基板保持装置および基板押し上げ状態判定方法
【課題】 静電チャックと基板間の残留吸着力の判定を慎重に行ってスループットの低下を抑えることができ、しかもセンサ系や基板状態等に異常がある場合にそれを検出することができる装置を提供する。
【解決手段】 この基板保持装置６０は、基板２の押し上げの際に押し上げ部材３４に加わる力を検出する力センサ３６と、制御装置５０とを備えている。制御装置５０は、力センサ３６が検出する力Ｆを測定して、測定した力Ｆが、下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下のときは正常信号ＳN を出力し、下限値ＦL より小さいときは異常信号ＳL を出力し、上限値ＦH より大きいときは、所定時間Ｔ待機した後に、力センサ３６が検出している力Ｆを再測定して、再測定した力Ｆが、下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下のときは正常信号ＳN を出力し、下限値ＦL より小さいときは異常信号ＳL を出力し、上限値ＦH より大きいときは異常信号ＳH を出力する機能を有している。
【解決手段】 この基板保持装置６０は、基板２の押し上げの際に押し上げ部材３４に加わる力を検出する力センサ３６と、制御装置５０とを備えている。制御装置５０は、力センサ３６が検出する力Ｆを測定して、測定した力Ｆが、下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下のときは正常信号ＳN を出力し、下限値ＦL より小さいときは異常信号ＳL を出力し、上限値ＦH より大きいときは、所定時間Ｔ待機した後に、力センサ３６が検出している力Ｆを再測定して、再測定した力Ｆが、下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下のときは正常信号ＳN を出力し、下限値ＦL より小さいときは異常信号ＳL を出力し、上限値ＦH より大きいときは異常信号ＳH を出力する機能を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばイオン注入装置、エッチング装置、薄膜形成装置等に用いられるものであって、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックを備える基板保持装置、および、静電チャックに印加する電圧を切った後に押し上げ部材によって基板を押し上げる際の状態を判定する基板押し上げ状態判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基板（例えば半導体基板）を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、静電チャック上の基板の一端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置が記載されている。
【０００３】
上記のような静電チャックに基板を吸着した後に、静電チャックに印加する電圧を切っても、ある程度の時間、静電チャックと基板との間に電荷が残留していて、残留吸着力が発生している。仮にこの残留吸着力が大きい状態で、静電チャックから基板を離脱させると、基板の跳ね、位置ずれ、割れ等の不都合が発生する。
【０００４】
この種の不都合の発生を防止する手段として、特許文献２には、基板を下から押し上げて離脱させるリフトピンにかかる負荷を残留吸着力として検出する残留吸着力検知部を設けておいて、それが検出した残留吸着力が所定値より大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合は、本来の基板処理動作とは別の残留電荷除去動作に進むようにする技術が記載されている。具体的には、残留電荷除去用の導電体ウエハを静電チャック上に搬入し、当該導電体ウエハを接地して残留電荷を除去した後、当該導電体ウエハを搬出することを行う。
【０００５】
【特許文献１】特許第３８１４９０５号公報（段落００１０−００１２、図２−図５）
【特許文献２】特開２００４−１１９７９２号公報（段落００３４、００４２、００４３、図１、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２に記載の技術は、１回の残留吸着力の判定で、異常（残留吸着力が所定値より大きい）か正常（残留吸着力が所定値より小さい）かを判定し、その１回の判定で異常であれば、すぐに、本来の基板処理動作とは別の残留電荷除去動作に移行するのであるが、この残留電荷除去動作に移行すると、その間は本来の基板処理動作を行うことができないので、スループット（単位時間当たりの基板の処理能力）を大きく低下させるという課題がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術は、残留吸着力検知部で検出した残留吸着力（具体的にはリフトピンにかかる負荷）が所定値より小さいと判定した場合は、そのまま、本来の基板処理動作に進むのであるが、例えば検出系の異常で本来検出すべき負荷が検出できないとか、基板の位置が静電チャック上で大きくずれていてリフトピンにかかる負荷が小さい等のように、検出系（センサ系）や基板状態等に異常がある場合に、それを検出することができないという課題もある。
【０００８】
そこでこの発明は、静電チャックと基板間の残留吸着力の判定を慎重に行ってスループットの低下を抑えることができ、しかもセンサ系や基板状態等に異常がある場合にそれを検出することができる装置および方法を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る基板保持装置の一つは、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャック上の基板の端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、前記静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、前記押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置において、
前記押し上げの際に前記押し上げ部材に加わる力を検出する力（ちから）センサと、
前記力センサが検出する力を測定して、当該測定した力が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下のときは正常を表す正常信号を出力し、当該測定した力が前記下限値より小さいときは異常を表す異常信号を出力し、当該測定した力が前記上限値より大きいときは、所定時間待機した後に、前記力センサが検出している力を再測定して、当該再測定した力が前記下限値以上かつ前記上限値以下のときは正常を表す正常信号を出力し、当該再測定した力が前記下限値より小さいときは異常を表す異常信号を出力し、当該再測定した力が前記上限値より大きいときは異常を表す異常信号を出力する機能を有している制御装置とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
この発明に係る基板押し上げ状態判定方法の一つは、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャック上の基板の端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、前記静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、前記押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置において、前記静電チャックに印加する電圧を切った後に、前記押し上げ部材によって基板を押し上げる際の状態を判定する方法であって、
前記押し上げの際に前記押し上げ部材に加わる力を検出する力センサを設けておき、
前記力センサが検出する力を測定して、当該測定した力が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下のときは正常と判定し、当該測定した力が前記下限値より小さいときは異常と判定し、当該測定した力が前記上限値より大きいときは、所定時間待機した後に、前記力センサが検出している力を再測定して、当該再測定した力が前記下限値以上かつ前記上限値以下のときは正常と判定し、当該再測定した力が前記下限値より小さいときは異常と判定し、当該再測定した力が前記上限値より大きいときは異常と判定することを特徴としている。
【００１１】
上記押し上げの際には、静電チャックに印加する電圧は予め切られているので、力センサが検出する力は、静電チャックと基板間の残留吸着力に、基板の重さによる力を加えたものとなる。
【００１２】
この残留吸着力は、押し上げ部材によって基板の端付近を少しでも押し上げて基板を少しでも剥がすと、急速に弱まる。従って、初めの測定で残留吸着力が大きくて、力センサを用いて測定した力が上限値より大きくても、所定時間待機した後に再測定を行うと、その間に残留吸着力が低下して、力センサを用いて測定する力が上限値以下になることが期待できる。上限値以下になれば、正常と判定しても良く、この発明では正常と判定される。従ってこの発明によれば、残留吸着力の判定を慎重に行ってスループットの低下を抑えることができる。
【００１３】
一方、センサ系や基板状態等に異常がなければ、初めの測定時および再測定時のいずれにおいても、力センサは少なくとも基板の重さによる力を検出する。従って、力センサを用いて測定する力を下限値と比較することによって、センサ系や基板状態等に異常がある場合はそれを検出することができる。
