JP2008078443A - 基板保持装置、基板保持装置の製造方法、基板の保持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を補強することができるとともに、基板に悪影響を及ぼすことを抑えることができる基板保持装置、基板保持装置の製造方法、基板の保持方法を提供する。
【解決手段】基板保持装置１２は、基板１１の強度を補強するために用いられ、負圧によって基板１１と固定される。基板保持装置１２は、第１保持装置１６と、第２保持装置１７とを有し、互いが接合されている。第１保持装置１６は、基板１１と密着する面である基板吸着面１８と、基板１１と基板保持装置１２との間にある気体を除去するための流路１９及び吸引孔２０とを有する。第２保持装置１７は、第１保持装置１６に接合されて用いられ、気体を流通又は遮断するとともに基板保持装置１２に基板１１を保持するための弁２１と、弁２１と繋がって形成され弁２１の開閉動作を補助する突起部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の強度を補強することのできる基板保持装置、基板保持装置の製造方法、基板の保持方法に関する。

上記した基板（例えば、ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical System）は、例えば、ノズルプレートのように膜や微細孔、溝などを有し、半導体製造装置やマイクロマシンなど用いて形成される。特に、マイクロマシンを用いて加工する際、基板が薄く基板の強度が弱いことから、基板が破損するという問題がある。

そこで、特許文献１に記載のように、基板の強度を補強するための補強板に、基板を固定して加工を行っている。基板と補強板とを固定するのに、例えば、接着剤（樹脂）を用いている。半導体製造装置による基板へのプロセス形成が終わった後、例えば、基板の表面側と補強板とを固定し、基板の裏面側を研磨して所望の厚みにする。その後、基板と補強板とを分離するとともに、基板から接着剤を取り除くことにより、製品（チップ）が完成する。

特開２００３−３４７４７４号公報

しかしながら、基板と補強板との固定力を高めるために接着剤の強度を強くすると、基板と補強板とを分離した際に、基板から接着剤が剥がれ難くなる。一方、接着剤を剥がし易くするために接着剤の強度を弱くすると、基板への加工中（研磨など）に補強板と基板とがずれてしまう。また、基板から接着剤を取り除くために、洗浄工程が増えるという問題がある。更に、接着剤が基板に形成された微細孔の中に入り込み、ノズルプレートとしての機能に悪影響を及ぼすという問題がある。

本発明は、基板を補強することができるとともに、基板に悪影響を及ぼすことを抑えることができる基板保持装置、基板保持装置の製造方法、基板の保持方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る基板保持装置は、基板を保持する基板保持装置であって、前記基板保持装置における第１面に前記基板を負圧によって固定するために気体の流通が可能な孔と、前記孔に接続され前記気体の流通又は遮断を行う弁と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、孔を介して気体を吸引することにより基板保持装置に基板を吸着（密着）させることが可能となり、吸着させた状態で弁を閉状態にすることにより、基板保持装置に基板を吸着固定することができる。よって、基板の強度を補強することができるとともに、接着剤を用いて基板と基板保持装置とを固定する方法と比較して、基板に接着剤が付着するなど基板に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。加えて、接着剤を用いた場合のように、基板に付着した接着剤を洗浄する工程を省くことができる。

上記課題を解決するために、本発明に係る基板保持装置は、基板を保持する基板保持装置であって、前記基板保持装置における第１面に前記基板を負圧によって固定するために気体の流通が可能な流路と、前記流路に接続され前記気体の流通又は遮断を行う弁と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、流路を介して気体を吸引することにより基板保持装置に基板を吸着（密着）させることが可能となり、吸着させた状態で弁を閉状態にすることにより、基板保持装置に基板を吸着固定することができる。よって、基板の強度を補強することができるとともに、接着剤を用いて基板と基板保持装置とを固定する方法と比較して、基板に接着剤が付着するなど基板に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。加えて、接着剤を用いた場合のように、基板に付着した接着剤を洗浄する工程を省くことができる。

上記課題を解決するために、本発明に係る基板保持装置は、基板を保持する基板保持装置であって、前記基板保持装置における第１面に前記基板を負圧によって固定するために気体の流通が可能な孔及び流路と、前記孔及び前記流路に接続され前記気体の流通又は遮断を行う弁と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、孔及び流路を介して気体を吸引することにより基板保持装置に基板を吸着（密着）させることが可能となり、吸着させた状態で弁を閉状態にすることにより、基板保持装置に基板を吸着固定することができる。よって、基板の強度を補強することができるとともに、接着剤を用いて基板と基板保持装置とを固定する方法と比較して、基板に接着剤が付着するなど基板に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。加えて、接着剤を用いた場合のように、基板に付着した接着剤を洗浄する工程を省くことができる。

本発明に係る基板保持装置では、前記孔は、前記第１面における前記基板を構成するチップ領域に対応する領域内に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、基板保持装置におけるチップ領域に対応する領域内に孔が形成されているので、基板保持装置に基板を吸着固定できるとともに、基板からチップに分割された際、孔が露出することを防ぐことができる。よって、孔を介してチップが吸引固定された状態を維持することが可能となり、チップが散乱することを抑えることができる。

本発明に係る基板保持装置では、前記流路は、前記第１面における前記基板を構成するチップ領域に対応する領域内に繋がって形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、基板保持装置におけるチップ領域に対応する領域内に流路が繋がって形成されているので、基板保持装置に基板を吸着固定できるとともに、基板からチップに分割された際、流路が露出することを防ぐことができる。よって、流路を介してチップが吸引固定された状態を維持することが可能となり、チップが散乱することを抑えることができる。

