JP6236256B2 - 真空吸着装置および真空吸着方法 - Google Patents

Description

本発明は、基体に基板を真空吸着保持させる装置および方法に関する。

基体表面に基板を支持する複数のピン状の凸部を有するピンチャック方式の真空吸着装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。当該先行技術によれば、凸部に当接していないために下方に変形している基板の平坦度を維持するため、基板および凸部により画定される閉空間の圧力調整のために当該閉空間に対して空気が供給される。

ピン状の凸部から連続して基体に形成された真空吸引通路が真空吸引されることにより基板を凸部に真空吸着保持する構成の真空吸着装置が提案されている（たとえば特許文献２参照）。当該先行技術によれば、本来的な反り等のために局所的に凸部から浮き上がっている基板をベルヌーイ力により当該凸部に当接させるため、基体表面付近の空間に対して空気が供給される。

特開２００１−１２７１４５号公報 特開２０１２−１１９５９１号公報

しかし、凸部を構成するセラミックス粒子の脱落等に由来するパーティクルが基体表面に滞留してしまうため、前記先行技術のような空気供給によりこのパーティクルが舞い上がり基板に付着する数量が増加する可能性がある。また、凸部に対して基板を当接させる際に基板の動きにより生じる気流によってこのパーティクルが舞い上がり基板に付着する数量が増加する可能性もある。

そこで、本発明は、基板に対するパーティクルの付着数量の低減を図りうるように当該基板を真空吸着して保持する装置および方法を提供することを目的とする。

本発明は、基体に基板を真空吸着保持させるように構成されている装置であって、前記基体の表面から離散的に突出して前記基板に対して離散的に当接するように構成されている複数の離散凸部と、前記複数の離散凸部のうち少なくとも一部の前記基板に対する当接部を真空吸引系に連通させる主経路と、を備えている真空吸着装置に関する。

本発明の真空吸着装置は、前記複数の離散凸部の配置態様に応じて離散的に配置され、かつ、前記複数の離散凸部に当接している前記基板と前記基体との間の間隙を大気系または排気系に連通させる複数の副経路をさらに備え、前記複数の離散凸部のうち少なくとも一部の表面と、前記複数の副経路のうち少なくとも一部の表面とが段差を経ずに連続するように構成されていることを特徴とする。

前記真空吸着装置において、少なくとも一の離散凸部と前記副経路との最短距離が、当該一の離散凸部と他の離散凸部との最短距離よりも短くなるように前記複数の副経路が配置されていることが好ましい。少なくとも一部の離散凸部の前記基板に対する当接部の横断面積または肉厚がその他の部分の横断面積または肉厚よりも小さくなるように形成されていることが好ましい。

前記真空吸着装置が、前記複数の離散凸部のうち少なくとも一部および前記複数の副経路のうち少なくとも一部を囲むように前記基体の表面から環状に突出して前記基板に対して環状に当接するように構成されている環状凸部をさらに備えていることが好ましい。

本発明の真空吸着方法は、前記真空吸着装置を用いて前記基板を前記基体に真空吸着保持させる方法であって、前記複数の離散凸部のそれぞれ、または、前記真空吸着装置が前記環状凸部をさらに備えている場合には前記環状凸部および前記複数の離散凸部のそれぞれに対して前記基板を当接させるように前記基板を前記基体に載置する工程と、前記複数の離散凸部のうち少なくとも一部と前記基体とを通じて形成されている前記主経路を真空吸引する工程と、を含んでいることを特徴とする。

本発明の真空吸着装置および真空吸着方法によれば、基体表面に存在するパーティクルを副経路経由で大気系または排気系（たとえば吸気装置に連通する系）に逃がすことができるので、このパーティクルが基体表面に戻される確率を低減させることができる。基体に載置される際の基板の動きによる気流を副経路経由で大気系または排気系に逃がすことができるので、当該気流によって基体表面に滞留しているパーティクルが舞い上がる確率を低減させることができる。よって、基板に対するパーティクルの付着数量の低減を図りながら、当該基板を基体に真空吸着保持させることができる。

本発明の第１実施形態としての真空吸着装置の上面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った真空吸着装置の一部の断面図。 本発明の第２実施形態としての真空吸着装置の上面図。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を含む真空吸着装置の部分的斜視図。 本発明の第３実施形態としての真空吸着装置の上面図。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面を含む真空吸着装置の部分的斜視図。 本発明の第４実施形態としての真空吸着装置の要部説明図。 本発明の第５実施形態としての真空吸着装置の要部説明図。

