(57)【要約】【課題】パーティクルの発生もなく、しかも、装置の寿命を縮めることなく残留電荷と絶縁破壊との防止を図ることができるワーク保持装置を提供する。【解決手段】ワーク保持装置１は、ウエハＷを吸着して保持するチャックであり、ベース２と吸着フィルム３とを備える。ベース２には、冷却水路２０やリフトピン２１が設けられている。吸着フィルム３は、接着剤４を介して、ベース２の表面２ａに貼り付けられている。かかる吸着フィルム３は、ウエハＷが接触した際に、ウエハＷをファンデルワールス力で吸着することができる表面構造と柔軟性とを有している。好ましくは、吸着フィルム３をシリコーンゴムで形成する。【選択図】図１
2009117441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ等のワークを吸着して保持するワーク保持装置であって、
少なくとも表面が平坦なベースと、
上記ベースの表面に貼り付けられ、上記ワークを接触させた際に、当該ワークをファンデルワールス力で吸着可能な表面構造と柔軟性とを有した吸着フィルムと
を備えることを特徴とするワーク保持装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワーク保持装置において、
上記吸着フィルムは、空気中に曝すとその表面に正電荷を帯電する性質を有する、
ことを特徴とするワーク保持装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のワーク保持装置において、
上記吸着フィルムは、シリコーンゴムのフィルムである、
ことを特徴とするワーク保持装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のワーク保持装置において、
上記ベース表面からベース内部に至る所定厚さの絶縁層を設け、電極板をこの絶縁層内に配設し、この電極板の端子を上記ベースから外部に引き出した、
ことを特徴とするワーク保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ等のワークを保持するためのワーク保持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワーク保持装置においては、ウエハ等のワークを保持するために真空による吸着や静電気力による吸着が利用されているが、現在では、吸着力の均一性が高い静電気力による吸着が多用されている。
従来、この種のワーク保持装置として、静電チャックがある。この静電チャックは、装置の吸着面とウエハとの間に発生させた静電気力によって、ウエハを保持するものである。しかし、この静電チャックは、残留電荷によるウエハ離脱のし難さや静電気による絶縁層破壊等の多くの問題を持っていた。
そこで、現在では、これらの問題に対処した各種の技術が提案されている。
例えば、特許文献１に開示の静電チャックのように、接地部材をウエハの裏面に接触させて、残留電荷を放電する技術がある。
また、特許文献２に開示の静電チャックのように、電荷を発生させるための電極とウエハ裏面との距離を最適値に設定したり、ウエハ吸着面と電極との間の絶縁層の材質やその粒径及び気孔率等を最適化して、静電気による絶縁層破壊の発生を防止する技術もある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０６８２号公報
【特許文献２】特開２００６−０１３２５７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、上記した従来の技術では、次のような問題がある。
特許文献１に開示の静電チャックでは、接地部材をウエハ裏面に接触させるために、接地部材がウエハ裏面を傷つけて、パーティクルをウエハから発生させるおそれがある。さらに、パーティクルが接地部材自身からも発生するおそれがある。また、接地部材の先端部をウエハ裏面に接触させて放電させる構成であるので、ウエハ裏面の電荷を局所的に放電させることができるが、ウエハ全面に亘って電荷を放電させることは困難である。
【０００５】
一方、特許文献２に開示の静電チャックでは、本体を窒化アルミニュウム等のセラミックスで形成しているので、必然的に、パーティクルが本体表面である吸着面から発生してしまう。また、電極とウエハ裏面との間の距離は、この間の絶縁層の磨耗等に対する耐久性と天秤に掛けて設計する必要ある。つまり、絶縁層を極力薄くして、印加電圧を下げるようにして、絶縁破壊を防止すると、絶縁層の早期摩耗によって、チャックの寿命が短くなる。かといって、絶縁層を厚くすると、印加電圧を上げなければならず、絶縁破壊が起こり易くなる。そして、残留電荷が増加して、パーティクルが吸着されたり、ウエハの剥離性が低下するおそれがある。
このような問題は、静電チャックだけでなく、ウエハ等のワークを静電気力で保持する各種のワーク保持装置で生じるおそれあり、かかる問題を解決する技術の出現が期待されていた。
