JP2016532282A - ウエハを吸引し保持するためのチャック - Google Patents

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Abstract

本発明は、チャックによりウエハを吸着し保持するためのチャックおよび方法に関する。このチャックは、複数の吸着セグメントに更に分割された平坦な上面であって、吸着セグメントはそれぞれ流体を吸着するように形成された平坦な上面と、底面と、を含む。この方法は、流体中で、ウエハとチャックの上面を、近づけるように持って行き、吸着セグメントの2またはそれ以上が、ウエハにより、少なくとも緩やかに覆われる工程と、いまだ作動していない吸着セグメントから、ウエハまで最小距離の吸着セグメントを選択する工程と、先の工程で選択された吸着セグメントを作動させる工程と、作動し続けている吸着セグメントの領域でウエハがチャックの上面に固く触れ、少なくとも1つの吸着セグメントがまだ作動していない場合に、先の工程を繰り返す工程とを含む。

Description

本発明はウエハを吸引し保持するためのチャック、およびチャックによりウエハを吸引し保持するための方法に関する。特に、本発明は、複数の吸引セグメントを有するチャックであって、それぞれの吸引セグメントは別々に作動できるチャック、およびチャックを用いる方法であって、吸引セグメントを作動する順番は、ウエハへの最短距離を有する吸引セグメントの選択に基づく方法に関する。
チャックデバイスは、基板またはウエハを保持するために使用され、一方、ウエハは、集積回路(IC)または類似のマイクロデバイスの製造中に処理される。ウエハは、一般にはスライスの形状を有する。しばしば、例えばウエハの厚さがむしろ薄い場合に、ウエハの製造プロセスのような他の理由のために、ウエハ自身が完全に平坦なスライスのような形状ではなかったり、および/またはチャックにより保持された場合にウエハが湾曲したり折りたたまれたりする。次に、ウエハは、追加的に傾斜したり歪んだりする。
湾曲したおよび/または歪んだウエハを吸着するために、一定の範囲でガスケットが使用される。それらのガスケットは、ウエハ/チャックの端部に配置され、一方、チャック(真空カップ)の支持プレートの様々な場所に配置される。これにより、ガスケットは異なる真空回路に割り当てられる。それらの真空回路(チャック/真空カップ)は、所定の時に、または連続して切り換えまたは稼働される。
WO2006/072453では、少なくとも2つの真空回路を有するエンドエフェクタ(チャック)が記載される。そのようなアセンブリは、特に薄いおよび非常に薄い、歪んだウエハを吸着するために使用される。WO2006/072453によれば、エンドエフェクタは多孔質材料からなるプレート、特に多孔質焼結材料からなるプレートとして形成される。
しかしながら、ガスケットまたはリップシールの手段による吸着は、不利である。例えば、ガスケットまたはリップシールは、耐熱性ではなく、および/または耐溶剤性にも欠ける。更に、ガスケットまたはシールリップは粒子を形成する。更に、例えば焼結材料のような多孔質の表面の固有の粗さのために、そのようなエンドエフェクタの洗浄はしばしば困難であり、これはエンドエフェクタの耐久性を低下させる。更に、エンドエフェクタの表面に向かってウエハが押しつけられて、エンドエフェクタに保持されるため、エンドエフェクタの粗い表面構造は、ウエハの表面構造に過度に影響を与える。更に、WO2006/072453に記載されたエンドエフェクタの2つの真空回路は、互いに空気圧で分離されている。この結果、それぞれの真空回路について、追加の真空接続の提供が必要となる。それで、例えば8つの真空回路が使用された場合、8つの対応する真空接続に供給される真空を制御することが必要となり、これは取り扱いが困難である。
本発明の目的は、チャックおよびそのようなチャックを用いるための方法を提供し、これによりウエハを吸着して、ウエハがチャックにより保持された場合に、歪、湾曲、しわ、折りたたみ、および/または傾斜が避けられる。更に、本発明の目的は、ガスケットおよび/またはシールリップを使用した、および/または例えば焼結された多孔質表面を有するエンドエフェクタを使用した上述の欠点を避けることである。
それらの目的は、本発明のクレームセットにかかる特徴を有するチャックおよび方法により解決される。
傾斜した/歪んだウエハを吸着するために、それらの位置でウエハを最初に吸着し、チャックの多くの吸着セグメントの1つがウエハ(の一部)により最も固くシールされることが有利である。換言すれば、チャックが、多くの真空領域または吸着セグメントに分割されることにより、ウエハは、最も低い圧力損失が発生する位置に最初に吸着される。通常、それらの場所は、ウエハが可能な限り完全にそれぞれの吸着セグメントを覆う領域である。
それらの吸着セグメントは、例えば0.002mmまたはより良好な、非常に平坦な表面を有し、これにより、容易な洗浄、改良された耐久性、および取り付けられたウエハとの改良されたコンタクトを可能にする。
ウエハの傾斜/歪が、先行するウエハの製造プロセスで形成される場合、例えば、保持されるウエハが凸状の場合、吸着セグメントおよび/またはその形状の選択は、ウエハがチャックの上に横たえられる場所で、最大体積流量が提供されるように選択される。
以下の全体を通して、「真空の供給」の表現は、所定の領域から流体が抜き取られることを意味する。吸着セグメントに真空を供給するとは、例えば空気または液体のような流体が、吸着セグメントの領域中のチャックの上面の上の領域から抜き取られることを意味する。これは、それぞれの領域中で低圧力を確立することに対応する。
「低圧力」は、例えばチャックの雰囲気の流体の圧力のような、参照圧力より低いことを意味し、割り当てられた値は負(例えば−1バール)である。混乱を避けるために、以下のテキストでは、低圧力の絶対値が言及され、これは常に正の値(例えば|−1|バール=1バール)であり、さらに比較の用語(「より高い」、「より大きい」、「より少ない」等)は絶対値をいう。例えば、第1圧力が、第2圧力より高いとの語句は、第1の低圧力の絶対値が、第1の低圧力の絶対値より大きいことを言う。
