JP2003152060A

JP2003152060A - 基板保持装置

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Publication number: JP2003152060A
Application number: JP2001348219A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Kususe; 治彦楠瀬
Original assignee: Lasertec Corp
Current assignee: Lasertec Corp
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2003-05-23
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: JP4333065B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の裏面を汚さず、基板の表面を平坦に吸着
する基板保持装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る基板保持装置は、シリコンウ
エハ１、チャック台２、真空チャック３、真空ポンプ
４、真空経路５１、５２、バルブ６１、６２、６３、６
４を備えている。チャック台２は、真空経路５１、５２
を備えている。シリコンウエハ１の下面、真空チャック
３の上面および土手部３１の内周面と、チャック台２の
上面、真空チャック３の下面、土手部３１の内周面、お
よび土手部３３の外周面により密閉された空間が形成さ
れている。真空ポンプ４によりこれらの密閉された空間
を減圧することで、シリコンウエハ１および真空チャッ
ク３を保持することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、基板を保持する基
板保持装置に係り、特に、真空吸着により基板を保持す
るものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体製造装置、測定装置、
検査装置等において、シリコンウエハ等の基板をチャッ
ク台に載置する際に、バキュームチャックによる真空吸
着によってチャック台表面に基板を保持する基板保持装
置が提案されている。

【０００３】このような従来の基板保持装置の構成例を
図８（ａ）、（ｂ）に示す。図８（ａ）は、従来の基板
保持装置の上面図である。図８（ｂ）は、従来の基板保
持装置の側面図である。この基板保持装置は、円板状の
チャック台２の上面に、図８（ａ）に示すように、土手
部２１、複数の凸部２２、真空経路２４を備えている。
土手部２１は、チャック台２の周囲にリング状に成形さ
れて設けられているものである。凸部２２は、等間隔に
配列されて設けられている。真空経路２４は、チャック
台２内部を貫通し、その一端部において図示しない真空
ポンプに接続されている。基板は、チャック台２の上面
に載置された後、真空ポンプにより、真空経路２４を介
して当該チャック台２の上面に真空吸着される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような構成を有す
る従来の基板保持装置は、チャック台の材質であるセラ
ミックに含まれる不純物が基板の裏面に付着する等の汚
染や、基板の裏面に付着していた異物がチャック台に付
着し、その後にチャック台に載置した別の基板の裏面に
この異物が移動して付着する等の汚染の問題があった。
この場合には、基板の裏面と土手部若しくは凸部との間
に不純物や異物が挟まるため基板表面に撓みが生じ、基
板を平坦に載置することができないという問題も生ず
る。また、チャック台は、一般にヒータテーブルやＸＹ
テーブルの上に取り付けられるため、簡単には取り外し
て洗浄することはできない。特に、セラミック製のチャ
ック台の場合には、洗浄すると溶剤とともに汚染物を吸
収する等の不具合が生ずる可能性がある。

【０００５】本発明は上記の点を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、基板の裏面を汚さず、基
板の表面を平坦に吸着する基板保持装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明にかかる基板保持装置は、前記基板を載置
し、当該基板を真空吸着するための真空経路（例えば、
本実施の形態における真空経路３４）を有する板状部材
（例えば、本発明の実施の形態における真空チャック
３）と、前記板状部材の下方に接触して設けられ、前記
真空経路を介して前記基板を真空吸着するための真空経
路（例えば、本実施の形態における真空経路５１）を有
するチャック台（例えば、本実施の形態におけるチャッ
ク台２）を備え、前記板状部材は、前記チャック台より
離脱可能としたものである。このような構成により、板
状部材を交換する、若しくは洗浄することで、基板の裏
面を汚さずに平坦に基板をチャック台に載置することが
できる。

