(57)【要約】  反りまたはうねりなどが存在するウエハ等の基板を吸着保持する際、基板の平坦度が担保される領域の拡張を図りうる真空チャックを提供する。  基体１の表面に連通経路１０２を囲う環状に窪んでいる環状凹部１０が形成されている。環状凹部１０に環状のシール部材２が配置されている。シール部材２は、その一部である第２要素２２が、環状凹部１０から基体１の表面における基板との当接箇所（またはそれらにより定義される吸着平面）より上方に突出するように構成されている。シール部材２は、第２要素２２が第１要素２１との間に存在する間隙２０を狭めるように基体１の表面におけるウエハＷとの当接箇所と同じ高さまで傾倒可能になるような弾性を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連通経路が形成されている基体を備え、前記連通経路を通じて前記基体の表面と基板との間に負圧領域が形成されることにより前記基体の表面側に前記基板を吸着保持するように構成されている真空チャックであって、
前記基体の表面に前記連通経路を囲う環状に窪んでいる環状凹部が形成され、
前記環状凹部に環状の弾性素材からなるシール部材が配置され、
前記シール部材の一部が前記基体の吸着平面より突出し、かつ、弾性的に変形可能に構成されていることを特徴とする真空チャック。
【請求項２】
請求項１記載の真空チャックにおいて、
前記シール部材が、前記環状凹部に配置される環状の第１要素と、少なくとも一部が前記環状凹部から前記吸着平面より上方に突出するように傾斜して延在している環状の第２要素と、を備え、前記第２要素が前記基体の表面における前記吸着平面と同じ高さまで弾性的に傾倒可能に構成されていることを特徴とする真空チャック。
【請求項３】
連通経路が形成されている基体を備え、前記連通経路を通じて前記基体の表面と基板との間に負圧領域が形成されることにより前記基体の表面側に前記基板を吸着保持するように構成されている真空チャックであって、
前記基体の表面に前記連通経路を囲う環状に窪んでいる環状凹部が形成され、
前記環状凹部に環状の弾性素材からなるシール部材が配置され、
前記シール部材が、環状凹部に収まるように配置される下側の第１要素と、一端部または基端部が前記第１要素に対して固定または接続され、その他端部において前記基板に当接する上側の第２要素と、を備え、
前記第２要素の他端部は、前記基板を吸着保持していない状態では、吸着平面よりも上方側に位置していることを特徴とする真空チャック。
【請求項４】
請求項３記載の真空チャックにおいて、
前記第１要素および前記第２要素の間に間隙が存在するように前記シール部材が構成されていることを特徴とする真空チャック。
【請求項５】
請求項４記載の真空チャックにおいて、
前記第１要素および前記第２要素の間に外部に開放されている間隙が存在するように前記シール部材が構成されていることを特徴とする真空チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体に形成されている連通経路を通じて形成される負圧によってウエハ等の基板を当該基体の表面に吸着保持する真空チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
基体の外縁に、弾性材料（たとえばゴム）からなり、下から上にかけて徐々に外側に広がるように形成されているスカート状のシール部材が設けられた真空チャックが提案されている（特許文献１参照）。  板状部材にシール部材が固定され、複数の当該板状部材が基体に対して取り外し可能に固定される構成の真空チャックが提案されている（特許文献２参照）。【０００３】
当該構成の真空チャックによれば、ウエハに反り、うねりまたは段差が存在する場合でも、シール部材の上端部をその全周にわたって当該ウエハに当接させ、ウエハと吸着面との間隙に密閉領域が形成される。このため、ウエハの反り等によって基体との間に本来的に生じる間隙の影響を解消して、当該密閉領域を負圧として当該ウエハが確実に吸着保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−３０８８５６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５３４１９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、ウエハにおいてシール部材との当接箇所および当接箇所（たとえば最も外側にある当接箇所）よりも外側の領域については平坦度が担保されない場合があるため、ウエハに可能な限り多くの回路チップを製造する等のウエハの有効活用の観点から改善の余地がある。【０００６】