更に、「流体」の用語は、(空気のような)気体および液体の双方を表す一般的な表現として使用される。
「主真空」の用語は、チャックの上面に向かってウエハを吸着して保持するのに十分に強い低圧力をいう。
「補助真空」の用語は、主真空より弱い真空をいい、補助真空はウエハからチャックの上面までの所定の領域の距離を測定するためにのみ使用され、補助真空は、チャック/チャックのそれぞれの吸着セグメントの上面に向かってウエハを吸着するためには適用されない。
「吸着セグメントを作動させる」の表現は、吸着セグメントが主真空を提供することをいう(上記「主真空の提供」参照)。特に、「作動させる」の用語は、形成された流体の体積流量によりウエハが吸着されるように真空を供給することをいう。これは、「補助真空」により形成された流体の流れは、吸着セグメントを「作動」させないことを意味する。なぜなら、補助真空は、単に測定目的を意味し、一般にはウエハを吸着するのに十分なほど強くはないためである。
ウエハと吸着セグメントとの間の「距離」の用語では、多くの定義が同等に可能である。例えば、2つの物体の間の数学的標準定義が用いられる。次に、距離は、2つの点の間の全ての距離の組み合わせの最小要素として与えられ、点の1つは幾何学的にウエハに属し、他の点はチャックの吸着セグメントに属する。同様にここで使用される他の定義は、吸着セグメントの(ウエハに面する)表面が、幾何学的に平坦な形状の場合、以下の通りである。吸着セグメントの表面の点と、ウエハの表面の点との間のそれぞれの組の考慮し、双方の点は、吸着セグメントの表面に直交する直線の上に配置される。次に、ウエハと吸着セグメントとの間に距離は、例えば組の数学的平均のような、組の全ての要素の平均値よして定義されても良い(この定義は、また、ウエハが吸着セグメントを完全に覆わない場合にも適用する)。もちろん、ウエハと吸着セグメントとの間の距離の幾つかの他の好適な定義が、同様に使用されても良い。以下を通して、ウエハと吸着セグメントとの間の距離は、吸着セグメントとウエハとの間に配置された流体の低圧力(補助真空)を測定することにより少なくともおおよそ決定できる。
本発明の1つの形態は、ウエハを吸着し保持するためのチャックに関連し、このチャックは、複数の吸着セグメントに更に分割された平坦な上面であって、吸着セグメントはそれぞれ流体を吸着するように形成された平坦な上面と、底面と、を含み、上面は、流体の中で、ウエハの近くに運ばれるように形成され、2つまたはそれ以上の吸着セグメントは、ウエハにより、少なくとも緩く覆われ、吸着セグメントのそれぞれは、別々に作動できる。
吸着セグメントがウエハにより「覆われる」という語句は、ここおよび以下において、吸着セグメントが作動した場合に、ウエハ(またはその一部)が吸着セグメントにより引っ張られることを示す。このように、この語句は、ウエハ(またはそのそれぞれの部分)が吸着セグメントに接触することを必ずしも表さない。
しかしながら、ウエハ(またはそのそれぞれの一部)が吸着セグメントに接触した場合、吸着セグメントはウエハにより覆われる。
「緩く覆われる」の用語は、所定の吸着セグメントがウエハで「覆われ」、しかしながら、ウエハは吸着セグメントの上面に接触しないことを示す。
「チャックの上面をウエハの近くに運ぶ」の語句は、ウエハにより、2つまたはそれ以上の吸着セグメントが覆われるように、または少なくとも緩く覆われるような、ウエハに対して上面のいずれかの移動を表す。特に、チャックの上面に対するウエハの位置および/または向きは、近づく間に選択できる。しかしながら、チャックの上面が、ウエハの殆どの点に対して、それぞれの接線ベクトルが、チャックの上面に平行な方向から例えば30度より小さいような、少量のみそれるように近づく。
好適には、上面は、金属または異なる金属の合金またはポリマーのような固体材料の表面をいう。特に、この固体材料は、焼結材料のような多孔質材料は言わない。
チャックは、更に、それぞれの吸着セグメントに補助真空を提供するように形成された、好適にはスロットルのような手段、補助真空が提供された場合に、それぞれの吸着セグメントにより吸着される流体の体積流量の流速または低圧力を、吸着セグメントのいずれかの1つで、測定するように形成された、少なくとも1つの圧力検出手段または少なくとも1つの流速検出手段を好適には含む手段、および好適には低圧力または流速を測定するように形成されたそれぞれの手段に接続された機械的および/または電気的手段であって、補助真空が提供された場合に、吸着セグメントのどれで、流体の低圧力の最大絶対値または最小体積流量が測定されるかを決定する手段、とを含む。
ここで、電気手段は、例えばマイクロコントローラやコンピュータ等と共に、電子回路または集積回路(IC)でも良い。
チャックの好適な具体例では、チャックの上面はディスクであり、内方の吸着セグメントは上面の中心点の回りに配置され、更に吸着セグメントは内方の吸着セグメントの周囲にリング状に配置され、好適には吸着セグメントのそれぞれは、他の吸着セグメントから分離される。
チャックの1つの具体例では、それぞれの吸着セグメントは、チャックの上面の上に配置された相互接続された溝のシステムを含み、好適には相互接続された溝のそれぞれのシステムは、上面の中心点の周囲に同心円として形成された1またはそれ以上の溝を含む。
チャックの1つの具体例では、多くの吸着セグメントは、吸着セグメントの1つの中のある点に配置され、上面の端部に向かって旋回する仮想のらせん形状の経路が、上面上を進むように配置され、経路は、吸着セグメントのいずれか1つに、1回および1回のみ入りおよび/または離れる。
チャックの好適な具体例では、それぞれの吸着セグメントは、チャックの底面に配置され、それぞれの吸着セグメントに真空を供給するように形成された主真空分配手段に接続され、それぞれの吸着セグメントの供給は、1つの吸着セグメントの例外があるかもしれないが、バルブにより制御可能である。
チャックの1つの具体例では、主真空供給手段は、真空が供給されるように形成された入口を有する主真空チャネル(入口から供給される主真空は以下において「第1チャック真空」という)を含み、それぞれの吸着セグメントは、主真空チャネルへの接続を有する側導管により主真空チャネルに接続され、いずれかの隣り合う2つの接続の間で、主真空チャネルの内側にバルブが配置されて主真空チャネルはバルブで分離された多くの吸着を持ち、側導管は、主真空チャネルのいずれかの2つの隣り合う吸着が、隣の吸着セグメントに接続されるように配置される。