【０００７】また、上述の板状部材は、前記基板側の面
に、複数の凸部と、当該板状部材の真空経路を取り囲む
土手部とを有することとしても良い。このような構成に
より、真空吸着によって基板を板状部材に確実に保持す
ることができる。さらに、基板と板状部材との接触面積
を少なくすることができるので、より効果的に基板の裏
面を汚さずに平坦に基板をチャック台に載置することが
できる。

【０００８】また、上述の板状部材は、前記チャック台
側の面に、複数の凸部を有しても良い。このような構成
により、板状部材とチャック台との接触面積を少なくし
板状部材を平坦にチャック台に載置することができるの
で、より効果的に基板を平坦にチャック台に載置するこ
とができる。

【０００９】また、上述の板状部材の基板側の面に設け
られた凸部と、チャック台側の面に設けられた凸部と
は、略重なる位置に設けることも可能である。このよう
な構成により、基板の自重及び大気と真空の圧力差によ
って、板状部材の基板側の凸部が下方に撓むことを防ぐ
ことができる。

【００１０】また、上述のチャック台は、前記板状部材
を真空吸着するための真空経路を有し、前記板状部材
は、前記チャック台側の面に当該チャック台の真空経路
を取り囲む土手部を有するとしても良い。このような構
成により、真空吸着によって板状部材をチャック台に確
実に保持することができる。さらに、板状部材とチャッ
ク台との接触面積を少なくすることができるので、より
効果的に基板の裏面を汚さずに平坦にチャック台に載置
することができる。

【００１１】また、上述の板状部材とは、前記基板と同
質の材料より構成されているとしても良い。このような
構成により、板状部材と基板との接触の際の磨耗によっ
てこれらの部材の成分以外の異物に汚染されることを効
果的に防ぐことができる。

【００１２】また、上述の基板は、シリコンウエハ又は
シリコンを主とする化合物であり、前記板状部材は、シ
リコンウエハより生成されたこととしても良い。このよ
うな構成により、板状部材と基板との接触の際の磨耗に
よってこれらの部材の成分以外の異物に汚染されること
を効果的に防ぐことができる。

【００１３】また、上述の板状部材が前記基板と同種材
料を主とする化合物で構成されているとしても良い。こ
のような構成により、板状部材と基板との接触の際の磨
耗によってこれらの部材の成分以外の異物に汚染される
ことを効果的に防ぐことができる。

【００１４】また、上述の基板は、多結晶シリコンであ
り、前記板状部材は、多結晶シリコンより生成されたこ
ととすることも可能である。このような構成により、板
状部材と基板との接触の際の磨耗を効果的に防ぐことが
できる。

【００１５】また、上述の基板の表面にカーボン、ダイ
ヤモンド、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯ ₂、又はフッ素樹脂
膜等付加しても良い。このような構成によっても、板状
部材と基板との接触の際の磨耗を効果的に防ぐことがで
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図７に基づいて説明する。発明の実施の形態１．図１は、本実施の形態１に係る基
板保持装置の構成を示す。本実施形態１においては、基
板とチャック台の間に板状部材からなる真空チャックを
設けている。基板保持装置は、図１に示すように、チャ
ック台２、真空チャック３、真空ポンプ４、真空経路５
１、５２、バルブ６１、６２、６３、６４を備えて構成
されている。

【００１７】図２は、図１における要部Ａの断面拡大図
である。図３は、図１における要部Ｂの断面拡大図であ
る。図４は、図１における要部Ｃの断面拡大図である。
図２に示すように、チャック台２上面に真空チャック３
が載置され、さらに真空チャック３上面にシリコンウエ
ハ１が載置されている。シリコンウエハ１は、その上面
にＩＣチップが形成されている。

【００１８】チャック台２は、例えばセラミック製であ
る。チャック台２をこのようにセラミックで構成する場
合には、不純物の発生を少なくするために、所定の材料
を合成して作成されたものであることが望ましい。チャ
ック台２は、シリコンウエハ１と直接接触しないため、
セラミック又は金属により構成しても良い。チャック台
２の内部には、シリコンウエハ１を真空吸着するための
真空経路５１と、真空チャック３を真空吸着するための
真空経路５２が設けられている。

