JP2014534612A - 真空保持中の表層粗さが制御される装置 - Google Patents

Abstract

装置、特に微細機械加工処理のための薄い部品を保持するためのチャックが開示される。チャックは、第一表面と第一表面の反対側の第二表面を有するプレート形の本体の中で形成される。プレート形の本体は光透過性材料を含み、第一表面または第二表面のうちの少なくとも１つは粗面である。チャックは、点検のために被処理部品をバックライトで照らすために光を貫通することを可能にするチャック支持を利用する微細機械加工システムに組み込まれることができる。【選択図】図３

Description

本明細書の開示は、薄い部品の処理、特に、例えばウェーハの微細機械加工処理に関する。

薄い部品を加工する際に、チャックを使用してその部品一部を支持して、処理工具に対する位置を維持することができる。部品としてのウェーハおよび任意のテープ・フレームの場合、厚みは時々マイクロメートルの範囲にあり、特にレーザーを使用して微細機械加工により処理される。

部品または構成要素を処理するために支持するチャックおよびチャックを組み込んだ部品処理装置の実施形態が開示される。微細機械加工される部品を支持する装置の一実施形態は、第一表面と第一表面の反対側の第二表面を有する平板形状本体で形成されるチャック具備している。平面形状本体は、光透過性材料を有する。第一表面または第二表面のうちの少なくとも１つは、粗面である。

これらの実施形態および他の詳細およびその変形について以下に説明する。

複数の図面の全体について同じ部品は同じ符号となる符号を引用して本明細書において説明する。図面においては、寸法について特徴づけられていない。

図１は、本願明細書において教示によるチャックの一実施例の上面図である。 図２は、テープ・フレームおよびウェーハの上面図である。 図３は部分的側面図であり、図２のテープ・フレームおよびウェーハを支持する図１のチャックの部分的断面図である。 図４は、図１のチャックを組み込んでいる微細機械加工システムの一実施形態の略図である。

光伝達チャックは、半透明性によりバックライティングを可能にするので微細機械加工の間、特定の薄い部品を保持するために望まれる。例えば、部品がウェーハである場合、バックライティングは、品質および正確な配置のための被処理ウェーハの特徴によりマイクロ加工を検査するためにおよび／またはシステム座標系にウェーハを整列配置するために使用される。

真空保持は、処理される部品をチャックに対して支持するために用いることができる。比較的平坦な部品を比較的平坦なチャック表面に対して支持するときに、表面は真空を密閉する。この封止は、いかなる負圧源入口の近くでも最も強く、瞬間的で、許容可能な時間、部品下からの完全な排出を防止することができる。真空をさらに導くために、間隔を置いた構造、例えば、溝、ポートまたは間隔を置いた非同一平面を付加することは、この種の構造が薄い部品の表面部分をこの構造の方へ引っ張るのに十分であるため、望ましくない。特に微細機械加工されるときに、これは部品の表面を乱し、これによって処理された部品を形成するために加工される構造の適当な配置、形状、その他を乱す。また、薄い部品は、このような引張により損傷を受ける。

望ましくは、材料の全部に真空が引かれることができるように、多孔性材料がチャックとして用いられることができる。しかしながら、利用できる多孔性材料は、通常、半透明でない、セラミックおよび他の材料から成る。

図１から始めて、部品を歪めることのく真空保持を使用して薄い部品を保持するために用いることができるチャック１０が開示される。この例におけるチャック１０は、図３に示すように半径ｒおよび実質的に同一の厚みｈによって定義される外縁部１２を有する円形の本体を有する。一つの実施形態において、厚みｈは０．５００インチ±０．００５の誤差であるが、厚みｈおよびチャック１０を横切るそのバリエーションは処理される部品の厚みおよび材料と異なることがありえる。適用される真空によって歪められることなく、歪みなく部品を支持することができるように、チャック１０は処理される部品より十分厚くなければならない。本明細書において薄い部品について述べるときに、通常、その部品は約１００マイクロメートル（μｍ）未満であり、それはその底の、サポートされた表面に沿って少なくとも比較的平坦である。一実施形態において、チャック１０は、２０μｍ以下の平坦さを制御するために使用される。

