JP4643520B2

JP4643520B2 - 検査方法および検査装置

Info

Publication number: JP4643520B2
Application number: JP2006218563A
Authority: JP
Inventors: 信一松本
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP2006324692A

Description

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、磁気ディスク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搭載装置に関する。

半導体デバイスや液晶ディスプレイデバイス、磁気ディスクなどの製造工程では、基板を基板搭載装置で真空吸着保持して各種の処理を施している。従来の基板搭載装置は、例えば基板がウェハ基板の場合、円板状のチャック本体と、このチャック本体の外周に沿って設けられたリング状のリムと、このリムの内側に設けられた無数の円柱状の突起ピンと、チャック本体、リム及びウェハ基板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とを含んで構成される。リムは、ウェハ基板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、突起ピンは、チャック本体上におけるウェハ基板の平面度を維持するものであり、リム内のチャック本体上に２〜４ｍｍ間隔で無数に配置された、リムと同じ高さの円柱状のピンで構成されている。

従来の基板搭載装置は、ウェハ基板の裏面が突起ピンやリムに接触するため、接触した部分が汚染していた。そこで、裏面を接触しないように、ウェハ基板の側面を支持した場合、ウェハ基板自体の重量によってウェハ基板がたわんでしまい、基板自体の平面度が損なわれ、各種処理の障害となっていた。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、基板の平面度を維持したまま裏面を非接触状態で保持することのできる基板搭載装置を提供することを目的とする。

本発明による検査装置は、基板を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リム手段と、前記リム手段の上面で前記基板の側面部を支持する支持手段と、前記基板に対して下側からエアを吹きつけるエア供給手段と、前記基板と前記チャック本体と前記リムとによって形成される空間内の空気を排出するエア排出手段とを含んで構成されたものである。基板はその側面部が支持手段とチャック本体のリム手段とによって支持される。基板が側面部だけで支持されると、基板の中央付近が自重によってたわむ。そこで、エア供給手段から基板にエアを吹きつけることによって基板とチャック本体との間にエアギャップを形成し、基板裏面がチャック本体に接触しないようにした。基板が支持手段によって支持されると、基板とチャック本体とリム手段とによって空間が形成される。この空間にはエア供給手段から所定量の圧力（エア）が供給されると共に順次エア排出手段から排出されているので、空間内は所定の気圧に保たれる。この気圧によって基板の自重によるたわみがさらに矯正され、基板のたわみは減少し、平面度が維持されるようになる。

また、本発明による検査装置は、前記エア排気手段が前記リム手段の側面部及び前記チャック本体の下面部の少なくとも一方に１又は複数設けられているものである。エア排気手段は、リム手段の側面に設けられた開口や、チャック本体に設けられた開口で構成される。エア供給手段から供給されるエアの量と空間内の気圧を所定値に保持するために適当な数の開口がチャック本体やリム手段に設けられる。

更に、本発明による検査装置は、前記エア供給手段が、前記チャック本体の中央付近に設けられた前記リム手段よりも低い平坦部を有する島状のエアギャップ形成部の複数によって構成されているものである。エア供給手段は、チャック本体の中央付近に設けられることによって、基板の最もたわみの大きい部分にエアを吹きつけ、基板裏面とチャック本体とが接触するのを防止する。また、エアギャップ形成部はリム手段よりも低い平坦部なので、この平坦部分をエアが流れ、エアギャップが形成されるので、基板の平坦度を保持することが可能となる。

更にまた、本発明による検査装置は、前記チャック本体を回転可能なように固定するエアスピンドル手段と、前記エアスピンドル手段に回転駆動力を与えるモータ手段とを備えたものである。これは、モータ手段によって、チャック本体を高速で回転し、基板表面にレーザ光を照射して、表面検査する場合に、基板の平面度が保持されていることによって、有効に表面検査を行うことが可能となる。更にまた、本発明による検査装置は、前記リム手段が、その上面が前記チャック本体の中央に向かって傾斜しており、前記基板の側面部のみと接触するように構成されているものである。基板がリム手段上に搭載されても、リム手段の上面が傾斜しているので、基板の裏面はリム手段に接触することはなく、その側面部のみがリム手段の上面と接触するようになる。

更にまた、本発明による検査装置は、前記支持手段が、前記リム手段の上面に回転自在に設けられ、前記基板の側面部に接触する接触部を備えた略長方形状の板材からなるレバー部材と、前記レバー部材を前記リム手段に吸着する吸着口と、前記レバー部材が前記チャック本体から離れる方向に常時回転力を与えるバネ部材とを含んで構成されているものである。基板を支持手段によって保持する場合、レバー部材の接触部を基板の側面に押し付け、その位置で吸着口によって吸着保持する。これによって、基板はリム手段に押し付けられ、基板の半円形状の側面のみが接触部及びリム手段の上面に接触支持されるようになる。また、吸着口の吸着動作を停止すると、レバー部材はバネ部材の回転力によって元の位置に復帰し、基板を開放する。

