(57)【要約】【課題】  試料を保持するための吸着圧力を小さくすることにより、試料に与えられる損傷を防止することが可能な真空チャック装置及び吸着圧力制御方法を提供する。【解決手段】  真空チャック装置１を、吸着用パッド１１と、吸着用パッド１１内の吸着圧力を検出するための真空センサ１４と、吸着用パッド１１と真空源１３とを連通する通路１２を流れる気体流量を検出する流量センサ１５と、を備えて構成し、検出される吸着圧力が所定の閾値圧力を超え、かつ検出される気体流量が所定の閾値流量を下回るとき吸着用パッド１１に印加する吸着圧力を低減する。【選択図】      図３
2006130625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を負圧により保持する吸着用パッドと、
前記吸着用パッド内の吸着圧力を検出するための真空センサと、
前記吸着用パッドと真空源とを連通する通路を流れる気体流量を検出する流量センサと、
検出される前記吸着圧力が所定の閾値圧力を超え、かつ検出される前記気体流量が所定の閾値流量を下回るとき、前記吸着用パッドに印加する吸着圧力を低減する、吸着圧力低減手段と、
を備えることを特徴とする真空チャック装置。
【請求項２】
さらに、検出される前記吸着圧力が所定の閾値圧力を超え、かつ検出される前記気体流量が所定の閾値流量を下回るとき、吸着状態が正常であると判定する、吸着状態判定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の真空チャック装置。
【請求項３】
負圧により試料を保持する真空チャック装置に備えられた吸着パッド内部の吸着圧力制御方法において、
前記吸着用パッド内の吸着圧力と、前記吸着用パッド及び真空源を連通する通路を流れる気体流量と、を検出するステップと、
検出される前記吸着圧力が所定の閾値圧力を超え、かつ検出される前記気体流量が所定の閾値流量を下回るとき、前記吸着用パッドに印加する吸着圧力を低減するステップと、
を有することを特徴とする吸着圧力制御方法。
【請求項４】
さらに、検出される前記吸着圧力が所定の閾値圧力を超え、かつ検出される前記気体流量が所定の閾値流量を下回るとき、吸着状態が正常であると判定するステップを有することを特徴とする請求項３に記載の吸着圧力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負圧により試料を保持する真空チャック装置に関する。より詳しくは、このような真空チャック装置に設けられる吸着パッド内部の吸着圧力の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中で動作する半導体ウエハ製造装置や、半導体ウエハ検査装置におけるウエハ搬送などにおいて、各種試料の保持に真空チャック装置が用いられている。図１は従来の真空チャック装置の概略構成図である。図示するとおり、真空チャック装置１は、試料２を保持する吸着用パッド１１と、吸着用パッド１１の内部空間１１aを真空状態にするための真空源１３と、内部空間１１aと真空源１３を連通する配管である通路１２と、を備えて構成される。
【０００３】
また、このような真空チャック装置１では、吸着用パッド１１と試料２との間に異物が挟まる等により、真空源１３が駆動されていても吸着用パッド１１と試料２との間の隙間から内部空間１１aに気体が流入して吸着圧力が低下し、試料２が吸着されない状態が生じうる。
このため、従来の真空チャック装置１では、内部空間１１aと真空源１３を連通する配管である通路１２に真空センサ１４を設けて、試料２の吸着状態を判定していた。
【０００４】
すなわち、図２に示すように、時刻ｔ0で真空源１３を駆動した後の吸着動作時において、真空センサ１４により検出される吸着圧力がある所定の閾値圧力ＰHより高い場合には、正常の吸着状態にあると判定し、真空センサ１４により検出される吸着圧力がある所定の閾値圧力ＰHより低い場合には、試料非保持状態であると検出していた。ここに図２の実線６０は吸着動作時における真空センサ１４の検出圧力を示す。
【０００５】
なお、下記特許文献１には、真空チャック装置に真空センサ及び流量センサを設け、掲示変化による真空圧機器の性能変化に対応して設定圧力を変更するための、圧力値設定方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−７２０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のような真空センサによる試料保持状態検出方法は、試料２に損傷を与えるという問題があった。というのは、吸着用パッド１１の吸着面とセンサ間の配管や継ぎ手等において圧力損失が生じるため、上記異物の介入により内部空間１１aに気体が流入しても、真空センサ１４による検出圧力は内部空間１１aの吸着圧力ほど低下せず、図２の点線６１に示すように、一定の吸着圧力を示すことになる。
したがって、従来の真空チャック装置では、試料の保持／不保持の検出確度を高めるために、真空源１３から供給される吸着圧力を高く設定し、かつ真空センサ１４による検出閾値を異物の介入時の検出圧力よりかなり高く設定していた。このため、試料吸着時に大きな吸着圧力が印加されることになり、試料２を変形させ吸着用パッド１１との接触面に大きな擦過傷を生じさせていた。
