JP2019145827A - ウエハ保持台 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱膨張によるシール部材の脱離を抑制できながら、ウエハに反りがある場合であってもウエハを平坦化して吸着できるウエハ保持台を提供する。【解決手段】ウエハの載置面を上面に有し、前記ウエハを真空吸着するためのウエハ保持台であって、前記載置面には、前記ウエハの直径の90%以上100%未満の直径を有する環状のシール溝と、前記シール溝よりも内周側に配置される吸気口とを有し、前記シール溝に嵌め込まれるシール部材を備え、前記シール部材は、常温時から前記ウエハの加熱時の温度変化によって生じる前記シール部材の熱膨張による前記シール部材の周方向の伸びを吸収する性質を有すると共に、前記シール部材の上部が前記載置面から突出する状態と前記載置面と面一になる状態との間で弾性変形する性質を有する、ウエハ保持台。【選択図】図1
Description
本開示は、ウエハ保持台に関する。
本出願は、2018年2月21日付の日本国出願の特願2018−029082号に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本出願は、2018年2月21日付の日本国出願の特願2018−029082号に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
特許文献1は、ウエハを吸引することにより保持する吸着台を備える真空吸着装置を開示する。特許文献1に記載の吸着台の表面には、ウエハを自己の弾性力によって昇降させるリフト部と、ウエハの全周にわたり当接する環状の弾性素材からなるシール部材と、ウエハと吸着台とシール部材とで囲まれる空間を真空吸引する吸引経路が設けられている。
本開示のウエハ保持台は、ウエハの載置面を上面に有し、前記ウエハを真空吸着するためのウエハ保持台であって、前記載置面には、前記ウエハの直径の90%以上100%未満の直径を有する環状のシール溝と、前記シール溝よりも内周側に配置される吸気口とを有し、前記シール溝に嵌め込まれるシール部材を備え、前記シール部材は、周方向の熱膨張を吸収する1つ又は複数の切れ目を有し、前記シール部材の上部が前記載置面から突出する状態と前記載置面と面一になる状態との間で弾性変形する性質を有する。
[本開示が解決しようとする課題]
半導体メモリ(例、フラッシュメモリ)、IC(集積回路)、LSI(大規模集積回路)などの半導体素子の製造に、シリコンなどの半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」と呼ぶ)を載置するウエハ保持台を備える半導体製造装置が使用されている。
半導体メモリ(例、フラッシュメモリ)、IC(集積回路)、LSI(大規模集積回路)などの半導体素子の製造に、シリコンなどの半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」と呼ぶ)を載置するウエハ保持台を備える半導体製造装置が使用されている。
半導体素子の製造工程には、ウエハ上にCVDなどで成膜する工程、ウエハ上にフォトレジスト(感光剤)を塗布し現像する工程、ウエハ上に形成された回路をプローバにより検査する工程などがある。各工程では、ウエハ保持台に載置したウエハをヒータで加熱しながら行う場合がある。ウエハを加熱する場合、ウエハ保持台とシール部材との熱膨張差により、場合によってはシール部材がウエハ保持台に形成されたシール溝から外れる可能性がある。
また、近年、半導体素子を高集積化、大容量化する技術の1つとして、3次元NAND型フラッシュメモリのように、ウエハ上に回路を多層に積層する3次元化技術が注目されている。このような半導体素子の材料となるウエハは、ウエハ上に多層に成膜する過程で、中心側から外周側にかけて椀状に反る場合がある。ウエハに反りがある場合であっても、ウエハ全体を載置面に密着させて平坦にした状態でウエハ保持台に吸着することが望まれる。
そこで、本開示は、熱膨張によるシール部材の脱離を抑制できながら、ウエハに反りがある場合であってもウエハを平坦化して吸着できるウエハ保持台を提供することを目的の1つとする。
[本開示の効果]
本開示のウエハ保持台は、熱膨張によるシール部材の脱離を抑制できながら、ウエハに反りがある場合であってもウエハを平坦化して吸着できる。
本開示のウエハ保持台は、熱膨張によるシール部材の脱離を抑制できながら、ウエハに反りがある場合であってもウエハを平坦化して吸着できる。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
(1)本開示のウエハ保持台は、ウエハの載置面を上面に有し、前記ウエハを真空吸着するためのウエハ保持台であって、前記載置面には、前記ウエハの直径の90%以上100%未満の直径を有する環状のシール溝と、前記シール溝よりも内周側に配置される吸気口とを有し、前記シール溝に嵌め込まれるシール部材を備え、前記シール部材は、周方向の熱膨張を吸収する1つ又は複数の切れ目を有し、前記シール部材の上部が前記載置面から突出する状態と前記載置面と面一になる状態との間で弾性変形する性質を有する。
