JP6634449B2 - ベロウズによる歪みウェハのチャッキング - Google Patents

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Description

本件開示はウェハ処理、より具体的には歪んだウェハのチャッキングに関する。
(関連出願に対する相互参照)
本願は2014年12月6日付米国仮出願第62/088,546号に基づく優先権を主張する出願であり、この参照を以て当該仮出願の全容が本願に繰り入れられるものとする。
真空チャックはウェハの保持に広く使用されている。例えば、真空チャックを用い、検査その他のウェハ製造段階にて半導体ウェハを保持することができる。真空チャックは、通常、ウェハと接触するチャッキング面を有している。そのチャッキング面を通り1個又は複数個の真空グルーブが延設される。空気その他のガスが当該1個又は複数個の真空グルーブを通じ排出されているときには、吸引力によってウェハが真空チャック上で保持される。チャッキング面とその向かい側にあるウェハ表面との間の圧力差によって、処理の間ウェハがその場に保持されるので、真空チャックに面しウェハを平坦化することができる。
全てのウェハが完全に平坦なわけではない。ウェハは歪むことがある。歪むとウェハの表面が湾曲する等、不正常な形状(即ち非平坦)になる。例えば、歪んだウェハの表面上にある点の位置が、ウェハ表面の縁を基準とする参照面から外れることとなりうる。こうした歪みはウェハ処理の帰結やウェハに対する応力又は張力の帰結であろう。例えば、ウェハ上の層や膜によって生じる応力や張力が歪みにつながることがありうる。
歪んだウェハを真空チャックにしっかりと固定することは難儀となりうる。真空チャックによってウェハをいかにうまく固定できるかはウェハ表面の平坦度によって左右される。真空チャック・ウェハ表面間の距離が大きいほど、真空チャックはウェハの固定や平坦化についてさほど効果的でなくなる。即ち、歪みがあるためウェハ表面の一部が真空チャックから離れている場合、ウェハ表面のその部分は、真空チャックを用い固定又は平坦化することができないかもしれない。ウェハが固定されていないこと或いは適正に平坦化されていないことはウェハ製造に影響を及ぼしうる。
度量衡学システムを用いる半導体アプリケーションでは、それら歪んだウェハを検査システムにより正常に処理し又は取り扱うことができない程まで、一部のウェハが歪むことがある。ウェハでのそうした歪みは、面の平坦度に変化をもたらしウェハを椀状、ドーム上又は非対称(捻れ付き)にする上流製造プロセス(例.金属堆積)が原因で生じうる。度量衡学ツール例えば明視野ツールではしばしば実質平坦なウェハが必要とされる。ウェハは通常チャックによってクランプされ、度量衡又は処理のため平坦化される。歪んだウェハは、往々にして真空チャック上にクランプすることができず、ひいては度量衡学システムにおける検査に相応しく平坦化することができない。従って、ウェハに歪みがあると度量衡学システムでは顕著な歩留まり損失が発生することがある。
特開平10−086086号公報
真空チャックでは、通常、最大0.1mmの歪みを有するウェハを固定することができる。0.1mmの歪みがあっても、ウェハを引っ張りチャッキング面に直面させて平坦化させることができ、また真空チャックの吸引力のみを用い十分に保持することができる。0.4mm〜0.8mmの歪みを有する歪みウェハの真空チャック上でのチャッキングについては、特定の歪み方向や特定の裏面仕上げが施されたウェハに限られるであろうが、場合によっては可能となりうる。しかしながら、一部のウェハは0.8mm超の歪みを呈する。例えば、一部のウェハは最大約5mm〜6mmの歪みを呈する。それほどまでに歪んだウェハは既存の真空チャックにしっかりと固定することができない。そのため、歪んだウェハをチャッキングしうる新規な装置及び方法が求められている。
第1実施形態では吸引アセンブリが提供される。本吸引アセンブリはベース、ベロウズ、パッド及び真空ポートを有する。ベロウズはステンレス鋼で形成可能であり、第1端及び第1端とは逆の側にある第2端を有する。ベロウズの第2端はベース上に配される。パッドはポリイミドで形成可能であり、第1面及び第1面とは逆の側にある第2面を有する。パッドの第2面はベロウズの第1端上に配される。第1面はパッドの凹部を画定する面であり、パッドの第1面と第2面の間には、チャネル壁によって画定された少なくとも1個のチャネルが備わる。真空ポートは第1容積部及び第2容積部と通流状態にある。第1容積部はベース、ベロウズ及びパッドによって画定される。第2容積部は部分的に上記凹部によって画定される。
ベロウズ・パッド間には浮動部品が配されうる。この浮動部品は、自浮動部品の浮動部品本体を貫くよう浮動部品チャネル壁によって画定された浮動部品チャネルを有する。その浮動部品チャネルはパッドのチャネルと通流状態にある。第1容積部は更にその浮動部品によって画定される。
ベースには止めネジが配されうる。この止めネジは可調であり、ベロウズ後退時にパッド用の止めを提供するよう構成される。
ベース・パッド間にはバネが配されうる。
ベロウズの断面積はパッドの断面積より大きくしうる。パッドの断面積に対するベロウズの断面積の比は1.1:1〜1.5:1としうる。
第2実施形態では真空チャックが提供される。本真空チャックは、チャッキング面を画定する本体であって、そのチャッキング面によって画定された吸引アセンブリ開口を伴うそれを有する。本真空チャックはまた、その吸引アセンブリ開口内に配された吸引アセンブリを有する。その吸引アセンブリはベース、ベロウズ、パッド及び真空ポートを有する。ベロウズはステンレス鋼で形成可能であり、第1端及び第1端とは逆の側にある第2端を有する。ベロウズの第2端はベース上に配される。パッドはポリイミドで形成可能であり、第1面及び第1面とは逆の側にある第2面を有する。パッドの第2面はベロウズの第1端上に配される。第1面はパッドの凹部を画定する面であり、パッドの第1面と第2面の間には、チャネル壁によって画定された少なくとも1個のチャネルが備わる。真空ポートは第1容積部及び第2容積部と通流状態にある。第1容積部はベース、ベロウズ及びパッドによって画定される。第2容積部は部分的に上記凹部によって画定される。第1ポジションではパッドの第1面がチャッキング面から遠く、第1ポジションに比べ第2ポジションでの方が、パッドの第1面がチャッキング面に近い。パッドの第1面は第2ポジションにてチャッキング面と同一面内としうる。