本発明の基板搭載装置によれば、基板の平面度を維持したまま裏面を非接触状態で保持することができるという効果がある。

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１は本発明に係る基板搭載装置の概略構成を示す図であり、基板搭載装置を上面から見た図である。図２は図１の断面図であり、図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ面、図２（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ面の断面図である。

この実施の形態に係る基板搭載装置１は、円板状のチャック本体２と、回転モータ６と、この回転モータ６の回転駆動力をチャック本体２に伝達するエアスピンドル５とを含んで構成される。回転モータ６には、回転検出器としてエンコーダが設けられているがここでは図示を省略してある。

チャック本体２の外周には、ウェハ基板５０の形状に沿ったリング状のリム３が設けられている。リム３の上面側には、ウェハ基板５０を支持する支持部材５１〜５３を真空吸着するための吸着口３１〜３３が設けられている。この吸着口３１〜３３からは、チャック本体２の内部に設けられた真空路３Ｄ及びエアスピンドル５の内部に設けられた真空路３Ｅを介して空気の吸引が行われるようになっている。リム３の側面には、チャック本体２とウェハ基板５０によって形成される空間４内の空気を排出するための側面排気口４１〜４６が設けられている。なお、ウェハ基板５０は、その側面部分のみを支持部材５１〜５３によって３点支持されている。なお、図１では、支持部材５１〜５３の図示は省略してある。

チャック本体２の中央付近には、エア供給口７１〜７６を有するエアギャップ形成部６１〜６６が設けられている。エア供給口７１〜７６は、チャック本体２の内部に設けられたエア供給路７７及びエアスピンドル５の内部に設けられたエア供給路７８を介して外部からエアが供給されるようになっている。エアギャップ形成部６１〜６６は、リム３よりも低い平坦部を有する扇形をしている。各エアギャップ形成部６１〜６６間には、エア供給口７１〜７６から供給されたエアを外周に向かって排気するための中心部エア排気溝８１〜８６が設けられている。また、エアギャップ形成部６１〜６６とリム３との間には、チャック本体２とウェハ基板５によって形成される空間４内の空気をチャック本体２の裏面側から排出するための下面排気口９１〜９６が設けられている。従って、エア供給口７１〜７６から吹き出したエアはウェハ基板５０の裏面に当たり、エアギャップ形成部６１〜６６の平坦部から中心部エア排気溝８１〜８６に流れ込む。中心部エア排気溝８１〜８６に流れ込んだエアは、中心部エア排気溝８１〜８６を介して外周に向かい、側面排気口４１〜４６及び下面排気口９１〜９６から排出される。これによって、エアギャップ形成部６１〜６６とウェハ基板５０との間には所定量のエアギャップが常時形成される共にウェハ基板５０、チャック本体２及びリム３に囲まれた空間４内が所定の気圧に保たれるようになる。

図３は基板支持部材５３（５１，５２）の詳細構成を示す図であり、図３（Ａ）は基板支持部材５３を上面から見た図であり、図３（Ｂ）はその一部断面構造を示す図である。基板支持部材５３は、略長方形状の板材からなるレバー５５と、このレバー５５に取り付けられた円柱状のピン５６によって構成され、ピン５６がリム３にボールベアリング５７を介して回転自在に取り付けられている。ピン５６の下側には、止め輪５９が設けられ、ピン５６が離脱しないようにしてある。なお、図示していないが、レバー５５には矢印５８の方向に常時回転力を与えるバネ部材が設けられている。接触部６０は、レバー５５の中でウェハ基板５０の側面に対して２箇所で接触するようになっている。また、リム３の上面は、チャック本体２の中心に向かって傾斜しており、ウェハ基板５０の側面部のみがリム３の上面と接触し、ウェハ基板５０の裏面はリム３の上面に接触しないようになっている。従って、ウェハ基板５０が基板支持部材５３によって保持される場合、ウェハ基板５０の半円形状の側面のみが接触部６０及びリム３によって支持されるようになっている。レバー５５はリム３の外周付近に設けられたガイドローラ（図示せず）によって矢印５８と反対方向に回転させられ、ウェハ基板５０の側面に押し付けられるようになっている。また、レバー５５はその位置で吸着口３３によって吸着保持され、ウェハ基板５０をリム３側に押し付けるように動作する。なお、レバー５５は回転モータ６の力でチャック本体２が回転したときの遠心力によりウェハ基板５０をリム３側に押し付ける働きをする形状にすることで、より確実にウェハ基板５０を保持する。従って、回転モータ６が停止し、チャック本体２が停止したとき、吸着口３３の真空吸着動作を停止すると、レバー５５は一点鎖線で描かれたレバー５５ａの位置の移動し、ウェハ基板５０を開放するようになっている。同様に、吸着口３１で基板支持部材５１を、吸着口３２で基板支持部材５２のレバー５５を吸着保持する。

この実施の形態に係る基板搭載装置１がどのようにして、ウェハ基板５０のたわみを矯正するのか、その動作を説明する。ウェハ基板５０が基板支持部材５１〜５３とリム３の上面によって支持されると、ウェハ基板５０の中央付近が自重によってたわむ。このとき、エアギャップ形成部６１〜６６のエア供給口７１〜７６から適量のエアが噴出しているので、このエアによってウェハ基板５０は、エアギャップ形成部６１〜６６に接触することなく、所定のエアギャップを保持するようになる。

