JP2018190815A - 真空吸着部材 - Google Patents

Abstract

【課題】真空吸着保持した際の基板の平面度の向上を図ることができる真空吸着部材および真空吸着方法を提供する。【解決手段】基板Ｗが基体１の上方に配置されることで、支持部材２の上端に基板Ｗが当接する。続いて、副真空吸引経路４０を通じて支持部材２の内部空間２０が真空吸引されることで、支持部材２の上端が複数の凸部１１の上端と同じ高さ位置まで変位させられる。そして、真空吸引経路１０を通じて基体１および基板Ｗにより上下が画定された空間が真空吸引されることで、基板Ｗが複数の凸部１１の上端に当接させられる。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハなどの基板を真空吸着保持するために用いられる真空吸着部材に関する。

反りまたは変形がある基板を平坦状に矯正したうえで吸着保持する真空吸着装置が提案されている。基板の反り形状に応じて、周縁リフトピンおよび内周リフトピンのそれぞれの吸引動作が独立して制御されることにより凹凸態様が相違する基板であっても、当該基板を平坦状に矯正した状態で吸着保持する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。一部が載置板の貫通孔の内側面と気密に接触している吸着ノズルが基板を吸引する吸引動作により、当該吸着ノズルが載置板側に移動されるように構成された基板保持ステージにより反りのある基板を矯正する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３−１９１６０１号公報 特開２０１６−１１９３３７号公報

しかし、近年、基板の平面度に対する要求基準が高まっているところ、反りがある基板を吸着するために、真空吸引装置に連結され基体の載置面から突出する部材によって先に基板を吸着し、その後、基板が載置面に吸着されている従来技術では、基板の平面度が不十分になる可能性がある。

そこで、本発明は、真空吸着保持した際の基板の平面度の向上を図ることができる真空吸着部材および真空吸着方法を提供することを目的とする。

本発明の真空吸着部材は、基体と、前記基体の上面から突出する複数の凸部と、前記基体の内部を通り、前記基体の上面に開口を有する真空吸引経路と、前記基体の上面側から見たときに前記複数の凸部によって取り囲まれる位置に設けられ、前記複数の凸部の上端よりも高い位置から前記複数の凸部の上端と同じ高さ位置まで変位可能な上端を有する支持部材と、前記支持部材が該支持部材の上端の開口を通じて外部に連通する内部空間を有し、前記基体の内部または前記基体とは異なる別個の基礎部材の内部を通り、前記支持部材の前記内部空間に連通する副真空吸引経路と、を備えていることを特徴とする。

本発明の真空吸着部材によれば、まず、基板が基体の上方に配置されることで、支持部材の上端に基板が当接する。続いて、副真空吸引経路を通じて支持部材の内部空間が真空吸引されることで、支持部材の上端が複数の凸部の上端と同じ高さ位置まで変位させられる。この結果、基板の下面が全体的に複数の凸部のそれぞれの上端に当接するように、当該基板の下面および上面の高さ位置の第１段階における均等化が図られる。

そして、真空吸引経路を通じて基体および基板により上下が画定された空間が真空吸引されることで、基板が複数の凸部の上端に当接させられる。この結果、基板の下面が全体的に複数の凸部のそれぞれの上端により確実に当接するように、当該基板の下面および上面の高さ位置の第１段階よりもさらに進んだ第２段階における均等化が図られる。当該２段階にわたる基板の上面および下面の高さ位置の均等化により、当該基板の平面度の確実な向上が図られる。

本発明の真空吸着部材において、前記基体または前記別個の基礎部材の上面に設けられ、少なくとも前記支持部材の上端が前記複数の凸部の上端と同じ高さ位置まで変位した時に前記複数の凸部の上端と高さ位置が同じになる上端を有する副凸部が前記支持部材の内部空間に収容されていることが好ましい。

当該構成の真空吸着部材によれば、基板において支持部材の内部空間に対応する領域において、当該支持部材の外側であって複数の凸部が設けられている領域と比較して下面の高さ位置が局所的に相違する事態が回避される。このため、基板の下面および上面の平面度のさらなる向上が図られる。

本発明の真空吸着部材において、前記副真空吸引経路は、前記基体の内部を通り、前記 支持部材の前記内部空間に連通する吸引経路であって、前記支持部材が、上下が開放されている筒状のベローズ部材により構成され、前記基体が、前記ベローズ部材の少なくとも下部を収容する環状凹部を有することが好ましい。

