JP2014529884A - パターン化されたウェハを取り付けるための取付け装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、パターン(11)を有する基板(10)のパターン側(10s)で基板(10)を取り付け且つ位置固定するための取付け装置であって、パターン(11)を支持する平らな取付け面(3o)と、前記取付け面(3o)を専ら外側の環状面(8)内でのみ貫通して、前記基板(10)を吸引する流体流を生ぜしめる吸引面(F2)とを備えた取付け部材(3)が設けられていることを特徴とする、パターン(11)を有する基板(10)のパターン側(10s)で基板(10)を取り付け且つ位置固定するための取付け装置に関する。
Description
本発明は、請求項1に記載の、パターンを有する基板のパターン側で基板、特にウェハを取り付けるための取付け装置に関する。
このような取付け装置は、半導体工業分野において、特に電気的なコンポーネントを種々様々なプロセス段階で製造する際に、ウェハをハンドリングする「チャック」として用いられる。個々の構成部材群(パターン)が設けられたウェハは、製品用ウェハとも呼ばれる。各プロセス段階において重要なのは、ウェハを迅速、確実且つ容易に取り外せるように取付け装置に位置固定することにより、ウェハのハンドリングが、ウェハ加工の障害要因とならないようにすることである。パターンを有する製品用ウェハの位置固定は、ウェハが薄ければ薄いほど、また、製品用ウェハ上の構成部材のトポグラフィが際立っていたり高度であるほど、困難になる。ウェハにおけるあらゆる応力を可能な限り回避して、製品用ウェハ上に存在する、部分的に極めて高価なパターンが損傷されないようにすることが望ましい。製品用ウェハのパターン化されていない、つまり平らな側の位置固定に関しては種々様々な解決法があるのに対して、製品用ウェハのパターン化された側を位置固定する場合には、多数の技術的な問題が生じる。例えば、静電気による位置固定は問題がある。それというのも、パターンの電気回路が、場合によっては生じ得る電圧ピークによって破壊される恐れがあるからである。
更に、電気的なパターンを可能な限り汚染せずに、(例えば接着剤による)不純物無しでハンドリングすることができるようにしたい。
したがって本発明の課題は、迅速且つ確実で損傷がなく、反転可能で容易に制御可能な基板の取付け及び位置固定を可能にする、基板の取付け、ハンドリング並びに位置固定用の取付け装置を提供することにある。
この課題は、請求項1記載の特徴により解決される。本発明の有利な改良は、従属請求項に記載されている。本発明の枠内には、明細書、請求項及び/又は図面に記載された特徴のうちの少なくとも2つから成る、あらゆる組み合わせも含まれる。記載された値の範囲では、述べられた限界値内に位置する値も、明らかに限界値として有効であり、任意の組み合わせにおいて用いることができる。
本発明の根底を成す思想は、公知の真空チャックを改良して、基板のパターンを、基板を吸引する流体流に一緒に引き込んで、一様な、基板のパターン側全体にわたって可能な限り均一な吸引作用(吸引圧)を可能にする、という点にある。換言すると、本発明による取付け装置は、製品用ウェハに対する特に直線的に可変の、均一な圧力を可能にするので、基板を真空サンプルホルダ(取付け装置)に所望の圧力でもって取り付けることができるようになっている。有利には、基板に作用する圧力を、線形に関連して吸引圧を変化させることにより制御することができるようになっている。圧力は、吸引面積F2によって規定される。
従来技術に基づく真空チャックとは異なり、本発明では基板に沿って全面的に圧力を供給するのではなく、専ら取付け装置の取付け面の外側の環状面の範囲内でしか、吸引は想定されていない。本発明の構成により、極めて均一な圧力分布が、取付け装置の取付け面に沿って、特に吸引面以外でも得られるということが判った。
