(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置するための試料台と、この試料台を載置するための基台と、を備える基板載置台であって、
前記試料台は、
基板を負圧により吸着するために、上下面にわたって貫通する第１連通路を備え、
前記基台は、
真空源と連通する第２連通路と、
前記第２連通路と連通すると共に、上面であって前記第１連通路と対向する位置に形成され、前記真空源から負圧が供給される主吸着室と、
前記試料台を吸着するために、上面であって前記主吸着室と異なる位置に形成され、前記主吸着室を介して前記真空源から負圧が供給される副吸着室と、
前記主吸着室と前記副吸着室との間を連通するもので、前記主吸着室に供給された負圧を前記副吸着室に供給すると共に、前記主吸着室への負圧の供給が停止された後の前記副吸着室の外部気圧への復帰を前記主吸着室の外部気圧への復帰に比べて遅延させる第３連通路と、を備えたことを特徴とする基板載置台。
【請求項２】
請求項１に記載の基板載置台であって、
前記第３連通路は、その断面が気体の通過を抑制する微小形状を有することを特徴とする基板載置台。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板載置台であって、
前記第３連通路は、前記基台の上面に形成されている溝であることを特徴とする基板載置台。
【請求項４】
請求項１または２に記載の基板載置台であって、
前記第３連通路は、前記基台に穿孔された貫通孔であることを特徴とする基板載置台。
【請求項５】
請求項１に記載の基板載置台であって、
前記第３連通路は、前記基台に穿孔された貫通孔に前記副吸着室から前記主吸着室へ向けてのみ気体を通過させる逆止弁を備えて構成されたことを特徴とする基板載置台。
【請求項６】
請求項５に記載の基板載置台であって、
前記第３連通路は、少なくとも一部に小径部を備えており、
前記逆止弁は、前記小径部に対して前記主吸着室側の前記第３連通路内に嵌挿された球体を備えたことを特徴とする基板載置台。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、液晶用ガラス基板等の基板を載置するための試料台と、この試料台を載置するための基台とを備える基板載置台に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、シリコンウエハ表面の酸化膜であるＳｉＯ2膜に侵入した可動イオン（主に可動Ｎａイオン）によりトランジスタの特性が大きく影響を受けることから、シリコンウエハのＣ−Ｖ特性を用いてＳｉＯ2膜中の可動イオンの個数を推定する酸化膜評価が行われている。この場合、シリコンウエハは基板載置台に載置され、真空源から供給される負圧により基板載置台に吸着保持された状態で静電容量等の電気特性の測定が行われる。
【０００３】
上記基板載置台は、真空源に接続されて負圧が供給される金属から構成されたベースステージ（基台）と、このベースステージ上に載置され、真空源からの負圧により吸着保持されると共に、シリコンウエハと同材質であるシリコンから構成されたサンプルステージ（試料台）とから構成されており、シリコンウエハはこのサンプルステージ上に上記真空源からの負圧により吸着保持されるようになっている。
【０００４】
このように、サンプルステージを吸着によりベースステージ上に保持するのは、サンプルステージの洗浄時等にサンプルステージをベースステージから容易に取り外せるようにするためである。また、シリコンから構成されたサンプルステージを設けているのは、金属から構成されたベースステージ上に直接、シリコンウエハを載置すると、シリコンウエハが金属により汚染されるためである。
【０００５】
上記のように構成された基板載置台に載置されて電気特性が測定された後のシリコンウエハは、ベースステージへの負圧の供給が停止されて吸着が解除された後にアーム等で把持されて持ち上げられ、基板載置台から取り外されて次の工程に移動される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の基板載置台では、電気特性が測定された後のシリコンウエハをアーム等で把持して持ち上げ、基板載置台から次の工程に移動させるとき、シリコンウエハを急に持ち上げると、ベースステージへの負圧の供給が停止されてサンプルステージの吸着が解除されているため、シリコンウエハを持ち上げる際にシリコンウエハとサンプルステージとの間に生じる僅かな負圧によりサンプルステージがベースステージ上から浮き上がって所定位置からずれる虞があることから、ゆっくりと持ち上げなければならないという問題があった。
【０００７】
このような問題は、サンプルステージをベースステージに機械的に固定したり、サンプルステージをシリコンウエハとは別の真空ラインで吸着保持するようにしたりして、シリコンウエハを持ち上げるときにサンプルステージがベースステージ上に固着されているようにすれば解決することができる。
【０００８】