【００１４】
初めの測定時の判定に用いる上限値および下限値を第１の上限値および第１の下限値とし、再測定時の判定に用いる上限値および下限値を第２の上限値および第２の下限値としても良い。そのようにすれば、各上限値および各下限値を、より状況に応じたものにすることができるので、より精密な判定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜４に記載の発明によれば、力センサが検出する力が初めの測定および判定で所定の上限値より大きくても、所定時間待機した後に再測定を行って所定の上限値より大きいか否かという判定を再び行うので、残留吸着力の判定を慎重に行ってスループットの低下を抑えることができる。しかも、力センサを用いて測定する力を所定の下限値と比較するので、センサ系や基板状態等に異常がある場合にそれを検出することができる。
【００１６】
請求項３、４に記載の発明によれば、初めの測定時の判定に用いる上限値および下限値を第１の上限値および第１の下限値とし、再測定時の判定に用いる上限値および下限値を第２の上限値および第２の下限値としているので、各上限値および各下限値を、より状況に応じたものにすることができ、より精密な判定を行うことができる、という更なる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、この発明に係る基板保持装置の機構部および力センサ周りの一実施形態を示す側面図であり、基板の離脱開始直前の状態の一例を示す。
【００１８】
この基板保持装置６０は、基板（例えば半導体基板）２を静電気によって吸着して保持する静電チャック４と、この静電チャック４を保持するホルダ１４と、静電チャック４上の基板２の端（一端）付近にその下から当接して基板２を押し上げるための押し上げ部材３４と、静電チャック４を駆動して（この実施形態では後述するように少し傾けて）押し上げ部材３４によって基板２を押し上げさせる駆動装置を兼ねている回転装置２２とを備えている。
【００１９】
更に、この基板保持装置６０は、図５に示すように、前記押し上げの際に押し上げ部材３４に、押し上げ方向に沿う方向に加わる力Ｆを検出する力センサ３６と、この力センサ３６が検出する力Ｆを測定して後述するような判定等の処理を行う制御装置５０とを備えている。押し上げ部材３４に加わる力Ｆは、基板２を押し上げることに伴って、反作用として基板２から押し上げ部材３４に加えられる力であると言うこともできる。押し上げ部材３４は、押し上げの際に基板２から加わる力を力センサ３６に伝達する働きもする。
【００２０】
押し上げ部材３４および力センサ３６は、この実施形態ではそれぞれ１個の場合を例にしているが、後述するようにこれに限られるものではない。後述する他の実施形態においても同様である。
【００２１】
回転装置２２は、この実施形態では、チャック駆動装置２０の一部を構成している。即ち、チャック駆動装置２０は、基板２を保持した静電チャック４およびホルダ１４を、回転軸２４を中心にして矢印Ｂに示すように往復回転させて、それらを立てた状態と、図１に示すように横に倒した状態（例えば実質的に水平状態）とに回転させる回転装置２２と、基板２を保持した静電チャック４、ホルダ１４および回転装置２２を、昇降軸２６を介して、矢印Ｙに示すように昇降させる昇降装置２８とを備えている。
【００２２】
基板２等を立てた状態で、基板２に例えばイオンビーム（図示省略）を照射して基板２にイオン注入等の処理を施すことができる。基板２を倒した状態で、基板搬送アーム３０との間で基板２の受け渡し（例えばイオン注入済の基板２と未注入の基板２との入れ換え）を行うことができる。その際、基板搬送アーム３０は、例えば図４に示すように水平面内で矢印Ｃのように往復方向に旋回させられる。基板２をこの基板搬送アーム３０（より具体的にはその基板支持部３２）と静電チャック４との間で受け渡しする際は、昇降装置２８によって基板２を載せた静電チャック４を下降させても良いし、その代わりに基板搬送アーム３０を上昇させても良いし、両者を併用しても良い。以下に述べる実施形態では静電チャック４を下降させる。
【００２３】
静電チャック４および吸着電源１６の構成の一例を図５に示す。この図５に示す電気的構成は、基板保持装置６０の以下に述べる各実施形態に共通である。
【００２４】
静電チャック４は、この例では、双極型と呼ばれるものであり、例えばセラミックス等から成る絶縁物６の表面近くに、二つの電極８、１０を設けた構造をしている。両電極８、１０は、例えば、共に半円形をしていて両者が相対向して円形を成すように絶縁物６内に埋め込まれている。この静電チャック４には、具体的にはその電極８、１０には、吸着電源１６から、吸着用の直流電圧（これを吸着電圧と呼ぶ）＋Ｖ、−Ｖがそれぞれ印加される。吸着電源１６は、この例では、上記電圧＋Ｖを印加する正電源１７と、上記電圧−Ｖを印加する負電源１８とを有している。
【００２５】
吸着電源１６から静電チャック４に上記吸着電圧を印加すると、基板２と電極８、１０間に正負の電荷が溜まり、その間に働くクーロン力によって基板２が吸着保持される。その状態で、基板２に例えばイオンビームを照射してイオン注入等の処理を施すことができる。
【００２６】
但し、静電チャック４および吸着電源１６の上記構成は一例であり、静電チャック４の電極構成を他のものにし、吸着電源１６の構成も当該電極構成に応じたものにしても良い。
【００２７】
再び図１を参照して、押し上げ部材３４は、非回転部（即ち静電チャック４が前記矢印Ｂのように回転するのに対してそのように回転しない部分）の一例としての昇降軸２６に固定された支持部材３８によって支持されている。従って押し上げ部材３４は、静電チャック４と共にＹ方向に昇降させられる。押し上げ部材３４と支持部材３８との間には、上記力センサ３６が設けられている。即ち力センサ３６は、より具体的には、押し上げ部材３４と支持部材３８との間に加わる力を検出する。力センサ３６は、例えば圧電素子を用いて構成されたものであるが、これに限られるものではない。支持部材３８の形状は、図示例のようなＬ形に限られるものではない。
【００２８】
押し上げ部材３４の先端部は、平面的に見て、例えば図４に示す例のように、倒した状態の静電チャック４上の基板２の周縁部の下方に位置している。押し上げ部材３４の先端部と静電チャック４上の基板２の下面との間には、押し上げ動作を行う前には、若干の（例えば数ｍｍ程度の）隙間が存在している。押し上げ部材３４は、例えばピン状のもの（この場合は押し上げピンとも呼ばれる）であるが、これに限られるものではない。その長さも、特定のものに限定されるものではない。例えば、力センサ３６を設ける位置を高くして、押し上げ部材３４の長さを非常に短くしても良い。
【００２９】
静電チャック４から基板２を離脱させる動作は、静電チャック４に印加する吸着電圧を切った後に行われる。この離脱動作は、詳しく見れば、この実施形態では次の二つの動作によって行われる。両動作は通常は一連の動作である。
【００３０】
（１）基板押し上げ動作
これは、押し上げ部材３４によって静電チャック４上の基板２の一端付近を少し押し上げる動作であり、初期離脱動作と呼ぶこともできる。具体的にはこの実施形態では、図１に示す離脱開始直前の状態から、矢印Ｂ1 に示すように、回転装置２２によって静電チャック４を押し上げ部材３４側に少し（例えば１〜２度程度）傾けて、図２に示すように、押し上げ部材３４によって基板２の一端付近を下から少し押し上げる。
【００３１】
このとき、図１、図２中に２点鎖線で示すように、予め基板搬送アーム３０をその基板支持部３２が基板２を受ける状態に待機させておいて、その状態で基板２を上記のようにして押し上げるのが好ましい。そのようにすれば、基板２を押し上げる際に基板２がずれることは殆どないけれども、仮に基板２がずれたとしても、基板支持部３２がその下に予め待機していて、静電チャック４から基板２が落下する恐れはないので、安全性が向上する。また、次に述べるように基板搬送アーム３０を基板２の離脱完成に利用することができ、しかも離脱完成後速やかに基板２を搬送することができるので、無駄な待ち時間がなくなり、スループットがより向上する。このことは、後述する他の実施形態においても同様である。
【００３２】
（２）離脱完成動作
これは、上記基板押し上げ動作に次いで、昇降装置２８によって静電チャック４等を下降させて、図３に示すように、基板２を基板搬送アーム３０に載せて、基板２を静電チャック４から完全に離脱させる動作である。
【００３３】
制御装置５０は、上記（１）の基板押し上げ動作の際に、次のような判定等の制御を行う機能を有している。
【００３４】
即ち、図６に示すように、吸着電圧を切り（ステップ１００）、上記（１）に示したような基板押し上げ動作を行わせ（ステップ１０１）、その際に力センサ３６が検出する力Ｆを測定する（ステップ１０２）。
【００３５】
なお、制御装置５０内または力センサ３６からの信号を増幅するアンプ（図示省略）内等に、力センサ３６が検出する力Ｆのピーク値を保持するピークホールド機能を持たせておいても良い。そのようにすれば、力センサ３６が検出する力Ｆのピーク値をより正確に測定することができる。
【００３６】
