(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献2の真空吸着盤では、ウェハが多孔質セラミックに接触することで、多孔質セラミックにミクロ的な破砕が生じやすく、発塵する。多孔質セラミックでは、微細な凹みに入り込んだ異物の洗浄・除去が、困難である。また、洗浄液やリンス液が多孔質セラミックの内部に入り込み、乾燥が困難である。また、端面や底面からのリークを防ぐための別部品が用いられるため、別部品と多孔質セラミックを接着剤で接着する必要がある。しかしながら、接着剤を使用すると、酸洗浄が困難である。このように、多孔質セラミックを用いた場合、洗浄性を高くすることが困難になってしまう。
【0005】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、発塵性が低く、洗浄性が高く、反りの大きい基板でも吸着することができるチャック装置、及びチャック方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1の態様に係るチャック装置は、基板を吸引保持するチャック装置であって、両面を貫通する貫通穴を複数有し、基板を搭載する第1プレートと、前記第1プレートの前記基板搭載面以外の面を支持し、前記複数の貫通穴を介して前記基板に真空状態を伝達すると共に、コンダクタンスを制限する部材と、前記部材の細孔を介して排気を行う排気手段と、を備えたものである。これにより、洗浄性を向上することができる。この構成により、反りのあるウェハを吸着することが可能になる。
【0007】
上記のチャック装置において、前記第1プレートが稠密材料によって形成されていることが好ましい。これにより、洗浄性を向上することができる。
【0008】
上記のチャック装置において、前記部材が多孔質材料によって形成されていることが好ましい。これにより、均一に吸着することができ、基板を確実にチャックすることができる。よって、反りのある基板を吸着することができる。
また、前記部材が、コンダクタンスを制限するオリフィス、又は細孔を有していてもよい。
【0009】
上記のチャック装置において、前記部材の前記第1プレートと反対側に配置され、複数の貫通穴を有する第2プレートをさらに備え、前記排気手段が前記第2プレートの貫通穴を介して、前記基板を吸着するようにしてもよい。こうすることで、柔軟な多孔質部材を用いることができ、反りのある基板をチャックすることができる。
【0010】
上記のチャック装置において、前記部材が前記第1プレート及び第2プレートよりも薄いシート状の部材であってもよい。こうすることで、反りな大きな基板を確実にチャックすることができる。
【0011】
上記のチャック装置において、前記部材が、PTFEメンブレンであることが好ましい。これにより、PTFEメンブレンがフィルタとして機能するため、パーティクルによる汚染を防ぐことができる。
【0012】
上記のチャック装置において、前記部材が多孔質セラミックプレートであってもよい。
本発明の第2の態様に係るチャック方法は、上記のチャック装置を用いたチャック方法である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、発塵性が低く、洗浄性が高く、反りの大きい基板でも吸着することができるチャック装置、及びチャック方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。また、以下の説明では、説明の明確化のため、ウェハがチャック装置の上で水平に配置されている状態について説明するが、ウェハとチャック装置の位置関係に応じて適宜、上下関係は変化する。
【0016】
実施の形態1.
