JP4162409B2 - 曲面ウェハー用吸着台 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程のうち、特に曲面を有するウェハー（以下、このようなウェハーを通常のウェハーと区別するため曲面ウェハーという）を吸着・固定する曲面ウェハー用吸着台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程では、棒状のシリコン単結晶がスライシングされて薄い円板状のウェハーが切り出される。このウェハーは、表面が研磨されて鏡面状に仕上げられた後、薄膜形成、リソグラフィ、エッチング、不純物導入、洗浄、熱処理等が施され、ＶＬＳＩ・ＣＭＯＳ等のチップが格子状に複数割り付けられて完成されたウェハーとなる。
【０００３】
さて、上記した半導体製造工程では、ウェハーを固定して各種作業を行うため、ウェハー用吸着台が用いられる。このようなウェハー用吸着台について図を用いて簡単に説明する。図５は従来技術のウェハー用吸着台を説明する説明図であり、図５（ａ）はウェハー用吸着台のＡ−Ａ線断面図、図５（ｂ）は同じく平面図、図５（ｃ）は曲面ウェハー載置時の問題点の説明図である。なお、図を判りやすくするため、図５（ａ）ではウェハー４０を図示しているが、図５（ｂ）では吸着台本体１０のみの平面図とし、ウェハー４０の図示を省略している。
【０００４】
図５（ａ），図５（ｂ）で示すように、ウェハー用吸着台は、吸着台本体１０、吸着用凹部２０、排気口３０を備えている。このウェハー用吸着台の上にウェハー４０が載置されることとなる。
このような構成を有するウェハー用吸着台によるウェハー４０の吸着は以下のようになる。
【０００５】
まず、図５（ａ）で示すように、吸着台本体１０の上にウェハー４０を配置する。ウェハー４０が接触することとなる吸着台本体１０の接触面は平面仕上げのうえでテフロン処理等がなされ、接触時に殆ど隙間ができないように配慮されている。
そして、排気口３０と繋げられている図示しない真空ポンプにより、排気を開始する。排気が進むにつれ、ウェハー４０と吸着用凹部２０とにより閉じられている空間が真空に近づき、吸着台本体１０の上にウェハー４０を吸着して強固に固定する。ウェハー１０への吸着力は、図５（ｂ）で示すような吸着用凹部２０（点描部）に加わる。この吸着用凹部２０は、ウェハー４０の形状（円板にオリフラ部と呼ばれる切り欠きが設けられた形状）と一致させるため略Ｄ字状に形成されている。
従来のウェハー用吸着台はこのようなものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウェハー４０はスライシング・表面研磨時にうけたストレス、内部応力など各種の要因のため、図５（ｃ）で示すように湾曲した曲面ウェハー４０’である場合もある。
【０００７】
このような曲面ウェハー４０’をウェハー用吸着台上に載置した場合、図５（ｃ）で示すように吸着台本体１０の接触面と曲面ウェハー４０’とが密接しないため、吸着用凹部２０と曲面ウェハー４０’とは閉空間を形成できず、空気進入箇所が発生する。このような曲面ウェハー４０’を吸着しようとしても、空気進入箇所から空気が入り込み、いつまでたっても真空状態に達しないため、曲面ウェハー４０’の真空吸着は不可能であった。
【０００８】
実際上では図５（ｃ）で示すように極端に湾曲した曲面ウェハー４０’ではなく、目視不可能な程度の湾曲に過ぎないが、このような曲面ウェハー４０’でも真空吸着することができない。このように真空吸着不能の場合は以後の半導体製造工程へ進めないため、曲面ウェハー４０’は不良品となり、製造歩留まりを向上できないという問題点もあった。
【０００９】
また、ウェハー４０の径について近年では８インチ（約２０ｃｍ）のウェハーが主流であるが、製造部留まりをさらに向上させるため、例えば、１２インチ（約３０ｃｍ）という従来よりも大型のウェハーを取り扱えるようにしたいという要請がある。
しかしながら、ウェハー４０の大型化に伴い、却って曲面ウェハー４０’の発生確率が高まるおそれもあり、製造歩留まりを向上させるという目論見を達成できないというおそれもあった。
これらのような事情のため、曲面ウェハー４０’であっても確実に吸着できるような曲面ウェハー４０’の吸着台（以下、曲面ウェハー用吸着台という。）が希求されていた。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決するためのものであり、その目的は、簡素な機構で、曲面ウェハーを吸着する曲面ウェハー用吸着台を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題を解決するため、請求項１に係る発明の曲面ウェハー用吸着台によれば、
吸着台本体と、