そして、上記測定した力Ｆを、所定の下限値ＦL および所定の上限値ＦH と比較して下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下（即ちＦL ≦Ｆ≦ＦH ）か否かを判定し（ステップ１０３）、下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下のときはステップ１０４に進んで正常を表す正常信号ＳN を出力し、下限値ＦL より小さい（即ちＦ＜ＦL ）ときはステップ１０５に進んで異常を表す異常信号ＳL を出力し、上限値ＦH より大きい（即ちＦ＞ＦH ）ときはステップ１０６に進んで所定時間Ｔ待機する。
【００３７】
上記上限値ＦH 、下限値ＦL および所定時間Ｔは、制御装置５０に予め設定しておけば良い（図５参照）。
【００３８】
上限値ＦH は、例えば、上記（１）の基板押し上げ動作の際に許容する最大の残留吸着力に、基板２の重さによる力を加えた値にしておけば良い。具体例を挙げると、１．５Ｎ〜２．０Ｎ（ニュートン）程度にしておけば良い。
【００３９】
下限値ＦL は、例えば、０より大で、しかも上記（１）の基板押し上げ動作時の基板２の重さによる力よりも小さい値にしておけば良い。具体例を挙げると、０．２Ｎ程度にしておけば良い。
【００４０】
所定時間Ｔは、あまり短いと後述する残留吸着力の低下が少なく、あまり長くするとスループットの低下につながるので、例えば、０．５秒〜１０秒程度の範囲内にすれば良く、その内でも、０．５秒〜５秒の範囲内が好ましく、１秒〜３秒の範囲内がより好ましい。例えば２秒にすれば良い。
【００４１】
そして、所定時間Ｔだけ待機した後に、力センサ３６が検出している力Ｆを再測定する（ステップ１０７）。この再測定の直前に、その前に測定した値を一旦リセットすれば良い。
【００４２】
そして、上記再測定した力Ｆを、上記下限値ＦL および上記上限値ＦH と比較して下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下（即ちＦL ≦Ｆ≦ＦH ）か否かを判定し（ステップ１０８）、下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下のときはステップ１０４に進んで正常を表す正常信号ＳN を出力し、下限値ＦL より小さい（即ちＦ＜ＦL ）ときはステップ１０５に進んで異常を表す異常信号ＳL を出力し、上限値ＦH より大きい（即ちＦ＞ＦH ）ときはステップ１０９に進んで、今度は、異常を表す異常信号ＳH を出力する。上記信号ＳN 、ＳL 、ＳH の出力については図５も参照。
【００４３】
上記信号ＳN 、ＳL 、ＳH の出力によって、制御装置５０における判定等の動作は一応終ったことになる。その後は、この信号ＳN 、ＳL 、ＳH を用いて、必要に応じて、様々な制御を行うことができる。また、必要に応じて、更なる動作を続行させても良い。これについては後述する。
【００４４】
上記（１）の押し上げ動作の際には、静電チャック４に印加する電圧は予め切られているので、力センサ３６が検出する力Ｆは、静電チャック４と基板２間の残留吸着力に、基板２の重さによる力を加えたものとなる。
【００４５】
この残留吸着力は、押し上げ部材３４によって基板２の端付近を少しでも押し上げて基板２を静電チャック４から少しでも剥がすと、急速に弱まる。これは、基板２が静電チャック４から剥がれた箇所から、静電チャック４表面の残留電荷による分極状態が崩れてこれが周りに拡散することになり、それによって残留吸着力は急速に弱まるからである。従って、初めの測定で残留吸着力が大きくて、力センサ３６を用いて測定した力Ｆが上限値ＦH より大きくても、所定時間Ｔ待機した後に再測定を行うと、その間に残留吸着力が低下して、力センサ３６を用いて測定する力が上限値ＦH 以下になることが期待できる。上限値ＦH 以下になれば、正常と判定しても良く、この基板保持装置６０では正常と判定される。
【００４６】
特許文献２に記載の技術では、上記のような残留吸着力の急速な低下に着目しておらず、１回の判定で異常であれば直ぐに、本来の基板処理動作とは別の残留電荷除去動作に移行するので、スループットを大きく低下させるのに対して、この基板保持装置６０では、上記のような残留吸着力の急速な低下に着目して、力センサ３６が検出する力Ｆが初めの測定および判定で上記上限値ＦH より大きくても、所定時間Ｔ待機した後に再測定を行って上限値ＦH より大きいか否かという判定を再び行うので、残留吸着力の判定を慎重に行ってスループットの低下を抑えることができる。このスループットは、この基板保持装置６０を経由して行う基板２の搬送、処理等のスループット、またはこの基板保持装置６０を備えているイオン注入装置等の装置のスループットのことであると言うこともできる。
【００４７】
一方、センサ系や基板状態等に異常がなければ、初めの測定時および再測定時のいずれにおいても、力センサ３６は少なくとも基板２の重さによる力を検出する。従って、力センサ３６を用いて測定する力Ｆを上記下限値ＦL と比較することによって、センサ系や基板状態等に異常がある場合はそれを検出することができる。例えば、力センサ３６の電気系統に断線があれば力センサ３６を用いて測定する力Ｆは０になるので、それを検出することができる。また、基板２の位置が静電チャック４上で大きくずれているとか、極端な場合に静電チャック４上に基板２が存在しないような場合は、押し上げ部材３４に加わる力が異常に小さくなって力センサ３６が検出する力が異常に小さくなるので、この異常を検出することができる。
【００４８】
図６を参照して説明した上記技術は、見方を変えれば、力センサ３６が検出する力Ｆを測定して、当該測定した力Ｆが、下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下のときは正常と判定し、下限値ＦL より小さいときは異常と判定し、上限値ＦH より大きいときは、所定時間Ｔ待機した後に、力センサ３６が検出している力Ｆを再測定して、当該再測定した力Ｆが、下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下のときは正常と判定し、下限値ＦL より小さいときは異常と判定し、上限値ＦH より大きいときは異常と判定する、基板押し上げ状態判定方法であると言うこともできる。
【００４９】
なお、初めの測定時の判定（上記ステップ１０３）に用いる上限値および下限値を第１の上限値および第１の下限値とし、再測定時の判定（上記ステップ１０８）に用いる上限値および下限値を、上記第１のものとは異なる第２の上限値および第２の下限値としても良い。そのようにすれば、各上限値および各下限値を、より状況に応じたものにすることができるので、より精密な判定を行うことができる。一方、図６に示す例のように、ステップ１０３、１０８のどちらの判定にも同じ下限値ＦL および上限値ＦH を用いると、下限値ＦL および上限値ＦH の設定が簡単になる。図７の場合も同様である。
【００５０】
上記第１の上限値および下限値ならびに第２の上限値および下限値の値の定め方は、例えば、前述した上限値ＦH および下限値ＦL の値の定め方とそれぞれ同様である。
【００５１】
図６に示すステップ１０４、１０５、１０９に続いて更なる動作を続行させる場合の例を図７に示す。図７に示す例では、正常信号ＳN の出力（ステップ１０４）に続いて、基板搬送アーム３０による基板２の搬送を行わせる（ステップ１１０）。異常信号ＳL の出力（ステップ１０５）に続いて、異常表示を行ない（ステップ１１１）、基板搬送アーム３０による基板２の搬送を停止させる。異常信号ＳH の出力（ステップ１０９）に続いて、異常表示を行ない（ステップ１１３）、基板搬送アーム３０による基板２の搬送を停止させる（ステップ１１４）。
【００５２】
その後は、例えば、ステップ１１３の異常表示を確認したオペレータによって、目視により基板２の状態を確認し、問題がなければ基板２の搬送を再開させ、仮に基板２が跳ね落ちる等の問題が見られた場合は、搬送が正常に行われるように復旧作業を実施した後に、基板２の搬送を再開させるようにしても良い。また、ステップ１１１の異常表示を確認したオペレータによって、基板２の状態異常や力センサ３６の電気系統に断線がないか等を目視等により確認し、問題がなければ基板２の搬送を再開させ、問題があればその問題箇所の復旧作業を行った後に、基板２の搬送を再開させるようにしても良い。
【００５３】
なお、（ア）信号ＳN 、ＳL 、ＳH のいずれが出力されても、少なくとも上記（２）の離脱完成動作までは完了させるようにしても良いし、（イ）異常信号ＳL またはＳH が出力された場合には上記（２）の離脱完了動作を行わないようにしても良い。図７は（ア）のようにする場合の例である。
【００５４】
次に、基板保持装置６０の他の実施形態を、上記実施形態との相違点を主体に説明する。
【００５５】
図８に示す実施形態のように、押し上げ部材３４、力センサ３６を支持する支持部材３８を、非上下動部（即ち静電チャック４が前記Ｙ方向に上下動するのに対してそのように上下動しない固定部）の一例としての真空容器内壁４０に固定しても良い。押し上げ部材３４と基板２の位置関係は、図１の実施形態で説明したのと同様である。
【００５６】
この実施形態の場合は、昇降装置２８によって静電チャック４をＹ1 方向に少し下降させることによって、図９に示すように、押し上げ部材３４によって基板２を押し上げることができる。即ち、上記（１）の基板押し上げ動作を行うことができる。従ってこの実施形態では、昇降装置２８が、静電チャック４を駆動して基板２を押し上げさせる駆動装置を兼ねている。回転装置２２は、基板２の離脱動作に必須のものではない。
【００５７】
図１０に示す実施形態のように、支持部材３８ひいてはそれに支持された押し上げ部材３４等を矢印Ｙ2 に示すように押し上げる昇降装置４２を設けても良い。昇降装置４２は、上記昇降軸２６に固定された支持部材４４に支持されている。押し上げ部材３４と基板２との位置関係は、図１の実施形態で説明したのと同様である。