本開示のウエハ保持台によれば、シール部材がその周方向の熱膨張を吸収する切れ目を有することで、ウエハの加熱時にシール部材が熱膨張しても、切れ目によって熱膨張を吸収することが可能である。よって、熱膨張に起因するシール部材の径の増大を抑制でき、シール部材がシール溝から外れることを抑制できる。
ここでいう「周方向の熱膨張を吸収する切れ目」とは、常温時(20℃±15℃(5℃〜35℃))からウエハ加熱時(例、100℃〜200℃)の温度変化によって生じる周方向の熱膨張量を吸収できるように形成された切れ目のことをいう。このような切れ目の形態としては、例えば次のようなものが挙げられる。
・シール部材の周方向に対して斜め方向に切れ目が形成され、その端面同士が一部で斜めに重なり合って接する形態(斜めカット形態)
・シール部材を周方向に分断するように切れ目が形成され、その端面間に隙間を形成する形態(分割カット形態)
・シール部材にスパイラル状の切れ目が形成され、スパイラル状に隙間を形成する形態(スパイラルカット形態)
・シール部材の周方向に対して斜め方向に切れ目が形成され、その端面同士が一部で斜めに重なり合って接する形態(斜めカット形態)
・シール部材を周方向に分断するように切れ目が形成され、その端面間に隙間を形成する形態(分割カット形態)
・シール部材にスパイラル状の切れ目が形成され、スパイラル状に隙間を形成する形態(スパイラルカット形態)
上記斜めカット形態では、シール部材が熱膨張したとき、端面同士が斜めにずれることで熱膨張による周方向の伸びを吸収できる。この場合、端面同士のずれ可能量が熱膨張量以上となるように切れ目を形成する。一方、上記分割カット形態やスパイラルカット形態では、シール部材が熱膨張したとき、隙間が狭くなることで熱膨張による周方向の伸びを吸収できる。この場合、シール部材の全隙間量(周方向の全隙間の間隔の合計長)が熱膨張量以上となるように設定する。いずれの形態であっても、熱膨張によるシール部材の周方向の伸びを吸収して、シール部材の径が大きくなることを抑制できる。
また、本開示のウエハ保持台では、シール溝がウエハの直径の90%以上100%未満の直径を有すると共に、このシール溝に、シール部材の上部が載置面から突出するようにシール部材が嵌め込まれている。これにより、ウエハの外周側が載置面から離れる方向に反っている場合であっても、シール部材の上端をウエハに接触又は近接させることができる。よって、シール部材で囲まれるウエハと載置面との間の内側空間をほぼ密閉状態にして吸気口から真空引きすることが可能であり、ウエハを載置面に吸着させることができる。更に、シール部材は、その上部が載置面から突出する状態と載置面と面一になる状態との間で弾性変形する性質(以下、「弾性変形性」と呼ぶ場合がある)を有する。そのため、ウエハ吸着時にウエハの外周側が載置面に吸い寄せられることに伴い、ウエハによってシール部材の上部が押圧されて載置面と面一になる。よって、ウエハに反りがある場合であっても、ウエハ全体を載置面に密着させて平坦にした状態で吸着することが可能である。「シール部材の上部が載置面から突出する状態」とは、シール部材がシール溝に嵌め込まれた状態において、シール部材に、シール部材の延在する方向(周方向)に直交する断面方向(載置面に対して直交する方向)への荷重が負荷されていない自然状態のことをいう。「載置面と面一になる状態」とは、ウエハによってシール部材の上部が押圧されて、ウエハがシール溝に蓋をするように載置面に密着する結果、シール部材の最上部が載置面と同一面上に位置する状態をいう。
したがって、本開示のウエハ保持台は、熱膨張によるシール部材の脱離を抑制できながら、ウエハに反りがある場合であってもウエハを平坦化して吸着できる。
(2)本開示のウエハ保持台の一形態として、前記シール部材を前記載置面の上方から平面視したとき、前記切れ目によって前記シール部材に複数の隙間が周方向に間隔をあけて設けられていることが挙げられる。
シール部材に複数の隙間が設けられていることで、隙間を細分化することができる。これにより、シール部材の熱膨張量を吸収できる全隙間量を確保しつつ、個々の隙間を小さくすることが可能である。個々の隙間を小さくすることで、吸気口からシール部材で囲まれる内側空間を真空引きする際に、それぞれの隙間から空気が侵入することを低減できる。よって、上記形態によれば、シール部材で囲まれる内側空間の密閉性を高めることが可能であり、ウエハの吸着性を向上できる。
(3)本開示のウエハ保持台の一形態として、前記シール部材が、その周方向の少なくとも一部にスパイラル状の前記切れ目を有するスパイラルチューブであることが挙げられる。
