(57)【要約】      （修正有）【課題】撓みまたは反りの程度が大きいウエハなどの基板の吸着保持時における平坦性のさらなる向上を図りうる真空吸着部材を提供する。【解決手段】可動部材２の上端が凸部１１、１２より上方の第１位置にある第１段階において、ウエハＷにおいて可動部材２の第１副通気路２１の上端開口部に相当する箇所に下方への力を作用させる。可動部材２の上端が凸部１１、１２より下方または同じ高さの第２位置にある第２段階において、ウエハＷの第２通気路１０２の上端開口部に相当する箇所に、時間差をもって下方への力を作用させることができる。その結果、ウエハＷの撓みまたはうねりが逐次的に矯正されるように当該ウエハＷが基体１に吸着保持される。【選択図】図４Ｂ
2018037469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を有する基体と前記上面に形成されている凸部とを備えた真空吸着部材であって、
前記基体は、前記上面から下方に局所的に窪んでいる凹部と、外部から前記凹部に連通する第１通気路と、を備え、
前記凸部よりも上方にある第１位置および前記凸部と同じ高さまたは前記凸部よりも下方にある第２位置の間で自身の上端が可動な状態で、前記凹部に配置されている可動部材と、
前記凹部において前記第１通気路に連通する空間に配置され、前記上端が前記第１位置よりも下方にある際に前記可動部材を上方に付勢する付勢部材と、を備え、
前記可動部材を上下に貫通し前記第１通気路と連通する第１副通気路が前記可動部材の内部に形成されており、
前記凹部から延在して前記基体の上面に設けられた開口部を介して外部に連通する第２通気路が前記基体の内部に形成され、
前記第１副通気路に連通し、かつ、前記可動部材が前記第１位置にある際に前記第２通気路から遮断される一方、前記可動部材が前記第２位置にある際に前記第２通気路に連通する第２副通気路が前記可動部材の内部に形成されていることを特徴とする真空吸着部材。
【請求項２】
請求項１記載の真空吸着部材において、
前記基体には、前記可動部材及び前記付勢部材が配置された前記凹部が複数形成されていることを特徴とする真空吸着部材。
【請求項３】
請求項２記載の真空吸着部材において、
前記基体の上面のうち複数の前記凹部を含む環状領域の内側に前記開口部が形成されていることを特徴とする真空吸着部材。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空吸着部材において、
前記可動部材の上端が前記第２位置にある際、前記可動部材の周方向について前記基体の内部に形成されている前記第２通気路と、前記可動部材の内部に形成されている前記第２副通気路と、が位置合わせされるように、前記可動部材および前記凹部が構成されていることを特徴とする真空吸着部材。
【請求項５】
請求項４記載の真空吸着部材において、
前記可動部材が、円柱状の第１要素と、前記第１要素の側面の一部から径方向に突出している第２要素と、により構成され、
前記凹部が、前記可動部材の前記第１要素に対応する円柱状の第１凹部と、前記第１凹部に対して連続し、前記可動部材の前記第２要素に対して周方向両側で当接する第２凹部と、により構成されていることを特徴とする真空吸着部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハなどの基板を真空吸着保持するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
反ったりうねったりしている基板でも、吸着して平らな状態で固定することができる基板吸着装置を提供が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この基板吸着装置は、内部に真空空間が形成され、当該真空空間と外部との間を連通しかつ支持面に対して垂直方向に延在する連通孔が形成された本体と、吸着部と、を備えている。吸着部は、本体の連通孔に沿って摺動自在かつ気密に支持された支持部と、この支持部に接続され、本体の支持面から後退可能に突出する吸着パッドとを有している。支持部および吸着パッドに外部と本体の真空空間とを連通する吸引孔が形成されている。これにより、基板を吸着部の吸着パッドで吸着しながら本体側に引き寄せて本体の支持面に当接させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４６７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、吸着部の吸引孔とは別に、本体の上壁部材には、開口と真空空間とを連通する吸引孔が形成されている。このため、本体の真空空間が減圧された際に、基板において吸着部および開口のそれぞれに対応する部分に対して、同時に本体側に引き寄せられる力が作用する。この力によって基板が拘束されることにより、その撓みまたは反りが残ったままの状態で本体に吸着保持される場合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、撓みまたは反りの程度が大きいウエハなどの基板の吸着保持時における平坦性のさらなる向上を図りうる真空吸着部材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】