【００５８】
この実施形態の場合は、昇降装置４２によって押し上げ部材３４をＹ2 方向に少し上昇させることによって、押し上げ部材３４によって基板２を押し上げることができる。即ち、上記（１）の基板押し上げ動作を行うことができる。従ってこの実施形態では、昇降装置４２が、押し上げ部材３４を駆動して基板２を押し上げさせる駆動装置を構成している。回転装置２２は、基板２の離脱動作に必須のものではない。
【００５９】
なお、必要に応じて、上記図６、図７に示したステップ１０８とステップ１０９との間で、ステップ１０６〜１０８と同様の動作を１回以上行うようにしても良い。
【００６０】
また、必要に応じて、基板２の端部付近を押し上げるための上記のような押し上げ部材３４を複数ｍ個（ｍは２以上の整数）設けても良い。その場合、複数ｍ個の押し上げ部材３４は、基板２の周縁部の全周に分散させて設けるよりも、一つの側にある程度近寄せて設けるのが好ましい。その辺りを起点として基板２を徐々に剥がし始めることができるからである。押し上げ部材３４を２個設けた場合の一例を図１１に示す。
【００６１】
押し上げ部材３４を複数ｍ個設ける場合、その内の１個の押し上げ部材３４について上記のような力センサ３６を設けても良いし、複数ｎ個（ｎは２≦ｎ≦ｍの整数）の押し上げ部材３４について上記のような力センサ３６をそれぞれ設けても良い。いずれの場合も、各力センサ３６は、上記押し上げの際に、担当する（対応する）押し上げ部材３４に加わる力を検出するものである。
【００６２】
押し上げ部材３４を複数ｍ個設ける場合、上記上限値ＦH 、下限値ＦL 等の上限値および下限値の値は、押し上げ部材３４の数に応じたものにすれば良い。例えば、１個の場合の１／ｍ程度にすれば良い。
【００６３】
複数ｎ個の押し上げ部材３４について力センサ３６をそれぞれ設ける場合、当該複数個の力センサ３６を用いて測定した力の中から一つを選択して、それを上記上限値ＦH 、下限値ＦL 等の上限値および下限値と比較して判定を行っても良い。
【００６４】
また、力センサ３６が検出する力Ｆを測定して当該測定した力を上記上限値および下限値と比較して上記判定を行う際に、（ア）力センサ３６が検出する力Ｆをそのまま上記測定した力として用いても良いし、（イ）力センサ３６が検出する力Ｆに処理を施した力（例えば、力センサ３６が検出する力Ｆに対して、所定値の加減乗除の内の少なくとも一つを行った力）を上記測定した力として用いても良いし、（ウ）力センサ３６が検出する力Ｆを面積当たりの力に、即ち圧力に変換したものを上記測定した力として用いても良い。上述した各実施形態は、上記（ア）の場合の例である。上記（ウ）は（イ）の一例であると言うこともできる。
【００６５】
また、基板２の押し上げの際に押し上げ部材３４に加わる圧力Ｐを検出するという考えもあるが、圧力Ｐは力Ｆを面積Ｓで割ったものであり、面積Ｓは押し上げ部材３４の寸法等によって決まる一定値であるから、この場合も実質的には力Ｆを検出していると言うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明に係る基板保持装置の機構部および力センサ周りの一実施形態を示す側面図であり、基板の離脱開始直前の状態の一例を示す。
【図２】図１に示す静電チャックを矢印Ｂ1 方向に少し傾けて基板を押し上げた状態の一例を示す側面図である。
【図３】図２に示す静電チャックを下降させて基板の離脱が完了した状態の一例を示す側面図である。
【図４】基板搬送アーム周りの一例を示す平面図である。
【図５】この発明に係る基板保持装置の電気的構成の一実施形態を示す図である。
【図６】図５に示す制御装置における制御内容の一例を示すフローチャートである。
【図７】図５に示す制御装置における制御内容の他の例を示すフローチャートである。
【図８】この発明に係る基板保持装置の機構部および力センサ周りの他の実施形態を示す側面図であり、基板の離脱開始直前の状態の一例を示す。
【図９】図８に示す静電チャックを矢印Ｙ1 方向に少し下降させて基板を押し上げた状態の一例を示す側面図である。
【図１０】この発明に係る基板保持装置の機構部および力センサ周りの更に他の実施形態を示す側面図であり、基板の離脱開始直前の状態の一例を示す。
【図１１】基板搬送アーム周りの他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６７】
２ 基板
４ 静電チャック
１６ 吸着電源
２０ チャック駆動装置
２２ 回転装置
２８ 昇降装置
３４ 押し上げ部材
３６ 力センサ
４２ 昇降装置
５０ 制御装置
６０ 基板保持装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばイオン注入装置、エッチング装置、薄膜形成装置等に用いられるものであって、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックを備える基板保持装置、および、静電チャックに印加する電圧を切った後に押し上げ部材によって基板を押し上げる際の状態を判定する基板押し上げ状態判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基板（例えば半導体基板）を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、静電チャック上の基板の一端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置が記載されている。
【０００３】
上記のような静電チャックに基板を吸着した後に、静電チャックに印加する電圧を切っても、ある程度の時間、静電チャックと基板との間に電荷が残留していて、残留吸着力が発生している。仮にこの残留吸着力が大きい状態で、静電チャックから基板を離脱させると、基板の跳ね、位置ずれ、割れ等の不都合が発生する。
【０００４】
この種の不都合の発生を防止する手段として、特許文献２には、基板を下から押し上げて離脱させるリフトピンにかかる負荷を残留吸着力として検出する残留吸着力検知部を設けておいて、それが検出した残留吸着力が所定値より大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合は、本来の基板処理動作とは別の残留電荷除去動作に進むようにする技術が記載されている。具体的には、残留電荷除去用の導電体ウエハを静電チャック上に搬入し、当該導電体ウエハを接地して残留電荷を除去した後、当該導電体ウエハを搬出することを行う。
【０００５】
【特許文献１】特許第３８１４９０５号公報（段落００１０−００１２、図２−図５）
【特許文献２】特開２００４−１１９７９２号公報（段落００３４、００４２、００４３、図１、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２に記載の技術は、１回の残留吸着力の判定で、異常（残留吸着力が所定値より大きい）か正常（残留吸着力が所定値より小さい）かを判定し、その１回の判定で異常であれば、すぐに、本来の基板処理動作とは別の残留電荷除去動作に移行するのであるが、この残留電荷除去動作に移行すると、その間は本来の基板処理動作を行うことができないので、スループット（単位時間当たりの基板の処理能力）を大きく低下させるという課題がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術は、残留吸着力検知部で検出した残留吸着力（具体的にはリフトピンにかかる負荷）が所定値より小さいと判定した場合は、そのまま、本来の基板処理動作に進むのであるが、例えば検出系の異常で本来検出すべき負荷が検出できないとか、基板の位置が静電チャック上で大きくずれていてリフトピンにかかる負荷が小さい等のように、検出系（センサ系）や基板状態等に異常がある場合に、それを検出することができないという課題もある。
【０００８】
そこでこの発明は、静電チャックと基板間の残留吸着力の判定を慎重に行ってスループットの低下を抑えることができ、しかもセンサ系や基板状態等に異常がある場合にそれを検出することができる装置および方法を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る基板保持装置の一つは、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャック上の基板の端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、前記静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、前記押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置において、
前記押し上げの際に前記押し上げ部材に加わる力を検出する力（ちから）センサと、
前記力センサが検出する力を測定して、当該測定した力が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下のときは正常を表す正常信号を出力し、当該測定した力が前記下限値より小さいときは異常を表す異常信号を出力し、当該測定した力が前記上限値より大きいときは、所定時間待機した後に、前記力センサが検出している力を再測定して、当該再測定した力が前記下限値以上かつ前記上限値以下のときは正常を表す正常信号を出力し、当該再測定した力が前記下限値より小さいときは異常を表す異常信号を出力し、当該再測定した力が前記上限値より大きいときは異常を表す異常信号を出力する機能を有している制御装置とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
