JP6510461B2 - 基板保持装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハなどの基板を基体に吸着保持する基板保持装置に関する。
従来から、半導体製造システムなどにおいて、基板を支持する基体の上面及びステージに設置される基体の下面に多数の凸部（ピン）を形成し、この凸部により基板を保持する基板保持装置が用いられている（例えば特許文献１参照）。
また、基体の下面に開口を有する溝が備わり、基体の上面に開口する通気孔と溝が連通して通気路が形成され、基体の下面側がステージに支持され、通気路が真空吸引装置に接続される基板保持装置も知られている。
特許第４３３３０６５号公報
しかしながら、基体は溝ではステージに支持されていないので、溝の上方において基体、ひいては基体が支持する基板が凹むという課題があった。
そこで、本発明は、溝の上方において基体、ひいては基体が支持する基板が凹むことの抑制を図ることが可能な基板保持装置を提供することを目的とする。
本発明の基板保持装置は、上面に開口する１又は複数の通気孔が形成された平板状の基体に、前記基体の上面から上方に向って突出する複数の上面凸部が形成された基板保持装置であって、下面に開口し前記通気孔と連通する溝が前記基体に形成されており、前記溝に下方に突出する複数の第１の下面凸部が形成されていることを特徴とする。
本発明の基板保持装置によれば、基体は、基体の下面だけでなく、溝から下方に突出する第１の下面凸部によっても、基体を支持するステージなどに支持される。これにより、溝の上方において基体、ひいては基板が凹むことの抑制を図ることが可能となる。
本発明の基板保持装置において、前記溝を環状に取り囲む第１の下面環状凸部、及び前記第１の下面環状凸部を環状に取り囲む第２の下面環状凸部が前記基体の下面から下方に突出して形成されており、前記第１の下面環状凸部と前記第２の下面環状凸部の間に、前記基体の下面から下方に向って突出する第２の下面凸部が形成されていることが好ましい。
この場合、基体は、２つの環状凸部の下端面及び凸部の下端面の他に、溝から下方に突出する第１の下面凸部によっても、基体を支持するステージなどに支持される。これにより、溝の上方において基体、ひいては基板が凹むことの抑制を図ることが可能となる。
さらに、本発明の基板保持装置において、前記第１の下面凸部の下端面及び前記第２の下面凸部の下端面は、ほぼ同一平面上に位置し、且つ、前記第１の下面環状凸部の下端面及び前記第２の下面環状凸部の下端面は前記第１及び第２の下面凸部と比較して１μｍ以上５μｍ以下低く位置していることが好ましい。
この場合、設置するステージとの接触面積が低減し、パーティクルによる面精度の悪化の懸念を少なくできるからである。
なお、前記第１の下面凸部の下端面及び前記第２の下面凸部の下端面がほぼ同一平面上に位置するとは、全く同一平面上に位置する場合に限定されず、基体の上面側に支持される基板に対して各種工程を行う際にそれぞれ必要とされる平面度が確保される限りにおいて実質的に同一平面に位置する場合も含まれる。
本発明の第１の実施形態に係る基板保持装置の基体の模式下面図。 図１のII−II線における基板保持装置の模式断面図。 本発明の第２の実施形態に係る基板保持装置の基体の模式下面図。 図３のIV−IV線における基板保持装置の模式断面図。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る基板保持装置１００について図１及び図２を参照して、説明する。
基板保持装置１００は、基板（ウエハ）Ｗを吸着保持するための略平板状の基体１０を備えている。基体１０は、セラミックス焼結体により略平板状に形成されている。基体１０は略円板状のほか、多角形板状又は楕円板状などのさまざまな形状であってもよい。
基体１０には上面（表面）に開口している通気孔１１が形成されている。通気孔１１は、下面に開口する溝１２と連通している。通気孔１１及び溝１２は基体１０の内部を通る通気路を介して連通していてもよい。溝１２はステージを介して真空吸引装置（図示略）に接続されている。