（第１実施形態）
図１および図２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装置は、略円形板状の基体１０と、環状凸部１１と、複数の離散凸部１２と、主経路２１と、副経路２２と、を備えている。基体１０、環状凸部１１および離散凸部１２は、炭化ケイ素等のセラミックス焼結体またはガラスなどにより一体的に構成されている。たとえば、円盤状のセラミックス焼結体等の端面にブラスト加工が施されることにより環状凸部１１および複数の離散凸部１２が形成されうる。主経路２１および副経路２２もセラミックス焼結体等に適当な加工が施されることにより形成される。

基体１０の形状は略円形板状のほか、略矩形板状、略楕円形板状など、ウエハ等の吸着対象物の形状に合わせてさまざまな形状に変更されてもよい。

環状凸部１１は、基体１０の周縁部に沿ってその上端面から円環状に突出し、半導体ウエハ等の基板に対して円環状に当接するように構成されている。さまざまなサイズのウエハを吸着保持しうるように、一または複数の付加的な円環状の環状凸部１１が基体１０の周縁部の内側に同心円状に設けられていてもよい。

離散凸部１２は、環状凸部１１の内側において基体１０の上端面から離散的に相互に離間して突出し、基板に対して離散的に当接するように構成されている。環状凸部１１および離散凸部１２は、上下方向について上端位置が同一になるように構成されている。複数の離散凸部１２は、基体１０の中心点を含む、正六角形格子または正三角格子を構成する各点に配置されている。

複数の離散凸部１２は、並進対称性または回転対称性などの空間対称性を有するように配置される必要はなく、離散的または相互に離間して基体１０の表面に全体的に分散配置されていればよい。

複数の離散凸部１２は、主経路２１が形成されている略円筒状の第１離散凸部１２１と、主経路２１が形成されていない略円柱状の第２離散凸部１２２とに区別される。離散凸部１２の全部が第１離散凸部１２１として構成されていてもよい。離散凸部１２の全部が第２離散凸部１２２として構成され、環状凸部１１に主経路２１が形成されていてもよい。

第１離散凸部１２１は、基体１０の中心点と、その周囲に配置されている合計Ｎ１×Ｎ２個の点とのそれぞれに配置されている。当該Ｎ１×Ｎ２個の点の集合は、この中心点から径方向について直線的かつ等間隔に並べられたＮ１個の点からなり、かつ、周方向について等間隔に並べられているＮ２個の単位集合により構成されている。すなわち、当該集合は基体１０の中心回りのＮ２回対称性を有する。本実施形態では（Ｎ１，Ｎ２）＝（５，６）であり、合計３１個の第１離散凸部１２１が基体１０の中心軸線回りの６回対称性を有するように配置されている。（Ｎ１，Ｎ２）＝（３１，６）、（Ｎ１，Ｎ２）＝（７，８）など、Ｎ１およびＮ２のそれぞれの値はさまざまな複数値に変更されてもよい。

主経路２１は、複数の離散凸部１２のうち一部（第１離散凸部１２１）の上端部（基板に対する当接部）を真空吸引系（真空吸引装置）に連通させるように構成されている（図２参照）。主経路２１は、第１離散凸部１２１と同様に、基体１０の中心点と、この中心点から径方向について直線的かつ等間隔に並べられたＮ１個の点からなる、Ｎ２個の単位集合が周方向について等間隔に並べられてなる集合を構成する合計Ｎ１×Ｎ２個の点とのそれぞれに配置されている（図１参照）。主経路２１は、環状凸部１１の上端部（基板に対する当接部）を複数個所において真空吸引系（真空吸引装置）に連通させるように構成されていてもよい。

複数の副経路２２は、環状凸部１１および複数の離散凸部１２に当接しているウエハ等の基板（またはワーク）Ｗと基体１０との間隙Ｓを大気系または排気系に連通させるように構成されている（図２参照）。複数の副経路２２は、複数の離散凸部１２の配置態様に応じて環状凸部１１の内側に離散的に配置されている。具体的には、副経路２２は、各正六角形の中心に一の離散凸部１２が位置するような六角格子（またはその一部）を構成する各点に配置されている。一の離散凸部１２と副経路２２との最短距離が、当該一の離散凸部１２と他の離散凸部１２との最短距離よりも短くなるように複数の副経路２２が配置されている。

（真空吸着装置によるウエハの吸着保持方法）
環状凸部１１および複数の離散凸部１２のそれぞれに対して基板Ｗを当接させるように当該基板Ｗが基体１０に載置され、その上で、主経路２１が真空吸引される（図２参照）。これにより、基体１０に基板Ｗを真空吸着保持させることができる。