この発明に係る基板押し上げ状態判定方法の一つは、基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャック上の基板の端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、前記静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、前記押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置において、前記静電チャックに印加する電圧を切った後に、前記押し上げ部材によって基板を押し上げる際の状態を判定する方法であって、
前記押し上げの際に前記押し上げ部材に加わる力を検出する力センサを設けておき、
前記力センサが検出する力を測定して、当該測定した力が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下のときは正常と判定し、当該測定した力が前記下限値より小さいときは異常と判定し、当該測定した力が前記上限値より大きいときは、所定時間待機した後に、前記力センサが検出している力を再測定して、当該再測定した力が前記下限値以上かつ前記上限値以下のときは正常と判定し、当該再測定した力が前記下限値より小さいときは異常と判定し、当該再測定した力が前記上限値より大きいときは異常と判定することを特徴としている。
【００１１】
上記押し上げの際には、静電チャックに印加する電圧は予め切られているので、力センサが検出する力は、静電チャックと基板間の残留吸着力に、基板の重さによる力を加えたものとなる。
【００１２】
この残留吸着力は、押し上げ部材によって基板の端付近を少しでも押し上げて基板を少しでも剥がすと、急速に弱まる。従って、初めの測定で残留吸着力が大きくて、力センサを用いて測定した力が上限値より大きくても、所定時間待機した後に再測定を行うと、その間に残留吸着力が低下して、力センサを用いて測定する力が上限値以下になることが期待できる。上限値以下になれば、正常と判定しても良く、この発明では正常と判定される。従ってこの発明によれば、残留吸着力の判定を慎重に行ってスループットの低下を抑えることができる。
【００１３】
一方、センサ系や基板状態等に異常がなければ、初めの測定時および再測定時のいずれにおいても、力センサは少なくとも基板の重さによる力を検出する。従って、力センサを用いて測定する力を下限値と比較することによって、センサ系や基板状態等に異常がある場合はそれを検出することができる。
【００１４】
初めの測定時の判定に用いる上限値および下限値を第１の上限値および第１の下限値とし、再測定時の判定に用いる上限値および下限値を第２の上限値および第２の下限値としても良い。そのようにすれば、各上限値および各下限値を、より状況に応じたものにすることができるので、より精密な判定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜４に記載の発明によれば、力センサが検出する力が初めの測定および判定で所定の上限値より大きくても、所定時間待機した後に再測定を行って所定の上限値より大きいか否かという判定を再び行うので、残留吸着力の判定を慎重に行ってスループットの低下を抑えることができる。しかも、力センサを用いて測定する力を所定の下限値と比較するので、センサ系や基板状態等に異常がある場合にそれを検出することができる。
【００１６】
請求項３、４に記載の発明によれば、初めの測定時の判定に用いる上限値および下限値を第１の上限値および第１の下限値とし、再測定時の判定に用いる上限値および下限値を第２の上限値および第２の下限値としているので、各上限値および各下限値を、より状況に応じたものにすることができ、より精密な判定を行うことができる、という更なる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、この発明に係る基板保持装置の機構部および力センサ周りの一実施形態を示す側面図であり、基板の離脱開始直前の状態の一例を示す。
【００１８】
この基板保持装置６０は、基板（例えば半導体基板）２を静電気によって吸着して保持する静電チャック４と、この静電チャック４を保持するホルダ１４と、静電チャック４上の基板２の端（一端）付近にその下から当接して基板２を押し上げるための押し上げ部材３４と、静電チャック４を駆動して（この実施形態では後述するように少し傾けて）押し上げ部材３４によって基板２を押し上げさせる駆動装置を兼ねている回転装置２２とを備えている。
【００１９】
更に、この基板保持装置６０は、図５に示すように、前記押し上げの際に押し上げ部材３４に、押し上げ方向に沿う方向に加わる力Ｆを検出する力センサ３６と、この力センサ３６が検出する力Ｆを測定して後述するような判定等の処理を行う制御装置５０とを備えている。押し上げ部材３４に加わる力Ｆは、基板２を押し上げることに伴って、反作用として基板２から押し上げ部材３４に加えられる力であると言うこともできる。押し上げ部材３４は、押し上げの際に基板２から加わる力を力センサ３６に伝達する働きもする。
【００２０】
押し上げ部材３４および力センサ３６は、この実施形態ではそれぞれ１個の場合を例にしているが、後述するようにこれに限られるものではない。後述する他の実施形態においても同様である。
【００２１】
回転装置２２は、この実施形態では、チャック駆動装置２０の一部を構成している。即ち、チャック駆動装置２０は、基板２を保持した静電チャック４およびホルダ１４を、回転軸２４を中心にして矢印Ｂに示すように往復回転させて、それらを立てた状態と、図１に示すように横に倒した状態（例えば実質的に水平状態）とに回転させる回転装置２２と、基板２を保持した静電チャック４、ホルダ１４および回転装置２２を、昇降軸２６を介して、矢印Ｙに示すように昇降させる昇降装置２８とを備えている。
【００２２】
基板２等を立てた状態で、基板２に例えばイオンビーム（図示省略）を照射して基板２にイオン注入等の処理を施すことができる。基板２を倒した状態で、基板搬送アーム３０との間で基板２の受け渡し（例えばイオン注入済の基板２と未注入の基板２との入れ換え）を行うことができる。その際、基板搬送アーム３０は、例えば図４に示すように水平面内で矢印Ｃのように往復方向に旋回させられる。基板２をこの基板搬送アーム３０（より具体的にはその基板支持部３２）と静電チャック４との間で受け渡しする際は、昇降装置２８によって基板２を載せた静電チャック４を下降させても良いし、その代わりに基板搬送アーム３０を上昇させても良いし、両者を併用しても良い。以下に述べる実施形態では静電チャック４を下降させる。
【００２３】
静電チャック４および吸着電源１６の構成の一例を図５に示す。この図５に示す電気的構成は、基板保持装置６０の以下に述べる各実施形態に共通である。
【００２４】
静電チャック４は、この例では、双極型と呼ばれるものであり、例えばセラミックス等から成る絶縁物６の表面近くに、二つの電極８、１０を設けた構造をしている。両電極８、１０は、例えば、共に半円形をしていて両者が相対向して円形を成すように絶縁物６内に埋め込まれている。この静電チャック４には、具体的にはその電極８、１０には、吸着電源１６から、吸着用の直流電圧（これを吸着電圧と呼ぶ）＋Ｖ、−Ｖがそれぞれ印加される。吸着電源１６は、この例では、上記電圧＋Ｖを印加する正電源１７と、上記電圧−Ｖを印加する負電源１８とを有している。
【００２５】
吸着電源１６から静電チャック４に上記吸着電圧を印加すると、基板２と電極８、１０間に正負の電荷が溜まり、その間に働くクーロン力によって基板２が吸着保持される。その状態で、基板２に例えばイオンビームを照射してイオン注入等の処理を施すことができる。
【００２６】
但し、静電チャック４および吸着電源１６の上記構成は一例であり、静電チャック４の電極構成を他のものにし、吸着電源１６の構成も当該電極構成に応じたものにしても良い。
【００２７】
再び図１を参照して、押し上げ部材３４は、非回転部（即ち静電チャック４が前記矢印Ｂのように回転するのに対してそのように回転しない部分）の一例としての昇降軸２６に固定された支持部材３８によって支持されている。従って押し上げ部材３４は、静電チャック４と共にＹ方向に昇降させられる。押し上げ部材３４と支持部材３８との間には、上記力センサ３６が設けられている。即ち力センサ３６は、より具体的には、押し上げ部材３４と支持部材３８との間に加わる力を検出する。力センサ３６は、例えば圧電素子を用いて構成されたものであるが、これに限られるものではない。支持部材３８の形状は、図示例のようなＬ形に限られるものではない。
【００２８】
押し上げ部材３４の先端部は、平面的に見て、例えば図４に示す例のように、倒した状態の静電チャック４上の基板２の周縁部の下方に位置している。押し上げ部材３４の先端部と静電チャック４上の基板２の下面との間には、押し上げ動作を行う前には、若干の（例えば数ｍｍ程度の）隙間が存在している。押し上げ部材３４は、例えばピン状のもの（この場合は押し上げピンとも呼ばれる）であるが、これに限られるものではない。その長さも、特定のものに限定されるものではない。例えば、力センサ３６を設ける位置を高くして、押し上げ部材３４の長さを非常に短くしても良い。
【００２９】
