JP2018139284A - 収縮可能なシールデバイスを備える、反りのあるウェハーを固定するためのウェハーチャック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反りのある大型化ウエハーを平坦に吸着保持可能な真空チャックをを提供する。【解決手段】ウェハーチャック装置は、本体５１と、真空ライン系統６６と、複数のシールデバイス１００を有する。シールデバイスは、チャックの上面５２で本体内に形成された凹部内に動作可能に配置されている。各シールデバイスは、伸張した作動位置と収縮した作動位置との間で収縮可能である。各シールデバイスの上端は、ウェハーの裏面１４の対応する部分と共に真空シールを形成するように構成される。シールデバイスは、典型的なシールよりも高い位置であるチャックの上面よりも上の位置へ延びていて、チャックの上面へとウェハー１０を降下させて導く。チャックの上面は、ウェハーをチャックの上面にチャック固定させる真空特徴部がウェハーと係合することができる位置である。【選択図】図１Ｂ

Description

関連出願のデータ
本出願は、２０１６年１２月８日に出願された米国仮出願第６２／４３１，７９０号（発明の名称：Ｗａｆｅｒ Ｃｈｕｃｋ Ｗｉｔｈ Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｂｌｅ Ｓｅａｌｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｆｏｒ Ｓｅｃｕｒｉｎｇ Ｗａｒｐｅｄ Ｗａｆｅｒｓ）に係る優先権を主張する。この出願には、参照によりその開示内容の全てが組み込まれる。

本開示は、半導体製造の際にウェハーを支持するために用いられるチャック装置に関し、特に、反りのあるウェハーを固定させるための収縮可能なシールデバイスを備えるウェハーチャック装置に関する。

集積回路（ＩＣ）チップのような半導体装置の製造において、半導体ウェハーが使用される。半導体ウェハーは、一連のプロセスを用いて多様な３次元ＩＣ構造が形成される基板としての役割を果たす。
いったんＩＣチップが形成されると、当該ＩＣチップは、最終のＩＣデバイスを形成するために、包装される必要がある、すなわち、支持基板においてカプセル化される必要がある。
近年、半導体ウェハーや他のタイプの大型の支持ウェハーは、パッケージング工程においてますます使用されるようになっている。それらは、例えば、薄いデバイスウェハーをキャリアウェハーと接触させることによって形成された製品ウェハーを使用する、ファンアウトウェハーレベルパッケージング、フリップチップパッケージング、およびデバイスパッケージング（例えば、センサおよびレーザなどの高出力デバイスのパッケージング）のために、ますます使用されるようになっている。

ＩＣを製造するとき、またはＩＣをパッケージングするときにリソグラフィ露光を行うために、ウェハーは、極めて平坦な状態で保持されなければならない。これを実現するためには、真空を使用して非常に平坦な表面にウェハーを保持する必要がある。この目的のため、リソグラフィ露光中にウェハーを支持するための真空チャックが開発されている。

半導体ＩＣの製造およびパッケージングの進展とともに、ウェハーはより大きくなり、より大きな反りを有するようになる傾向にある。比較的大きな反り量を有するウェハーが標準的な真空チャック上に置かれた場合、残念ながら、漏れが多すぎて反りのあるウェハーをチャック表面に引き下げるのに必要な圧力差を発生させることができないという問題がある。