【０００７】
本発明の真空吸着部材は、上面を有する基体と前記上面に形成されている凸部とを備えた真空吸着部材であって、前記基体は、前記上面から下方に局所的に窪んでいる凹部と、外部から前記凹部に連通する第１通気路と、を備え、前記凸部よりも上方にある第１位置および前記凸部と同じ高さまたは前記凸部よりも下方にある第２位置の間で自身の上端が可動な状態で、前記凹部に配置されている可動部材と、前記凹部において前記第１通気路に連通する空間に配置され、前記上端が前記第１位置よりも下方にある際に前記可動部材を上方に付勢する付勢部材と、を備え、前記可動部材を上下に貫通し前記第１通気路と連通する第１副通気路が前記可動部材の内部に形成されており、前記凹部から延在して前記基体の上面に設けられた開口部を介して外部に連通する第２通気路が前記基体の内部に形成され、前記第１副通気路に連通し、かつ、前記可動部材が前記第１位置にある際に前記第２通気路から遮断される一方、前記可動部材が前記第２位置にある際に前記第２通気路に連通する第２副通気路が前記可動部材の内部に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の真空吸着部材によれば、第１位置にある可動部材の上端と、基体の上面に形成されている凸部のうち少なくとも一部と、に対して基板を当接させた状態で、第１通気路が真空吸引される。これにより、凹部のうち可動部材の下方空間および可動部材に形成されている第１副通気路が減圧され、第１段階では基板において第１副通気路の上端開口部に相当する箇所に対して下方への力が作用する。また、可動部材に対して下方への力が作用し、可動部材が付勢部材の付勢力に抗して下降することで、基板もこれに追従するように下降する。そして、可動部材の上端が第２位置に至ると、可動部材に形成されている第２副通気路および基体に形成されている第２通気路が連通する。これにより、第１段階に続く第２段階では、第２副通気路を介して第１通気路が減圧され、基板において第２通気路の上端開口部に相当する箇所に対して下方への力が作用する。
【０００９】
すなわち、本発明の真空吸着部材によれば、基板において可動部材の第１副通気路の上端開口部に相当する箇所および基体の第２通気路の上端開口部に相当する箇所に、時間差をもって下方への力を作用させることができる。その結果、当該２つの箇所に対して同時に下方への力を作用させる場合と異なり、基板の撓みまたはうねりが逐次的に矯正されるように当該基板が基体に吸着保持されるので、基板の平坦性の向上が図られる。
【００１０】
前記真空吸着部材において、前記基体には、前記可動部材及び前記付勢部材が配置された前記凹部が複数形成されていることが好ましい。
【００１１】
当該構成の真空吸着部材によれば、第１段階で基板の複数箇所に対して下方への力を作用させたうえで、これに続く第２段階で基板の当該複数箇所とは異なる一または複数の箇所に対して下方への力を作用させることができる。これにより、基板の撓みまたはうねりが逐次的に矯正されるように当該基板が基体に吸着保持されるので、基板の平坦性の向上が図られる。
【００１２】
前記真空吸着部材において、前記基体の上面のうち複数の前記凹部を含む環状領域の内側に前記開口部が形成されていることが好ましい。
【００１３】
当該構成の真空吸着部材によれば、第１段階で当該環状領域に相当する基板の環状領域（例えば基板の周縁領域）における複数箇所に対して下方への力を作用させたうえで、これに続く第２段階で基板の当該環状領域の内側の領域における一または複数の箇所に対して下方への力を作用させることができる。これにより、基板の撓みまたはうねりが外側から内側に向かって逐次的に矯正されるように当該基板が基体に吸着保持されるので、基板の平坦性の向上が図られる。
【００１４】
本発明の真空吸着部材において、前記可動部材の上端が前記第２位置にある際、前記可動部材の周方向について前記基体の内部に形成されている前記第２通気路と、前記可動部材の内部に形成されている前記第２副通気路と、が位置合わせされるように、前記可動部材および前記凹部が構成されていることが好ましい。
【００１５】