当該構成の真空吸着部材によれば、支持部材を構成するベローズ部材が伸縮性を有するため、支持部材の上端を反りまたは撓みなどがある基板の形状になじませるように、当該基板を支持部材の上端に当接させることができる。この結果、基板の下面および上面の高さ位置の第１段階における円滑かつ確実な均等化が図られる。

本発明の真空吸着方法は、本発明の真空吸着部材により基板を吸着支持する方法であって、前記基板を前記基体の上方に配置することで、前記支持部材の上端に前記基板を当接させる過程と、前記副真空吸引経路を通じて前記支持部材の内部空間を真空吸引することで、前記支持部材の上端を前記複数の凸部の上端と同じ高さ位置まで変位させる過程と、前記真空吸引経路を通じて前記基体および前記基板により上下が画定された空間を真空吸引することで、前記基板を前記複数の凸部の上端に当接させる過程と、を含んでいることを特徴とする。

本発明の真空吸着方法によれば、前記のように２段階にわたる基板の上面および下面の高さ位置の均等化により、当該基板の平面度の確実な向上が図られる。

本発明の真空吸着方法において、前記真空吸引経路を通じて前記基体および前記基板により上下が画定された空間に形成される負圧と、前記副真空吸引経路を通じて前記支持部材の内部空間に形成される負圧と、の両方を調節する過程と、を含んでいることが好ましい。

当該構成の真空吸着方法によれば、基板において支持部材の内部空間に対応する領域と、当該支持部材の外側であって複数の凸部が設けられている領域と、における基板の下面および上面の高さ位置の確実な均等化、ひいては基板の下面および上面の平面度のさらなる向上が図られる。

本発明の第１実施形態としての真空吸着部材の構成に関する説明図。 本発明の第１実施形態としての真空吸着方法に関する説明図。 本発明の第２実施形態としての真空吸着部材の構成に関する説明図。 本発明の第２実施形態としての真空吸着方法に関する説明図。

（第１実施形態）
（構成）
図１に示されている本発明の第１実施形態としての真空吸着部材は、基体１と、支持部材２と、を備えている。基体１は、例えば略平板状のセラミックス焼結体からなる。基体１には、その上面から突出する複数の凸部１１と、基体１の内部を通って基体１の上面に開口を有する真空吸引経路１０と、基体１をその厚さ方向に貫通する貫通孔１４と、が形成されている。

複数の凸部１１は、三角格子状、正方格子状など規則的に配置されている。複数の凸部１１のそれぞれは、柱状、錘台状、複数の柱または錘台が軸線方向に積み重ねられたような形状であり、ブラスト加工もしくはレーザー加工またはこれらの組み合わせにより形成される。複数の凸部１１を取り囲むように、凸部１１と上端の高さ位置が同一にまたは凸部１１よりも上端の高さ位置が低くなるように上面から突出する環状凸部が基体１の上面に形成されていてもよい。

貫通孔１４は、基体１の上面側から見たときに複数の凸部１１によって取り囲まれる位置に形成されている。貫通孔１４は、同一の円周上にあって周方向に等間隔に離間している複数の箇所のそれぞれに形成されていてもよく、さらには基体１の中心に形成されていてもよい。貫通孔１４は、基体１を上側から見た際に曲線状または直線状に延在するように形成されていてもよい。基体１に環状凸部が形成されている場合、貫通孔１４は環状凸部の内側に配置される。

本実施形態では、支持部材２は、貫通孔１４に下部が収容されている筒状のベローズ部材により構成されている。支持部材２は、複数の凸部１１の上端よりも高い位置から複数の凸部１１の上端と同じ高さ位置まで変位可能な上端を有する。支持部材２はその上端の開口を通じて外部に連通する内部空間２０を有している。支持部材２は、基体１とは別個の基礎部材４の上部に固定されており、基礎部材４には、その内部を通り、支持部材２の内部空間２０に連通する副真空吸引経路４０が形成されている。基礎部材４は基体１に対して固定されていてもよく、基礎部材４が昇降機構により基体１に対して可変に配置されていてもよい。