本開示の１つの側面は、裏面を有するウェハーをチャック固定するためのウェハーチャック装置である。
ウェハーチャック装置は、
本体と、上面を有し、前記上面において前記本体内に形成された少なくも１つの凹部と、前記本体の前記上面に対して開口されている複数の真空特徴部とを含むチャックと、
前記チャックの前記本体内に形成されており、前記真空特徴部と、少なくとも１つの凹部と、真空ポンプとに接続される真空ライン系統と、
前記少なくとも１つの凹部に動作可能に配置され、前記真空ライン系統と連通する、少なくとも１つのシールデバイスと、
を備え、
前記少なくとも１つのシールデバイスは、上端を有しており、伸張作動位置と収縮作動位置との間で圧縮可能であり、
シール部材は、前記上端を画定し、前記ウェハーの裏側の部分とともに真空シールを形成するように構成され、
前記上端は、前記伸張した作動位置において、前記チャックの前記本体の前記上面よりも上の高さＨまで延びており、前記高さＨは、２ｍｍ≦Ｈ≦６ｍｍを満たす範囲内の値であり、
前記少なくとも１つのシールデバイスは、前記伸張した作動位置から前記収縮した作動位置へと圧縮され、
前記ウェハーの前記裏面が、前記少なくとも１つのシールデバイスおよび前記真空特徴部上に配置され、前記少なくとも１つのシールデバイスおよび前記真空特徴部とともに前記真空シールを形成するとき、Ｈ＝０である。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、前記シール部材は、弾性を有しており、前記収縮作動位置を規定する収縮状態に収縮する。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、前記シール部材は、管状ベローズを備える。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、
前記管状ベローズは、内部および底端部を有し、
前記凹部は、上面と、前記少なくとも１つのシールデバイスの前記上端で開口している真空チャネルとを有する柱状部を含み、前記真空ライン系統と接続され、
前記柱状部は、前記管状ベローズの前記底端部から前記管状ベローズの前記内部へと延びており、
前記柱状部の前記上面は、前記チャックの前記上面と同一平面上にある。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、
前記シール部材を支持する支持部材と、
前記支持部材を支持する弾性部材と、
をさらに備え、
前記弾性部材は、前記伸張した作動位置を規定する伸張状態を有するとともに、前記収縮した作動状態を規定する収縮状態を有する。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、
前記凹部は、上面を有する柱状部と、前記少なくとも１つのシールデバイスの前記上端で開口している真空チャネルとを備え、前記真空ライン系統と接続され、
前記支持部材は、中央孔を備え、
前記柱状部は、前記支持部材の前記中央孔へと延びており、
前記柱状部の前記上面は、前記チャックの前記上面と同一平面上にある。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、支持部材は、ドーナツ形状を有している。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、前記シール部材は、ガスケットを備える。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、前記シール部材は、Ｏリングを備える。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、前記少なくとも１つのシールデバイスは、３つ以上のシールデバイスを備える。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、前記少なくとも１つのシールデバイスは、少なくとも３つであり、かつ、１２個以下のシールデバイスを備える。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、裏面を有するウェハーをチャック固定するためのウェハーチャック装置である。
ウェハーチャック装置は、
本体と、上面を有し、前記上面において前記本体内に形成された少なくも３つの凹部と、前記本体の前記上面に対して開口されている複数の真空孔とを含むチャックと、
前記チャックの前記本体内に形成されており、前記真空孔と、前記凹部のそれぞれと、真空ポンプと接続される真空ライン系統と、
前記少なくとも３つの凹部にそれぞれ動作可能に配置され、前記真空ライン系統と連通する、少なくとも３つの圧縮可能シールデバイスと、
を備え、
前記圧縮可能シールデバイスは、それぞれ、伸張した作動位置と収縮した作動位置とを有しており、
ｉ）前記伸張した作動位置において前記チャックの前記本体の前記上面よりも上の高さＨに存在している上端であって、前記高さＨは、２ｍｍ≦Ｈ≦６ｍｍの範囲内である、前記上端と、
ｉｉ）前記上端を規定するとともに、前記ウェハーを前記シール部材と接触するように移動させたとき、前記ウェハーの前記裏面の一部と局所的な真空シールを形成するように構成されるシール部材と、
ｉｉｉ）対向する上面と下面とを有する支持部材であって、前記上面が前記支持部材を支持し、真空チャネルが前記支持部材を通過しており、前記真空ライン系統と接続される、前記支持部材と、
ｉｖ）前記支持部材の前記底面と接触しているとともに前記凹部の底壁部とも接触している弾性部材であって、前記伸張した作動位置にあるときの伸張状体と、前記収縮した作動位置にあるときの収縮状態とをなりうる前記弾性部材と、
を備え、
各収縮可能なシールデバイスは、前記伸張した作動位置から前記収縮した作動位置へと動くように構成されており、前記ウェハーが前記少なくとも３つの収縮可能なシールデバイス上に配置され、前記少なくとも３つの収縮可能なシールデバイスによって支持されるとき、Ｈ＝０である。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、前記シール部材は、ガスケット、Ｏリングまたはベローズのうちの１つを備える。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、前記弾性部材は、少なくとも１つのばねを備える。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、前記シール部材は、中央開口部を有しており、
前記凹部は、上面を有する柱状部を備え、前記柱状部を通り、前記上端で開口している前記真空チャネルとともにあり、前記真空ライン系統に接続され、
前記柱状部は、前記シール部材の前記中央開口部へと延びている。

本開示の別の側面は、上記のウェハーチャック装置であって、前記柱状部の前記上面は、前記チャックの上面と同一平面上にある。

本開示の別の側面は、裏面を有し、チャックの上面に対する第１反り量を有するウェハーをチャック固定する方法である。
当該方法は、
ａ）前記ウェハーが前記第１反り量よりも少ない第２反り量を有するようにするために、前記ウェハーの裏面のそれぞれ対応する部分を、複数の収縮可能なシールデバイスに係合させるステップａ）であって、前記複数の収縮可能なシールデバイスは、前記チャックの前記上面に形成された各凹部内に存在しており、初期状態として、２ｍｍ≦Ｈ≦６ｍｍの範囲にある初期値の高さＨだけ前記チャックの前記上面よりも上へ延びている、前記ステップａ）と、
ｂ）前記高さＨがＨ＝０となるように、前記複数の収縮可能なシールデバイスを、それぞれ対応する凹部に接触させて、前記ウェハーを前記チャックの前記上面に降下させるステップと、
ｃ）前記ウェハーが前記第２反り量よりも少ない第３反り量を有するようになるように、前記チャックの前記上面で前記ウェハーの前記裏面と係合するステップと、
を備える。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、収縮可能なシールデバイスは、それぞれ、ステップａ）において、前記ウェハーの前記裏面の対応する部分とともに真空シールを形成する開口された上面を有する管状ベローズを備え、
前記ステップｂ）は、前記管状ベローズを圧縮するステップを含む。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、前記複数の収縮可能なシールデバイスは、少なくとも３つ、かつ、１２個以下の収縮可能なシールデバイスを備える。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、収縮可能なシールデバイスは、それぞれ、バネによって支持されているシール部材を含み、
前記ステップｂ）は、前記バネを圧縮するステップを含む。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、前記支持部材は、前記シール部材と前記バネとの間に存在する。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、前記ウェハーは、重量を有しており、前記ステップｂ）では、前記ウェハーの前記重量により接触させる。

さらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明で示されており、当該説明から部分的に当業者には容易に明らかとなる、あるいは、実施例に記載された説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面に記載されているように実施することによって、当業者に認識される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明の両者は例示にすぎないことを理解すべきであり、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供しているだけである。

これらの及び本発明の非限定的な実施形態の他の態様及び特徴は、添付の図面と併せて本発明の特定の非限定的な実施形態の以下の説明を検討することで当業者に明らかになるであろう。

