JP2018110213A - 微小チャネル領域を有するウエハチャック装置 - Google Patents

微小チャネル領域を有するウエハチャック装置 Download PDF

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Abstract

【課題】反りや変形のある異なるサイズのウエハを保持できる真空チャックを提供する。【解決手段】ウエハチャック装置のチャック１１０は、チャック本体１１１を有する。チャック本体１１１は、内部及び頂面を含む。複数の微小チャネル領域２００が頂面に形成される。各微小チャネル領域２００は、微小チャネルセクションのアレイを規定する。微小チャネルセクションのアレイは、互いに連通している。微小チャネル領域２００は、互いに隔離されている。一つ以上の真空マニホールド領域１７０はチャック本体の内部に画定され、各真空孔を介して対応する微小チャネル領域２００と連通している。微小チャネル領域２００の構成により、相当量のたわみを有するウエハをチャッキングするのに特に有用なウエハチャック装置が得られる。【選択図】図４

Description

〔関連出願情報〕
本出願は、２０１６年１１月２日に出願された「微小チャネル領域を有するウエハチャック装置」という名称の米国仮特許出願第６２／４１６，２６２号の優先権の利益を主張する。この米国仮出願の全開示は、参照により本明細書中に組み込まれる。
〔技術分野〕
本開示は、半導体製造においてウエハを支持するために使用されるチャック装置に関し、より具体的には、微小チャネル領域を有するウエハチャック装置に関する。
集積回路（ＩＣ）チップのような半導体デバイスの製造では、様々なタイプのウエハが利用されている。例えば、半導体ウエハは、一連の処理ステップを用いて様々な３次元ＩＣ構造が形成される基板として機能する。ＩＣチップが形成されると、最終的なＩＣデバイスを形成するために、ＩＣチップをパッケージング、すなわち、支持ウエハに封入する必要がある。
ＩＣを製造する際、またはＩＣをパッケージングする際にリソグラフィ露光を行うためには、ウエハを極めて平坦に保持しなければならない。このためには、真空を使用して極めて平坦な表面にウエハを保持することが必要とされる。この目的のために、リソグラフィ露光中にウエハを支持するための真空チャックが開発されている。
半導体ＩＣの製造およびパッケージングが進歩するにつれて、ウエハはサイズが大きくなり、より大きな変形量、すなわち完全な平坦性から逸脱する傾向にある。残念なことに、変形したウエハが標準的な真空チャック上に置かれると、大きな漏れが発生して、ウエハを実質的に平坦な状態で処理することができるようにウエハをチャック表面に引き下げるのに必要な圧力差を生成することができない。
本開示の一局面は、ウエハを支持するチャック装置である。このチャック装置は、中心と、内部と、頂面を有する上面とを有するチャック本体と、前記頂面に形成される複数の微小チャネル領域と、少なくとも一つの真空マニホールド領域とを含む。各微小チャネル領域は、相互に連通する同心の弓形状（アーチ状）の微小チャネルセクションのアレイを含み、前記微小チャネル領域は互いに隔離されている。前記少なくとも一つの真空マニホールド領域は、前記チャック本体の内部を規定し、それぞれの真空孔を介して前記微小チャネル領域の各々と連通している。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、各微小チャネル領域内の前記微小チャネルセクションが、前記チャック本体の前記頂面を規定するそれぞれの頂面を有する側壁によって規定される。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、前記チャック本体の前記頂面が接触面積ＡＳを有し、前記チャック本体の前記上面が総面積ＡＣＴを有し、チャック接触面積比ＲＣＴ＝ＡＳ／ＡＣＴは、０．２０≦ＲＣＴ≦０．３５の範囲内にある。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、各微小チャネル領域が総面積ＡＲＴおよび接触表面積ＡＲを有し、微小チャネル領域の接触面積比ＲＣＲ＝ＡＲ／ＡＲＴは、０．２０≦ＲＣＲ≦０．３５の範囲内にある。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、各側壁は、溝を含み、前記溝は、前記微小チャネルセクション間に連通している。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、前記チャック装置は、前記少なくとも一つの真空マニホールドに接続される真空ポンプをさらに含む。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、前記複数の微小チャネル領域は、２５から２５０の間の微小チャネル領域によって規定される。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、前記チャック装置は、少なくとも３つの貫通孔をさらに含み、前記貫通孔は、前記チャック本体に形成され、それぞれがリフトピンを通過するように寸法決めされる。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、前記上面が、半径方向に規定された複数のセグメントを含み、前記セグメントは、各々が複数の微小チャネル領域を含む。