断面略凹字状としてこの凹部を溝部とする略Ｄ字型環状体であって、環の半径方向外側から内側へ向けて下方へ傾斜するように吸着台本体に配置される弾性密着体と、
弾性密着体の溝部の底面に設けられた孔部と、
孔部に通じるように吸着台本体に設けられた排気口と、
弾性密着体の環内に位置するように吸着台本体に形成される給気口と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に係る発明の曲面ウェハー用吸着台によれば、
請求項１に記載の曲面ウェハー用吸着台において、
前記弾性密着体を環の半径方向の外側から内側へ向けて下側へ傾斜するように吸着台本体に配置するため、
略Ｄ字型環状となるように吸着台本体に形成された溝であって、内周側の溝底面が低く、かつ、外周側の溝底面が高くなるように溝底面を多段に形成した弾性密着体配置用凹部を、
備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に係る発明の曲面ウェハー用吸着台によれば、
請求項１又は請求項２に記載の曲面ウェハー用吸着台において、
前記弾性密着体は、硬度４５のクロロプレンゴムを材料として形成されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に係る発明の曲面ウェハー用吸着台によれば、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の曲面ウェハー用吸着台において、
前記弾性密着体の溝部の底面に設けられる孔部を複数とし、
弾性密着体の配置面の裏面で吸着台本体に設けられ、前記複数の孔部と連接する集合排気用凹部と、
前記集合排気用凹部を密封するシール体と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に係る発明の曲面ウェハー用吸着台によれば、
請求項４に記載の曲面ウェハー用吸着台において、
前記シール体は、前記集合排気用凹部の開口に密着して閉塞するＯリングである、
ことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
図１は本発明の曲面ウェハー用吸着台の実施形態の構成図、図２は弾性密着体の説明図、図３は弾性密着体と弾性密着体配置用凹部の説明図、図４は曲面ウェハー用吸着台による曲面ウェハーの湾曲補正を説明する説明図である。
【００１８】
本実施形態の曲面ウェハー用吸着台では、図１，図２で示すように、吸着台本体１、弾性密着体２、弾性密着体配置用凹部３、排気孔４、集合排気用凹部５、Ｏリング６、横孔７、栓８、排気口９、給気口１０を備えている。この曲面ウェハー用吸着台には曲面ウェハー１１が載置されている。
【００１９】
続いて、曲面ウェハー用吸着台の個々の構成について概略説明する。
吸着台本体１は回転体形状であって、その断面が略凹字状になるように構成されている。吸着台本体１は、例えば、アルミニウム合金の機械材料を用いて切削加工される。
【００２０】
この吸着台本体１の上面には弾性密着体２が配置される。この弾性密着体２は、弾性密着体配置用凹部３の溝内に配置される。
弾性密着体２は、図２で示すように略Ｄ字状環状体に形成されている。なお、これ以外にも円環状に形成した弾性密着体２を弾性密着体配置用凹部３に嵌め込んで略Ｄ字状環状体に変形しても良い。いずれにせよ図２で示すような形態で使用される。
弾性密着体２は、図１，図２，図３（ｂ）で示すように上側には溝部２ａが形成されているため断面が略凹字状となる。さらに、図１，図２，図３（ｂ）で示すように、溝部２ａの中に複数（例えば、８個）の孔部２ｂが形成されている。これら孔部２ｂは弾性密着体２の下側から上側の溝部２ｂまで通じている。弾性密着体２は、好ましくは、硬度４５のクロロプレンゴムを材料として形成されている。
【００２１】
弾性密着体配置用凹部３は、吸着台本体１に形成された略Ｄ字型環状の溝である。このような略Ｄ字型環状の弾性密着体配置用凹部３の中に略同一形状の略Ｄ字状環状体である弾性密着体２や、円環状体であるが力を加えて略Ｄ字状環状体に曲げられた状態の弾性密着体２が配置される。このような弾性密着体配置用凹部３は、図３（ａ）で示すように、内周側溝底面３ａが低く、かつ、外周側溝底面３ｂが高くなるように溝底面を多段に形成している。このような構成を採用するため、弾性密着体配置用凹部３内に配置された弾性密着体２は、図３（ｂ）で示すように、半径方向に沿って外周側から内周側へ向けて下方へ傾斜するように吸着台本体１に配置されることとなる。
【００２２】
なお、内周側溝底面３ａが低く、かつ、外周側溝底面３ｂが高くなるように溝底面を多段に形成する以外にも、例えば、弾性密着体配置用凹部３の溝底面には段差を設けないで、溝部外周側にのみ密接するような略Ｄ字状環状体（例えば略Ｄ字状に形成したワイヤーなど）を配置しても弾性密着体２は、図３（ｂ）で示すように、半径方向に沿って外周側から内周側へ向けて下方へ傾斜するように吸着台本体１に配置されることとなる。このような構成は適宜選択されるが、吸着台本体１の切削加工時に一時に形成できるため、底面部が多段の弾性密着体配置用凹部３を採用することが好ましい。