添付の図面は、さらなる理解を提供するために含められており、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。添付図面は、１または複数の実施形態を例示するものであり、詳細な説明と共に様々な実施形態の原理および動作を説明する。したがって、本開示は、添付の図面とともに考慮されることで、以下の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。
図１Ａは、本明細書に開示されているように、チャック装置の一例の上面図である。 図１Ｂは、チャック装置のチャック処理中のウェハーと共に示される、図１Ａのチャック装置の側面図である。 図２Ａは、伸張（未収縮）動作状態（図２Ａ）と収縮動作状態（図２Ｂ）とにおける収縮可能なシールデバイスの一般的な実施形態の模式図である。 図２Ｂは、伸張（未収縮）動作状態（図２Ａ）と収縮動作状態（図２Ｂ）とにおける収縮可能なシールデバイスの一般的な実施形態の模式図である。 図３Ａは、図２Ａおよび図２Ｂの収縮可能なシールデバイスの一般化された実施形態を示すチャックの一部の拡大断面図であり、当該２つの図は、収縮可能なシールデバイスの２つの動作状態を示している。 図３Ｂは、図２Ａおよび図２Ｂの収縮可能なシールデバイスの一般化された実施形態を示すチャックの一部の拡大断面図であり、当該２つの図は、収縮可能なシールデバイスの２つの動作状態を示している。 図４Ａは、チャックの部分断面図であり、本明細書に開示される収縮可能なシールデバイスの第１実施形態（一例）の詳細を示している。 図４Ｂは、チャックの部分断面図であり、本明細書に開示される収縮可能なシールデバイスの第１実施形態（一例）の詳細を示している。 図４Ｃは、チャックの部分断面図であり、本明細書に開示される収縮可能なシールデバイスの第１実施形態（一例）の詳細を示している。当該３つの図は、収縮可能なシールデバイスの２つの作動状態を示している。 図５Ａは、チャックの一部の拡大断面図であり、本明細書に開示される収縮可能なシールデバイスの第２実施形態（一例）の詳細を示している。 図５Ｂは、チャックの一部の拡大断面図であり、本明細書に開示される収縮可能なシールデバイスの第２実施形態（一例）の詳細を示している。 図５Ｃは、チャックの一部の拡大断面図であり、本明細書に開示される収縮可能なシールデバイスの第２実施形態（一例）の詳細を示している。当該３つの図は、収縮可能なシールデバイスの３つの動作状態を示している。 図６は、チャックに形成された凹部の一例であって、チャックに形成された真空チャネルを有する中央柱状部を含む凹部の上面図である。 図７Ａは、ドーナツ形状を有する支持部材の一例の上面図である。 図７Ｂは、ドーナツ形状を有する支持部材の一例の上面斜視図であり、中央孔は、図６に示す凹部の中央柱状部を収容できるサイズである。 図８Ａは、チャックの一部の拡大断面図であり、本明細書に開示される収縮可能なシールデバイスの第３実施形態（一例）の詳細を示している。 図８Ｂは、チャックの一部の拡大断面図であり、本明細書に開示される収縮可能なシールデバイスの第３実施形態（一例）の詳細を示している。 図８Ｃは、チャックの一部の拡大断面図であり、本明細書に開示される収縮可能なシールデバイスの第３実施形態（一例）の詳細を示している。当該３つの図は、収縮可能なシールデバイスの３つの動作状態を示している。 図９Ａは、管状ベローズの形態をしたシール部材の一例の側面図である。 図９Ｂは、それぞれ、管状ベローズの形態をしたシール部材の一例のｘ−ｚ断面図である。

以下では、本開示の様々な実施形態を詳細に参照し、その例を添付図面に示す。可能である場合、同じまたは同様の部分を指すために、図面全体にわたって同じまたは同様の参照番号および記号を使用する。図面は必ずしも縮尺通りではなく、当業者であれば、本開示の重要な態様を説明するために図面が簡略化されている場所を認識するであろう。

以下に記載されている特許請求の範囲の内容は、この詳細な説明の一部として組み込まれ、当該内容は、この詳細な説明の一部を構成する。

参照のためにいくつかの図面にデカルト座標が示されているが、それは、方向または向きに関する限定を意図するものではない。

「チャックする」（ｃｈｕｋｉｎｇ）という用語は、本明細書において、ウェハーをチャックの上面に配置して固定する動作を指すために使用される。

チャック装置

図１Ａは、本明細書で開示される、一例としてのチャック装置２０の上面図である。図１Ｂは、図１Ａのチャック装置２０の側面図であり、上面１２および背面１４を有するウェハー１０と共に示した図である。
チャック装置２０は、チャック５０を含んでおり、当該チャック５０は、チャック本体５１と、上面５２と、下面５４と、外周部５６とを有する。
また、チャック５０は、チャック５０の中心をｚ方向に貫通する中心軸ＡＣを有する。チャック５０は、チャック本体５１内であって、上面５２に隣接する少なくとも１つの収縮可能なシールデバイス（「シールデバイス」）１００を、支持しており、この点については、以下でより詳細に説明する。
各シールデバイス１００がその伸張（すなわち、未収縮）作動位置にあるとき、各シールデバイス１００は、２ｍｍ〜６ｍｍの範囲（一例）の高さＨだけ、チャック５０の上面５２の上方に伸張することができる。
一例として、チャック５０は、少なくとも３つのシールデバイス１００を含む。別の例では、チャック５０は、少なくとも３つであり、かつ、１２個以下のシールデバイス１００を含む。

