JP2016031979A - 真空チャック - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクル等の発生を抑制しながら、ウエハ等の薄板状の対象物の反りの矯正および当該対象物の吸着保持に要する時間の短縮を図りうる真空チャックを提供する。【解決手段】真空チャック１は、その外周面に対して全周にわたり密着している環状壁部材２を備えている。環状壁部材２は、対象物Ｗに対する真空吸引力の作用方向とは逆方向について基準面よりも環状に均等に延出している。これにより、環状壁部材の先端部が対象物Ｗの内側領域を環状に囲む外側領域に対して全周または略全周にわたり当接する。【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハ等の薄板状の対象物を真空吸着により保持する技術に関する。

半導体製造装置または検査装置の一部ではウエハの保持のために真空チャックが使用されるが、ウエハに反りが発生している場合はウエハとチャックとの間隙が大きくなる。３Ｄｉプロセスに代表される３次元的な半導体回路などに使用されるウエハのように薄型化されたウエハにおいては特に反りが生じやすくなる。このため、ウエハの吸着保持時に圧力損失が大きくなりウエハの反りの矯正または平坦化が図れない可能性がある。そこで、たとえばウエハに対して初期荷重を印加することで当該間隙を小さくし圧力損失を減らす方法のほか、真空チャックへ吸着させる前にウエハの反りを矯正する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１１９４６４号公報

しかし、ウエハに対して荷重が印加される場合、当該荷重印加用の部材をウエハ表面に接触させることでスクラッチまたはパーティクルが発生してしまうため、当該ウエハ由来のチップの歩留まりが低下するおそれがある。また、過大な荷重によりウエハが破損するおそれもある。さらに、ウエハの反りの矯正およびウエハの真空吸着が別工程とされた場合、ウエハの吸着保持に要する時間が長くなりスループットを悪化させるおそれがある。

そこで、本発明は、パーティクル等の発生を抑制しながら、ウエハ等の薄板状の対象物の反りの矯正および当該対象物の吸着保持に要する時間の短縮を図りうる真空チャックを提供することを目的とする。

本発明の真空チャックは、真空吸引経路を介して薄板状の対象物に対して真空吸引力を作用させることにより、当該対象物を基準面に沿った姿勢で吸着保持するように構成されている真空チャックであって、前記真空チャックの外周面に対して全周にわたり密着し、かつ、前記対象物に対する真空吸引力の作用方向とは逆方向について前記基準面よりも環状に均等に延出している柔軟性がある環状壁部材を備えていることを特徴とする。

本発明の真空チャックによれば、ウエハ等の薄板状の対象物の内側領域を環状に囲む外側領域に対して全周または略全周にわたり環状壁部材を当接させることで、対象物、環状壁部材および真空チャックにより閉空間が画定される。「閉空間」は、外部から完全に遮断された空間のみならず、対象物と環状壁部材との部分的な間隙を通じて外部に連通する空間（準閉空間）をも包含する概念である。これは、対象物に対する真空吸引力の作用方向とは逆方向について環状壁部材の基準面からの延出量または突出量が周方向について均等であったとしても、対象物の反り態様が一様であるとは限らないことに起因する。この閉空間が真空チャックの真空吸引経路を介して真空吸引されることにより対象物に対して真空チャックに向かう力が作用し、これに伴い柔軟性がある環状壁部材が変形する。そして、対象物がその内側領域において真空チャックに当接する一方、その外側領域において変形した環状壁部材に当接しながら全体的に基準面に沿った姿勢で真空チャックに吸着保持される。

このように、対象物の反りの矯正に際して硬質の部材を当該対象物に対して当接させることもなく、かつ、前記閉空間の真空吸引という単一工程によって対象物の反りの矯正および当該対象物の吸着保持が実現される。すなわち、パーティクル等の発生を抑制しながら、ウエハ等の薄板状の対象物の反りの矯正および当該対象物の吸着保持に要する時間の短縮が図られ、スループットの維持および向上が図られる。

本発明の真空チャックにおいて、前記環状壁部材が、前記指定方向について前記基準面から離間するにつれて外側に拡がるように構成されていることが好ましい。

当該構成の真空チャックによれば、前記閉空間が真空吸引されることにより対象物に対して真空チャックに向かう力が作用した際に、環状壁部材が外側に倒れるように変形する。これにより、環状壁部材の当該変形の容易化、ひいては対象物の反りの矯正および当該対象物の吸着保持に要する時間の短縮が図られる。