本発明に係る基板保持装置では、前記孔及び流路は、前記第１面における前記基板を構成するチップ領域に対応する領域内に繋がって形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、基板保持装置におけるチップ領域に対応する領域内に孔及び流路が繋がって形成されているので、基板保持装置に基板を吸着固定できるとともに、基板からチップに分割された際、孔及び流路が露出することを防ぐことができる。よって、孔及び流路を介してチップが吸引固定された状態を維持することが可能となり、チップが散乱することを抑えることができる。

本発明に係る基板保持装置では、前記弁は、基板保持装置を構成する基材の一部で形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、基材（基板保持装置）の一部を用いて弁を形成するので、弁を新たな材料を用いて形成する場合と比較して、用いる材料を少なくすることができる。

本発明に係る基板保持装置では、前記基板保持装置は、前記孔及び前記流路が形成され前記基板を固定する第１保持装置と、前記第１保持装置と接合され前記孔及び前記流路と接続される前記弁を備える第２保持装置と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、孔、流路、弁などを、第１保持装置及び第２保持装置に分けて形成されているので、一体の基板保持装置に孔、流路、弁を形成する場合と比べ、比較的簡単に形成することができる。

本発明に係る基板保持装置では、前記弁は、外部からの吸引力によって作動することを特徴とする。

この構成によれば、吸引力によって弁が作動するので、吸引力を用いて弁を開状態にするとともに、基板と基板保持装置との間にある気体を除去することが可能となる。また、吸引力を停止することにより、基板保持装置に基板を負圧によって吸着固定させることができる。

本発明に係る基板保持装置では、前記弁には、弁を開閉させる弁開閉機構と接触することが可能な突起部が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、弁開閉機構が突起部と接離可能に設けられているので、弁開閉機構を介して突起部を移動させることにより、突起部と繋がっている弁を撓ませたり元の状態に戻したりすることが可能となり、弁を開閉させることができる。よって、基板と基板保持装置とを分離する際、負圧によって固定された弁を開いて負圧を開放させることができる。また、基板と基板保持装置とを固定させる際、弁を確実に開状態にさせることができる。

本発明に係る基板保持装置では、前記弁に、前記弁を屈曲させることが可能な屈曲応力発生部材が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、屈曲応力発生部材が屈曲することによって、屈曲応力発生部材と接続された弁を屈曲させる（弁に振動を与える）ことが可能となる。よって、負圧の力によって固定された弁を開く際、開きやすくさせることができる。

上記課題を解決するために、本発明に係る基板保持装置の製造方法は、基板を保持する基板保持装置の製造方法であって、前記基板保持装置は、前記基板が負圧によって固定される第１面を有する第１保持装置と、前記第１保持装置と接合される第２保持装置とを含み、前記第１保持装置に気体の流通が可能な孔及び流路を形成する工程と、前記第２保持装置に前記孔及び前記流路と接続され前記気体の流通又は遮断を行う弁を形成する工程と、前記第１保持装置と前記第２保持装置とを接合する工程と、を有することを特徴とする。

この製造方法によれば、第１保持装置に孔及び流路を形成し、第２保持装置に弁を形成したあと、第１保持装置と第２保持装置とを接合して基板保持装置を製造するので、一体の基板保持装置に孔、流路、弁を形成する場合と比べ、比較的簡単に形成することができる。更に、負圧によって基板と基板保持装置とを固定させるので、接着剤を用いて基板と基板保持装置とを固定する方法と比較して、基板に接着剤が残るなど基板に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。加えて、接着剤を用いた場合のように、基板に残った接着剤を洗浄する工程を省くことができる。

本発明に係る基板保持装置の製造方法では、前記弁を形成する工程は、前記弁を開閉させるための弁開閉機構と接触することが可能な突起部を含んで形成することを特徴とする。

この製造方法によれば、基板保持装置に弁と繋がった突起部を形成するので、突起部に弁開閉機構を接触させて突起部を移動させることが可能となる。よって、突起部の移動に伴い突起部と繋がっている弁を撓ませたり元の状態に戻したりすることができ、弁を開閉させることができる。これにより、基板と基板保持装置とを分離する際、負圧によって固定された弁を開いて負圧を開放させることができる。また、基板と基板保持装置とを固定させる際、弁を確実に開状態にすることができる。

本発明に係る基板保持装置の製造方法では、前記孔及び流路を形成する工程は、前記第１面における前記基板を構成するチップ領域に対応する領域内に繋げて形成することを特徴とする。

この製造方法によれば、チップ領域に対応する領域毎に、孔及び流路を繋げて形成するので、基板保持装置に基板を吸着固定できるとともに、基板からチップに分割された際、孔及び流路が露出することを防ぐことができる。よって、孔及び流路を介してチップが吸引固定された状態を維持することが可能となり、チップが散乱することを抑えることができる。

本発明に係る基板保持装置の製造方法では、前記接合する工程は、陽極接合法を用いることを特徴とする。

この製造方法によれば、陽極接合法を用いるので、例えば、第１保持装置にガラスを用い、第２保持装置にシリコンや金属等を用いることで、接着剤などを用いることなく比較的簡易な方法で第１保持装置と第２保持装置とを接合させることができる。

