JP2003303878A

JP2003303878A - 基板保持装置

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Publication number: JP2003303878A
Application number: JP2002108972A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Kususe; 治彦楠瀬
Original assignee: Lasertec Corp
Current assignee: Lasertec Corp
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2003-10-24
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: JP4058482B2

Abstract

(57)【要約】【課題】表面が撓むことなく基板を保持し、基板裏面の
汚染を低減することが可能な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、チャック
２、チャック台３、真空ポンプ４、圧力レギュレータ
５、加圧ポンプ６を備えている。チャック２は、上面に
ウエハ１を支持する第１の土手部２１が設けられ、この
土手部２１の内側に土手部２１よりも低く形成された第
２の土手部２２が設けられている。土手部２１及び２２
の間には真空経路２５が設けられ、土手部２２の内側に
は気流経路２６が設けられている。真空ポンプ４により
空間２４を減圧することで、ウエハ１を土手部２１の上
面に保持することができる。また、加圧ポンプ６により
空間２３を加圧することでウエハ１が下方に撓むことを
防止でき、表面が撓むことなくウエハ１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、液晶パネル基
板、カラーフィルタ基板、ＴＦＴ基板等の基板をチャッ
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一例とし
て、例えば特開平１０−２１８３６４号公報に掲載され
た基板保持装置が挙げられる。図８にこの基板保持装置
の構成例を示す。この基板保持装置は、ウエハ保持用ス
テージ１０、基台１１、ウエハ保持部１２、回転軸１６
を備えている。ウエハ保持用ステージ１０は、円板状の
基台１１と、この基台１１の周縁から上方に突出するウ
エハ保持部１２とを有し、このウエハ保持部１２に、ウ
エハ１の周辺部が吸着保持されている。具体的に説明す
ると、ウエハ保持部１２は、基台１１の周縁に沿ってそ
の全周にわたって伸びるよう形成され、このウエハ保持
部１２には、ウエハを吸着するための吸着用溝１３が形
成されている。基台１１には、当該基台１１の径方向に
伸び、両端の各々が吸着用溝１３に連通するよう、吸引
路１４が形成されている。そして、基台１１には、ウエ
ハ保持部１２によって囲まれた、ウエハ１と基台１１と
の間の空間Ｓを外気と連通させるための図示しない開放
用通路１５が、基台１１の厚み方向に貫通するよう形成
されている。

【０００４】ウエハ保持用ステージ１０における基台１
１の下面には、当該基台１１に対して垂直に伸びる回転
軸１６が設けられており、この回転軸１６には、その軸
方向に沿って伸び、一端が吸引路１４に連通し、他端が
当該回転軸１６の外周面に開口する空気通路１７が形成
されており、空気通路１７の他端には、適宜の吸引装置
（図示省略）が接続されている。また、回転軸１６の下
端には、モータ３０が設けられている。

【０００５】上記のウエハ保持用ステージ１０において
は、ウエハ保持部１２上にウエハ１が載置された状態で
吸引装置を作動させると、回転軸１６の空気通路１７お
よび吸引路１４を介して吸着用溝１３に負圧が作用さ
れ、この負圧による吸引力により、ウエハ１の周辺部が
ウエハ保持部１２に吸着されることによって当該ウエハ
１が保持される。ここで、吸着用溝１３に作用される負
圧の大きさは、例えば５００ｍｍＨｇ（絶対圧として２
６０ｍｍＨｇ）である。以上において、吸着用溝１３に
負圧が作用されることにより、ウエハ１の裏面とウエハ
保持部１２の上面との間の僅かな間隙を介して、ウエハ
１と基台１１との間の空間Ｓに存在する空気が吸引され
るが、この空間Ｓは、基台１１に形成された図示しない
開放用通路１５によって外気と連通しているので、ウエ
ハ１と基台１１との間の空間Ｓが減圧状態となることが
確実に防止される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来の基板保持装置は、ウエハ１の外
縁部が保持されるのみであり、ウエハ１の基台１１のウ
エハ保持部１３の内側部分を支持する構成を有しないの
で、この内側部分が自重により下方へ撓むことを防止で
きないという問題があった。

【０００７】本発明は上記の点を考慮してなされたもの
で、表面が撓むことなく基板を保持し、さらにウエハ裏
面接触面積を小さくすることが可能な基板保持装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【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、基板の外縁部を
支持する第１の土手部（例えば本実施の形態における土
手部２１）と、前記第１の土手部の内側に設けられ、前
記第１の土手部よりも低く形成された第２の土手部（例
えば本実施の形態における土手部２２）と、前記第１の
土手部及び前記第２の土手部の間に設けられた真空経路
（例えば本実施の形態における真空経路２５）を介して
前記基板を真空吸着する真空吸着手段（例えば本実施の
形態における真空ポンプ４）と、前記第２の土手部の内
側の領域を与圧する与圧手段（例えば本実施の形態にお
ける加圧ポンプ６）とを備えたものである。このような
構成により、基板が載置された際に、基板の下面、第１
の土手部及び第２の土手部に囲まれた空間を、真空経路
を介して真空ポンプにより減圧することで基板を確実に
保持することができ、また気流経路を介して加圧ポンプ
により第２の土手部の内側の空間を加圧することで、基
板がこの空間の減圧状態又は自重により下方に撓むこと
を防止することができる。