静電チャック４から基板２を離脱させる動作は、静電チャック４に印加する吸着電圧を切った後に行われる。この離脱動作は、詳しく見れば、この実施形態では次の二つの動作によって行われる。両動作は通常は一連の動作である。
【００３０】
（１）基板押し上げ動作
これは、押し上げ部材３４によって静電チャック４上の基板２の一端付近を少し押し上げる動作であり、初期離脱動作と呼ぶこともできる。具体的にはこの実施形態では、図１に示す離脱開始直前の状態から、矢印Ｂ1 に示すように、回転装置２２によって静電チャック４を押し上げ部材３４側に少し（例えば１〜２度程度）傾けて、図２に示すように、押し上げ部材３４によって基板２の一端付近を下から少し押し上げる。
【００３１】
このとき、図１、図２中に２点鎖線で示すように、予め基板搬送アーム３０をその基板支持部３２が基板２を受ける状態に待機させておいて、その状態で基板２を上記のようにして押し上げるのが好ましい。そのようにすれば、基板２を押し上げる際に基板２がずれることは殆どないけれども、仮に基板２がずれたとしても、基板支持部３２がその下に予め待機していて、静電チャック４から基板２が落下する恐れはないので、安全性が向上する。また、次に述べるように基板搬送アーム３０を基板２の離脱完成に利用することができ、しかも離脱完成後速やかに基板２を搬送することができるので、無駄な待ち時間がなくなり、スループットがより向上する。このことは、後述する他の実施形態においても同様である。
【００３２】
（２）離脱完成動作
これは、上記基板押し上げ動作に次いで、昇降装置２８によって静電チャック４等を下降させて、図３に示すように、基板２を基板搬送アーム３０に載せて、基板２を静電チャック４から完全に離脱させる動作である。
【００３３】
制御装置５０は、上記（１）の基板押し上げ動作の際に、次のような判定等の制御を行う機能を有している。
【００３４】
即ち、図６に示すように、吸着電圧を切り（ステップ１００）、上記（１）に示したような基板押し上げ動作を行わせ（ステップ１０１）、その際に力センサ３６が検出する力Ｆを測定する（ステップ１０２）。
【００３５】
なお、制御装置５０内または力センサ３６からの信号を増幅するアンプ（図示省略）内等に、力センサ３６が検出する力Ｆのピーク値を保持するピークホールド機能を持たせておいても良い。そのようにすれば、力センサ３６が検出する力Ｆのピーク値をより正確に測定することができる。
【００３６】
そして、上記測定した力Ｆを、所定の下限値ＦL および所定の上限値ＦH と比較して下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下（即ちＦL ≦Ｆ≦ＦH ）か否かを判定し（ステップ１０３）、下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下のときはステップ１０４に進んで正常を表す正常信号ＳN を出力し、下限値ＦL より小さい（即ちＦ＜ＦL ）ときはステップ１０５に進んで異常を表す異常信号ＳL を出力し、上限値ＦH より大きい（即ちＦ＞ＦH ）ときはステップ１０６に進んで所定時間Ｔ待機する。
【００３７】
上記上限値ＦH 、下限値ＦL および所定時間Ｔは、制御装置５０に予め設定しておけば良い（図５参照）。
【００３８】
上限値ＦH は、例えば、上記（１）の基板押し上げ動作の際に許容する最大の残留吸着力に、基板２の重さによる力を加えた値にしておけば良い。具体例を挙げると、１．５Ｎ〜２．０Ｎ（ニュートン）程度にしておけば良い。
【００３９】
下限値ＦL は、例えば、０より大で、しかも上記（１）の基板押し上げ動作時の基板２の重さによる力よりも小さい値にしておけば良い。具体例を挙げると、０．２Ｎ程度にしておけば良い。
【００４０】
所定時間Ｔは、あまり短いと後述する残留吸着力の低下が少なく、あまり長くするとスループットの低下につながるので、例えば、０．５秒〜１０秒程度の範囲内にすれば良く、その内でも、０．５秒〜５秒の範囲内が好ましく、１秒〜３秒の範囲内がより好ましい。例えば２秒にすれば良い。
【００４１】
そして、所定時間Ｔだけ待機した後に、力センサ３６が検出している力Ｆを再測定する（ステップ１０７）。この再測定の直前に、その前に測定した値を一旦リセットすれば良い。
【００４２】
そして、上記再測定した力Ｆを、上記下限値ＦL および上記上限値ＦH と比較して下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下（即ちＦL ≦Ｆ≦ＦH ）か否かを判定し（ステップ１０８）、下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下のときはステップ１０４に進んで正常を表す正常信号ＳN を出力し、下限値ＦL より小さい（即ちＦ＜ＦL ）ときはステップ１０５に進んで異常を表す異常信号ＳL を出力し、上限値ＦH より大きい（即ちＦ＞ＦH ）ときはステップ１０９に進んで、今度は、異常を表す異常信号ＳH を出力する。上記信号ＳN 、ＳL 、ＳH の出力については図５も参照。
【００４３】
上記信号ＳN 、ＳL 、ＳH の出力によって、制御装置５０における判定等の動作は一応終ったことになる。その後は、この信号ＳN 、ＳL 、ＳH を用いて、必要に応じて、様々な制御を行うことができる。また、必要に応じて、更なる動作を続行させても良い。これについては後述する。
【００４４】
上記（１）の押し上げ動作の際には、静電チャック４に印加する電圧は予め切られているので、力センサ３６が検出する力Ｆは、静電チャック４と基板２間の残留吸着力に、基板２の重さによる力を加えたものとなる。
【００４５】
この残留吸着力は、押し上げ部材３４によって基板２の端付近を少しでも押し上げて基板２を静電チャック４から少しでも剥がすと、急速に弱まる。これは、基板２が静電チャック４から剥がれた箇所から、静電チャック４表面の残留電荷による分極状態が崩れてこれが周りに拡散することになり、それによって残留吸着力は急速に弱まるからである。従って、初めの測定で残留吸着力が大きくて、力センサ３６を用いて測定した力Ｆが上限値ＦH より大きくても、所定時間Ｔ待機した後に再測定を行うと、その間に残留吸着力が低下して、力センサ３６を用いて測定する力が上限値ＦH 以下になることが期待できる。上限値ＦH 以下になれば、正常と判定しても良く、この基板保持装置６０では正常と判定される。
【００４６】
特許文献２に記載の技術では、上記のような残留吸着力の急速な低下に着目しておらず、１回の判定で異常であれば直ぐに、本来の基板処理動作とは別の残留電荷除去動作に移行するので、スループットを大きく低下させるのに対して、この基板保持装置６０では、上記のような残留吸着力の急速な低下に着目して、力センサ３６が検出する力Ｆが初めの測定および判定で上記上限値ＦH より大きくても、所定時間Ｔ待機した後に再測定を行って上限値ＦH より大きいか否かという判定を再び行うので、残留吸着力の判定を慎重に行ってスループットの低下を抑えることができる。このスループットは、この基板保持装置６０を経由して行う基板２の搬送、処理等のスループット、またはこの基板保持装置６０を備えているイオン注入装置等の装置のスループットのことであると言うこともできる。
【００４７】
一方、センサ系や基板状態等に異常がなければ、初めの測定時および再測定時のいずれにおいても、力センサ３６は少なくとも基板２の重さによる力を検出する。従って、力センサ３６を用いて測定する力Ｆを上記下限値ＦL と比較することによって、センサ系や基板状態等に異常がある場合はそれを検出することができる。例えば、力センサ３６の電気系統に断線があれば力センサ３６を用いて測定する力Ｆは０になるので、それを検出することができる。また、基板２の位置が静電チャック４上で大きくずれているとか、極端な場合に静電チャック４上に基板２が存在しないような場合は、押し上げ部材３４に加わる力が異常に小さくなって力センサ３６が検出する力が異常に小さくなるので、この異常を検出することができる。
【００４８】
図６を参照して説明した上記技術は、見方を変えれば、力センサ３６が検出する力Ｆを測定して、当該測定した力Ｆが、下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下のときは正常と判定し、下限値ＦL より小さいときは異常と判定し、上限値ＦH より大きいときは、所定時間Ｔ待機した後に、力センサ３６が検出している力Ｆを再測定して、当該再測定した力Ｆが、下限値ＦL 以上かつ上限値ＦH 以下のときは正常と判定し、下限値ＦL より小さいときは異常と判定し、上限値ＦH より大きいときは異常と判定する、基板押し上げ状態判定方法であると言うこともできる。
【００４９】
なお、初めの測定時の判定（上記ステップ１０３）に用いる上限値および下限値を第１の上限値および第１の下限値とし、再測定時の判定（上記ステップ１０８）に用いる上限値および下限値を、上記第１のものとは異なる第２の上限値および第２の下限値としても良い。そのようにすれば、各上限値および各下限値を、より状況に応じたものにすることができるので、より精密な判定を行うことができる。一方、図６に示す例のように、ステップ１０３、１０８のどちらの判定にも同じ下限値ＦL および上限値ＦH を用いると、下限値ＦL および上限値ＦH の設定が簡単になる。図７の場合も同様である。
【００５０】
上記第１の上限値および下限値ならびに第２の上限値および下限値の値の定め方は、例えば、前述した上限値ＦH および下限値ＦL の値の定め方とそれぞれ同様である。
【００５１】
