(57)【要約】【課題】ウェーハへの歪の発生と塵埃の付着を抑え、吸着力をウェーハに対し均等に展開でき、ウェーハを滑らない状態で安定して保持することができるウェーハチャック及びそれを用いたアライメント装置を提供する。【解決手段】チャック本体と、そのチャック本体上面に設けられウェーハを支持する支持凸部と、チャック本体に形成された真空引き用の貫通孔とを備え、チャック本体と前記ウェーハと支持凸部とで形成される室を真空にすることによりウェーハを真空吸着して保持するウェーハチャックにおいて、支持凸部は、複数の円環状に形成され、かつその断面が半円断面形状に形成されている。【選択図】図３
2010021324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャック本体と、そのチャック本体上面に設けられウェーハを支持する支持凸部と、前記チャック本体に形成された真空引き用の貫通孔とを備え、前記チャック本体と前記ウェーハと前記支持凸部とで形成される室を真空にすることにより前記ウェーハを真空吸着して保持するウェーハチャックにおいて、
前記支持凸部は、複数の円環状に形成され、かつ、その断面が半円断面形状に形成されていることを特徴とするウェーハチャック。
【請求項２】
請求項１記載のウェーハチャックにおいて、前記支持凸部は、２つ以上設けられ、前記貫通孔を中心とする同心円状に配置されたウェーハチャック。
【請求項３】
請求項２記載のウェーハチャックにおいて、最内に配置される支持凸部は、前記貫通孔の縁に配置されたウェーハチャック。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載のウェーハチャックにおいて、最外に配置された前記支持凸部の内側に配置された前記支持凸部には、ウェーハチャック上面に真空領域を展開するための真空経路溝が形成され、その真空経路溝の幅は前記貫通孔の径よりも小さいウェーハチャック。
【請求項５】
請求項４記載のウェーハチャックにおいて、前記真空経路溝は、前記貫通孔を中心に十字状に形成されたウェーハチャック。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載のウェーハチャックにおいて、前記チャック本体の下部には、アライメント装置に嵌合し前記貫通孔をアライメント装置へ連通するための嵌合筒部が設けられたウェーハチャック。
【請求項７】
請求項６記載のウェーハチャックにおいて、前記嵌合筒部には、ウェーハチャックをアライメント装置に固定するためのネジ穴が形成されたウェーハチャック。
【請求項８】
ウェーハを保持し回転させるウェーハチャックと、そのウェーハチャックを回転させる回転手段と、前記ウェーハの位置を検出する検出手段とを備え、ウェーハの位置を検出し補正するアライメント装置において、請求項１乃至７のいずれか１項記載のウェーハチャックを用いたことを特徴とするアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハを真空吸着して保持するウェーハチャック及びそれを用いたアライメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置にはウェーハの向きを補正するアライメント装置が用いられている。アライメント装置は、ウェーハを保持するウェーハチャックと、ウェーハチャックを旋回させる機構と、ウェーハの縁（ウェーハエッジ）に形成されているノッチを検出する検出部とで構成される。アライメント装置は、ウェーハを真空吸着によって保持、回転させ、検出部でノッチを検出する。検出されたノッチの位置に基づいて、ウェーハの向きが補正される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ウェーハチャックには、ウェーハに与えるひずみを抑え、かつウェーハの保持力を確保することが必要である。さらに、ウェーハチャックには、ウェーハとの接触面積を積極的に減らし、ウェーハとの間に生じる塵埃の発生を抑えることも必要である。このため、ウェーハとの接触部に鋼球と孔付プレートねじで構成するチャックや（例えば、特許文献２参照）、材質にセラミックを用いウェーハ接触部に鏡面加工を施したチャックがある（例えば、特許文献３参照）。また、ウェーハとの接触面積を低減するために、チャック上面に複数の環状吸着溝を形成すると共に、吸着溝間には多数の凹凸細条を形成したものがある（例えば、特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１６３１０６号公報
【特許文献２】特開昭６２−１９３１３９号公報
【特許文献３】特開平８−２３０２５号公報
【特許文献４】特開２００６−７３９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のウェーハチャックは、ウェーハ歪の低減やウェーハ保持力の確保のため、複雑な形状であったり、ウェーハチャックの構成材料が硬質材料であるため加工が困難であったり、もしくはウェーハチャックを構成する部品点数が増えていた。また、ウェーハとの接触面積が小さくなっていることから、保持中のウェーハを回転させたときにすべりが生じてしまう。
