JP3676520B2 - 基板載置台 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、液晶用ガラス基板等の基板を載置するための試料台と、この試料台を載置するための基台とを備える基板載置台に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、シリコンウエハ表面の酸化膜であるSiO2膜に侵入した可動イオン(主に可動Naイオン)によりトランジスタの特性が大きく影響を受けることから、シリコンウエハのC−V特性を用いてSiO2膜中の可動イオンの個数を推定する酸化膜評価が行われている。この場合、シリコンウエハは基板載置台に載置され、真空源から供給される負圧により基板載置台に吸着保持された状態で静電容量等の電気特性の測定が行われる。
【0003】
上記基板載置台は、真空源に接続されて負圧が供給される金属から構成されたベースステージ(基台)と、このベースステージ上に載置され、真空源からの負圧により吸着保持されると共に、シリコンウエハと同材質であるシリコンから構成されたサンプルステージ(試料台)とから構成されており、シリコンウエハはこのサンプルステージ上に上記真空源からの負圧により吸着保持されるようになっている。
【0004】
このように、サンプルステージを吸着によりベースステージ上に保持するのは、サンプルステージの洗浄時等にサンプルステージをベースステージから容易に取り外せるようにするためである。また、シリコンから構成されたサンプルステージを設けているのは、金属から構成されたベースステージ上に直接、シリコンウエハを載置すると、シリコンウエハが金属により汚染されるためである。
【0005】
上記のように構成された基板載置台に載置されて電気特性が測定された後のシリコンウエハは、ベースステージへの負圧の供給が停止されて吸着が解除された後にアーム等で把持されて持ち上げられ、基板載置台から取り外されて次の工程に移動される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の基板載置台では、電気特性が測定された後のシリコンウエハをアーム等で把持して持ち上げ、基板載置台から次の工程に移動させるとき、シリコンウエハを急に持ち上げると、ベースステージへの負圧の供給が停止されてサンプルステージの吸着が解除されているため、シリコンウエハを持ち上げる際にシリコンウエハとサンプルステージとの間に生じる僅かな負圧によりサンプルステージがベースステージ上から浮き上がって所定位置からずれる虞があることから、ゆっくりと持ち上げなければならないという問題があった。
【0007】
このような問題は、サンプルステージをベースステージに機械的に固定したり、サンプルステージをシリコンウエハとは別の真空ラインで吸着保持するようにしたりして、シリコンウエハを持ち上げるときにサンプルステージがベースステージ上に固着されているようにすれば解決することができる。
【0008】
しかし、サンプルステージをベースステージに機械的に固定する場合には、サンプルステージに対して複雑な加工を施す必要が生じたり、コストアップの要因となったりするだけでなく、サンプルステージの洗浄時等にベースステージから容易に取り外せるという利点が損なわれることになる。また、サンプルステージを別の真空ラインで吸着保持する場合には、基板載置台を回転させる構造のときには構成がきわめて複雑になって大幅なコストアップの要因になる。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、サンプルステージ等の試料台をベースステージ等の基台から容易に取り外すことができると共に、半導体ウエハ等の基板を持ち上げるときに試料台が基台から浮き上がることのない基板載置台を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を載置するための試料台と、この試料台を載置するための基台と、を備える基板載置台であって、前記試料台は、基板を負圧により吸着するために、上下面にわたって貫通する第1連通路を備え、前記基台は、真空源と連通する第2連通路と、前記第2連通路と連通すると共に、上面であって前記第1連通路と対向する位置に形成され、前記真空源から負圧が供給される主吸着室と、前記試料台を吸着するために、上面であって前記主吸着室と異なる位置に形成され、前記主吸着室を介して前記真空源から負圧が供給される副吸着室と、前記主吸着室と前記副吸着室との間を連通するもので、前記主吸着室に供給された負圧を前記副吸着室に供給すると共に、前記主吸着室への負圧の供給が停止された後の前記副吸着室の外部気圧への復帰を前記主吸着室の外部気圧への復帰に比べて遅延させる第3連通路と、を備えたことを特徴とするものである(請求項1)。