当該構成の真空吸着部材によれば、基体の第２通気路と可動部材の第２副通気路との位置が可動部材の周方向についてずれるような事態が回避される。このため、可動部材の上端が第２位置にある状態で、基体の第２通気路および可動部材の第２副通気路を確実に連通させることができる。
【００１６】
前記真空吸着部材において、前記可動部材が、円柱状の第１要素と、前記第１要素の側面の一部から径方向に突出している第２要素と、により構成され、前記凹部が、前記可動部材の前記第１要素に対応する円柱状の第１凹部と、前記第１凹部に対して連続し、前記可動部材の前記第２要素に対して周方向両側で当接する第２凹部と、により構成されていることが好ましい。
【００１７】
当該構成の真空吸着部材によれば、可動部材の第２要素が基体の第２凹部に当接することによって、基体の第２通気路と可動部材の第２副通気路との位置が可動部材の第１要素の周方向についてずれるような事態が回避される。このため、可動部材の上端が第２位置にある状態で、基体の第２通気路および可動部材の第２副通気路を確実に連通させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態としての真空吸着部材の構成説明図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】可動部材および凹部の構成説明図。
【図４Ａ】ウエハの真空吸着の第１段階に関する説明図。
【図４Ｂ】ウエハの真空吸着の第２段階に関する説明図。
【図４Ｃ】ウエハの真空吸着保持状態に関する説明図。
【図５】本発明の変形例の可動部材の構成説明図。
【図６】本発明の変形例の可動部材の構成説明図。
【図７】本発明の変形例の真空吸着部材の構成説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（構成）
図１および図２に示されている本発明の一実施形態としての真空吸着部材は、ウエハＷを上面側で吸着保持するための円板状の基体１と、基体１に形成されている凹部１０に上下に可動な状態で配置される可動部材２と、凹部１０において第１通気路１０１に連通する下部空間に配置され、可動部材２の上端が第１位置（後述）よりも下方にある際に可動部材２を上方に付勢する付勢部材４と、を備えている。
【００２０】
基体１の上面には、複数のピン状の凸部１１と、複数の凸部１１を取り囲むように基体１の外周縁部に沿って延在する略円環状の環状凸部１２と、を備えている。図１および図２では真空吸着部材の構成の明確化のため、凸部１１および環状凸部１２などの構成要素はデフォルメされており、各構成要素の断面図におけるアスペクト比のほか、幅または高さと相互の間隔との比率などは実際とは異なっている。
【００２１】
複数の凸部１１は、基体１の中心を中心とする同心円状に周方向および径方向に一定の間隔をおいて配置されている。複数の凸部１１は、三角格子状、正方格子状などのそのほかの態様で規則的に配置されるほか、周方向または径方向に局所的に疎密の差が生じるように局所的に不規則的に配置されてもよい。凸部１１の間隔またはピッチは、例えば８［ｍｍ］以下、好ましくは６［ｍｍ］以下、さらに好ましくは４［ｍｍ］以下になるように設計されている。凸部１１の基体１の上面からの突出量はたとえば１０〜２００［μｍ］の範囲に含まれるように設計されている。
【００２２】
凸部１１は円柱状、角柱状等の柱状のほか、円錐台状、角錐台状等の錘台状、下部よりも上部の断面積が小さくなるような段差付きの柱状または錘台状などの形状に形成される。凸部１１の上端部（ウエハＷとの当接部分）の径は５００［μｍ］以下となるように設計される。凸部１１の上端部（ウエハＷとの当接部分）の表面粗さＲａは０．０１〜０．５０［μｍ］の範囲に含まれるように設計されている。
【００２３】
環状凸部１２は、その上端が凸部１１の上端と同じ高さ位置になるように形成されるほか、凸部１１の上端よりも低い位置になるように形成されてもよい。基体１の径方向に沿った環状凸部１２の断面形状は、矩形状、台形状、半円形状または半楕円形状などのさまざまな形状であってもよい。
【００２４】
基体１には、上面から下方に局所的に窪んでいる凹部１０が形成されている。基体１の内部には、外部から凹部１０の底面中央部の開口部を通じて凹部１０に連通する第１通気路１０１と、凹部１０から延在して基体１の上面に設けられた開口部を介して外部に連通する第２通気路１０２と、が形成されている。第１通気路１０１は、真空吸引装置（図示略）に接続されている。第２通気路１０２は、凹部１０から基体１の上面に沿った横方向に延在した後、基体１の上面まで上方に延在しているが、凹部１０から斜め上方に延在するなど、その延在態様はさまざまに変更されてもよい。基体１には、ウエハＷを昇降させて基体１の上面とウエハＷの下面との間隔を調節するためのリフトピンが通る複数の貫通孔が形成されていてもよい（図示略）。