【００１９】真空チャック３は、図５に示すような構成
を有し、例えばシリコンウエハ１と同一のシリコンイン
ゴットから切り出したウエハを成形したものである。こ
こで、図５（ａ）は、真空チャック３の上面図である。
図５（ｂ）は、真空チャック３の側面図である。図５
（ｃ）は、真空チャック３の下面図である。図５（ａ）
に示すように、真空チャック３の上面及び下面の周囲に
は、リング状の土手部３１が設けられ、さらに複数の凸
部３２が設けられている。土手部３１および凸部３２
は、真空チャック３の上面及び下面に、例えばサンドブ
ラスト加工によって形成される。このサンドブラスト加
工により、空気と共に切削材、又は研磨材等がノズルか
ら噴射されて、真空チャック３の表面に土手部３１、凸
部３２がパターン形成される。また、真空チャック３の
上面及び下面のパターンは、一致して重なるように形成
されている。土手部３１および凸部３２は、エッチング
により形成されても良い。具体的には、シリコンウエハ
１上に窒化膜または酸化膜等を設け、リソグラフィでパ
ターニングし、さらにドライエッチング又はウェットエ
ッチングによりパターンを形成する。

【００２０】凸部３２は、等間隔に配列されて設けられ
ている。凸部３２は、例えば円形断面を有する円柱又は
円錐であるが、矩形断面を有する角柱であっても良い。
また、真空チャック３には、真空経路３４が設けられて
いる。この真空経路３４は、図３及び図５（ｂ）、
（ｃ）に示すように、真空チャック３の中心部に形成さ
れた貫通孔と、土手部３３とにより構成されている。こ
の土手部３３は、真空チャック３の下面に、貫通孔を取
り囲むようにして設けられている。

【００２１】また、土手部３１は、シリコンウエハ１を
吸着するための真空経路３４を取り囲むように設けられ
たものである。そして、真空チャック３の上面側におい
ては、シリコンウエハ１の下面、真空チャック３の上面
および土手部３１の内周面により密閉された空間が形成
されている。また、真空チャック３の下面に設けられた
土手部３１は、当該真空チャック３をチャック台２に吸
着するための真空経路５２を少なくとも取り囲むように
設けられている。そして、真空チャック３の下面側にお
いては、チャック台２の上面、真空チャック３の下面、
土手部３１の内周面および土手部３３の外周面とによ
り、密閉された空間が形成されている。すなわち、真空
経路３４、および真空経路５１を介して真空ポンプ４に
より真空チャック３の上面の密閉された空間を減圧する
ことで、シリコンウエハ１を真空チャック３上面に保持
することが可能である。また、真空チャック３の下面の
密閉された空間を、真空経路５２を介して真空ポンプ４
により減圧することで、真空チャック３をチャック台２
上面に保持することが可能である。

【００２２】さらに、真空チャック３は、真空吸着を停
止し、外部気圧と同じ状態に戻すことで容易にチャック
台２から取り外して交換することが可能である。また、
シリコンウエハ洗浄設備によりこの真空チャック３を洗
浄し、その表面に付着した異物等を取り除いて繰り返し
使用することが可能である。真空チャック３は、シリコ
ンウエハ１との摩擦等によってシリコンウエハ１以外の
成分を有する異物の発生を防ぐため、シリコンウエハ１
と同じ材質であることが望ましい。また、真空チャック
３は、シリコンウエハ１と同様の材質とすることにより
大量に製造されているシリコンウエハ１を加工して真空
チャック３として用いることが可能となるので、その製
造が容易であり、さらにコスト低減化も実現できる。
又、真空チャック３の表面は、耐摩耗性、相手攻撃性等
を改善するため、カーボン、ダイヤモンド、ＳｉＣ、Ｓ
ｉＮ、ＳｉＯ₂、又はフッ素樹脂膜等のような汚染源に
なり難い物質をコーティングすることによりわずかに発
塵した場合にも問題を最小とすることができる。