【０００６】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、パーティクルの発生もなく、しかも、装置の寿命を縮めることなく残留電荷と絶縁破壊との防止を図ることができるワーク保持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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、ワークを吸着して保持するワーク保持装置であって、少なくとも表面が平坦なベースと、ベースの表面に貼り付けられ、ワークを接触させた際に、ワークをファンデルワールス力で吸着可能な表面構造と柔軟性とを有した吸着フィルムとを備える構成とした。
かかる構成により、ワークを吸着フィルムに押し付けて接触させると、吸着フィルムの表面がワークの裏面形状に従って変形して、吸着フィルムの表面の分子とワーク裏面の分子との距離が近接し、ワークがファンデルワールス力によって吸着フィルムの表面に吸着される。このように、吸着フィルムの表面が、ワークの裏面形状、即ち、ワーク裏面の反りや凹凸に従って変形するので、ワーク裏面と吸着フィルムとの接触面積が大きくなる。この結果、ワークに対する平坦度が見かけ以上に良くなり、吸着力の均一性が高まる。また、ワークをファンデルワールス力によって吸着フィルムに吸着させるので、上記した従来の静電チャックと異なり、電圧を印加する必要がない。したがって、残留電荷や絶縁破壊の問題も生ぜず、この結果、残留電荷や絶縁破壊の問題を解決するために装置の寿命を縮めることもない。さらに、電荷を放電させる接地部材のような金属も必要としないので、パーティクルの発生も抑えることができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のワーク保持装置において、吸着フィルムは、空気中に曝すとその表面に正電荷を帯電する性質を有する構成とした。
かかる構成により、ワーク保持装置を空気に曝すだけで、吸着フィルムの表面に正電荷が帯電する。これにより、吸着フィルム上のワークが負電荷に帯電するので、ワークは、吸着フィルムのファンデルワールス力だけでなく、静電気力によっても、吸着される。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のワーク保持装置において、吸着フィルムは、シリコーンゴムのフィルムである構成とした。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のワーク保持装置において、ベース表面からベース内部に至る所定厚さの絶縁層を設け、電極板をこの絶縁層内に配設し、この電極板の端子をベースから外部に引き出した構成とする。
かかる構成により、電極に電圧を加えることで、吸着フィルムの表面を所望の電位に帯電させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上詳しく説明したように、この発明のワーク保持装置によれば、半導体ウエハ等のワークに対する吸着面の平坦性と吸着力の均一性を高めることができるだけでなく、パーティクルの発生もなく、しかも、装置の寿命を縮めることなく残留電荷と絶縁破壊との防止を図ることができるという優れた効果がある。
【００１２】
また、請求項２の発明のよれば、ワーク保持装置を空気に曝すだけで、吸着フィルムを帯電させることができるので、帯電させるための高価な装置が不必要になり、その分、ワーク保持装置を低コストで製造することができるという効果がある。
【００１３】
さらに、請求項４の発明によれば、ワークに対する吸着フィルムの吸着力をさらに高めることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、この発明の第１実施例に係るワーク保持装置を示す分解斜視図であり、図２は、ワーク保持装置の断面図であり、図３は、ワーク保持装置の平面図である。
この実施例のワーク保持装置１は、ワークである半導体ウエハを吸着して保持するチャックであり、図１に示すように、ベース２と吸着フィルム３とを備える。
【００１６】
ベース２は、台座であり、アルミナセラミックス，アルミニュウム、アルミニュウム合金等で形成されている。
このワーク保持装置１は、ウエハＷを平坦に保持するチャックであるので、ベース２の表面２ａが平坦に形成されている。
また、図２に示すように、ベース２内には、冷却水路２０が設けられており、冷却水を注入口２０ａから冷却水路２０内に入れ、循環させた後、排水口２０ｂから排出することができるようになっている。
さらに、ベース２には、ベース２を上下に貫通する１対の細い孔２１ａ，２１ｂが穿設されており、リフトピン２１がこれらの孔２１ａ，２１ｂ内に昇降自在に挿入されている。
【００１７】
吸着フィルム３は、直径が３００ｍｍのウエハＷを吸着するためのフィルム状部材であり、接着剤４を介して、ベース２の表面２ａに貼り付けられている。
かかる吸着フィルム３は、ウエハＷを接触させた際に、ウエハＷの裏面をファンデルワールス力で吸着することができる表面構造と柔軟性とを有している。
【００１８】
ここで、吸着フィルム３の表面構造と柔軟性について説明する。
図４は、吸着フィルム３の表面構造と柔軟性を説明するための部分拡大概略図である。
ファンデルワールス力が物質とウエハ裏面との間に働くためには、物質とウエハ裏面との分子間距離が１〜５Åになる必要がある。