シール部材がスパイラルチューブである場合、スパイラル状の切れ目によって隙間が形成される。そのため、平面視において、複数の隙間を周方向に間隔をあけて設けることができる。よって、上記形態によれば、シール部材の熱膨張量を吸収できる全隙間量を確保しつつ、個々の隙間を小さくすることが可能である。また、スパイラルチューブの場合、シール部材が切れ目によって周方向に分断(分割)されずに一連につながっている。そのため、シール部材を周方向に複数に分割したものに比較して、シール部材を取り扱い易く、シール溝への取り付けも容易である。
(4)本開示のウエハ保持台の一形態として、前記載置面から突出する前記シール部材の上部の突出高さが、前記シール部材の高さの20%以下であることが挙げられる。
シール部材の上部の突出高さが、シール部材の高さの20%以下であることで、ウエハの吸着に伴うシール部材の弾性変形により蓄積されるひずみが小さくなる。よって、上記形態によれば、シール部材の弾性変形性の低下を抑制でき、長期の使用にわたって弾性変形性を維持し易い。上記突出高さは、自然状態(無負荷時)での高さを指す。
(5)本開示のウエハ保持台の一形態として、前記シール部材の周方向に対して斜め方向の前記切れ目を有し、前記切れ目を構成する一対の端面同士が一部で斜めに重なり合って接していることが挙げられる。
上記形態では、常温時において、シール部材の切れ目を構成する一対の端面同士が一部で斜めに重なり合って接している。上記形態によれば、シール部材が熱膨張したとき、端面同士が重なり合うように斜めにずれることで、熱膨張によるシール部材の周方向の伸びを吸収して、シール部材の径の増大を抑制することが可能である。また、シール部材がシール溝に嵌め込まれた状態において、端面同士が一部で斜めに重なり合って接していることで、シール部材で囲まれる内側空間の密閉性を高めることが可能であり、ウエハの吸着性を向上できる。
(6)本開示のウエハ保持台は、ウエハの載置面を上面に有し、前記ウエハを真空吸着するためのウエハ保持台であって、前記載置面には、前記ウエハの直径の90%以上100%未満の直径を有する環状のシール溝と、前記シール溝よりも内周側に配置される吸気口とを有し、前記シール溝に嵌め込まれるシール部材を備え、前記シール部材は、その周方向の少なくとも一部にスパイラル状の切れ目を有するスパイラルチューブであり、前記シール部材の上部が前記載置面から突出する状態と前記載置面と面一になる状態との間で弾性変形する性質を有し、前記載置面から突出する前記シール部材の上部の突出高さが、前記シール部材の高さの20%以下である。
上記ウエハ保持台は、上述した(1)に記載のウエハ保持台の構成を全て含むことから、熱膨張によるシール部材の脱離を抑制できながら、ウエハに反りがある場合であってもウエハを平坦化して吸着できる。
上記ウエハ保持台によれば、シール部材がスパイラルチューブであることで、スパイラル状の切れ目によってシール部材に隙間が形成されている。そのため、ウエハの加熱時にシール部材が熱膨張しても、隙間によってシール部材の周方向の熱膨張を吸収することが可能である。具体的には、シール部材が熱膨張したとき、隙間が狭くなることで熱膨張による周方向の伸びを吸収できる。よって、熱膨張に起因するシール部材の径の増大を抑制でき、シール部材がシール溝から外れることを抑制できる。
また、スパイラルチューブであれば、スパイラル状に隙間が形成され、複数の隙間が周方向に間隔をあけて設けられている。そのため、シール部材の熱膨張量を吸収できる全隙間量を確保しつつ、個々の隙間を小さくすることが可能である。個々の隙間を小さくすることで、吸気口からシール部材で囲まれる内側空間を真空引きする際に、それぞれの隙間から空気が侵入することを低減できる。よって、シール部材で囲まれる内側空間の密閉性を高めることが可能であり、ウエハの吸着性を向上できる。
更に、シール部材の上部の突出高さが、シール部材の高さの20%以下であることで、ウエハの吸着に伴うシール部材の弾性変形により蓄積されるひずみが小さくなる。よって、シール部材の弾性変形性の低下を抑制でき、長期の使用にわたって弾性変形性を維持し易い。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の実施形態に係るウエハ保持台の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示の実施形態に係るウエハ保持台の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[実施形態1]
〈ウエハ保持台の概要〉
図1〜図4を参照して、実施形態1に係るウエハ保持台1を説明する。ウエハ保持台1は、その上面にウエハWを載置する載置面10を有し、ウエハWを真空吸着して保持するためのものである(図2、図3参照)。ウエハ保持台1は、通常、略水平に配置され、載置面10を上に向けて配置される。実施形態1のウエハ保持台1は、図1に示すように、環状のシール溝3と、シール溝3よりも内周側に配置される吸気口4とを載置面10に有し、シール溝3に嵌め込まれるシール部材2Aを備える。ウエハ保持台1の特徴の1つは、シール部材2Aが少なくとも1つの切れ目21を有する点にある(図1参照)。ウエハ保持台1のもう1つの特徴は、シール部材2Aが、シール部材2Aの上部25が載置面10から突出する状態と載置面10と面一になる状態との間で弾性変形する性質を有する点にある(図2、図3参照)。以下、ウエハ保持台1の構成について詳しく説明する。