しかし、サンプルステージをベースステージに機械的に固定する場合には、サンプルステージに対して複雑な加工を施す必要が生じたり、コストアップの要因となったりするだけでなく、サンプルステージの洗浄時等にベースステージから容易に取り外せるという利点が損なわれることになる。また、サンプルステージを別の真空ラインで吸着保持する場合には、基板載置台を回転させる構造のときには構成がきわめて複雑になって大幅なコストアップの要因になる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、サンプルステージ等の試料台をベースステージ等の基台から容易に取り外すことができると共に、半導体ウエハ等の基板を持ち上げるときに試料台が基台から浮き上がることのない基板載置台を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を載置するための試料台と、この試料台を載置するための基台と、を備える基板載置台であって、前記試料台は、基板を負圧により吸着するために、上下面にわたって貫通する第１連通路を備え、前記基台は、真空源と連通する第２連通路と、前記第２連通路と連通すると共に、上面であって前記第１連通路と対向する位置に形成され、前記真空源から負圧が供給される主吸着室と、前記試料台を吸着するために、上面であって前記主吸着室と異なる位置に形成され、前記主吸着室を介して前記真空源から負圧が供給される副吸着室と、前記主吸着室と前記副吸着室との間を連通するもので、前記主吸着室に供給された負圧を前記副吸着室に供給すると共に、前記主吸着室への負圧の供給が停止された後の前記副吸着室の外部気圧への復帰を前記主吸着室の外部気圧への復帰に比べて遅延させる第３連通路と、を備えたことを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
上記構成によれば、基台に形成された主吸着室に真空源の負圧が第２連通路を通して供給されると、主吸着室の負圧により、基台に載置されている試料台が基台に吸着されると共に、第１連通路を介して供給される負圧により、試料台に載置されている基板が試料台に吸着される。また、主吸着室に負圧が供給されると、第３連通路を通して副吸着室も主吸着室と同じ負圧状態になり、この副吸着室の負圧により試料台を基台上に吸着する。
【００１２】
一方、主吸着室への負圧の供給が停止されると、主吸着室が大気圧等の外部気圧に戻ることにより主吸着室による試料台の基台への吸着が解除されると共に、試料台上の基板の吸着が解除される。また、主吸着室への負圧の供給が停止されても副吸着室は直ぐには外部気圧に戻らず、負圧の供給が停止された後も一定時間は試料台を基台上に吸着する。
【００１３】
また、本発明は、請求項１に記載の基板載置台であって、前記第３連通路は、その断面が気体の通過を抑制する微小形状を有するものである（請求項２）。
【００１４】
上記構成によれば、基台に形成された主吸着室に真空源から負圧が供給されると、その真空源の負圧が第３連通路を介して副吸着室に供給され、副吸着室が徐々に主吸着室と同じ負圧状態にされる。また、主吸着室への負圧の供給が停止されると、主吸着室は短時間で外部気圧に戻るが、副吸着室は第３連通路の断面が有する微小形状により徐々に外部気圧に戻り、副吸着室は真空源からの負圧の供給が停止された後も一定時間は試料台を基台上に吸着する。
【００１５】
また、本発明は、請求項１または２に記載の基板載置台であって、前記第３連通路は、前記基台の上面に形成されている溝であるものである（請求項３）。
【００１６】
上記構成によれば、基台に形成された主吸着室に真空源から負圧が供給されると、その真空源の負圧が基台の上面の溝を介して副吸着室に供給され、副吸着室が徐々に主吸着室と同じ負圧状態にされる。また、主吸着室への負圧の供給が停止されると、主吸着室は短時間で外部気圧に戻るが、副吸着室は溝を介して徐々に外部気圧に戻り、副吸着室は真空源からの負圧の供給が停止された後も一定時間は試料台を基台上に吸着する。
【００１７】
また、本発明は、請求項１または２に記載の基板載置台であって、前記第３連通路は、前記基台に穿孔された貫通孔であるものである（請求項４）。
【００１８】
上記構成によれば、基台に形成された主吸着室に真空源から負圧が供給されると、その真空源の負圧が基台の貫通孔を介して副吸着室に供給され、副吸着室が徐々に主吸着室と同じ負圧状態にされる。また、主吸着室への負圧の供給が停止されると、主吸着室は短時間で外部気圧に戻るが、副吸着室は貫通孔を介して徐々に外部気圧に戻り、副吸着室は真空源からの負圧の供給が停止された後も一定時間は試料台を基台上に吸着する。
【００１９】
また、本発明は、請求項１に記載の基板載置台であって、前記第３連通路は、前記基台に穿孔された貫通孔に前記副吸着室から前記主吸着室へ向けてのみ気体を通過させる逆止弁を備えて構成されたものである（請求項５）。
【００２０】