本発明の有利な構成では、特に円環として形成された、外側の環状面が、取付け面の周縁部から、取付け面の中心Mに向かって延在しており、外側の環状面の、特に最大の又は平均的な環幅Rは、取付け面の直径D3の1/2未満、特に1/5未満、有利には1/10未満、更に有利には1/100未満である。環幅Rが前記直径D3若しくは残りの取付け面に比べて狭ければ狭いほど、且つ/又は取付け面の周縁部若しくは基板の周面に作用する吸引面が広範に設けられていればいるほど、取付け面(全体)に沿った圧力分布は驚くほど均一になる。
以下、複数の面積パラメータから、円形面Fiにおいては特に円直径Diから得られるi−te面積を、Fiと云う。j=1..N孔であるとすると、Fiは、Fij孔の面積の和であると理解される。
有利には、流体流は、以下の部分を有する流れ通路により形成される。即ち:
−取付け部材において吸入面F2で終わる、特に貫通孔として形成された、多数の吸引通路、
−吸引通路の、吸引面F2とは反対側に位置する通路端部に接続された流体室、及び
−制御可能な吸引装置を接続するために、流体室に接して設けられた少なくとも1つの圧力接続部。
−取付け部材において吸入面F2で終わる、特に貫通孔として形成された、多数の吸引通路、
−吸引通路の、吸引面F2とは反対側に位置する通路端部に接続された流体室、及び
−制御可能な吸引装置を接続するために、流体室に接して設けられた少なくとも1つの圧力接続部。
この場合、流体室6は、特に緩衝器として働くと同時に、吸引面F2に沿った均一な吸引のための分配器として働くので、有利には、取付け装置を作動させるために、単一の圧力接続部と単一のポンプだけしか必要とされない。
吸入面F2が、特に吸入通路の一部を少なくとも部分的に閉鎖することにより調節可能である場合は、取付け装置を、種々様々なパターン/寸法(特にパターンの高さHが重要である)を備えた種々様々な製品用基板に用いることができる。吸引通路の閉鎖は特に、吸引通路に接して/吸引通路の内部に設けられた、有利には個別に制御可能な弁により行うことができる。これに対して択一的に、本発明に基づいて考えられるのは、吸引通路の、吸引面F2とは反対の側の端部に、(外側の環状面に対応するように)吸引通路の範囲に複数の開口を備えた回転可能なディスクを設けることである。このようにして吸引通路は、回転可能なディスクの回転により、完全に開放された状態から完全に閉鎖された状態まで、無段階調節可能である。これにより、全ての吸入通路が同時に無段階調節され得る。
この場合、流体室が、取付け部材にシールされて結合された流体室部材と、取付け部材とから形成されていると、特に有利である。つまり、特に流体室部材を槽形状にフライス切削加工することにより、流体室は簡単に製造可能である。前記槽形状には、吸引通路の流体室に面した側の端部間の最大間隔よりも大きな直径を備えた、特に円筒形の切欠きが含まれる。つまり、流体室部材は、特に環状の周壁と、流体室を画成する上壁とから成っている。流体室部材は、結合部材、特にねじにより、取付け部材にシールされて結合される。シールとして有利には、流体室の直径よりも大きな直径を備えた円環状のシールが、流体室部材と取付け部材との間で、流体室の周りに設けられている。
本発明の別の有利な構成では、流体室の領域の流れ通路が、吸引面F2及び/又は圧力接続部の流れ横断面F1と少なくとも同じ大きさの流れ横断面積、特に吸引面F2及び/又は圧力接続部の流れ横断面F1の少なくとも5倍、有利には10倍、更に有利には少なくとも20倍の大きさの流れ横断面積を有している。つまり、流体室は同時に、吸引通路から流入する流体の緩衝器及び集合空間として働く。
更に有利には、吸引面積F2は、取付け面と、この取付け面に取り付けられる基板との間に形成される環状ギャップの流入面積Zにほぼ相当するように選択されているか、又は調節可能である。環状ギャップは、基板のパターンの高さによって規定される高さHを有していて、取付け面の周面に沿って、若しくは基板の周面に沿って、ほぼ円筒形状で延在しているので、流入面積Zは、基板若しくは取付け面の周囲長さと高さHとから、少なくとも近似的に算出可能である。
別の有利な構成では、取付け面が、取付け部材の突出部に設けられており、この突出部の輪郭は、処理すべき基板の面輪郭にほぼ等しくなるように、特に200mm〜450mm、有利にはちょうど200mm又は300mm又は450mmの取付け面の直径D3を備えるように選択されている。この構成により、流入面積Zは、取付け面と、輪郭を有する基板上面との間の、いわば共通の外側輪郭に相当することになるので、流入面積Zは、より厳密に規定される。