【０００８】
また、上記センサ間の配管や継ぎ手等による圧力損失のため、検出閾値をＰLに示すように低く設定すると、ウエハの保持／非保持が特定できないという問題があった。
【０００９】
上記問題点を鑑み、本発明は、試料を保持するための吸着圧力を小さくすることにより、試料に与えられる損傷を防止することが可能な真空チャック装置及び吸着圧力制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
さらに、本発明は小さな吸着圧力でも、試料の保持状態の良否判定が可能な真空チャック装置及び吸着圧力制御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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る真空チャック装置及びその吸着パッド内部の吸着圧力の制御方法は、試料を負圧により保持する吸着用パッド内の吸着圧力を真空センサにより検出し、吸着用パッドと真空源とを連通する通路を流れる気体流量を流量センサにより検出し、検出される吸着圧力が所定の閾値圧力を超え、かつ検出される気体流量が前記所定の閾値流量を下回るとき、吸着用パッドに印加する吸着圧力を低減する。
【００１２】
また、検出される吸着圧力が所定の閾値圧力を超え、かつ検出される気体流量が所定の閾値流量を下回るとき、吸着状態が正常であると判定する。
【発明の効果】
【００１３】
吸着用パッドと真空源とを連通する通路を流れる気体流量を検出し、吸着用パッドと試料の間から流入する気体の有無を判定することにより、試料に高い吸着圧力がかかる前に保持状態の良否を判定することが可能となる。これにより、保持状態が良好でありその後吸着圧力が上昇する前に吸着用パッドに印加する吸着圧力を低減して、試料の変形を防止し吸着用パッドとの接触面に擦過傷がつくのを防止することが可能となる。
【００１４】
また、試料に高い吸着圧力がかかる前に保持状態の良否を判定することにより、小さな吸着圧力で試料の保持状態の良否を判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図３は、本発明の実施例の半導体ウエハ搬送装置に設けられるウエハ吸着用真空チャック装置の概略構成図である。以下、簡単のためウエハ吸着用真空チャック装置を例示して本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく他の用途の真空チャック装置にも広く適用することが可能である。
【００１６】
真空チャック装置１は、試料（ウエハ）２を保持する吸着用パッド１１と、吸着用パッド１１の内部空間１１aを真空状態にするための真空源１３と、内部空間１１aと真空源１３を連通する配管である通路１２と、内部空間１１aと真空源１３との間の通路１２に設けられる真空センサ１４と、通路１２を流れる気体流量を検出する流量センサ１５と、を備えて構成される。
【００１７】
また、真空源１３と通路１２との間には、吸着用パッドに印加する吸着圧力を変更するための、並列する低圧用分流路１６及び高圧用分流路１７と、分流路１６及び１７を伝達する吸着圧力をそれぞれ制限する圧力ゲージ１８及び１９と、真空源１３からの吸着圧力を分流路１６及び１７のいずれかに切り替えて供給する電磁弁２０を、とを備えている。
低圧用分流路１６に設けられた圧力ゲージ１８は、低圧用分流路１６を伝達する吸着圧力を、この吸着圧力が吸着用パッド１１に印加されたときに、その上に保持されるウエハ２が変形しない程度に制限するように設定されている。そして、低圧用分流路１６を伝達する吸着圧力は、高圧用分流路１７に設けられた圧力ゲージ１９により制限される吸着圧力よりも低く制限されている。高圧用分流路１７を伝達する吸着圧力は、従来の真空チャック装置の吸着圧力と同様としてよい。
【００１８】
さらに、真空チャック装置１は、真空センサ１４により検出される吸着圧力及び流量センサ１５により検出される気体流量とに基づき電磁弁２０を制御して、吸着用パッドに印加する吸着圧力を変更するため制御部２１とを備える。なお、制御部２１は本発明に係る吸着圧力低減手段と、吸着状態判定手段とをなす。
以下、図４及び図５を参照して本発明の実施例に係る吸着圧力制御方法及び制御部２１の動作を説明する。
【００１９】
図４は、本発明の実施例に係る吸着圧力制御方法のフローチャートであり、図５は、本発明の実施例に係る吸着圧力の制御方法の説明図である。
まず、あらかじめ真空源１３を駆動した状態で、ステップＳ４１において、制御部２１は電磁弁２０を駆動して低圧用分流路１８を閉状態に、また高圧用分流路１９を開状態にすることにより、真空チャック装置１による吸着動作を図５の時刻ｔ0で開始する。これにより、吸着用パッド１１には従来の真空チャック装置１と同程度の高い吸着圧力が印加される。
【００２０】
ステップＳ４２において、制御部２１は、真空センサ１４の検出圧力信号を読み込むことにより、通路１２の途中部分１２aにおける吸着圧力を検出し、ステップＳ４３において、流量センサ１５の検出流量信号を読み込むことにより通路１２を流れる気体流量を検出する。検出された吸着圧力の時間変化を図５の実線３０に示し、検出された気体流量の時間変化を一点鎖線３２に示す。