本真空チャックは、複数個の吸引アセンブリ開口と、それら吸引アセンブリ開口内に配された複数個の吸引アセンブリと、を備えうる。
ベロウズ・パッド間には浮動部品が配されうる。この浮動部品は、自浮動部品の浮動部品本体を貫くよう浮動部品チャネル壁によって画定された浮動部品チャネルを有する。その浮動部品チャネルはパッドのチャネルと通流状態にある。第1容積部は更にその浮動部品によって画定される。
ベースには止めネジが配されうる。この止めネジは可調であり、ベロウズが第2ポジションへと後退したときパッド用の止めを提供するよう構成される。
ベース・パッド間にはバネが配されうる。
ベロウズの断面積はパッドの断面積より大きくしうる。パッドの断面積に対するベロウズの断面積の比は1.1:1〜1.5:1としうる。
第3実施形態ではチャッキング方法が提供される。ウェハのウェハ表面が真空チャックのチャッキング面上に配置される。ウェハ表面の全体未満しかチャッキング面と接触しない。真空チャックは、ベロウズ及びパッドを有する吸引アセンブリを備える。ベロウズ内部の容積部及びそのベロウズに連結されているパッドの凹部の圧力を、パッドがウェハ表面と係合し且つベロウズが後退することでウェハ表面があまり非平坦でなくなるよう低下させる。
真空チャックは複数個の吸引アセンブリを備えうる。即ち、複数個の容積部及び凹部内の圧力を、複数個のパッドがウェハ表面と係合し且つ複数個のベロウズが後退するよう低下させうる。
本件開示の性質及び目的をより満足に理解するには、後掲の詳細な説明と併せ次の添付図面を参照すべきである。
本件開示に係る吸引アセンブリの第1実施形態の断面図である。 本件開示に係る吸引アセンブリの第2実施形態の断面図である。 吸引アセンブリを有する真空チャックの上斜視図である。 図3の真空チャックに相当する真空チャックの一部分の下斜視図である。 本件開示に係る方法のフローチャートである。 真空チャック内吸引アセンブリの第1ポジション時断面図である。 複数個の吸引アセンブリを有する真空チャックの第1ポジション時断面図である。 真空チャック内吸引アセンブリの第2ポジション時断面図である。 複数個の吸引アセンブリを有する真空チャックの第2ポジション時断面図である。
特許請求の範囲に記載の主題をある種の実施形態によって説明するが、他の諸実施形態、例えば本願にて説明される利点及び特徴を全て提供するものでない実施形態もまた、本件開示の技術的範囲内に存する。本件開示の技術的範囲から逸脱することなく、様々な構造的、論理的、処理工程的及び電子的変更を施しうる。
本件開示では、ウェハをチャッキングするシステム及び方法が提供される。ウェハ例えば歪んでいるそれが真空チャックのチャッキング面上に載置される。そのチャッキング面はほぼ平坦な面にするとよい。真空チャックは、ウェハ表面と係合例えば接触しうる少なくとも1個の吸引アセンブリを有する。吸引アセンブリは、ベース、そのベース上に配された可撓なベロウズ、並びに当該可撓なベロウズ上に配されたパッドを有する。
ある実施形態では、各吸引アセンブリが、可撓なベロウズに連結されたパッドを有する。そのパッドがウェハ表面と係合する。パッドの開口によって、パッド表面の凹部内に低圧を発生させることができる。可撓なベロウズは、そのベロウズの内部に低圧が生じると後退する。これによって、パッドが、チャッキング面の上方にある第1ポジションから、チャッキング面により近い第2ポジションへと動かされる。この第2ポジションはチャッキング面とほぼ同一面内としうる。
本願記載の吸引アセンブリを用いチャッキング面・ウェハ表面間ギャップを閉止することは、真空チャックを用いウェハを固定するのに役立ちうる。ベロウズの内部及び凹部内に生じる低圧及びその結果たる吸引によって、吸引アセンブリのパッドがウェハ表面に連結又は係合されベロウズが後退する。ベロウズが後退しウェハ表面がチャッキング面のより近くに引き寄せられるので、真空チャックによりもたらされる吸引力によってウェハを固定すること、或いは歪んだウェハを引っ張りチャッキング面上で平坦化することができる。
図1は、第1実施形態に係る吸引アセンブリ100の断面図である。ベース101は真空チャックの本体に実装又は連結しうるよう構成されており、金属、プラスチックその他、本件技術分野で既知の素材で形成することができる。ベース101には固定孔、クリップその他、ベース101又は吸引アセンブリ100を真空チャックに固定するための機構を組み込むことができる。例えば、図1に示すベース101の2個の固定孔117は、ファスナ例えばボルト又はネジによりベース101を真空チャック内の空気軸受スピンドルに固定することを可能にしている。固定孔117の個数をこれより多くすることも少なくすることもできる。ベース101はステンレス鋼例えば316Lステンレス鋼その他の素材で形成することができる。
ベース101にはベロウズ102が連結されている。ベロウズ102は第1端108及び第2端109を有している。第2端109はベース101上に配されている。ベロウズ102はステンレス鋼その他の素材で形成することができる。ステンレス鋼なら耐久性をもたらすことができ、またベロウズ102の動作による疲労に抗することができる。ベロウズ102の壁121は、ベース101及びパッド103と相俟ち第1容積部107を画定する。第1容積部107はベロウズ102の内部にある。ベロウズ102のz方向沿い長さは、吸引アセンブリ100本来の動作によって変化しうる。
ベロウズ102には弾性がある。ベロウズ102がkファクタを有しているので、ベロウズ102をz方向沿いに後退させることができる。しかしながら、ベロウズ102はx方向沿い又はy方向沿いの屈曲に関しては比較的堅固である。そのため、第1容積部107内の圧力を低下させると、ベロウズ102の壁121付近での様々な内方陥没が抑えられ又は妨げられつつ、ベロウズ102が主として又は専らz方向に沿いベース101の方に後退することとなろう。このx方向沿い及びy方向沿い剛性は、ベロウズ102の構造部材のうちそのベロウズ102の第1端108及び第2端109に位置するものでもたらすことができる。それら構造部材は、ベロウズ102の他部分に比し堅固又は低可撓にすることができる。