【０００９】前記第１の土手部と前記第２の土手部の高
さの差は約１０〜２０μｍであっても良い。このような
構成により、第１の土手部及び第２の土手部に囲まれた
空間を減圧することで基板を保持することができる。ま
た、第２の土手部の上面がウエハに接触しないので、ウ
エハとの接触面積を少なくしウエハ裏面の汚染をより効
果的に抑えることができる。

【００１０】さらに、外縁部にノッチ又はオリエンテー
ションフラットを有する基板を回転させる回転手段と、
前記回転手段により回転させた基板に対してレーザービ
ームを照射する照射手段と、前記照射手段により照射さ
れたレーザービームの反射光を受光し、前記基板のノッ
チ又はウエハ外周の位置を検出することにより基板の回
転角度又は基板位置を検出する検出手段とを備えても良
い。このような構成により、ウエハの回転角度及び、基
板が正確にチャックに載置されているか否かを確認する
ことができる。

【００１１】上述の基板は、ウエハであっても良い。こ
のような構成により、本発明にかかる基板保持装置をウ
エハに使用することも可能である。

【００１２】上述の基板は、液晶パネル基板であっても
良い。このような構成により、本発明にかかる基板保持
装置を液晶パネル基板に使用することも可能である。

【００１３】上述の基板は、カラーフィルタ基板であっ
ても良い。このような構成により、カラーフィルタ基板
に使用することも可能である。

【００１４】

【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６に基づいて説明する。発明の実施の形態．図１
は、本実施の形態にかかる基板保持装置の構成を示す。
図１に示すように、基板保持装置はチャック２、チャッ
ク台３、真空ポンプ４、圧力レギュレータ５、加圧ポン
プ６を備えている。

【００１５】チャック２は、例えばシリコン製の板状部
材であって、図１に示すように、上面にウエハ１を支持
する輪状の第１の土手部２１が設けられ、この土手部２
１の内側に土手部２１よりも１０μｍ程度低く形成され
た第２の土手部２２が設けられている。土手部２１の上
面にはウエハ１が載置されている。また、土手部２１及
び２２の間には、真空経路２５が設けられている。この
真空経路２５は、チャック台３に連通しており、さらに
真空ポンプ４に接続されている。真空ポンプ４により真
空経路２５を介して土手部２１及び土手部２２間の空間
を減圧することにより、ウエハ１を土手部２１の上面に
真空吸着によって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。また、チャック２は、土手部２
２よりも内側の部分に気流経路２６が設けられている。
気流経路２６は圧力レギュレータ５を介して加圧ポンプ
６に接続されている。この加圧ポンプ６により気流経路
２６及び圧力レギュレータ５を介してウエハ１、土手部
２２及びチャック２上面により囲まれる空間２３に気体
を送り込むことで、空間２３内部を加圧することが可能
である。この空間２３の内部が加圧されることで、ウエ
ハ１が空間２３の減圧状態又は自重により下方に撓むこ
とを防止することが可能である。

【００１６】図２は、図１における要部Ａの拡大断面図
を示す。土手部２２は、図２に示すように土手部２１よ
りも、例えば１０μｍ程度低く形成されているため、ウ
エハ１の下面及び土手部２２の上面間に空隙が構成され
ている。

【００１７】図３は、ウエハ１の平面図を示す。図３に
示すように、ウエハ１はその外縁部が土手部２１の上面
に接触して支持され、その内側に土手部２２と間隙を構
成する部分を有する。

【００１８】チャック台３は、後述するビーム出力器２
１から出力されたビームを反射する様に表面が鏡面加工
されているが、このチャック台３は散乱物体であっても
良い。

【００１９】真空ポンプ４は、真空経路２５を介して空
気を取り込むことにより土手部２１、２２及びウエハ１
下面により囲まれた空間２４内部を減圧する機能を有す
る。

【００２０】圧力レギュレータ５は、気流経路２６を介
して加圧ポンプ６から加えられた気体の圧力を制御する
機能を有する。加圧ポンプ６は、例えばモータ等により
構成され、外気等の気体を気流経路２６を通して送り出
すことにより空間２３内部を加圧することが可能であ
る。

