JP2009117567A - 真空チャック - Google Patents

Abstract

【課題】反りの大きい変形ウエハ等を吸着できる真空チャックを提供する。
【解決手段】真空チャック本体の外周を囲む外周リブ３と、基板等の被吸着物着脱用リフトピン６が上下移動可能な複数の貫通孔８それぞれを囲むリフトピン周りリブ８ａとの間に、外周リブ３と同心状に中間隔壁７を配し、外周リブ３とリフトピン周りリブ８ａと複数の基板支持突起５の上面を同一面上にするとともに、中間隔壁７の上面は、これら外周リブ３とリフトピン周りリブ８ａ等の上面よりも５〜５０μｍ低い位置に配されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばシリコンウエハ等の半導体基板の処理工程において被吸着物である基板を吸着して保持する真空チャックに関する。

シリコンウエハ等の半導体基板や他の各種基板等の製造、検査工程において、各種の処理、測定、搬送時にその基板を載置面に保持する必要が生じる。このような保持には、従来より真空チャックを使用して、基板等の被吸着物の下面側を真空引きすることで大気圧により密着させる、いわゆる真空吸着法が用いられている。一般的に真空チャックには、その本体の外周を囲む隔壁が設けられ、その内側には基板等を保持するための複数の突起と、基板等の脱着用リフトピンが移動可能な貫通孔と、その貫通孔を囲む隔壁と、真空排気のための開口部とを具備した構造を持つ。

真空チャックを使用してウエハ等の基板を保持する際、その真空チャックの内部に設けられた空気経路の開口部（吸引孔）を介して真空ポンプから真空圧を印加することで排気が行われ、載置されたウエハ等が開口部と接する部分に吸着される。このようにして吸着・保持されたウエハ等の基板は、上記の支持用突起や外周を囲む隔壁等の上面に密着して支持される（例えば、特許文献１等を参照）。
特開２００６−２６９９８９号公報

上述した従来の真空チャックは、基板等保持用の突起の上面や外周を囲む隔壁の上面の平坦度を高めることで、載置された基板を平坦な状態に保持しようとするものであり、外周に設けた隔壁が突起と同一面上にあるが、リフトピンの貫通孔周りの隔壁が突起よりも低い構造となっている。そのため、変形ウエハの吸着が困難であるという問題があり、特に再生ウエハ等の半導体ウエハ処理工程等における回路パターンの微細化、高集積化への対応が困難になるという問題が生じる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ウエハの吸着時における平坦度を高めることのできる真空チャックを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る真空チャックは、被吸着物を吸着し保持する真空チャックであって、本体外周を囲む第１の隔壁と、被吸着物着脱用リフトピンが上下移動可能な複数の貫通孔それぞれを囲む第２の隔壁と、被吸着物を支持するための複数の支持突起と、上記第１の隔壁と上記第２の隔壁との間に配設された中間隔壁とを備え、上記第１の隔壁と上記第２の隔壁と上記複数の支持突起の上面は同一面上にあり、かつ、上記中間隔壁の上面は、これら第１の隔壁と第２の隔壁と複数の支持突起の上面よりも所定距離低い位置にあることを特徴とする。
例えば、上記の中間隔壁の上面は、上記第１の隔壁と上記第２の隔壁と上記複数の支持突起の上面よりも５乃至５０μｍ低いことを特徴とする。また、例えば、上記の中間隔壁は、上記第１の隔壁とほぼ同心状に少なくとも１つ配設されていることを特徴とする。
さらには、本発明に係る真空チャックは、例えば上記の中間隔壁の平面形状が、ほぼ円形であることを特徴とする。また、例えば上記の中間隔壁は、その平面形状が多角形であることを特徴とする。
さらに本発明に係る真空チャックにおいて、例えば上記の中間隔壁は所定幅の連続した壁面で形成されていることを特徴とする。また、例えば上記の中間隔壁は、その隔壁を分割する所定間隔の複数のスリットを有することを特徴とする。

本発明によれば、反りの大きい変形ウエハ等であっても確実に吸着でき、吸着時における平面性を保持することができる真空チャックを提供できる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

［第１の実施の形態例］
図１は、本発明の第１の実施の形態例に係る真空チャック（基板保持具）の概略構成を示す平面図であり、図２はその断面図である。真空チャック１は、半導体ウエハ等を吸着し保持するためのものであり、例えばセラミックスからなる平板状の本体２を有し、ウエハ載置面２ａには、その外周を囲む隔壁である外周リブ３が設けられている。この外周リブ３の内側（凹部）には、被吸着物であるウエハ（基板）の下面に接触して、それを支持するための複数の突起（基板支持突起）５と、真空チャック１から基板を脱着するためのリフトピン６を上下方向に移動可能な複数（ここでは３個）の貫通孔８と、各貫通孔８の開口部囲りに設けられたリフトピン周りリブ８ａと、外周リブ３とリフトピン周りリブ８ａの間に位置する中間リブ７とが配されている。