〈ウエハ保持台の概要〉
図1〜図4を参照して、実施形態1に係るウエハ保持台1を説明する。ウエハ保持台1は、その上面にウエハWを載置する載置面10を有し、ウエハWを真空吸着して保持するためのものである(図2、図3参照)。ウエハ保持台1は、通常、略水平に配置され、載置面10を上に向けて配置される。実施形態1のウエハ保持台1は、図1に示すように、環状のシール溝3と、シール溝3よりも内周側に配置される吸気口4とを載置面10に有し、シール溝3に嵌め込まれるシール部材2Aを備える。ウエハ保持台1の特徴の1つは、シール部材2Aが少なくとも1つの切れ目21を有する点にある(図1参照)。ウエハ保持台1のもう1つの特徴は、シール部材2Aが、シール部材2Aの上部25が載置面10から突出する状態と載置面10と面一になる状態との間で弾性変形する性質を有する点にある(図2、図3参照)。以下、ウエハ保持台1の構成について詳しく説明する。
以下の説明では、載置面10が向く方向を「上」とし、その反対方向を「下」とする。図2、図3は、ウエハ保持台1を上下方向(縦方向)に切断した縦断面を示している。シール部材2A及びシール溝3を周方向に直交する方向に切断したそれぞれの断面において、上下方向(載置面10に直交する方向)に沿った最大寸法をシール部材2Aの高さ及びシール溝3の深さとする。また、上下方向と直交する水平方向(横方向)に沿った最大寸法をシール部材2A及びシール溝3の幅とする。
(ウエハ保持台)
図1に示すウエハ保持台1は、例えばセラミックスや金属で形成された円盤状の部材である。ウエハW(図2)が載置される載置面10は平らになっている。このウエハ保持台1には、ヒータ(図示せず)が内蔵されており、ウエハWを加熱することができる。その他、ウエハ保持台1には、ウエハWを持ち上げるリフトピン(図示せず)を備えていてもよい。載置面10には、図1に示すように、シール部材2Aを嵌め込むシール溝3や真空引きするための吸気口4(吸気路41)が設けられている。本例では、ウエハWの平面形状が円形状であり、ウエハWが椀状に反っている場合を例示している。図2や図4では、説明の便宜上、ウエハWの反りを誇張して示している。載置面10の直径は、ウエハWの直径と同等又は若干大きい程度である。
図1に示すウエハ保持台1は、例えばセラミックスや金属で形成された円盤状の部材である。ウエハW(図2)が載置される載置面10は平らになっている。このウエハ保持台1には、ヒータ(図示せず)が内蔵されており、ウエハWを加熱することができる。その他、ウエハ保持台1には、ウエハWを持ち上げるリフトピン(図示せず)を備えていてもよい。載置面10には、図1に示すように、シール部材2Aを嵌め込むシール溝3や真空引きするための吸気口4(吸気路41)が設けられている。本例では、ウエハWの平面形状が円形状であり、ウエハWが椀状に反っている場合を例示している。図2や図4では、説明の便宜上、ウエハWの反りを誇張して示している。載置面10の直径は、ウエハWの直径と同等又は若干大きい程度である。
(シール溝)
シール溝3は、図1に示すように、載置面10に円環状に形成されている。シール溝3には、シール部材2Aが嵌め込まれる。本例のシール溝3は、ウエハWの直径の90%以上100%未満の直径を有する。更に、図2に示すように、シール部材2Aの上部25が載置面10から突出するように、シール溝3の深さがシール部材2Aの高さよりも小さくなっている。シール溝3の直径とは、載置面10の上方から平面視したときのシール溝3の中心径([内径+外径]/2)を意味する。シール溝3の直径は、ウエハWの直径よりも小さい。本例では、ウエハWと載置面10の直径が300mm程度であり、シール溝3の直径が280mm(ウエハWの直径の約93%)である。また、本例では、シール溝3の断面形状(周方向に直交する断面の形状)が矩形状(U字状)に形成されている。シール溝3の断面形状はこれに限定されるものではなく、例えば、三角形状(V字状)や台形状などであってもよい。なお、「矩形状」、「三角形状」及び「台形状」とは、幾何学的に厳密な意味での矩形、三角形及び台形でなくてもよく、完全な矩形、三角形及び台形に限らず、実質的に矩形、三角形及び台形とみなされる範囲を含む。