上記課題を解決するために、本発明に係る基板の保持方法は、基板保持装置に基板を負圧によって保持する基板の保持方法であって、前記基板保持装置は、前記基板を保持する第１面と、気体の流通が可能な孔及び流路と、前記孔及び前記流路と接続され気体の流通又は遮断を行う弁と、前記弁を開閉させる弁開閉機構と接触可能に前記弁と繋がって形成された突起部と、を有し、前記基板を前記基板保持装置における前記第１面上に載置する工程と、前記弁開閉機構を介して前記突起部を押圧又は吸引して前記弁を開状態にする工程と、前記基板と前記基板保持装置との間にある前記気体を吸引し、前記基板と前記基板保持装置とを負圧によって密着させる工程と、前記突起部を元の状態に戻すとともに前記弁を閉状態にして、前記基板と前記基板保持装置とを負圧によって保持する工程と、を有することを特徴とする。

この方法によれば、負圧によって基板と基板保持装置とを固定させるので、基板の強度を補強することができるとともに、接着剤を用いて基板と基板保持装置とを固定する方法と比較して、基板に接着剤が付着するなど基板に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。加えて、接着剤を用いた場合のように、基板に付着した接着剤を洗浄する工程を省くことができる。

以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、基板保持装置の構造を示す模式図である。（ａ）は、基板保持装置を上方からみた模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）の基板保持装置におけるＡ−Ａ'断面に沿う模式断面図である。以下、基板保持装置の構造を、図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、基板１１は、例えばマイクロマシンなどによって加工される際、基板１１の強度を補強するために基板保持装置１２に固定（保持）される。基板１１は、例えば、シリコンで構成されており、加工後に３つのチップ（第１チップ１３、第２チップ１４、第３チップ１５）に分離される。各チップ１３〜１５は、例えば、ノズル孔を有するノズルプレートである。基板１１は、例えば、大きさが４インチであり、厚みが０．３ｍｍである。各チップ１３〜１５の大きさは、例えば、３ｃｍ×４ｃｍである。また、各チップ１３〜１５の厚みは、例えば、０．０５ｍｍである。

基板保持装置１２は、上記したように、基板１１の強度を補強するために用いられ、負圧（減圧）によって基板１１と固定される。基板１１は、基板保持装置１２と固定され強度が補助的に高められた後、例えば、基板１１の表面１１ａにノズル孔や溝などが加工される。その後、基板１１の表面１１ａと基板保持装置１２とを固定し直し、基板１１の裏面１１ｂを研磨機で研磨することにより基板１１を所望の厚みに仕上げる。

また、基板保持装置１２は、第１保持装置１６と、第２保持装置１７とを有し、互いが接合されている。第１保持装置１６及び第２保持装置１７の直径は、例えば、１１０ｍｍである。また、第１保持装置１６及び第２保持装置１７の厚みは、例えば、それぞれ０．５ｍｍである。基板保持装置１２は、基板１１と密着する第１面である基板吸着面１８と、気体の流通が行われる流路１９及び孔としての吸引孔２０と、気体の流通又は遮断の切り替えを行うとともに、基板１１を保持するための弁２１とを有する。

図２は、基板保持装置を構成する第１保持装置の構造を示す模式図である。（ａ）は、第１保持装置を上方から見た模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）の第１保持装置におけるＡ−Ａ'断面に沿う模式断面図である。以下、第１保持装置の構造を、図２を参照しながら説明する。

図２に示すように、第１保持装置１６は、基板吸着面１８と、吸引孔２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）と、弁溝部３１と、裏サライ部３２とを有し、例えば、シリコンで構成されている。

基板吸着面１８は、基板１１を吸着して固定する面であり、基板１１の固定力を高めるために、例えば鏡面に研磨されている。基板吸着面１８には、基板１１と基板保持装置１２とを負圧によって固定する際、基板１１と第１保持装置１６との間に存在する気体を除去するための流路１９（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）を有する。

流路１９は、溝状に形成されており、基板１１から各チップ１３〜１５に分割されて製品となる際、流路１９が露出することにより各チップ１３〜１５を保持する負圧が開放されないように、各チップ１３〜１５の形状（チップ領域）の範囲内にそれぞれ、第１流路１９ａと、第２流路１９ｂと、第３流路１９ｃとが区分けされて形成されている。各流路１９ａ〜１９ｃは、例えば、四角形状のパターンに形成されており、幅が０．２ｍｍであり、深さが０．０３ｍｍである。

第１流路１９ａは、第１チップ１３を吸着するために、第１チップ１３に対応する領域内に繋がって形成されている。第２流路１９ｂは、第２チップ１４を吸着するために、第２チップ１４に対応する領域内に繋がって形成されている。第３流路１９ｃは、第３チップ１５を吸着するために、第３チップ１５に対応する領域内に繋がって形成されている。

吸引孔２０は、基板吸着面１８に形成された流路１９と裏サライ部３２との間に、気体が流通可能に形成されている。吸引孔２０は、第１吸引孔２０ａと、第２吸引孔２０ｂと、第３吸引孔２０ｃとを有し、例えば、直径が０．２ｍｍである。第１吸引孔２０ａは、第１流路１９ａと裏サライ部３２とを接続するために形成されている。第２吸引孔２０ｂは、第２流路１９ｂと裏サライ部３２とを接続するために形成されている。第３吸引孔２０ｃは、第３流路１９ｃと裏サライ部３２とを接続するために形成されている。

また、流路１９ａ〜１９ｃ及び吸引孔２０ａ〜２０ｃは、基板１１から各チップ１３〜１５に分割された際、負圧の状態が開放されないように、基板１１に形成されたノズル孔などと干渉しない位置に形成することが望ましい。