（真空吸着装置の機能）
本発明の真空吸着装置によれば、複数の離散凸部１２が相互に離間している分だけ、当該複数の離散凸部１２の一部または全部が連続している場合よりも、基板Ｗと離散凸部１２との接触面積の低減が図られている。これにより、基板Ｗと離散凸部１２との接触または当接に由来するパーティクルの発生確率の低減が図られる。

基体１０の表面に存在するパーティクルを副経路２２経由で大気系または排気系に逃がすことができるので、このパーティクルが基体１０の表面に戻される確率を低減させることができる。さらに、基体１０に載置される際の基板Ｗの動きによる気流を副経路経由で大気系または排気系に逃がすことができるので、基体１０の表面に滞留しているパーティクルが当該気流によって舞い上がる確率を低減させることができる。よって、基板Ｗに対するパーティクルの付着数量の低減を図りながら、当該基板Ｗを基体１０に真空吸着保持させることができる。

さらに、副経路２２を介して、撮像装置等のパッシブセンサまたは所定波長の光を放射して物体によるその反射光を検出するアクティブセンサを用いて、基板Ｗの裏面に設けられているマークの位置が確認され、さらには基板Ｗの基体１０に対する吸着状態が確認されうる。副経路２２が多数形成されていることにより、基体１０の軽量化が図られている。

（第２実施形態）
図３および図４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装置は、離散凸部１２、主経路２１および副経路２２の配置態様を除き、本発明の第１実施形態としての真空吸着装置とほぼ同様の構成を有する。

第１離散凸部１２１（および主経路２１）は、基体１０の中心点を含む、正方形格子を構成する複数の点に配置されている。隣接する第１離散凸部１２１の間には２つの第２離散凸部１２２が等間隔で配置されている。複数の副経路２２は、第１離散凸部１２１の配置態様を表わす正方形格子の内側領域（またはその一部）に、同じく正方形格子を構成するように配置されている。一の離散凸部１２と副経路２２との最短距離が、当該一の離散凸部１２と他の離散凸部１２との最短距離よりも長くなるように複数の副経路２２が配置されている。

（第３実施形態）
図５および図６に示されている本発明の第３実施形態としての真空吸着装置は、離散凸部１２、主経路２１および副経路２２の配置態様を除き、本発明の第１実施形態としての真空吸着装置とほぼ同様の構成を有する。

第１離散凸部１２１（および主経路２１）は、正六角形格子または正三角形格子を構成する複数の点に配置されている。正三角形格子を構成する３つの第１離散凸部１２１により囲まれている領域に３つの第２離散凸部１２２が小さい正三角形格子を構成するように配置されている。各副経路２２は、正六角形格子を構成する６つの第１離散凸部１２１により囲まれている領域に配置されている。その結果、複数の副経路２２はより大きな正六角形格子または正三角形格子を構成するように配置されている。一部の離散凸部１２と副経路２２との最短距離が、当該一部の離散凸部１２と他の離散凸部１２との最短距離よりも短くなるように複数の副経路２２が配置されている。

（第４実施形態）
環状凸部１１および離散凸部１２のうち少なくとも一部の表面と、複数の副経路２２のうち少なくとも一部の表面とが段差を経ずに連続するように構成されていてもよい。「段差」は、基体１０の上端面を構成する水平面、または、離散凸部１２の側面１２０または副経路２２の側面２２０を構成する傾斜面よりも緩やかな傾斜面を意味する。

たとえば、図７（ａ）に示されているように、離散凸部１２の側面１２０（代替的または付加的に環状凸部１１の側面１１０）としての傾斜面と、副経路２２の側面２２０としての鉛直面とが段差を経ずに連続している。さらに、図７（ｂ）に示されているように、離散凸部１２の側面１２０（代替的または付加的に環状凸部１１の側面１１０）としての鉛直面と、副経路２２の側面２２０としての傾斜面とが段差を経ずに連続している。

当該実施形態によれば、環状凸部１１および離散凸部１２のうち少なくとも一部を構成するセラミックス粒子の脱落に由来するパーティクルをその自重により副経路２２に転落させることができる。

（第５実施形態）
少なくとも一部の離散凸部１２の基板Ｗに対する当接部（上端部）の横断面積または肉厚がその他の部分の横断面積または肉厚よりも小さくなるように形成されていてもよい。

たとえば、図８（ａ）に示されているように、第１離散凸部１２１が、その側面が凸曲面を構成するように下端部から上端部にいくにつれて徐々に肉薄になるよう構成されていてもよい。また、図８（ｂ）に示されているように、第２離散凸部１２２が、その側面が凹曲面を構成するように下端部から上端部にいくにつれて徐々に縮径するよう構成されていてもよい。