本発明の一実施形態としての真空チャックの構成説明図。 本発明の真空チャックの機能に関する説明図。

（構成）
図１に示されている本発明の一実施形態としての真空チャック１は、いわゆるポーラスチャックであり、略平板状の多孔質体１１と、緻密質体１２とを備えている。多孔質体１１はアルミナ、窒化珪素、炭化珪素およびジルコニアから選択される１種のセラミックスとガラスとからなる。緻密質体１２はアルミナ、窒化珪素、炭化珪素およびジルコニアから選択される１種のセラミックス、好ましくは多孔質体１１を構成するセラミックスと同種のセラミックスからなる。

緻密質体１２には、凹部１２１と、溝部１２２と、貫通孔１２３とが形成されている。緻密質体１２は、凹部１２１の側面と多孔質体１１の側面とが全周にわたり隙間なく接合し、かつ、凹部１２１の底面と多孔質体１１の底面とが溝部１２２を除いて隙間なく接合している状態で当該多孔質体１１を支持する。多孔質体１１の気孔と、これに連通する溝部１２２および貫通孔１２３とが「真空吸引経路」を構成する。

凹部１２１は、緻密質体１２においてその上端面１２０よりも下方に窪んでおり、環状の側面によって周囲を囲まれている部分である。凹部１２１の底面は緻密質体１２の上端面１２０と略平行に形成されている。溝部１２２は、凹部１２１の底面よりも下方に窪んでおり、凹部１２１の底面に接触するように配置される多孔質体１１の底面の気孔に対して連通するように形成されている。多孔質体１１が存在しない状態で緻密質体１２を上方から臨んだ場合、溝部１２２は、複数の同心円と、当該同心円の中心を通る複数の線分とが組み合わせられたような形状を有している。多孔質体１１の底面の気孔に対して溝部１２２が連通することを条件として、その形状および配置態様はさまざまに変更されてもよい。貫通孔１２３は、緻密質体１２を上下方向に貫通して溝部１２２に対して連通するように形成されている。貫通孔１２３は、前記複数の同心円のうち１つの円と、前記複数の線分のそれぞれとの交点箇所に設けられている。

真空チャック１は、ゴム、シリコンゴムまたは合成樹脂などの柔軟性のある弾性素材からなる環状壁部材２を備えている。環状壁部材２は、真空チャック１（正確には緻密質体１２）の外周面に対して全周にわたり、接着剤２２によって気密に接着されている。環状壁部材２は、上方向について緻密質体１２の上端面（基準面）よりも環状に均等に延出している。図１の上方向が、対象物Ｗに対する真空吸引力の作用方向とは逆方向に該当する。環状壁部材２は、真空チャック１の上端面から上方にいくほど外側に拡がるような形状とされている。

（機能）
前記構成の真空チャック１によれば、図２（ａ）に示されているように、対象物Ｗの外側領域に対して全周または略全周にわたり環状壁部材を当接させることで、対象物Ｗ、環状壁部材２および真空チャック１により閉空間が画定される。対象物Ｗは外側に向かうにつれて徐々に上昇するように反っている。この閉空間が真空チャック１の真空吸引経路を介して真空吸引されることにより対象物に対して真空チャック１に向かう力（下方への力）が作用し、図２（ｂ）に示されているように柔軟性がある環状壁部材２がその上端部が外側に倒れるように変形する。そして、図２（ｃ）に示されているように、対象物Ｗがその内側領域において真空チャック１に当接する一方、その外側領域において変形した環状壁部材２に当接しながら全体的に基準面に沿った姿勢で真空チャック１に吸着保持される。

（効果）
このように、対象物Ｗの反りの矯正に際して硬質の部材を当該対象物に対して当接させることもなく、かつ、前記閉空間の真空吸引という単一工程によって対象物Ｗの反りの矯正および当該対象物Ｗの吸着保持が実現される。すなわち、パーティクル等の発生を抑制しながら、対象物Ｗの反りの矯正および当該対象物Ｗの吸着保持に要する時間の短縮が図られ、スループットの維持および向上が図られる。