シール溝3は、図1に示すように、載置面10に円環状に形成されている。シール溝3には、シール部材2Aが嵌め込まれる。本例のシール溝3は、ウエハWの直径の90%以上100%未満の直径を有する。更に、図2に示すように、シール部材2Aの上部25が載置面10から突出するように、シール溝3の深さがシール部材2Aの高さよりも小さくなっている。シール溝3の直径とは、載置面10の上方から平面視したときのシール溝3の中心径([内径+外径]/2)を意味する。シール溝3の直径は、ウエハWの直径よりも小さい。本例では、ウエハWと載置面10の直径が300mm程度であり、シール溝3の直径が280mm(ウエハWの直径の約93%)である。また、本例では、シール溝3の断面形状(周方向に直交する断面の形状)が矩形状(U字状)に形成されている。シール溝3の断面形状はこれに限定されるものではなく、例えば、三角形状(V字状)や台形状などであってもよい。なお、「矩形状」、「三角形状」及び「台形状」とは、幾何学的に厳密な意味での矩形、三角形及び台形でなくてもよく、完全な矩形、三角形及び台形に限らず、実質的に矩形、三角形及び台形とみなされる範囲を含む。
シール溝3は、図5に示すように、シール溝3の載置面10側の開口幅がシール溝3内の幅よりも狭い“あり溝”状であってもよい。図5に例示するシール溝3は、シール部材2Aの幅(断面径)よりも開口幅が狭く、底部の幅が広い。このようなあり溝状のシール溝であれば、シール部材2Aがシール溝3から外れることを抑制できる。
(吸気口)
吸気口4は、図1、図2に示すように、載置面10のシール溝3よりも内周側に開口している。吸気口4は、載置面10にウエハWが載置された状態で、シール部材2Aで囲まれるウエハWと載置面10との間の内側空間を真空引きするための開口である。本例の吸気口4は、載置面10の中心に配置されている。ウエハ保持台1には、吸気口4につながる貫通孔が吸気路41として形成されている。吸気路41は、真空ポンプ(図示せず)につながっており、吸気路41を通して吸気口4から上記内側空間を真空引きすることができる。吸気口4(吸気路41)から上記内側空間を真空引きして負圧にすることにより、ウエハWが載置面10に吸引される。これにより、図3に示すように、ウエハWを載置面10に吸着させることができる。本例では、吸気口4の数は1つであって、吸気口4が載置面10の中心に形成されているが、これに限られるものではない。吸気口4の数は複数であってもよいし、吸気口4は、シール溝3よりも内周側であれば載置面10の中心以外の箇所に設けてもよい。
吸気口4は、図1、図2に示すように、載置面10のシール溝3よりも内周側に開口している。吸気口4は、載置面10にウエハWが載置された状態で、シール部材2Aで囲まれるウエハWと載置面10との間の内側空間を真空引きするための開口である。本例の吸気口4は、載置面10の中心に配置されている。ウエハ保持台1には、吸気口4につながる貫通孔が吸気路41として形成されている。吸気路41は、真空ポンプ(図示せず)につながっており、吸気路41を通して吸気口4から上記内側空間を真空引きすることができる。吸気口4(吸気路41)から上記内側空間を真空引きして負圧にすることにより、ウエハWが載置面10に吸引される。これにより、図3に示すように、ウエハWを載置面10に吸着させることができる。本例では、吸気口4の数は1つであって、吸気口4が載置面10の中心に形成されているが、これに限られるものではない。吸気口4の数は複数であってもよいし、吸気口4は、シール溝3よりも内周側であれば載置面10の中心以外の箇所に設けてもよい。
(シール部材)
図1に示すシール部材2Aは、円環状の弾性体からなる。シール部材2Aは、シール溝3に嵌め込まれる。
図1に示すシール部材2Aは、円環状の弾性体からなる。シール部材2Aは、シール溝3に嵌め込まれる。
また、図2に示すように、シール部材2Aの上部25が載置面10から突出する。そのため、ウエハWの外周側が載置面10から離れる方向に反っている場合であっても、シール部材2Aの上部25をウエハWの下面の全周にわたり接触又は近接させることができる。これにより、シール部材2Aで囲まれる内側空間をほぼ密閉状態にして吸気口4から真空引きすることができる。ここでの「近接」とは、シール部材2Aの上部25とウエハWの下面とがわずかな隙間をあけて位置する状態であり、具体的には、この隙間の間隔が1mm以下である場合をいう。図4に示すように、仮にシール部材2Aの上部25がウエハWに対して接触していなくても、近接していれば、ウエハWの吸着時に上記内側空間を真空引きした際に、上記隙間を通る気流(図中の点線矢印で示す流れ)によってシール部材2Aの上部25とウエハWの下面とが引っ付く方向の力(ベルヌーイ効果)が作用する。この力の作用によって、シール部材2Aの上部25がウエハWに対して接触することになる。上記隙間が狭いほど、隙間を通る気流が速くなり、作用する力が大きくなることから、この隙間の間隔は0.5mm以下が好ましく、更に0.2mm以下であることが好ましい。