また、チャック５０は、複数の真空特徴部６０（図１Ａの拡大図を参照）を含んでおり、真空特徴部６０は、上面５２で開口しており真空ライン系統６６によって真空ポンプ７０に接続されている。
一例として、真空特徴部６０は、穴、溝、リングなどを含んでおり、これらの穴、溝、リングなどは、チャック５０の上面５２を真空にする。チャック５０は、真空リング６４を含んでおり、真空リンク６４は、上面５２に形成されており、かつ、外周部５６の近傍に存在する。
真空リング６４は、ウェハー１０の裏面１４と上面５２との間にシールを形成するように構成されており、この結果、ウェハー１０が引き下げられたとき、この真空リンク６４は、ウェハー１０を平坦にする低圧を維持する。真空リング６４は、真空ライン系統６６によって真空ポンプ７０にも接続されている。各シールデバイス１００は、真空ライン系統６６によって真空ポンプ７０に接続されている。

一例として、チャック装置２０は、チャック本体５１の穴５８を通り、リフトピンＬＰのようなウェハー１０を支持しつつ取り扱う（ウェハー１０を移動させる）ための装置を含み、リフトピンＬＰは、ウェハー１０を移動可能に支持する。別の例では、ウェハーハンドラＷＨは、ウェハー１０の取り扱いおよび移動に使用される。他の図では、説明を容易にするために、ウェハー１０を支持および取り扱うための装置は図から省略されている。

ウェハー１０は、ウェハー１０が自由状態にあるときの第１の反り量（ウェハー１０についての反り量）を有している。すなわち、ウェハー１０は、第１の反り量を有しており、第１の反り量は、ウェハー支持ハンドリング装置以外のいかなる装置によっても、ウェハー１０が表面に取り付けられておらず、また、係合もされていない状態であるときの反り量である。
したがって、ウェハー１０がチャック装置２０に供給されているが、チャック装置２０に係合される前の初期段階では、ウェハー１０は最も歪んだ状態（反った状態）にある。
反り量は、様々な既知の技術を用いて規定することができる。その１つとして、平坦な基準面に対するウェハー地形（ウェハートポグラフィ）のピーク部分から谷部分までの変動量を測定することで規定する技術がある。一例として、そのウェハートポグラフィは、片方のウェハー面、または、上面１２と背面１４との間に位置する中央面を基準にして測定することができる。

シールデバイス１００は、チャック５０の上面５２から高さＨだけ上がり、真空特徴部６０の影響を受ける状態になる前に、ウェハー１０の背面１４の各部分に係合することによって、反りのあるウェハー１０をチャック固定することを容易にする
これにより、ウェハー１０がチャック装置２０のチャック５０によって係合される中間のチャッキング段階が画定される。この時点で、ウェハー１０は、第１の反り量よりも小さい第２の反り量を有する。この反り量の減少は、異なる位置でシールデバイス１００がウェハー１０を引き下げることによって達成される。一例として、シールデバイス１００の位置は、図１Ａの構成例に示すように、チャック５０の上面５２上に適度に分散するように選択される。

次に、ウェハー１０がチャック５０の上面５２まで下降すると、ウェハー１０の反り量が低減された第２の反り量となるので、真空特徴部６０を使用することでチャック５０の上面５２へのウェハー１０の最終的なチャッキングが容易になる。最後のチャッキング段階では、ウェハー１０は、第２の反り量よりも少ない第３の反り量を有する。

このチャッキング方法により、本明細書に開示されているシールデバイス１００を採用する中間チャッキング段階を経ずに、直接、反りのあるウェハー１０をチャック５０の上面５２に供給する場合よりも、より確実に、反りのあるウェハー１０をチャッキングすることができる。

一般的な実施形態

図２Ａおよび図２Ｂは、２つの異なる作動位置、すなわち、伸張作動位置（図２Ａ）および収縮作動位置（図２Ｂ）におけるシールデバイス１００の一般化された実施形態の概略図である。
シールデバイス１００は、上端１０２と下端１０４とを有する。
シールデバイス１００は、上端１０２と下端１０４との間で測定された伸張作動位置で高さｈ１を有する。シールデバイス１００は、収縮作動位置で、上端１０２から下端１０４までで測定される高さｈ２を有しており、ここで、ｈ１＞ｈ２である。シールデバイス１００は、上述したように真空ライン系統６６を介して真空ポンプ７０（図１Ｂ）に連結されている。

シールデバイス１００は、少なくとも１つのシール部材１１０を含んでおり、シール部材１１０は、シールデバイス１００の上端１０２を画定する上端１１２を有する。
したがって、図２Ｂに示すように、シール部材１１０の上端１１２は、ウェハー１０とシールデバイス１００が接触したときに、ウェハー１０の裏面１４で真空シールを形成することができる。
一例において、シールデバイス１００は、シール部材１１０を伸張・収縮可能にすることによって収縮可能となる。

一例として、シールデバイス１００は、支持部材１３０を選択的に備えており、支持部材１３０は、シール組立体１２０を画定するシール部材１１０を支持する。
一例として、シール組立体１２０は、弾性部材１４０に機械的に接続されており、弾性部材１４０は、シールデバイス１００を収縮可能、あるいは、さらに収縮可能にするために伸縮する。
一例として、シール部材１１０および弾性部材１４０は、両方とも伸張し収縮することができる。

図３Ａおよび図３Ｂは、２つの異なる作動位置、すなわち伸張作動位置（図３Ａ）および収縮作動位置（図３Ｂ）におけるシールデバイス１００の一般化された実施形態を示す、チャック５０の一部の拡大ｘ−ｚ断面図である。
シールデバイス１００は、凹部８０内に配置されており、凹部８０には、チャック５０の上面５２においてチャック本体５１が形成されている。凹部８０は、側壁８４および底壁８６を有する。凹部８０は、以下に説明するように異なる構成を有することができる。したがって、シールデバイス１００は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、また、以下で詳細に説明するように、凹部８０内で収縮可能である。