溝１２の断面積は、真空引きする際の圧損に応じて定められる。溝１２の深さは、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であり、例えば、０．２ｍｍである。通気孔１１の幅は、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、例えば、０．８ｍｍである。
本実施形態では、基体１０の上面に、通気孔１１の開口１１ａが、複数個、図面には２個存在し、そのうちの１個が基体１０の上面の中心に位置している。ただし、開口１１ａの個数及び配置はこれに限定されず、基体１０の中心に位置するものがなくてもよい。
基体１０には、複数の凸部２１がその上面から上方に突出して形成されている。凸部２１は本発明の上面凸部に相当する。これら凸部２１の頂面に基板Ｗが支持される。凸部２１の配置、形状、高さなどは既知の基板保持装置の基体の上面に形成される凸部と同じ又は類似したものであればよく、特に限定されない。また、凸部２１を取り囲む環状凸部が基体１０の上面から上方に突出して形成されている。
基体１０の下面には、溝１２の開口１２ａが存在している。図面では、溝１２の開口１２ａは、基体１０の下面の中心から外周面側に向って直線的に延びた角部が丸みを帯びた略矩形状となっている。そして、溝１２は、開口１２ａと同じ形状で上方に向って窪んだ形状となっており、全体として角部が丸みを帯びた略直方体状となっている。
さらに、溝１２は、基体１０の上面の開口１１ａを有し全体として円筒形状の通気孔１１と接続されている。これにより、基体１０の上面の開口１１ａと下面の開口１２ａとは連通している。
そして、溝１２の底面に、少なくとも１本の凸部２２が下方に突出するようにして形成されている。凸部２２は本発明の第１の下面凸部に相当する。凸部２２の高さは、溝１２の深さと略同じとなっている。
凸部２２の形状は、円柱形、角錐形、円錐台形などであってもよい。凸部２２は、例えば、底角４５度程度と大きな円錐台形でもよいので、ブラスト加工で形成することができる。
ただし、凸部２２は、溝１２内に形成されているので、溝１２内での真空引きの妨げとならないような形状であることが好ましい。そこで、凸部２２は、底角が７０°以上８５°以下、好ましくは７５°以上８０°以下である高アスペクト比の急峻な円錐台形状であることが好ましい。このような凸部２２はレーザ加工によって形成することができる。ただし、凸部２２は、円錐台形状に限定されず、円柱、角錐などの形状であってもよい。
基体１０の下面は、ステージ２０の上面に支持されている。具体的には、基体１０の下面及び凸部２２の下端面がステージ２０の上面と当接している。
このように、基体１０は、基体１０の下面だけでなく、溝１２の底面から下方に突出する凸部２２によってもステージ２０に支持される。これにより、溝１２の上方において基体１０、ひいては基板Ｗが凹むことの抑制を図ることが可能となる。
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る基板保持装置１００Ａについて図３及び図４を参照して、説明する。基板保持装置１００Ａは、上述した基板保持装置１００と類似するので、相違点についてのみ説明する。
基体１０Ａには、溝１２の外周を囲むように環状に下面から下方に突出して、環状凸部３１が形成されている。図面では、環状凸部３１は、溝１２の略矩形状の開口１２ａの外周を、下方から見たとき角部が丸みを帯びた矩形状となるように環状に連続して形成されている。環状凸部３１は、本発明の第１の下面環状凸部に相当する。
さらに、基体１０Ａには、環状凸部３１の外周を囲むように環状に下面から下方に突出して、環状凸部３２が形成されている。ここでは、環状凸部３２は、基体１０Ａの外側周面から少し中心側に寄って、下方から見たとき円環状に連続して形成されている。環状凸部３２は、本発明の第２の下面環状凸部に相当する。
そして、基体１０Ａには、環状凸部３１と環状凸部３２の間に範囲において、下面から下方に突出した複数の凸部２３が形成されている。凸部２３は、本発明の第２の下面凸部に相当する。環状凸部３１，３２及び凸部２３の高さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であって同じであり、例えば０．１５ｍｍである。