【００２３】真空経路５１の経路上には、バルブ６１、
６２が設けられている。又、真空経路５２の経路上に
は、バルブ６３、６４が設けられている。バルブ６１及
び６３は、真空経路５１及び５２に外気を流入させる、
又は、外気を遮断するためのものである。バルブ６２及
び６４は、真空経路５１及び５２を真空ポンプ４に対し
て導通状態にする、又は、その導通状態を遮断するため
のものである。これらのバルブ６１、６２、６３、６４
を切替えて閉じることにより、シリコンウエハ１と真空
チャック３とを選択的に、若しくは両方を同時に真空吸
着によってチャック台２に保持することが可能である。
尚、真空吸着は、ある密閉空間を外気圧以下に減圧する
ことにより吸着することを言う。

【００２４】次に、本実施の形態１にかかる基板保持装
置の作用について説明する。まず真空チャック３は、チ
ャック台２の上面、真空チャック３の下面、真空チャッ
ク３の下面に設けられた土手部３１の内周面、および土
手部３３の外周面により形成された空間が密閉されてい
るので、バルブ６１、６２、６３を閉めるとともにバル
ブ６４を開け、真空経路５２を真空ポンプ４に対して導
通状態にしておいて、真空ポンプ４を作動させて真空経
路５２を介してこの空間を減圧し、さらにバルブ６４を
閉めて真空経路５２を遮断することにより、真空チャッ
ク３をチャック台２の上面に確実に保持することができ
る。

【００２５】また、シリコンウエハ１の下面、真空チャ
ック３の上面、および真空チャック３の上面に設けられ
た土手部３１の内周面により形成された空間が同様に密
閉されているので、バルブ６１、６３、６４を閉めると
ともにバルブ６２を開け、真空経路５１を真空ポンプ４
に対して導通状態にしておいて、真空ポンプ４を作動さ
せて真空経路３４、５１を介してこの空間を減圧し、さ
らにバルブ６２を閉めて真空経路５１を遮断することに
より、シリコンウエハ１を真空チャック３の上面に確実
に保持することができる。

【００２６】このとき、真空チャック３の上面及び下面
に形成された土手部３１および凸部３２のパターンが一
致し、重なっており、真空チャック３の上面の土手部３
１および凸部３２が、真空チャック３の下面の土手部３
１および凸部３２により支持されているので、真空チャ
ック３の上面の土手部３１および凸部３２に、検査時に
シリコンウエハ１に対して加わる外部からの力やシリコ
ンウエハ１自身の重さ及び大気と真空の圧力差が生じて
も下方に撓むことがない。このため、シリコンウエハ１
を平坦に保持することが可能である。

【００２７】そして、真空ポンプ４を停止させてバルブ
６１の外部空間との経路を導通状態にすることにより、
シリコンウエハ１の下面、真空チャック３の上面、およ
び真空チャック３の上面に設けられた土手部３１の内周
面により密閉された空間の減圧状態を解除することでシ
リコンウエハ１を容易に取り出すことができ、シリコン
ウエハ１を別のものに取替えることができる。

【００２８】さらに、真空ポンプ４を停止させてバルブ
６３の外部空間との経路を導通状態にすることにより、
チャック台２の上面、真空チャック３の下面、真空チャ
ック３の下面に設けられた土手部３１の内周面、および
土手部３３の外周面により密閉された空間の減圧状態を
解除することで真空チャック３を容易に取出すことがで
き、真空チャック３を容易に交換することができる。ま
た、真空チャック３は、シリコンウエハ１と形状等が略
同一であるので、例えば、特開２００１−２９８０１１
号公報や、特開２００１−２７４１３４号公報等に開示
されるシリコンウエハ洗浄設備によりこの真空チャック
３を洗浄することができ、真空チャック３に付着した異
物等を取除くことでこの真空チャック３を繰り返し使用
することができる。このように、真空チャック３を交換
および洗浄することにより、シリコンウエハ１及び真空
チャック３間、又は真空チャック３及びチャック台２間
に異物等が挟まりシリコンウエハ１表面に撓みが生ずる
ことが無く、シリコンウエハ１を真空チャック３の上面
に平坦に保持することが可能となる。