第１実施形態

図４Ａから図４Ｃは、チャック５０の拡大ｘ−ｚ断面図であり、２種類の異なった作動位置におけるシールデバイス１００の第１実施形態の詳細を示す図である。

図４Ａから図４Ｃのシールデバイス１００には、支持部材１３０の一例が示されている。支持部材１３０は、上面１３２と底面１３４と外周部１３６とを有する。支持部材１３０は、凹部８０内に密接に嵌合するサイズであり、一例として、凹部８０と同じ略円筒形状を有している。
一例として、支持部材１３０はモノリシック（一本石のような形状）である。一例として、凹部８０の側壁８４と支持部材１３０の外周部１３６との間に小さな隙間Ｇが存在し得る（図面では、隙間Ｇの大きさを誇張して示している）。
真空チャネル９６は、上面１３２と底面１３４との間に延びている。上面１３２は、シール部材１１０を支持する。一例として、シール部材１１０は、ガスケット（例えば、ゴム製ガスケットまたはＯリング）の形態であってもよい。

支持部材１３０は、弾性部材１４０によって底面１３４で支持されており、弾性部材１４０は、ばねの形態であってもよく、また、圧縮力を受けると圧縮することができ、当該圧縮力が除去されると伸張することができる材質の形態であっても良い。
一例において、弾性部材１４０は、底面１３４において真空チャネル９６を実質的に塞がない。支持部材１３０は、弾性部材１４０が伸張および収縮することによって、凹部８０内でｚ方向に移動可能である。

図４Ａを参照して、支持部材１３０は、ウェハー１０を受けることを想定して、チャック５０の上面５２から高さＨだけ上方に延在する。ウェハー１０は、シールデバイス１００と未だ接触していないので、弾性部材１４０は、凹部８０において、伸張位置にある（つまり、伸張状態にある）。一方、真空ポンプ７０は、真空ライン系統６６を通して真空引きするように動作しており、真空ライン系統６６は、上述のように凹部８０に接続されている。
したがって、真空チャネル９６を介して、支持部材１３０の上面１３２に真空が存在することになり、真空チャネル９６は、凹部８０を介して真空ライン系統６６に接続されている。真空チャネル９６を介して真空にするために吸引する空気の量は、ギャップＧにおいて真空にするために吸引する空気の量よりもずっと多い量であることが好ましい。
これは、真空チャネル９６の断面積をギャップＧの断面積よりも実質的に大きくすることによって達成することができる。 図４Ａでは、シールデバイス１００は、伸長位置にあり、最大高さＨの位置にある。

次に、図４Ｂを参照して、例えば前述のウェハー支持体およびハンドリング装置を使用して、ウェハー１０を、チャック５０の複数のシールデバイス１００上に降下させる。一例として、少なくとも３つのシールデバイス１００が用いられる。図１Ａに示す一例では、８つのシールデバイス１００が用いられている。
各シールデバイス１００は、シール部材１１０でウェハー１０の背面１４の対応部分を受ける。そして、ウェハー１０の背面１４は、真空チャネル９６によって提供される真空によって各シール部材１１０に密封され（シーリングされ）、それによって、ウェハー１０の裏面１４、シール部材１１０および支持部材１３０の上面１３２によって画定された局部的な低圧シール領域１１１を、各シール部材１１０に、形成する。プロセスのこの時点において、ウェハー１０は、依然として、ウェハー支持体およびハンドリング装置によって実質的に支持されうる。

ここで図４Ｃを参照すると、いったんウェハー１０がシールデバイス１００に固定されると、例えば、ウェハー１０の重量のより多くがシールデバイス１００にかかるようにすることで、ウェハー１０は、チャック５０の上面５２上に降下される。これは、ウェハーハンドラを用いてウェハー１０を制御して下げるだけで簡単に行うことができる。この間、弾性部材１４０は、圧縮され、凹部８０内の局所的な低圧によって収縮状態に置かれ、支持部材１３０が凹部８０内に下降される。
ここで、ウェハー１０の裏面１４と係合しているシールデバイス１００は、ウェハー１０をチャック５０の上面５２まで移動させる。真空特徴部６０は、さらに、ウェハー１０の裏面１４のそれぞれの部分と係合して、ウェハー１０をチャック５０の上面５２上に保持する。図４Ｃでは、シールデバイス１００は、Ｈ＝０の収縮位置にある。

このように、第１段階では、シールデバイス１００は、ウェハー１０の背面１４の各部分に係合するが、その一方で、ウェハー１０は、真空特徴部６０の真空範囲外にあり、シールデバイス１００は、伸張作動位置にある。第２段階では、シールデバイス１００は、ウェハー１０をチャック５０の上面５２への着地させることを制御するために用いられ、第３段階では、真空ライン系統６６の全真空が真空特徴部６０を介して、ウェハー１０をチャック固定するために用いられ得る。
シールデバイス１００は、比較的高さが高い。すなわち、シールデバイス１００は、従来のリングシールよりも高いチャック５０の上面５２の高さＨに到達する。第３段階において、シールデバイス１００は収縮作動位置にある。

第２実施形態

図５Ａから図５Ｃは、チャック５０の拡大ｘ−ｚ断面図であり、２つの異なる作動位置におけるシールデバイス１００の第２の実施形態の一例の詳細を示している。図５Ａから図５Ｃのシールデバイス１００は、図４Ａから図４Ｃに示したものと同様であるが、図６の上面図を見るとよく分かるように、凹部８０内に中央柱状部９０を含んでいる点が異なる。
真空チャネル９６は、中央柱状部９０を通ってｚ方向に延びており、チャック本体５１内の真空ライン系統６６に接続されている。中央柱状部９０は、一例として、上面９２を有しており、上面９２は、チャック５０の上面５２の平坦部分にある。