【００２５】
本実施形態では、６つの略円柱状に下方に窪んでいる凹部１０が、環状凸部１２の内側に沿った環状領域において周方向に等間隔に配置されている。すなわち、６つの凹部１０は、基体１の中心を基準とする６回回転対称性を有するように配置されている。６つの第２通気路１０２のそれぞれの開口部は、６つの凹部１０のそれぞれよりも径方向内側に離間した箇所に配置されている。すなわち、６つの第２通気路１０２のそれぞれの開口部は、当該環状領域の内側領域において、基体１の中心を基準とする６回回転対称性を有するように配置されている。
【００２６】
なお、凹部１０の数および配置態様、各凹部１０に対応する第２通気路１０２およびその開口部の数、および当該開口部の配置態様は、前記実施形態とは異なる形態でさまざまに変更されてもよい。例えば、環状領域に少なくとも１つの第２通気路１０２の開口部が配置され、当該環状領域により囲まれている内側領域に少なくとも１つの凹部１０が配置されてもよい。
【００２７】
可動部材２は、たとえば、炭化ケイ素またはアルミナなどのセラミックスからなり、その上端が第１位置および第１位置より下方にある第２位置の間で上下に可動な状態で、凹部１０に配置されている。「第１位置」は、凸部１１および環状凸部１２よりも上方にある。「第２位置」は、凸部１１および環状凸部１２と同じ高さまたは凸部１１および環状凸部１２よりも下方にある。可動部材２の外側面と、凹部１０の内側面とは、可動部材２の上下の動きに際して気密性が保持されるように、それぞれの表面粗さＲａが０．００１〜０．２［μｍ］の範囲に含まれ、かつ、可動部材２と凹部１０の内側面とのクリアランスが１〜１０［μｍ］の範囲に含まれるように調節されている。
【００２８】
可動部材２の外側面には、凹部１０の内側面との気密性を保持するためにＯリング等の気密部材を配置してもよい。この場合、可動部材２の外側面には、図５に示されるように可動部材２の全周に亘って気密部材を装着するための溝２０２が形成され、この溝２０２に気密部材が配置される。これによれば、可動部材２の外側面と凹部１０の内側面とのクリアランスを１０［μｍ］より大きくしたとしても、気密性を保持することができる。
【００２９】
可動部材２の内部には、可動部材２を上下に貫通し、かつ、第１通気路１０１と連通する第１副通気路２１が形成されている。可動部材２の内部には、第１副通気路２１に連通し、かつ、可動部材２が第１位置にある際に第２通気路１０２から遮断される一方、可動部材２が第２位置にある際に第２通気路１０２に連通する第２副通気路２２が形成されている。第２副通気路２２は、第１副通気路２１から可動部材２の径方向に分岐して可動部材２の外側面まで延在している。
【００３０】
図３に示されているように、可動部材２は、円柱状の第１要素２Ａと、第１要素２Ａの側面の一部から径方向に突出し、かつ、第１要素２Ａの軸線方向にその全長にわたって延在している第２要素２Ｂと、により構成されている。第２要素２Ｂは、第１要素２Ａの周方向について一箇所のみならず複数箇所において径方向に突出していてもよい。第２要素２Ｂは、第１要素２Ａの軸線方向についてその軸線方向の全長ではなく、一または複数箇所において局所的に径方向に突出していてもよい。第２要素２Ｂは、第１要素２Ａの中心軸線を基準として、第２副通気路２２の反対側にある。第２副通気路２２に対する第２要素２Ｂの位置は、さまざまに変更されてもよい。
【００３１】
同じく図３に示されているように、凹部１０は、可動部材２の第１要素２Ａに対応する円柱状の第１凹部１０Ａと、第１凹部１０Ａに対して連続し、可動部材２の第２要素２Ｂに対して周方向両側で当接する第２凹部１０Ｂと、により構成されている。
【００３２】
また、可動部材２の外側面には、図６に示されるように可動部材の全周に亘って溝部２０４が形成され、溝部２０４の底面に第２副通気路２２の開口部が形成されていてもよい。これによれば、可動部材２が凹部１０内で回転したとしても可動部材２の上端が第２位置にある際に、溝部２０４を介して確実に第２副通気路２２と第２通気路１０２とを連通させることができる。
【００３３】
さらに、図７に示されるように凹部１０の内側面には、その全周に亘って溝部１０４が形成され、溝部１０４の底面に第２通気路１０２の開口部が形成されていてもよい。これによれば、図６で示す形態と同様に、可動部材２が凹部１０内で回転したとしても溝部１０４を介して確実に第２副通気路２２と第２通気路１０２とを連通させることができる。
【００３４】
（作製方法）