【００２１】ここで、ウエハ１は、例えば以下のように
してチャック２に正確に載置される。

【００２２】まず本実施の形態における基板保持装置に
は、ＬＤ（レーザーダイオード）３１、集光レンズ３
２、反射手段３３及びＰＤ（フォトダイオード）３４が
設けられている。またウエハ１には、図５に示すよう
に、切り欠き部分であるノッチ１３が外縁部に設けられ
ている。ノッチ１３は、例えば幅及び長さが１ｍｍ程度
である。チャック台３には、図示しない回動機構が設け
られている。

【００２３】ＬＤ３１は、ウエハ１の位置を検出するた
めのレーザービームを出力する機能を有する。集光レン
ズ３２は、ＬＤ３１から出力されたレーザービームをウ
エハ１上の一点に集中させることが可能である。反射手
段３３は、ウエハ１又はチャック台３の上面を反射した
レーザービームを一方向に導くことが可能である。

【００２４】ＰＤ３４は、反射手段３３により導かれた
レーザービームの反射信号を検出する機能を有する。こ
れらのＬＤ３１、集光レンズ３２、反射手段３３、ＰＤ
３４は、ウエハ１の上方の検査光軸上及び、図５に示す
ようなノッチ検出光軸上の２箇所に設置されている。

【００２５】チャック２にウエハ１が載置されると、検
査光軸上及びノッチ検出光軸上に設けられた各々のＬＤ
３１がレーザービームを出力する。また、チャック台３
に設けられた図示しない回動機構が作動しチャック台
３、チャック２及びウエハ１が一体的に回動することに
よってウエハ１の外縁部をレーザービームが走査する。
そして、検査光軸上のＰＤ３４はウエハ１の上面を走査
したレーザービームの反射信号を検出する。ノッチ検出
光軸上のＰＤ３４は、ノッチ１３部分を走査したレーザ
ービームにより、図６に示すような、ウエハ１のエッジ
部分により徐々に低下し、さらにチャック台３の上面を
反射して徐々に上昇する反射信号を検出する。ノッチ検
出光軸上のＰＤ３４が、この反射信号のデータパスに基
づいてノッチ１３の位置を検出することで、ウエハ１の
位置を検出しチャック２に正確に載置されていることを
確認する。

【００２６】次に、本実施の形態にかかる基板保持装置
が上述のような構成を有することにより生じる作用効果
について説明する。まず、チャック２にウエハ１が載置
された際に、ウエハ１の下面、土手部２１の内周面、土
手部２２の外周面及びチャック２の上面の外縁部により
囲まれた空間２４が密閉されているので、真空ポンプ４
を作動させて真空経路２５を介してこの空間２４を減圧
することによりウエハ１をチャック２の上面に確実に保
持することができる。

【００２７】またこのとき、空間２３内部に存在する空
気がウエハ１の下面及び土手部２２の上面により形成さ
れる空隙を介して、真空ポンプ４に取り込まれるが、こ
の空間２３を、加圧ポンプ６により圧力レギュレータ５
及び気流経路２６を介して加圧することによって、空間
２３が減圧することを防止できる。このため、空間２３
の減圧状態によりウエハ１が下方に撓むことを防止する
ことができる。また、圧力レギュレータ５及び加圧ポン
プ６により空間２３の加圧状態を調整し、大気圧と同程
度若しくはそれ以上に加圧することによりウエハ１が下
方から押し上げられることで、ウエハ１の土手部２２よ
りも内側の部分が空間２３の減圧又は自重により下方へ
撓むことを防止することができる。従って、表面が撓む
ことなくウエハ１を保持することが可能である。さら
に、土手部２１によりウエハ１の外縁部のみを支持して
いるので、例えばチャック２の上面全範囲にウエハ１を
載置した場合における、チャック２の上面の塵やゴミが
ウエハ１との間に挟まることによるウエハ１の汚染の問
題の発生もない。特に、ウエハ１とチャック２とは、土
手部２１のみ接触し、その内側の土手部２２とは接触し
ないので、接触面積がより少なくて済み汚染の発生を抑
制できる。

【００２８】なお、ウエハ１の下面及び土手部２２の上
面間の空隙が１０μｍ程度に構成され狭小であるため、
この空隙から空間２４に流出する空気は僅かであり、空
間２４の減圧状態が急激に変化してウエハ１の保持が解
除されることも無い。ウエハ１は真空ポンプ４による真
空吸着によって継続して保持される。

【００２９】以上のような本実施の形態における基板保
持装置によれば、真空ポンプ４により空間２４を減圧す
ることで、ウエハ１を土手部２１の上面に確実に保持す
ることができる。また、加圧ポンプ６により空間２３を
加圧することで、ウエハ１の土手部２２より内側の部分
が空間２３の減圧状態又は自重により下方に撓むことを
防止できるので、表面が撓むことなくウエハ１を保持す
ることが可能である。さらに、ウエハ１の下面及び土手
部２２の上面間の空隙が狭小であり流出する空気は僅か
であるので、空間２３を加圧してもウエハ１を継続して
確実に保持することが可能である。