本例のシール部材2Aは、周方向に直交する断面が円形状の中空体である。具体的には、図1に示すように、その周方向の少なくとも一部にスパイラル状の切れ目21を有するスパイラルチューブである。本例では、シール部材2Aの全長にわたり等ピッチでスパイラル状の切れ目21が形成されている。シール部材2Aには、この切れ目21によってスパイラル状に隙間22が形成され、平面視で複数の隙間22が周方向に等間隔で設けられている。スパイラルチューブの場合、切れ目21のピッチを変更することによって、隙間22の数を変えることができる。シール部材2Aの無負荷時の断面形状は、円形状に限定されず、例えば、三角形や四角形などの多角形状や楕円形状などであってもよい。なお、「円形状」、「多角形状」及び「楕円形状」とは、幾何学的に厳密な意味での円形、多角形及び楕円形でなくてもよく、完全な円形、多角形及び楕円形に限らず、実質的に円形、多角形及び楕円形とみなされる範囲を含む。また、本例では、シール部材2Aの周方向の全長にわたってスパイラル状の切れ目21が形成されているが、これに限らず、シール部材2Aの周方向の一部にのみスパイラル状の切れ目21が形成されていてもよい。
〈切れ目〉
シール部材2Aは切れ目21を有する。この切れ目21は、シール部材2Aの周方向の熱膨張を吸収するものであり、具体的には、常温時からウエハ加熱時の温度変化によって生じるシール部材2Aの周方向の熱膨張量を吸収できるように形成されている。本例の場合、シール部材2Aに切れ目21によって隙間22が形成されている。そして、シール部材2Aが熱膨張したとき、隙間22が狭くなることで熱膨張によるシール部材2Aの周方向の伸びを吸収して、シール部材2Aの径の増大を抑制することが可能である。本例では、シール部材2Aの全隙間量(周方向における全ての隙間22の間隔の合計長)が熱膨張量以上となるように設定されている。例えば、シール部材2Aの直径が280mmで、シール部材2Aが熱膨張で20mm伸びる場合、全隙間量が20mm以上に設定されている。
シール部材2Aは切れ目21を有する。この切れ目21は、シール部材2Aの周方向の熱膨張を吸収するものであり、具体的には、常温時からウエハ加熱時の温度変化によって生じるシール部材2Aの周方向の熱膨張量を吸収できるように形成されている。本例の場合、シール部材2Aに切れ目21によって隙間22が形成されている。そして、シール部材2Aが熱膨張したとき、隙間22が狭くなることで熱膨張によるシール部材2Aの周方向の伸びを吸収して、シール部材2Aの径の増大を抑制することが可能である。本例では、シール部材2Aの全隙間量(周方向における全ての隙間22の間隔の合計長)が熱膨張量以上となるように設定されている。例えば、シール部材2Aの直径が280mmで、シール部材2Aが熱膨張で20mm伸びる場合、全隙間量が20mm以上に設定されている。
また、本例の場合、シール部材2Aを載置面10の上方から平面視したとき、シール部材2Aに複数の隙間22が周方向に間隔をあけて設けられている。そのため、シール部材2Aの全隙間量を確保しつつ、個々の隙間22の間隔を小さくすることが可能である。個々の隙間22の間隔を小さくすることで、吸気口4からシール部材2Aで囲まれる内側空間を真空引きする際に、それぞれの隙間22から空気が侵入することを低減できる。よって、シール部材2Aで囲まれる内側空間の密閉性を高めることができる。各隙間22の間隔は、例えば1mm以下が好ましく、更に0.5mm以下、より更には0.2mm以下であることが好ましい。隙間22の間隔の下限は、設ける隙間22の数にもよるが、例えば0.1mm以上である。
〈弾性変形性〉
シール部材2Aは、荷重が負荷されていない自然状態でその上部25が載置面10から突出しており、上部25が載置面10から突出する状態(図2)と載置面10と面一になる状態(図3)との間で弾性変形する。これにより、ウエハWの吸着時にウエハWの外周側が載置面10に吸い寄せられることに伴い、ウエハWによってシール部材2Aの上部25が押圧されてシール溝3内に押し込まれると、図3に示すように、上部25が載置面10と面一になる。そのため、ウエハWに反りがある場合であっても、図3に示すように、ウエハWを全体的に載置面10に密着させて平坦にした状態で吸着させることができる。また、吸気口4からの真空引きを停止してウエハWの吸着を解除し、載置面10からウエハWを取り外すと、復元力によりシール部材2Aが元の状態(自然状態)に戻り、上部25が載置面10から突出する状態(図2)に復帰する。
シール部材2Aは、荷重が負荷されていない自然状態でその上部25が載置面10から突出しており、上部25が載置面10から突出する状態(図2)と載置面10と面一になる状態(図3)との間で弾性変形する。これにより、ウエハWの吸着時にウエハWの外周側が載置面10に吸い寄せられることに伴い、ウエハWによってシール部材2Aの上部25が押圧されてシール溝3内に押し込まれると、図3に示すように、上部25が載置面10と面一になる。そのため、ウエハWに反りがある場合であっても、図3に示すように、ウエハWを全体的に載置面10に密着させて平坦にした状態で吸着させることができる。また、吸気口4からの真空引きを停止してウエハWの吸着を解除し、載置面10からウエハWを取り外すと、復元力によりシール部材2Aが元の状態(自然状態)に戻り、上部25が載置面10から突出する状態(図2)に復帰する。