真空吸引経路１０および副真空吸引経路４０のそれぞれは、真空吸引装置に接続されている。

（作用効果）
前記構成の真空吸着部材によれば、まず、半導体ウエハなどの基板Ｗが基体１の上方に配置されることで、支持部材２の上端に基板Ｗが当接する（図２Ａ参照）。支持部材２を構成するベローズ部材が伸縮性を有するため、支持部材２の上端を反りまたは撓みなどがある基板Ｗの形状になじませるように、当該基板Ｗを支持部材２の上端に当接させることができる。

続いて、副真空吸引経路４０を通じて支持部材２の内部空間２０が真空吸引されることで、支持部材２の上端が複数の凸部１１の上端と同じ高さ位置まで変位させられる（図２Ｂ参照）。この結果、基板Ｗの下面が全体的に複数の凸部１１のそれぞれの上端に当接するように、当該基板Ｗの下面および上面の高さ位置の第１段階における均等化が図られる。なお、基礎部材４が昇降機構により下または上に変位するように駆動されてもよい。

そして、真空吸引経路１０を通じて基体１および基板Ｗにより上下が画定された空間が真空吸引されることで、基板Ｗが複数の凸部１１の上端に当接させられる（図２Ｃ参照）。この結果、基板Ｗの下面が全体的に複数の凸部１１のそれぞれの上端により確実に当接するように、当該基板Ｗの下面および上面の高さ位置の第１段階よりもさらに進んだ第２段階における均等化が図られる。当該２段階にわたる基板Ｗの上面および下面の高さ位置の均等化により、当該基板Ｗの平面度の確実な向上が図られる。

また、真空吸引経路１０を通じて基体１および基板Ｗにより上下が画定された空間に形成される負圧（第２負圧）と、副真空吸引経路４０を通じて支持部材２の内部空間２０に形成される負圧（第１負圧）と、の両方が調節されてもよい。例えば、基板Ｗの下面の高さ位置の第１段階の均等化の際の第１負圧が、基板Ｗの下面の高さ位置の第２段階の均等化の際の第２負圧よりも低くまたは高くなるように制御されてもよい。第２負圧が、第１負圧よりも高くまたは低くなるように制御されてもよい。

これにより、基板Ｗにおいて支持部材２の内部空間２０に対応する領域と、当該支持部材２の外側であって複数の凸部１１が設けられている領域と、における基板Ｗの下面および上面の高さ位置の確実な均等化、ひいては基板Ｗの下面および上面の平面度のさらなる向上が図られる。

（第２実施形態）
（構成）
図３に示されている本発明の第２実施形態としての真空吸着部材においては、基体１に貫通孔１４（図１参照）ではなく、上面から環状に窪んでいる環状凹部１６が形成されている。基体１には、その上面のうち環状凹部１６により囲まれている領域に、複数の凸部１１の上端と高さ位置が同じになる上端を有する一または複数の副凸部１２が形成されている。副凸部１２のそれぞれは、凸部１１と同様に、柱状、錘台状、複数の柱または錘台が軸線方向に積み重ねられたような形状であり、ブラスト加工もしくはレーザー加工またはこれらの組み合わせにより形成される。

ベローズ部材により構成されている支持部材２の下部が環状凹部１６に収容され、基礎部材４（図１参照）ではなく環状凹部１６の底部により支持されている。基体１には、その内部を通り、その上面において環状凹部１６により囲まれている領域に開口を有する副真空吸引経路１０２が形成されている。

その他の構成は、第１実施形態と同様であるため、同一のまたは対応する構成には同一の符号を用いるとともに説明を省略する。

（作用効果）
前記構成の真空吸着部材によれば、まず、基板Ｗが基体１の上方に配置されることで、支持部材２の上端に基板Ｗが当接する（図４Ａ参照）。支持部材２を構成するベローズ部材が伸縮性を有するため、支持部材２の上端を反りまたは撓みなどがある基板Ｗの形状になじませるように、当該基板Ｗを支持部材２の上端に当接させることができる。

続いて、副真空吸引経路１０２を通じて支持部材２の内部空間２０が真空吸引されることで、支持部材２の上端が複数の凸部１１および副凸部１２の上端と同じ高さ位置まで変位させられる（図４Ｂ参照）。この結果、基板Ｗの下面が全体的に複数の凸部１１および副凸部１２のそれぞれの上端に当接するように、当該基板Ｗの下面および上面の高さ位置の第１段階における均等化が図られる。