【０００６】
また、ウェーハとウェーハチャックとが接触する箇所（支持部）は、その接触を繰り返すことにより、磨耗が生じ、磨耗粉が塵埃となり、ウェーハに付着してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、ウェーハへの歪の発生と塵埃の付着を抑え、吸着力をウェーハに対し均等に展開でき、ウェーハを滑らない状態で安定して保持することができるウェーハチャック及びそれを用いたアライメント装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく本発明に係るウェーハチャックは、チャック本体と、そのチャック本体上面に設けられウェーハを支持する支持凸部と、前記チャック本体に形成された真空引き用の貫通孔とを備え、前記チャック本体と前記ウェーハと前記支持凸部とで形成される室を真空にすることにより前記ウェーハを真空吸着して保持するウェーハチャックにおいて、前記支持凸部は、複数の円環状に形成され、かつ、その断面が半円断面形状に形成されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
（１）ウェーハに与える歪を少なくすることができる。
（２）ウェーハ裏面への塵埃の付着を少なくすることができる。
（３）ウェーハを安定して保持できる。
（４）ウェーハチャックを容易に生産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態のウェーハチャックとそのウェーハチャックを備えたアライメント装置の構成を示す概略側面図である。
【００１２】
図１に示すように、アライメント装置１００は、ウェーハ１を保持するウェーハチャック１０１と、基台１０６上に設けられウェーハチャック１０１を回転させるアクチュエータ（回転手段）１０２と、外部の真空供給源（真空ポンプ）１０３による真空引きを操作する電磁弁１０４と、ウェーハの縁に形成されているノッチを検出するセンサ（検出手段）１０５とから構成されている。
【００１３】
ウェーハチャック１０１と真空供給源１０３との間には、電磁弁１０４を介して真空通路１０７が形成されている。ウェーハチャック１０１の中心には、真空通路１０７の開口部３０４が形成されている。ウェーハ１をウェーハチャック１０１の上面に載置し、真空供給源１０３を駆動し電磁弁１０４を開くことで、ウェーハ１とウェーハチャック１０１との間の領域が真空領域となり、ウェーハ１は真空吸着にてチャック１０１上に保持される。アライメント動作はノッチをセンサ１０５にてスキャンし、ウェーハ１の向きを所望の位置に補正することで終了する。センサ１０５は、例えば光学式センサであり、ウェーハ１のエッジに光を照射し、検出された光の強度変化に基づいてノッチの位置を検出する。センサ１０５のスキャン動作はアクチュエータ１０２によってウェーハチャック１０１を旋回駆動することで行われる。
【００１４】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、ウェーハチャック１０１の詳細を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。図３(ａ)に示すように、ウェーハチャック１０１は、中央に真空引き用の貫通孔３０４（図１でいうところの真空通路１０７の開口部３０４）が形成された円板状のチャック本体（チャック上部）２１と、チャック本体２１の下面の設けられ貫通孔３０４に連通する筒部（チャック下部）２２と、チャック本体の２１上面に形成されウェーハ１を支持する支持凸部３０とを有する。
【００１５】
支持凸部３０は、貫通孔３０４を中心に同心円状に複数列形成され、それぞれ断面が半円形状に形成されている。チャック本体２１及び筒部２２は樹脂で形成され、本実施形態では、材料強度が強く切削加工に適しているＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂で形成されている。
【００１６】
複数の支持凸部３０は、貫通孔３０４に接してウェーハチャックの内周縁に配置される内周縁支持凸部３０１、ウェーハチャック上面の外周縁に配置される外周縁支持凸部３０３、及び、内周縁支持凸部３０１と外周縁支持凸部３０３との間に配置される中間支持凸部３０２の３列の支持凸部からなる。
【００１７】
内周縁支持凸部３０１及び中間支持凸部３０２には、それぞれ４箇所（計８箇所）の真空経路溝３３が形成されている。支持凸部３０１の稜線長を可能な限り確保するため、真空経路溝３３の幅は真空通路１０７の開口部（貫通孔）３０４より狭い幅となっている。また、加工性を向上させるため（少ない切削加工数で形成するため）、中間支持凸部３０２の真空経路溝３３も内周縁支持凸部３０１の真空経路溝３３と同じ幅とし、開口部３０４を中心とした十字線上に形成されている。
【００１８】
ウェーハ１の歪と支持箇所（支持凸部３０）の数との関係について説明する。図２はウェーハに生じる歪みとウェーハ支持箇所３０の列数の関係を示すグラフである。このウェーハの支持箇所数は、円環状の支持箇所の個数を示す。ただし、その支持箇所（支持凸部３０）の個数は、本実施形態のように真空経路溝３３によって分離されたものである場合、１周分で１列とする。