図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、支持部材１３０の上面図および上面斜視図であり、支持部材１３０は、中央穴１３８を有するドーナッツ形状を有している。そして、中央穴１３８は、支持部材１３０を中央穴１３８へと延びており、また、ここで中央柱状部９０は、支持部材１３０を、凹部８０内に配置することができるように、中央柱状部９０を収納できるサイズである。
また、弾性部材１４０は、ドーナツ形状を有するのものであってもよく、あるいは、複数の別個の弾性要素を含んでいてもよい。

再び図５Ａを参照すると、支持部材１３０は、ウェハー１０の受け取りを予測してチャック５０の上面５２の上方に延在している。ウェハー１０は、まだシールデバイス１００と接触していないので、弾性部材１４０は、凹部８０内において伸張位置にある（すなわち、伸長状態にある。）
一方、真空ポンプ７０は、真空ライン系統６６を通して真空を引くように動作しており、真空ライン系統６６は、上述したように、中央柱状部９０の真空チャネル９６に接続されている。したがって、 真空チャネル９６を介して支持部材１３０の上面１３２に真空が存在する。図５Ａでは、シールデバイス１００は、その最大高さＨで伸長位置にある。

図５Ｂを参照すると、その後、ウェハー１０は、例えば、前述のウェハー支持体およびハンドリング装置を使用することで、チャック５０の複数のシールデバイス１００上に降下される。一例として、少なくとも３つのシールデバイス１００が使用される。各シールデバイス１００は、シール部材１１０でウェハー１０の背面１４のそれぞれに対応する部分を受ける。
次に、真空チャネル９６により提供される真空によって、ウェハー１０の背面１４がシール部材１１０に封止され、局部的な低圧シール領域１１１が形成される。本実施形態では、局部的な低圧シール領域１１１は、ウェハー１０の裏面１４、シール部材１１０および支持部材１３０の上面１３２によって画定される。プロセスのこの時点において、ウェハー１０は、依然として、ウェハー支持体およびハンドリング装置によって実質的に支持されうる。

図５Ｃを参照すると、いったんウェハー１０がシールデバイス１００に固定されると、例えば、ウェハー１０の重量のより多くがシールデバイス１００にかかるようにすることで、ウェハー１０は、チャック５０の上面５２上に降下される。これは、ウェハー１０を制御して下げるだけで簡単に行うことができる。この間、弾性部材１４０は、圧縮され、支持部材１３０が凹部８０内に下降される。
シールデバイス１００は、この時点でウェハー１０の背面１４のそれぞれの部分と係合しているので、ウェハー１０をチャック５０の上面５２まで引き下げるのに役立つ。真空特徴部６０（図１Ａ）は、さらに、ウェハー１０の背面１４の対応部分に係合し、ウェハー１０をチャック５０の上面５２上に保持する。なお、中央柱状部９０の上面９２は、また、ウェハー１０の背面１４を支持している。図５Ｃでは、シールデバイス１００は、収縮作動位置で示されている。

このように、第１の実施形態と同様に、第１の段階において、シールデバイス１００は、ウェハー１０の背面１４に係合し、一方、ウェハー１０は、依然として真空特徴部６０によって提供される真空範囲の外にあり、そして、シールデバイス１００は、伸張作動位置にある。第２の段階において、シールデバイス１００は、チャック５０が上面５２上へウェハー１０を着地するのを制御するために使用される。
第３段階において、真空ライン系統６６の全真空が、真空特徴部６０を介してウェハー１０をチャックするために使用される。シールデバイス１００によって画定された局部的な低圧シール領域１１１は、従来のリングシールと比較しても、チャック５０の上面５２のより高い位置まで到達する。第３段階において、シールデバイス１００は、Ｈ＝０である収縮作動位置にある。

第３実施形態

図８Ａから図８Ｃは、チャック５０の拡大ｘ−ｚ断面図であり、２つの異なる作動位置におけるシールデバイス１００の第３の実施形態の詳細を示す図である。図８Ａから図８Ｃのシールデバイス１００は、図５Ａから図５Ｃに示されているものと同様のものであるが、シール部材１１０が弾性部材１４０としても機能する点において相違する。そして、支持部材１３０は不要である。

一例として、シール部材１１０は、図９Ａの側方斜視図、および、図９Ｂのｘ−ｚ断面図に示すように、管状ベローズの形態（管状の蛇腹状態の形状）である。シール部材１１０は、上端１１２および底端端１１４で開口している。シール部材１１０は、中央柱状部９０を収容できるサイズ（大きさ）の内部１１６を有する。管状ベローズは、ウェハー１０の重量と、シール部材１１０の低い内圧により発生する力とを受けたとき圧縮される。 一例として、管状ベローズの剛性は、ウェハー１０の重量により、圧縮状態を制御できるように（例えば、ウェハー１０の重量により管状ベローズが破壊されないように）選択される。

図８Ａを参照して、シール部材１１０は、中央柱状部９０を有する凹部８０内に存在しており、中央柱状部９０は、開口されている底端部１１４から内部１１６へと延びている。開口されている上端１１２は、ウェハー１０を受ける場合、高さＨだけチャック５０の上面５２よりも高さＨだけ高い位置の平面上に存在する。一例として、開口されている底端部１１４は、底壁８６に密封されている。

ウェハー１０は、まだシールデバイス１００に接触していないので、シール部材１１０は、凹部８０内で伸長位置にある（すなわち、伸長状態にある）。一方、真空ポンプ７０は、上述したように、中央柱状部９０の真空チャネル９６に接続された真空ライン系統６６を通して真空を引く（真空状態を引き込む）ように動作している。したがって、真空チャネル９６を介してシール部材１１０の開口上端１１２に真空が存在する。