弁溝部３１は、気体を外部に流通させるために、第２保持装置１７（図１、図３参照）に形成される弁２１と対向する部分に、窪んだ形状に形成されている。

裏サライ部３２は、第２保持装置１７と気体の流通を行うために、第１保持装置１６の裏面１６ｂに設けられている。裏サライ部３２は、例えば、第１吸引孔２０ａ、第２吸引孔２０ｂ、第３吸引孔２０ｃを包含するように、略円形状に形成されている。裏サライ部３２の深さは、例えば、０．１ｍｍである。また、裏サライ部３２が形成されている第１保持装置１６の裏面１６ｂは、第２保持装置１７と密着して接合するために、例えば、鏡面に研磨されている。

図３は、基板保持装置を構成する第２保持装置の構造を示す模式図である。（ａ）は、第２保持装置を上方から見た模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）の第２保持装置におけるＡ−Ａ'断面に沿う模式断面図である。以下、第２保持装置の構造を、図３を参照しながら説明する。

図３に示すように、第２保持装置１７は、第１保持装置１６と接合されて用いられ、表サライ部４１と、弁２１と、突起部４２とを有する。第２保持装置１７は、例えば、シリコンで構成される。

表サライ部４１は、第２保持装置１７の表面１７ａに形成されており、第１保持装置１６と固定された際に気体の流通が行われる。また、表サライ部４１は、例えば、第１保持装置１６の裏サライ部３２（図２参照）の形状に合わせて、略円形状に形成されている。表サライ部４１の深さは、例えば、０．１ｍｍである。なお、第２保持装置１７の表面１７ａ及び裏面１７ｂは、第１保持装置１６やステージ６０（図４参照）と密着するために、例えば、鏡面に研磨されている。

弁２１は、第１保持装置１６の裏面１６ｂに形成された弁溝部３１と対向する位置に形成されている。弁２１の厚みは、例えば、１０μｍである。

突起部４２は、例えば、弁２１と一体に形成されており、弁２１の開閉動作を補助するために用いられる。突起部４２は、弁２１の下側の略中央に形成されており、特に、負圧によって固定された弁２１を開状態にする際に外力が加えられる。突起部４２の形状は、例えば、略四角形状に形成されている。突起部４２の長さは、弁開閉機構５３（図４参照）と接触することが可能な長さを有する。

図４は、真空装置の構造を示す模式断面図である。以下、真空装置の構造を、図４を参照しながら説明する。

図４に示すように、真空装置５１（基板吸着機）は、基板１１と基板保持装置１２とを負圧によって固定させるべく真空（負圧）状態を発生させるために用いられ、チャンバ５２と、弁開閉機構５３と、ポンプ５４と、供給ライン５５と、排気ライン５６と、供給バルブ５７と、排気バルブ５８と、制御部５９とを有する。

チャンバ５２は、上記したように、基板１１と基板保持装置１２とを負圧によって吸着固定させるべく、負圧の状態にするために用いられる。チャンバ５２内の下方には、基板保持装置１２及び基板１１を載置するためのステージ６０を有する。

ステージ６０には、基板保持装置１２を固定するための吸着機構（図示せず）が備えられている。また、ステージ６０には、基板保持装置１２の弁２１（図１、図３参照）を開閉させるための弁開閉機構５３が、ステージ６０の側面に取り付けられている。ステージ６０は、基板１１及び基板保持装置１２を、例えば、チャンバ５２内に搬入又はチャンバ５２外に搬出するためのベース６１に取り付けられている。

ポンプ５４は、チャンバ５２の中を負圧の状態にするために、チャンバ５２内に滞留する気体の吸引を行う。

供給ライン５５は、チャンバ５２の中に気体を供給するために用いられる。また、供給ライン５５には、チャンバ５２内に供給する気体の流量を調整する供給バルブ５７が設けられている。

排気ライン５６は、チャンバ５２の中から外部に気体を排出するために用いられる。また、排気ライン５６には、排出する気体の流量を調整する排気バルブ５８が設けられている。

制御部５９は、例えば、ポンプ５４による気体の吸引力を調整したり、ベース６１を上下方向にスライド移動させたりするために用いられる。加えて、制御部５９は、弁開閉機構５３を作動させるために用いられる。

以上のように、真空装置５１を用いてチャンバ５２内を負圧の状態にすることにより、基板保持装置１２の弁２１（図１参照）を開状態にすることが可能となり、基板１１と基板保持装置１２との間に存在する気体を流路１９及び吸引孔２０を介して外部に排出することができる。これにより、基板１１と基板保持装置１２とが負圧によって吸着される。更に、ポンプ５４による気体の吸引を停止することにより弁２１が閉状態になり、基板１１と基板保持装置１２とが、負圧によって吸着された状態を維持（保持）することができる。その結果、基板１１は、基板保持装置１２によって強度が補強され、マイクロマシンなどを用いて穴や溝などを加工することができる。以下、上記した弁開閉機構５３を用いて、特に、負圧によって固定された基板１１と基板保持装置１２とを分離する方法を説明する。

図５は、基板保持装置及び弁開閉機構の構造を示す模式断面図である。（ａ）は、弁開閉機構及び弁周辺との関係を示す模式断面図である。（ｂ）は、（ａ）の基板保持装置のＢ部を拡大して示す模式拡大図である。なお、（ｂ）の模式拡大図は、弁を開閉する際の弁及び突起部の動作を示している。以下、弁開閉機構の構造及び弁と弁開閉機構との関係を、図５を参照しながら説明する。