本開示の別の局面は、ウエハを固定するためのチャック装置である。このチャック装置は、中心と、内部と、頂面を有する上面とを有するチャック本体と、前記頂面に形成される複数の微小チャネル領域と、少なくとも一つの真空マニホールド領域とを含む。各微小チャネル領域は、微小チャネルセクションのアレイを含む。微小チャネルセクションは、側壁によって規定され、前記側壁に溝を介して互いに連通している。前記微小チャネル領域は、互いに隔離されている。前記少なくとも一つの真空マニホールド領域は、前記チャック本体の前記内部を規定し、それぞれの真空孔を介して微小チャネル領域の各々と連通している。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、所与の微小チャネル領域内の前記微小チャネルセクションの少なくともいくつかが同心円状に配置されている。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、前記微小チャネルセクションの少なくともいくつかが弓形状を有している。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、少なくとも一つの真空マニホールド領域が複数の真空マニホールド領域を含み、各真空マニホールド領域が前記チャック本体の前記上面の対応する真空領域と空気連通している。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、各微小チャネル領域が総面積ＡＲＴおよび接触表面積ＡＲを有し、微小チャネル領域の接触面積比ＲＣＲ＝ＡＲ／ＡＲＴは、０．２０≦ＲＣＲ≦０．３５の範囲内にある。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、複数の前記微小チャネル領域は、２５から２５０の間の微小チャネル領域によって規定される。
本開示の別の局面は、上述のチャック装置であって、前記チャック本体の前記頂面が接触面積ＡＳを有し、前記チャック本体の前記上面が総面積ＡＣＴを有し、チャック接触面積比ＲＣＴ＝ＡＳ／ＡＣＴは、０．２０≦ＲＣＴ≦０．３５の範囲内にある。
さらなる特徴点及び利点は、以下の詳細な説明に明記される。また、それらの一部は詳細な説明の記載内容から当業者にとって直ちに明白となるか、詳細な説明、特許請求の範囲、添付図面に記載された実施形態を実施することによって認識されるであろう。上記の概要及び下記の詳細な説明に関する記載は、単なる例示であって、特許請求の範囲に記載されている本発明の本質及び特徴を理解するための概略または枠組みを提供するものであることを理解すべきである。
本発明の非限定的な実施形態のこれらおよび他の局面および特徴は、添付の図面と併せて、本発明の特定の非限定的な実施形態の以下の記載を検討することにより、当業者には明らかになるであろう。
添付図面は、さらなる理解を提供するために含まれており、本明細書の一部を構成すると共に本明細書の一部に組み込まれる。図面は、１または複数の実施形態を示しており、詳細な説明と共に種々の実施形態の原理や動作を説明する役割を担う。このように、本開示は、添付図面と共に以下に示す詳細な説明からより完全に理解されることになるであろう。
図１は、本明細書に開示された一例のウエハチャック装置を一例のウエハとともに示す部分分解斜視図である。 図２Ａは、ウエハ変形の一般的な形態を示すウエハの斜視図である。 図２Ｂは、ウエハ変形の一般的な形態を示すウエハの斜視図である。 図２Ｃは、ウエハ変形の一般的な形態を示すウエハの斜視図である。 図３Ａは、正弦波変形を有する一例のウエハの断面図であって、変形量を定量化するために使用されるパラメータを示す図である。 図３Ｂは、弓形変形を有する一例のウエハの断面図である。 図４は、本明細書に開示される一例のウエハチャックの斜視図であって、頂面上の微小チャネル領域の構成例を示す図である。 図５Ａは、図４の例示的なウエハチャックの上面の一部の拡大図である。 図５Ｂは、図４の例示的なウエハチャックの上面の一部の拡大図である。 図５Ｃは、図４の例示的なウエハチャックの上面の一部の拡大図である。 図６Ａは、図５ＢのＡ−Ａ線に沿ったチャックの一部の拡大断面図である。この図は、微小チャネル領域間の空間を規定する異なる微小チャネル領域内の２つの微小チャネルの端壁を示している。 図６Ｂは、図５ＢのＢ−Ｂ線に沿ったチャックの一部の拡大断面図である。この図は、微小チャネル領域内の隣接する微小チャネル間の側壁に形成された溝を示している。ここで、微小チャネル領域は、所与の微小チャネル領域の微小チャネル間に連通している。 図７は、チャックの頂面の微小チャネル領域が真空にされる３つの別個のマニホールド領域を示す例示的なチャックの底面を示す底面斜視図である。
以降、本開示の様々な実施形態、および、添付の図面に示される複数の例について詳述する。図面において可能な限り、同一または類似の部分には、同一または類似の参照番号および参照符号が用いられる。図面には決まった縮尺がなく、当業者であれば、図面は本発明の主要な部分を説明するために簡略化されていることに気づくであろう。
下記の特許請求の範囲の記載は、発明の詳細な説明に組み込まれると共にその一部を構成する。
いくつかの図面において、参考のためにデカルト座標が描かれているが、これは方向または配置位置を限定するものではない。半径方向の座標ｒは、参照のためにいくつかの図にも示されており、方向または配置位置に関して限定することを意図していない。
ウエハチャック装置
図１は、本明細書に開示された一例のウエハチャック装置（「チャック装置」）１００の斜視図であり、本図には、直径ＤＷを有する一例のウエハ１０と共にチャック装置が示されている。チャック装置１００は、微小チャネルチャック（「チャック」）１１０を含む。チャック１１０は、本体１１１を含む。本体１１１は、上面１１２および外周１１３を有する。上面１１２は、プラテン１１５によって規定される。プラテン１１５は、頂面１１２Ｓ（図６Ａ参照）および底面または「背面」１１４を含む。
チャック１１０の本体１１１は、円筒壁１１６（図７も参照）を含む。円筒壁１１６は、外周１１３においてプラテン１１５の背面１１４から下方に垂下する。円筒壁１１６は、底縁１１８を含む。底縁１１８には、プレート１２０が固定されている。プレート１２０は、上面１２２と外周１２３とを有する。プレート１２０の上面１２２と、プラテン１１５の背面１１４と、円筒壁１１６とは、チャック内部１３０を規定する。一例では、プラテン１１５および円筒壁１１６は、単一の構造体として形成されている。すなわち、プラテン１１５および円筒壁１１６は、成形プロセスによって形成された後に、機械加工された単一の材料片から形成される。チャック１１０の材料としては、例えば、アルミニウム、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、またはリチウム−アルミノケイ酸塩（シリケート）ガラスセラミックなどが挙げられる。リチウム−アルミノケイ酸塩（シリケート）ガラスセラミックは、例えば、ドイツ、マインツのＳｃｈｏｔｔ ＡＧから入手可能なＺＥＲＯＤＵＲ（登録商標）ガラスである。
チャック１１０は、直径ＤＷの範囲を有するウエハ１０を収容するような寸法（例えば、直径）ＤＣを有する。チャック１１０は、チャック軸ＡＣを有する。チャック軸ＡＣは、チャック中心ＣＣを通ってｚ方向に延びる。
また、チャック装置１００は、真空ポンプ１４０を含む。真空ポンプ１４０は、一つ以上の真空ライン１４４を介して一つ以上の真空ポート１４２でチャック内部１３０に接続される。チャック装置１００は、ウエハ１０の形状のあらゆる変形を実質的に低減または排除するように、チャック１１０の頂面１１２Ｓにウエハ１０を支持する（搭載する）ように構成される。これにより、ウエハ１０の頂面を実質的に平坦にすることができる。これによって、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて、ウエハ１０の頂面（または頂面に埋め込まれたＩＣチップ）を処理することが可能になる。チャック１１０のより詳細な構成を、以下に示す。
ウエハ
引き続き図１を参照すると、ウエハ１０は、上面１２、対向する背面１４、および外周１３を有する。ウエハ１０は、厚さＴＨおよび直径ＤＷを有し、一例では円形の形状である。また、ウエハ１０は、中心軸ＡＷを有する。中心軸ＡＷは、ｚ方向に延びる。他の形状は、ウエハ１０に使用することができる。その形状としては、例えば、正方形などが挙げられる。一例では、ウエハ１０は、半導体（例えばシリコン）ウエハであってもよいが、パッケージング用途のためのモールド樹脂のような他の材料を使用することもできる。ウエハ１０は、２つ以上の基板を組み合わせる（すなわち、接合する）ことによって形成することもできる。また、ウエハ１０は、単一の材料によって、または単一の基板によって構成することもできる。一例では、ウエハ１０は、ウエハレベルパッケージングで使用されるモールドウエハなどの再構成ウエハである。
ウエハ１０は、任意の合理的な直径ＤＷを有することができる。直径ＤＷは、例えば、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、および３００ｍｍ、またはそれ以上に大きいものであって、半導体製造において典型的に使用されるものである。
図１に示されるウエハ１０は、理想的な形状、すなわち完全に平坦な形状を有する。しかし、ウエハ１０は、より典型的には、実質的に変形している。また、図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、例示的なウエハの変形を示すウエハ１０の斜視図である。図２Ａは、「弓」と呼ばれる形に変形したウエハ１０を示す。図２Ｂは、「円筒形」に変形したウエハ１０を示す。図２Ｃは、「サドル」形に変形したウエハ１０を示す。ウエハ１０は、他の形状に変形することもあり得る。一例では、変形（たわみ）は、ウエハ１０の大規模な変形、すなわち、ＤＷ／３からＤＷまで、またはＤＷ／２からＤＷまでの長さスケールを有するものであってもよい。別の例では、変形（たわみ）は、１０ｍｍを超える横方向寸法にわたって１ｍｍを超える縦方向の変形のようなより小さな変形でもあり得る。
チャック１１０は、直径ＤＷの範囲を有するウエハ１０を収容するような寸法（例えば、直径）ＤＣを有する。チャック１１０は、チャック軸ＡＣを有する。チャック軸ＡＣは、チャック中心ＣＣを通ってｚ方向に延びる。
また、チャック装置１００は、真空ポンプ１４０を含む。真空ポンプ１４０は、一つ以上の真空ライン１４４を介して一つ以上の真空ポート１４２でチャック内部１３０に空気圧で接続される。チャック装置１００は、ウエハ１０の形状のあらゆる変形を実質的に低減または排除するように、チャック１１０の頂面１１２Ｓにウエハ１０を支持する（搭載する）ように構成される。これにより、ウエハ１０の頂面を実質的に平坦にすることができる。これによって、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて、ウエハ１０の頂面（または頂面に埋め込まれたＩＣチップ）を処理することが可能になる。チャック１１０のより詳細な構成を、以下に示す。
図３Ａは、正弦波変形したウエハ１０の概略断面図である。図３Ａでは、変形量を定量化するために使用されるパラメータを示している。ウエハ１０は、中位面ＭＳとｘ−ｙ基準面ＲＰとを有する。ウエハ１０の変形量またはたわみ量Ｗは、中位面ＭＳと基準面ＲＰとの間の最大山谷間距離として表すことができる。ここで、Ｐは「山間」距離であり、「Ｖ」は谷間距離であり、山間距離Ｐと谷間距離Ｖはともに正の数である。図３Ａの正弦波状変形の場合には、たわみ量Ｗは、Ｐ＋Ｖである。山間および谷間の距離ｄＰおよびｄＶは、相対的なたわみＷＲ＝Ｐ／ｄＰ＋Ｖ／ｄＶを規定することによって考慮することもできる。相対的なたわみＷＲは、ウエハ１０の直径ＤＷに関連して定義することもできる。すなわち、相対的なたわみＷＲは、Ｐ／ＤＷ＋Ｖ／ＤＷと定義することもできる。また、たわみ量Ｗの他の定義を採用することもでき、上述したたわみ量Ｗを定義するための３つの選択肢を例として示す。一例では、基準面ＲＰは、たわみＷの測定を最小にする平面として定義することができる。一例では、中位面ＭＳは、ウエハ１０の上面１２と背面１４との中間に位置する。
図３Ｂは、図３Ａと同様の図であって、図２Ａの弓形変形の形態におけるたわみを示す図である。Ｖ＝０であるため、たわみ量Ｗは、Ｗ＝Ｐで与えられる。山が生じる距離がウエハ１０の直径ＤＷと同じであるため、相対的なたわみＷＲは、Ｐ／ｄＰ＝Ｐ／ＤＷで与えられる。「弓なりになった」ウエハ１０の基準面ＲＰは、ウエハ１０の外縁部でウエハ１０の背面１４と３点接触する平面とすることができる。
Ｗ＝Ｐ＋Ｖの値は、１ｍｍから１０ｍｍまでの範囲であり得る。たわみ量Ｗが大きいほど、ウエハ１０をチャック１１０の頂面１１２Ｓに適切に取り付けることがより困難になる。従来のウエハチャック装置は、実質的に変形したウエハを固定（「チャッキング」）するようには設計されていない。例えば、従来のウエハチャック装置は、７７５ミクロンの厚さを有する典型的な３００ｍｍウエハの場合、Ｗ＞２ｍｍである。所与のウエハを固定し、ウエハ１０が搭載されている間のたわみ変形を実質的に低減または除去する所与のチャックの能力は、ウエハの材料およびウエハ１０の厚さＴＨに依存する。ウエハ１０の材料および厚さＴＨは、たわみ量Ｗと同様に剛性として特徴づけられる。
微小チャネルチャック
図４は、チャック１１０の頂面１１２Ｓの斜視図である。図５Ａから図５Ｃは、チャック１１０の頂面１１２Ｓの一部の拡大図である。図７は、チャック内部１３０およびチャック１１０の底面または「背面」１１４の、すなわちプレート１２０が存在しない場合の斜視図である。
チャック１１０の上面１１２は、以下により詳細に説明するように、微小チャネル領域２００のアレイ（配列）を含む。また、チャック１１０は、３つの貫通孔１５０を含む。図示の例では、３つの貫通孔１５０は、チャック中心ＣＣの周りに正三角形ＴＥの各頂点に対称的に配置される。正三角形ＴＥは、チャック中心ＣＣを中心とし、直径Ｄ１の第1のリング１６０−１のちょうど内側に存在する。貫通孔１５０は、リフトピン１５２（図７参照）がチャック１１０の本体１１１を貫通し、リフトピン１５２が、ウエハ１０を持ち上げたり、頂面１１２Ｓ上に下降させたりすることを可能にする大きさである。貫通孔１５０は、直径がＤ１以上のウエハ１０を頂面１１２Ｓに対して昇降可能に配置されている。
チャック１１０は、第２のリング１６０−２と、第３のリング１６０−３とを含む。第２のリング１６０−２は、直径Ｄ２を有する。第３のリング１６０−３は、直径Ｄ３を有する。第１、第２、および第３のリング１６０−１、１６０−２、および１６０−３は、異なるサイズのウエハ１０を表す。これらのウエハ１０は、チャック１１０によって収容され得る。第１のリング１６０−１は、第１の真空領域１７０−１を規定する。第１の真空領域１７０−１は、円形であり、チャック中心ＣＣを含む。第１のリング１６０−１および第２のリング１６０−２は、第２の真空領域１７０−２を規定する。第２の真空領域１７０−２は、環状である。第２のリング１６０−２および第３のリング１６０−３は、第３の真空領域１７０−３を規定する。第３の真空領域１７０−３も同様に環状形状を有する。このように、一例では、チャック１１０の上面１１２は、異なるサイズのウエハ１０を収容するための１つまたは複数の真空領域１７０を有するように半径方向にセグメント化され得る。３つの真空領域１７０が一例として示されている。
ここで、図５Ａから図５Ｃに示されるように、各微小チャネル領域２００は、微小チャネルセクション２０２のアレイを含む。一例では、各微小チャネルセクション２０２は湾曲しており、さらに一例では、チャック中心ＣＣを中心とする曲率を有する。これにより、各微小チャネル領域２００内のチャネルセクション２０２は実質的に同心である。一例では、チャック１１０の微小チャネル領域（「中央微小チャネル領域」）２００Ｃの１つは、チャック中心ＣＣを直に取り囲み、円形の（連続的な）微小チャネルセクション２０２を有する。
このように、一例では、中央微小チャネル領域２００Ｃ以外の微小チャネル領域２００は、同心弓形の微小チャネルセクション２０２を有する。以下では、特に明記しない限りは、中央微小チャネル領域２００Ｃ以外の微小チャネル領域２００について説明する。一例では、各微小チャネル領域２００は、環状部分または切頭くさびの一般的な形状を有する。図５Ａは、微小チャネル領域２００の中心ＣＲを示す。中心ＣＲは、微小チャネル領域２００の側端間の中間に位置するように規定される。微小チャネル領域２００の側端とは、チャック中心ＣＣから半径方向に最も近い側の辺、および最も遠い側の辺である。所与の微小チャネル領域２００の中心ＣＲまでの半径方向の位置は、チャック中心ＣＣから測定され、ｒＣＲで表される。
微小チャネル領域２００は、くさび形で示されており、微小チャネルセクション２０２は、一例として円弧状（弓形）で示されている。微小チャネル領域２００および微小チャネルセクション２０２は、他の形状を採用することもできる。一般に、微小チャネル領域２００および微小チャネルセクション２０２は、チャック１１０の頂面１１２Ｓを効率的に「敷き詰める」ために使用することができる任意の形状とすることができる。例えば、多角形状（例えば、三角形、四角形、五角形、六角形など）が使用可能である。くさび形微小チャネル領域２００および弓形微小チャネルセクション２０２の対称性は、図示されるように、チャック１１０が円形形状を有する場合に特に適していると考えられる。
具体的には、図５Ｂに示されるように、所与の微小チャネル領域２００内の微小チャネルセクション２０２は、側壁２０６によって分離されている。一例では、側壁２０６は、弓状であり、微小チャネルセクション２０２と同じ一般的形状を有する。各微小チャネルセクション２０２は、対向し合う端壁２１０によって塞がれている（図５Ｃ参照）。ウエハ１０の背面１４と接触するチャック１１０の頂面１１２Ｓは、側壁２０６の頂部、***部２２０およびリング１６０によって画定される。言い換えれば、チャック１１０の頂面１１２Ｓは、表面積ＡＳを有する。以下に説明するように、表面積ＡＳは、チャック１１０の上面１１２全体の面積ＡＣＴの面積よりも実質的に小さい。
図６Ａは、図５ＢのＡ−Ａ線に沿った、プラテン１１５の一部の拡大断面図である。具体的には、図６Ａは、半径方向にチャック中心ＣＣの方を見たときの図である（したがって、ｒ座標はページ外にある）。図６Ａは、２つの微小チャネルセクション２０２の端壁２１０を示す。２つの微小チャネルセクション２０２の端壁２１０は、異なる微小チャネル領域２００に存在し、プラテン１１５の本体によって規定される***部２２０によって離間している。***部２２０によって、隣接する微小チャネル領域２００間の空気的な連通が阻害される。これにより、微小チャネル領域２００は、空気圧的に相互に隔離されている。***部２２０は、隣接する微小チャネル領域２００を分け隔てる。この***部２２０は、幅ＷＲを有する。後述するように、幅ＷＲは、チャック１００の接触面積を規定するように選択することができる。一例では、部分的に***部２００を画定している端壁２１０は、傾斜させることができる。これにより、頂面１１２Ｓが***部２２０の底部よりも小さくなる（すなわち、より小さい幅ＷＲを有する）。
図６Ｂは、図５ＢのＢ−Ｂ線に沿った、プラテン１１５の一部の拡大断面図である。図６Ｂでは、ｒ座標は、左から右へ延びるように示されている。図６Ｂ（ならびに図５Ｂ）は、側壁２０６に形成された溝２２６を示す。溝２２６は、所与の微小チャネル領域２００内の微小チャネルセクション２０２の間を連通させている。一例では、溝２２６は、微小チャネルセクション２０２の対向する端壁２１０間の中間に形成されている。各微小チャネルセクション２０２は、幅ＷＭ、湾曲中心軸ＡＭ、および長さＬＭ（図５Ｂ参照）を有する。長さＬＭは、湾曲中心軸ＡＭに沿った端壁２１０間の長さとして測定される。各微小チャネル領域２００は、総面積ＡＲＴを有する。異なる微小チャネル領域２００は、異なる面積ＡＲＴを有することができる。一例では、同じ半径ｒに中心がある（すなわち、同じ半径位置ｒＣＲを有する）微小チャネル領域２００は、同じ面積ＡＲＴを有する。
図７は、プラテン１１５の背面１１４およびチャック内部１３０の一例の構成を示す底面斜視図である。すなわち、図７では、プレート１２０は存在しない。チャック内部１３０は、少なくとも１つのマニホールド領域２７０を含む。マニホールド領域２７０は、真空導管１４４を介して真空ポート１４２に空気圧で接続される。図７に示される例では、３つの別々のマニホールド領域２７０−１、２７０−３、および２７０−３を示す。３つの別々のマニホールド領域２７０−１、２７０−３、および２７０−３は、真空領域１７０−１、１７０−２、および１７０−３（図４参照）にそれぞれ対応する。マニホールド領域２７０−１、２７０−３、および２７０−３は、チャック１１０の背面１１４の内壁２７２によって画定される。各内壁２７２は、円形部分２７４を含む。複数のマニホールド領域２７０および対応する真空領域１７０を用いることで、異なるサイズ（直径）を有するウエハ１０を収容することができる。異なるサイズ（直径）のウエハ１０とは、例えば、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、および３００ｍｍの直径のウエハのような世界標準サイズのものである。したがって、直径ＤＷ＝Ｄ１＝１５０ｍｍのウエハ１０をチャッキングするために、最も内側のマニホールド領域２７０−１およびそれに対応する真空領域１７０−１（図４）のみを活性化する必要がある。一例では、チャック内部１３０は、単一のマニホールド領域２７０を画定することもできる。
各マニホールド領域２７０は、それぞれの真空孔２８０を介して所与の真空領域１７０内の複数の対応する微小チャネル領域２００に空気圧で接続される。一例では、複数のチャネル領域２００に対して１つの真空孔２８０が存在する。別の例では、複数のチャネル領域２００に対して複数の真空孔２８０が存在し得る。一例では、各真空孔２８０は、約０．５ｍｍの直径を有する。
上述したように、各微小チャネル領域２００は、総面積ＡＲＴを有する。また、各微小チャネル領域２００は、「接触面積」ＡＲを有する。「接触面積」ＡＲの大きさは、微小チャネル領域２００内の側壁２０６および***部２２０の頂面１１２Ｓによって画定される。領域ＡＲは、ウエハ１０の背面１４との接触を確立する微小チャネル領域２００内の表面領域を表しているため、領域ＡＲは接触面積と呼ばれる。同様に、微小チャネルセクション２０２に関連する表面領域の大きさは、チャネル領域ＡＭＣと呼ばれる。総面積（「微小チャネル領域の全面積」）ＡＲＴは、したがって、ＡＲＴ＝ＡＲ＋ＡＭＣで与えられる。チャック上面の全領域はＡＣＴで表され、直径ＤＣの円形チャックの場合は、ＡＣＴ＝π（ＤＣ／２）２で求められる。チャック１１０の頂面１１２Ｓの全表面積はＡＳで示される。
微小チャネル領域の接触面積比ＲＣＲ＝ＡＲ／ＡＲＴは、微小チャネル領域２００の全ての微小チャネル領域の面積ＡＲＴに対する、ウエハ１０の背面１４と所与の微小チャネル領域２００内の頂面１１２Ｓとで得られる接触面積ＡＲの量の測定値である。一例では、微小チャネル領域の接触面積比ＲＣＲは、０．２０≦ＲＣＲ≦０．３５の範囲内、または０．２１≦ＲＣＲ≦０．３１の範囲内にある。微小チャネル領域の接触面積比ＲＣＲの値により、チャック１１０の頂面１１２Ｓ上に固定されたウエハ１０の平坦性に実質的に影響を及ぼすことなく、パーティクル、デブリなどがチャック１１０の頂面１１２Ｓ上に存在することを可能にする。これに加え、ウエハ１０の背面１４に十分な接触面積ＡＲを確保し、ウエハ１０がチャックされたときにウエハ１０を歪ませることを避けることができる。
一例では、各微小チャネル領域２００の総微小チャネル領域面積ＡＲＴは、チャック上面の総面積ＡＣＴの０．１％から１．１％の間である。これにより、ウエハ１０内の変形を実質的に低減または回避しながら、ウエハ１０を適切に固定するのに十分な微小チャネル領域２００が確保される。より大きな変形量を有するウエハ１０の場合、微小チャネル領域２００がより少ない場合よりも、通常、より高い効果が得られる。ＤＣ＝３００ｍｍのチャック直径の場合、チャック１１０は、例えば２５から２５０の間の微小チャネル領域２００を有することができる。他の例では、１００から２５０の微小チャネル領域２００が存在する。
また、一例では、チャック接触面積比ＲＣＴ＝ＡＳ／ＡＣＴは、チャック上面の総面積ＡＣＴに対する頂面１１２Ｓの接触面積ＡＳの比である。したがって、この比ＲＣＴは、ウエハ１０の背面１４がチャック１１０の頂面１１２Ｓと作る全接触面積の相対的な尺度である。一例では、ＲＣＴは、０．２０≦ＲＣＴ≦０．３５の範囲内であり、別の例では、０．２１≦ＲＣＴ≦０．３１の範囲内である。
チャック装置１００の動作では、図１に示されるように、ウエハ１０をチャック１１０の頂面１１２Ｓに接触させる。ウエハ１０は、実質的な量の変形、例えば、２ｍｍから１０ｍｍの範囲内のたわみＷを有することができる。一方で、真空ポンプ１４０は活性化され、１つ以上のマニホールド領域２７０を真空にする。１つ以上のマニホールド領域２７０の真空は、各微小チャネル領域２００と連通しており、これにより、これらの領域２００のそれぞれが低圧とされる（吸引される）。以下では、説明を簡単にするために、単一のマニホールド領域２７０とそれに対応する単一の真空領域１７０があると仮定する。
ウエハ１０が実質的に変形していると仮定すると、ウエハ１０の背面１４の一部のみがチャック１１０の頂面１１２Ｓと接触する。背面１４のその部分は、少なくとも１つの低圧微小チャネル領域２００に引き付けられ、頂面１１２Ｓの対応する部分と接触する。これにより、ウエハ１０の背面１４の隣接する部分が隣接する低圧微小チャネル領域２００に引き付けられる。このプロセスは、ウエハ10の背面１４上に広がり、その結果、ウエハ１０の背面１４がチャック１１０の頂面１１２Ｓに対して完全にシール（密着）される。その結果、ウエハ１０の変形量が少なくとも一時的に減少または除去され、ウエハ１０がチャック１１０に取り付けられている間の処理のための比較的平坦な頂面が得られる。
微小チャネル領域２００は、別個の低圧接触領域を画定する。別個の低圧接触領域は、ウエハ１０の背面１４上の初期の接触領域から、ウエハ１０がチャック１１０に完全に引き付けられるまでウエハ１０の全背面１４に拡大することによって、ウエハ１０を固定する。チャック接触面積比ＲＣＴの値が低いことは、ウエハ１０の頂面１１２Ｓと背面１４との間の接触量が比較的少ないことを意味する。
微小チャネルセクション２０２のサイズは、真空孔２８０のサイズおよび数と同様に変化させることができる。真空孔２８０は、流量を制限するために十分小さくする必要がある。これにより、チャック１００を介して真空マニホールド領域１７０を低圧に維持することによって、局所的な低圧をつくり出すことができる。
チャック１１０の微小チャネル領域の幾何学的形状は、ウエハ１０を頂面１１２Ｓに密着させるための他の技術と組み合わせて利用されることができる。そのような他の技術とは、ウエハ１０を上部から押し下げる、または底部から引っ張るなどである。
本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更および追加を行うことができる。上述した様々な実施形態のそれぞれの特徴は、関連する新しい実施形態において多数の特徴の組み合わせを提供するために、適宜、他の記載された実施形態の特徴と組み合わせることができる。さらに、上記には多くの別個の実施形態を記載しているが、本明細書に記載されているのは、本発明の原理の適用の単なる例示である。さらに、本明細書における特定の方法は、特定の順序で実行されるものとして図示および／または説明されているかもしれないが、順序は、本開示の態様を達成するために通常の技術の範囲内で高度に変化させることができる。したがって、この説明は、単なる例示であり、本発明の範囲を他の方法で限定するものではない。
例示的な実施形態は、上に開示され、添付の図面に示されてい。当業者であれば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に具体的に開示されたものに様々な変更、省略および追加がなされ得ることが理解できるであろう。

Claims (16)

  1. ウエハを支持するチャック装置であって、
    チャック本体と、複数の微小チャネル領域と、少なくとも一つの真空マニホールド領域とを備え、
    前記チャック本体は、中心と、内部と、頂面を有する上面とを有し、
    前記複数の微小チャネル領域は、前記頂面に形成され、各微小チャネル領域は、相互に連通する同心の弓形状の微小チャネルセクションのアレイを備え、かつ、前記微小チャネル領域は互いに隔離されており、
    前記少なくとも一つの真空マニホールド領域は、前記チャック本体の内部を規定し、それぞれの真空孔を介して前記微小チャネル領域の各々と連通している、
    チャック装置。
  2. 各微小チャネル領域内の前記微小チャネルセクションが、前記チャック本体の前記頂面を規定するそれぞれの頂面を有する側壁によって規定される、
    請求項１に記載のチャック装置。
  3. 前記チャック本体の前記頂面が接触面積ＡＳを有し、
    前記チャック本体の前記上面が総面積ＡＣＴを有し、
    チャック接触面積比ＲＣＴ＝ＡＳ／ＡＣＴは、０．２０≦ＲＣＴ≦０．３５の範囲内にある、
    請求項２に記載のチャック装置。
  4. 各微小チャネル領域が総面積ＡＲＴおよび接触表面積ＡＲを有し、
    微小チャネル領域の接触面積比ＲＣＲ＝ＡＲ／ＡＲＴは、０．２０≦ＲＣＲ≦０．３５の範囲内にある、
    請求項２または３に記載のチャック装置。
  5. 各側壁は、溝を含み、
    前記溝は、前記微小チャネルセクション間に連通している、
    請求項２から４の何れか１項に記載のチャック装置。
  6. 前記少なくとも一つの真空マニホールド領域に接続される真空ポンプをさらに備える、
    請求項１から５の何れか１項に記載のチャック装置。
  7. 前記複数の微小チャネル領域は、２５から２５０の間の微小チャネル領域によって規定される、
    請求項１から６の何れか１項に記載のチャック装置。
  8. 少なくとも３つの貫通孔をさらに備え、前記貫通孔は、前記チャック本体に形成され、それぞれがリフトピンを通過するように寸法決めされる、
    請求項１から７の何れか１項に記載のチャック装置。
  9. 前記上面が、半径方向に規定された複数のセグメントを含み、前記セグメントは、各々が複数の微小チャネル領域を含む、
    請求項１から８の何れか１項に記載のチャック装置。
  10. ウエハを固定するためのチャック装置であって、
    チャック本体と、複数の微小チャネル領域と、少なくとも一つの真空マニホールド領域とを含み、
    前記チャック本体は、中心と、内部と、頂面を有する上面とを有し、
    前記複数の微小チャネル領域は、前記頂面に形成され、各微小チャネル領域は、微小チャネルセクションのアレイを含み、微小チャネルセクションは、側壁によって規定され、前記側壁に溝を介して互いに連通しており、かつ、前記微小チャネル領域は、互いに隔離されており、
    前記少なくとも一つの真空マニホールド領域は、前記チャック本体の前記内部を規定し、それぞれの真空孔を介して微小チャネル領域の各々と連通している、
    チャック装置。
  11. 所与の微小チャネル領域内の前記微小チャネルセクションの少なくともいくつかは、同心円状に配置されている、請求項１０に記載のチャック装置。
  12. 前記微小チャネルセクションの少なくともいくつかは、弓形状を有している、
    請求項１０または１１に記載のチャック装置。
  13. 少なくとも一つの真空マニホールド領域が複数の真空マニホールド領域を備え、各真空マニホールド領域が前記チャック本体の前記上面の対応する真空領域と連通している、
    請求項１０から１２の何れか１項に記載のチャック装置。
  14. 各微小チャネル領域が総面積ＡＲＴおよび接触表面積ＡＲを有し、微小チャネル領域の接触面積比ＲＣＲ＝ＡＲ／ＡＲＴは、０．２０≦ＲＣＲ≦０．３５の範囲内にある、
    請求項１０から１３の何れか１項に記載のチャック装置。
  15. 複数の前記微小チャネル領域は、２５から２５０の間の微小チャネル領域によって規定される、
    請求項１０から１４の何れか１項に記載のチャック装置。
  16. 前記チャック本体の前記頂面が接触面積ＡＳを有し、前記チャック本体の前記上面が総面積ＡＣＴを有し、チャック接触面積比ＲＣＴ＝ＡＳ／ＡＣＴは、０．２０≦ＲＣＴ≦０．３５の範囲内にある、
    請求項１０から１５の何れか１項に記載のチャック装置。
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