ベロウズ102は、更なる後退が可能でない点に至るまで、z方向に沿いフルに後退させることができる。フルに後退する前に、ベロウズ102が、x方向又はy方向に沿い並進例えば陥没することとなりうる。x方向又はy方向に沿ったどのような並進例えば陥没も、通常は、z方向に沿った後退より小規模となる。
ベロウズ102のz方向に沿い並進可能距離は変えうる。各部材の直径、ピッチ、全長、厚み、或いは素材といったファクタによってベロウズ102のz方向沿い並進可能距離を左右しうる。
ベロウズ102にはパッド103が連結されている。パッド103は第1面111及び第2面110を有している。パッド103の第2面110はベロウズ102の第1端108上に配されている。パッド103はベロウズ102上に直に配することができ、またもしあるなら浮動部品104をパッド103・ベロウズ102間に配置することができる。他の部材又は層をパッド103・ベロウズ102間に配することもできる。パッド103は凹部115を有しており、これは第1面111によって画定されている。ウェハが存しているときには、ウェハ表面と相俟ちその凹部115によって第2容積部106が画定される。例えば図6に見られるように、パッド103に接しているウェハ表面によって第2容積部106の境界が定まりうる。
パッド103の凹部115や第1面111の形状は変えうる。第1面111や凹部115は、真空を発生させ吸引アセンブリ100の動作中に保持することが可能な形状にすることができる。ベロウズ102後退時にパッド103・ウェハ間が分離することを避けるため、パッド103の真空吸引面エリアを、ベロウズ102によって形成される実効的真空吸引エリアより広くするとよい。パッド103の真空吸引エリアに、ウェハ表面に関する十分な支持性を持たせることで、その吸引によって過剰変形が引き起こされることを防ぐことができる。第1面111は、図1に見られる如く、リッジ(畝)付き、椀状その他の形状にすることができる。
パッド103はプラスチックで形成することができる。一例としては、ポリイミドベースのプラスチック例えばVESPEL(DuPont製;登録商標)でパッド103を形成することができる。パッド103は、また、ERTALYTE(QuadrantPlastics製;登録商標)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、VITON(DuPont製)等、本件技術分野に習熟した者(いわゆる当業者)にとり既知の他種素材でも形成することができる。パッド103の素材はそのガス抜け特性が弱いものにするとよい。パッド103の素材のガス抜け、微粒子化又は摩擦係数については、吸引アセンブリ100の具体的動作に相応しく選定すればよい。
パッド103は、そのパッド103に接触例えば係合するウェハ表面に倣う形状にすることができる。例えば、吸引を施すことで、パッド103を圧迫しその表面をウェハ表面に倣わせることができる。これは、パッド103・ウェハ表面間封止を形成し、凹部115又は第2容積部106内吸引力の維持を助けることに役立ちうる。
パッド103の第1面111は、約10mm〜約50mmのx方向又はy方向沿い直径を有するものにすることができる。具体例としては、パッド103の第1面111のx方向又はy方向沿い直径を約24mmとする。これは一例として挙げただけであり、他の寸法でもかまわない。
パッド103はその第1面111・第2面110間に少なくとも1個のチャネル118を有している。このチャネル118はパッド103の本体122のチャネル壁によって画定されている。図1には3個のチャネル118が描かれている。しかしながら、使用するチャネル118の個数がより多くても少なくてもよい。一例としては、パッド103が有するチャネルを1〜6個にすることができる。例えば1個だけのチャネル118をパッド103にて使用してもよい。チャネル118の寸法を適宜設定することで気流を制限することができる。この気流制限を利用することでベロウズ102内部の圧力を制御することができ、ひいてはベロウズ102の対ウェハ係合前z方向沿い高さを制御することができる。
パッド103には、第1容積部107の内圧が低くてもその形状を保持しうる特性を持たせることができる。この実施形態では、パッド103をベロウズ102上に直に配する等、パッド103の補強を不要にすることができる。
吸引アセンブリ100のベロウズ102・パッド103間に浮動部品104が備わっていてもよい。この浮動部品104によって、例えば、第1容積部107内の低圧に抗しパッド103を補強することができる。パッド103は浮動部品104の片側にあり、ベロウズ102はその浮動部品104の他側にある。パッド103及びベロウズ102は、いずれも、浮動部品104に直に連結してかまわない。浮動部品104は更に第1容積部107を画定している。即ち、浮動部品104があるときには、ベース101及び浮動部品104と相俟ちベロウズ102の壁121によって第1容積部107が画定される。
浮動部品104は、ベロウズ102との熔着、接合又は連結が可能な素材で形成することができる。例えば、ベロウズ102と同じ素材で浮動部品104を形成するとよい。浮動部品104は、パッド103の変形を抑えながらパッド103向けの支持を提供することが可能な素材特性を有するものにすることができる。
浮動部品104は、浮動部品本体123を貫く少なくとも1個の浮動部品チャネル112を有している。浮動部品チャネル112は浮動部品チャネル壁によって画定されている。浮動部品チャネル112はパッド103のチャネル118に対し通流状態にある。
浮動部品チャネル112の個数は、パッド103におけるチャネル118の個数と、一致していても異なっていてもよい。即ち、浮動部品チャネル112を、図1中に描いたそれに比べ多く用いても少なく用いてもよい。
パッド103・浮動部品104間にはOリング119が配置されている。浮動部品104にOリング119用の凹部を具備させてもよい。Oリング119は、浮動部品チャネル112及びチャネル118からの漏れを防ぐのに役立ちうる。
ベース101、ベロウズ102、パッド103又は浮動部品104間の連結手段は、低圧を保持できるよう、即ち第1容積部107及び第2容積部106に対する吸引を継続しながら漏れを抑えることができるよう、糊若しくは接着剤、スクリューフィット、Oリング、プレスフィットその他の封止形成機構を有するものとすることができる。