上記構成によれば、基台に形成された主吸着室に真空源から負圧が供給されると、その負圧が逆止弁を備えた第３連通路を介して副吸着室に供給され、略同時に副吸着室も主吸着室と同じ負圧状態となる。また、主吸着室への負圧の供給が停止されると、主吸着室は短時間で外部気圧に戻るが、逆止弁が作用して副吸着室は直ぐには外部気圧に戻らず、副吸着室は真空源からの負圧の供給が停止された後も一定時間は試料台を基台上に吸着する。
【００２１】
また、本発明は、請求項５に記載の基板載置台であって、前記第３連通路は、少なくとも一部に小径部を備えており、前記逆止弁は、前記小径部に対して前記主吸着室側の前記第３連通路内に嵌挿された球体を備えたものである（請求項６）。
【００２２】
上記構成によれば、基台に形成された主吸着室に真空源から負圧が供給されると、その負圧により球体が第３連通路内において主吸着室側に移動して第３連通路が開放状態となり、主吸着室に供給された負圧が第３連通路を介して副吸着室に供給される。また、主吸着室への負圧の供給が停止されると、主吸着室は短時間で外部気圧に戻るが、副吸着室は、主吸着室側に移動していた球体が小径部側に戻って第３連通路が閉塞状態となる結果、直ぐには外部気圧に戻らず、副吸着室は真空源からの負圧の供給が停止された後も一定時間は試料台を基台上に吸着する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る基板載置台が適用された半導体ウエハの電気特性測定装置の概略構成を示す図である。この図に示す半導体ウエハの電気特性測定装置は、酸化膜の形成されたシリコンウエハのＣ−Ｖ特性等の電気特性を非接触状態で測定するもので、シリコンウエハ１０を収納する測定部２０と、光量測定器２２と、インピーダンスメータ２４と、位置制御装置２６と、真空源２８と、全体の動作を制御するホストコントローラ２９とを備えている。
【００２４】
測定部２０は、シリコンウエハ１０を真空源からの負圧により吸着する本発明に係る基板載置台３０と、この基板載置台３０を回転可能に支持する支持台３２と、基板載置台３０を中心軸の回りに回転させる載置台回転装置３４と、支持台３２をＸ軸方向（図中の左右方向）に移動させる支持台移動装置３６と、基板載置台３０に真空源２８の負圧を供給する配管３８と、シリコンウエハ１０と対向する位置に配設されたセンサヘッド４０と、センサヘッド４０を固定する支持筒４２と、支持筒４２を上下方向に移動させてセンサヘッド４０をシリコンウエハ１０に近接させるセンサ位置調節手段４４とを備えている。
【００２５】
基板載置台３０は、配管３８を介して真空源２８に接続されるベースステージ（基台）３１０と、このベースステージ３１０上に配設されると共に、上面にシリコンウエハ１０が載置されるサンプルステージ（試料台）３３０とから構成されている。なお、この基板載置台３０の詳細な構成については後述する。
【００２６】
載置台回転装置３４は、駆動モータ３４１と、この駆動モータ３４１の回転を支持台３２に回転可能に支持された基板載置部３０の後述する回転支持部３１２に伝達する伝達機構３４２とから構成され、駆動モータ３４１が回転することにより基板載置台３０がその中心軸の回りに回転可能となっている。なお、駆動モータ３４１は、支持台３２に延設された図略の支柱に取り付けられ、支持台３２と一緒に移動可能になっている。
【００２７】
支持台駆動装置３６は、水平方向に配設されたボールねじ３６１と、ボールねじ３６１を回転駆動する駆動モータ３６２とから構成されると共に、支持台３２がボールねじ３４１に連結されており、ボールねじ３４１が回転することにより支持台３２がＸ軸方向に移動可能となっている。
【００２８】
配管３８は、支持台３２と一緒にＸ軸方向に移動できるように少なくとも基板載置台３０側がフレキシブルな構成とされている。また、配管３８には、外部と連通して基板載置台３０に供給されている負圧を大気圧等の外部気圧に戻すための電磁バルブ３８１が配設されている。
【００２９】
センサヘッド４０は、レーザ光導入用の直角プリズム４０１と、この直角プリズム４０１の底面に接着されると共に、光学ガラスで形成された底面４０２ａと斜面４０２ｂとを有するセンサ本体４０２とから構成されている。このセンサ本体４０２は、図示は省略しているが、その底面４０２ａの中央部に配設されたリング状の電気特性測定用電極、この電気特性測定用電極の外周に配設された３個の平行度調整用電極等を備えている。
【００３０】
支持筒４２は、その下部にセンサヘッド４０を支持すると共に、その周面にレーザ発信器４６と、受光センサ４８とを備えている。この構成において、レーザ発信器４６から発射されたレーザ光は直角プリズム４０１を通ってセンサ本体４０２に導入され、センサ本体４０２の底面４０２ａで反射された後に受光センサ４８で受光されるようになっている。この受光センサ４８で受光されたレーザ光は、光量測定器２２によりその光量が測定され、この光量に基づいてセンサ本体４０２とシリコンウエハ１０表面の酸化膜との間隔（以下、ギャップ寸法と呼ぶ。）が測定されるようになっている。
【００３１】