しかし、図４の（ａ）に示すように、通常の物質２００では、μオーダーの微小な凹凸２１０がその表面に存在し、同様に、ウエハＷの裏面ｗａにも凹凸ｗｂや反りが存在する。このため、ウエハＷの裏面ｗａを物質２００の表面に押し付けると、凹凸ｗｂと凹凸２１０とがぶつかり合い、ウエハと物質２００とが点接触状態になる。したがって、ウエハＷの分子と物質２００の分子との距離が１〜５Å迄近づいている部分の面積が非常に小さい。このため、ウエハＷに対する物質２００のファンデルワールス力はほとんど働かず、ウエハＷが物質２００に吸着されることはない。
これに対して、図４の（ｂ）に示すように、物質２００の表面が、イモリの手の剛毛のように、例えば、長さ１μｍで直径２００ｎｍ程度のピラー（pillar）２２０を多数生植毛したような構造をとると、ウエハＷを物質２００の表面に押し付けた際に、これらのピラー２２０がウエハ裏面ｗａに存在する凹凸ｗｂや反りの形状に従って撓み、凹凸ｗｂとピラー２２０とが面接触状態になる。この結果、ウエハ裏面ｗａの分子と物質２００の分子との距離が１〜５Å迄近づいている部分の面積が非常に大きくなり、ウエハＷに対する物質２００のファンデルワールス力が働いて、ウエハＷが物質２００に吸着されることとなる。
【００１９】
この実施例の吸着フィルム３の表面３ａは、上記のようなピラー２２０を有した構造に限られるのではないが、少なくとも、ウエハＷを吸着フィルム３に押し付けると、表面３ａがウエハＷの裏面形状に従って変形し、ウエハＷの裏面との接触面積が大きくなって、ファンデルワールス力がウエハＷに対して働く構造になっている。
この実施例では、吸着フィルム３を、上記のようなファンデルワールス力を生じさせることができる表面構造と柔軟性とを有するシリコーンゴムを用いて形成した。
また、シリコーンゴムは、帯電性にも優れており、空気中に曝すとその表面に正電荷を帯電する。すなわち、ほとんどの樹脂は、負極に帯電するが、シリコーンゴムでは正極に帯電する特徴がある。例えば、樹脂であるカプトンの表面電位は、−０．１４ｋＶで、シリコーンゴムの表面電位は、＋０．１１ｋＶとなる。
【００２０】
次に、この実施例のワーク保持装置１が示す作用及び効果について説明する。
図５は、このワーク保持装置１の使用例を示す概略図であり、図６は、吸着フィルム３とウエハＷとの接触状態を説明するための模式図であり、図７は、吸着フィルム３からウエハＷに働く力を説明するための部分拡大概略図であり、図８は、ウエハＷを取り外す状態を示す概略図である。
図５の実線で示すように、ウエハＷを、ワーク保持装置１の真上に位置させ、吸着フィルム３側に向けて下降させる。そして、二点差線で示すように、ウエハＷの裏面ｗａを吸着フィルム３に押し付けると、ウエハ裏面ｗａが、吸着フィルム３の表面３ａに接触する。
【００２１】
すると、図６に示すように、吸着フィルム３の表面３ａがウエハＷの裏面ｗａの形状に従って変形し、表面３ａと裏面ｗａとが広面積で接触する。この結果、吸着フィルム３からのファンデルワールス力がウエハＷに対して働く。また、吸着フィルム３が空気に曝されて、正極に帯電しているので、負極に帯電するウエハＷに対して、静電気力が働く。
具体的には、図７に示すように、吸着フィルム３の分子３１からのファンデルワールス力Ｆ１がウエハ裏面ｗａの分子ｗｐに働くと共に、吸着フィルム３内の正電荷３２からの静電気力Ｆ２がウエハ裏面ｗａの負電荷ｗｍに対して働き、ウエハＷがこれらの力によって吸着フィルム３の表面３ａに吸着されることとなる。
【００２２】
かかる状態で、図８に示すように、リフトピン２１を上昇させて、ウエハＷを吸着フィルム３から剥がす。
このとき、ウエハＷと吸着フィルム３との間に働いている力は、ファンデルワールス力と静電気力である。これらの力は、リフトピン２１を上昇させる機械的力に比べて極めて
小さいので、リフトピン２１を上昇させることで、ウエハＷを吸着フィルム３から容易に剥離することができる。
【００２３】
このように、この実施例のワーク保持装置１によれば、吸着フィルム３の表面３ａが、ウエハ裏面ｗａの形状に従って変形するので、ウエハＷに対する平坦度が見かけ以上に良くなり、吸着力の均一性が向上する。また、ウエハＷをファンデルワールス力と自然帯電した静電気力によって吸着フィルム３に吸着させるので、上記した従来の静電チャックと異なり、電圧を印加する作業を必要としない。しかも、帯電による吸着フィルム３の表面電位は、上記したように、「＋０．１１ｋＶ」程度であり、従来の静電チャックの表面電位に比べて非常に低い。したがって、残留電荷や絶縁破壊の問題も生ぜず、この結果、残留電荷や絶縁破壊の問題を解決するために装置の寿命を縮めることもない。さらに、電荷を放電させる接地部材のような金属も必要としないので、パーティクルの発生も抑えることができる。
【実施例２】
【００２４】
次に、この発明の第２実施例について説明する。
図９は、この発明の第２実施例に係るワーク保持装置１を示す断面図である。
この実施例は、帯電性能を高めた点が、上記第１実施例と異なる。
すなわち、図９に示すように、平板状の電極５を、絶縁層を形成するベース２の表面２ａ側に配設した。そして、電極５に接続された端子５０をベース２の外部に引き出した。
【００２５】
図１０は、電圧供給状態を示す断面図である。
図１０に示すように、電源５１の正極を端子５０の後端５０ａに接続することができる。かかる状態で、電圧を端子５０から電極５に加えることにより、吸着フィルム３の表面３ａを所望の電位に帯電させることができる。