また、吸引アセンブリ100が止めネジ105例えばセットネジを有していてもよい。止めネジ105は可調でありベース101に配置されている。ベロウズ102後退時に、止めネジ105はパッド103用の止めを提供する。止めネジ105の個数は変えることができるので、吸引アセンブリ100は止めネジ105が1個しかないものに限定はされない。止めネジ105は、吸引アセンブリ100が真空チャック内にある期間、吸引アセンブリ100が真空チャックから分離されている期間、或いは吸引アセンブリ100から外されている状態にて、調整することができる。
止めネジ105を調整することで、ベロウズ102の後退が過多又は過少になってしまうこと、ひいてはパッド103の動きが過大又は過小になってしまうことを、防ぐことができる。例えば、真空チャックのチャッキング面を平坦面上に載置する。これによってベロウズ102が後退し、パッド103の第1面111が真空チャックのチャッキング面と同一面になる。次いで、止めネジ105がパッド103又は浮動部品104と係合例えば接触するまで止めネジ105を調整する。これにより、ベロウズ102が後退するにつれパッド103がチャッキング面と同一面になるよう、止めネジ105がセットされパッド103用の止めが提供されることとなろう。
Oリング120は止めネジ105の周りに配置するとよい。ベース101がOリング120保持用の空洞を有していてもよい。このOリング120は第1容積部107内を低圧に保つのに役立ちうる。
ベロウズ102後退時にパッド103用の止めを提供する機構を、止めネジ105ではない他の機構にしてもよい。例えば差動調整ネジを使用することができる。これにより、1回転当たり約25μmなる分解能を提供することができる。
真空ポート11は第1容積部107と通流状態にあり、また浮動部品チャネル112及びチャネル118を通じ第2容積部106と通流状態にある。図1の実施形態では、第1容積部107に通じるチャネルを有するベース101に、その真空ポート116が位置している。真空ポート116は、図1中に描いたそれとは異なる構成や位置にしてもよい。真空ポート116には真空ポンプを連結することができる。
パッド103が、第2面110を含む平面を越え延びる凸部113を、その第2面110上に有していてもよい。この凸部113は、ベロウズ102後退時に止めネジ105と係合例えば接触する。この凸部113は第2面110の中央に設けるのがよいが、凸部113が他の位置にあっても他の構成を有していてもよい。
浮動部品104を使用するのなら、その浮動部品104に浮動部品凸部114を具備させるのがよい。この浮動部品凸部114によって、もしあるならパッド103の凸部113を覆い又はくるむことができる。浮動部品凸部114の位置や構成は、凸部113のそれと概ね一致していても異なっていてもよい。浮動部品凸部114は、ベロウズ102後退時に止めネジ105に直に接するようにするとよい。
動作中には、パッド103の凹部115によって画定される第2容積部106内の吸引度が、ベロウズ102によって画定される第1容積部107内の吸引度よりも高くなりうる。これにより、パッド103をウェハに係合させ続けることができる。これにより、更に、ベロウズ102の後退によりウェハ表面から遠ざかる方にパッド103が引っ張られることが原因で、ウェハ表面・パッド103間の係合が損なわれることを、防ぐことができる。その真空力は、圧力に吸引面積を乗ずることで測ることができる。通常動作中は、この圧力が、第1容積部107及び第2容積部106内でほぼ同一に保たれうる。真空力の差は吸引面積によって求められうる。
パッド103の凹部115によって画定される第2容積部106内の吸引度を、ベロウズ102によって画定される第1容積部107内の吸引度よりも高くするには、パッド103に比したベロウズ102の断面積、或いはパッド103内のチャネル118のサイズを変化させればよい。ベロウズ102の断面積をパッド103の断面積より大きくすることで、ベロウズ102の後退による係合の阻害無しで、パッド103をウェハ表面に係合させ続けることが可能になる。パッド103の断面積に対するベロウズ102の断面積の比は約1.1:1〜約1.5:1としうるが、他の比にすることもできる。例えば、パッド103の断面積に対するベロウズ102の断面積の比を約1.2〜1にすることができる。この比はウェハの剛性に基づき変えることができる。
図2は第2実施形態に係る吸引アセンブリ200の断面図である。この吸引アセンブリ200は、ベース101、ベロウズ102、オプションたる浮動部品104、パッド103、止めネジ105及び真空ポート116を有している。
パッド103は凹部115を有しており、これは第1面111によって画定されている。ウェハが存する場合、ウェハ表面と相俟ちこの凹部115により第2容積部106が画定される。例えば図6に見られるように、パッド103に接しているウェハ表面により、第2容積部106の境界を定めることができる。パッド103は、その第1面111・第2面110間に少なくとも1個のチャネル118を有している。このチャネル118は、パッド103の本体122のチャネル壁によって画定されている。図2にはチャネル118が1個描かれているが複数個のチャネル118を使用してもよい。
ある種の実施形態では、浮動部品104がパッド103・ベロウズ102間に存する。浮動部品104は、浮動部品本体123を貫く少なくとも1個の浮動部品チャネル112を有している。その浮動部品チャネル112は浮動部品チャネル壁によって画定されている。浮動部品チャネル112はパッド103のチャネル118に対し通流状態にある。浮動部品104における浮動部品チャネル112の個数は、パッド103におけるチャネル118の個数と同じでも異なっていてもよい。
ベロウズ102は第1端108及び第2端109を有している。ベロウズ102の壁121は、ベース101及びパッド103(又は存するなら浮動部品104)と相俟ち第1容積部107を画定している。第1容積部107はベロウズ102の内部にある。