チャックの好適な具体例では、それぞれのバルブは、例えばボール逆止弁、ダイアフラム逆止弁、スイング逆止弁、傾斜ディスク逆止弁、ストップ逆止弁、リフト逆止弁、インライン逆止弁、またはダックビル逆止弁のような逆止弁であり、それぞれの逆止弁は、主真空チャネルの入口に向かう方向で、逆止弁に隣り合う部分の低圧力の絶対値が、予め決められた値と等しいか、またはより大きい場合に、自動的に開くように形成され、好適には、それぞれの逆止弁は、主真空チャネルの入口に向かう方向で逆止弁と隣り合う部分の低圧力の絶対値がある状態に対応する値の場合にのみ開くように形成され、ウエハは、入口に向かう方向で逆止弁と隣り合う部分に接続された吸着セグメントに強く触れる。
本発明の他の形態は、チャックによりウエハを吸着して保持する方法に関し、チャックは、複数の吸着セグメントに細分化された平坦な上面であって、吸着セグメントはそれぞれ流体を吸着するように形成された上面と、底面とを含む。この方法は、
(9a)流体中で、ウエハとチャックの上面を、近づけるように持って行き、吸着セグメントの2またはそれ以上が、ウエハにより、少なくとも緩やかに覆われる工程と、
(9b)いまだ作動していない吸着セグメントから、ウエハまで最小距離の吸着セグメントを選択する工程と、
(9c)工程(9b)で選択された吸着セグメントを作動させる工程と、
(9d)作動し続けている吸着セグメントの領域でウエハがチャックの上面に固く触れ、少なくとも1つの吸着セグメントがまだ作動していない場合に、工程(9b)から(9d)を繰り返す工程と、を含む。
工程(9b)について、ウエハまで最小距離を有する吸着セグメントが複数有る場合に、「選択」は、ウエハまでの最小距離を有する複数の吸着セグメントのいずれかの1つを決定する工程を含む。例えば、このアルゴリズムは、ウエハまでの最長距離を有する複数の吸着セグメントからチャックの上面の中心点の最も近くに位置する1つを選択するように決定しても良い。代わりに、このアルゴリズムは、最小距離を有する吸着セグメントの1つがランダムに選択される工程を含んでも良い。
この方法の好適な具体例では、ウエハまで最小距離を有する吸着セグメントを選択する工程は、
(10a)それぞれの吸着セグメントに面するウエハの表面までの、それぞれの吸着セグメントの距離を測定する工程と、
(10b)未だ作動していない吸着セグメントから、ウエハまでの最小距離を有する吸着セグメントを決定する工程と、を含む。
この方法の好適な具体例では、距離を測定する工程(10a)は、
(11a)好適にはスロットルにより、いまだ作動していないそれぞれの吸着セグメントに補助真空を供給する工程と、
(11b)工程(11a)で補助真空が供給されたそれぞれの吸着セグメントに対して、好適には圧力測定手段または流速測定手段により、吸着された流体の低圧力または体積流量の流速を測定する工程と、を含み、
最小距離を決定する工程(10b)は、
(11c)好適には、それぞれの圧力検出手段またはそれぞれの流速測定手段に接続された機械的手段および/または電気的手段により、補助真空が供給された吸着セグメントのいずれにおいて、低圧力の最大絶対値または流体の最小体積流量が測定されるかを決定する工程を含む。
ここで、電気手段は、マイクロコントローラ、コンピュータ等と同じく、例えば電子回路または主スキー回路(IC)でも良い。
方法の代わりの具体例では、工程(9b)で選択された吸着セグメントのシーケンスは、知られたウエハの形状に従って予め決定される。
方法の好適な具体例では、チャックの上面はディスクであり、内側の吸着セグメントは上面の中心点の周囲に配置され、更に、吸着セグメントは、内側の吸着セグメントの周囲にリング状に配置される。好適には、吸着セグメントのそれぞれは、他の吸着セグメントから分離される。
方法の1つの具体例では、吸着セグメントのそれぞれは、チャックの上面の上に配置された相互接続された溝のシステムを含む。好適には、相互接続された溝のそれぞれのシステムは、上面の中心点の周囲の同心円のような形状の、1またはそれ以上の溝を含む。
本発明の具体例では、多くの吸着セグメントが上面に配置され、吸着セグメントの1つの中のある点から始まり、上面の端部に向かってループとなる仮想のらせん形状の経路が、上面を進み、経路は、吸着セグメントのいずれか1つに、1回および1回のみ、入りおよび/または離れ、工程(9b)で選択された吸着セグメントのシーケンスは、仮想のらせん状経路に従い、第1吸着セグメントは、仮想のらせん形状の経路の始まりを備えた吸着セグメントである。
好適には、それぞれの吸着セグメントは、チャックの底面に配置され、それぞれ吸着セグメントに真空を供給するように形成された、主真空分配手段に接続され、そしてありそうな1つの吸着セグメントを除いて、バルブにより制御可能である。次に、この方法は、
(16a)真空を備えた主真空分配手段を提供する工程であって、この工程は、工程(9c)の前または同時に開始され、ウエハがチャックにより保持される限り実施される工程を含み、
吸着セグメントを作動させる工程(9c)は、
(16b)吸着セグメントがバルブにより制御可能な場合には、それぞれの吸着セグメントを制御するように形成されたバルブを開け、そうでない場合には、工程(16a)を開始する工程を含む。
本発明の1つの具体例では、主真空供給手段は、真空が供給されるように形成された入口を有する主真空チャネルを含み、吸着セグメントのそれぞれは、主真空チャネルへの接続を有する側導管により主真空チャネルに接続され、2つの隣り合う接続の間で、真主空チャネルの内側にバルブが配置されて、主真空チャネルはバルブにより分離された複数の部分を示し、側導管は、主真空チャネルの2つの隣り合う部分が、隣り合う吸着セグメントに接続されるように配置され、そして吸着セグメントを選択する工程(9b)は、
この方法の実施中に工程(9b)が第1時間を実行する場合は、入口の隣の主真空チャネルの部分に接続された吸着セグメントを選択し、