取付け面、特に突出部が、特に弾性的な層によって被覆されている場合は、一方では基板上に存在するパターンが傷つけられずに取付け面に取り付けられ、他方では(例えば金属摩耗による)汚染が回避される。
特に少なくとも10本の、有利には少なくとも50本の、更に有利には少なくとも100本の吸入通路の第1グループが、外側の環状面上の1つの共通の第1の円に沿って、特に互いに等間隔で位置していることにより、吸引は更に均一化される。それというのも、吸引通路を吸引面の中心Mに対して同心的に、若しくは取付け部材に対して回転対称的に配置することにより、特に取付け面と基板との間で一様な流体流が、取付け面の中心Mに到るまで生ぜしめられるからである。
本発明の別の観点では、吸引通路間の間隔は、1mm未満、特に500μm未満、有利には250μm未満、更に有利には150μm未満である。
この場合、特に少なくとも10本、有利には少なくとも20本の吸引通路の第2グループが、特に第1グループの吸引通路に対してずらされて配置されていて、外側の環状面上の第1の円よりも小さな半径を備えた1つの共通の第2の円に沿って、特に中心Mに対して同心的に且つ/又は互いに等間隔で位置していると、特に有利である。このようにして、外側の環状面により多くの吸引通路が設けられるようになっており、設けられる吸引通路が多ければ多いほど、これらの吸引通路はより小さく形成されていてよく、基板の吸引はより一様に且つ傷つけることのないように行われる。同時に、外側の環状面に少なくとも2つのグループを配置したことにより、取付け部材のより高い安定性が得られる。したがって、上方に対する吸引通路の数は、吸引通路の最小限の直径と、取付け部材の寸法とによってしか、制限されていない。つまり、ずらされた複数の孔は、ウェハの縁部の機械的な安定性に不都合な影響を及ぼす恐れのある1本のスリットを代替するものとなっている。
本発明の更に別の観点では、各吸入通路の直径D2iの変更、特に制御に基づく流入面積Zが考えられる。
複数の方法の特徴が開示されていた場合、これらは本発明に基づく方法として開示されたと見なして請求可能である。
本発明の別の利点、特徴及び詳細は、以下の有利な実施形態の説明並びに図面に基づき明らかである。
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。
図面において同一の構成部材又は同一の作用を有する構成部材には、同一の符号を付してある。
図1aに示した取付け装置1は、流体室部材2と、取付け部材3とから成っている。流体室部材2は、円筒のフライス切削加工により形成された、環状の周壁2wと、この環状の周壁2wを覆う上壁2oとから成っている。上壁2oは同時に、フライス切削加工された円筒の底部をも形成している。取付け部材3を流体室部材2に位置固定するために、流体室部材2の製造時に複数の雌ねじ山4iが周壁2wに切り込まれ、周壁2wの周りに互いに等間隔に配分される。流体室部材2の製造時には更に、少なくとも1つのシール溝2nが、流体室部材2と取付け部材3との間の結合面に設けられる。流体室部材2の製造時には更に、圧力接続部13が上壁2o内に設けられる。この圧力接続部13には接続部材9がシールされて接続されているか、若しくは接続可能であり、この接続部材9は、ポンプ16に接続された吸引管14の接続に用いられる。吸引管14内には、圧力測定用の1つ又は複数の測定装置15が設けられていてよい。圧力測定は、ポンプ16内及び/又は流れ通路内の別の位置で行うこともできる。
圧力接続部13は、流れ横断面F1を、特に直径D1を有する孔として有している。圧力接続部13は、取付け装置1を通って延在する流れ通路の部分である。圧力接続部13(延いては流れ通路)は、上壁2oと、周壁2wと、取付け部材3の固定側3bとにより形成される流体室6に通じている。