ベース101・浮動部品104間にはバネ201が配置されている。実施形態によってはベロウズ102の第1容積部107内にバネ201が配置される。このバネ201は、ベロウズ102の後退に抗いベース101から遠ざかる方にベロウズ102を追いやるのに、役立っている。図2の実施形態では、バネ201が部分的にベース101及び浮動部品104内に配置されており、それによってバネ201が固定されている。バネ201はまた、ベース101内や浮動部品104内に部分的に配置するのではなく、ベース101又は浮動部品104の平坦面に面し配置することもできる。
図2の実施形態では、バネ201が真空ポート116に面し配置されている。例えば真空ポート116は金属であり、バネ201向けの堅固な支持を提供しうる。他の実施形態としては、真空ポート116から離れている個所でベース101に面するようバネ201が配置されるものがある。真空ポート116には真空ポンプを連結することができる。
他の実施形態としては、浮動部品104が存せず、バネ201がベース101・パッド103間に位置するものがある。この実施形態では、バネ201を、パッド103の第2面110上に配置することや部分的にパッド103内に配置することができる。
図2の実施形態は止めネジ105を3本有しているが、断面図であるため2本しか描かれていない。止めネジ105の個数は変えうる。例えば、使用する止めネジ105を1本か2本にしてもよいし、より多数の止めネジ105を使用してもよい。止めネジ105は皆、ほぼ同じz方向沿い高さになるよう、ひいてはパッド103が真空チャックのチャッキング面に対し同レベル又は平行になるよう調整することができる。止めネジ105はまた、別々のz方向沿い高さになるよう調整することもできる。それによって、真空チャックのチャッキング面に対するパッド103の角度を変化させ、例えばパッド103を助けてウェハ表面に係合させることができる。
他の実施形態としては、図1の吸引アセンブリ100又は図2の吸引アセンブリ200が止めネジを全く有していないものがある。ある例では、最小のz方向沿い長さまでベロウズを全面後退させることで、パッドの第1面を真空チャックのチャッキング面に対しほぼ同一の面にすることができる。別の例では、最小のz方向沿い長さまでベロウズを全面後退させずに、パッドの第1面を真空チャックのチャッキング面に対しほぼ同一の面にすることができる。この例では、ウェハがチャッキング面に接したときにそのウェハの素材特性によってベロウズの更なる後退が阻止される。即ち、吸引によりベロウズを後退方向に付勢しつつ、チャッキング面への接触時にそのウェハにより後退が阻止される。
図3は、吸引アセンブリ301〜303を有する真空チャック300の上斜視図である。吸引アセンブリ301〜303は、例えば図1又は図2中の吸引アセンブリ100又は00に対応するものでありうる。
図3の真空チャック300ではその本体310によりチャッキング面304が画定されている。ウェハはチャッキング中にこのチャッキング面304上に載置される。チャッキング面304はほぼ平坦としうる。図示されていないが、チャッキング面304を過ぎり丸み付きのバンプを分散配置することで、ウェハの裏側に対する接触応力を抑えることができる。
真空チャック300は、ウェハ表面・チャッキング面304間の空間から空気又はガスを排出させうるようチャッキング面304に配置された、1個又は複数個の真空インレットを有している。この排出によりチャッキング力を印加することで、ウェハを保持し又は真空チャック300に固定することができる。
図3では、真空チャック300が、チャッキング面304によって画定される3個の吸引アセンブリ開口305〜307を有している。吸引アセンブリ301〜303は、1個ずつ、各吸引アセンブリ開口305〜307内に配置されている。各吸引アセンブリ開口305〜307は、真空チャック300の本体310丸ごとを貫く孔の一部とすることも、真空チャック300の本体310内にある底面付きの空洞とすることもできる。
真空チャック300が、チャッキング面304に対しウェハを昇降させうるリフトピン308を有していてもよい。リフティング機構(図示せず)は、リフトピン308の頭部をチャッキング面304より上方に上げること及びリフトピン308をチャッキング面304内又はその下方に下げることができるように構成する。真空チャック300の本体310にグルーブ309を形成することで、ロボットエンドエフェクタをウェハ・真空チャック300間に挿入可能としてもよい。このロボットエンドエフェクタによってウェハを真空チャック300上に載置すること又はそこからウェハを取り除くことができる。
吸引アセンブリのサイズは変えうる。例えば、吸引アセンブリの直径は、ウェハサイズ、歪み又はウェハ剛性を踏まえ約10mm〜約50mmとすることができる。
吸引アセンブリの個数は変えうる。3個の吸引アセンブリ301〜303が描かれているけれども、吸引アセンブリの個数は例えば1個〜20個にすることができる。吸引アセンブリのサイズ及びチャッキング面のサイズによっては、20個を上回る吸引アセンブリを使用することができる。例えば、12個の吸引アセンブリを真空チャック300と併用することが可能である。真空チャック300と併用される吸引アセンブリは、その真空チャック300を巡り等間隔で配置することも、他のパターンで配置することも可能である。吸引アセンブリの個数及び吸引アセンブリの位置は、ウェハの歪み度、歪みの形状、剛性、表面仕上げその他の因子に基づき変えることができる。
吸引アセンブリの個数は、吸引アセンブリ開口の個数と同じ個数にすることができる。他の実施形態としては、吸引アセンブリより多くの吸引アセンブリ開口が真空チャックに存するものがある。そうした構成では、個別のウェハ向けに、真空チャックにそれら吸引アセンブリを最適配置することができる。
ある実施形態では、図3に見られる如く真空チャック300を巡り等間隔配置するのではなく、真空チャック300の単一領域内に一群の吸引アセンブリが集団配置される。
他の実施形態では、単一の吸引アセンブリが真空チャック300と併用されうる。この実施形態では、ウェハが歪んでいる場合、例えばウェハ表面の一領域だけがチャッキング面304に接していない状態となる。単一の吸引アセンブリを用いその領域を下方に引き寄せた上で、真空チャックによる十分な吸引力で以てウェハをクランプする等すれば、ウェハが平坦になり又はその歪みが小さくなる。