図５に示すように、弁開閉機構５３は、上記したように弁２１の開閉動作、特に開動作を補助するため（確実に動作させるため）に用いられ、レバー６５と、支柱６６と、ピストン６７とを有する。

レバー６５は、第２保持装置１７の弁２１に形成された突起部４２と接触可能な状態に、支柱６６に取り付けられている。レバー６５は、支柱６６の支点６６ａを中心に回動動作することが可能になっており、突起部４２の側方を押圧することが可能になっている。

支柱６６は、ステージ６０の側面に取り付けられており、レバー６５及びピストン６７を支持するために用いられる。

ピストン６７は、レバー６５を動作させるために用いられ、先端にスライド動作可能なピストン棒６７ａが備えられている。ピストン棒６７ａは、例えば、レバー６５の一端６５ａと固着されており、ピストン棒６７ａが伸縮することによって、支柱６６の支点６６ａを中心にレバー６５を回動方向に移動させることが可能になっている。

以上のように、弁開閉機構５３を構成するピストン棒６７ａを伸ばすことにより、レバー６５が支点６６ａを中心に回動し、レバー６５の一端６５ｂが突起部４２の側面を押圧する。これにより、図５（ｂ）に示すように、突起部４２と接続されている弁２１が撓み、弁２１が開状態になる。よって、基板１１と基板保持装置１２とを負圧によって吸着固定させる際、弁２１を確実に開状態にすることができる。更に、基板１１と基板保持装置１２とが吸着固定され、弁２１が負圧によって第１保持装置１６の裏面１６ｂ（図２参照）に貼りついていたとしても、弁２１を機械的に剥がすことができる。また、ピストン棒６７ａを戻すことにより、レバー６５が元の位置に戻るとともに突起部４２への押圧がなくなり、弁２１が元の状態に戻って閉状態となる。

図６（ａ）〜（ｃ）は、基板保持装置を構成する第１保持装置の製造方法を工程順に示す模式断面図である。以下、第１保持装置の製造方法を、図６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。

図６（ａ）に示す工程では、第１保持装置１６を構成する第１基材７１に吸引孔２０を形成する。吸引孔２０は、例えば、エッチング技術を用いて形成する。吸引孔２０の孔径は、例えば、０．５ｍｍである。まず、第１基材７１上に吸引孔２０に相当する開口孔が形成されたマスク（図示せず）を形成する。次に、エッチングによって、第１基材７１における開口孔に相当する部分を除去する。そして、マスクを除去することにより、３つの吸引孔２０（第１吸引孔２０ａ、第２吸引孔２０ｂ、第３吸引孔２０ｃ）が完成する。

図６（ｂ）に示す工程では、第１基材７１に裏サライ部３２及び弁溝部３１を形成する。まず、第１基材７１の裏面１６ｂが上面になるように第１基材７１を配置する。次に、裏面１６ｂ上に、裏サライ部３２の領域が開口するマスクを形成する。その後、第１基材７１における開口孔（裏サライ部３２）に相当する部分を、エッチングによって所定の深さまで除去する。その後、裏面１６ｂ上に弁溝部３１の領域が開口するマスクを形成し、第１基材７１における開口孔（弁溝部３１）に相当する部分を、エッチングによって所定の深さまで除去する。その後、マスクを除去することにより、裏サライ部３２及び弁溝部３１が完成する。

図６（ｃ）に示す工程では、第１基材７１に基板吸着面１８を形成する。まず、第１基材７１の表面１６ａが上面になるように配置する。次に、流路１９（第１流路１９ａ、第２流路１９ｂ、第３流路１９ｃ）の形状に開口するマスクを形成する。各流路１９ａ〜１９ｃは、上記したように、基板１１から各チップ１３〜１５に分割した際に、負圧が開放されてしまわないように、それぞれのチップ１３〜１５に相当する領域内に区分けされて形成される。そして、第１基材７１における開口孔（流路１９の形状）に相当する部分を、エッチングによって所定の深さまで除去する。更に、マスクを除去して、第１基材７１の表面１６ａ及び裏面１６ｂを研磨して鏡面を形成する。以上により、３つの流路１９ａ〜１９ｃを有する基板吸着面１８が形成されるとともに、第１保持装置１６が完成する。

図７（ａ）〜（ｃ）は、基板保持装置を構成する第２保持装置の製造方法を工程順に示す模式断面図である。以下、第２保持装置の製造方法を、図７（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。

図７（ａ）に示す工程では、第２保持装置１７を構成する基材としての第２基材７２に表サライ部４１を所定の深さに形成するとともに、弁２１の形状に沿って所定の深さまで溝２１ａを形成する。まず、第２基材７２の表面１７ａが上面になるように、第２基材７２を配置する。次に、第２基材７２上に表サライ部４１の形状に相当する開口孔が形成されたマスク（図示せず）を形成する。次に、エッチングによって、第２基材７２における開口孔（表サライ部４１）に相当する部分を所望の深さまで除去し、その後、マスクを除去する。更に、溝２１ａを、上記と同様の方法を用いて所望の深さまで形成する。

図７（ｂ）に示す工程では、突起部４２の高さまで第２基材７２の部分を除去する（高さを規定する）。まず、第２基材７２の裏面１７ｂ側が上面になるように第２基材７２を配置する。次に、第２基材７２上に、弁２１及び突起部４２となる第１領域７３の形状に相当する開口孔が形成されたマスク（図示せず）を形成する。次に、エッチングによって、第２基材７２における開口孔（第１領域７３）に相当する部分を、突起部４２の高さとなる深さまで除去し、その後、マスクを除去する。