この実施例において、チャック１０は円状に示されるが、チャック１０はその厚みがその他の寸法より著しく薄いいかな板状の形状でありえる。その形状に関係なく、チャック１０はその外縁部１２がバックライトで照らされる部品の領域の外側の寸法を越えて伸びるように他の寸法に比較して十分に大きい。この例では、半径ｒは、処理される部品として従来のウェーハ１４を支持するために、約６．５インチである。

図２に示すように、ウェーハ１４は１００〜３００ｍｍの直径を有するが、ウェーハ１４は制限されず、ウェーハは他の寸法において有用である。多くの場合、ウェーハ１４は、移動の間損傷しないように、処理装置を形成するように、追加の支持なしで処理される。この実施例では、ウェーハ１４は２５μｍの厚みを有し、ウェーハ１４はテープ・フレーム１６によって支持される。テープ・フレーム１６は、リング１８、この場合ステンレス鋼リングと着脱自在にウェーハ１４を添付するためにリング１８の端まで伸びている粘着テープ２０とを具備している。ウェーハ１４を支持する他の方法でもよい。

図１を再度、更に、図３を参照すると、チャック１０は好ましくは光透過性材料で形成されるが、必ずしも半透明材料でなくてもよい。この場合、チャック１０は、所望の半透明を提供するために、天然または合成の融解石英または融解ガラスから成る。本願明細書において、これらの材料はクォーツと一般的に呼ばれる。真空に影響を受けない光透過性および充分な強度を提供する限り、他の材料も可能である。また、材料は、光の比較的均一の量が表面に沿っていかなる点でも通過することができるようにチャック１０の長さ全体に（すなわち、表層方向に沿って端から端まで通過する）、実質的に均一でなければならない。この特徴は、比較的同一のバックライティングを許容することによってチャック１０の材料による画像のばらつきを減らすために望ましい。したがって、材料は全体に実質的に均一であるかまたは上面から底面まで積層される異なる材料の中で形成されることができるが、材料が類似のまたは同じ光伝達特性を有しない限り端から端まで積層されることはできない。この実施例において使用される石英材料は、品質（例えば泡量およびサイズ）の異なるレベルを有することができる。選択される材料の実際の品質は、用途に依存する。

被処理部品が置かれるチャック１０の表面は粗面２２である。粗面２２は、チャック１０の全ての支持面を通じて、望ましく伸びる。図３は、実施例によって、同じ粗面２４もチャック１０（すなわち底面）の支持面から向きがそれる表面に存在することを示す。これは粗面２２が使用その他により損傷を受けるときに、単にひっくり返すことができるチャック１０を提供することによって有益であり得るが、それは必要ではない。

粗面２２（そして、任意に２４）は、ピークの微細な層および経路を負圧に提供するために、十分に大きい（すなわち、それらは、谷深さおよび他の粗さパラメータに充分なピークを有する）が、処理される一部に影響を及ぼさないのに十分小さい谷である。本明細書において、半透明材料、クォーツは、チャック１０の表面に穴として、これらのピークおよび谷を形成する。粗面２２の深さは、予想される真空度を有する試験部品を使用して実験的に得られることができ、少なくとも、処理される部品の厚みおよび材料に一部は依存する。実施例において、粗面２２は、一様に全ての表面上で１５０〜２００マイクロインチの深さｄに、チャック１０の名目表面に達する。本明細書において記載される深さｄは、一般に、ピークが本来の高さｈでチャック１０の名目表面にあるピーク−ピーク高さ（Ｓｚ）と従来から呼ばれる粗さパラメータに等価である。

