(57)【要約】【課題】  半導体基板に加わる摩擦力を抑えて半導体基板をステージに固定することができる吸着装置を提供する。【解決手段】  静電チャック１１は、ステージ１３を有する。ステージ１３は、ウエハ１２の周縁部近傍を吸着することが可能な第１吸着部１６と、ウエハ１２の中央部近傍を吸着することが可能な第２吸着部１７とを有する。第１吸着部１６には、第１電極１９及び第２電極２０が設けられている。第２吸着部１７には、第３電極２１及び第４電極２２が設けられている。第１吸着部１６の第１電極１９及び第２電極２０のみに電圧を印加して、ステージ１３に対し凸状に湾曲したウエハ１２の周縁部１２ｂのみを吸着する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体的に湾曲している半導体基板であって、前記半導体基板の周縁部近傍がステージの表面に当接した状態で載置されている前記半導体基板の前記周縁部近傍を吸着することにより、前記表面に固定するための前記ステージを含むことを特徴とする吸着装置。
【請求項２】
全体的に湾曲している半導体基板であって、前記半導体基板の周縁部近傍がステージの表面に当接した状態で載置されている前記半導体基板の前記周縁部近傍を吸着することにより前記表面に固定するための前記ステージにおける第１吸着部と、
前記半導体基板の中央部近傍が前記表面に当接した状態で載置されている前記半導体基板の前記中央部近傍を吸着することにより前記表面に固定するための前記ステージにおける第２吸着部と、を含むことを特徴とする吸着装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の吸着装置であって、
前記ステージは、静電力によって前記半導体基板を吸着することを特徴とする吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、静電力により半導体基板を固定する吸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記した吸着装置の１つに、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載のような、静電力を利用して半導体基板を吸着する静電チャックがある。前記静電チャックは、図３（ａ）に示すように、半導体基板１０２の裏面１０２ａを吸着することが可能なステージ１０３を有する。このステージ１０３によって、半導体基板１０２の裏面１０２ａ全体が吸着される。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３１７３７号公報
【特許文献２】特開２００２−９１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、半導体基板１０２が凸状（“へ”の字状）に湾曲した状態であっても、半導体基板１０２の裏面１０２ａ全体が吸着されるので、図３（ｂ）に示すように、凸状に湾曲した状態から平らな状態に半導体基板１０２が矯正される。これにより、ステージ１０３と接触している半導体基板１０２の周縁部１０２ｂが、半導体基板１０２の外周方向に移動する。このとき、半導体基板１０２の周縁部１０２ｂには、ステージ１０３に吸着される力と、外周方向に移動する力が加わるので、周縁部１０２ｂがステージ１０３を擦り、その結果、周縁部１０２ｂが欠けてしまうこという問題があった。
【０００５】
本発明は、半導体基板に加わる摩擦力を抑えて半導体基板をステージに固定することができる吸着装置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】
上記目的を達成するために、本発明に係る吸着装置は、全体的に湾曲している半導体基板であって、前記半導体基板の周縁部近傍がステージの表面に当接した状態で載置されている前記半導体基板の前記周縁部近傍を吸着することにより、前記表面に固定するための前記ステージを含む。
【０００７】