（実施例）
外径φ２８０［ｍｍ］および厚さｔ１０［ｍｍ］を有する略円盤状の多孔質体１１と、外径φ２９０［ｍｍ］および厚さｔ２０［ｍｍ］を有する緻密質体１２とを備えている真空チャック１（ポーラスチャック）が作製された。厚さ１．０［ｍｍ］のゴム板からなる環状壁部材２が、真空チャック１の外周面に全周にわたって巻回された状態でシリコーン接着剤により気密に接着されている。環状壁部材２は真空チャック１の上端面（基準面）よりも５［ｍｍ］だけ上方に突出している。このようにして実施例の真空チャック１が準備された。

真空チャック１の吸着保持対象として、中心よりも外縁が２〜３［ｍｍ］程度、外側に向かうにつれて徐々に上昇するように反っている対象物Ｗ（ウエハ）が用いられた。真空チャック１により吸着保持された状態で対象物Ｗの表面をレーザー干渉計で測定し、反りのない対象物Ｗが真空チャック１により吸着保持させた場合と同程度の平面度になるか否かに応じて、吸着良否（良：○、不良：×）が評価された。表１には、反り量が異なる各対象物Ｗの当該反り量および当該評価結果が示されている。

表１から、２〜３［ｍｍ］程度の反りがある対象物Ｗであっても、実施例の真空チャック１により平坦な姿勢で吸着保持されることがわかる。

（比較例）
外径φ２８０［ｍｍ］および厚さｔ１０［ｍｍ］を有する略円盤状の多孔質体１１と、外径φ２９０［ｍｍ］および厚さｔ２０［ｍｍ］を有する緻密質体１２とを備えている真空チャック１（ポーラスチャック）が作製された。比較例の真空チャック１は環状壁部材２を備えていない。表２には、中心よりも外縁が、外側に向かうにつれて徐々に上昇するように反っている各対象物Ｗの当該反り量および当該評価結果が示されている。

表２から、２〜３［ｍｍ］程度の反りがある対象物Ｗは、比較例の真空チャック１により平坦な姿勢で吸着保持されえないことがわかる。

（他の実施形態）
真空チャックとしては前記実施形態のようなポーラスチャックのほか、いわゆるピンチャックが採用されてもよい（特開２００９−２０６４５５号公報など参照）。この場合、真空チャックは、略平板状のセラミックス緻密質体からなり、その上端面に対象物Ｗに当接する複数のピンまたは突起が形成されている。緻密質体には当該複数のピンが形成されている上端面に連通する真空吸引経路が形成されている。

前記実施形態では、真空チャック１の上端面から上方に向かうほど環状壁部材２が外側に拡がるような形状とされていたが、対象物Ｗに真空吸引力が作用した際に、当該対象物Ｗに当接した状態で変形可能であることを条件としてその形状はさまざまに変更されてもよい。たとえば、上下方向に伸縮可能であり、かつ、伸長状態において上端が真空チャック１の上端面よりも上方に突出している蛇腹により環状壁部材２が構成されてもよい。

また、前記実施形態では対象物Ｗの反り方向が、中心よりも外縁が外側に向かうにつれて徐々に上昇するように反っている形状であったが、反り方向が、中心よりも外縁が外側に向かうにつれて徐々に減少するように反っている形状であってもよい。さらには、対象物Ｗの反り方向が、中心よりも外縁が外側に向かうにつれて徐々に増加する領域と徐々に減少する領域が混在したような反りを有している形状であってもよい。

また、前記実施形態では対象物Ｗの反り量が２〜３〔ｍｍ〕であったが、３［ｍｍ］以上の反り量を有する対象物においても、真空チャック１の上端面からの環状壁部材の突出量を増やすことで吸着保持することが可能となる。

１‥真空チャック、２‥環状壁部材、１１‥多孔質体、１２‥緻密質体、Ｗ‥対象物。

Claims (2)

1. 真空吸引経路を介して薄板状の対象物に対して真空吸引力を作用させることにより、当該対象物を基準面に沿った姿勢で吸着保持するように構成されている真空チャックであって、
   前記真空チャックの外周面に対して全周にわたり密着し、かつ、前記対象物に対する真空吸引力の作用方向とは逆方向について前記基準面よりも環状に均等に延出している柔軟性がある環状壁部材を備えていることを特徴とする真空チャック。
2. 請求項１記載の真空チャックにおいて、前記環状壁部材が、前記対象物に対する真空吸引力の作用方向とは逆方向について前記基準面から離間するにつれて外側に拡がるように構成されていることを特徴とする真空チャック。

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