図７（ｃ）に示す工程では、弁２１及び突起部４２を完成させる。第２基材７２は、前工程と同様に、裏面１７ｂが上面になるように配置される。まず、第２基材７２上における突起部４２の領域及び第２領域７４に、例えば、酸化マスク（図示せず）を形成する。次に、酸化マスクで覆った領域以外の第２基材７２の部分を、弁２１の厚みになる深さまで除去する。更に、酸化マスクを除去して、第２基材７２の表面１７ａ及び裏面１７ｂを研磨して鏡面に形成する。以上により、第２保持装置１７が完成する。

次に、第１保持装置１６と第２保持装置１７とを接合（図１参照）する方法を説明する。接合する方法として、例えば、樹脂（接着剤）や接着テープなどを用いる。なお、第１保持装置１６及び第２保持装置１７の材質にガラスや金属等を用いて、陽極接合法によって互いを接合するようにしてもよい。

次に、基板１１（チップ１３〜１５）の製造方法を説明する。まず、半導体製造装置及びマイクロマシンなどを用いて、シリコンからなる基板１１上（表面１１ａ側）に各種膜や穴、溝などを形成する。次に、基板１１の裏面１１ｂが上面になるように、基板１１を基板保持装置１２の基板吸着面１８上に載置する。そして、上記したように、真空装置５１や弁開閉機構５３などを用いて、基板１１の表面１１ａと基板保持装置１２とを吸着して固定する。このあと、基板１１は、各チップ１３〜１５に分割されるまで、基板保持装置１２に固定された状態で各工程に搬送される。そして、基板１１の裏面１１ｂを研磨装置を用いて所望の厚みになるまで研磨する。これにより、基板１１が所望の厚みに形成されるとともに、予めチップ１３〜１５の領域を分割するために形成した分割溝によって、各チップ１３〜１５に分割される。なお、基板保持装置１２の流路１９ａ〜１９ｃがチップ１３〜１５毎に区分けされて形成されているので、各チップ１３〜１５が負圧の開放によって落下することなく基板保持装置１２に吸着固定されている。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。

（１）本実施形態によれば、基板保持装置１２を構成する第２保持装置１７に形成された弁２１を開状態にするとともに、負圧の状態をつくって基板保持装置１２に基板１１を吸着させたあと、弁２１を閉状態にすることにより、基板保持装置１２と基板１１とを負圧によって固定させることができる。よって、基板１１の強度を補強させることができるとともに、接着剤を用いて基板１１と基板保持装置１２とを固定する方法と比較して、基板１１（特に、ノズル孔の中など）に接着剤が残るなど基板１１に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。加えて、接着剤を用いた場合のように、基板１１に残った接着剤を洗浄する工程を省くことができる。

（２）本実施形態によれば、流路１９ａ〜１９ｃ、吸引孔２０ａ〜２０ｃが、基板吸着面１８における各チップ１３〜１５の領域に相当する領域内に、それぞれ区分けされて形成されているので、基板１１の裏面１１ｂを研磨して各チップ１３〜１５に分割された際、流路１９ａ〜１９ｃ及び吸引孔２０ａ〜２０ｃが露出することが抑えられ、負圧が開放されることを防ぐことができる。よって、基板保持装置１２に各チップ１３〜１５が固定された状態を維持することができ、各チップ１３〜１５が散乱することを抑えることができる。

（３）本実施形態によれば、第２保持装置１７を構成する第２基材７２の一部を用いて弁２１を形成するので、弁２１を新たな材料を用いて形成する場合と比較して、用いる材料を少なくすることができる。

（４）本実施形態によれば、弁２１に突起部４２が形成され、弁開閉機構５３が突起部４２と接触可能に設けられているので、弁開閉機構５３を介して突起部４２の側面を押圧することにより、突起部４２と繋がっている弁２１を撓ませることが可能となり、弁２１を開状態にさせることができる。よって、基板１１を基板保持装置１２に吸着固定させる際、弁２１を確実に開かせることができる。更に、負圧によって弁２１が第１保持装置１６の裏面１６ｂと密着固定されていた（貼りついていた）としても、弁開閉機構５３を介して弁２１を開かせることができ、負圧を開放させることができる。

なお、本実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。

（変形例１）上記したように、負圧によって密着固定された弁２１を開状態にする（負圧を開放する）のに、弁開閉機構５３及び突起部４２を用いていることに加えて、図８に示すように、第２保持装置１７に形成された弁２１に、例えば、屈曲応力発生部材としての圧電素子８１を設け、圧電素子８１の振動により弁２１を撓ませ（ずらして、滑らせて）、弁２１を開きやすくさせることが望ましい。圧電素子８１は、電極８２ａ，８２ｂに接続されており、例えば、制御部５９（図４参照）によって電極８２ａ，８２ｂに印加される電圧の制御が行われる。なお、圧電素子８１に限定されず、負圧によって密着固定された弁２１を開く際の補助ができればよく、例えば、水晶振動子や圧電振動子などを用いるようにしてもよい。

（変形例２）上記したように、負圧によって密着固定された弁２１を開状態にする際、弁開閉機構５３を用いて突起部４２を側方から押圧することに代えて、例えば、図９に示すように、吸引装置８３を用いて、突起部４２の先端４２ａ側から突起部４２を吸着する（引っ張る）ことによって、弁２１を開くようにしてもよい。