そうでない場合には、工程(9b)で先に選択された吸着セグメントに接続された部分の隣の主真空チャネルの部分に接続された吸着セグメントを選択する工程を含む。
好適には、それぞれのバルブは、例えばボール逆止弁、ダイアフラム逆止弁、スイング逆止弁、傾斜ディスク逆止弁、ストップ逆止弁、リフト逆止弁、インライン逆止弁、またはダックビル逆止弁のような逆止弁であり、それぞれの逆止弁は、主真空チャネルから入口に向かう方向で、逆止弁に隣り合う部分で、低圧力の絶対値が、予め決められた値と等しいか、またはより大きい場合に、自動的に開くように形成され、好適には、それぞれの逆止弁は、主真空チャネルの入口に向かう方向で、逆止弁と隣り合う部分の低圧力の絶対値がある状態に対応する値の場合にのみ開くように形成され、ウエハは、入口に向かう方向で逆止弁と隣り合う部分に接続された吸着セグメントに強く触れる。
好適な具体例では、この方法は、更に、
(19a)ウエハがチャックに完全に保持された場合に、主真空チャネルに、入口と反対側から、追加の真空(または、「第2チャック真空」ともいう)が提供される手段を含む。
他の形態、特徴、および長所は、上記概要とともに、図面および請求項を含む、以下に続く記載から明らかであろう。
真空分配器を備えたチャック。 機能原理。 続いて吸着セグメントを作動させ、これによりウエハの上に十分に大きな圧力を提供するために最大体積流速を形成する手続。 異なる吸着セグメントの上での圧力低下の図。 追加の真空の適用による圧力低下の回避。 追加の真空の適用により得られた一定圧力の図。 ウエハと吸着セグメントとの間の距離を測定するための回路の概略。 複数の吸着セグメントへのチャックの上面のありそうな分割。 チャックの具体例の写真(上面)。 チャックの具体例の写真(主真空チャネルと逆止弁を有する底面)。
逆止弁とのカスケード接続
それぞれの吸着セグメント中で可能な限り高い真空を達成するために、吸着セグメントは、例えばボール逆止弁のような逆止弁により分離される。本発明にかかるチャックの1つの具体例では、チャックは、真空(低真空)が提供されるように形成された入口を有する主真空チャネルを含む。主真空チャネルは、次に、複数の部分に細分化され、いずれかの2つの隣り合う部分の間に、逆止弁が挿入される。例えば、N−1の逆止弁が、一般に、主真空チャネルをNの部分に分割するために必要となる。次に、側導管を介して、それぞれの部分が吸着セグメントの1つに接続される。このアセンブリは、この文献を通して「カスケード接続」という。
以下において、明確化と単純化のために、逆止弁と主チャネルの部分の符号は、入口に関連する部分に対応する。主真空チャンバの第1部分は、その間に逆止弁の無い入口に直接接続される。次に、第1逆止弁が、主真空チャネルの第2部分から第1部分を分離される。第2部分は、次に、第2逆止弁等により第3部分から分離される。更に、所定の吸着セグメントの符号付けは、吸着セグメントが側導管により接続された部分の符号に対応すべきである。
チャックによりウエハを吸着するために、カスケード接続が入口を介して真空により提供される。第1逆止弁がまだ閉じられることにより、「完全な」流体体積流量(例えば空気流量)が、それぞれの側導管と入口に接続された真空供給への主真空チャネルの第1部分を介して、第1吸着セグメントから発生する。これは、第1吸着セグメントの領域で、チャックの方向にウエハを吸着する。最後に、ウエハは第1吸着セグメントを強くシールし、即ち、第1吸着セグメントの領域で完全に吸着される。
理想的には、第1吸着セグメントのウエハが完全に吸着された場合に、(第1の)逆止弁のみが開く。続いて、「完全な」体積流量が、第2吸着セグメントで発生する。次に、ウエハが第2吸着セグメントに固定されてそれを完全にシールした場合にのみ、次の吸着セグメントが、次の逆止弁を開くことにより作動する。最後の逆止弁が開いて、「全」体積流量が最後の吸着セグメントで発生するまで、この手続が(自動的に)繰り返される。最後に、(ウエハのサイズが吸着セグメントのそれぞれを覆うのに十分に広い場合に)それぞれの吸着セグメントによりウエハが吸着され保持される。
逆止弁が圧力損失が発生させる場合に、最後に吸着セグメント中の真空(低圧力、低圧力の絶対値により測定される)は、第1吸着セグメントの真空(低圧力)に比較して比較的低くても良い。これと相殺するために、ウエハがチャックにより完全に吸着されて保持された後に、最後の吸着セグメントに追加の真空が提供されても良い。
吸着セグメントを作動させるシーケンス
既に上で検討したように、ウエハ(の一部)により最も固く覆われた吸着セグメントの領域で、最初にウエハを吸着することは有利である。本発明にかかるチャックの第1の具体例では、この領域を決定するために、補助真空が使用される。
例えば、以下のアセンブリが考えられる。チャネルに真空を供給するように形成された入口を有する主真空チャネルが、複数の分岐に別れ、分岐のそれぞれは、チャックの上面の上に配置された吸着セグメントに接続される。それぞれの分岐は、それぞれの吸着セグメントから主真空チャネルへの接続をオンおよびオフするように形成されたスイッチ(バルブ)を含む。このように、吸着セグメントのそれぞれは、対応する分岐でスイッチをオンまたはオフに切り替え、これにより主真空チャネルから真空(低圧力)の吸着セグメントへの真空供給を形成または遮断することにより、独立して作動/非作動できる。更に、吸着セグメントのそれぞれは、吸着セグメントに補助真空を供給するように形成されたチャネルシステムに接続される。例えば、補助真空チャネルシステムは、主真空チャネルに接続され、スロットルを含む。
次に、主真空により発生する体積流量(例えば空気流量)と比較して、補助真空の体積流量は、スロットルの手段により減らされる。補助真空は、逆止弁を介して複数の吸着セグメントと圧力計に接続される。次に、より多く吸着セグメントがウエハで覆われるほど、この吸着セグメントでは、より多く圧力が減少する(または、換言すれば、低真空の絶対値が増加する)。残りの吸着セグメントに比較してより固くウエハによりシールされる吸着セグメントにおいて、低圧力(の絶対値)が最大となる。
一旦、ウエハにより最も固くシールされた吸着セグメントが決定されれば、対応する逆止弁が作動して、ウエハがそれぞれの吸着セグメントを強くシールするまで、ウエハはこの領域で部分的に吸着される。