【００１９】
図２に示すように、ウェーハ１の支持箇所が２箇所から７箇所までのときについて、各々、ウェーハ１に生じるひずみを求めた。支持箇所が２箇所のときと３箇所のときの間において、ウェーハ１に生じるひずみが急激に変化している。支持箇所を４箇所以上に増やしたとき、ひずみの減少について大きな効果は得られていない。
【００２０】
したがって、支持箇所を少なくとも３箇所設ければ十分な歪低減の効果が得られ、支持箇所の数を多くすると加工が難しくなる或いは加工に時間がかかる点を考慮すると、ウェーハ１の支持は３箇所とするのが好ましい。
【００２１】
本実施形態の作用を説明する。
【００２２】
ウェーハ１は、支持凸部３０の稜線３１にのみウェーハ裏面（図３（ｂ）中、支持凸部３０の稜線３１で形成される面：吸着面）３２で接触して支持される。支持凸部３０の加工が不適だと、加工時に生じたバリが塵埃となりウェーハ汚染の原因となる。このため、バリ抑制の観点から、断続切削であるマシニングセンタなどの工作機械での加工に適した形状を避け、連続切削である旋盤加工に適した円形状としたので、支持凸部３０の形状を円形状とした。また、ウェーハ１の裏面３２と支持凸部３０とは、接触を繰り返すことにより磨耗が生じる。この磨耗粉が塵埃となる。本実施形態では、支持凸部３０の断面を半円形状に形成することにより、直線から構成される多角形断面の支持凸部に比べて摩擦に強い。従って、塵埃の発生及び塵埃のウェーハへの付着を低減することができる。
【００２３】
開口部３０４をウェーハチャック１０１の中心に配置することにより、ウェーハ１を真空吸着保持する際、真空吸着力を均等にウェーハ１に伝えることが可能となる。さらに、最内の支持凸部３０１に形成された真空経路溝３３１の幅、及び中央列の支持凸部３０２に形成された真空経路溝３３２の幅を貫通孔３０４の径よりも狭くすることにより、吸着面３２とウェーハチャック１０１とで形成される領域を真空引きする際に、その領域は内側（開口部３０４に近い側）から徐々に真空引きされる。すなわち、最内の支持凸部３０１と中央の支持凸部３０２間の真空領域と中央の支持凸部３０２と外側の支持凸部３０３との間の真空領域との間に真空度（真空吸着力）に差が生じにくい。したがって、ウェーハ１の吸着力が均等に広がり進むので、ウェーハ１に付与する力を偏りにくくし、真空吸着によってウェーハに付与してしまうウェーハ１の歪を低減することができる。
【００２４】
本実施形態のウェーハチャック１のサイズを説明する。ただし、以下の各サイズは一例であり限定されるものではない。チャック本体部２１の外径：１０ｃｍ以下（特に６０ｍｍ）、貫通孔３０４の直径：５ｍｍ、支持凸部３０の高さ：１ｍｍ、支持凸部３０の幅：２ｍｍ、真空経路溝３３の幅：３ｍｍ、最内の支持凸部３０１の直径（稜線）：７ｍｍ、中央の支持凸部３０２の直径（稜線）：３５ｍｍ、最外の支持凸部３０３の直径（稜線）：５８ｍｍ
なお、本実施形態では、ウェーハ１の直径は３００ｍｍ程度と想定しているが、使用するウェーハ１のサイズは、ウェーハチャック１の外径以上であれば限定されない。
【００２５】
また、図３(ｂ)に示すように、チャック下部２２は、嵌め合い寸法精度で外径加工されている。すなわち、チャック下部２２は、アライメント装置１００の取付先（チャック保持部１０８）の穴部と嵌合する筒状（嵌合筒部）に形成され、アライメント装置１００へ取り付けられる。このとき、取付先のチャック保持部１０８の穴部にも、嵌合寸法精度での加工を施すことによって容易な取り付けができ、精度の高い位置決め再現性を構築できる。また、嵌合寸法精度での加工を施すことによりウェーハチャック１とチャック保持部１０８の間から生じる真空リークを低減させることができる。
【００２６】
チャック下部２２には、ウェーハチャック１０１をチャック保持部１０８に固定するためのネジ穴（横ネジ穴）２４が形成されている。ネジ穴２４は、ウェーハ１と真空領域を形成する側（チャック上部２１の上面側）ではなく、チャック下部２２側に形成されているので、ウェーハチャック１０１をアライメントに嵌合・締結固定することによりネジ穴２４から生じる微量の粉塵がウェーハ１（特に、ウェーハ裏面３２）に付着することがない。
【００２７】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る一実施形態のアライメント装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】ウェーハに生じるひずみとウェーハを支える箇所の関係を示すグラフである。
【図３】図１のウェーハチャックの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ウェーハ
２１  チャック上部（本体）
２２  チャック下部（嵌合筒部）
３０（３０１，３０２，３０３）  支持凸部
１０１  ウェーハチャック
１０２  アクチュエータ
１０３  真空供給源
１０４  電磁弁
１０５  センサ
３０４  貫通孔（真空通路の開口部）
【図１】
2010021324.tif 000003
【図２】
2010021324.tif 000004
【図３】
2010021324.tif 000005