センサ位置調節手段４４は、フランジ５０の上部に配設されたステッピングモータ５２と、フランジ５０と支持筒４２との間に配設された３個の圧電アクチュエータ５４，５６，５８とから構成され、位置制御装置２６によりその駆動が制御されるようになっている。すなわち、センサヘッド４０は、センサ本体４０２の底面４０２ａで反射されたレーザ光の光量を光量測定器２２により測定しつつステッピングモータ５２が駆動されてシリコンウエハ１０表面の酸化膜とのギャップ寸法が所定の値になる位置に移動される。
【００３２】
また、センサヘッド４０は、ステッピングモータ５２による位置調節が終了した後に、上記のようにレーザ光の光量を光量測定器２２により測定しつつ圧電アクチュエータ５４，５６，５８が駆動されて上記ギャップ寸法が微調整される。そして、センサ本体４０２の３個の平行度調整用電極とシリコンウエハ１０裏面（基板載置台３０側）との間の各静電容量がインピーダンスメータ２４によって測定され、各静電容量が略同一の値になるように各圧電アクチュエータ５４，５６，５８が駆動されてシリコンウエハ１０に対する傾きが微調整されるようになっている。
【００３３】
上記のように構成された基板の電気特性測定装置では、例えば、シリコンウエハ１０の表裏間にバイアス電圧をかけた状態でセンサ本体４０２の電気特性測定用電極とシリコンウエハ１０裏面との間の静電容量をインピーダンスメータ２４で測定することにより、シリコンウエハ１０のＣ−Ｖ特性を求めることができる。すなわち、インピーダンスメータ２４で測定された静電容量は、電気特性測定用電極とシリコンウエハ１０表面の酸化膜とのギャップの静電容量Ｃｇと、酸化膜の静電容量Ｃｉと、シリコンウエハ１０の静電容量Ｃｓとの直列合成容量Ｃｔである。一方、シリコンウエハ１０のＣ−Ｖ特性は、酸化膜の静電容量Ｃｉと、シリコンウエハ１０の静電容量Ｃｓとの直列合成容量Ｃｔａの電圧依存性を表すものである。
【００３４】
従って、上記のようにシリコンウエハ１０にバイアス電圧をかけた状態で合成容量Ｃｔを測定し、その値から電気特性測定用電極とシリコンウエハ１０の酸化膜とのギャップの静電容量Ｃｇを減算して合成容量Ｃｔａを得、それによりシリコンウエハ１０のＣ−Ｖ特性を得ることができる。なお、静電容量Ｃｇは次のようにして得られる。すなわち、電気特性測定用電極とシリコンウエハ１０の酸化膜とのギャップ寸法がレーザ発信器４６から発射されたレーザ光のセンサ本体４０２の底面４０２ａで反射された光量を測定することにより得られるので、このギャップ寸法、電気特性測定用電極の面積及び空気の誘電率から静電容量Ｃｇを計算により得ることができる。
【００３５】
図２乃至図４は、基板載置台３０の構成を示す図で、図２は基板載置台３０の縦断面図、図３はベースステージ３１０の平面図、図４はサンプルステージ３３０の平面図である。これらの図において、ベースステージ３１０は、金属材料で構成されると共に、上部に位置する円板状のステージ本体３１１と、下部に位置し、ステージ本体３１１の中心部から下方に突出する円柱状の回転支持部３１２とから構成されている。
【００３６】
ステージ本体３１１の上部には、その中央部に上面に開口する主吸着室３１３が形成され、この主吸着室３１３の周囲に上面に開口する複数（図示では４個）の副吸着室３１４が両者を区画する隔壁３１５を介して形成されている。この主吸着室３１３は、ベースステージ３１０上に載置されるサンプルステージ３３０をベースステージ３１０上に吸着すると共に、サンプルステージ３３０上に載置されるシリコンウエハ１０をサンプルステージ３３０上に吸着するためのものであり、副吸着室３１４は、ベースステージ３１０上に載置されるサンプルステージ３３０を主吸着室３１０と共にベースステージ３１０上に吸着するためのものである。
【００３７】
また、ステージ本体３１１と回転支持部３１２の中心部には、真空源２８から主吸着室３１３に負圧を供給する貫通孔からなる連通路３１６が形成されると共に、各隔壁３１５の上面には、各副吸着室３１４に真空源２８からの負圧を主吸着室３１３を介して供給する溝からなる連通路３１７が形成されている。連通路３１６は、主吸着室３１３に負圧を供給するときには短時間で負圧が供給でき、主吸着室３１３を大気圧等の外部気圧に戻すときには短時間で外部気圧に戻せるような大きな断面積（例えば、１２．６ｍｍ２程度）を有するものである。一方、連通路３１７は、気体の通過を抑制して負圧の供給が停止された後の副吸着室３１４の外部気圧への復帰を主吸着室３１３の外部気圧への復帰に比べて遅延させることにより、負圧の供給が停止されて主吸着室３１３が外部気圧に戻った後も一定時間だけは副吸着室３１４を負圧状態に維持できるような微小な断面積（例えば、０．１０ｍｍ２程度）を有するものである。
【００３８】
また、ステージ本体３１１の主吸着室３１３内には、ベースステージ３１０上に載置されるサンプルステージ３３０を位置決めする複数（図示では２個）のピン体３１８が立直状に配設されている。このピン体３１８は、一端がステージ本体３１１に埋め込まれ、他端が主吸着室３１３の開口面よりも上方に突出するようになっている。
【００３９】