【００２３】
この弾性密着体２の複数の孔部２ｂの下側にはそれぞれ排気孔４が設けられている。例えば、孔部２ｂが８個ならば排気孔４も孔部２のほぼ下側に８個設けられる。
吸着台本体１の裏面には、図１で示すように、円環状の溝である集合排気用凹部５が設けられている。集合排気用凹部５へは前記複数の排気孔４・弾性密着体配置用凹部３を介して孔部２ｂと繋がっている。なお、すべての孔部２ｂの下側に集合排気用凹部５が位置している必要がある。
【００２４】
この集合排気用凹部５の下側にはＯリング６が配置されている。
Ｏリング６は、集合排気用凹部５との開口に配置された場合に、この開口に密着して閉塞することができる程度の線径を有している（図１参照）。
なお、このＯリング６は、本発明のシール体としての一具体例であり、Ｏリング６以外にも、例えば、線の断面が角状の弾性リング体のようなもの、樹脂を硬化させた封止部材などとしても良い。しかしながら、取り扱いの簡単な点・コストの点からＯリング６を採用することが好適である。
【００２５】
集合排気用凹部５には、横孔７が連通している。この横孔７は機械加工時に図１で示す右側方向から集合排気用凹部５まで到達するようにボール盤で切り孔が設けられたものである。この横孔７は栓８により封止される。この封止に際し、横孔７に雌ねじ部を設け、雄ねじである栓８を、螺合固定するようにしても良い。
【００２６】
この横孔７は排気口９と連通している。この排気口９は図示しない真空ポンプと接続されている。なお、本実施形態では排気口９は、この真空ポンプと連結しやすいようにビニールチューブを連結するコネクタをもって排気口９としているが、排気のための口であれば良く、実状に応じて適宜選択することが可能である。
【００２７】
吸着台本体１の下側中央部には、さらに給気口１０が設けられている。この給気口１０は、吸着台本体１の上側中央部まで連通している。
このような曲面ウェハー用吸着台に曲面ウェハー１１が載置されると、図１で示すように、吸着台本体１、弾性密着体２および曲面ウェハー１１により閉空間１２が形成される。
【００２８】
続いて、このような構成を有する曲面ウェハー用吸着台による曲面ウェハーの吸着について説明する。
曲面ウェハー用吸着台に、図１で示すように、曲面ウェハー１１を載置すると、図３（ｃ）で示すように、弾性密着体２の外周側で曲面ウェハー１１が接触する。この接触部において、真空吸着動作前は、多少の隙間がある場合もあるものの、曲面ウェハー１１の自重により弾性密着体２とほぼ密着する。
【００２９】
また、曲面ウェハー１１と弾性密着体２との傾斜が一致して、例えば図３（ｄ）で示すように、弾性密着体２の内周側および外周側で密着することもあるが、通常は真空吸着動作前では、図３（ｃ）で示すように曲面ウェハー１１の内周側では多少の隙間が空くことが多い。
【００３０】
このような状態で図示しない真空ポンプを動作させて排気を開始する。空気は溝部２ａ、孔部２ｂ、弾性密着体配置用凹部３、排気孔４、集合排気用凹部５、横孔７、排気口９を通じて排気される。この場合、Ｏリング６は、集合排気用凹部５へ吸引されるため、より確実に密着するようになる。
排気開始直後は、図３（ｃ）で示すように、閉空間１２からも空気が流入するが、排気が進むにつれて、曲面ウェハー１１が下降していき、やがて図３（ｄ）で示すように弾性密着体２の内周側および外周側で曲面ウェハー１１が密着する。
【００３１】
この場合、溝部２ａの多段に形成された底面部（内周側溝部３ａ・外周側溝部３ｂ）により弾性密着体２ａは左右方向に傾斜するため、溝部２ａの内周側および外周側の側面と、弾性密着体２ａの側面と、が強固に密接するため（図３（ｄ）参照）、空気が弾性密着体２と溝部２ａとの接触面から漏入するおそれが低減されるため、真空状態を維持しやすくなる。
【００３２】
続いて、図示しない送風ポンプを稼働させて給気口１０を介して閉空間１２内に空気を送り込む給気動作を行う。この場合も、図示しない真空ポンプを稼働させた状態として弾性密着体２の溝部２ａを真空状態に維持して吸着動作が続けられている。
閉空間内１２は加圧により膨張し、図４で示すように、曲面ウェハー１１の中央部分が盛り上がるとともに外周部分は下降し、曲面ウェハー１１の湾曲状態が補正される。
【００３３】
以上説明した曲面ウェハー用吸着台は、上記以外にも各種の構成が可能であり、例えば、溝部２ａは、孔部２ｂ、弾性密着体配置用凹部３、排気孔４、集合排気用凹部５、横孔７を介して、排気口９と空気の経路が連接しているものとして説明したが、これ以外にも各種の経路を選択することができ、少なくとも溝部２ａの孔部２ｂから排気口９まで経路が繋がっていれば良い。
【００３４】