次に、残りの吸着セグメントに対して、補助真空の(低い)圧力が測定され、低圧力(の絶対値)が最大である吸着セグメントが再度決定される。この吸着セグメントは、個別のスイッチを開くことにより作動し、主真空チャネルから吸着セグメントに真空を供給する。ウエハは、次に、この吸着セグメントの領域で吸着され、吸着セグメントのそれぞれが作動してウエハが完全に吸着されるまで、この手続が繰り返される。
らせん吸着
例えば、製造プロセスを行うことにより、ウエハが同じまたは類似の歪を示す場合、吸着セグメントの形状および/またはチャック中で吸着セグメントに真空を供給するシーケンスは、この歪または変形に適用しても良い。
例えば、凹状のウエハの場合、チャックの上面の内側から上面の端部に向かってウエハを吸着することが有利である。
これは、チャックの上面の下に配置され、チャックの上面の中心点から端部に向かってらせん状に続く高体積真空チャネルにより実現されても良い。更に、真空溝は、チャックの表面上に配置される。真空溝または真空溝の様々なシステム(グループ)は、異なる吸着領域または吸着セグメントに細分化されても良い。これは、大きく変形し/歪んだウエハを吸着するために必要である。
カスケード接続とらせん吸着の組み合わせ
このらせん吸着は、上述のカスケード接続と組み合わせることができる。これは、体積逆止弁を減らすことを可能にする。例えば、3またはそれ以上の逆止弁の代わりに、2つだけの逆止弁を用いて、大きく歪んだウエハの吸着を可能にする。
例えば、経済的な理由のための逆止弁を節約するために、および/またはチャックを制御するソフトウエアが他の構成、例えばチャックのチャネルのアラインメントや逆止弁等に適用されるために、これは特に有利である。
図1は、本発明にかかる1つの具体例の2つの部分を示す。チャックの上面10は、ディスク状に形成されている。ディスクの上には、多くの溝が配置されている。環状の溝11は、チャックの上面の中心点の周囲に配置され、それらは同心円のシステムを形成する。更に、(半径方向の溝上面10の中心点に対して)半径方向の溝が、チャックの上面10に配置される。例えば、半径方向に配置された溝12a、12b、12c、および12dは、上面10の中心点から(中心点から端部に数えて)第3の環状の溝まで、星のように進む。このように、半径溝12a〜12dは、内部の環状溝のシステムに接続する。同様に、4番目から7番目の環状溝は、半径方向に溝により相互接続されるが、しかしながら、それらの溝は3つの最も内側の溝と半径溝12a〜12dのシステムには接続されない。また、8番目から11番目の環状の溝は、半径溝により相互接続される。最後に、12番目から15番目までの環状溝が、半径方向に配置された溝により相互接続される。このように、チャックの上面の上に配置された、4つの独立した溝のシステム(即ち、相互接続されないシステム)が存在する。それらのシステムのそれぞれは、吸着セグメントと考えられ、これらは独立して作動する。
図1は、また、カスケード接続を覆うハウジング16を示す。ハウジング16は、主真空供給に接続されるように形成された入口18と、4つの出口17a、17b、17c、および17dを含み、それぞれの出口は、チャックの上面の上に配置される上述の溝のシステムの1つに接続されるように形成される。
図2は、図1のハウジング16を通る断面と共に、チャックの上面を通る断面を示す。ハンジング216は、そこを通って流体が導入される主真空チャネル250を含む。流体は、入口218を介してこのチャネル250から排出できる。チャネル250の中で、3つの逆止弁220a、220b、220cが提供される。3つの逆止弁220a、220b、220cは、チャネル250を4つの部分に分割する。それぞれの部分は、側導管を介して、出口217a、217bの1つに接続される。更なる入口219は、追加の真空を主真空チャネル250に追加的に供給できるようにする。
例示の逆止弁200を通る断面が、図2の挿入図に示される。逆止弁200は、ハウジング201を含む。ハウジング201の中には、ピストンまたはプランジャ202が配置され、これは、所定の位置にらせん状のバネ203で保持されて、逆止弁200を閉じて保持する。しかしながら、らせん状のバネ203の反対側のプランジャ202の側の圧力が、プランジャ202の上のバネ203により加えられる圧力を超えると、逆止弁200が開き、流体は逆止弁200を通ることができる。
チャックの上面210の上では、溝の4つのシステム211、212、213、214が配置される。それらのシステムは、入口221、222、223、224を介して真空を供給することにより独立して作動する。それらの入口221〜224のそれぞれは、溝のグループの1つに導管を介して接続される。例えば、入口221は、導管230を介して、3つの最も内側の環状溝を含む溝211のシステムに接続される。次に、チャックの第1吸着セグメントを形成する溝の最も内側のシステムは、入口221と出口217aを介して、入口218の最も近くに配置されたカスケード接続のチャネル250の部分に接続されても良い。更に、溝212の(上面210の中心から端部に数えて)第2のシステムは、入口218から1つの逆止弁221aのみで分離されたチャネル250の部分に、入口222および出口217bを介して接続されても良い。同様に、溝213の第3のシステムは、チャネル250の第3の部分に接続され、最後に、溝214の最も外の(第4の)溝214のシステムは、入口218から全ての逆止弁により分離されたチャネル250の部分に、入口224および出口217dを介して接続されても良い。
この構成により、内方の吸着セグメント211から流体が吸着されない限り、入口218を介して主真空が供給された場合に、逆止弁は開かない。しかしながら、内方の吸着セグメント211がウエハ(図示せず)により固くシールされた場合、ウエハの一部により第2の吸着セグメント212が固く覆われない限り、第1逆止弁220aが開き、これにより第2吸着セグメント211で体積流量が発生する。しかしながら、第2の逆止弁220bはまだ閉じた状態である。次に、「全ての」真空が第2吸着セグメント212に提供され、第2の吸着セグメント212の領域で、ウエハの上に最も強い(低い)圧力がかかる。第2の吸着セグメント212がウエハ(の一部)により固くシールされた後、第2の逆止弁220bが開き、全ての主真空が、第3の吸着セグメント213に提供される。第3の吸着セグメント213がウエハの一部で固く覆われた後、第3の逆止弁220cが開き、次に、全ての主真空が、チャックの上面210の最も外方の吸着セグメント214に提供される。このように。ウエハはチャックの上面210の内側から外方に向かって、滑らかに吸着される。