さらに、本体２の中心部には、外周リブ３の内側である凹部の排気を行って真空引きするための吸引口９が設けられている。すなわち、吸引口９から不図示の真空ポンプによりウエハ載置面２ａと基板下面間の空気を排気することで、外周リブ３の内側の凹部領域が負圧となり、本体２に載置された基板を吸着することができる。

なお、真空チャック１の本体２等には、被吸着物の汚染原因となる微粒子の排出量が極めて少ない高密度セラミック、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃等を使用する。また、突起５は、例えば、その先端の径が０．２〜０．３ｍｍφ程度であり、互いに２〜５ｍｍピッチ程度の間隔で形成されている。ただし、図１等では、図示の都合上、突起５の数を減じて示している。これらの突起５の形状は、例えば丸型、三角型、四角型、あるいは多角形型等とすることができる。

貫通孔８は、リフトピン６によってウエハを確実に支持するため、図１に示すように円周方向に等しい間隔、例えば１２０度間隔で配されており、リフトピン６そのものは、基板の脱着時に外周リブ３等の上面よりも所定高さだけ突出する状態となる。

図２に示すように外周リブ３、リフトピン周りリブ８ａ、および複数の突起５は、それらの上面が同一平面上に位置している。このような位置にするのは、外周リブ３が、基板を保持する突起５の上面位置よりも上または下にある場合、載置した基板の外周部もまた上または下に反ることを回避するためである。さらには、外周リブ３の上面を突起５の上面に比べて極端に下に位置させた場合には、外周部から気体が流入して、基板を平坦な状態で固定できないという問題が発生するからである。

一方、外周リブ３の内側に配された中間リブ７は、その上面が、外周リブ３、リフトピン周りリブ８ａ、および複数の突起５の上面よりも、図２に示すようにｈ＝５〜５０μｍ低い位置にあり、リフトピン６の貫通孔８と外周リブ３のほぼ中間の位置（半径方向に例えば、ほぼ２等分する位置）に、外周リブ３とほぼ同心円状に配されている。また、この中間リブ７は、図３に示すように所定厚ｔ（例えば０．２ｍｍ程度）のリブ幅を有している。なお、中間リブ７のリブ幅は、突起５のピン径とほぼ同じであるか、あるいは、それよりも太くてもよい。

このように中間リブ７の上面を、外周リブ３やリフトピン周りリブ８ａ、複数の突起５の上面よりも低い位置にすることで、載置された基板の中心部分から吸引口９を介して最初に真空引きが行われ、その後、中間リブ７上面の空隙を介して外周部、つまり中間リブ７と外周リブ３間の空気の排気が行われる。そのため、変形したウエハであっても確実に吸着し保持できる。なお、中間リブ７の上面の位置が、外周リブ３等の上面よりも５０μｍを越える低い位置に配された場合、最初の真空引きの吸引力が弱められてしまい、中間リブ７を設けた効果が軽減してしまう。逆に中間リブ７の上面と外周リブ３等の上面間の距離が5μm未満では、吸引時にウエハの下面と中間リブ７の上面が接触してしまい、中間リブ７と外周リブ３間の真空引きが不可能となる。

なお、中間リブ７は、図１、図３等に示す例では外周リブ３と同心円状に連続した形状としたが、ピンや吸引孔や取り付け穴等を配置する都合から、真空引きに影響のない程度で、部分的に途切れていても（隙間があっても) よい。

以上説明したように、真空チャックの外周リブの内側（凹部）に外周リブと同心状に中間リブを設けることで、載置された基板の中心部分と周辺部分に対して真空引きによる吸引力が適正に作用するため、被吸着物であるウエハの反りや表面粗さに左右されることなくウエハを吸着できる。その結果、吸着時におけるウエハの平坦度を高めることが可能となり、特に再生ウエハ等、反りの大きい被吸着物の吸着に効果がある。

また、中間リブを設けることによって、パーティクルを挟んでも、それらが中間リブの凹部に入り込むため、ウエハの下面がパーティクルや金属の汚染に晒されるということもなく、ウエハへのパーティクル付着を効果的に防止できる。

［第２の実施の形態例］
図４は、本発明の第２の実施の形態例に係る真空チャックの概略構成を示す平面図であり、図５はその断面図である。この第２の実施の形態例に係る真空チャック１０は、その外周リブ３の内側（凹部）であって、外周リブ３とリフトピン周りリブ８ａの間に独立した２つの中間リブ１７，２７が配されていることを特徴とする。よって、その他の構成は、図１等に示す第１の実施の形態例に係る真空チャックと同じであるため、それらの構成要素については図１等と同一の符号を付して、ここでは説明を省略する。