サンプルステージ３３０は、シリコンウエハ１０と同材質のシリコンで円板状に構成されると共に、ベースステージ３１０上に主吸着室３１３と各副吸着室３１４とを覆うようにして載置されるもので、主吸着室３１３と対向する位置に上下面を貫通する貫通孔からなる複数の連通路３３１がリング状に配列されて形成されている。これらの連通路３３１は、サンプルステージ３３０の上面に主吸着室３１３から負圧を供給し、サンプルステージ３３０上に載置されるシリコンウエハ１０をサンプルステージ３３０上に吸着するためのものである。
【００４０】
また、サンプルステージ３３０の上面には、中心部から周端部にかけて放射状に伸びると共に、連通路３３１と交差する位置に形成された複数の直線溝３３２と、周端部に形成されると共に、各直線溝３３２の端縁と接続された第１のリング溝３３３と、この第１のリング溝３３３と各連通路３３１との間に形成されると共に、各直線溝３３２と交差する第２のリング溝３３４とが配設されている。このように、サンプルステージ３３０の上面に複数の直線溝３３２と第１及び第２のリング溝３３３，３３４とを形成することにより、主吸着室３１３に供給された負圧が連通路３３１及び各溝３３２，３３３，３３４を介してサンプルステージ３３０上に載置されるシリコンウエハ１０に均一に供給されることになり、シリコンウエハ１０の水平度が正確に維持されることになる。
【００４１】
また、サンプルステージ３３０の下面には、ベースステージ３１０の主吸着室３１３内に配設されたピン体３１８と対向する位置にピン体３１８の他端と嵌合する嵌合溝３３５が形成されている。これにより、サンプルステージ３３０をベースステージ３１０上に載置するときには、嵌合溝３３５をピン体３１８の他端に嵌合するようにすることにより、ベースステージ３１０とサンプルステージ３３０とを相互に位置決めすることができるようになる。
【００４２】
上記のように構成された図２乃至図４に示す基板載置台３０では、アーム等により把持されたシリコンウエハ１０がサンプルステージ３３０上に載置されると、ホストコントローラ２９の制御により配管３８の電磁弁３８１が閉じられると共に、真空源２８が作動して配管３８及び連通路３１６を介してベースステージ３１０の主吸着室３１３に負圧が供給される。これにより、図５に示すように、主吸着室３１３内は短い時間ｔ１で真空源２８と同じ負圧にまで減圧されてサンプルステージ３３０がベースステージ３１０上に吸着されると共に、シリコンウエハ１０がサンプルステージ３３０上に吸着される。
【００４３】
一方、副吸着室３１４は、図５に示すように、主吸着室３１３が減圧されることにより断面積の小さな連通路３１７を介して徐々に減圧され、時間ｔ１よりも遅い時間ｔ２後に主吸着室３１３と同じ負圧状態となり、主吸着室３１３と一緒にサンプルステージ３３０をベースステージ３１０上に吸着する。
【００４４】
そして、基板載置台３０に吸着保持された状態でシリコンウエハ１０の電気特性の測定が終了すると、ホストコントローラ２９の制御により配管３８の電磁弁３８１が開放されると共に、真空源２８の作動が停止される。これにより、図５に示すように、主吸着室３１３内は短い時間ｔ３で外部気圧に戻り、主吸着室３１３によるサンプルステージ３３０の吸着が解除されると共に、シリコンウエハ１０の吸着が解除される。
【００４５】
一方、各副吸着室３１４は、図５に示すように、主吸着室３１３が外部気圧に戻ることによって断面積の小さな第２の連通路３１７を介して徐々に外部気圧に戻り、時間ｔ３よりも遅い時間ｔ４後に主吸着室３１３と同じ外部気圧となる。従って、電磁弁３８１が開放され、真空源２８が停止されて時間ｔ３が経過した後、時間ｔ４に達するまでのできるだけ早い時間内にシリコンウエハ１０をアーム等により把持してサンプルステージ３３０上から取り外すようにすると、その取外し時にサンプルステージ３３０がベースステージ３１０から浮き上がって所定位置からずれるようなことがなくなる。
【００４６】
なお、上記の図２乃至図４に示す構成の基板載置台３０では、ベースステージ３１０の連通路３１７は、隔壁３１５の上面に形成した溝により構成されているが、隔壁３１５に主吸着室３１３と副吸着室３１４とを連通するように形成された貫通孔によって構成することもできる。また、連通路３１７を隔壁３１５の上面に形成した溝により構成する場合、その溝を蛇行状に形成する等して経路が長くなるようにすると、副吸着室３１４の外部気圧に戻る時間をより遅延させることができる。また、連通路３１７を隔壁３１５に形成した貫通孔により構成する場合、その貫通孔を斜めに形成する等して経路が長くなるようにすると、副吸着室３１４の外部気圧に戻る時間をより遅延させることができる。また、主吸着室３１３及び副吸着室３１４の位置や個数等については図示のものに限定されるものではない。
【００４７】
図６乃至図８は、ベースステージ３１０´及びサンプルステージ３３０´からなる基板載置台３０の別の構成を示す図である。図６は基板載置台３０の縦断面図、図７はベースステージ３１０´の平面図、図８はサンプルステージ３３０´の平面図である。これらの図において、ベースステージ３１０´は、金属材料で構成されると共に、上部に位置する円板状のステージ本体３１１´と、下部に位置し、ステージ本体３１１´の中心部から下方に突出する円柱状の回転支持部３１２´とから構成されている。