自然状態(無負荷時)における載置面10から突出するシール部材2Aの上部25の突出高さは、例えば、シール部材2Aの高さの20%以下であることが挙げられる。これにより、弾性変形によりシール部材2Aに蓄積されるひずみを小さくすることができる。そのため、シール部材2Aの弾性変形性の低下を抑制でき、長期の使用にわたって弾性変形性を維持し易い。シール部材2Aの上部25の突出高さとは、自然状態(無負荷時)での、載置面10からシール部材2Aの上端までの載置面10に垂直な方向の距離を意味する。
シール部材2Aには、上記弾性変形が可能であれば、樹脂、ゴム、金属などの材料で形成されたものを用いることができる。シール部材2Aの材料には、耐熱性が高いことが望まれる。そのため、樹脂であれば、例えばフッ素樹脂(例、PTFE)やポリイミド樹脂などが好適に利用できる。或いは、ゴムであれば、例えばフッ素ゴムやシリコーンゴムなどが好適に利用できる。また、シール部材2Aを金属で形成する場合、ウエハWへの金属汚染を抑制するため、例えばニッケル又はニッケルめっきされた金属を用いることが好ましい。本例のシール部材2Aはフッ素樹脂で形成されている。
シール部材2Aは、シール部材2Aの上部25に力を加えて上部25が載置面10と面一になるように変形した状態から、力を除くと元の状態に戻る弾性変形性を有する。シール部材2Aの弾性変形性は、シール部材2Aの材料自体のヤング率や、シール部材2Aの断面の外径、肉厚、全隙間量などによって調節できる。シール部材2Aの断面の外径は、例えば5mm以上15mm以下、肉厚は、例えば0.1mm以上1mm以下に設定することが挙げられる。
スパイラルチューブで構成されるシール部材2Aは、例えば、樹脂などの適宜な材料で形成されたチューブにスパイラル状に切れ目21を形成した後、チューブの両端を接合して円環状にすることで作製できる。そして、円環状にしたスパイラルチューブを拡径して隙間22を設けた状態で、シール溝3に嵌め込むことで、シール部材2Aをウエハ保持台1に取り付ける。
(その他の構成)
載置面10には、図6、図7に示すように、吸気溝42や凸部45が形成されていてもよい。図6、図7では、説明の便宜上、シール部材を省略して示す。
載置面10には、図6、図7に示すように、吸気溝42や凸部45が形成されていてもよい。図6、図7では、説明の便宜上、シール部材を省略して示す。
図6に示す載置面10には、吸気溝42を備える。吸気溝42は、同心円状に形成された溝(同心円溝)と、載置面10の中心から放射状に形成された溝(放射状溝)とを有する。そして、同心円溝と放射状溝とが連通し、放射状溝を介して同心円溝が吸気口4につながっている。載置面10に吸気溝42が形成されていることで、シール部材2A(図1)で囲まれる内側空間を効率よく真空引きすることができる。
図7に示す載置面10には、複数の凸部45を有する。載置面10に凸部45が形成されていることで、載置面10とウエハWとの接触面積を減らし、接触によるウエハWの汚染を抑制できる。凸部45の形状や大きさ、数、配置などは、特に限定されるものではなく、適宜決めればよい。
〈効果〉
実施形態1のウエハ保持台1は、次の効果を奏する。
シール部材2Aは、切れ目21によって隙間22が形成されている。これにより、ウエハWの加熱時にシール部材2Aが熱膨張しても、隙間22によって周方向の熱膨張を吸収することが可能である。よって、熱膨張に起因するシール部材2Aの径の増大を抑制でき、シール部材2Aがシール溝3から外れることを抑制できる。
実施形態1のウエハ保持台1は、次の効果を奏する。
シール部材2Aは、切れ目21によって隙間22が形成されている。これにより、ウエハWの加熱時にシール部材2Aが熱膨張しても、隙間22によって周方向の熱膨張を吸収することが可能である。よって、熱膨張に起因するシール部材2Aの径の増大を抑制でき、シール部材2Aがシール溝3から外れることを抑制できる。
シール溝3がウエハWの直径の90%以上100%未満の直径を有すると共に、シール部材2Aの上部25が載置面10から突出するようにシール部材2Aがシール溝3に嵌め込まれている。更に、シール部材2Aは、その上部25が載置面10から突出する状態と載置面10と面一になる状態との間で弾性変形する。これにより、ウエハWに反りがある場合であっても、ウエハWを平坦にした状態で吸着することが可能である。
本実施形態では、シール部材2Aがスパイラルチューブで構成されており、シール部材2Aには、スパイラル状の切れ目21によって複数の隙間22が周方向に間隔をあけて設けられている。これにより、シール部材2Aの全隙間量を確保しつつ、個々の隙間22の間隔を小さくできる。よって、シール部材2Aで囲まれる内側空間の密閉性を高めることができる。また、スパイラルチューブであれば、シール部材2Aが周方向に分断(分割)されずに一連につながっている。そのため、シール部材2Aを周方向に複数に分割したものに比較して、シール部材2Aを取り扱い易く、シール溝3への取り付けも容易である。
[実施形態2]