（変形例３）上記したように、第２保持装置１７に形成された１つの弁２１によって、基板１１（第１チップ１３、第２チップ１４、第３チップ１５）を吸着させていることに代えて、図１０に示すように、チップ１３〜１５毎にそれぞれ独立した弁８５，８６，８７を設けて、吸着させるようにしてもよい。例えば、第１チップ１３に対応する領域に、第１表サライ部８８及び第１弁８５を形成する。第２チップ１４に対応する領域に、第２表サライ部８９及び第２弁８６を形成する。第３チップ１５に対応する領域に、第３表サライ部９０及び第３弁８７を形成する。なお、図示しない、第１保持装置１６の裏面１６ｂには、第２保持装置１７の表サライ部８８〜９０に合わせて、各チップ１３〜１５に対応する領域毎に、第１裏サライ部〜第３裏サライ部（図示せず）が区分けされて形成されている。更に、第１保持装置１６の裏面１６ｂには、各弁８５〜８７に対応する弁溝部（第１弁溝部、第２弁溝部、第３弁溝部）が、それぞれ形成されている。このように、基板１１は、各チップ１３〜１５毎に対応する３つの弁（第１弁８５、第２弁８６、第３弁８７）によって吸着固定される。そして、基板１１から３つのチップ１３〜１５に分割された際には、各チップ１３〜１５が各弁８５〜８７によってそれぞれ吸着固定される。このような構成によれば、各チップ１３〜１５の加工状態やチップサイズなどによって、吸着する強度をそれぞれ独立して制御することが可能となり、安定した状態で各チップ１３〜１５を保持することができる。

（変形例４）上記したように、基板保持装置１２に基板１１を吸着固定させるために、基板吸着面１８に流路１９を形成することに代えて、例えば、流路１９を形成せずに吸引孔２０のみで吸着固定させるようにしてもよい。詳しくは、第１チップ１３に相当する領域を第１吸引孔２０ａで吸引し、第２チップ１４に相当する領域を第２吸引孔２０ｂで吸引し、第３チップ１５に相当する領域を第３吸引孔２０ｃで吸引する。また、各チップ１３〜１５サイズに合わせて各吸引孔２０の孔径を大きくするようにしてもよい。

（変形例５）上記したように、弁２１に形成された突起部４２の側方を押圧することで、弁２１の開閉を行っていることに代えて、例えば、突起部４２を用いなくても負圧によって弁２１を開閉させることが可能であれば、突起部４２が形成されていない弁２１を用いるようにしてもよい。この場合、突起部４２を形成するためのマスクが不要となり、かかるコストを抑えることができる。

（変形例６）上記したように、第１保持装置１６の基板吸着面１８に形成された流路１９ａ〜１９ｃの形状は、四角形状に限定されず、基板１１から各チップ１３〜１５に分離した際、チップ１３〜１５が吸着固定できればよく、例えば丸形状であってもよい。また、チップ１３〜１５の形状に合わせて、流路１９ａ〜１９ｃの形状を決めることが望ましい。

（変形例７）上記したように、基板保持装置１２は、第１保持装置１６及び第２保持装置１７の２つの部材によって構成することに限定されず、例えば、基板１１を吸着固定することが可能であれば、１つの保持装置で構成するようにしてもよい。この場合、基板保持装置の強度、基板サイズやチップ形状、チップ個数などに応じて、基板保持装置１２の構成を決めることが望ましい。

（変形例８）上記したように、吸引孔２０などを形成するのに、エッチング技術を用いることに限定されず、例えば、サンドブラスト、ダイヤモンドペーストなどを用いて形成するようにしてもよい。

（変形例９）上記したように、基板保持装置１２は、マイクロマシンを用いてノズル孔を加工したり各チップ１３〜１５の厚みに研磨したりする際、基板１１と固定して基板１１の強度を補強することに限定されず、例えば、半導体製造装置を用いて半導体基板に各種膜などを形成するような場合であっても、半導体基板を取り付けて半導体基板を補強するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る基板保持装置の構造を示す模式図であり、（ａ）は基板保持装置を上方から見た模式平面図、（ｂ）は（ａ）の基板保持装置におけるＡ−Ａ'断面に沿う模式断面図。 基板保持装置を構成する第１保持装置の構造を示す模式図であり、（ａ）は第１保持装置を上方から見た模式平面図、（ｂ）は（ａ）の第１保持装置におけるＡ−Ａ'断面に沿う模式断面図。 基板保持装置を構成する第２保持装置の構造を示す模式図であり、（ａ）は第２保持装置を上方から見た模式平面図、（ｂ）は（ａ）の第２保持装置におけるＡ−Ａ'断面に沿う模式断面図。 真空装置の構造を示す模式断面図。 基板保持装置及び弁開閉機構の構造を示す模式断面図であり、（ａ）は弁開閉機構及び弁周辺との関係を示す模式断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の基板保持装置のＢ部を拡大して示す模式拡大図。 （ａ）〜（ｃ）は、第１保持装置の製造方法を工程順に示す模式断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、第２保持装置の製造方法を工程順に示す模式断面図。 弁構造の変形例を示す模式平面図。 弁開閉機構の変形例を示す模式断面図。 第２保持装置の構造の変形例を示す模式平面図。