前記構成の真空吸着部材は、たとえば次のような手順で作製される。すなわち、原料粉末から略円板状の成形体が作製され、この成形体が焼成されることで基体１の基礎となる略円板状の焼結体が作製される。原料粉末としては、たとえば純度９７％以上の炭化ケイ素、必要に応じてこれに適量の焼結助剤が添加された混合原料粉末が用いられる。そのほか、アルミナ粉末等、他のセラミックス粉末が原料粉末として用いられてもよい。そのうえで、当該焼結体に複数の凹部１０、複数の凸部１１、環状凸部１２、第１通気路１０１および第２通気路１０２がブラスト加工またはミリング加工などの適当な加工法にしたがって形成されることにより、基体１が作製される。
【００３５】
前記同様の原料粉末から略円柱状の成形体が作製され、この成形体が焼成されることで可動部材２の基礎となる略円柱状の焼結体が作製される。そのうえで、第１副通気路２１および第２副通気路２２がミリング加工などの適当な加工法にしたがって形成されることにより、可動部材２が作製される。
【００３６】
そして、基体１の凹部１０に対してばね（例えばコイルばねまたは板ばね）等の付勢部材４が配置され、さらに可動部材２が配置または挿入される。前記工程によって前記構成の真空吸着部材が作製される。
【００３７】
（機能）
前記構成の真空吸着部材によれば、図４Ａに示されているように、第１位置にある可動部材２の上端と、基体１の上面に形成されている凸部１１および環状凸部１２のうち少なくとも一部と、に対してウエハＷを当接させた状態で、第１通気路１０１が真空吸引される（図４Ａ／下向き白矢印参照）。これにより、凹部１０のうち可動部材２の下方空間および可動部材２に形成されている第１副通気路２１が減圧され、第１段階ではウエハＷにおいて第１副通気路２１の上端開口部に相当する箇所に対して下方への力が作用する（図４Ａ／下向き黒矢印参照）。また、可動部材２に対して下方への力が作用し、可動部材２が付勢部材４の付勢力に抗して下降することで、ウエハＷもこれに追従するように下降する。
【００３８】
そして、図４Ｂに示されているように、可動部材２の上端が第２位置に至ると、可動部材２に形成されている第２副通気路２２および基体１に形成されている第２通気路１０２が連通する。これにより、第１段階に続く第２段階では第２副通気路２２を介して第２通気路１０２が減圧され、ウエハＷにおいて第２通気路の上端開口部に相当する箇所に対して下方への力が作用する（図４Ｂ／左側の下向き黒矢印参照）。
【００３９】
すなわち、前記構成の真空吸着部材によれば、ウエハＷにおいて可動部材２の第１副通気路２１の上端開口部に相当する箇所（環状の外側領域）およびウエハＷの第２通気路１０２の上端開口部に相当する箇所（外側領域により囲まれている内側領域）に、時間差をもって下方への力を作用させることができる。その結果、当該２つの箇所に対して同時に下方への力を作用させる場合と異なり、ウエハＷの撓みまたはうねりが逐次的に矯正されるように当該ウエハＷが基体１に吸着保持されるので、図４Ｃに示されているように基板の平坦性の向上が図られる。
【００４０】
可動部材２の第２要素２Ｂが基体１の第２凹部１０Ｂに周方向両側で当接することによって、基体１の第２通気路１０２と可動部材２の第２副通気路２２との位置が可動部材２の第１要素２Ａの周方向についてずれるような事態が回避される。このため、可動部材２の上端が第２位置にある状態で、基体１の第２通気路１０２および可動部材２の第２副通気路２２を確実に連通させることができる（図４Ｂ参照）。
【００４１】
なお、可動部材２および凹部１０が円柱状のように軸線回りに回動可能な形状ではなく、角柱状のように可動部材２が凹部１０に配置された際にその周方向への位置ずれが防止されるような形状に可動部材２が形成されていてもよい。これによっても、可動部材２の上端が第２位置にある際、可動部材２の周方向について基体１の第２通気路１０２と、可動部材２の第２副通気路２２と、が確実に位置合わせされる。
【符号の説明】
【００４２】
１‥基体、２‥可動部材、２Ａ‥第１要素、２Ｂ‥第２要素、４‥付勢部材、１０‥凹部、１０Ａ‥第１凹部、１０Ｂ‥第２凹部、１１‥凸部、１２‥環状凸部、２１‥第１副通気路、２２‥第２副通気路、１０１‥第１通気路、１０２‥第２通気路、Ｗ‥ウエハ（基板）。
【図１】
2018037469.tif 000003
【図２】
2018037469.tif 000004
【図３】
2018037469.tif 000005
【図４Ａ】
2018037469.tif 000006
【図４Ｂ】
2018037469.tif 000007
【図４Ｃ】
2018037469.tif 000008
【図５】
2018037469.tif 000009
【図６】
2018037469.tif 000010
【図７】
2018037469.tif 000011