一方、ウェハ基板５０が基板支持部材５１〜５３及びリム３によって支持されると、ウェハ基板５０、チャック本体２及びリム３に囲まれた空間４が形成される。この空間４には、エア供給口７１〜７６から所定量のエアが供給され、側面排気口４１〜４６及び下面排気口９１〜９６から排出されているので、空間４内は所定の気圧に保たれる。この気圧によってウェハ基板５０の自重によるたわみが矯正され、ウェハ基板５０のたわみは減少すると共にほぼ平坦を維持するようになる。

なお、上述の実施の形態では、エア供給口７１〜７６がエアギャップ形成部６１〜６６にそれぞれ一個ずつ設けられている場合について説明したが、複数個設けてもよいし、設ける位置も任意でよいことは言うまでもない。また、エアギャップ形成部６１〜６６、側面排気口４１〜４６又は下面排気口９１〜９６の数は、６個に限らず、任意の数設けてもよい。エアギャップ形成部６１〜６６の形状は、扇形以外の円形や四角形などの任意の形状でよい。チャック本体の形状が円板状の場合を説明したが、これ以外の四角形など基板（例えば、フォトマスク、ガラス基板、液晶基板、カラーフィルタなど）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、支持部材は３個以上設けてもよい。

本発明に係る基板搭載装置の概略構成を示す図である。図１の断面図であり、図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ面、図２（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ面の断面図である。図３は基板支持部材の詳細構成を示す図である。

符号の説明

１…基板搭載装置、
２…チャック本体、
３…リム、
３１〜３３…吸着口、
４１〜４６…排気口、
５…エアスピンドル、
５０…ウェハ基板、
５１〜５３…基板支持部材、
６…回転モータ、
６１〜６６…エアギャップ形成部、
７１〜７６…エア供給口、
８１〜８６…中心部エア排気溝、
９１〜９６…排気口。

Claims

上面の中央部が周辺部よりも高く外周部にリムが形成され該リム上の複数の箇所に設けた回動可能な支持部材で基板の外周側面を把持するチャックを用いて前記基板を把持し、該把持された基板の裏面と前記チャックの上面の周辺部よりも高い中央部との間の第１の間隙部分に前記チャックに設けた供給口から気体を供給し、該供給された気体を前記基板の裏面と前記チャックの周辺部の前記第１の間隙よりも大きい第２の間隙と前記外周部のリムで形成される空間部に流出させ、該空間部に流出した気体を前記チャックに設けた排出口から前記チャックの外部に排出することにより前記空間部の圧力を所定の圧力に保って前記チャックに保持された基板の表面をほぼ平坦に維持し、前記チャックに保持されて表面がほぼ平坦に維持された前記基板に光を照射して該基板を検査することを特徴とする基板の検査方法。
前記チャックの上面の周辺部よりも高い中央部には溝部が形成されており、前記基板の裏面と前記チャックの中央部との間の第１の間隙部分に供給した気体を前記溝部を通して前記空間部に流出させることを特徴とする請求項１記載の検査方法。
前記チャックの外周部のリムにも排気用の孔が形成されており、該リムの排気用の孔からも前記空間部に流出した気体を排気することを特徴とする請求項２記載の検査方法。
前記基板を保持したチャックを回転させながら前記基板に光を照射して該基板を検査することを特徴とする請求項２記載の検査方法。
上面の中央部が周辺部よりも高く外周部にリムが形成され該リム上の複数の箇所に設けた回動可能な支持部材で基板の外周側面を把持するチャック手段を備え、該チャック手段で把持された基板に光を照射して該基板を検査する検査装置であって、前記チャック手段は、前記外周部よりも高い中央部に気体を供給する気体供給口を複数有し、また、前記外周部に前記中央部から供給された気体を排気する気体排気口を複数有し、前記チャック手段で基板を把持した状態で該基板の裏面と前記チャック手段の中央部との間の第１の間隙部分に前記複数の気体供給口から供給された気体を前記基板の裏面と前記チャック手段の周辺部の前記第１の間隙よりも大きい第２の間隙と前記外周部のリムとで囲まれた空間部に流出させて前記チャック手段の周辺部に設けた複数の気体排気口から排出させるように構成したことを特徴とする検査装置。
前記チャック手段の上面の周辺部よりも高い中央部には複数の溝部が形成されており、前記基板の裏面と前記チャックの中央部との間の第１の間隙部分に供給した気体を前記溝部を通して前記空間部に流出させるようにしたことを特徴とする請求項５記載の検査装置。
前記リム部にも排気用の複数の孔を設けたことを特徴とする請求項６記載の検査装置。
前記チャック手段を回転させる回転駆動手段を更に有し、該回転駆動手段で前記基板を保持したチャック手段を回転させながら前記基板に光を照射して該基板を検査することを特徴とする請求項６記載の検査装置。