このように、環状凸部３１，３２及び凸部２３の下端面を面一にすればよい。よって、第１実施形態に係る基体１０の下面の大部分を面一にする必要がある場合と比較して、研磨面、ひいては研磨に係る作業時間を削減することが可能となる。
凸部２３の形状は、円柱形、角錐形、円錐台形などであってもよい。凸部２３は、例えば、底角４５度程度と大きな円錐台形でもよいので、ブラスト加工で形成することができる。ただし、凸部２３は、高アスペクト比の急峻な円錐台形状であってもよい。
そして、溝１２の底面に、少なくとも１本の凸部２２Ａが下方に突出するようにして形成されている。凸部２２Ａは本発明の第１の下面凸部に相当する。凸部２２Ａの高さは、溝１２の深さに環状凸部３１，３２及び凸部２３の高さを加えた高さ、又はそれと略同じ高さとなっている。
また、第２の実施形態の変形として、凸部２２Ａ、２３の下端面がほぼ同一平面上に位置し、且つ、環状凸部３１、及び、又は環状凸部３２の下端面が、凸部２２Ａ、２３の下端面と比較して１μｍ以上５μｍ以下低く位置していてもよい。この場合、設置するステージとの接触面積が低減し、パーティクルによる面精度の悪化の懸念を少なくできるので好ましい。
凸部２２Ａの形状は、円柱形、角錐形、円錐台形などであってもよい。ただし、凸部２２Ａは、溝１２内に形成されているので、高アスペクト比の急峻な円錐台形状であることが好ましい。
このようにして、基体１０Ａは、２つの環状凸部３１，３２の下端面及び凸部２３の下端面の他に、溝１２の底面から下方に突出する凸部２２Ａによってもステージ２０に支持される。これにより、溝１２の上方において基体１０Ａ、ひいては基板Ｗが凹むことの抑制を図ることが可能となる。
なお、図面では基板支持装置１００，１００Ａの構成を明確化するため、通気孔１１、溝１２、凸部２１，２２，２２Ａ，２３、環状凸部３１，３２及びステージ２０などはデフォルトされており、各構成要素の断面図におけるアスペクト比のほか、幅又は高さと相互の間隔との比率などは図面に示されているものとは実際には異なる。
なお、基体１０には、図示しないが、リフトピン孔、リブなどが形成されていてもよい。また、溝１２及びその開口１２ａの形状は上述したものに限定されない。例えば、溝１２の開口１２ａの形状は、略矩形状に限定されず、多角形状、円形状、楕円形状など任意に形状であってもよい。
１０，１０Ａ…基体、 １１…通気孔、 １１ａ…開口、 １２…溝、 １２ａ…開口、 ２１…凸部（上面凸部）、 ２２，２２Ａ…凸部（第１の下面凸部）、 ２３…凸部（第２の下面凸部）、 ３１…環状凸部（第１の下面環状凸部）、 ３２…環状凸部（第２の下面環状凸部）、２０…ステージ、 １００，１００Ａ…基板保持装置、 、Ｗ…基板。

Claims (3)

  1. 上面に開口する１又は複数の通気孔が形成された平板状の基体に、前記基体の上面から上方に向って突出する複数の上面凸部が形成された基板保持装置であって、
    下面に開口し前記通気孔と連通する溝が前記基体に形成されており、前記溝に下方に突出する複数の第１の下面凸部が形成されていることを特徴とする基板保持装置。
  2. 前記溝を環状に取り囲む第１の下面環状凸部、及び前記第１の下面環状凸部を環状に取り囲む第２の下面環状凸部が前記基体の下面から下方に突出して形成されており、
    前記第１の下面環状凸部と前記第２の下面環状凸部の間に、前記基体の下面から下方に向って突出する第２の下面凸部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
  3. 前記第１の下面凸部の下端面及び前記第２の下面凸部の下端面は、ほぼ同一平面上に位置し、且つ、前記第１の下面環状凸部の下端面及び前記第２の下面環状凸部の下端面は前記第１及び第２の下面凸部と比較して１μｍ以上５μｍ以下低く位置していることを特徴とする請求項２に記載の基板保持装置。
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