最後に、それぞれの吸着セグメントでウエハが完全に保持された場合、追加の真空がカスケード接続の更なる入口219により適用され、ウエハを安定して保持するためにそれぞれの吸着セグメントに十分な低圧力を提供する。
この手続は、更に図3に示される。第1に、ウエハ36は形状36aに従ってチャックの上面39を覆う。即ち、ウエハ36は、上面39の中心周辺の領域のみで上面39に接触する。次に、カスケード接続38に主真空30が提供される。第1に、真空31が上面39の中心周辺の吸着セグメント32aに提供される。これにより、ウエハ36は、吸着セグメント32aの領域で固く吸着されて、流体はもはやこの領域内で吸着できなくなる。ウエハは、続いて、形状36bの状態になる。この結果、逆止弁33aが開き、真空32bが、第2吸着セグメント32bに提供される。次に。流体は吸着セグメント32bの領域で吸着され、ウエハが吸着セグメント32bを覆ってそれを固くシールするまで、第2吸着セグメント32bに向かって引っ張られる。次に、ウエハは形状36cの状態になる。その後、逆止弁32bを開けて吸着セグメント32cの領域でウエハを吸着するまで、そして最後に逆止弁32cを開けて吸着セグメント32dの領域でウエハを吸着するまで、この手順が繰り返される。次に、逆止弁によりウエハは完全に吸着されて、平坦な状態36dになる。
しかしながら、すべての逆止弁は、真空チャネル41中の(低い)圧力の(絶対)値の低下を招く。図4は、ウエハ45がチャックにより完全に吸着され、吸着セグメント42a、42b、42c、42dのいずれもがウエハ45により固くシールされた状態を示す。次に、主真空源に直接接続された、第1吸着セグメント42aは、マイナス1バールの低圧力を有する。しかしながら、第1の逆止弁42aを介して主真空に接続された、第2吸着セグメント42bでは、低圧力の(絶対)値が減少し、単に−0.7バールの量である。第3吸着セグメント42cでは、第3吸着セグメント42cは2つの逆止弁42a、42bを介して主真空源に接続されているという事実のために、低圧力の(絶対値)は更に減少して−0.5バールの量である。最後に、3つの逆止弁42a〜42cを介して主真空源に接続された、最後の(外方の)吸着セグメント42dでは、低圧力の絶対値は、内容の吸着セグメント42aの対応する値のほんの1/4の量であり、即ち、吸着セグメント42dの低圧力は−0.25バールである。このように、それによりウエハ45がチャックの上面の上に保持される圧力は一定ではなく、チャックの中心から端部に向かって減少する。このように、ウエハ45の保持は、チャックの上面の外方領域(吸着セグメント42d)では、上面の内方領域(吸着セグメント42a)より不安定である。
チャック53の上面の上でウエハ55を安定化するために、追加の真空52、53をカスケード接続に適用できる。図5は、チャックによりウエハ55がすでに完全に吸着され、上面56の上の全ての吸着セグメントに固くシールされている状態を示す。主真空50はカスケード接続に提供され、真空51a、51b、51c、51dによりそれぞれの吸着セグメント57a、57b、57c、57dに分配される。図4の文脈中で上に説明したように、最も強力な真空51aが、内方の吸着セグメント57aに提供される。チャックの上面56の端部に向かって、吸着セグメント57b〜57dに提供される真空が減少する。この影響を補償するために、追加の真空が適用されても良い。例えば、追加の真空52は、主真空源50と反対側のカスケード接続に適用されても良い。次に、外方の吸着セグメント57dが追加の真空52に直接(即ち、逆止弁を介さずに)接続され、その強さは、この領域でウエハ55を安定して保持するために、吸着セグメント57dで十分に低い圧力が提供されるように選択できる。更に、追加の真空53は、それぞれの残った吸着セグメント57a〜57c、または吸着セグメントの間の領域に適用されても良い。次に、一定で十分に低い圧力が、吸着セグメントのそれぞれに適用され、ウエハ55は、チャックの上面56により安定して保持される。
この状態は、図6により示される。上述の状態と類似した方法で、主真空61と追加の真空6が、カスケード接続63に提供される。吸着セグメント66a〜66dの下に描かれた真空計により示されるように、吸着セグメント66a〜66dに対して適用される圧力(低圧力)は、−1バールである。
図7は、測定のための回路の具体例を示し、吸着セグメント71a、71b、71cのその場所では、ウエハはそれぞれの吸着セグメントを最も固く覆う。それゆえに、スロットル75を介して主真空77から分岐した、補助圧力76が提供される。逆止弁73a〜73cを介して、補助真空がそれぞれの吸着セグメント71a〜71cに適用される。それぞれの吸着セグメントの低圧力が、次に測定手段72a、72b、72cにより測定される。続いて、吸着セグメントのどの位置で、低圧力の絶対体が最大になるかが決定される。次に、それぞれの吸着セグメントに主真空77を供給するために、それぞれのスイッチ74a、74bまたは74cが操作される。ウエハがこの吸着セグメントに吸着された場合、手順が繰り返される。即ち、(残った)吸着セグメントのどれにおいて低圧力の絶対値が最大値であるかが再度チェックされ、それぞれの水位置が切り換えられることにより、この吸着セグメントに主真空が適用される。