図８Ｂを参照して、次に、例えば前述のウェハー支持体及びハンドリング装置を使用して、ウェハー１０をチャック５０の複数のシールデバイス１００上に降下させる。一例として、少なくとも３つのシールデバイス１００が使用される。各シールデバイス１００は、シール部材１１０でウェハー１０の背面１４のそれぞれに対応する部分を受ける。
そして、ウェハー１０の背面１４は、真空チャネル９６によって提供される真空により、開口上端１１２でシール部材１１０に密閉され、それにより局部的な低圧シール領域１１１が形成される。当該局部的な低圧シール領域１１１は、本実施形態では、ウェハー１０の背面１４、シール部材１１０、および柱状部９０の上面９２により画定される。プロセスのこの時点で、ウェハー１０は、依然としてウェハー支持体およびハンドリング装置によって実質的に支持され得る。

図８Ｃを参照すると、一旦ウェハー１０がシールデバイス１００に固定されると、例えば、ウェハー１０の重量のより多くがシールデバイス１００にかかるようにすることで、ウェハー１０は、チャック５０の上面５２上に降下される。これは、ウェハーハンドラを用いてウェハー１０を制御して下げるだけで簡単に行うことができる。この間、シール部材１１０が圧縮され（すなわち、圧縮状態になり）、上端１１２がｚ軸方向に移動する（すなわち、凹部８０の方向へ降下する）。
ここで、シールデバイス１００は、ウェハー１０の裏面１４のそれぞれの対応部分と係合し、ウェハー１０をチャック５０の上面５２まで導く（移動させる）。真空特徴部６０（図１Ａ）は、さらに、ウェハー１０の裏面１４と係合して、ウェハー１０をチャック５０の上面５２上に保持する。なお、中央柱状部９０の上面９２は、シールデバイス１００が高さＨ＝０の収縮作動位置にあるときに、ウェハー１０の裏面１４も支持する。

したがって、第１および第２の実施形態と同様に、第１段階では、シールデバイス１００は、ウェハー１０の裏面１４の各部分に係合するが、その一方で、ウェハー１０は、依然として真空特徴部６０の真空範囲の外にあり、そして、シールデバイス１００は、伸張作動位置にある。第２の段階では、真空ライン系統６６の全真空を使用して真空特徴部６０を介してウェハー１０をチャックすることができるように、シールデバイス１００は、チャック５０の上面５２上へのウェハー１０を着地させる制御を行うために使用される。
シールデバイス１００によって画定された局部的な低圧シール領域１１１は、従来のリングシールと比較しても、チャック５０の上面５２のより高い位置まで到達する。
第３段階では、シールデバイス１００は、Ｈ＝０である収縮作動位置にある。本第３実施形態において、シールデバイス１００は、他の実施形態で使用される支持部材１３０および弾性部材１４０を必要とする。

上記において、例示的な実施形態が開示され、添付の図面において例証（説明）された。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に具体的に開示されたものに様々な変更、省略および追加がなされ得ることは、当業者に理解されるであろう。

Claims (22)