【００４８】
ステージ本体３１１´の上部には、上面に開口すると共に、周端部に配設されたリング状吸着室３１３´ａと、このリング状吸着室３１３´ａと連通された中心部を通る直線状吸着室３１３´ｂとからなる主吸着室３１３´が形成されている。この主吸着室３１３´のリング状吸着室３１３´ａは、等間隔で配列された複数（図示では８個）の円形の大径部３１３´ｃと、各大径部３１３´ｃを連通させる弧状の連通部３１３´ｄとから構成されている。なお、直線状吸着室３１３´ｂは、リング状吸着室３１３´ａの任意の１個の大径部３１３´ｃと連通されている。
【００４９】
また、ステージ本体３１１´の上部には、上面に開口すると共に、主吸着室３１３´のリング状吸着室３１３´ａの内側であって直線状吸着室３１３´ｂを取り囲む位置に略Ｕ字状の副吸着室３１４´が両者を区画する隔壁３１５´を介して形成されている。この主吸着室３１３´は、ベースステージ３１０´上に載置されるサンプルステージ３３０´をベースステージ３１０´上に吸着すると共に、サンプルステージ３３０´上に載置されるシリコンウエハ１０をサンプルステージ３３０´上に吸着するためのものであり、副吸着室３１４´は、ベースステージ３１０´上に載置されるサンプルステージ３３０´を主吸着室３１３´と共にベースステージ３１０´上に吸着するためのものである。
【００５０】
また、ステージ本体３１１´と回転支持部３１２´の中心部には、真空源２８から主吸着室３１３´に負圧を供給する貫通孔からなる連通路３１６´が形成されると共に、隔壁３１５´とその近傍には、副吸着室３１４´に真空源２８からの負圧を主吸着室３１３´を介して供給する連通路３１７´が形成されている。この連通路３１７´は、隔壁３１５´に沿って上下方向に形成された縦通路３１７´ａと隔壁３１５´を横切って形成された横通路３１７´ｂとから構成されている。縦通路３１７´ａは、その上部に筒状の大径部３１７´ｃ（断面円形だけでなく断面角形等も含む。）と下部に小径部３１７´ｄを有している。そして、この大径部３１７´ｃ内には、ゴム等の弾性材料等からなるＯ形状のリング体３２１が配設され、このリング体３２１上に金属材料等からなる球体３２２が上下動可能に配設されている。この大径部３１７´ｃ内に配設されたリング体３２１と球体３２２とは、副吸着室３１４´側から主吸着室３１３´側にのみ気体を通過させる逆止弁（チャック弁）３２３を構成している。
【００５１】
上記連通路３１６´は、図２及び図３に示す構成と同様に、主吸着室３１３´に負圧を供給するときには短時間で負圧が供給でき、主吸着室３１３´を大気圧等の外部気圧に戻すときには短時間で外部気圧に戻せるような大きな断面積（例えば、１２．６ｍｍ２程度）を有している。また、連通路３１７´は、逆止弁３２３を有しているために図２及び図３に示す場合のような微小な断面積にする必要がないことから、小さな断面積の箇所でも連通路３１６´と略同じ断面積を有している。また、図示は省略しているが、図２及び図３に示す場合と同様に、ステージ本体３１１´の主吸着室３１３´を構成する所定の大径部３１３´ｃ内には、ベースステージ３１０´上に載置されるサンプルステージ３３０´を位置決めするピン体が立直状に配設されている。
【００５２】
サンプルステージ３３０´は、シリコンウエハ１０と同材質のシリコンで円板状に構成されると共に、ベースステージ３１０´上に主吸着室３１３´と副吸着室３１４´とを覆うようにして載置されるもので、主吸着室３１３´の各大径部３１３´ｃと対向する位置に上下面を貫通する貫通孔からなる複数（図示では８個）の連通路３３１´が形成されている。これらの連通路３３１´は、サンプルステージ３３０´の上面に主吸着室３１３´から負圧を供給し、サンプルステージ３３０´上に載置されるシリコンウエハ１０をサンプルステージ３３０´上に吸着するためのものである。
【００５３】
また、サンプルステージ３３０´の上面には、中心部から周端部にかけて放射状に伸びると共に、連通路３３１´と交差する位置に形成された複数の直線溝３３２´と、周端部に形成されると共に、各直線溝３３２´の端縁と連通された第１のリング溝３３３´と、連通路３３１´よりも中心部寄りの位置に形成されると共に、各直線溝３３２´と交差する第２のリング溝３３４´とが配設されている。このように、サンプルステージ３３０´の上面に複数の直線溝３３２´と第１及び第２のリング溝３３３´，３３４´とを形成することにより、主吸着室３１３´に供給された負圧が連通路３３１´と各溝３３２´，３３３´，３３４´とを介してサンプルステージ３３０´上に載置されるシリコンウエハ１０に均一に供給されることになり、シリコンウエハ１０の水平度が正確に維持されることになる。
【００５４】
また、サンプルステージ３３０´の下面には、図示は省略するが、ステージ３１０´の主吸着室３１３´を構成する大径部３１３´ｃ内に配設されたピン体と対向する位置にそのピン体と嵌合する嵌合溝が形成されている。これにより、サンプルステージ３３０´をベースステージ３１０´上に載置するときには、嵌合溝をピン体に嵌合することにより、ベースステージ３１０´とサンプルステージ３３０´とを相互に位置決めすることができるようになる。