本実施の形態1にかかるチャック装置、及びチャック方法について、
図1、
図2を用いて説明する。
図1は、チャック装置の各構成要素を説明するための斜視図である。
図2は、チャック装置の各構成要素を模式的に示す断面図である。
図1、
図2では、それぞれの部材を適宜離間して示している。
図1に示すように、チャック装置は、ウェハ11等の基板を吸着するために、穴あきプレート12と、支持部20と、真空ポンプ30と、を備えている。
【0017】
ウェハ11は、例えば、シリコンウェハであり、平板となっている。ウェハ11は穴あきプレート12の上に配置される。穴あきプレート12は複数の貫通穴12aが設けられた第1のプレートである。すなわち、穴あきプレート12は、貫通穴12aを有する穴あきプレートである。穴あきプレート12は、平板であり、ウェハ11に応じて円盤状となっている。貫通穴12aは、穴あきプレート12の上面から下面まで貫通している。貫通穴12aは、穴あきプレート12のほぼ全体に均一に分布している。例えば、複数の貫通穴12aが、穴あきプレート12の周縁部を除いたほぼ全体に一定間隔で配列されている。穴あきプレート12の上面がウェハ11の載置面(搭載面)となる。すなわち、穴あきプレート12の上面とウェハ11の下面が接触した状態で、ウェハ11が真空吸着される。穴あきプレート12は、支持部20に脱着可能に支持される。
【0018】
支持部20は多孔質プレート21を支持する台座となっている。多孔質プレート21は、多孔質セラミックで形成された円盤状の部材である。なお、多孔質プレート21としては、焼結金属を用いたオイレスメタルなどを用いることも可能である。支持部20は、側壁13と段差部15と周縁部16と底部19とを有している。側壁13の下側に、段差部15と底部19と周縁部16が配置される。円環状の側壁13の内側に底部19と段差部15が配置され、外側に周縁部16が配置される。支持部20は、例えば金属材料などによって形成されている。
【0019】
側壁13は、多孔質プレート21を収納するために設けられている。すなわち、側壁13で外周が囲まれた空間の中に、多孔質プレート21が収納される。そして、多孔質プレート21の外周面が側壁13と接触して、シールされる。なお、多孔質プレート21と側壁13を接着剤などで接合してもよい。多孔質プレート21と側壁13は、上面の高さがほぼ一致するように形成されている。そして、多孔質プレート21と側壁13の上面が、穴あきプレート12を載置する載置面となる。穴あきプレート12の下面と多孔質プレート21の上面が接触する。
【0020】
周縁部16は、側壁13の外周側に延在している。周縁部16はネジなどによってステージ台(不図示)に固定される。側壁13の内側には、底部19が設けられている。段差部15を形成することで、底部19と多孔質プレート21との間に空間を設けることができる。この段差部15の上に多孔質プレート21が載置される。したがって、段差部15よりも下側の底部19と多孔質プレート21との間には、空間17が設けられる。
【0021】
底部19には、空間17に連通する排気口18が設けられている。すなわち、排気口18は、多孔質プレート21と段差部15と底部19で囲まれた空間17に接続している。そして、排気手段である真空ポンプ30が排気口18を介して、空間17を排気する。
【0022】
多孔質プレート21の上に、穴あきプレート12が載置される。すなわち、穴あきプレート12のウェハ11側と反対側に、多孔質プレート21が配置される。多孔質プレート21は、ウェハ11、及び穴あきプレート12に対応して、円盤状になっている。そして、全ての貫通穴12aの直下には、多孔質プレート21が配置される。そして、穴あきプレート12の上にウェハ11が載置される。換言すると、複数の貫通穴12aがウェハ11で覆われる。真空ポンプ30によって、多孔質プレート21の直下の空間17を排気する。穴あきプレート12の貫通穴12aは、その直下の多孔質プレート21と繋がっている。したがって、真空ポンプ30は、多孔質プレート21を介して、ウェハ11の直下の貫通穴12a内の気体を排気する。
【0023】