1. 裏面を有するウェハーをチャック固定するためのウェハーチャック装置であって、
   本体と、上面を有し、前記上面において前記本体内に形成された少なくも１つの凹部と、前記本体の前記上面に開口されている複数の真空特徴部とを含むチャックと、
   前記チャックの前記本体内に形成されており、前記真空特徴部と、少なくとも１つの凹部と、真空ポンプとに接続される真空ライン系統と、
   前記少なくとも１つの凹部に動作可能に配置され、前記真空ライン系統と連通する、少なくとも１つのシールデバイスと、
   を備え、
   前記少なくとも１つのシールデバイスは、上端を有しており、伸張作動位置と収縮作動位置との間で圧縮可能であり、
   シール部材は、前記上端を画定し、前記ウェハーの裏側の部分とともに真空シールを形成するように構成され、
   前記上端は、前記伸張作動位置において、前記チャックの前記本体の前記上面よりも上の高さＨまで延びており、前記高さＨは、２ｍｍ≦Ｈ≦６ｍｍを満たす範囲内の値であり、
   前記少なくとも１つのシールデバイスは、前記伸張作動位置から収縮作動位置へと圧縮され、
   前記ウェハーの前記裏面が、前記少なくとも１つのシールデバイスおよび前記真空特徴部上に配置され、前記少なくとも１つのシールデバイスおよび前記真空特徴部とともに前記真空シールを形成するとき、Ｈ＝０である、
   ウェハーチャック装置。
2. 前記シール部材は、弾性を有しており、前記収縮作動位置を規定する圧縮状態に収縮する、
   請求項１に記載のウェハーチャック装置。
3. 前記シール部材は、管状ベローズを備える、
   請求項１に記載のウェハーチャック装置。
4. 前記管状ベローズは、内部および底端部を有し、
   前記凹部は、上面と、前記少なくとも１つのシールデバイスの前記上端で開口している真空チャネルとを有する柱状部を含み、前記真空ライン系統と接続され、
   前記柱状部は、前記管状ベローズの前記底端部から前記管状ベローズの内部へと延びており、
   前記柱状部の前記上面は、前記チャックの前記上面と同一平面上にある、
   請求項３に記載のウェハーチャック装置。
5. 前記シール部材を支持する支持部材と、
   前記支持部材を支持する弾性部材と、
   をさらに備え、
   前記弾性部材は、前記伸張作動位置を規定する伸張状態を有するとともに、前記収縮作動状態を規定する収縮状態を有する、
   請求項１から３のいずれかに記載のウェハーチャック装置。
6. 前記凹部は、上面を有する柱状部と、前記少なくとも１つのシールデバイスの前記上端で開口している真空チャネルとを備え、前記真空ライン系統と接続され、
   前記支持部材は、中央孔を備え、
   前記柱状部は、前記支持部材の前記中央孔へと延びており、
   前記柱状部の前記上面は、前記チャックの前記上面と同一平面上にある、
   請求項５に記載のウェハーチャック装置。
7. 支持部材は、ドーナツ形状を有している、
   請求項６に記載のウェハーチャック装置。
8. 前記シール部材は、ガスケットを備える、
   請求項１から７のいずれかに記載のウェハーチャック装置。
9. 前記シール部材は、Ｏリングを備える、
   請求項１から７のいずれかに記載のウェハーチャック装置。
10. 前記少なくとも１つのシールデバイスは、３つ以上のシールデバイスを備える、
    請求項１から９のいずれかに記載のウェハーチャック装置。
11. 前記少なくとも１つのシールデバイスは、少なくとも３つであり、かつ、１２個以下のシールデバイスを備える、
    請求項１から１０のいずれかに記載のウェハーチャック装置。
12. 裏面を有するウェハーをチャック固定するためのウェハーチャック装置であって、
    本体と、上面を有し、前記上面において前記本体内に形成された少なくも３つの凹部と、前記本体の前記上面に開口されている複数の真空孔とを含むチャックと、
    前記チャックの前記本体内に形成されており、前記真空孔と、前記凹部のそれぞれと、真空ポンプと接続される真空ライン系統と、
    前記少なくとも３つの凹部にそれぞれ動作可能に配置され、前記真空ライン系統と連通する、少なくとも３つの圧縮可能シールデバイスと、
    を備え、
    前記圧縮可能シールデバイスは、それぞれ、伸張作動位置と収縮作動位置とを有しており、
    ｉ）前記伸張作動位置において前記チャックの前記本体の前記上面よりも上の高さＨに存在している上端であって、前記高さＨは、２ｍｍ≦Ｈ≦６ｍｍの範囲内である、前記上端と、
    ｉｉ）前記上端を規定するとともに、前記ウェハーを前記シール部材と接触させたとき、前記ウェハーの前記裏面の一部と局所的な真空シールを形成するように構成されるシール部材と、
    ｉｉｉ）対向する上面と下面とを有する支持部材であって、前記上面が前記支持部材を支持し、真空チャネルが前記支持部材を通過しており、前記真空ライン系統と接続される、前記支持部材と、
    ｉｖ）前記支持部材の底面と接触しているとともに前記凹部の底壁部とも接触している弾性部材であって、前記伸張作動位置にあるときの伸張状体と、前記収縮作動位置にあるときの収縮状態とになりうる前記弾性部材と、
    を備え、
    各収縮可能なシールデバイスは、前記伸張作動位置から前記収縮作動位置へと動くように構成されており、前記ウェハーが前記少なくとも３つの収縮可能なシールデバイス上に配置され、前記少なくとも３つの収縮可能なシールデバイスによって支持されるとき、Ｈ＝０である、
    ウェハーチャック装置。
13. 前記シール部材は、ガスケット、Ｏリングまたはベローズのうちの１つを備える、
    請求項１２に記載のウェハーチャック装置。
14. 前記弾性部材は、少なくとも１つのばねを備える、
    請求項１２又は１３に記載のウェハーチャック装置。
15. 前記シール部材は、中央開口部を有しており、
    前記凹部は、上面を有する柱状部を備え、前記柱状部を通り、前記上端で開口している前記真空チャネルとともにあり、前記真空ライン系統に接続され、
    前記柱状部は、前記シール部材の前記中央開口部へと延びている、
    請求項１２から１４のいずれかに記載のウェハーチャック装置。
16. 前記柱状部の前記上面は、前記チャックの上面と同一平面上にある、
    請求項１５に記載のウェハーチャック装置。
17. 裏面を有し、チャックの上面に対する第１反り量を有するウェハーをチャック固定する方法であって、
    ａ）前記ウェハーが前記第１反り量よりも少ない第２反り量を有するようにするために、前記ウェハーの裏面のそれぞれ対応する部分を、複数の収縮可能なシールデバイスに係合させるステップａ）であって、前記複数の収縮可能なシールデバイスは、前記チャックの前記上面に形成された各凹部内に存在しており、初期状態として、２ｍｍ≦Ｈ≦６ｍｍの範囲にある初期値の高さＨだけ前記チャックの前記上面よりも上へ延びている、前記ステップａ）と、
    ｂ）前記高さＨがＨ＝０となるように、前記複数の収縮可能なシールデバイスを、それぞれ対応する凹部に接触させて、前記ウェハーを前記チャックの前記上面に降下させるステップと、
    ｃ）前記ウェハーが前記第２反り量よりも少ない第３反り量を有するようになるように、前記チャックの前記上面で前記ウェハーの前記裏面と係合するステップと、
    を備える方法。
18. 収縮可能なシールデバイスは、それぞれ、ステップａ）において、前記ウェハーの前記裏面の対応する部分とともに真空シールを形成する開口された上面を有する管状ベローズを備え、
    前記ステップｂ）は、前記管状ベローズを圧縮するステップを含む、
    請求項１７に記載の方法。
19. 前記複数の収縮可能なシールデバイスは、少なくとも３つ、かつ、１２個以下の収縮可能なシールデバイスを備える、
    請求項１７または１８に記載の方法。
20. 収縮可能なシールデバイスは、それぞれ、バネによって支持されているシール部材を含み、
    前記ステップｂ）は、前記バネを圧縮するステップを含む、
    請求項１７から１９のいずれかに記載の方法。
21. 前記支持部材は、前記シール部材と前記バネとの間に存在する、
    請求項２０に記載の方法。
22. 前記ウェハーは、重量を有しており、前記ステップｂ）では、前記ウェハーの前記重量により接触させる、
    請求項１７から２１のいずれかに記載の方法。
    

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