そこで、本発明は、反りまたはうねりなどが存在するウエハ等の基板を吸着保持する際、基板の平坦度が担保される領域の拡張を図りうる真空チャック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】
本発明は、連通経路が形成されている基体を備え、前記連通経路を通じて前記基体の表面と基板との間に負圧領域が形成されることにより前記基体の表面側に前記基板を吸着保持するように構成されている真空チャックに関する。【０００８】
本発明の第１態様の真空チャックは、前記基体の表面に前記連通経路を囲う環状に窪んでいる環状凹部が形成され、前記環状凹部に環状の弾性素材からなるシール部材が配置され、前記シール部材の一部が前記基体の吸着平面より突出し、かつ、弾性的に変形可能に構成されていることを特徴とする。【０００９】
本発明の第１態様の真空チャックによれば、基板が基体の表面側に載置された際、シール部材の一部が弾性的に変形して、基板に反りまたはうねりなどがあっても、当該一部を全周またはほぼ全周にわたり基板に対して当接させることができる。なお、基板の反り態様としては、当該基板が鞍形またはドーム型に変形している態様があげられる。基板の中央部がその周辺部よりも上方にある中凸態様の変形のほか、中央部がその周辺部よりも下方にある中凹態様の変形も含まれる。そして、連通経路を通じて基板と、基体と、シール部材とにより囲まれている空間（内側空間）が真空吸引されることにより、当該内側空間に負圧領域が形成され、シール部材の当該一部がさらに弾性的に変形して基体の吸着表面（基体の表面に形成された構造物の上端の点または面を包含する仮想的な平面）と同じ高さとなる。これにより、基板を全体的に基体の表面に形成された構造物またはそれらとの当接箇所に当接させることができ、当該基板において平坦度が担保される領域の拡張が図られる。【００１０】
本発明の第１態様の真空チャックにおいて、前記シール部材が、前記環状凹部に配置される環状の第１要素と、少なくとも一部が前記環状凹部から前記吸着平面より上方に突出するように傾斜して延在している環状の第２要素と、を備え、前記第２要素が前記基体の表面における前記吸着平面と同じ高さまで弾性的に傾倒可能に構成されている。【００１１】
当該構成の真空チャックによれば、連通経路を通じて内側空間が真空吸引されることにより、当該内側空間に負圧領域が形成され、シール部材の一部である第２要素が弾性的に傾倒して第１要素との間に存在する間隙が狭まるように基体の吸着表面と同じ高さとなる。これにより、基板を全体的に基体の表面に形成された構造物またはそれらとの当接箇所に当接させることができ、当該基板において平坦度が担保される領域の拡張が図られる。【００１２】
本発明の第２態様の真空チャックは、前記基体の表面に前記連通経路を囲う環状に窪んでいる環状凹部が形成され、前記環状凹部に環状の弾性素材からなるシール部材が配置され、前記シール部材が、環状凹部に収まるように配置される下側の第１要素と、一端部または基端部が前記第１要素に対して固定または接続され、その他端部において前記基板に当接する上側の第２要素と、を備え、前記第２要素の他端部は、前記基板を吸着保持していない状態では、吸着平面よりも上方側に位置していることを特徴とする。【００１３】
本発明の第２態様の真空チャックによれば、基板が基体の表面側に載置された際、シール部材のうち少なくとも第２要素が弾性的に変形して、基板に反りまたはうねりなどがあっても、当該第２要素の他端部（当接部）を全周またはほぼ全周にわたり基板に対して当接させることができる。そして、連通経路を通じて基板と、基体と、シール部材とにより囲まれている空間（内側空間）が真空吸引されることにより、当該内側空間に負圧領域が形成され、シール部材のうち少なくとも第２要素がさらに弾性的に変形して基体の吸着表面と同じ高さとなる。これにより、基板を全体的に基体の表面に形成された構造物またはそれらとの当接箇所に当接させることができ、当該基板において平坦度が担保される領域の拡張が図られる。【００１４】
本発明の第２態様の真空チャックにおいて、前記第１要素および前記第２要素の間に間隙が存在するように前記シール部材が構成されていることが好ましい。本発明の第２態様の真空チャックにおいて、前記第１要素および前記第２要素の間に外部に開放されている間隙が存在するように前記シール部材が構成されていることが好ましい。【００１５】
当該構成の真空チャックによれば、第１要素および第２要素の間隙の形態が変化するようにシール部材が弾性的に変化することにより、上記のように基板を全体的に基体の表面に形成された構造物またはそれらとの当接箇所に当接させることができ、当該基板において平坦度が担保される領域の拡張が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態としての真空チャックの上面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】本発明の一実施形態としての真空チャックの機能に関する説明図。
【図４】シール部材の他の実施例に関する説明図。
【図５】シール部材の他の実施例に関する説明図。
【図６】シール部材の他の実施例に関する説明図。
【図７】本発明の他の実施形態としての真空チャックの上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（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チャックは、略円板状のセラミックス焼結体からなる基体１を備えている。基体１は、炭化珪素、窒化アルミニウム、アルミナまたは窒化ケイ素などのセラミックス粉末を主原料とする原料粉末の成形体が焼成され、必要な加工が施されることにより作製される。
【００１８】
基体１には、連通経路１０２（貫通孔）のほか、ウエハＷ（基板）を昇降させるためのリフトピン（図示略）が挿通されるリフトピン用貫通孔１０４が形成されている。基体１の表面に連通経路１０２を囲う環状に窪んでいる環状凹部１０（たとえば深さ１〜１０［ｍｍ］、幅１〜１０［ｍｍ］）が形成されている。環状凹部１０に環状のシール部材２が配置されている。
【００１９】
基体１には、環状凹部１０を囲う環状に突出している環状凸部１２（たとえば高さ３０〜２００［μｍ］）が形成されている。環状凸部１２の上端部が基体１における「ウエハＷとの当接箇所」を構成する。そのほか、基体１の吸着面には、当該吸着面から突出する略円柱状、略半球状または略円錐台状の複数のピン（図示略（たとえば高さ３０〜２００［μｍ］））が、三角格子状、正方格子状または同心円状など、規則的に配置されて形成されていてもよい。複数のピンの上端部が基体１における「ウエハＷとの当接箇所」を構成し、かつ、吸着平面を定義する。図２では、基体１の上端面または表面が平坦面であるかのように示されているが、実際には環状凸部１２の上端面および各ピンの上端面により構成される離散的な面の集合である。
【００２０】
シール部材２は、環状の部材であって、ウレタンまたはフッ素ゴムなどの弾性素材により構成されている。シール部材２は、下側の第１要素２１と、上側の第２要素２２と、を備えている。シール部材２において、下側の第１要素２１は、その全部が環状凹部１０に収まるように配置される。シール部材２において、上側の第２要素２２は、その一端部または基端部が第１要素２１に対して固定または接続され、その他端部において基板（ウエハＷ）に当接する。第２要素２２の他端部は、基板（ウエハＷ）を吸着保持していない状態では、吸着平面よりも上方側に位置している。第２要素２２を構成する材料としては、その硬度が０〜６０の材料が採用される。第１要素２１を構成する材料の硬度が、第２要素２２を構成する材料の硬度と同一であってもよく、異なっていてもよい。硬度はデュロメーターを用いて、ＪＩＳ  Ｋ６２５３：２０１２に基づいて測定される。
【００２１】
シール部材２は、断面視で、略台形状の第１要素２１と、第１要素２１の上部に位置し、断面視で略Ｌ字状の第２要素２２と、を備えている（図２参照）。第２要素２２は、第１要素２１に対して間隙２０を有し、その基端部において第１要素２１に接続されている。例えば、断面視において、第２要素２２の長さＬが２．０〜２０［ｍｍ］の範囲に含まれ、第２要素２２の厚さＴが０．１〜２．０［ｍｍ］の範囲に含まれ、かつ、吸着平面を基準とした第２要素２２の突出高さＨが１．０〜９．０［ｍｍ］の範囲に含まれるようにシール部材２が構成されていてもよい。
【００２２】
第２要素２２が、第１要素２１との間に存在する間隙２０を狭めるように基体１の表面におけるウエハＷとの当接部（吸着平面）と同じ高さまで弾性的に傾倒可能に構成されている（図３参照）。第２要素２２が、荷重がある状態から当該荷重から解放された状態に遷移した際に、元の姿勢または形態に復元するような弾性がシール部材２に必要とされる。この点が勘案されて、シール部材２を構成する素材の硬度および第２要素２２の撓み箇所または基端の厚みが設計される。シール部材２の側面２０２と環状凹部１０の内側面との間に基体１の表面側に開放部を備えている間隙が形成されている。シール部材２は、第２要素２２の上側の傾斜面がシール部材２の平坦な上端面２０４から連続して上方に傾斜するように構成されている。
【００２３】
（機能）
前記構成の真空チャックによれば、ウエハＷが基体１の表面側に載置された際、シール部材２の一部である第２要素２２を、ウエハＷに反りまたはうねりなどがあっても全周またはほぼ全周にわたりウエハＷに対して当接させることができる。そして、連通経路１０２を通じてウエハＷと、基体１と、シール部材２とにより囲まれている空間（内側空間）が真空吸引される。これにより、当該内側空間に負圧領域が形成され、シール部材２が、その第２要素２２が弾性的に傾倒するように弾性的に変形して基体１の吸着平面と同じまたはほぼ同じ高さとなる（図３参照）。その結果、ウエハＷを全体的に基体１の吸着表面に当接させることができ、さらには当該ウエハＷにおいて平坦度が担保される領域の拡張が図られる。
【００２４】
（本発明の他の実施形態）
シール部材２および環状凹部１０のそれぞれの形状がさまざまに変更されてもよい。たとえば、図４に示されているように、シール部材２はトーラス状であってもよい。シール部材２は、断面視で、略円形状であり、基体１の吸着平面よりも上方に突出している部分（第２要素２２に相当する。）の上端部が、基板（ウエハＷ）と当接する当接部を構成する。同じく図４に示されているように、環状凹部１０が上側に上底がある略台形状の断面を有するように形成されていてもよい。言い換えると、環状凹部１０の内側面が、環状凹部１０の底面側に傾斜した形態であってもよい。このような形態によれば、断面視で、環状凹部１０の底面側の幅が断面視で上辺側の幅よりも大きいため、シール部材２が環状凸部１０から外れてしまう事態が防止される。なお、シール部材２の断面形状が、軸線方向が上下方向に延在する、蛇腹形状（ベローズ形状）であってもよい（図示略）。環状凹部１０の断面形状は、略台形状のほか、下端位置から上端位置に至る途中で内側に突出する一または複数の凸部を有するような形状（図示略）など、シール部材２が環状凸部１０から外れることを防止しうるあらゆる形状であってもよい。
【００２５】
図５に示されているように、シール部材２の外観は、図４と同様にトーラス状に形成されているが、断面視で、下半円弧状の第１要素２１と、上半円弧状の第２要素２２と、により構成されていてもよい。言い換えると、図５に示されているシール部材２は、中空の部材により構成されている。図示しないが、中空の部材が、上に開口したＵ字状の第１要素と、下に開口したＵ字状の第２要素と、により構成されていてもよい。
【００２６】
図６に示されているように、第１要素２１が縦長の略矩形状の断面を有し、第２要素２２が第１要素２１の上部から連続して斜め上方に延在する略矩形状の断面を有するようにシール部材２が形成されていてもよい。また、シール部材２は、断面視で略Γ字形状（Ｌ字をさかさまにしたような形状）であってもよく、環状凹部１０が、シール部材２１が収容される縦長の矩形状の上端部に、横方向に延在する横長の矩形状が連続する。
【００２７】
たとえば、シール部材２に平坦な上端面２０４（図２参照）がなく、その上端面が傾斜面のみによって構成されていてもよい。第２要素２２の上側傾斜面が一様な角度で傾斜するのではなく、当該傾斜角度が徐々に減少するまたは増加するような形状に形成されてもよい。シール部材２を構成する第２要素２２は、基体１の外側（外縁側）上方に傾斜しているが（図２参照）、基体１の内側（中心部側）上方に傾斜していてもよい。シール部材２の内側面２０２と環状凹部１０の内側面とが当接して両者の間隙が設けられていなくてもよい。
【００２８】
上記実施形態の真空チャックにおける環状凹部１０、シール部材２および環状凸部１２のそれぞれは略円環状に形成されているが、ウエハＷの形状に合わせて楕円環状、矩形環状、枠状または正多角形環状など、環状であれば任意の形状に変更されてもよい。
【００２９】
上記実施形態において環状凸部１２が省略されてもよい。シール部材１０との当接箇所によって囲まれている内側領域の反りまたはひずみ等が平坦に矯正されることにより、当該内側領域よりも外側にある外側領域の反り等も平坦に矯正されうる。
【００３０】
上記実施形態において基体１の表面に環状凸部１２に代えて、図７に示されているように外側環状凹部１０’が形成されたうえでそこに上記と同様の構成の外側シール部材２’が配置されてもよい。すなわち、基体１の表面に複数の環状凹部１０が形成され、複数の環状凹部１０のそれぞれにシール部材２が配置され、内側環状凹部１０が存在する外側環状凹部１０’に配置されている外側シール部材２’を構成する第２要素２２（図２参照）の少なくとも一部が当該環状凸部を形成していてもよい。基体１には、内側シール部材２および外側シール部材２’の間に、連通経路１０２’が形成されていてもよい。
【００３１】