図６に示すステップ１０４、１０５、１０９に続いて更なる動作を続行させる場合の例を図７に示す。図７に示す例では、正常信号ＳN の出力（ステップ１０４）に続いて、基板搬送アーム３０による基板２の搬送を行わせる（ステップ１１０）。異常信号ＳL の出力（ステップ１０５）に続いて、異常表示を行ない（ステップ１１１）、基板搬送アーム３０による基板２の搬送を停止させる。異常信号ＳH の出力（ステップ１０９）に続いて、異常表示を行ない（ステップ１１３）、基板搬送アーム３０による基板２の搬送を停止させる（ステップ１１４）。
【００５２】
その後は、例えば、ステップ１１３の異常表示を確認したオペレータによって、目視により基板２の状態を確認し、問題がなければ基板２の搬送を再開させ、仮に基板２が跳ね落ちる等の問題が見られた場合は、搬送が正常に行われるように復旧作業を実施した後に、基板２の搬送を再開させるようにしても良い。また、ステップ１１１の異常表示を確認したオペレータによって、基板２の状態異常や力センサ３６の電気系統に断線がないか等を目視等により確認し、問題がなければ基板２の搬送を再開させ、問題があればその問題箇所の復旧作業を行った後に、基板２の搬送を再開させるようにしても良い。
【００５３】
なお、（ア）信号ＳN 、ＳL 、ＳH のいずれが出力されても、少なくとも上記（２）の離脱完成動作までは完了させるようにしても良いし、（イ）異常信号ＳL またはＳH が出力された場合には上記（２）の離脱完了動作を行わないようにしても良い。図７は（ア）のようにする場合の例である。
【００５４】
次に、基板保持装置６０の他の実施形態を、上記実施形態との相違点を主体に説明する。
【００５５】
図８に示す実施形態のように、押し上げ部材３４、力センサ３６を支持する支持部材３８を、非上下動部（即ち静電チャック４が前記Ｙ方向に上下動するのに対してそのように上下動しない固定部）の一例としての真空容器内壁４０に固定しても良い。押し上げ部材３４と基板２の位置関係は、図１の実施形態で説明したのと同様である。
【００５６】
この実施形態の場合は、昇降装置２８によって静電チャック４をＹ1 方向に少し下降させることによって、図９に示すように、押し上げ部材３４によって基板２を押し上げることができる。即ち、上記（１）の基板押し上げ動作を行うことができる。従ってこの実施形態では、昇降装置２８が、静電チャック４を駆動して基板２を押し上げさせる駆動装置を兼ねている。回転装置２２は、基板２の離脱動作に必須のものではない。
【００５７】
図１０に示す実施形態のように、支持部材３８ひいてはそれに支持された押し上げ部材３４等を矢印Ｙ2 に示すように押し上げる昇降装置４２を設けても良い。昇降装置４２は、上記昇降軸２６に固定された支持部材４４に支持されている。押し上げ部材３４と基板２との位置関係は、図１の実施形態で説明したのと同様である。
【００５８】
この実施形態の場合は、昇降装置４２によって押し上げ部材３４をＹ2 方向に少し上昇させることによって、押し上げ部材３４によって基板２を押し上げることができる。即ち、上記（１）の基板押し上げ動作を行うことができる。従ってこの実施形態では、昇降装置４２が、押し上げ部材３４を駆動して基板２を押し上げさせる駆動装置を構成している。回転装置２２は、基板２の離脱動作に必須のものではない。
【００５９】
なお、必要に応じて、上記図６、図７に示したステップ１０８とステップ１０９との間で、ステップ１０６〜１０８と同様の動作を１回以上行うようにしても良い。
【００６０】
また、必要に応じて、基板２の端部付近を押し上げるための上記のような押し上げ部材３４を複数ｍ個（ｍは２以上の整数）設けても良い。その場合、複数ｍ個の押し上げ部材３４は、基板２の周縁部の全周に分散させて設けるよりも、一つの側にある程度近寄せて設けるのが好ましい。その辺りを起点として基板２を徐々に剥がし始めることができるからである。押し上げ部材３４を２個設けた場合の一例を図１１に示す。
【００６１】
押し上げ部材３４を複数ｍ個設ける場合、その内の１個の押し上げ部材３４について上記のような力センサ３６を設けても良いし、複数ｎ個（ｎは２≦ｎ≦ｍの整数）の押し上げ部材３４について上記のような力センサ３６をそれぞれ設けても良い。いずれの場合も、各力センサ３６は、上記押し上げの際に、担当する（対応する）押し上げ部材３４に加わる力を検出するものである。
【００６２】
押し上げ部材３４を複数ｍ個設ける場合、上記上限値ＦH 、下限値ＦL 等の上限値および下限値の値は、押し上げ部材３４の数に応じたものにすれば良い。例えば、１個の場合の１／ｍ程度にすれば良い。
【００６３】
複数ｎ個の押し上げ部材３４について力センサ３６をそれぞれ設ける場合、当該複数個の力センサ３６を用いて測定した力の中から一つを選択して、それを上記上限値ＦH 、下限値ＦL 等の上限値および下限値と比較して判定を行っても良い。
【００６４】
また、力センサ３６が検出する力Ｆを測定して当該測定した力を上記上限値および下限値と比較して上記判定を行う際に、（ア）力センサ３６が検出する力Ｆをそのまま上記測定した力として用いても良いし、（イ）力センサ３６が検出する力Ｆに処理を施した力（例えば、力センサ３６が検出する力Ｆに対して、所定値の加減乗除の内の少なくとも一つを行った力）を上記測定した力として用いても良いし、（ウ）力センサ３６が検出する力Ｆを面積当たりの力に、即ち圧力に変換したものを上記測定した力として用いても良い。上述した各実施形態は、上記（ア）の場合の例である。上記（ウ）は（イ）の一例であると言うこともできる。
【００６５】
また、基板２の押し上げの際に押し上げ部材３４に加わる圧力Ｐを検出するという考えもあるが、圧力Ｐは力Ｆを面積Ｓで割ったものであり、面積Ｓは押し上げ部材３４の寸法等によって決まる一定値であるから、この場合も実質的には力Ｆを検出していると言うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明に係る基板保持装置の機構部および力センサ周りの一実施形態を示す側面図であり、基板の離脱開始直前の状態の一例を示す。
【図２】図１に示す静電チャックを矢印Ｂ1 方向に少し傾けて基板を押し上げた状態の一例を示す側面図である。
【図３】図２に示す静電チャックを下降させて基板の離脱が完了した状態の一例を示す側面図である。
【図４】基板搬送アーム周りの一例を示す平面図である。
【図５】この発明に係る基板保持装置の電気的構成の一実施形態を示す図である。
【図６】図５に示す制御装置における制御内容の一例を示すフローチャートである。
【図７】図５に示す制御装置における制御内容の他の例を示すフローチャートである。
【図８】この発明に係る基板保持装置の機構部および力センサ周りの他の実施形態を示す側面図であり、基板の離脱開始直前の状態の一例を示す。
【図９】図８に示す静電チャックを矢印Ｙ1 方向に少し下降させて基板を押し上げた状態の一例を示す側面図である。
【図１０】この発明に係る基板保持装置の機構部および力センサ周りの更に他の実施形態を示す側面図であり、基板の離脱開始直前の状態の一例を示す。
【図１１】基板搬送アーム周りの他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６７】
２ 基板
４ 静電チャック
１６ 吸着電源
２０ チャック駆動装置
２２ 回転装置
２８ 昇降装置
３４ 押し上げ部材
３６ 力センサ
４２ 昇降装置
５０ 制御装置
６０ 基板保持装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャック上の基板の端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、前記静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、前記押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置において、
前記押し上げの際に前記押し上げ部材に加わる力を検出する力センサと、
前記力センサが検出する力を測定して、当該測定した力が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下のときは正常を表す正常信号を出力し、当該測定した力が前記下限値より小さいときは異常を表す異常信号を出力し、当該測定した力が前記上限値より大きいときは、所定時間待機した後に、前記力センサが検出している力を再測定して、当該再測定した力が前記下限値以上かつ前記上限値以下のときは正常を表す正常信号を出力し、当該再測定した力が前記下限値より小さいときは異常を表す異常信号を出力し、当該再測定した力が前記上限値より大きいときは異常を表す異常信号を出力する機能を有している制御装置とを備えていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャック上の基板の端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、前記静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、前記押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置において、前記静電チャックに印加する電圧を切った後に、前記押し上げ部材によって基板を押し上げる際の状態を判定する方法であって、
前記押し上げの際に前記押し上げ部材に加わる力を検出する力センサを設けておき、