【００５５】
上記のように構成された図６乃至図８に示す基板載置台３０では、アーム等により把持されたシリコンウエハ１０がサンプルステージ３３０´上に載置されると、ホストコントローラ２９の制御により配管３８の電磁弁３８１が閉じられると共に、真空源２８が作動して配管３８及び連通路３１６´を介してベースステージ３１０´の主吸着室３１３´に負圧が供給される。これにより、図９に示すように、主吸着室３１３´内は短い時間ｔ１で真空源２８と同じ負圧にまで減圧される。
【００５６】
一方、副吸着室３１４´内も、主吸着室３１３´に負圧が供給されるのと略同時に逆止弁３２３の球体３２２が大径部３１７´ｃ内において負圧により主吸着室３１３´側に吸引されてリング体３２１から浮き上がることにより連通路３１７´が開放される結果、図９に示すように、主吸着室３１３´内と略同じ短い時間ｔ２で真空源２８と同じ負圧にまで減圧される。このため、サンプルステージ３３０´が主吸着室３１３´の負圧と副吸着室３１４´の負圧とにより略同時にベースステージ３１０´上に吸着されると共に、シリコンウエハ１０が主吸着室３１３´の負圧によりサンプルステージ３３０´上に吸着される。
【００５７】
そして、基板載置台３０に吸着保持された状態でシリコンウエハ１０の電気特性の測定が終了すると、ホストコントローラ２９の制御により配管３８の電磁弁３８１が開放されると共に、真空源２８の作動が停止される。これにより、図９に示すように、主吸着室３１３´内は短い時間ｔ３で外部気圧に戻り、主吸着室３１３´によるサンプルステージ３３０´の吸着が解除されると共に、シリコンウエハ１０の吸着が解除される。
【００５８】
一方、副吸着室３１４´内は、主吸着室３１３´内が外部気圧に戻ることによって逆止弁３２３の球体３２２がリング体３２１上に落下し、連通路３１７´が遮断される結果、主吸着室３１３´が外部気圧に戻っても直ぐには外部気圧には戻らず、図９に示すように、リング体３２１と球体３２２との間やベースステージ３１０´とサンプルステージ３３０´との間等に不可避的に形成される隙間を介して徐々に外部気圧に戻り、所定の時間ｔ４後に主吸着室３１３´と同じ外部気圧となる。従って、電磁弁３８１が開放され、真空源２８が停止されて時間ｔ３が経過した後、時間ｔ４に達するまでのできるだけ早い時間内にシリコンウエハ１０をアーム等により把持してサンプルステージ３３０´上から取り外すようにすると、その取外し時にサンプルステージ３３０´がベースステージ３１０´から浮き上がって所定位置からずれるようなことがなくなる。
【００５９】
図１０は、図６乃至図８に示す構造の基板載置台３０において、主吸着室３１３´に負圧が供給されたときに主吸着室３１３´及び副吸着室３１４´が真空源２８と同じ負圧に達するまでの時間の実測値と、主吸着室３１３´への負圧の供給が停止されたときに主吸着室３１３´及び副吸着室３１４´が外部気圧に達するまでの時間の実測値とを示す図である。この実測値では、主吸着室３１３´と副吸着室３１４´とは、主吸着室３１３´に負圧が供給され後、略同じ約３秒で真空源２８と同じ負圧にまで減圧される。
【００６０】
また、主吸着室３１３´への負圧の供給が停止された後、主吸着室３１３´は約２秒で外部気圧に戻るが、副吸着室３１４´は約３０秒かかって外部気圧に戻る。そして、この実施形態の場合には、負圧の供給が停止された後、副吸着室３１４´内が約４３０Ｔｏｒｒになる約９秒以内であればシリコンウエハ１０をサンプルステージ３３０´から急に持ち上げてもサンプルステージ３３０´がベースステージ３１０´から浮き上がることはなかった。
【００６１】
なお、上記の図６乃至図８に示す構成の基板載置台３０では、逆止弁３２３はリング体３２１と球体３２２とで構成されているが、リング体３２１を取り除いて球体３２２のみで構成することもできる。また、連通路３１７´は、縦通路３１７´ａの上部に球体３２２が配設される大径部３１７´ｃを形成しているが、縦通路３１７´ａ又は連通路３１７´全体を球体３２２が配設可能な断面積を有するようにし、縦通路３１７´ａの一部に球体３２２を係止可能な小径部（断面円形だけでなく断面角形等も含む。）を形成し、縦通路３１７´ａ内の上記小径部に対して主吸着室３１３´側に球体３２２を配設するようにしてもよい。また、逆止弁３２３は、球体３２２を備えたものに代えて他の公知の構造で構成することもできる。さらに、主吸着室３１３´及び副吸着室３１４´の位置や個数等については図示のものに限定されるものではない。
【００６２】
また、図２乃至図４、及び図６乃至図８に示す構成の基板載置台３０において、連通路３１６，３１６´、連通路３１７，３１７´及び連通路３３１，３３１´の断面積、主吸着室３１３，３１３´及び副吸着室３１４，３１４´の容積等は、サンプルステージ３３０，３３０´の重さ、主吸着室３１３，３１３´への負圧供給が停止された後の副吸着室３１４，３１４´の負圧を維持する時間等によって適宜、設定されることになる。
【００６３】