図8〜図10を参照して、実施形態2に係るウエハ保持台1について説明する。実施形態2では、ウエハ保持台1が備えるシール部材2Bの構成が上述した実施形態1のシール部材2Aと相違する。以下では、実施形態1との相違点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図8〜図10を参照して、実施形態2に係るウエハ保持台1について説明する。実施形態2では、ウエハ保持台1が備えるシール部材2Bの構成が上述した実施形態1のシール部材2Aと相違する。以下では、実施形態1との相違点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図8に示すシール部材2Bは、弾性体であり、シール溝3に嵌め込まれて円環状に形成される。本例では、図9に示すように、シール部材2Bの無負荷時の断面形状が略矩形状の中実体である。本例のシール部材2Bの上部25には、上端に向かうに従って径方向外方に傾斜する傾斜面が形成されている。この傾斜面は上方に向かうに従って内径が広がっている。シール部材2Bは、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成されている。
シール部材2Bは、図8に示すように、周方向に対して斜め方向の1つの切れ目21を有し、常温時において、切れ目21を構成する一対の端面同士が一部で斜めに重なり合って接している。これにより、シール部材2Bが熱膨張したとき、端面同士が斜めにずれることで熱膨張によるシール部材2Bの周方向の伸びを吸収して、シール部材2Bの径の増大を抑制することが可能である。したがって、熱膨張によってシール部材2Bがシール溝3から脱離することを抑制できる。この場合、端面同士のずれ可能量が熱膨張量以上となるように設定すればよい。ずれ可能量は、例えば端面同士が重なる長さ、換言すればシール部材2Bの周方向に対する切れ目21の傾きによって調整できる。
また、本例では、シール溝3の開口幅が径方向外方に向かって広がっており、開口側に受け溝部32が設けられている。この受け溝部32は、シール部材2Bの上部25が載置面10と面一になる状態(図10)のとき、上部25を収納する。
シール部材2Aは、自然状態でその上部25が載置面10から突出する(図9)。そして、ウエハWの吸着時にウエハWによってシール部材2Bの上部25が押圧されて屈曲し、上部25が受け溝部32に押し込まれることにより載置面10と面一になる(図10)。したがって、ウエハWに反りがある場合であってもウエハWを平坦化して吸着できる。
〈用途〉
本開示の実施形態に係るウエハ保持台1は、半導体製造装置に好適に利用できる。
本開示の実施形態に係るウエハ保持台1は、半導体製造装置に好適に利用できる。
1 ウエハ保持台
10 載置面
2A、2B シール部材
21 切れ目 22 隙間
25 上部
3 シール溝
32 受け溝部
4 吸気口
41 吸気路 42 吸気溝 45 凸部
W ウエハ
10 載置面
2A、2B シール部材
21 切れ目 22 隙間
25 上部
3 シール溝
32 受け溝部
4 吸気口
41 吸気路 42 吸気溝 45 凸部
W ウエハ
Claims (5)
- ウエハの載置面を上面に有し、前記ウエハを真空吸着するためのウエハ保持台であって、
前記載置面には、
前記ウエハの直径の90%以上100%未満の直径を有する環状のシール溝と、
前記シール溝よりも内周側に配置される吸気口とを有し、
前記シール溝に嵌め込まれるシール部材を備え、
前記シール部材は、
常温時から前記ウエハの加熱時の温度変化によって生じる前記シール部材の熱膨張による前記シール部材の周方向の伸びを吸収する性質を有すると共に、
前記シール部材の上部が前記載置面から突出する状態と前記載置面と面一になる状態との間で弾性変形する性質を有する、
ウエハ保持台。 - 前記載置面から突出する前記シール部材の上部の突出高さが、前記シール部材の高さの20%以下である、
請求項1に記載のウエハ保持台。 - 前記シール部材は前記周方向に複数の空隙を有し、前記複数の空隙の前記周方向における合計長が前記シール部材の熱膨張量以上である、
請求項1又は請求項2に記載のウエハ保持台。 - 前記シール溝は、
前記シール溝を前記シール溝の周方向に直交する方向に切断した断面において、前記載置面側の開口幅が前記シール溝の底部の幅よりも狭い断面形状であり、
前記開口幅が前記シール部材の断面径よりも小さい、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のウエハ保持台。 - ウエハの載置面を上面に有し、前記ウエハを真空吸着するためのウエハ保持台であって、
前記載置面には、
前記ウエハの直径の90%以上100%未満の直径を有する環状のシール溝と、
前記シール溝よりも内周側に配置される吸気口とを有し、
前記シール溝は、シール部材が嵌め込まれるための溝であって、
前記シール溝を前記シール溝の周方向に直交する方向に切断した断面において、前記載置面側の開口幅が前記シール溝の底部の幅よりも狭い断面形状であり、
前記開口幅が前記シール部材の断面径よりも小さい、
ウエハ保持台。
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