この構成によれば、半導体基板の周縁部近傍を吸着するので、半導体基板の周縁部近傍は吸着されるものの、凸状に湾曲した半導体基板の中央部近傍が吸着されないことから、半導体基板を凸状に湾曲した状態から平らな状態に矯正（変形）されることを防ぎ、これにより、半導体基板の平坦化に起因する、半導体基板の周縁部が半導体基板の外周方向に向かって擦ることを抑えられる。その結果、半導体基板の周縁部にかかる力が抑えられ、これにより、周縁部が欠けることを低減することができる。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る吸着装置は、全体的に湾曲している半導体基板であって、前記半導体基板の周縁部近傍がステージの表面に当接した状態で載置されている前記半導体基板の前記周縁部近傍を吸着することにより前記表面に固定するための前記ステージにおける第１吸着部と、前記半導体基板の中央部近傍が前記表面に当接した状態で載置されている前記半導体基板の前記中央部近傍を吸着することにより前記表面に固定するための前記ステージにおける第２吸着部と、を含む。
【０００９】
この構成によれば、第１吸着部によって、半導体基板の周縁部近傍がステージ表面に当接した状態の半導体基板（凸状に湾曲した半導体基板）の周縁部近傍を吸着するので、半導体基板の周縁部近傍は吸着されるものの、凸状に湾曲した半導体基板の中央部近傍が吸着されないことから、半導体基板を凸状に湾曲した状態から平らな状態に矯正（変形）されることを防ぎ、これにより、半導体基板の平坦化に起因する、半導体基板の周縁部が半導体基板の外周方向に向かって擦ることを抑えられる。その結果、半導体基板の周縁部にかかる力が抑えられ、これにより、周縁部が欠けることを低減することができる。
一方、第２吸着部によって、半導体基板の中央部近傍がステージ表面に当接した状態の半導体基板（凹状に湾曲した半導体基板）の中央部近傍を吸着するので、半導体基板の中央部近傍は吸着されるものの、凹状に湾曲した半導体基板の周縁部近傍が吸着されないことから、半導体基板を凹状に湾曲した状態から平らな状態に矯正されることを防ぎ、これにより、半導体基板とステージとが擦れることを低減することができる。
【００１０】
本発明に係る吸着装置は、前記ステージは、静電力によって前記半導体基板を吸着することが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、静電力による吸着なので、半導体基板とステージとの間に空気が存在した状態であっても、半導体基板が変形することを抑えて固定することが可能となり、これにより、半導体基板とステージとが擦れることを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る半導体基板の吸着装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、吸着装置としての静電チャックの構造を示す模式図である。同図（ａ）は、静電チャックを上方からみた模式平面図であり、同図（ｂ）は、静電チャックの構造を示す模式断面図である。静電チャック１１による吸着方法は、公知の方法である、半導体基板としてのウエハ１２とステージ１３との間に静電力を発生させて、ウエハ１２をステージ１３に吸着させている。静電チャックの構造は、代表的なものとして単極形及び双極形がある。以下、双極形である静電チャック１１の構造を、図１を参照しながら説明する。
【００１４】
図１に示すように、静電チャック１１は、例えば、（＋）電圧及び（−）電圧を印加してウエハ１２を吸着し、ステージ１３と、第１電源１４と、第２電源１５とを有する。
【００１５】
ステージ１３は、ウエハ１２を固定したり、ウエハ１２に熱を加えたりするために用いられ、例えば、セラミックやアルミナなどの絶縁体からなる。ステージ１３は、例えば、ステージ１３とウエハ１２の裏面との間にガスを充填させることが可能となっており、ガスを介してウエハを加熱させている。ステージ１３は、ステージ１３における外周側に配置された第１吸着部１６と、ステージ１３における中央部に配置された第２吸着部１７と、ステージの下側に設けられた支柱１８とを有する。
【００１６】
第１吸着部１６は、ウエハ１２の周縁部１２ｂ（図２参照）がステージ１３の表面に当接した状態で載置されているウエハ１２（以下、「凸状に湾曲したウエハ１２」という。）を吸着するために設けられている。第１吸着部１６には、第１電極１９と、第２電極２０とが設けられている。第１電極１９及び第２電極２０は、例えば、銅からなる。