粗面２２は、一様にチャック１０の表面をピークおよび谷の不均等なパターンでおおって、いかなる数の研磨媒体および技術によって形成されることができる。紙やすりまたはサンドブラストを使用することができる。適用できる様に、紙やすりまたは粒径の砂は上記の通りに適当な表面を提供するために選ばれなければならない。この場合、例えば、ピーク−ピーク高さ（Ｓｚ）は、特定される粗さパラメータである。しかしながら、この種の表層歪度（Ｓｓｋ）および粗さが平均である（Ｓａ）他の振幅粗さパラメータまたは機能的なパラメータ、例えば、減少された頂上高さ（Ｓｐｋ）、および減少された谷深さ（Ｓｖｋ）は周知の基準に従って試験した後計量されることができ、粗面２２を特定するために用いることができる。粗さパラメータがどうであれ、結果として生じる粗面２２は、真空が引かれるとき薄い部品の平坦さに影響を及ぼさない。

図３は、チャック１０を使用する１つの実施例のチャック１０支持テープ・フレーム１６およびウェーハ１４を示す。チャック１０は、以下に付加的な詳細に記載されている運動ステージ３０上で支えられる。より詳しくは、チャック支持３２は、いかなる数の周知の技術、例えば接着、溶接、ねじ止め等によって、運動ステージ３０に固着される。チャック支持３２は、チャック１０の外縁部１２について環状に伸びて、適切な強さを有する材料、例えばステンレス鋼からなることができる。

チャック支持２２の一端上のフランジは、チャック１０の底面が静止するスペーサ３４を支持する。スペーサ３４は、フレーム１８およびウェーハ１４に対して水平表面を示してチャック１０を支持するために、環状でありえるか、テープ・同じ高さを有する多くの間隔を置かれた別々の構成要素から成ることもできる。スペーサ３４は好ましくは、チャック１０の底面に損害を与えることのないチャック１０を固定して支持する、プラスチックであるか他の材料から成り、この例ではそれは粗面２４である。

チャック支持３２は垂直に延び、一般的に水平表面を提供するか、粘着テープ２０およびリング１８の底面が静止するスペーサ３４を支持する。次いで、チャック支持３２は脚部において移動ステージ３０に伸びる。示されるように、リング１８は、真空が引かれるとき粘着テープ２０がチャック２２に向けて引き下ろされるように、チャック１０の粗面２２より高い。粘着テープ２０が粗面２２の表面より０．５―１ｍｍ高くなるように、テープ・フレーム１６は１つの実施例に配置される。いくつかの実施形態では、テープ・フレーム１６は、チャック支持３２の突起にのって、真空力およびリング１８の重量によって適所に保たれる。他の実施形態において、テープ・フレーム１６は、従来の技術のチャック支持３２に固定される。

複数の真空吸引孔３８は、チャック支持３２によって形成される内壁を通って延びる。真空吸引孔３８は、必ずしも必要ではないが、チャック支持３２のまわりに均一に配置され、各々は、負圧源４０（図４）に空気作用により連結する。負圧源４０は、移動ステージ３０を通って延びる真空配管により真空を提供することができる。真空吸引孔３８が粗面２２に沿って真空を引くことができるように、Ｏリング４２は封止を形成するためにチャック１０およびチャック支持３２の間にくさびでとめられる。このようにして、チャック支持３２は、本願明細書において真空チャック・ベースとも呼ばれている。スペーサ３４が環状シールである場合、Ｏリング４２は省略されることができる。

上述のごとく、チャック１０は、移動ステージ３０で支えられる。図４は、微細機械加工システムまたは装置５０の一部として運動ステージ３０を示す。装置５０は、より詳しくは、この実施例においてレーザー処理システムである。図１―３に示されるテープ・フレーム１６、チャック１０、ウェーハ１４およびそれらのチャック支持３２の詳細は、明確化のため図４において省略する。