取付け部材3は、実質的に流体室部材2、特に周壁2wに対応する外周面を備えた円筒形を有しているので、取付け部材3は、特にその平らな固定側3bでもって、流体室部材2との接触面に密着して結合可能である。このために、ねじとして形成された結合部材4を取り付けるために前記雌ねじ山4iに対応して配置された、複数のねじ取付け部4aが設けられている。結合部材4を介して取付け部材3は流体室部材2に、これらの共通の接触面において位置固定可能であり、この場合、流体室6を周囲に対してシールするために、リングシールとして形成されたシール5が、シール溝2nと、場合によっては対応する取付け部材3のシール溝3uとに設けられている。
流体室6は、流れ通路の別の部分を形成している。流体室6から出発して、流れ通路は、取付け部材3内に設けられた多数の吸引通路7により形成された流れ通路の別の部分に分割若しくは分岐される。
吸引通路7は、特に互いに平行に延びる貫通孔として形成されていて、それらの端部7eは全て、流体室6に面して、若しくは流体室6内で終わっている。吸引通路7の反対側の端部は、基板10の取付け用の取付け面3oの外側の環状面8の範囲内で終わっている。取付け面3oは、直径D3と、傾斜して延在する段部3aとを備えた円環として形成された突出部3eに設けられている。直径D3は、基板10の直径にほぼ相当する。
吸引通路7の第1グループは、外側の環状面8内で所定の円に沿って配置されている一方で、吸引通路7の第2グループは、やはり外側の環状面8内で、より内側に位置する第2の円に沿って配置されている。これにより、最小限の直径D2を有するできるだけ多くの吸引通路7が、取付け面3oの周縁部Uのできるだけ近くに設けられる。取付け部材3の厚さに基づき、外側の環状面8の内側に設けられた取付け面3oの支持部分は安定した状態を保つ。この支持部分に吸引通路7は全く設けられておらず、支持部分若しくは取付け面3o全体は、平らに形成されている。
取付け部材3の表面は、少なくとも部分的に、特に取付け面3oの領域において、柔軟な材料から成るコーティング12により被覆されていてよい。前記材料は、特にポリマであり、有利にはエラストマである。コーティング12は、基板10上に設けられた精密なパターンを傷つけないため、並びに製品用基板として形成された基板10の汚染を防ぐために用いられる。
穿孔により製造される複数の吸引通路7は、特に回転対称的な取付け部材3の中心Mに対して同心的に配置されている。
外側の環状面8の環幅Rは最小限に形成されていて、周縁部Uに沿ってできるだけ広範に配置されており、特に1mm〜50mm、有利には1mm〜10mmである。前記直径D3は、特に200mm〜450mmであり、有利にはちょうど200mm、300mm又は450mmである。
圧力接続部13及びポンプ16を介して流体室6に負圧を連続的に供給することにより、吸引通路7の流れ横断面の全体によって取付け面3oに形成された吸引面F2に、吸引作用が生じる。このようにして、基板10のパターン側10sを、取付け面3oに対して吸引して位置固定することができるようになっている。吸引通路7が外側の環状面8(円環)にしか設けられていないにもかかわらず、外側の環状面8の内側で、取付け面3oと基板10との間に位置する、パターン11の混在した領域も、真空状態にされるか、若しくは驚くほど均一な負圧を供給される。均一な圧力分布は、前記領域内の統計的な多体系が、グランドカノニカルアンサンブルであると理解することにより、最も簡単に説明され得る。アンサンブル(集団)は、微視的な状態では相違しているが、同値の巨視的状態を有する、統計的な多体系のレプリカの集団である。グランドカノニカルアンサンブルは、粒子及びエネルギをやりとりすることのできるアンサンブルである。本発明による実施形態が連続的に粒子を縁部において吸引するにもかかわらず、常に若干の粒子が前記内側領域内に到達し、同様に粒子はまた、内側領域から再び出て行く。要するに、絶対的な真空、又は高真空だけが得られることは、決してない。それにもかかわらず、粒子の量は、一定の初期条件及び境界条件に基づいて、平均して一定に保たれる。(考察する領域の高さがわずかであるために分配関数への影響を無視することができる重力ポテンシャルは別にして、)統計的な分配関数を場所に依存して与えるようなポテンシャルは存在しないので、圧力分布はやはり、場所に不変の関数であらねばならない。これにより、パターン11を備えた基板10は極めて一様に、取付け面3oに対して位置固定される。ポンプ16における負圧の制御により、且つ流れ通路の個々の部分の流れ横断面を介して、基板10に作用する力が規定される。