【００１７】
第１電極１９は、第１吸着部１６の同心円上に、例えば、第１吸着部１６における外周側に設けられている。第１電極１９は、外部電源である第１電源１４に電気的に接続されており、第１電源１４によって、例えば（＋）の電圧が印加される。
【００１８】
第２電極２０は、第１吸着部１６の同心円上に、例えば、第１吸着部１６における内周側に設けられている。第２電極２０は、第１電極１９と同様に第１電源１４に電気的に接続されており、第１電源１４によって、例えば（−）の電圧が印加される。
【００１９】
第２吸着部１７は、ウエハ１２の中央部１２ｃ（図２参照）がステージ１３の表面に当接した状態で載置されているウエハ１２（以下、「凹状に湾曲したウエハ１２」という。）を吸着するために設けられている。第２吸着部１７には、第３電極２１と、第４電極２２とが設けられている。第３電極２１及び第４電極２２とは、第１電極１９及び第２電極２０と同様に、例えば、銅からなる。
【００２０】
第３電極２１は、第２吸着部１７の同心円上に、例えば、第２吸着部１７における外周側に設けられている。第３電極２１は、外部電源である第２電源１５に電気的に接続されており、第２電源１５によって、例えば（＋）の電圧が印加される。
【００２１】
第４電極２２は、第２吸着部１７の同心円上に、例えば、第２吸着部１７における内周側に設けられている。第４電極２２は、第３電極２１と同様に第２電源１５に電気的に接続されており、第２電源１５によって、例えば（−）の電位が印加される。
【００２２】
支柱１８は、ステージ１３の下側に設けられており、ステージ１３上に載置されたウエハ１２を所定の高さで固定するために用いられる。
【００２３】
第１電源１４は、第１電極１９及び第２電極２０に電圧を印加するために用いられる。印加する電圧は、例えば５００Ｖである。第１電源１４は、第１吸着部１６からウエハ１２を離脱させるために、第１電極１９及び第２電極２０に印加する電圧の極性を反転させることが可能になっている。詳しくは、第１電極１９に（＋）の電圧、第２電極２０に（−）の電圧を印加したあと、極性を反転させて、第１電極１９に（−）の電圧、第２電極２０に（＋）の電圧を印加することが可能となっている。離脱させるために印加する電圧は、例えば、吸着するときに印加した電圧の８割程度である。
【００２４】
第２電源１５は、第３電極２１及び第４電極２２に電圧を印加するために用いられる。印加する電圧は、第１電源１４と同様に、例えば５００Ｖである。第２電源１５は、第１電源１４と同様に、第２吸着部１７からウエハ１２を離脱させるために、第３電極２１及び第４電極２２に印加する極性を反転させることが可能になっている。
【００２５】
次に、静電チャック１１によるウエハ１２の吸着方法を説明する。第１吸着部１６と第２吸着部１７とは同様であることから、第１吸着部１６のみについて説明する。
【００２６】
ステップ１では、第１電源１４によって、例えば、第１電極１９に（＋）の電圧、第２電極２０に（−）の電圧を印加する。
【００２７】
ステップ２では、第１吸着部１６に電荷が発生する。詳しくは、ステップ１において、第１電極１９及び第２電極２０に電圧を印加したことにより、第１吸着部１６における第１電極１９の上方部分に（＋）の電荷が、第１吸着部１６における第２電極２０の上方部分に（−）の電荷が蓄えられる。
【００２８】
ステップ３では、第１吸着部１６によってウエハ１２の周縁部近傍を吸着する。ステップ２において、第１吸着部１６における第１電極１９及び第２電極２０の上方部分に、それぞれ電荷が蓄えられたことにより、第１吸着部１６の上方に配置されたウエハ１２に、前記電荷の反対の極性である電荷が誘導される（クーロン力）。詳しくは、第１電極１９の上方にあるウエハ１２の部分には、（−）の電荷が誘導される。第２電極２０の上方にあるウエハ１２の部分には、（＋）の電荷が誘導される。これにより、ウエハ１２と第１吸着部１６との隙間に微少なリーク電流が流れ（ジョセン・ラーベック力）、第１吸着部１６にウエハ１２の周縁部が吸着される。
静電力によって吸着することにより、ウエハ１２に反り（湾曲）が生じていてステージ１３との間に隙間があったとしても、ステージ１３にウエハ１２を吸着することが可能となっている。
【００２９】