微細機械加工装置５０は、示すように、予め定められた波長および空間モード・プロフィールで一つ以上のレーザパルスのレーザー出力５４を提供するレーザー５２を有する。レーザー出力５４が様々な周知の展開および／または視準光学５６により通過され、光路５８に沿って伝播し、そして、光線測位システム６０によって方向付けられ、レーザシステム出力パルス６２がウェーハ１４上のレーザターゲット位置６４上に衝突する。光線測位システム６０は、移動ステージ３０に対して直角な少なくとも一つのステージ６６を使用する移動ステージ・ポジショナを有することができる。ステージ３０および６６は、例えば、Ｘ、Ｙおよび／またはＺ位置決め鏡６８および７０を支持する。光線測位システム６０は、ウェーハ１４上の目標位置６４の間に、速い運動ができるようにすることができる。

ステージ３０および６６は、ウェーハ１４の構造を形成するために、各々と関連して軌道に沿って光線測位システム６０およびウェーハ１４を移動することができる。図４の実施例に示すように、移動ステージ・ポジショナはＹレール７２に沿ってリニアモータによって典型的に移動する運動ステージ３０がチャック支持３２、チャック３０、テープ・フレーム１６およびウェーハ１４を支持して、移動する割れた軸システムである。そして、Ｘステージ６６（レール７４に沿ってリニアモータによって典型的に移動する）は多くの周知の方法に従って図示のＺ軸に沿って次々に自由に可動合焦レンズを支持する速いポジショナ７６を支持して、動かす。

図４を参照して、位置決めミラー（図示せず）は、レーザー目標位置６４に対してレンズの焦点を合わせることによって図示のＺ軸に沿って出力パルス６２を向けるために、速いポジショナ７６のハウジングの中に取り付けられる。Ｘステージ６６とＹステージ３０間のＺ寸法は、調節可能でもよい。位置決め鏡６８および７０はレーザー５２と光路５８に沿って配置される速いポジショナ７６の間で方向転換することによって光路５８を配列させる。速いポジショナ７６は、例えば、設けられている試験に基づいて固有であるか反復処理操作を遂行することができるかまたはデータを設計することができる高解像度リニアモータまたは一対のガルバノメーターミラーを使用することができる。ステージ３０および６６とポジショナ７６は、パネライズされたデータまたはパネライズされないデータに応答して、制御され、それぞれまたは協同して一緒に移動することができる。ステージ３０またはステージ６６のうちの１方を固定することができるが、他方はＸおよびＹ方向共に移動する。

速いポジショナ７６は、ウェーハ１４の表面上の一つ以上のフィドュシアルに整列配置されることができる視覚システムを含むこともできる。光線測位システム６０は、視野を使用することができるかまたは対物レンズによって動くかまたは別々のカメラを有する軸を離れてある整合システムを放射することができる。このようにして、光源７８（図３）がウェーハ１４をバックライトで照らすためにチャック１０の下に配置されると共に、ウェーハ１４によって機械加工される構造のイメージングは実行されることができる。

任意のレーザー電力コントローラ８０、例えば、半波長板偏光子は、光路５８に沿って配置されることができる。また、一つ以上の光線検出装置８２、例えばフォトダイオードはレーザー電力コントローラの下流に８０でもよい。そして、例えば、それはレーザー出力５４の波長に部分的に伝達するのに適しする位置決め鏡７０で整列配置した。光線検出装置８２は、レーザー電力コントローラ８０の効果を修正するために信号を伝達する光線診断用エレクトロニクスと連通して、好ましくはある。

ウェーハ１４およびテープ・フレーム１６は、図３に詳細に示される、真空チャック・ベースまたはチャック支持３２含むチャックアセンブリ８４、チャックまたはチャック上面、および光源７８が取り付けられる任意のプレート８６によって支持される。プレート８６は、ステージ３０に容易に連結され分離される。光が図３に示すようにステージ３０の開口によって輝くように、チャック支持体３２はあるいは、３０を示すために直接固定されるのに適していてもよい。負圧源４０は、前述したようにチャック支持体３２に連結される。

ステージ３０、６６の移動を含む微細機械加工システム／装置５０は、ウェーハ１４の所望の処理を実行するための一つ以上の工具経路ファイルを含んでいるコンピュータおよび／または特殊コントローラ（図示せず）によって制御されることができると、圧力が負圧源４０、その他によって定めた。