また、上記の実施形態では、本発明に係る基板載置台３０を半導体ウエハの電気特性測定装置に適用した場合について説明したが、半導体ウエハを吸着保持する必要のあるものであれば、電気特性測定装置以外の他の装置にも適用することが可能である。また、本発明に係る基板載置台３０は、半導体ウエハに限らず、液晶用ガラス基板等の他の種々の基板にも適用が可能であり、半導体ウエハ以外の基板の場合にはサンプルステージ３３０，３３０´を金属材料で構成することも可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板載置台によれば、主吸着室への負圧の供給が停止されると試料台に載置された基板の吸着は解除されるが、副吸着室はすぐには外部気圧に戻らず、負圧の供給が停止された後も一定時間試料台を基台上に吸着しているので、副吸着室による基台上の試料台の吸着が解除されない間に吸着の解除された基板を持ち上げるようにすれば、基板を持ち上げるときに試料台が基台から浮き上がるのを阻止することができる。また、試料台は基台上に載置されているだけであるので吸着が解除された後であれば基台から容易に取り外すことができる。
【００６５】
また、本発明の基板載置台によれば、第３連通路の断面は気体の通過を抑制する微小形状を有するものであるので、副吸着室の外部気圧への復帰を主吸着室の外部気圧への復帰に比べて確実に遅延させることができる。
【００６６】
また、本発明の基板載置台によれば、第３連通路が、基台の上面に形成された溝であるため、第３連通路を容易に構成することができると共に、基板載置台のコストダウンを図ることができる。
【００６７】
また、本発明の基板載置台によれば、第３連通路が、基台に穿設された貫通孔であるため、第３連通路を容易に構成することができると共に、副吸着室を確実に機能させることができる。
【００６８】
また、本発明の基板載置台によれば、第３連通路が、貫通孔に副吸着室から主吸着室へ向けてのみ気体を通過させる逆止弁を備えて構成されているので、この逆止弁により副吸着室の外部気圧への復帰を主吸着室の外部気圧への復帰に比べてさらに確実に遅延させることができると共に、副吸着室の負圧を比較的長時間維持することができ、試料台上の基板を持ち上げるときに試料台の浮き上がりを確実に阻止することができる。
【００６９】
また、本発明の基板載置台によれば、第３連通路は少なくとも一部に小径部を備えており、小径部に対して主吸着室側の第３連通路内に嵌挿された球体が逆止弁としての機能を有しているので、副吸着室から主吸着室へ向けてのみ気体を通過させる逆止弁を簡単な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る基板載置台が適用された基板の電気特性測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】  本発明の一実施形態に係る基板載置台の縦断面図である。
【図３】  図２に示す基板載置台を構成するベースステージの平面図である。
【図４】  図２に示す基板載置台を構成するサンプルステージの平面図である。
【図５】  図２に示す基板載置台の真空源、主吸着室及び副吸着室の負圧関係を説明するタイムチャートである。
【図６】  本発明の別の実施形態に係る基板載置台の縦断面図である。
【図７】  図６に示す基板載置台を構成するベースステージの平面図である。
【図８】  図６に示す基板載置台を構成するサンプルステージの平面図である。
【図９】  図６に示す基板載置台の真空源、主吸着室及び副吸着室の負圧関係を説明するタイムチャートである。
【図１０】  図６に示す基板載置台の真空源、主吸着室及び副吸着室の負圧関係の実測値を示す図である。
【符号の説明】
１０  シリコンウエハ（基板）
２０  測定部
２２  光量測定器
２４  インピーダンスメータ
２６  位置制御装置
２８  真空源
２９  ホストコントローラ
３０  基板載置台
３１０，３１０´  ベースステージ（基台）
３３０，３３０´  サンプルステージ（試料台）
３１３，３１３´  主吸着室
３１４，３１４´  副吸着室
３１５，３１５´  隔壁
３１６，３１６´  連通路（第２連通路）
３１７，３１７´  連通路（第３連通路）
３２１  リング体
３２２  球体
３２３  逆止弁
３３１，３３１´  連通路（第１連通路）
３１７´ａ  縦通路
３１７´ｂ  横通路
３１７´ｃ  大径部
３１７´ｄ  小径部
【図１】
0003676520.tif 000002
【図２】
0003676520.tif 000003
【図３】
0003676520.tif 000004
【図４】
0003676520.tif 000005
【図５】
0003676520.tif 000006
【図６】
0003676520.tif 000007
【図７】
0003676520.tif 000008
【図８】
0003676520.tif 000009
【図９】
0003676520.tif 000010
【図１０】
0003676520.tif 000011