これにより、ウエハＷに対する吸着フィルム３の吸着力をさらに高めることができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例３】
【００２６】
次に、この発明の第３実施例について説明する。
図１１は、この発明の第３実施例に係るワーク保持装置を示す概略図である。
図１１に示すように、この実施例のワーク保持装置１−１は、産業ロボット６に取り付けられる装置である。
このワーク保持装置１−１も上記実施例のワーク保持装置１とほぼ同様の構成をとるが、冷却水路２０等を必ずしも設ける必要はない。
具体的には、ベース２の裏面側を産業ロボット６のアーム６０の先端部に固定した。
これにより、産業ロボット６を制御して、アーム６０を動かし、吸着フィルム３で吸着したウエハ等のワーク（図示省略）を所定の箇所に移す作業が可能となる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１及び第２実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例４】
【００２７】
次に、この発明の第４実施例について説明する。
図１２は、この発明の第４実施例に係るワーク保持装置を示す概略図である。
図１２に示すように、この実施例のワーク保持装置１−２は、基板検査装置７に用いられる装置である。
このワーク保持装置１−２も上記実施例のワーク保持装置１とほぼ同様の構成をとり、基板検査装置７に組み込まれている。
これにより、吸着フィルム３で吸着したウエハ等のワークＷ′を基板検査装置７によって検査することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第３実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例５】
【００２８】
次に、この発明の第５実施例について説明する。
図１３は、この発明の第５実施例に係るワーク保持装置を示す概略図である。
図１３に示すように、この実施例のワーク保持装置１−３は、ワークの搬送装置に用いられる装置である。
このワーク保持装置１−３も上記実施例のワーク保持装置１とほぼ同様の構成をとり、ワーク搬送装置のベルトコンベア８上に取り付けられている。
これにより、吸着フィルム３で吸着した金属，紙及びプラスチック等のワークＷ′をベルトコンベア８で所定箇所まで搬送することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第４実施例と同様であるので、その委細は省略する。
【００２９】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記第１実施例では、ワーク保持装置１を、半導体ウエハのチャックとして用いた例を示したが、ワーク保持装置１を液晶パネル装置で用いられるガラス等のワークを吸着するためのチャックとしても用いることができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１実施例に係るワーク保持装置を示す分解斜視図である。
【図２】ワーク保持装置の断面図である。
【図３】ワーク保持装置の平面図である。
【図４】吸着フィルムの表面構造と柔軟性を説明するための部分拡大概略図である。
【図５】このワーク保持装置の使用例を示す概略図である。
【図６】吸着フィルムとウエハとの接触状態を説明するための模式図である。
【図７】吸着フィルムからウエハに働く力を説明するための部分拡大概略図である。
【図８】ウエハを取り外す状態を示す概略図である。
【図９】この発明の第２実施例に係るワーク保持装置を示す断面図である。
【図１０】電圧供給状態を示す断面図である。
【図１１】この発明の第３実施例に係るワーク保持装置を示す概略図である。
【図１２】この発明の第４実施例に係るワーク保持装置を示す概略図である。
【図１３】この発明の第５実施例に係るワーク保持装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，１−１〜１−３…ワーク保持装置、  ２…ベース、  ２ａ，３ａ…表面、  ３…吸着フィルム、  ４…接着剤、  ５…電極、  ６…産業ロボット、  ７…基板検査装置、  ８…ベルトコンベア、  ２０…冷却水路、  ２０ａ…注入口、  ２０ｂ…排水口、  ２１…リフトピン、  ２１ａ，２１ｂ…孔、  ５０…端子、  ５１…電源、  ６０…アーム、  Ｗ…ウエハ、  Ｗ′…ワーク、  ｗａ…裏面。
【図１】
2009117441.tif 000003
【図２】
2009117441.tif 000004
【図３】
2009117441.tif 000005
【図４】
2009117441.tif 000006
【図５】
2009117441.tif 000007
【図６】
2009117441.tif 000008
【図７】
2009117441.tif 000009
【図８】
2009117441.tif 000010
【図９】
2009117441.tif 000011
【図１０】
2009117441.tif 000012
【図１１】
2009117441.tif 000013
【図１２】
2009117441.tif 000014
【図１３】
2009117441.tif 000015