図２は、ステージにウエハを吸着させる方法を示す模式断面図である。同図（ａ）は、凸状に湾曲したウエハの吸着方法を示す模式断面図であり、同図（ｂ）は、凹状に湾曲したウエハの吸着方法を示す。ウエハ１２の湾曲する方向（凸状、凹状）は、例えば、ウエハ１２に形成した膜種や、ウエハ１２に施した熱処理などによって決められる。まず、同図（ａ）に示すように、凸状に湾曲したウエハ１２の吸着方法を説明する。
【００３０】
ステップ１１では、例えば、成膜処理やエッチング処理などのとき、凸状に湾曲したウエハ１２をステージ１３上に載せる。このとき、ウエハ１２の周縁部１２ｂがステージ１３（第１吸着部１６）に接触しており、ウエハ１２の中央領域Ｙ１がステージ１３（第２吸着部１７）から離れている。
【００３１】
ステップ１２では、第１吸着部１６によってウエハ１２の周縁領域Ｘ１を吸着する。まず、第１電源１４（図１（ｂ）参照）によって、第１電極１９及び第２電極２０に電圧を印加する。これにより、ステージ１３における第１吸着部１６のみに静電力が発生する。第１吸着部１６のみに発生した静電力により、ウエハ１２の周縁部１２ｂを含む周縁領域Ｘ１のみが、第１吸着部１６に吸着される。
【００３２】
以上のように、凸状に湾曲したウエハ１２を第１吸着部１６のみで吸着し、ウエハ１２の中央領域Ｙ１を吸着しないことから、凸状に湾曲したウエハ１２を平ら状に矯正せず、ウエハ１２における周縁領域Ｘ１のみを吸着することが可能となる。よって、ウエハ１２の周縁部１２ｂが、ウエハ１２の外周方向に移動することが抑えられ、これにより、周縁部１２ｂとステージ１３とが擦れることを低減できる。
【００３３】
次に、図２（ｂ）に示すように、凹状に湾曲しているウエハ１２の吸着方法を説明する。
ステップ２１では、凹状に湾曲したウエハ１２をステージ１３上に載せる。このとき、ウエハ１２の中央部１２ｃがステージ１３（第２吸着部１７）に接触しており、ウエハ１２の周縁部１２ｂを含む周縁領域Ｘ２がステージ１３（第１吸着部１６）から離れている。
【００３４】
ステップ２２では、第２吸着部１７によってウエハ１２の中央領域Ｙ２を吸着する。まず、第２電源１５（図１（ｂ）参照）によって、第３電極２１及び第４電極２２に電圧を印加する。これにより、ステージ１３における第２吸着部１７のみに静電力が発生する。第２吸着部１７のみに発生した静電力により、ウエハ１２の中央領域Ｙ２のみが、第２吸着部１７に吸着される。
【００３５】
以上のように、凹状に湾曲したウエハ１２を第２吸着部１７のみで吸着し、ウエハ１２の周縁領域Ｘ２を吸着しないことから、凹状に湾曲したウエハ１２を平ら状に矯正せず、ウエハ１２の中央領域Ｙ２のみを吸着することが可能となる。
【００３６】
以上詳述したように、本実施形態の静電チャックによれば、以下に示す効果が得られる。
（１）本実施形態によれば、第１吸着部１６により、凸状に湾曲したウエハ１２の周縁領域Ｘ１は吸着されるものの中央領域Ｙ１が吸着されないことから、ウエハ１２が凸状に湾曲した状態から平らな状態に矯正（変形）されることを防ぎ、これにより、ウエハ１２の平坦化に起因する、ウエハ１２の周縁部１２ｂがウエハ１２の外周方向に向かって擦ることを抑えることができる。これにより、周縁部１２ｂが欠けることを低減することができる。加えて、欠けたウエハ１２の一部が、ウエハ１２に付着することを抑制でき、ウエハ１２が不良になることを低減することができる。
【００３７】
（変形例１）上記したように、静電チャック１１の電極の構造は、双極形を例に説明したが、これに限らず、単極形であってもよい。
【００３８】
（変形例２）上記したように、ウエハ１２のステージ１３に対する湾曲方向は、ウエハ１２に形成した膜種やプロセスによって求めることができる。これを、ウエハ１２の反りを測定できる測定器を用いて判断するようにしてもよい。測定器は、接触式でなく光学式などの非接触式であることが望ましい。これによれば、ウエハ１２の湾曲した方向が求められるとともに曲率半径を求めることが可能となり、これを基に、吸着する吸着部を選択するようにしてもよい。
また、ウエハ１２の湾曲した状態を測定器によって毎回測定し、その都度、吸着する吸着部を選択するようにしてもよい。
【００３９】