図8は、本発明の1つの具体例にかかるチャックの上面80のありうる仕切りを示す。上面80は、円形のディスクにより形成される。仕切りにより、上面80は複数の吸着セグメントに分割される。例えば、ディスクの中心点の回りでは、円形の吸着セグメント81が配置される。同様に上面80の中心点の周辺で、より大きな円形領域が配置され、これは、上面80の中心点に対して半径方向に有する3つの直線に沿って細分化され、この大きな円形領域を、3つの等しい大きさの吸着セグメント82a、82b、82cに分割する。もちろん、それらの3つの吸着セグメントの領域は、内方の吸着セグメント81の領域と重ならない。換言すれば、内方の吸着セグメント81の領域は、吸着セグメント82a〜82cの領域から切り取られる。更なる領域は、吸着セグメント82a〜82cとチャックの上面80の端部の半径との間に配置される。この領域は、上面80の中心点に対して半径方向に配置された4つの直線により、4つの等しい大きさの吸着セグメント83a、83b、83c、83dに細分化される。
図9は、図1、2に既に示され、この文脈で既に議論された、上面の具体例の写真を示す。写真では、溝92の複数の位置で、スルーホール91が、図1、2の文脈で検討したように、真空を提供するためにチャックの上面93の下に配置された入口(図示せず)を備えた溝に接続されることが認識できる。
図10は、チャックの1つの具体例の底面100の写真を示す。主真空チャネル101は、底面100の上にらせん状に配置される。真空チャネル101は、逆止弁102により互いに分離された多くの部分に分割される。図2、3の文脈で記載および検討したような、アセンブリはカスケード接続の1つの具体例を形成する。
本発明は図面および先の記載中に記載され説明されるが、そのような記載や説明は、説明的または例示的で、限定的ではないと考えられる。以下の請求項の範囲内において、当業者により、変化および変形ができることが理解されるであろう。特に、本発明は、上または下で述べられた異なる具体例の特徴のいずれかの組み合わせを伴う、更なる具体例をカバーする。
更に、請求項において、「含む(comprising)」の用語は、他の要素または工程を排除するものではなく、および不定冠詞「ある(a)」、「ある(an)」は、複数を排除しない。単一ユニットは、請求項で記載された複数の特徴の機能を満たしても良い。特性または値に関係する用語「本質的に(essentially)」、「約(about)」、「おおよそ(approximately)」は、また、特にそれぞれ正確な特性、または正確な値を規定する。請求項中のいずれの符号も、その範囲を限定するものと解釈すべきではない。

Claims (19)

  1. ウエハを吸着し保持するためのチャックであって、このチャックは、複数の吸着セグメントに更に分割された平坦な上面であって、吸着セグメントはそれぞれ流体を吸着するように形成された平坦な上面と、底面と、を含み、
    上面は、流体の中で、ウエハの近くに運ばれるように形成され、2つまたはそれ以上の吸着セグメントは、ウエハにより、少なくとも緩く覆われ、
    吸着セグメントのそれぞれは、別々に作動できるチャック。
  2. チャックは、更に、
    それぞれの吸着セグメントに補助真空を提供するように形成された、好適にはスロットルのような手段、
    補助真空が提供された場合に、それぞれの吸着セグメントにより吸着される流体の低圧力または体積流量の流速を、吸着セグメントのいずれかの1つで、測定するように形成された、少なくとも1つの圧力検出手段または少なくとも1つの流速検出手段を好適には含む手段、および、
    好適には低圧力または流速を測定するように形成されたそれぞれの手段に接続された機械的および/または電気的手段であって、補助真空が提供された場合に、吸着セグメントのどれで、流体の低圧力の最大絶対数または最小体積流量が測定されるかを決定する手段、を含む請求項1にかかるチャック。
  3. チャックの上面はディスクであり、
    内方の吸着セグメントは上面の中心点の回りに配置され、
    更に吸着セグメントは内方の吸着セグメントの周囲にリング状に配置され、好適には吸着セグメントのそれぞれは、他の吸着セグメントから分離される請求項1または2に記載のチャック。
  4. それぞれの吸着セグメントは、チャックの上面の上に配置された相互接続された溝のシステムを含み、好適には相互接続されたそれぞれの溝のシステムは、上面の中心点の周囲に同心円として形成された1またはそれ以上の溝を含む請求項3にかかるチャック。
  5. 多くの吸着セグメントは、吸着セグメントの1つの中のある点に配置され、上面の端部に向かって旋回する仮想のらせん形状の経路が、上面上を進むように配置され、経路は、吸着セグメントのいずれか1つに、1回および1回のみ入りおよび/または離れる請求項1にかかるチャック。
  6. それぞれの吸着セグメントは、チャックの底面に配置され、それぞれの吸着セグメントに真空を提供するように形成された主真空分配手段に接続され、
    それぞれの吸着セグメントの提供は、1つの吸着セグメントの例外があるかもしれないが、バルブにより制御可能である請求項1〜5のいずれかにかかるチャック。
  7. 主真空供給手段は、真空が供給されるように形成された入口を有する主真空チャネルを含み、
    それぞれの吸着セグメントは、主真空チャネルへの接続を有する側導管により主真空チャネルに接続され、
    いずれかの2つの隣り合う接続の間で、主真空チャネルの内側にバルブが配置されて、主真空チャネルはバルブで分離された多くの吸着を持ち、
    側導管は、主真空チャネルのいずれかの2つの隣り合う吸着が、隣の吸着セグメントに接続されるように配置される請求項5に従属する請求項6にかかるチャック。
  8. それぞれのバルブは、例えばボール逆止弁、ダイアフラム逆止弁、スイング逆止弁、傾斜ディスク逆止弁、ストップ逆止弁、リフト逆止弁、インライン逆止弁、またはダックビル逆止弁のような逆止弁であり、
    それぞれの逆止弁は、主真空チャネルの入口に向かう方向で、逆止弁に隣り合う部分の低圧力の絶対値が、予め決められた値と等しいか、またはより大きい場合に、自動的に開くように形成され、
    好適には、それぞれの逆止弁は、主真空チャネルの入口に向かう方向で逆止弁と隣り合う部分の低圧力の絶対値がある状態に対応する値の場合にのみ開くように形成され、ウエハは、入口に向かう方向で逆止弁と隣り合う部分に接続された吸着セグメントに強く触れる請求項7にかかるチャック。
  9. チャックによりウエハを吸着して保持する方法であって、このチャックは、