図4は、図3の真空チャックに相当する真空チャックの一部分の下斜視図である。図4では吸引アセンブリ301〜303が真空チャック300と連結されている。吸引アセンブリ301〜303は、例えば、個々のベースに備わる開口を使用し真空チャック300内にネジ止めすることができる。
図5は本件開示に係る方法のフローチャートである。500では、少なくとも1個の吸引アセンブリを有する真空チャックのチャッキング面上にウェハ表面を配置する。各吸引アセンブリにはベロウズ及びパッドが備わる。真空チャックは例えば図3の真空チャック300とすることができる。ウェハ表面の全体がチャッキング面に接していないかもしれない。即ち、歪みのためウェハが非平坦になっているかもしれない。
501では、ベロウズの内側にある容積部やそのベロウズに連結されているパッドの凹部の圧力を下げる。パッドにウェハ表面が係合しベロウズが後退する。ウェハ表面がチャッキング面の方に引っ張られるので、ウェハ表面がほとんど非平坦でなくなる。
それぞれベロウズ及びパッドを有する複数個の吸引アセンブリを使用してもよい。この実施形態では、ベロウズの内部にある複数個の容積部やパッドの凹部における圧力が下げられる。パッドには複数個所でウェハ表面が付着しベロウズは後退する。ウェハ表面が複数個所にてチャッキング面の方に引っ張られるので、ウェハ表面がほとんど非平坦でなくなる。パッドがウェハに同時に付着することも別時点で付着することもありうる。例えば、ウェハ表面上のある個所にて第1のパッドを用いウェハの一部分をチャッキング面の方向に引っ張ると、当該第1のパッドに取り付けられているベロウズが後退した後に、別のパッドが別の個所にてウェハ表面に付着することとなりうる。即ち、あるエリアでチャッキング面の方にウェハを引っ張ることで、別のエリアで吸引アセンブリをウェハ表面に係合させることができる。
吸引アセンブリは、吸引アセンブリのパッドに係合しているウェハがない場合により低速で後退しないようにも後退するようにもしうる。これにより、ウェハをチャッキング面の方に何らかの方法で引っ張りながら、吸引アセンブリを第1ポジション又はその付近に留まらせウェハに係合させることが可能になる。
真空ポンプにより、真空チャック及び1個又は複数個の吸引アセンブリの双方に吸引力を提供することができる。真空ポンプのバキューム圧レンジは約0気圧〜−約29.9インチHgにすることができる。この真空ポンプによって例えば24インチHg吸引即ち1気圧吸引を提供することができるが、真空ポンプによって他量又は他レンジの吸引を提供することも可能である。
真空ポンプによって吸引アセンブリを起動させることができる。真空チャック又は吸引アセンブリへの吸引を開始又は停止させることによって、吸引アセンブリをウェハ表面に係合させベロウズを後退させることができる。吸引は、例えば真空ポートを介し、ベロウズの第1容積部並びにパッドの第2容積部に適用される。第2容積部に対する吸引は、パッド内の少なくとも1個のチャネルを通じ第1容積部から適用しうる。第1容積部内に低圧が生じるとベロウズが後退する。第2容積部内に低圧が生じるとパッドがウェハ表面と係合する。
吸引アセンブリのパッドをチャッキング面の方向に引っ張る追加的な機械式アクチュエータ装置は、不必要とされうる。機械式アクチュエータ装置を回避することで、高い信頼性や低いコストを実現し必須な保守を減らすことができる。
2個以上の吸引ポンプを使用してもよい。ある実施形態では、吸引アセンブリに対する吸引が1個又は複数個の真空ポンプによって提供される。これらの真空ポンプは、真空チャックに吸引力を供給するそれとは別物である。この実施形態では、吸引アセンブリ及び真空チャックに吸引力が提供される時点を、コントローラを用い制御することができる。
弁もまた、吸引アセンブリ又は真空チャックに吸引がいつ提供されるかを制御するのに、使用することができる。その弁は例えばソレノイド弁とすることができる。ある実施形態では、吸引アセンブリ及び真空チャックに対する吸引が1個又は複数個の真空ポンプによって提供される。コントローラを用いそれらの弁を制御することによって、個別の吸引アセンブリ又は真空チャックに吸引力がいつ提供されるかを制御することができる。
ベロウズ後退時にパッド用の止めを提供することによって、ウェハがチャッキング面に備わる吸引アセンブリ開口内に引き込まれることを、防ぐことができる。吸引アセンブリによってウェハを吸引アセンブリ開口内へと引っ張った場合、薄手のウェハだと歪んだり反ったりしやすい。そうした撓みや反りは、例えば、検査中にウェハ表面が適正に合焦されるか否かに影響を及ぼしうる。
図6及び図7は、1個又は複数個の吸引アセンブリを有する真空チャック600の第1ポジション時断面図である。ウェハ601のウェハ表面が、吸引アセンブリ602〜604と接するよう配置されている。各吸引アセンブリ602〜604は、図1の吸引アセンブリ100に対応するものにしうるが、他の構成を有するものにしてもよい。平坦に描いたけれども、ウェハ601は非平坦でありうる。各パッド605〜607はウェハ601のウェハ表面と接触する。図6及び図7では、吸引アセンブリ602〜604に吸引がまだ適用されていないのかもしれないし、或いは、ベロウズ例えば図6及び図7中のベロウズ609及び610の後退によってウェハ601が引っ張られ真空チャック600のチャッキング面608と接するのに十分な強さで又は十分な時間に亘り吸引アセンブリ602〜604に吸引が適用されていないのかもしれない。
ある具体的な実施形態では真空チャックが3個の吸引アセンブリを有する。各吸引アセンブリは、真空チャックのチャッキング面より上方に、1mm未満〜数十mm以上出っ張らせることができる。第1ポジションでは、パッドが真空チャックのチャッキング面より上方に例えば約6mm出っ張る。ベロウズは、例えば、パッドが真空チャックのチャッキング面と同一面内になるよう後退する。
ベロウズ例えばベロウズ609及び610の高さ、即ちベロウズが静止しているときにチャッキング面から見て1個又は複数個のパッド例えばパッド605〜607が位置している距離は、個別に又は1個若しくは複数個のグループに分けて制御することができる。例えば、異なるサイズのチャネルがもたらされるようパッドを変化させ又は修正することができる。ベロウズを変化させ又は交換することが必要とはされない。