吸着動作が開始されると、吸着用パッド１１によるウエハ２の保持状態が良好であれば、内部空間１１a内の気体が吸引されるに従って、真空センサ１４に検出される吸着圧力は上昇し時刻ｔ1において第１閾値吸着圧力ＰLを超えるに至り、一方で流量センサ１５に検出される気体流量は低下し時刻ｔ2において閾値流量Ｆを下回るに至る。
【００２１】
ステップＳ４４において、制御部２１は、真空センサ１４に検出される吸着圧力が第１閾値吸着圧力ＰLを超え、かつ流量センサ１５に検出される気体流量が閾値流量Ｆを下回るか否かを判定する。そして、この判定結果が肯定の場合にはウエハ２の保持状態が良好であると判定し（ステップＳ４５）、吸着用パッド１１に印加する吸着圧力を低減するために、電磁弁２０を駆動して低圧用分流路１８を開状態に、また高圧用分流路１９を閉状態にする（ステップＳ４６）。
これにより、伝達する吸着圧力が圧力ゲージ１８によってより小さく制限された低圧用分流路１６を介して吸着圧力が供給され吸着用パッド１１に印加される吸着圧力が低減される。そして、真空チャック装置１による吸着動作が終了するまで（Ｓ４７）、上記ステップＳ４２〜Ｓ４６を繰り返すことによって、吸着状態を維持する。
【００２２】
第１閾値吸着圧力ＰLを設定するにあたっては、ウエハ２の保持状態が良好である場合に、ウエハ２に許容量以上の変形をもたらすウエハ印加吸着圧力に対応する、通路部分１２aにおける吸着圧力を計算により又は実験により導出し、この導出値よりも第１閾値吸着圧力ＰLを小さく設定する。
また、閾値流量Ｆを設定するにあたっては、ウエハ２の保持状態が良好である場合に、ウエハ２に許容量以上の変形をもたらすウエハ印加吸着圧力に対応する、通路１２の気体流量を、計算により又は実験により導出し、この導出値よりも閾値流量Ｆを小さく設定する。
このように、第１閾値吸着圧力ＰL及び閾値流量Ｆを設定することにより、吸着圧力がウエハ２に許容量以上の変形をもたらす以前に、吸着用パッド１１に印加する吸着圧力を低減することが可能となる。
【００２３】
吸着用パッド１１とウエハ２との間に異物が挟まる等の理由によりウエハ２の非保持状態が生じている場合に、真空センサ１４により検出される吸着圧力の時間変化を図５の点線３１に示し、流量センサ１５により検出される気体流量の時間変化を二点鎖線３３に示す。
図示するとおり、真空センサ１４に検出される吸着圧力は第１閾値吸着圧力ＰLを超えるが、吸着用パッド１１の内部空間１１aに気体が流入するため、流量センサ１５に検出される気体流量は閾値流量Ｆよりも低下しない。
【００２４】
したがって、ステップＳ４４における判定結果は否定となり、制御部２１は、低圧用分流路１８を閉状態に、また高圧用分流路１９を開状態に維持するよう電磁弁２０を駆動する（Ｓ４８）。これにより、吸着用パッド１１に印加される吸着圧力は、圧力ゲージ１９によってより制限される低圧用分流路１７を介して供給される吸着圧力に維持される。
【００２５】
そしてステップＳ４９において、制御部２１は、さらに真空センサ１４に検出される吸着圧力が第１閾値吸着圧力ＰLよりも高い第２閾値吸着圧力ＰHを超えるか否かを判定し、第２閾値吸着圧力ＰHを超える場合には、ステップＳ５０において吸着状態が不良であると判定する。
ここで、上述のように、吸着圧力がウエハ２に許容量以上の変形をもたらす以前に、流量センサ１５の検出値が閾値流量Ｆを下回るように適切に設定することにより、上記変形前に、ウエハ２が非保持状態である可能性が高いことが既に判定されている。したがって、この第２閾値閾値圧力ＰHも、上述の従来の真空チャック装置における保持／不保持判定に使用される閾値圧力と比べて小さく設定することが可能であり、これにより、ウエハ不保持状態においても、ウエハ２の損傷の発生を防止される。
【００２６】
そして、真空チャック装置１による吸着動作が終了するか（Ｓ４７）、又はステップＳ５０において吸着状態が不良であると判定されると、制御部２１は、処理を終了する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、負圧により試料を保持する真空チャック装置及びこのような真空チャック装置に設けられる吸着パッド内部の吸着圧力の制御に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の真空チャック装置の概略構成図である。
【図２】従来の吸着圧力の制御方法の説明図である。
【図３】本発明の実施例に係る真空チャック装置の概略構成図である。
【図４】本発明の実施例に係る吸着圧力制御方法のフローチャートである。
【図５】本発明の実施例に係る吸着圧力の制御方法の説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    チャック装置
２    試料
１１    吸着用パッド
１４    真空センサ
１５    流量センサ
１６    低圧用分流路
１７    高圧用分流路
１８、１９    圧力ゲージ
２０    電磁弁
【図１】
2006130625.tif 000003
【図２】
2006130625.tif 000004
【図３】
2006130625.tif 000005
【図４】
2006130625.tif 000006
【図５】
2006130625.tif 000007