多孔質プレート21は、所定のコンダクタンスを有し、真空ポンプ30の実効的な排気速度を制限するオリフィスとして機能する。すなわち、多孔質プレート21は、真空ポンプ30によって排気される貫通穴12a内の気体の流れを制限する部材である。多孔質プレート21は、穴あきプレート12のウェハ11搭載面以外の面を支持し、複数の貫通穴12aを介してウェハ11に真空状態を伝達すると共に、コンダクタンスを制限する。すなわち、多孔質プレート21を穴あきプレート12の直下に配置することで、所望のコンダクタンスまで低下させることができる。多孔質プレート21として、コンダクタンスを制限するオリフィス、又は細孔を有する部材を用いることが可能である。このように、真空ポンプ30が多孔質プレート21の細孔を介して、貫通穴12aを排気する。こうすることによって、ウェハ11の直下の空間である貫通穴12aが減圧され、ウェハ11を吸着することができる。すなわち、貫通穴12a上のウェハ11が、多孔質プレート21を介して吸着される。多孔質プレート21の細孔は、排気される空気の流量を制限する。ウェハ11の裏面の真空度は、直下の多孔質プレート21の表面と同じになっている。よって、多孔質プレート21を利用した吸着特性を維持することができる。これにより、ウェハ11の接触部の真空度(吸着力)を維持することができ、反りの大きいウェハ11であっても確実に吸着することができる。
【0024】
ウェハ11が多孔質プレート21に接触しないので多孔質プレート21の材料の選択肢を増やすことができる。例えば、多孔質プレート21をアルミナなどで形成することができる。また、ウェハ11と接触する穴あきプレート12をSiCなどの金属汚染が生じない材料を利用することができる。穴あきプレート12に稠密材料を用いることができ、発塵を少なくすることができる。穴あきプレート12を稠密材料とすることで、容易に洗浄することができる。特に、穴あきプレート12としてSiCを用いれば耐食性が高く、硫酸やフッ酸などを用いた強力な酸洗浄が可能である。洗浄性を向上することができる。また、SiCは導電性があるため、帯電を防止して埃の発生を抑制することができる。もちろん、アルミナやアルシーマなどの他のセラミック材料で、穴あきプレート12を形成してもよい。もちろん、セラミック以外の材料で穴あきプレート12を形成してもよい。また、穴あきプレート12は多孔質プレート21よりも稠密な材料で形成することが好ましい。
【0025】
さらに、支持部20から穴あきプレート12だけを簡単に取り外せる構造にすることができ、汚れた際、容易に交換することができる。なお、穴あきプレート12を、支持部20に固定する構成としてもよい。例えば、側壁13の上面にピンなどを設けるとともに、穴あきプレート12の周縁にピンに対応する穴を設ける。そして、穴あきプレート12の穴に側壁13のピンを挿入することで、穴あきプレート12が支持部20に対してずれるのを防ぐことができる。さらに、ネジなどで穴あきプレート12を支持部20に固定してもよい。もちろん、穴あきプレート12を支持部20に対して
固定しなくてもよい。この場合、穴あきプレート12を多孔質プレート21上に載置するのみの構成とする。
【0026】
穴あきプレート12により稠密で剛性の高いSiC等を用いことができる。より稠密で剛性の高い材料を用いることで、穴あきプレート12を薄くしても、高い平面度を得ることができる。チャック面の平面度が多孔質プレート21に依存しないので多孔質プレート21を薄くすることができる。多孔質プレート21を薄くすることで、通気率が低い材料を利用することができる。この結果、反りの大きなウェハ11を吸着することができる。この理由について、
図3、
図4を用いて説明する。
【0027】
図3、
図4は、特許文献1のように多孔質のセラミックプレート51でウェハ50を吸着する構成を示す図である。
図3(a)、
図4(a)は、チャック装置の上面図であり、
図3(b)、
図4(b)は、多孔質のセラミックプレート51でウェハ50を吸着したときの構成を模式的に示す断面図である。
図3では、セラミックプレート51が厚い場合を示し、
図4では、セラミックプレート51が薄い場合を示している。また、
図3(b)、
図4(b)では、セラミックプレート51内の等圧線を示している。
【0028】
図3、