（変形例３）上記したように、第１吸着部１６及び第２吸着部１７に、それぞれ５００Ｖを印加するようにしている。これを、湾曲したウエハ１２の状態に応じて、それぞれの吸着部１６，１７に異なる電圧を印加して吸着するようにしてもよい。例えば、凹状に湾曲したウエハ１２を吸着するとき、第２吸着部１７に５００Ｖを印加し、第１吸着部１６に２５０Ｖを印加するようにする。
【００４０】
（変形例４）上記したように、静電チャック１１に２つの吸着部（第１吸着部１６、第２吸着部１７）を設け、ウエハ１２の湾曲した方向に応じて吸着する吸着部を選択している。これを、２つの吸着部に限定せずに複数の吸着部を設け、ウエハ１２の反り状態に応じて複数の吸着部の中から最適な吸着場所を選択して吸着するようにしてもよい。また、複数の吸着部を順に吸着させるようにしてもよい。
【００４１】
（変形例５）上記したように、凹状に湾曲したウエハ１２を、第２吸着部１７のみで吸着するようにしていた。これを、第２吸着部１７によって吸着したあと、更に、第１吸着部１６によってウエハ１２の周縁領域Ｘ２を吸着するようにしてもよい。
【００４２】
（変形例６）上記したように、第１吸着部１６による静電力によって、凸状に湾曲したウエハ１２の周縁領域Ｘ１のみを吸着している。これを、第２吸着部１７によってウエハ１２の中央領域Ｙ１を吸着したあと、第１吸着部１６によってウエハ１２の周縁領域Ｘ１を吸着するようにしてもよい。これによれば、ウエハ１２の周縁部１２ｂに吸着する力を加えない状態で、ウエハ１２の中央領域Ｙ１を吸着して平ら状にするので、周縁部１２ｂに加わる力を低減しながら周縁部１２ｂをウエハ１２の外周方向に移動させることができる。その後、第１吸着部１６によって、ウエハ１２の周縁領域Ｘ１を吸着することによりウエハ１２全体を吸着することができる。
【００４３】
（変形例７）上記したように、ステージ１３からウエハ１２を離脱させるとき、各電極に印加した電圧を反転させて行っている。これを、吸着部によって電圧を反転させる（離脱させる）タイミングを変えるようにしてもよい。例えば、凸状に湾曲したウエハ１２の全面をステージ１３に吸着させているとき、ステージ１３における外周側の吸着部から順に内側の吸着部を離脱させるようにして、ウエハ１２の周縁部１２ｂに集中して大きな力が加わらないようにすることができる。
【００４４】
（変形例８）上記したように、凸状に湾曲したウエハ１２及び凹状に湾曲したウエハ１２であることを確認してから、吸着部を選択して吸着している。これを、予め収集したデータ（ウエハ１２に形成した膜種及びウエハ１２に施した熱処理など）を基に静電チャック１１及び処理装置（図示せず）に湾曲情報（湾曲方向、曲率半径など）をインプットしておき、ウエハ１２の処理工程情報から吸着する吸着部を自動で選択できるようにしてもよい。
【００４５】
（変形例９）上記したように、静電力を利用する静電チャック１１を例に説明した。これを、静電チャックに限らず、真空を利用する真空チャックに適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】一実施形態における、吸着装置である静電チャックの構造を示す模式図であり、同図（ａ）は、静電チャックを上方からみた模式平面図であり、同図（ｂ）は、静電チャックの構造を示す模式断面図。
【図２】ステージにウエハを吸着させる方法を示す模式断面図であり、同図（ａ）は、凸状に湾曲したウエハの吸着方法を示す模式断面図であり、同図（ｂ）は、凹状に湾曲したウエハの吸着方法を示す模式断面図。
【図３】従来の静電チャックの構造を示す模式断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１１…吸着装置としての静電チャック、１２…半導体基板としてのウエハ、１２ｂ…周縁部、１３…静電チャックを構成するステージ、１４…吸着装置を構成する第１電源、１５…吸着装置を構成する第２電源、１６…ステージを構成する第１吸着部、１７…ステージを構成する第２吸着部、１８…静電チャックを構成する支柱、１９…第１吸着部を構成する第１電極、２０…第１吸着部を構成する第２電極、２１…第２吸着部を構成する第３電極、２２…第２吸着部を構成する第４電極。
【図１】
2006253352.tif 000003
【図２】
2006253352.tif 000004
【図３】
2006253352.tif 000005