図8及び図9は、1個又は複数個の吸引アセンブリを有する真空チャック600の第2ポジション時断面図である。図6及び図8と図7及び図9を比較すると、第1ポジション時より第2ポジション時の方が、パッド605〜607がチャッキング面608に近接している。
ベロウズ例えばベロウズ609及び610はその内部に生じる低圧によって後退し、それによって図6及び図7での第1ポジションから図8及び図9での第2ポジションへとパッド605〜607が降下する。パッド605〜607はウェハ601のウェハ表面と係合する。この係合は、ベロウズ例えばベロウズ609及び610が後退するため保持される。
この第2ポジションでは、パッド605〜607がチャッキング面608と同一面であってもよいが、パッド605〜607が第2ポジション時にチャッキング面608より上方にあってもよい。ウェハ601が第2ポジション時にチャッキング面608に接していてもよいし、第2ポジション時にまだチャッキング面608より上方にあってもよい。ウェハ601が第2ポジション時にチャッキング面608より上方にあるのなら、そのウェハ601をチャッキング面608に十分に近づけることで、真空チャック600の吸引力を十分強くしウェハ601をクランプ又は固定すること及びウェハ601を引っ張りチャッキング面608上で平坦化することができる。例えば、これにより更に、ベロウズを後退させパッドをチャッキング面608と同一面にすることができる。
図8及び図9には、パッド605〜607が第2ポジションにあるときの浮動部品611・止めネジ612間接触が描かれている。しかしながら、パッド605〜607が第2ポジションにあるときに、浮動部品611・止めネジ612間にギャップがあってもよい。
吸引アセンブリによりもたらされる力は変わりうる。ウェハ剛性にもよるが、吸引アセンブリによってもたらされる吸引力は約1N未満〜約200Nとなり得、またその範囲内にある様々な値又は値域内となりうる。例えば、吸引アセンブリ602〜604によってウェハ601上に約44Nの力をもたらすことができる。真空チャックからの合計吸引力は、圧力に総吸引面積を乗ずることによって算出することができる。例えば300mmウェハでは、7162N(1気圧即ち0.101325N/mm2とA=π1502の積)なる強さの力が現れうる。
各群が1個又は複数個の吸引アセンブリからなる複数群の吸引アセンブリを使用することができる。各群における第1ポジションは互いに異なる高さにすることができる。当該異なる高さは、ウェハ表面の形状に基づき、或いはそれら吸引アセンブリにより引き起こされるウェハへの応力が小さくなるよう、設定することができる。
各吸引アセンブリ又は吸引アセンブリ群は、個別に又は異なる期間に作動させることができる。例えばウェハ歪みの幾何学的形状又はウェハ剛性に基づき、弁による吸引を特定の吸引アセンブリ又は吸引アセンブリ群に対し作動させればよい。それらの弁は、チャッキング面に面しウェハが好適に平坦化されるよう作動させることが可能である。
1個又は複数個ある吸引アセンブリの配置、個数及びグループ分けを特定のウェハ向けに最適化させることが可能である。例えば、ウェハの直径、厚み、剛性又は歪みがそうした配置、個数又はグループ分けに影響しうる。
ウェハが異なればその歪み度、形状又は表面仕上げも異なりうる。各止めネジは個々のウェハ向けに個別調整しうる。止めネジを調整するには、ロックナットを緩め、アレンレンチを用い止めネジを調整し、そしてロックナットを締め付ければよい。
本願記載の吸引アセンブリ及び真空チャックを用い、その裏側にデバイスが形成されているウェハをクランプすることが可能である。パッドの素材を適宜設定することで、デバイスが損傷するリスクを抑えつつ、同様にパッド・ウェハ表面間接触を発生させることができる。
真空チャックにて静電チャッキングを使用すること、例えばクーロン力やジョンソン・ラーベック力を用いウェハを部分的に保持又は固定することも可能である。これは真空力への補助となりうる。他の実施形態としては、本願記載の吸引アセンブリにて使用されるチャックを静電チャッキングのみを実行するものにする形態がある。こうした実施形態では、真空ポンプが、1個又は複数個ある吸引アセンブリのみに連結される。
本願記載のシステム及び方法は、各種ウェハのチャッキングに使用することができる。例えば、ウェハを半導体ウェハその他の種類のウェハ、例えばLED、ソーラセル、磁気ディスク、フラットパネル又は研磨パネルを製造するのに使用されるそれにすることができる。いわゆる当業者にとり既知の如く他の物体もチャッキングさせうる。本件開示の諸実施形態は、略円形、略方形その他の形状のウェハをチャッキングしうるよう構成することが可能である。例えば、ウェハを略円形の半導体ウェハとすることができる。諸実施形態を、様々なサイズのウェハをチャッキングしうるよう構成することが可能である。実施形態にもよるが、ウェハの直径は例えば100mm、200mm、300mm又は450mmとされうるし、厚みは約500μm〜1000μmとされうる。他の例としては、ウェハが略方形のソーラセルであり、その寸法が約100mm〜200mm四方で厚みが約150μm〜300μmである例があろう。
本願記載の如く1個又は複数個の吸引アセンブリを使用することで、約5mmの歪みを有するウェハをチャッキングすることができる。例えば、複数個の吸引アセンブリを使用することで、約10mmの歪みを有するウェハをチャッキングすることができる。このウェハは例えば約5μm以下に平坦化されよう。
本願記載の如く1個又は複数個の吸引アセンブリを使用することで、椀状又は不規則湾曲パターンを有するウェハをチャッキングすることができる。例えば、ポテトチップ状又は花弁状の歪みを、本願記載のシステムの実施形態を用いチャッキングすることができる。これは、従来、効果的に実行できなかったことである。
1個又は複数個の具体的実施形態を踏まえ本件開示について説明してきたが、ご理解頂けるように、本件開示の技術的範囲から逸脱することなく、本件開示の他の実施形態をなすことができる。即ち、本件開示は、別項の特許請求の範囲及びそれについての理のある解釈のみによって限定されるものと認められる。

Claims (16)

  1. ベースと、
    第1端及び第1端とは逆の側にある第2端を有し、その第2端がベース上に配されているベロウズと、