そして、真空吸引経路１０を通じて基体１および基板Ｗにより上下が画定された空間が真空吸引されることで、基板Ｗが複数の凸部１１の上端に当接させられる（図４Ｃ参照）。この結果、基板Ｗの下面が全体的に複数の凸部１１および副凸部１２のそれぞれの上端により確実に当接するように、当該基板Ｗの下面および上面の高さ位置の第１段階よりもさらに進んだ第２段階における均等化が図られる。当該２段階にわたる基板Ｗの上面および下面の高さ位置の均等化により、当該基板Ｗの平面度の確実な向上が図られる。

また、真空吸引経路１０を通じて基体１および基板Ｗにより上下が画定された空間に形成される負圧と、副真空吸引経路１０２を通じて支持部材２の内部空間２０に形成される負圧と、の両方が調節されてもよい。これにより、基板Ｗにおいて支持部材２の内部空間２０に対応する領域と、当該支持部材２の外側であって複数の凸部１１が設けられている領域と、における基板Ｗの下面および上面の高さ位置の確実な均等化、ひいては基板Ｗの下面および上面の平面度のさらなる向上が図られる。

（本発明の他の実施形態）
第１実施形態において、第２実施形態と同様に基礎部材４の上面に副凸部が設けられていてもよい。第２実施形態において副凸部１２が省略されてもよい。

支持部材２がベローズ部材のほか、その上端が複数の凸部１１の上端よりも高い位置から複数の凸部１１の上端と同じ高さ位置まで変位可能な程度の柔軟性または弾性を有する素材からなる筒状部材などにより構成されていてもよい。

１‥基体、２‥支持部材（ベローズ部材）、４‥基礎部材、１０、１０１‥真空吸引経路、１１‥凸部、１２‥副凸部、１４‥貫通孔、１６‥環状凹部、２０‥内部空間、４０、１０２‥副真空吸引経路。

Claims (5)

1. 基体と、
   前記基体の上面から突出する複数の凸部と、
   前記基体の内部を通り、前記基体の上面に開口を有する真空吸引経路と、
   前記基体の上面側から見たときに前記複数の凸部によって取り囲まれる位置に設けられ、前記複数の凸部の上端よりも高い位置から前記複数の凸部の上端と同じ高さ位置まで変位可能な上端を有する支持部材と、
   前記支持部材が該支持部材の上端の開口を通じて外部に連通する内部空間を有し、
   前記基体の内部または前記基体とは異なる別個の基礎部材の内部を通り、前記支持部材の前記内部空間に連通する副真空吸引経路と、を備えていることを特徴とする真空吸着部材。
2. 請求項１記載の真空吸着部材において、
   前記基体または前記別個の基礎部材の上面に設けられ、少なくとも前記支持部材の上端が前記複数の凸部の上端と同じ高さ位置まで変位した時に前記複数の凸部の上端と高さ位置が同じになる上端を有する副凸部が前記支持部材の内部空間に収容されていることを特徴とする真空吸着部材。
3. 請求項１または２記載の真空吸着部材において、
   前記副真空吸引経路は、前記基体の内部を通り、前記支持部材の内部空間に連通する吸 引経路であって、
   前記支持部材が、上下が開放されている筒状のベローズ部材により構成され、
   前記基体が、前記ベローズ部材の少なくとも下部を収容する環状凹部を有することを特徴とする真空吸着部材。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空吸着部材により基板を吸着支持する方法であって、
   前記基板を前記基体の上方に配置することで、前記支持部材の上端に前記基板を当接させる過程と、
   前記副真空吸引経路を通じて前記支持部材の内部空間を真空吸引することで、前記支持部材の上端を前記複数の凸部の上端と同じ高さ位置まで変位させる過程と、
   前記真空吸引経路を通じて前記基体および前記基板により上下が画定された空間を真空吸引することで、前記基板を前記複数の凸部の上端に当接させる過程と、を含んでいることを特徴とする真空吸着方法。
5. 請求項４記載の真空吸着方法において、
   前記真空吸引経路を通じて前記基体および前記基板により上下が画定された空間に形成される負圧と、前記副真空吸引経路を通じて前記支持部材の内部空間に形成される負圧と、の両方を調節する過程と、を含んでいることを特徴とする真空吸着方法。