本発明に基づき最適であることが判ったのは、圧力接続部13の横断面積F1が、吸引通路7の横断面積、つまり吸引面積F2の総和に、ほぼ等しくなっている場合である。この場合、面積F1とF2との比は、特に1:10〜10:1、有利には2:7〜7:2、より有利には3:5〜5:3、最も有利には4:5〜5:4となる。
更に、吸引面積F2は、有利には流入面積Zにほぼ相当するように選択されており、この流入面積Zは、吸入時にパターン11の高さに基づいて、取付け面3oの周縁部Uと基板10との間の環状ギャップ17により形成される。この場合、流入面積Zは、環状ギャップ17の周囲長さに、環状ギャップ17の高さHを掛けたものに相当し、この場合、特に吸入面積F2と流入面積Zとの比は、4:5〜5:4が想定されている。
基板10を取付け装置1に保持しようとする限り、ポンプ16を、流れ通路に沿った連続的な流体流を発生させるために作動させる必要がある。本発明では、上述した流れ通路の流れ横断面積に基づいて、単位時間当たりに吸引通路7を通流するガス量が、圧力接続部13若しくは接続部材9を通って流体室6から出て行くガス量と同一になっている。
トポグラフィカル(topographical)なパターン11は、基板10(ウェハ)を突出部3e、つまり取付け面3oから、(環状ギャップ17の高さHに相当する)間隔Hを開けて隔てている。基板10と取付け面3oとの間の空間は、吸引過程の開始時に自動的に、吸引面F2における吸引圧をやや上回る所定の圧力レベルに減圧され、この圧力レベルは、次に続く流体室6の連続的な圧力供給に際して一定に保たれる。この時点で、流入面Zからポンプ16までの流れ横断面に沿った、特に固定的な圧力特性線が存在している。
つまり、本発明ではポンプの吸込み性能、特に体積流量又は容易に入手及び測定可能な別の物理量によって、取付け面3oにおいて基板10に作用する圧力の大きさを制御することができるようになっており、この場合、吸込み性能の変更により、圧力が有利には直線的に変化される。本発明の別の実施形態では、弾性的なコーティング12は、パターン11が少なくとも部分的に、特に少なくとも高さHの1/3だけ、有利には高さHの1/2だけ、更に有利には高さHの3/4だけ、弾性的なコーティング12内に侵入する程度の弾性を有している。これにより、環状ギャップ17の高さH′が低減するので、流入面積Z′も相応して小さくなる。その結果、効果が強められる。同一の体積流量の場合、より小さな流入面積Z′は、より大きな力を意味しており、延いてはウェハをコーティング12内へ、より深く押し込むことになり、このことが更に、流入面積Z′を減少させることになる。
本発明の別の有利な実施形態では、特に前の段落で説明した実施形態との組み合わせにおいて、吸引通路7を、少なくとも部分的に閉鎖可能に形成することが考えられる。これにより、流入面積Z′の動的な適合手段が得られる。
1 取付け装置
2 流体室部材
2w 周壁
2o 上壁
2n シール溝
3 取付け部材
3o 取付け面
3e 突出部
3b 固定側
3n シール溝
4 結合部材
4i 雌ねじ山
4a ねじ取付け部
5 シール
6 流体室
7 吸引通路
7e 端部
8 外側の環状面
9 接続部材
10 基板
10s パターン側
11 パターン
12 コーティング
13 圧力接続部
14 吸引管
15 測定装置
16 ポンプ
17 環状ギャップ
F1 流れ横断面
F2 吸引面(積)
U 周縁部
M 中心
R 環幅
D1 直径
D2 直径
D3 直径
Z 流入面(積)
H 高さ
2 流体室部材
2w 周壁
2o 上壁
2n シール溝
3 取付け部材
3o 取付け面
3e 突出部
3b 固定側
3n シール溝
4 結合部材
4i 雌ねじ山
4a ねじ取付け部
5 シール
6 流体室
7 吸引通路
7e 端部
8 外側の環状面
9 接続部材
10 基板
10s パターン側
11 パターン
12 コーティング
13 圧力接続部
14 吸引管
15 測定装置
16 ポンプ
17 環状ギャップ
F1 流れ横断面
F2 吸引面(積)
U 周縁部
M 中心
R 環幅
D1 直径