当該構成の真空チャックによれば、ウエハＷが基体１の表面側に載置された際、内側シール部材２の一部である第２要素２２および外側シール部材２’の一部である第２要素がウエハＷから荷重を受けることで弾性的に変形する。このため、ウエハＷに反りまたはうねりなどがあっても、第２要素のそれぞれを全周またはほぼ全周にわたりウエハＷに対して当接させることができる
そして、内側連通経路１０２を通じてウエハＷと、基体１と、内側シール部材２とにより囲まれている空間（内側空間）が真空吸引され、さらに、外側連通経路１０２’を通じてウエハＷと、基体１と、内側シール部材２および外側シール部材２’とにより囲まれている環状の空間（外側空間）が真空吸引される。これにより、当該内側空間に負圧領域が形成され、内側シール部材２の第２要素２２および外側シール部材２’の第２要素がさらに弾性的に変形して基体１の吸着表面と同じ高さとなる（図３参照）。その結果、ウエハＷを全体的に基体１の表面の当接箇所に当接させることができ、さらには当該ウエハＷにおいて平坦度が担保される領域の拡張が図られる。
【００３２】
外側シール部材２’に加えて内側シール部材２が設置されているので、外側シール部材２’に対応した比較的大径（たとえば径１２インチ）のウエハＷのみならず、内側シール部材２に対応した比較的小径（たとえば径８インチ）のウエハＷをも真空吸着可能である。また、外側シール部材２’をウエハＷに対して全周にわたって当接させることができない程度に当該ウエハＷが極端に反っていても、内側シール部材２をウエハＷに対して確実に当接させ、内側空間の減圧によってウエハＷが平坦になるように矯正される。これにより、外側シール部材２’をウエハＷに対して全周にわたって当接させることができるので、外側空間の減圧によってウエハＷの平坦性の向上が図られる。
【００３３】
前記実施形態の真空チャックにおいて、環状凸部１２は省略されてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１‥基体、２‥シール部材、１０‥環状凹部、１２‥環状凸部、２０‥第１および第２要素の間隙、２１‥第１要素、２２‥第２要素、１０２‥連通経路、１０４‥リフトピン用貫通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月17日(2017.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連通経路が形成されている基体を備え、前記連通経路を通じて前記基体の表面と基板とシール部材との間に負圧領域が形成されることにより前記基体の表面側に前記基板を吸着保持するように構成されている真空チャックであって、
前記基体の表面に前記連通経路を囲う環状に窪んでいる環状凹部が形成され、
前記環状凹部に環状の弾性素材からなる前記シール部材が配置され、
前記シール部材の一部が前記基体の吸着平面を基準とした突出量が１．０〜９．０ｍｍの範囲内であるように当該吸着平面より突出し、かつ、弾性的に変形可能に構成されていることを特徴とする真空チャック。
【請求項２】
請求項１記載の真空チャックにおいて、
前記シール部材が、前記環状凹部に配置される環状の第１要素と、少なくとも一部が前記環状凹部から前記吸着平面より上方に突出するように傾斜して延在している環状の第２要素と、を備え、前記第２要素が前記基体の表面における前記吸着平面と同じ高さまで弾性的に傾倒可能に構成されていることを特徴とする真空チャック。
【請求項３】
連通経路が形成されている基体を備え、前記連通経路を通じて前記基体の表面と基板とシール部材との間に負圧領域が形成されることにより前記基体の表面側に前記基板を吸着保持するように構成されている真空チャックであって、
前記基体の表面に前記連通経路を囲う環状に窪んでいる環状凹部が形成され、
前記環状凹部に環状の弾性素材からなる前記シール部材が配置され、
前記シール部材が、環状凹部に収まるように配置される下側の第１要素と、一端部または基端部が前記第１要素に対して固定または接続され、その他端部において前記基板に当接する上側の第２要素と、を備え、
前記第２要素の他端部は、前記基板を吸着保持していない状態では、吸着平面を基準とした突出量が１．０〜９．０ｍｍの範囲内であるように当該吸着平面よりも上方側に位置していることを特徴とする真空チャック。
【請求項４】
請求項３記載の真空チャックにおいて、
前記第１要素および前記第２要素の間に間隙が存在するように前記シール部材が構成されていることを特徴とする真空チャック。
【請求項５】
請求項４記載の真空チャックにおいて、
前記第１要素および前記第２要素の間に外部に開放されている間隙が存在するように前記シール部材が構成されていることを特徴とする真空チャック。
【国際調査報告】
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