    複数の吸着セグメントに細分化された平坦な上面であって、吸着セグメントはそれぞれ流体を吸着するように形成された上面と、
    底面と、を含み、
    この方法は、
    (9a)流体中で、ウエハとチャックの上面を、近づけるように持って行き、吸着セグメントの2またはそれ以上が、ウエハにより、少なくとも緩やかに覆われる工程と、
    (9b)いまだ作動していない吸着セグメントから、ウエハまで最小距離の吸着セグメントを選択する工程と、
    (9c)工程(9b)で選択された吸着セグメントを作動させる工程と、
    (9d)作動し続けている吸着セグメントの領域でウエハがチャックの上面に固く触れ、少なくとも1つの吸着セグメントがまだ作動していない場合に、工程(9b)から(9d)を繰り返す工程と、を含む方法。
  10. ウエハまで最小距離を有する吸着セグメントを選択する工程(9b)は、
    (10a)それぞれの吸着セグメントに面するウエハの表面までの、それぞれの吸着セグメントの距離を測定する工程と、
    (10b)未だ作動していない吸着セグメントから、ウエハまでの最小距離を有する吸着セグメントを決定する工程と、を含む請求項9にかかる方法。
  11. 距離を測定する工程(10a)は、
    (11a)好適にはスロットルにより、いまだ作動していないそれぞれの吸着セグメントに補助真空を供給する工程と、
    (11b)工程(11a)で補助真空が供給されたそれぞれの吸着セグメントに対して、好適には圧力測定手段または流速測定手段により、吸着された流体の低圧力または体積流量の流速を測定する工程と、を含み、
    最小距離を決定する工程(10b)は、
    (11c)好適には、それぞれの圧力検出手段またはそれぞれの流速測定手段に接続された機械的手段および/または電気的手段により、補助真空が供給された吸着セグメントのいずれにおいて、低圧力の最大絶対値または流体の最小体積流量が測定されるかを決定する工程を含む請求項10にかかる方法。
  12. 工程(9b)で選択された吸着セグメントのシーケンスは、知られたウエハの形状に従って予め決定される請求項9にかかる方法。
  13. チャックの上面はディスクであり、
    内方の吸着セグメントは上面の中心点の周囲に配置され、
    更に、吸着セグメントは、内方の吸着セグメントの周囲にリング状に配置される、好適には、吸着セグメントのそれぞれは、他の吸着セグメントから分離される請求項9〜12のいずれかにかかる方法。
  14. 吸着セグメントのそれぞれは、チャックの上面の上に配置された相互接続された溝のシステムを含み、好適には、相互接続された溝のそれぞれのシステムは、上面の中心点の周囲の同心円のような形状の、1またはそれ以上の溝を含む請求項13にかかる方法。
  15. 多くの吸着セグメントが上面に配置され、吸着セグメントの1つの中のある点から始まり、上面の端部に向かってループとなる仮想のらせん形状の経路が、上面を進み、経路は、吸着セグメントのいずれか1つに、1回および1回のみ、入りおよび/または離れ、
    工程(9b)で選択された吸着セグメントのシーケンスは、仮想のらせん状経路に従い、第1吸着セグメントは、仮想のらせん形状の経路の始まりを備えた吸着セグメントである請求項12にかかる方法。
  16. それぞれの吸着セグメントは、チャックの底面に配置され、それぞれ吸着セグメントに真空を供給するように形成された、主真空分配手段に接続され、
    それぞれの吸着セグメントの供給は、ありそうな1つの吸着セグメントを除いて、バルブにより制御可能であり、
    この方法は、
    (16a)主真空分配手段に真空を提供する工程であって、この工程は、工程(9c)の前または同時に開始され、ウエハがチャックにより保持される限り実施される工程を含み、そして、
    吸着セグメントを作動させる工程(9c)は、
    (16b)吸着セグメントがバルブにより制御可能な場合には、それぞれの吸着セグメントを制御するように形成されたバルブを開け、そうでない場合には、工程(16a)を開始する工程を含む、請求項9〜15のいずれかにかかる方法。
  17. 主真空供給手段は、真空が供給されるように形成された入口を有する主真空チャネルを含み、
    吸着セグメントのそれぞれは、主真空チャネルへの接続を有する側導管により主真空チャネルに接続され、
    2つの隣り合う接続の間で、真主空チャネルの内側にバルブが配置されて、主真空チャネルはバルブにより分離された複数の部分を示し、
    側導管は、主真空チャネルの2つの隣り合う部分が、隣り合う吸着セグメントに接続されるように配置され、
    そして吸着セグメントを選択する工程(9b)は、
    この方法の実施中に工程(9b)が第1時間を実行する場合は、入口の隣の主真空チャネルの部分に接続された吸着セグメントを選択し、
    そうでない場合には、工程(9b)で先に選択された吸着セグメントに接続された部分の隣の主真空チャネルの部分に接続された吸着セグメントを選択する工程を含む請求項12に従属する請求項16にかかる方法。
  18. それぞれのバルブは、例えばボール逆止弁、ダイアフラム逆止弁、スイング逆止弁、傾斜ディスク逆止弁、ストップ逆止弁、リフト逆止弁、インライン逆止弁、またはダックビル逆止弁のような逆止弁であり、
    それぞれの逆止弁は、主真空チャネルの入口に向かう方向で、逆止弁に隣り合う部分で、低圧力の絶対値が、予め決められた値と等しいか、またはより大きい場合に、自動的に開くように形成され、
    好適には、それぞれの逆止弁は、主真空チャネルの入口に向かう方向で逆止弁と隣り合う部分の低圧力の絶対値が、ある状態に対応する値の場合にのみ開くように形成され、ウエハは、入口に向かう方向で逆止弁と隣り合う部分に接続された吸着セグメントに強く触れる請求項17にかかる方法。
  19. 更に、(19a)ウエハがチャックに完全に保持された場合に、主真空チャネルに、入口と反対側から、追加の真空を供給する工程を含む請求項17または18にかかる方法。
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