【００２９】以上のような本実施の形態１に係る基板保
持装置によれば、真空チャック３を容易に交換すること
ができ、またシリコンウエハ洗浄設備により洗浄し真空
チャック３表面に付着した異物等を取除くことにより、
シリコンウエハ１の裏面を汚さず、シリコンウエハ１の
表面を平坦に吸着し保持することができる。

【００３０】発明の実施の形態２．図６は、本実施の形
態２に係る基板保持装置の構成を示す。この基板保持装
置は、実施の形態１におけるものと同様の構成であり、
チャック台２、及び真空チャック３に構造的特徴を有し
ている。

【００３１】真空チャック３は、土手部３１および凸部
３２がその上面にのみ形成されており、下面は平坦な面
とされている。

【００３２】チャック台２は、実施の形態１における真
空チャック３の下面に設けられていた土手部３１、凸部
３２、土手部３３と同様の土手部２１、凸部２２、土手
部２３が、その上面に形成されている。

【００３３】本実施の形態２における基板保持装置は、
チャック台２の上面、真空チャック３の下面、チャック
台２に設けられた土手部２１の内周面および土手部２３
の外周面により密閉された空間が、真空経路５２を介し
て真空ポンプ４により減圧されて真空チャック３が保持
されることによって、実施の形態１と同様の効果を奏す
る。

【００３４】また、チャック台２の上面および真空チャ
ック３の上面に形成された土手部２１、３１、および凸
部２２、３２のパターンが一致し、重なっており、真空
チャック３上面の土手部３１および凸部３２が、チャッ
ク台２上面の土手部２１および凸部２２により支持され
ているので、真空チャック３上面の土手部３１および凸
部３２に、検査時にシリコンウエハ１に対して加わる外
部からの力やシリコンウエハ１自身の重さが生じても下
方に撓むことがない。このため、シリコンウエハ１を平
坦に保持することが可能である。

【００３５】以上のような構成によっても、シリコンウ
エハ１の裏面を汚さず、シリコンウエハ１の表面を平坦
に吸着し保持することができる。

【００３６】発明の実施の形態３．図７は、本実施の形
態３に係る基板保持装置の構成を示す。この基板保持装
置は、実施の形態１におけるものと同様の構成であり、
真空チャック３に構造的特徴を有している。

【００３７】真空チャック３は、土手部３１および凸部
３２がその上面にのみ形成されており、下面は平坦な面
とされている。

【００３８】本実施の形態３における基板保持装置は、
シリコンウエハ１の下面、真空チャック３の上面、およ
び真空チャック３の上面に設けられた土手部３１の内周
面により密閉された空間が真空経路５１を介して真空ポ
ンプ４により減圧されてシリコンウエハ１が保持される
ことによって、実施の形態１と同様の効果を奏する。

【００３９】以上のような構成によっても、シリコンウ
エハ１の裏面を汚さず、シリコンウエハ１の表面を平坦
に吸着し保持することができる。

【００４０】その他の実施の形態．なお、上述の実施の
形態１〜３における基板保持装置は、土手部３１がシリ
コンウエハ１を安定して保持することができれば、土手
部３１は真空チャック３の周囲に設けられていなくても
良く、真空チャック３の上面及び下面の任意の箇所に設
けることもできる。また、土手部３１は、同心円状に複
数設けることもできる。さらに、真空経路３４は、真空
チャック３に複数設けることもできる。

