity connected in series, a counter circuit is connected to the output of the high-sensitivity photocoupler, and the number of occurrences of small sparks is counted to predict the life of the electrostatic chuck. death.
低感度のフォトカプラの出力に出力保持回路を接続して
、この出力によりリレーを駆動してアラームを発し、プ
ロセスのシケンスを停止する。An output holding circuit is connected to the output of the low-sensitivity photocoupler, and this output drives a relay to issue an alarm and stop the process sequence.
本発明は静電チャックの絶縁破壊による数ｍＡ程度のス
パーク電流をフォトカプラを用いて高圧回路と分離して
検出し、アラーム回路を動作させるようにしたものであ
る。The present invention uses a photocoupler to detect a spark current of about several milliamps due to dielectric breakdown of an electrostatic chuck, separated from the high voltage circuit, and to operate an alarm circuit.
さらに、２個の異なる感度のフォトカプラを用いること
により、静電チャックの取り替えを必要とする大スパー
クと、静電チャックの寿命を予知する小スパークの回数
を検出できるようにしたものである。Furthermore, by using two photocouplers with different sensitivities, it is possible to detect large sparks that require replacement of the electrostatic chuck and the number of small sparks that predict the end of the electrostatic chuck's lifespan.
第１図は本発明の詳細な説明するブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating the invention in detail.
図において、 １１，１２，１３．１４はフォトカプラ
で。In the figure, 11, 12, 13, and 14 are photocouplers.
フォトカプラ１３．１４はバイパス抵抗１５．１６によ
り感度を落とし、大きなスパーク発生時の大電流検出用
に用いる。The photocouplers 13 and 14 have their sensitivity reduced by bypass resistors 15 and 16, and are used to detect large currents when large sparks occur.
回路はつぎの２系統よりなる。The circuit consists of the following two systems.
■ 数度の検出によりアラームを出す回路高感度のフォ
トカプラ１１．１２の出力をカウンタ回路１７に受け、
任意の値に設定されたカウントアツプ設定値までカウン
トし、カウント結果はセグメントＬＥ０１８に表示され
る。■ A circuit that issues an alarm upon detection of several degrees.The counter circuit 17 receives the outputs of highly sensitive photocouplers 11 and 12.
Counts up to the count-up set value set to an arbitrary value, and the count result is displayed in segment LE018.
カウンタが指定の数だけカウントとすると、リレードラ
、イバ１９がリレー２０を駆動してアラームを発する。When the counter counts a specified number, the relay driver 19 drives the relay 20 to issue an alarm.
ダイオード２１はリレーの保護ダイオードである。Diode 21 is a protection diode for the relay.
■ １度の検出によりアラームを出す回路低感度のフォ
トカプラ１３．１４の出力をフリップフロップ２２に受
け、出力を保持しこれによりリレードライバ２３がリレ
ー２４を駆動してアラームを発する。ダイオード２５は
リレーの保護ダイオードである。(2) A circuit that issues an alarm upon one detection The flip-flop 22 receives the output of the low-sensitivity photo couplers 13 and 14, holds the output, and then the relay driver 23 drives the relay 24 to issue an alarm. Diode 25 is a protection diode for the relay.
バイパス抵抗１５．１６は可変抵抗を用いて、検出電流
値を種々に設定することができる。By using variable resistors as the bypass resistors 15 and 16, the detected current value can be set variously.
このように、フォトカプラの怒度を低下させて使用する
ことにより、高圧回路に微小なノイズ電流が発生しても
間違ってアラームを出すことがなく、ノイズに対して強
いアラーム回路となる。In this way, by using the photocoupler with its intensity reduced, even if a minute noise current occurs in the high voltage circuit, an alarm will not be erroneously issued, resulting in an alarm circuit that is resistant to noise.
さらに、この検出装置の特徴を要約するとつぎのように
なる。Furthermore, the characteristics of this detection device can be summarized as follows.
■ 静電チャックの絶縁破壊により発生するスパークを
電流変動により検出し、変動の大小からスパークの大小
を判別することができる。■ Sparks generated by dielectric breakdown of an electrostatic chuck can be detected by current fluctuations, and the size of the spark can be determined from the magnitude of the fluctuations.
■ スパークの大小を判別するのに、２種類の検出回路
を用い、大きなスパークは１度の検出でアラームを出し
、小さいスパークはカウンタにより何回か回数を重ねた
後にアラームを出す。■ Two types of detection circuits are used to determine the size of sparks; large sparks will issue an alarm when detected once, and small sparks will issue an alarm after being detected several times by a counter.
■ 電流検出回路は高圧回路内にフォトカプラを挿入し
たもので、高圧側と低圧側を完全に分離している。■ The current detection circuit has a photocoupler inserted into the high voltage circuit, completely separating the high voltage side and the low voltage side.
以上のようにして、静電チャックの電源内にこのアラー
ム回路を設け、ドライエツチャー等のチャック電源とし
て使用することができる。As described above, this alarm circuit is provided in the power supply of an electrostatic chuck, and can be used as a chuck power supply for a dry etcher or the like.