図４は、チャック１０を組み込むことができる微細機械加工システム５０の１つの実施例だけを示す。他のシステム５０が、用いられることができる。ポートランド、ＯＲのＥｌｅｃｔｒｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社からＭｏｄｅｌ Ｎｏ．５３３０、５５３０および５８００として販売されているレーザー・微細機械加工システム５０は、例えば、チャック１０を組み込むことができる。また、チャック１０が、レーザー・微細機械加工システムに限らない他の微細機械加工システムに用いることができる。

動作において、チャック１０は、スペーサ３４上のチャック支持３２に置かれる。Ｏリング４２は、粗面２２に処理される一部を封止する真空チャンバの端を囲むために配置されて、テープ・フレーム１６、チャック１０、チャック支持３２およびＯリング４２によって形成される。部品は、チャック１４の粗面２２上に載せられて、真空チャンバの他の端を囲むために固定される。ここで、ウェーハ１４が支持されるテープ・フレーム１６はチャック支持３２上に載せられ、リング１８は任意にチャック支持３２に固定される。負圧源４０は真空吸引孔３８に連結され、ウェーハ１４の処理のため粗面２２にテープ２０およびウェーハ１４を封止するためにウェーハ１４にテープ２０を引くために真空が適用される。封止は、ウェーハ１４の底面を通じて堅固で、比較的均一である。ウェーハ１４の微細機械加工の後、カメラは、光源７８によって設けられているバックライティングを用いて、直通特徴を撮像するために用いることができる。処理される薄い部品の平坦さを維持しつつ、真空の適用速度を上げる表面を提供することに加えて、粗面２２は、構造によって比較がより正確になされることができるように処理される部品の下で付加的な光均一性を提供するために拡散光源７８の付加的な利点を提供する。

本発明が特定の実施態様と関連して記載されると共に、本発明は開示された実施態様に限られず、むしろ、添付の特許請求の範囲には全ての改良や等価な構造を包含されることが意図されているものであり、特許請求の範囲は法律上許される全ての改良や等価な構造を包含するように最も幅広い解釈が与えられると理解すべきである。

Claims (10)

1. 微細機械加工される部品を支持する装置であって、
   第一表面と前記第一表面の反対側の第二表面を有し、光透過性材料を含むプレート形の本体から形成されるチャックを含み、
   前記第一表面または前記第二表面のうちの少なくとも１つは粗面である装置。
2. 前記光透過性材料が半透明である請求項１に記載の装置。
3. 前記光透過性材料が、天然または合成の融解石英または融解ガラスの少なくとも一つを有する請求項１または２に記載の装置。
4. 前記光透過性材料が均一であり、前記第一表面から前記第二表面への均一な通路を提供する請求項１または２に記載の装置。
5. 前記粗面が前記第一表面または前記第二表面の前記少なくとも一つの全体に延びている請求項１または２に記載の装置。
6. 前記プレートのような形状が０．５００の±０．００５インチの比較的均一の厚みを有し、前記粗面は、１５０〜２００マイクロインチの深さを有する請求項１または２に記載の装置。
7. 前記粗面が負圧の適用通路を提供し、前記部品が前記負圧の適用によって歪められない程度に微細である請求項１または２に記載の装置。
8. 更に、
   チャックを運動ステージで支えるチャック支持と、
   前記チャック支持の内壁に対して前記チャックを封止するＯリングと、
   を有する請求項１または２に記載の装置。
9. 更に、
   前記チャック支持の壁を通って延び、前記粗面と空気連通する少なくとも一つの真空吸引孔を有する請求項８に記載の装置。
10. 前記部品がテープ・フレームによって支持されるウェーハであり、前記テープ・フレームは前記チャック支持により支持され、真空チャンバは前記チャック支持によって形成され、封止が前記チャック支持の内壁および前記テープ・フレームのテープに対して前記チャックを封止する請求項９に記載の装置。

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