当該実施形態によれば、環状凸部１１および離散凸部１２と基板Ｗとの接触面積の低減が図られるので、環状凸部１１および離散凸部１２と基板Ｗとの当接に由来するパーティクルの発生確率の低減が図られる。

（他の実施形態）
第１〜第５実施形態の真空吸着装置において環状凸部１１が省略されてもよい。この場合、離散凸部１２のみが基板Ｗに当接した状態で当該基板Ｗが基体１０に吸着保持される。

（実験結果）
本発明の第１実施形態の構成を有する真空吸着装置が実施例１の真空吸着装置として採用された（図１および図２参照）。基体１０がφ３００［ｍｍ］、略円筒状の第１離散凸部１２１の外径が１．３［ｍｍ］、第１離散凸部１２１の内径（主経路２１の径）が０．３［ｍｍ］に設計され、略円柱状の第２離散凸部１２２の外径が０．５［ｍｍ］に設計され、かつ、副経路２２の径が６．０［ｍｍ］に設計された。環状凸部１１の寸法は外径３００ｍｍ、内径２９９ｍｍである。

環状凸部１１が省略されたほかは実施例１と同様の構成を有する真空吸着装置が実施例２の真空吸着装置として採用された。

副経路２２が給気系または閉塞系に連通するように構成されている以外は実施例１、２と同じ構成の真空吸着装置が比較例１、２の真空吸着装置として採用された。副経路２２が省略されている以外は実施例１、２と同じ構成の真空吸着装置が比較例３、４の真空吸着装置として採用された。表１には、実施例および比較例のそれぞれの真空吸着装置により基板Ｗの真空吸着保持が５回にわたり繰り返された場合の、当該基板Ｗに対するパーティクルの平均付着個数の観測結果が示されている。基板Ｗに対するパーティクルの付着個数は、レーザー式のウエハ表面検査装置により計測された。

表１から明らかなように、実施例１の真空吸着装置によれば、比較例１および３の真空吸着装置よりも基板Ｗに対するパーティクルの付着数量の低減が図られている。同様に、実施例２の真空吸着装置によれば、比較例２および４の真空吸着装置よりも基板Ｗに対するパーティクルの付着数量の低減が図られている。

１０‥基体、１１‥環状凸部、１２‥離散凸部、２１‥主経路、２２‥副経路、Ｗ‥基板。

Claims (6)

1. 基体に基板を真空吸着保持させるように構成されている装置であって、
   前記基体の表面から離散的に突出して前記基板に対して離散的に当接するように構成されている複数の離散凸部と、前記複数の離散凸部のうち少なくとも一部の前記基板に対する当接部を真空吸引系に連通させる主経路と、を備えている真空吸着装置において、
   前記複数の離散凸部の配置態様に応じて離散的に配置され、かつ、前記複数の離散凸部に当接している前記基板と前記基体との間の間隙を大気系または排気系に連通させる複数の副経路をさらに備え、
   前記複数の離散凸部のうち少なくとも一部の表面と、前記複数の副経路のうち少なくとも一部の表面とが段差を経ずに連続するように構成されていることを特徴とする真空吸着装置。
2. 請求項１記載の真空吸着装置において、
   少なくとも一の離散凸部と前記副経路との最短距離が、当該一の離散凸部と他の離散凸部との最短距離よりも短くなるように前記複数の副経路が配置されていることを特徴とする真空吸着装置。
3. 請求項１または２記載の真空吸着装置において、
   少なくとも一部の離散凸部の前記基板に対する当接部の横断面積または肉厚がその他の部分の横断面積または肉厚よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする真空吸着装置。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の真空吸着装置において、
   前記複数の離散凸部のうち少なくとも一部および前記複数の副経路のうち少なくとも一部を囲むように前記基体の表面から環状に突出して前記基板に対して環状に当接するように構成されている環状凸部をさらに備えていることを特徴とする真空吸着装置。
5. 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の真空吸着装置を用いて前記基板を前記基体に真空吸着保持させる方法であって、
   前記複数の離散凸部のそれぞれに対して前記基板を当接させるように前記基板を前記基体に載置する工程と、
   前記複数の離散凸部のうち少なくとも一部と前記基体とを通じて形成されている前記主経路を真空吸引する工程と、を含んでいることを特徴とする真空吸着方法。
6. 請求項４記載の真空吸着装置を用いて前記基板を前記基体に真空吸着保持させる方法であって、
   前記環状凸部および前記複数の離散凸部のそれぞれに対して前記基板を当接させるように前記基板を前記基体に載置する工程と、
   前記複数の離散凸部のうち少なくとも一部と前記基体とを通じて形成されている前記主経路を真空吸引する工程と、を含んでいることを特徴とする真空吸着方法。