第２図はフリップフロップによるフォトカプラの出力保
持とリレー駆動の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of holding the output of a photocoupler and driving a relay using a flip-flop.
図において、ＰＣはフォトカプラ、 ＲＬはリレー。In the figure, PC is a photocoupler and RL is a relay.
ＱＩ＋Ｑ！＋０３＋・・・はトランジスタ＋ ＤＩ＋
Ｄ！＋Ｄｚ＋・・・はダイオード＊ Ｒ＋＋Ｒｚ＋Ｒ
ｓ＋・・・は抵抗。QI+Q! +03+... is transistor + DI+
D! +Dz+... is a diode* R++Rz+R
s+... is resistance.
Ｃ８はキャパシタである。C8 is a capacitor.
トランジスタＱ、、Ｑ、で構成されるフリップフロップ
により、フォトカプラＰＣの出力は保持され。The output of the photocoupler PC is held by a flip-flop composed of transistors Q,,Q,.
この出力はトランジスタＱ３．Ｑ、をダーリントン接続
した駆動回路に供給されて、リレーＲＬを駆動する。This output is connected to transistor Q3. Q, is supplied to a drive circuit connected to Darlington, and drives relay RL.
スパーク電流が流れて、アラーム後の復帰はりセラ）Ｓ
Ｗを押してフリップフロップを元の状態に戻す。Spark current flows and the beam returns after an alarm)S
Press W to return the flip-flop to its original state.
以上詳細に説明したように本発明によれば、静電チャッ
クの取り替えを必要とする大スパークと。As described in detail above, according to the present invention, large sparks that require replacement of the electrostatic chuck can be avoided.
静電チャックの寿命を予知する小スパークの回数を検出
することができる。It is possible to detect the number of small sparks that predict the life of an electrostatic chuck.
従って、静電チャックの絶縁破壊の早期検出が行え、絶
縁破壊によるスパークからのウェハの損傷を最低限に抑
え、従って製造歩留を向上させることができる。Therefore, dielectric breakdown of the electrostatic chuck can be detected early, damage to the wafer from sparks caused by dielectric breakdown can be minimized, and manufacturing yield can therefore be improved.
さらに、静電チャックの寿命を予知°する小スパークの
回数が検出でき、絶縁層についた傷等を発見できる。Furthermore, it is possible to detect the number of small sparks, which predicts the lifespan of the electrostatic chuck, and to discover scratches on the insulating layer.
第１図は本発明の詳細な説明するブロック図。第２図はフリップフロップによるフォトカプラの出力保
持とリレー駆動の一例を示す回路図。第３図（１）、 （２１は静電チャックの構造を説明す
る断面図と平面図であ□る。図において。１１、１２．１３．１４はフォトカプラ。１５、１６はバイパス抵抗。１７はカウンタ回路。１８はセグメントＬＥＤ。１９はリレードライバ。２０はリレー。２１は保護ダイオード。２２はフリップフロップ回路。２３はリレードライバ。２４はリレー。２５は保護ダイオードFIG. 1 is a block diagram illustrating the invention in detail. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of holding the output of a photocoupler and driving a relay using a flip-flop. Figure 3 (1), (21 is a cross-sectional view and a plan view explaining the structure of an electrostatic chuck. In the figure. 11, 12, 13, and 14 are photocouplers. 15 and 16 are bypass resistors. 17 is a counter circuit. 18 is a segment LED. 19 is a relay driver. 20 is a relay. 21 is a protection diode. 22 is a flip-flop circuit. 23 is a relay driver. 24 is a relay. 25 is a protection diode
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144259AJPS63308340A (en) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | Electrostatic chuck dielectric breakdown detection device |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144259AJPS63308340A (en) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | Electrostatic chuck dielectric breakdown detection device |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63308340Atrue JPS63308340A (en) | 1988-12-15 |
| JPH0548950B2 JPH0548950B2 (en) | 1993-07-22 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62144259AGrantedJPS63308340A (en) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | Electrostatic chuck dielectric breakdown detection device |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63308340A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751537A (en)* | 1996-05-02 | 1998-05-12 | Applied Materials, Inc. | Multielectrode electrostatic chuck with fuses |
| US6055150A (en)* | 1996-05-02 | 2000-04-25 | Applied Materials, Inc. | Multi-electrode electrostatic chuck having fuses in hollow cavities |
| JP2015019027A (en)* | 2013-07-12 | 2015-01-29 | 住友大阪セメント株式会社 | Electrostatic chuck device |
| JP2018170115A (en)* | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 住友重機械工業株式会社 | Energization heating apparatus |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751537A (en)* | 1996-05-02 | 1998-05-12 | Applied Materials, Inc. | Multielectrode electrostatic chuck with fuses |
| US6055150A (en)* | 1996-05-02 | 2000-04-25 | Applied Materials, Inc. | Multi-electrode electrostatic chuck having fuses in hollow cavities |
| JP2015019027A (en)* | 2013-07-12 | 2015-01-29 | 住友大阪セメント株式会社 | Electrostatic chuck device |
| JP2018170115A (en)* | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 住友重機械工業株式会社 | Energization heating apparatus |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0548950B2 (en) | 1993-07-22 |
| Publication | Publication Date | Title |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |