JP4041256B2

JP4041256B2 - 基板チャック装置

Info

Publication number: JP4041256B2
Application number: JP36219999A
Authority: JP
Inventors: 雅恭越智
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: JP2001176956A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイス、液晶ディスプレイ装置などを製造する工程でこれらの基板を真空吸着保持する基板チャック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶ディスプレイデバイスなどの製造工程では、基板を基板チャック装置で真空吸着保持して各種の処理を施している。特にパターン付きウェハ基板の場合、これらの製造工程の影響で基板自体に反りが発生することが知られている。最近は、プロセスの変化やウェハの大口径化が影響して、ウェハ基板の反りの量が規定値の０．１ｍｍ以上になるものが現れるようになった。
【０００３】
図１は従来の基板チャック装置の概略構成の断面構造を示す図である。図１（Ａ）は反り量が規定値の０．１ｍｍ未満のウェハ基板３０が基板チャック装置上に搭載された状態を、図１（Ｂ）は反り量がこの規定値よりも十分に大きいウェハ基板３２が基板チャック装置上に搭載された状態を、図１（Ｃ）はウェハ基板３０が基板チャック装置に吸着保持された状態をそれぞれ示す。
【０００４】
基板チャック装置１０は、円板状のチャック本体１２と、このチャック本体１２の外周に沿って設けられたリング状のリム１４と、このリム１４の内側に設けられた無数の円柱状の突起ピン（図示せず）と、チャック本体１２、リム１４及びウェハ基板３０によって形成される密閉空間を真空にするための真空経路１６とを含んで構成される。リム１４は、ウェハ基板３０の外周形状と同等又はそれよりも若干小さな形状をしている。また、図示していない突起ピンは、チャック本体１２上におけるウェハ基板３０の平面度を維持するものであり、リム１４内のチャック本体１２上に２〜４ｍｍ間隔で無数に配置された、リム１４と同じ高さの円柱状のピンで構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示すような従来の基板チャック装置に、反りの量が規定値の０．１ｍｍ未満のウェハ基板を搭載した場合、図１（Ａ）に示すように、リム１４付近ではウェハ基板３０とリム１４との間隔がほぼ０．１ｍｍ未満になる。この状態で真空経路１６から空気を吸引することによって、ウェハ基板３０はリム１４に密着し、チャック本体１２とリム１４とウェハ基板３０とによって密閉空間が形成される。さらに、この密閉空間が真空状態になることによって、ウェハ基板３０全域が基板チャック装置１０に均等な吸着力で保持されるようになる。
【０００６】
ところが、図１（Ｂ）に示すように、ウェハ基板３２のように反りの量が規定値の０．１ｍｍよりも十分に大きいものを搭載した場合、リム１４付近ではウェハ基板３２とリム１４との間隔が０．１ｍｍよりも十分大きくなるため、真空経路１６から空気を吸引しても、リム１４とウェハ基板３２との間の間隙部分から空気がリークするために、ウェハ基板３２とリム１４とが密着しなくなり、図１（Ｂ）のようにウェハ基板３２は反ったままで基板チャック装置１０に吸着されないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、反りが十分に大きな基板であっても真空吸着保持することのできる基板チャック装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された基板チャック装置は、基板を吸着保持するチャック本体と、前記基板の形状に従って前記チャック本体に設けられた第１のリムと、前記第１のリムの内側に設けられた第２のリムと、前記基板と前記チャック本体と前記第２のリムとによって形成される第１の空間を吸気する吸気経路と、前記基板と前記チャック本体と前記第１のリムと前記第２のリムとによって形成される第２の空間と前記第１の空間とを接続するオリフィスとを含んで構成されるものである。
【０００９】
ウェハ基板の反りは、図１（Ｂ）からも明らかなように、基板の中心から外周に向かうほど大きくなっている。すなわち、基板の中心付近の反り量は小さい。このことは、第１のリム付近における基板の反り量が規定値以上であったとしても、基板中心付近の反り量、すなわち第２リム付近における反り量は規定値未満であることを意味する。そこで、吸気経路を介して、第１の空間から吸気を行うことによって、基板は第２のリムに接触し、第１の空間が徐々に真空状態になる。基板が第２のリムに接触することによって、第１のリム付近における基板の反り量は減少し、規定値未満となる。そして、第１の空間が真空状態になると、今度はオリフィスを介して第２の空間の吸気が行われるようになり、基板と第１のリムとが接触するようになる。そして、第１及び第２の空間が真空状態となり、ウェハ基板３１全域が基板チャック装置１に均等な吸着力で保持されるようになる。
【００１０】
請求項２に記載された基板チャック装置は、請求項１において、前記オリフィスが前記第２のリム近傍の前記チャック本体側に設けられているものである。オリフィスは第１の空間と第２の空間との間を接続するものなので、どこに設けてもよいように思えるが、第１の空間側に設けられるオリフィスは、第１の空間を効率的に真空状態にするために、真空経路から最も遠い場所に設けることが望ましい。同様に、第２の空間側に設けられるオリフィスは、第２の空間を効率的に真空状態にするために、真空経路に最も近い（第１のリムから最も遠い）場所に設けることが望ましい。従って、第２のリム近傍にオリフィスを設けることが最も効率的に第１及び第２の空間を真空状態にすることができる。
請求項３に記載された基板チャック装置は、請求項１において、前記第１のリムと前記第２のリムとが相似形で構成されているものである。第１のリムは、基板の形状に従ってチャック本体に設けられているので、その形状は基板に依存するが、第２のリムは基板の内側に設けられるので、その形状は任意である。従って、相似形の方が好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を添付図面に従って説明する。図２は本発明に係る基板チャック装置の概略構成を示す図であり、図２（Ａ）は基板チャック装置を上面から見た図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ面の断面図である。この実施の形態に係る基板チャック装置１は、円板状のチャック本体２と、このチャック本体２の外周に沿って設けられたリング状の外側リム４と、この外側リム４の内側に設けられたリング状の内側リム３と、チャック本体２、内側リム３及びウェハ基板（図示せず）によって形成される内側密閉空間７を真空にするための真空経路６と、内側密閉空間７とチャック本体２、外側リム４及びウェハ基板（図示せず）によって形成される外側密閉空間８とを接続するオリフィス５１〜５４とを含んで構成される。オリフィス５１とオリフィス５３、オリフィス５２とオリフィス５４は、チャック本体２内部にそれぞれ形成されたオリフィス接続路５５，５６を介して接続されている。なお、外側リム４と内側リム３との間、内側リム３と真空経路６との間には、ウェハ基板３０の平面度を維持するための円柱状の突起ピン（図示せず）が２〜４ｍｍ間隔で無数設けられている。また、外側リム４は、ウェハ基板３０の外周形状と同等又はそれよりも若干小さな形状をしている。
【００１２】
図２に示す基板チャック装置１がどのようにして、反りの大きい基板を吸着するのか、その動作例を図３を用いて説明する。図３は、反り量が規定値の０．１ｍｍよりも十分に大きいウェハ基板３１が搭載され、それがどのようにして吸着保持されるのかを示す図である。まず、最初に、反り量が規定値０．１ｍｍよりも大きいウェハ基板３１が搭載されると、図１（Ｂ）に示す場合と同様に外側リム４付近ではウェハ基板３１と外側リム４との間隔が０．１ｍｍよりも十分大きくなる。しかしながら、この状態の場合に、内側リム３とウェハ基板３１の下面との間隔は０．１ｍｍ以下になっているので、真空経路６を介して空気の吸引を行うと、内側リム３とウェハ基板３１が接触し、チャック本体２、内側リム３及びウェハ基板３１によって内側密閉空間７が形成される。真空経路６を介して空気の吸引が継続して行われると、この内側密閉空間７が真空状態になる。
【００１３】
このとき、内側リム３とウェハ基板３１が接触することによって、ウェハ基板３１と外側リム４との間隔は規定値０．１ｍｍ以下になる。この状態で、引き続き真空経路６を介して空気の吸引が行われると、オリフィス５１、オリフィス接続路５５及びオリフィス５３、並びにオリフィス５２、オリフィス接続路５６及びオリフィス５４をそれぞれ介して外側密閉空間８内の空気が内側密閉空間７を介して真空経路６から吸引されるようになる。このとき、ウェハ基板３１と外側リム４との間隔は規定値０．１ｍｍ以下になっているので、ウェハ基板３１は外側リム４に容易に吸着するようになる。そして、外側密閉空間８内も徐々に真空状態となる。外側密閉空間８と内側密閉空間７の両方が真空状態になることによって、ウェハ基板３１全域が基板チャック装置１に均等な吸着力で保持されるようになる。
【００１４】
なお、上述の実施の形態では、内側リム３が一つの場合について説明したが、基板の口径が大きい場合には、内側リムを複数設けてもよい。また、外側密閉空間８と内側密閉空間７を接続するオリフィスを２箇所に設ける場合について説明したが、これに限らず、１又は３箇所以上設けてもよい。チャック本体の形状が円板状の場合を説明したが、これ以外の四角形や楕円形など基板の形状に合わせて適宜変形可能なことはいうまでもない。また、内側リムと外側リムの形状が相似形の場合について説明したが、これも任意であり、両方の形状が異なっていてもよい。すなわち、反りの方向が基板の方向で異なる場合には、第２のリムの形状を楕円形状とし、反りの大きい方向と短軸方向、反りの小さい方向と長軸方向が一致するようにウェハ基板を設置して、吸着保持するようにしてもよい。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の基板チャック装置によれば、真空吸着保持可能な規定値よりも大きな反りの基板でも確実に真空吸着保持することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の基板チャック装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る基板チャック装置の概略構成を示す図である。
【図３】反り量が規定値よりも十分に大きいウェハ基板が搭載され、それがどのようにして吸着保持されるのかを示す図である。
【符号の説明】
１…基板チャック装置、２…チャック本体、３…内側リム、４…外側リム、５１〜５４…オリフィス、６…真空経路、７…内側密閉空間、８…外側密閉空間

Claims

基板を吸着保持するチャック本体と、
前記基板の形状に対応させて前記チャック本体に設けられた外側リムと、
前記チャック本体の前記外側リムの内側に設けられた内側リムと、
前記基板と前記チャック本体と前記内側リムとによって形成される内側空間を吸気する吸気経路と、
前記基板と前記チャック本体と前記外側リムと前記内側リムとによって形成される外側空間における前記内側リムの近傍と前記内側空間における前記内側リムの近傍とを接続するオリフィスとを有し、
前記外側空間が、前記吸気経路によって吸気される前記内側空間よりも前記オリフィスを介して遅れて吸気されるように構成することを特徴とする基板チャック装置。
請求項１に記載の基板チャック装置において、
前記チャック本体に設けられた前記外側リムと前記内側リムとが相似形で構成されていることを特徴とする基板チャック装置。
請求項１又は２に記載の基板チャック装置において、
前記内側リムに対する前記基板の反り量が０．１ｍｍ以下の状態で前記内側空間を吸気して前記基板を前記内側リムに接触させた際、前記外側リムに対する前記基板の反り量が０．１ｍｍ以下になるように前記内側リムと前記外側リムとを配置して構成することを特徴とする基板チャック装置。
請求項１又は２又は３に記載の基板チャック装置において、
前記チャック本体上の前記内側リムの内側及び前記内側リムと前記外側リムとの間には、前記内側リム及び前記外側リムと同じ高さの多数のピンが配置されていることを特徴とする基板チャック装置。