以上説明した曲面ウェハー用吸着台は、以下のような各種の利点がある。
（１）曲面ウェハー１１を吸着できる点
弾性密着体２が半径方向に沿って外周側から内周側へ下方へ傾斜するように配置したため、弾性密着体２が曲面ウェハー１１に確実に密着した状態で吸着するという従来では不可能な機能を実現することができる。
また、弾性密着体２が曲面状ウェハー１１に密接しやすいため、吸着動作が速い・吸着能力が高い等の利点がある。
【００３５】
（２）曲面ウェハー用吸着台の製造が容易である点
図１でも示すように、吸着台本体１は、フライス板・旋盤等で切削加工する場合に加工が容易となるような形状を採用している。例えば、図１の弾性密着体配置用凹部３・集合排気用凹部５は、図１の上下側からエンドミル・バイトを当てることで容易に切削できる。
また、弾性密着体配置用凹部３は平面上では直線部を含む略Ｄ時形状のため、底面部を斜面状に加工することは困難であるが、図３（ａ）のような多段に形成したため、この点でも図１の上下側からエンドミル・バイトを当てることで加工が容易にできるという利点がある。
【００３６】
（３）吸着力が大きい
さらにまた、斜めに位置する弾性密着体２が図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）で示すように溝部の壁面に確実に密着するので、溝部２ａから空気が確実・容易に排気され、比較的安価で排気能力が低い真空ポンプを用いても、吸着能力が十分に高く、この点でもコスト低減に寄与する。
【００３７】
（４）曲面ウェハーに対して湾曲補正機能を有する点
閉空間１２内を加圧して曲面ウェハー１１の湾曲を補正する機能を設けたため、曲面ウェハー１１をほぼ湾曲のない平面状のウェハーの補正した状態で半導体製造工程を行うことができる。この場合、各種処理を行うロボット等の位置決めを正確にすることができ、位置決め時間等の短縮とも相俟って、この点でも歩留まり向上に寄与する。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡素な機構で、曲面ウェハーを吸着する曲面ウェハー用吸着台を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の曲面ウェハー用吸着台の実施形態の構成図である。
【図２】弾性密着体の説明図である。
【図３】弾性密着体と弾性密着体配置用凹部の説明図である。
【図４】曲面ウェハー用吸着台による曲面ウェハーの湾曲補正を説明する説明図である。
【図５】従来技術のウェハー用吸着台を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 吸着台本体
２ 弾性密着体
２ａ 溝部
２ｂ 孔部
３ 弾性密着体配置用凹部
３ａ 外周側溝底面
３ｂ 内周側溝底面
４ 排気孔
５ 集合排気用凹部
６ Ｏリング
７ 横孔
８ 栓
９ 排気口
１０ 給気口
１１ 曲面ウェハー

Claims (5)

1. 吸着台本体と、
   断面略凹字状としてこの凹部を溝部とする略Ｄ字型環状体であって、環の半径方向外側から内側へ向けて下方へ傾斜するように吸着台本体に配置される弾性密着体と、
   弾性密着体の溝部の底面に設けられた孔部と、
   孔部に通じるように吸着台本体に設けられた排気口と、
   弾性密着体の環内に位置するように吸着台本体に形成される給気口と、
   を備えることを特徴とする曲面ウェハー用吸着台。
2. 請求項１に記載の曲面ウェハー用吸着台において、
   前記弾性密着体を環の半径方向の外側から内側へ向けて下側へ傾斜するように吸着台本体に配置するため、
   略Ｄ字型環状となるように吸着台本体に形成された溝であって、内周側の溝底面が低く、かつ、外周側の溝底面が高くなるように溝底面を多段に形成した弾性密着体配置用凹部を、
   備えることを特徴とする曲面ウェハー用吸着台。
3. 請求項１又は請求項２に記載の曲面ウェハー用吸着台において、
   前記弾性密着体は、硬度４５のクロロプレンゴムを材料として形成されることを特徴とする曲面ウェハー用吸着台。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の曲面ウェハー用吸着台において、
   前記弾性密着体の溝部の底面に設けられる孔部を複数とし、
   弾性密着体の配置面の裏面で吸着台本体に設けられ、前記複数の孔部と連接する集合排気用凹部と、
   前記集合排気用凹部を密封するシール体と、
   を備えることを特徴とする曲面ウェハー用吸着台。
5. 請求項４に記載の曲面ウェハー用吸着台において、
   前記シール体は、前記集合排気用凹部の開口に密着して閉塞するＯリングである、
   ことを特徴とする曲面ウェハー用吸着台。

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