D2 直径
D3 直径
Z 流入面(積)
H 高さ
Claims (11)
- パターン(11)を有する基板(10)のパターン側(10s)で基板(10)を取り付け且つ位置固定するための取付け装置であって、パターン(11)を支持する平らな取付け面(3o)と、該取付け面(3o)を専ら外側の環状面(8)内でのみ貫通して、前記基板(10)を吸引する流体流を生ぜしめる吸引面(F2)とを備えた取付け部材(3)が設けられていることを特徴とする、パターン(11)を有する基板(10)のパターン側(10s)で基板(10)を取り付け且つ位置固定するための取付け装置。
- 特に円環として形成された前記外側の環状面(8)は、前記取付け面(3o)の周縁部(U)から取付け面(3o)の中心(M)に向かって延在しており、前記外側の環状面(8)の、特に最大の又は平均的な環幅(R)は、前記取付け面(3o)の直径(D3)の1/2未満、特に1/5未満、有利には1/10未満、更に有利には1/100未満である、請求項1記載の取付け装置。
- 前記流体流は、以下の部分、即ち:
−取付け部材(3)において、前記吸引面(F2)で終わる、特に貫通開口、有利には孔として形成された多数の吸引通路(7)、
−該吸引通路(7)の吸引面(F2)とは反対側に位置する通路端部(7e)に接続された流体室(6)及び
−該流体室(6)に設けられた、制御可能な吸引装置(14,15,16)を接続するための少なくとも1つの圧力接続部(13)
を有する流れ通路によって形成される、請求項1又は2記載の取付け装置。 - 前記吸引面(F2)は、特に前記吸引通路(7)の一部を少なくとも部分的に閉鎖することにより調節可能である、請求項1から3までのいずれか1項記載の取付け装置。
- 前記流体室(6)は、前記取付け部材(3)にシールされて結合された流体室部材(2)と、前記取付け部材(3)とから形成されている、請求項3記載の取付け装置。
- 前記流れ通路は、前記流体室(6)の領域に、前記吸引面(F2)及び/又は前記圧力接続部(13)の流れ横断面(F1)よりも、少なくとも5倍、特に少なくとも10倍、有利には少なくとも20倍大きな流れ横断面を有している、請求項2記載の取付け装置。
- 前記吸引面(F2)は実質的に、前記取付け面(3o)と、該取付け面(3o)に取り付けられた基板との間に形成される環状ギャップ(17)の流入面積(Z)に相当するように選択されているか、又は調節可能である、請求項1から6までのいずれか1項記載の取付け装置。
- 前記取付け面(3o)は、前記取付け部材(3)の突出部(3e)に設けられており、該突出部(3e)の輪郭は、処理すべき基板(10)の面輪郭にほぼ等しくなるように、特に200mm〜450mm、有利にはちょうど200mm又はちょうど300mm又はちょうど450mmの、取付け面(3o)の直径(D3)を備えているように選択されている、請求項1から7までのいずれか1項記載の取付け装置。
- 前記取付け面(3o)、特に前記突出部(3e)は、特に弾性的なコーティング(12)で被覆されている、請求項1から8までのいずれか1項記載の取付け装置。
- 特に少なくとも10本、有利には少なくとも20本、より有利には少なくとも100本の吸引通路(7)の第1グループが、前記外側の環状面(8)上の共通の第1の円に沿って位置している、請求項1から9までのいずれか1項記載の取付け装置。
- 特に少なくとも10本、有利には少なくとも20本の吸引通路(7)の第2グループが、特に前記第1グループの吸引通路(7)に対してずらされて、前記外側の環状面(8)上の第1の円よりも小さな半径を備えた、共通の第2の円に沿って位置している、請求項10記載の取付け装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014525325A JP2014529884A (ja) | 2011-08-12 | 2011-08-12 | パターン化されたウェハを取り付けるための取付け装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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