図4に示すように、円盤状の多孔質のセラミックプレート51と、セラミックプレート51の外周を囲むように設けられた側壁52とが設けられている。セラミックプレート51の下方には、空間53が設けられている。この空間53を真空ポンプ(不図示)などで排気する。こうすることで、多孔質のセラミックプレート51を介して、ウェハ50が吸着される。等圧線はウェハ50と平行になっていると、空気がウェハ50と垂直な方向に流れる。これにより、ウェハ50に対する吸着力が発生する。
【0029】
しかしながら、例えば、ウェハ11が同心円状に凹形状(すり鉢形状)の場合、ウェハ50の中央部のみウェハ50とセラミックプレート51が接触する。すなわち、ウェハ50の端部では、ウェハ50とセラミックプレート51の間に隙間が生じ、真空がリークする。ウェハ50の中央部では、等圧線がウェハ50と垂直方向の成分を持つようになる。この場合、ウェハ50と平行な方向に気体が流れてしまい、ウェハ50の接触部分で十分な吸着力が生じないおそれがある。
【0030】
多孔質のセラミックプレート51は、稠密材料に比べて剛性が低く平面度を高くすることが困難である。また、強度が低いため、厚くする必要がある。セラミックプレート51を厚くする場合、比較的通気率(気孔率)の高い材料を用いる必要がある。このため、横方向の空気の流通量が増加してしまう。この結果、セラミックプレート51が厚くなると、ウェハ接触面の真空領域が狭くなる。よって、反りを矯正することができず、反りが大きいウェハ50を吸着することができない可能性がある。
【0031】
一方、
図1、及び
図2で示した構成のチャック装置を用いることで、多孔質プレート21とウェハ11とを非接触とすることができる。チャック装置の平面度が多孔質プレート21の平面度に依存しないため、多孔質プレート21を薄くすることができる。これにより、通気率の低い多孔質プレート21を用いることができる。この結果、横方向の空気の流通量が少なく、リークによって真空度が悪化する領域を狭くすることができ、ウェハ11の反りを矯正する能力を向上することができる。よって、反りが大きいウェハを吸着することができ、確実にウェハ11を吸引保持することができる。
【0032】
実施の形態2.
本実施の形態について、
図5、
図6を用い説明する。
図5はチャック装置の各構成要素を説明するための斜視図である。
図6は、チャック装置の各構成要素を模式的に示す断面図である。
図5、
図6では、それぞれの部材を適宜離間して示している。
図5、
図6に示すように、チャック装置は、ウェハ11等の基板を吸着するために、穴あきプレート12と、シート部材31と、支持プレート32と、支持部20と、真空ポンプ30と、を備えている。すなわち、実施の形態1の多孔質プレート21の代わりに、シート部材31と支持プレート32とが設けられている構成となっている。なお、実施の形態1と同様の構成については説明を省略する。
【0033】
支持プレート32は、第2のプレートであり、シート部材31、穴あきプレート12、及びウェハ11を支持する。シート部材31が支持プレート32と穴あきプレート12との間に配置されている構成となる。すなわち、支持プレート32の上面とシート部材31の下面とが接触している。また、
シート部材31の上面と穴あきプレート12の
下面が接触する。そして、支持プレート32と穴あきプレート12の間に、シート部材31が挟持された構成となる。
【0034】
支持プレート32は、金属又はセラミックなどによって形成された平板である。支持プレート32には、複数の貫通穴32aが設けられている。支持プレート32は、多孔質部材ではないため、側面をシールする必要がない。したがって、支持プレート32は、側壁13の上面に載置されている。このため、支持部20には、段差部15が設けられていない構造となっている。もちろん、実施の形態1の多孔質プレート21と同様に、支持プレート32を側壁13の内側に配置してもよい。なお、ネジなどを用いて、支持プレート32を支持部20に固定してもよい。
【0035】
シート部材31は、多孔質プレート21と同様に多孔質材料を用いることができる。すなわち、シート部材31が排気速度を制限するオリフィスとして機能する部材となる。シート部材31は、穴あきプレート12のウェハ11搭載面以外の面を支持し、複数の貫通穴12aを介してウェハ11に真空状態を伝達すると共に、コンダクタンスを制御するためのオリフィスを有する。こうすることで、実施の形態1と同様に確実にチャックすることができる。具体的には、シート部材31にPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)メンブレンを用いることが好適である。穴あきプレート12及び支持プレート32よりも薄いシート状の多孔質材料をシート部材31として用いることで、側面のシールを不要とすることができる。