図４等に示すように中間リブ１７，２７は、本体２の中心部にある吸引口９と外周リブ３とを半径方向に例えば、ほぼ３等分する位置に、それぞれ外周リブ３と同心円状に配されている。また、図５に示すように、それぞれの中間リブ１７，２７の上面は、外周リブ３、リフトピン周りリブ８ａ、および複数の突起５の上面よりも、高さ方向においてｈ＝５〜５０μｍ低い位置にあり、また、中間リブ１７，２７各々のリブ幅は、例えば０．２ｍｍ程度となっている。

このように、真空チャックの外周リブの内側（凹部）に外周リブと同心状に２本の中間リブを設けることで、載置した被吸着物の中心部分と周辺部分への真空吸着が円滑に行われるため、反りの大きい変形ウエハ等であっても確実に吸着できる。よって、載置されたウエハの径が大きくても、吸着時におけるウエハの平坦度をより一層高めることが可能となる。

なお、本発明は上記の構造形態に限定されることなく種々変形が可能である。例えば、上述した第１の実施の形態例および第２の実施の形態例において、外周リブ３の内側（凹部）に配した中間リブ７，１７，２７の平面形状は、図１や図４に示すように円形としたが、これに限定されず、例えば、図６に示すように、真空チャック２０の本体の中心部を中心として外周リブ３と同心状の多角形（図示の例では六角形）の中間リブ３７であってもよい。あるいは、図７に示す真空チャック３０のように、ほぼ同心円に沿ってジグザクに走る形状の中間リブ４７としてもよい。

また、外周リブ３の内側（凹部）に配される中間リブの本数を、真空チャック１，１０で吸着対象とするウエハ等の径の大きさに応じて変える、つまり、大径のウエハには中間リブの本数の多い真空チャックとし、小径のウエハには、中間リブの本数の少ない真空チャック（上述した第１の実施の形態例に係る真空チャックのように単一構成の中間リブを含む）を使用するようにしてもよい。

さらには、例えば、基板支持のための突起５の大きさ、高さ、数、形状、および配置は、上記の例に限定されるものではなく、任意に選択してもよい。また、吸引口９は１箇所のみとしたが、これについても、その数、配置場所ともに上記に例に限定されるものではない。真空チャックそのものの大きさ、外形も円形に限定されるもではなく、被吸着基板の形状に応じて適宜、選択するようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態例に係る真空チャックの概略構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態例に係る真空チャックの概略構成を示す断面図である。 本発明の真空チャックに配された中間リブの一形態を部分的に示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態例に係る真空チャックの概略構成を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態例に係る真空チャックの概略構成を示す断面図である。 本発明に係る真空チャックの中間リブの平面形状についての一例を示す図である。 本発明に係る真空チャックの中間リブの平面形状について他の例を示す図である。

符号の説明

１，１０，２０，３０ 真空チャック
２ 本体
２ａ ウエハ載置面
３ 外周リブ
５ 基板支持突起
６ リフトピン
７，１７，２７，３７，４７ 中間リブ
８ 貫通孔
８ａ リフトピン周りリブ
９ 吸引口

Claims (7)

1. 被吸着物を吸着し保持する真空チャックであって、
   本体外周を囲む第１の隔壁と、
   被吸着物着脱用リフトピンが上下移動可能な複数の貫通孔それぞれを囲む第２の隔壁と、
   被吸着物を支持するための複数の支持突起と、
   前記第１の隔壁と前記第２の隔壁との間に配設された中間隔壁とを備え、
   前記第１の隔壁と前記第２の隔壁と前記複数の支持突起の上面は同一面上にあり、かつ、前記中間隔壁の上面は、これら第１の隔壁と第２の隔壁と複数の支持突起の上面よりも所定距離低い位置にあることを特徴とする真空チャック。
2. 前記中間隔壁の上面は、前記第１の隔壁と前記第２の隔壁と前記複数の支持突起の上面よりも５乃至５０μｍ低いことを特徴とする請求項１に記載の真空チャック。
3. 前記中間隔壁は、前記第１の隔壁とほぼ同心状に少なくとも１つ配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空チャック。
4. 前記中間隔壁は、その平面形状がほぼ円形であることを特徴とする請求項３に記載の真空チャック。
5. 前記中間隔壁は、その平面形状が多角形であることを特徴とする請求項３に記載の真空チャック。
6. 前記中間隔壁は所定幅の連続した壁面で形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の真空チャック。
7. 前記中間隔壁は、その隔壁を分割する所定間隔の複数のスリットを有することを特徴とする請求項４または５に記載の真空チャック。

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