【００４１】また、シリコンウエハ１及び真空チャック
３は、多結晶シリコン、ガラスウエハ、ＳｉＣウエハ、
化合物ウエハ（例えば、ＧａＡｓ、ＧａＰ等）、若しく
は液晶表示装置のガラス基板等とすることもできる。特
に、多結晶シリコンは、加工性が良いので望ましい。真
空チャック３は、複数備えることもできる。

【００４２】さらに、真空チャック３は、真空吸着に限
られず接着剤等により保持することもできる。この場合
には、熱可塑性接着剤、放射線硬化型接着剤等を用いる
こともできる。真空チャック３は、使い捨てにすること
もできる。この場合には、真空チャック３は、金属等と
することもできる。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の基板保持装
置は、基板の裏面を汚さず、基板の表面を平坦に吸着す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態１における基板保持装置を示
す概略構成図である。

【図２】発明の実施の形態１における基板保持装置の要
部Ａを示す断面拡大図である。

【図３】発明の実施の形態１における基板保持装置の要
部Ｂを示す断面拡大図である。

【図４】発明の実施の形態１における基板保持装置の要
部Ｃを示す断面拡大図である。

【図５】発明の実施の形態１における基板保持装置の真
空チャック３を示す構成図である。

【図６】発明の実施の形態２における基板保持装置を示
す要部拡大図である。

【図７】発明の実施の形態３における基板保持装置を示
す要部拡大図である。

【図８】従来の基板保持装置のチャック台２を示す構成
図である。

【符号の説明】

１シリコンウエハ２チャック台３真空チャッ
ク４真空ポンプ２１土手部２２凸部２３土手部２４真空
経路３１土手部３２凸部３３土手部３４真空経路５１、５
２真空経路６１、６２、６３、６４バルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空吸着により基板を保持する基板保持装
置であって、前記基板を載置し、当該基板を真空吸着するための真空
経路を有する板状部材と、前記板状部材の下方に接触して設けられ、前記真空経路
を介して前記基板を真空吸着するための真空経路を有す
るチャック台を備え、前記板状部材は、前記チャック台
より離脱可能とした基板保持装置。
【請求項２】前記板状部材は、前記基板側の面に、複数
の凸部と、当該板状部材の真空経路を取り囲む土手部と
を有することを特徴とする請求項１記載の基板保持装
置。
【請求項３】前記板状部材は、前記チャック台側の面
に、複数の凸部を有することを特徴とする請求項２記載
の基板保持装置。
【請求項４】前記板状部材の基板側の面に設けられた凸
部と、チャック台側の面に設けられた凸部とは、略重な
る位置に設けられたことを特徴とする請求項３記載の基
板保持装置。
【請求項５】前記チャック台は、前記板状部材を真空吸
着するための真空経路を有し、前記板状部材は、前記チャック台側の面に当該チャック
台の真空経路を取り囲む土手部を有することを特徴とす
る請求項３又は４記載の基板保持装置。
【請求項６】前記板状部材とは、前記基板と同質の材料
より構成されていることを特徴とする請求項１乃至５記
載の基板保持装置。
【請求項７】前記板状部材が前記基板と同種材料を主と
する化合物で構成されていることを特徴とする請求項１
乃至５記載の基板保持装置。
【請求項８】前記基板は、シリコンウエハであり、前記
板状部材は、シリコンウエハより生成されたことを特徴
とする請求項１乃至６記載の基板保持装置。
【請求項９】前記基板は、多結晶シリコンであり、前記
板状部材は、多結晶シリコンより生成されたことを特徴
とする請求項１乃至７記載の基板保持装置。
【請求項１０】前記基板の表面にカーボン、ダイヤモン
ド、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯ₂、又はフッ素樹脂膜等を
付加したことを特徴とする請求項１乃至９記載の基板保
持装置。