【００３０】その他の実施の形態．なお、上述の実施の
形態における基板保持装置において、空間２３は、例え
ば図７に示すように、土手部２１及び２２に接続された
仕切り板により複数の空間に区切られ、さらにこれらの
区切られた複数の空間毎に真空経路２５及び真空ポンプ
４が設けられて真空吸着を行うものであっても良い。ま
た、これらの区切られた空間の中から選択したものにお
いて、真空ポンプ４により真空吸着を行うとしても良
い。この場合はノッチ又はオリエンテーションフラット
部分からリークが有り、一部の区切られた空間の吸着圧
が小さくなっても、残りの区切られた部分で真空吸着で
きるので、ウエハ最外周の部分のみが接触する設計とす
ることができる。

【００３１】また、ウエハ１の自重による撓みのみを防
止する場合には、真空ポンプ４によりウエハ１の真空吸
着によって保持することを行わず、加圧ポンプ６による
空間２３の加圧のみを行うものとしても良い。

【００３２】ウエハ１の空間２３の減圧状態又は自重に
よる撓みを防止することができれば、気流経路２６、圧
力レギュレータ５及び加圧ポンプ６は、土手部２２の内
側の任意の箇所に設けることも可能である。また複数設
けることも可能である。

【００３３】また、ウエハ１の空間２４を減圧状態とす
ることができれば、真空経路２５及び真空ポンプ４は、
土手部２１及び２２間の任意の箇所に設けることも可能
である。また複数設けることも可能である。

【００３４】また、ウエハ１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、Ｇａ
Ａｓ、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。

【００３５】真空経路２３及び気流経路２５は複数設け
られていても良い。

【００３６】上述の実施の形態における基板保持装置
は、ウエハ１に限られず液晶パネル基板やカラーフィル
タ等に使用することも可能である。液晶パネル基板に使
用する場合には、例えばチャック２の当該液晶パネル基
板の下方の部分を板硝子等の透明の部材で構成すること
により全面透過照明が可能となる。

【００３７】圧力レギュレータ５は、気流中のゴミや塵
等を除去するためのフィルターを備えていても良い。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の基板保持装
置は、表面が撓むことなく基板を保持することが可能で
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】発明の実施の形態における基板保持装置の要部
Ａを示す拡大断面図である。

【図３】発明の実施の形態における基板保持装置のウエ
ハ１を示す図である。

【図４】発明の実施の形態における基板保持装置のノッ
チ１３を検出する構成を示す構成図である。

【図５】発明の実施の形態における基板保持装置の検査
光軸及びノッチ検出光軸を示す図である。

【図６】発明の実施の形態における基板保持装置のレー
ザービームの反射信号のデータパスを示す図である。

【図７】その他の実施の形態におけるチャック２を示す
構成図である。

【図８】従来の基板保持装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１ウエハ２チャック３チャック台４真空
ポンプ５圧力レギュレータ６加圧ポンプ１０ウエハ
保持用ステージ１１基台１２ウエハ保持部１３吸着用溝１
４吸引路１５開放用通路１６回転軸１７空気通路２１土手部２２土手部２３、２４空間２５真空経路２６気流経路
３０モータ３１ＬＤ３２集光レンズ３３反射手段３４
ＰＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の外縁部を支持する第１の土手部と、前記第１の土手部の内側に設けられ、前記第１の土手部
よりも低く形成された第２の土手部と、前記第１の土手部及び前記第２の土手部の間に設けられ
た真空経路を介して前記基板を真空吸着する真空吸着手
段と、前記第２の土手部の内側の領域を与圧する与圧手段とを
備えた基板保持装置。
【請求項２】前記第１の土手部と前記第２の土手部の高
さの差は約１０〜２０μｍであ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】外縁部にノッチ又はオリエンテーションフ
ラットを有する基板を回転させる回転手段と、前記回転手段により回転させた基板に対してレーザービ
ームを照射する照射手段と、前記照射手段により照射されたレーザービームの反射光
を受光し、前記基板のノッチ又はウエハ外周の位置を検
出することにより基板の回転角度又は基板位置を検出す
る検出手段とを備えた請求項１又は２記載の基板保持装
置。
【請求項４】前記基板は、ウエハであることを特徴とす
る請求項１乃至３記載の基板保持装置。
【請求項５】前記基板は、液晶パネル基板であることを
特徴とする請求項１乃至３記載の基板保持装置。
【請求項６】前記基板は、カラーフィルタ基板であるこ
とを特徴とする請求項１乃至３記載の基板保持装置。