    第1面及び第1面とは逆の側にある第2面を有し、その第2面がベロウズの第1端上に配されており、その第1面によって自パッドに凹部が画定されており、更に、それら第1面・第2面間に少なくとも1個のチャネルが備わりそのチャネルがチャネル壁によって画定されているパッドと、
    第1容積部及び第2容積部と通流状態にあり、その第1容積部がベース、ベロウズ及びパッドによって画定されており、その第2容積部が部分的に上記凹部によって画定されている真空ポートと、
    そのベースに配された止めネジと、
    を備え
    その止めネジが可調であり、ベロウズ後退時にパッド用の止めを提供するようその止めネジが構成されている、
    吸引アセンブリ。
  2. ベースと、
    第1端及び第1端とは逆の側にある第2端を有し、その第2端がベース上に配されているベロウズと、
    第1面及び第1面とは逆の側にある第2面を有し、その第2面がベロウズの第1端上に配されており、その第1面によって自パッドに凹部が画定されており、更に、それら第1面・第2面間に少なくとも1個のチャネルが備わりそのチャネルがチャネル壁によって画定されているパッドと、
    第1容積部及び第2容積部と通流状態にあり、その第1容積部がベース、ベロウズ及びパッドによって画定されており、その第2容積部が部分的に上記凹部によって画定されている真空ポートと、
    そのベロウズの内部にありベース・パッド間に配されているバネと、
    を備える吸引アセンブリ。
  3. 請求項1記載の吸引アセンブリであって、更に、そのベロウズ・パッド間に配された浮動部品を備え、その浮動部品が、自浮動部品の浮動部品本体を貫くよう浮動部品チャネル壁によって画定された浮動部品チャネルを有し、その浮動部品チャネルがパッドのチャネルと通流状態にあり、第1容積部が更にその浮動部品によって画定されている吸引アセンブリ。
  4. 請求項1記載の吸引アセンブリであって、そのパッドがポリイミドで形成されている吸引アセンブリ。
  5. 請求項1記載の吸引アセンブリであって、そのベロウズがステンレス鋼で形成されている吸引アセンブリ。
  6. 請求項1記載の吸引アセンブリであって、そのベロウズの断面積がパッドの断面積より大きい吸引アセンブリ。
  7. 請求項記載の吸引アセンブリであって、そのパッドの断面積に対するベロウズの断面積の比が1.1:1〜1.5:1である吸引アセンブリ。
  8. 真空チャックであって、
    チャッキング面を画定しており更にそのチャッキング面によって画定された吸引アセンブリ開口を有している本体と、
    吸引アセンブリ開口内に配された吸引アセンブリと、
    を備え、その吸引アセンブリが、
    ベースと、
    第1端及び第1端とは逆の側にある第2端を有し、その第2端がベース上に配されているベロウズと、
    第1面及び第1面とは逆の側にある第2面を有し、その第2面がベロウズの第1端上に配されており、その第1面によって自パッドに凹部が画定されており、更に、それら第1面・第2面間に少なくとも1個のチャネルが備わりそのチャネルがチャネル壁によって画定されているパッドと、
    第1容積部及び第2容積部と通流状態にあり、その第1容積部がベース、ベロウズ及びパッドによって画定されており、その第2容積部が部分的に上記凹部によって画定されている真空ポートと、
    そのベースに配された止めネジと、
    を備え、
    その止めネジが可調であり、ベロウズが第2ポジションへと後退したときパッド用の止めを提供するようその止めネジが構成されており、
    第1ポジションではパッドの第1面がチャッキング面から遠く、第1ポジションに比べ第2ポジションではパッドの第1面がチャッキング面に近い真空チャック。
  9. 真空チャックであって、
    チャッキング面を画定しており更にそのチャッキング面によって画定された吸引アセンブリ開口を有している本体と、
    吸引アセンブリ開口内に配された吸引アセンブリと、
    を備え、その吸引アセンブリが、
    ベースと、
    第1端及び第1端とは逆の側にある第2端を有し、その第2端がベース上に配されているベロウズと、
    第1面及び第1面とは逆の側にある第2面を有し、その第2面がベロウズの第1端上に配されており、その第1面によって自パッドに凹部が画定されており、更に、それら第1面・第2面間に少なくとも1個のチャネルが備わりそのチャネルがチャネル壁によって画定されているパッドと、
    第1容積部及び第2容積部と通流状態にあり、その第1容積部がベース、ベロウズ及びパッドによって画定されており、その第2容積部が部分的に上記凹部によって画定されている真空ポートと、
    そのベロウズの内部にありベース・パッド間に配されているバネと、
    を備え、第1ポジションではパッドの第1面がチャッキング面から遠く、第1ポジションに比べ第2ポジションではパッドの第1面がチャッキング面に近い真空チャック。
  10. 請求項記載の真空チャックであって、更に、吸引アセンブリ開口複数個と、上記吸引アセンブリ複数個と、を備え、吸引アセンブリが吸引アセンブリ開口内に配されている真空チャック。
  11. 請求項記載の真空チャックであって、更に、そのベロウズ・パッド間に配された浮動部品を備え、その浮動部品が、自浮動部品の浮動部品本体を貫くよう浮動部品チャネル壁によって画定された浮動部品チャネルを有し、その浮動部品チャネルがパッドのチャネルと通流状態にあり、第1容積部が更にその浮動部品によって画定されている真空チャック。
  12. 請求項記載の真空チャックであって、そのパッドがポリイミドで形成されている真空チャック。
  13. 請求項記載の真空チャックであって、そのベロウズがステンレス鋼で形成されている真空チャック。
  14. 請求項記載の真空チャックであって、そのパッドの第1面が第2ポジションではチャッキング面と同一面内にある真空チャック。
  15. 請求項記載の真空チャックであって、そのベロウズの断面積がパッドの断面積より大きい真空チャック。
  16. 請求項1記載の真空チャックであって、そのパッドの断面積に対するベロウズの断面積の比が1.1:1〜1.5:1である真空チャック。
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