符号の説明

１１…基板、１１ａ，１６ａ，１７ａ…表面、１１ｂ，１６ｂ，１７ｂ…裏面、１２…基板保持装置、１３…第１チップ、１４…第２チップ、１５…第３チップ、１６…第１保持装置、１７…第２保持装置、１８…第１面としての基板吸着面、１９…流路、１９ａ…第１流路、１９ｂ…第２流路、１９ｃ…第３流路、２０…孔としての吸引孔、２０ａ…第１吸引孔、２０ｂ…第２吸引孔、２０ｃ…第３吸引孔、２１…弁、２１ａ…溝、３１…弁溝部、３２…裏サライ部、４１…表サライ部、４２…突起部、４２ａ…先端、５１…真空装置、５２…チャンバ、５３…弁開閉機構、５４…ポンプ、５５…供給ライン、５６…排気ライン、５７…供給バルブ、５８…排気バルブ、５９…制御部、６０…ステージ、６１…ベース、６５…レバー、６５ａ，６５ｂ…一端、６６…支柱、６６ａ…支点、６７…ピストン、６７ａ…ピストン棒、７１…第１基材、７２…基材としての第２基材、７３…第１領域、７４…第２領域、８１…圧電素子、８２ａ，８２ｂ…電極、８３…吸引装置、８５…第１弁、８６…第２弁、８７…第３弁、８８…第１表サライ部、８９…第２表サライ部、９０…第３表サライ部。

Claims (16)

1. 基板を保持する基板保持装置であって、
   前記基板保持装置における第１面に前記基板を負圧によって固定するために気体の流通が可能な孔と、
   前記孔に接続され前記気体の流通又は遮断を行う弁と、を有することを特徴とする基板保持装置。
2. 基板を保持する基板保持装置であって、
   前記基板保持装置における第１面に前記基板を負圧によって固定するために気体の流通が可能な流路と、
   前記流路に接続され前記気体の流通又は遮断を行う弁と、を有することを特徴とする基板保持装置。
3. 基板を保持する基板保持装置であって、
   前記基板保持装置における第１面に前記基板を負圧によって固定するために気体の流通が可能な孔及び流路と、
   前記孔及び前記流路に接続され前記気体の流通又は遮断を行う弁と、を有することを特徴とする基板保持装置。
4. 請求項１に記載の基板保持装置であって、
   前記孔は、前記第１面における前記基板を構成するチップ領域に対応する領域内に形成されていることを特徴とする基板保持装置。
5. 請求項２に記載の基板保持装置であって、
   前記流路は、前記第１面における前記基板を構成するチップ領域に対応する領域内に繋がって形成されていることを特徴とする基板保持装置。
6. 請求項３に記載の基板保持装置であって、
   前記孔及び流路は、前記第１面における前記基板を構成するチップ領域に対応する領域内に繋がって形成されていることを特徴とする基板保持装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板保持装置であって、
   前記弁は、基板保持装置を構成する基材の一部で形成されていることを特徴とする基板保持装置。
8. 請求項３に記載の基板保持装置であって、
   前記基板保持装置は、前記孔及び前記流路が形成され前記基板を固定する第１保持装置と、前記第１保持装置と接合され前記孔及び前記流路と接続される前記弁を備える第２保持装置と、を有することを特徴とする基板保持装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板保持装置であって、
   前記弁は、外部からの吸引力によって作動することを特徴とする基板保持装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板保持装置であって、
    前記弁には、弁を開閉させる弁開閉機構と接触することが可能な突起部が形成されていることを特徴とする基板保持装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板保持装置であって、
    前記弁に、前記弁を屈曲させることが可能な屈曲応力発生部材が設けられていることを特徴とする基板保持装置。
12. 基板を保持する基板保持装置の製造方法であって、
    前記基板保持装置は、前記基板が負圧によって固定される第１面を有する第１保持装置と、前記第１保持装置と接合される第２保持装置とを含み、
    前記第１保持装置に気体の流通が可能な孔及び流路を形成する工程と、
    前記第２保持装置に前記孔及び前記流路と接続され前記気体の流通又は遮断を行う弁を形成する工程と、
    前記第１保持装置と前記第２保持装置とを接合する工程と、を有することを特徴とする基板保持装置の製造方法。
13. 請求項１２に記載の基板保持装置の製造方法であって、
    前記弁を形成する工程は、前記弁を開閉させるための弁開閉機構と接触することが可能な突起部を含んで形成することを特徴とする基板保持装置の製造方法。
14. 請求項１２に記載の基板保持装置の製造方法であって、
    前記孔及び流路を形成する工程は、前記第１面における前記基板を構成するチップ領域に対応する領域内に繋げて形成することを特徴とする基板保持装置の製造方法。
15. 請求項１２に記載の基板保持装置の製造方法であって、
    前記接合する工程は、陽極接合法を用いることを特徴とする基板保持装置の製造方法。
16. 基板保持装置に基板を負圧によって保持する基板の保持方法であって、
    前記基板保持装置は、前記基板を保持する第１面と、気体の流通が可能な孔及び流路と、前記孔及び前記流路と接続され気体の流通又は遮断を行う弁と、前記弁を開閉させる弁開閉機構と接触可能に前記弁と繋がって形成された突起部と、を有し、
    前記基板を前記基板保持装置における前記第１面上に載置する工程と、
    前記弁開閉機構を介して前記突起部を押圧又は吸引して前記弁を開状態にする工程と、
    前記基板と前記基板保持装置との間にある前記気体を吸引し、前記基板と前記基板保持装置とを負圧によって密着させる工程と、
    前記突起部を元の状態に戻すとともに前記弁を閉状態にして、前記基板と前記基板保持装置とを負圧によって保持する工程と、を有することを特徴とする基板の保持方法。

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