【0036】
シート部材31は、多孔質のメンブレンや繊維フィルタを用いることができる。なお、シート部材31は、多孔質材料以外の材料によって形成されていてもよい。例えば、50〜100μmの厚さを有する金属フォイルに、エッチングによって微細な孔を形成した細孔付金属フォイルを用いることができる。シート部材31としては、フィルム、メンブレン、フィルタ、紙、不織布などの様々な部材を用いることできる。
【0037】
側壁13の上に支持プレート32が載置される。穴あきプレート12の下側に配置された底部19には、支持プレート32の直下の空間17に連通する排気口18が設けられている。支持プレート32の上にはシート部材31が載置される。シート部材31の上には、穴あきプレート12が配置される。穴あきプレート12の上には、ウェハ11が配置される。
【0038】
したがって、真空ポンプ30が、貫通穴32a、及びシート部材31を介して、貫通穴12a内の気体を排気する。貫通穴12aの上のウェハ11をシート部材31を介して真空吸着することができる。これにより、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。さらに、シート部材31を上下から挟み込む構成としているため、シート部材31を非常に薄くすることができる。さらに、穴あきプレート12、及び支持プレート32を稠密材料とすることで、チャック装置の全体的な厚さを薄くすることができる。よって、ウェハ面を低くできるので、重心が低いステージを実現することができる。
【0039】
シート部材31にPTFEメンブレン等を利用すればパーティクルフィルタとして機能する。例えば、ウェハ11をチャック装置から取り外す場合、空間17に気体を供給して正圧にする。この時に、配管などにあるパーティクルが貫通穴12aから外側の空間に流出するのを防ぐことができる。よって、パーティクルによる汚染を防ぐことができる。このように、ウェハ11の近くにフィルタとなるシート部材31を配置することができるため、汚染を防ぐことができる。
【0040】
また、シート部材31を穴あきプレート12とシート部材31によって挟み込むことで、シート部材31が変形するのを防ぐことができる。気体がウェハ11と平行な横方向に流れるのを防ぐことができる。よって、非常に薄いシート部材31を用いた場合でも、確実にチャックすることができる。
【0041】
穴あきプレート12の貫通穴12aと、支持プレート32の貫通穴32aは、完全に重複するように形成してもよく、一部重複するようにしてもよい。さらに、穴あきプレート12の貫通穴12aと、支持プレート32の貫通穴32aの位置をずらすことで、排気速度を調整することができる。例えば、穴あきプレート12と垂直な軸回りに穴あきプレート12又は支持プレート32を回転させることで、貫通穴12aと貫通穴32aの重複面積が変化する。このように、貫通穴12aと貫通穴32aの重複面積を変えることで、排気速度を調整することができる。これにより、排気される気体の流量を所望の値に制御することができ、より確実に調整することができる。
【0042】
実施の形態1、2において、穴あきプレート12とウェハ11の接触面積を小さくすることができる構成例について、
図7を用いて説明する。
図7は、穴あきプレート12の上面を拡大して示す図である。SiCからなる穴あきプレート12をブラスト加工することで、穴あきプレート12の表面に複数の凹部41を配列する。例えば、大きさが約3〜10mmの凹部41とすることができる。凹部41の深さは100μmとすることができる。そして、凹部41の底面の一部に貫通穴12aを設ける。ここでは、凹部41の中心に円形の貫通穴12aを形成している。貫通穴12aの径は、例えば、1〜3mm程度する。このように、穴あきプレート12の表面をパターニングすることで、接触面積を小さくすることができ、より汚染を防ぐことができる。
【0043】
シリコンウェハ以外の基板を真空吸着することもできる。例えば、反りの大きいGaNon Siウェハを吸着することも可能である。