前記力センサが検出する力を測定して、当該測定した力が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下のときは正常と判定し、当該測定した力が前記下限値より小さいときは異常と判定し、当該測定した力が前記上限値より大きいときは、所定時間待機した後に、前記力センサが検出している力を再測定して、当該再測定した力が前記下限値以上かつ前記上限値以下のときは正常と判定し、当該再測定した力が前記下限値より小さいときは異常と判定し、当該再測定した力が前記上限値より大きいときは異常と判定することを特徴とする基板押し上げ状態判定方法。
【請求項３】
基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャック上の基板の端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、前記静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、前記押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置において、
前記押し上げの際に前記押し上げ部材に加わる力を検出する力センサと、
前記力センサが検出する力を測定して、当該測定した力が所定の第１の下限値以上かつ所定の第１の上限値以下のときは正常を表す正常信号を出力し、当該測定した力が前記第１の下限値より小さいときは異常を表す異常信号を出力し、当該測定した力が前記第１の上限値より大きいときは、所定時間待機した後に、前記力センサが検出している力を再測定して、当該再測定した力が所定の第２の下限値以上かつ所定の第２の上限値以下のときは正常を表す正常信号を出力し、当該再測定した力が前記第２の下限値より小さいときは異常を表す異常信号を出力し、当該再測定した力が前記第２の上限値より大きいときは異常を表す異常信号を出力する機能を有している制御装置とを備えていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項４】
基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャック上の基板の端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、前記静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、前記押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置において、前記静電チャックに印加する電圧を切った後に、前記押し上げ部材によって基板を押し上げる際の状態を判定する方法であって、
前記押し上げの際に前記押し上げ部材に加わる力を検出する力センサを設けておき、
前記力センサが検出する力を測定して、当該測定した力が所定の第１の下限値以上かつ所定の第１の上限値以下のときは正常と判定し、当該測定した力が前記第１の下限値より小さいときは異常と判定し、当該測定した力が前記第１の上限値より大きいときは、所定時間待機した後に、前記力センサが検出している力を再測定して、当該再測定した力が所定の第２の下限値以上かつ所定の第２の上限値以下のときは正常と判定し、当該再測定した力が前記第２の下限値より小さいときは異常と判定し、当該再測定した力が前記第２の上限値より大きいときは異常と判定することを特徴とする基板押し上げ状態判定方法。
【請求項１】
基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャック上の基板の端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、前記静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、前記押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置において、
前記押し上げの際に前記押し上げ部材に加わる力を検出する力センサと、
前記力センサが検出する力を測定して、当該測定した力が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下のときは正常を表す正常信号を出力し、当該測定した力が前記下限値より小さいときは異常を表す異常信号を出力し、当該測定した力が前記上限値より大きいときは、所定時間待機した後に、前記力センサが検出している力を再測定して、当該再測定した力が前記下限値以上かつ前記上限値以下のときは正常を表す正常信号を出力し、当該再測定した力が前記下限値より小さいときは異常を表す異常信号を出力し、当該再測定した力が前記上限値より大きいときは異常を表す異常信号を出力する機能を有している制御装置とを備えていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャック上の基板の端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、前記静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、前記押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置において、前記静電チャックに印加する電圧を切った後に、前記押し上げ部材によって基板を押し上げる際の状態を判定する方法であって、
前記押し上げの際に前記押し上げ部材に加わる力を検出する力センサを設けておき、
前記力センサが検出する力を測定して、当該測定した力が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下のときは正常と判定し、当該測定した力が前記下限値より小さいときは異常と判定し、当該測定した力が前記上限値より大きいときは、所定時間待機した後に、前記力センサが検出している力を再測定して、当該再測定した力が前記下限値以上かつ前記上限値以下のときは正常と判定し、当該再測定した力が前記下限値より小さいときは異常と判定し、当該再測定した力が前記上限値より大きいときは異常と判定することを特徴とする基板押し上げ状態判定方法。
【請求項３】
基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャック上の基板の端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、前記静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、前記押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置において、
前記押し上げの際に前記押し上げ部材に加わる力を検出する力センサと、
前記力センサが検出する力を測定して、当該測定した力が所定の第１の下限値以上かつ所定の第１の上限値以下のときは正常を表す正常信号を出力し、当該測定した力が前記第１の下限値より小さいときは異常を表す異常信号を出力し、当該測定した力が前記第１の上限値より大きいときは、所定時間待機した後に、前記力センサが検出している力を再測定して、当該再測定した力が所定の第２の下限値以上かつ所定の第２の上限値以下のときは正常を表す正常信号を出力し、当該再測定した力が前記第２の下限値より小さいときは異常を表す異常信号を出力し、当該再測定した力が前記第２の上限値より大きいときは異常を表す異常信号を出力する機能を有している制御装置とを備えていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項４】
基板を静電気によって吸着して保持する静電チャックと、この静電チャック上の基板の端付近にその下から当接して基板を押し上げるための押し上げ部材と、前記静電チャックおよび押し上げ部材の少なくとも一方を駆動して、前記押し上げ部材によって基板を押し上げさせる駆動装置とを備える基板保持装置において、前記静電チャックに印加する電圧を切った後に、前記押し上げ部材によって基板を押し上げる際の状態を判定する方法であって、
前記押し上げの際に前記押し上げ部材に加わる力を検出する力センサを設けておき、
前記力センサが検出する力を測定して、当該測定した力が所定の第１の下限値以上かつ所定の第１の上限値以下のときは正常と判定し、当該測定した力が前記第１の下限値より小さいときは異常と判定し、当該測定した力が前記第１の上限値より大きいときは、所定時間待機した後に、前記力センサが検出している力を再測定して、当該再測定した力が所定の第２の下限値以上かつ所定の第２の上限値以下のときは正常と判定し、当該再測定した力が前記第２の下限値より小さいときは異常と判定し、当該再測定した力が前記第２の上限値より大きいときは異常と判定することを特徴とする基板押し上げ状態判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１８７１０６（Ｐ２００８−１８７１０６Ａ）
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１０２１（Ｐ２００７−２１０２１）
【出願日】平成１９年１月３１日（２００７．１．３１）
【出願人】（３０２０５４８６６）日新イオン機器株式会社 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月３１日（２００７．１．３１）
【出願人】（３０２０５４８６６）日新イオン機器株式会社 (161)
【Ｆターム（参考）】
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