【0011】
上記構成によれば、基台に形成された主吸着室に真空源の負圧が第2連通路を通して供給されると、主吸着室の負圧により、基台に載置されている試料台が基台に吸着されると共に、第1連通路を介して供給される負圧により、試料台に載置されている基板が試料台に吸着される。また、主吸着室に負圧が供給されると、第3連通路を通して副吸着室も主吸着室と同じ負圧状態になり、この副吸着室の負圧により試料台を基台上に吸着する。
【0012】
一方、主吸着室への負圧の供給が停止されると、主吸着室が大気圧等の外部気圧に戻ることにより主吸着室による試料台の基台への吸着が解除されると共に、試料台上の基板の吸着が解除される。また、主吸着室への負圧の供給が停止されても副吸着室は直ぐには外部気圧に戻らず、負圧の供給が停止された後も一定時間は試料台を基台上に吸着する。
【0013】
また、本発明は、請求項1に記載の基板載置台であって、前記第3連通路は、その断面が気体の通過を抑制する微小形状を有するものである(請求項2)。
【0014】
上記構成によれば、基台に形成された主吸着室に真空源から負圧が供給されると、その真空源の負圧が第3連通路を介して副吸着室に供給され、副吸着室が徐々に主吸着室と同じ負圧状態にされる。また、主吸着室への負圧の供給が停止されると、主吸着室は短時間で外部気圧に戻るが、副吸着室は第3連通路の断面が有する微小形状により徐々に外部気圧に戻り、副吸着室は真空源からの負圧の供給が停止された後も一定時間は試料台を基台上に吸着する。
【0015】
また、本発明は、請求項1または2に記載の基板載置台であって、前記第3連通路は、前記基台の上面に形成されている溝であるものである(請求項3)。
【0016】
上記構成によれば、基台に形成された主吸着室に真空源から負圧が供給されると、その真空源の負圧が基台の上面の溝を介して副吸着室に供給され、副吸着室が徐々に主吸着室と同じ負圧状態にされる。また、主吸着室への負圧の供給が停止されると、主吸着室は短時間で外部気圧に戻るが、副吸着室は溝を介して徐々に外部気圧に戻り、副吸着室は真空源からの負圧の供給が停止された後も一定時間は試料台を基台上に吸着する。
【0017】
また、本発明は、請求項1または2に記載の基板載置台であって、前記第3連通路は、前記基台に穿孔された貫通孔であるものである(請求項4)。
【0018】
上記構成によれば、基台に形成された主吸着室に真空源から負圧が供給されると、その真空源の負圧が基台の貫通孔を介して副吸着室に供給され、副吸着室が徐々に主吸着室と同じ負圧状態にされる。また、主吸着室への負圧の供給が停止されると、主吸着室は短時間で外部気圧に戻るが、副吸着室は貫通孔を介して徐々に外部気圧に戻り、副吸着室は真空源からの負圧の供給が停止された後も一定時間は試料台を基台上に吸着する。
【0019】
また、本発明は、請求項1に記載の基板載置台であって、前記第3連通路は、前記基台に穿孔された貫通孔に前記副吸着室から前記主吸着室へ向けてのみ気体を通過させる逆止弁を備えて構成されたものである(請求項5)。
【0020】
上記構成によれば、基台に形成された主吸着室に真空源から負圧が供給されると、その負圧が逆止弁を備えた第3連通路を介して副吸着室に供給され、略同時に副吸着室も主吸着室と同じ負圧状態となる。また、主吸着室への負圧の供給が停止されると、主吸着室は短時間で外部気圧に戻るが、逆止弁が作用して副吸着室は直ぐには外部気圧に戻らず、副吸着室は真空源からの負圧の供給が停止された後も一定時間は試料台を基台上に吸着する。
【0021】
また、本発明は、請求項5に記載の基板載置台であって、前記第3連通路は、少なくとも一部に小径部を備えており、前記逆止弁は、前記小径部に対して前記主吸着室側の前記第3連通路内に嵌挿された球体を備えたものである(請求項6)。
【0022】
上記構成によれば、基台に形成された主吸着室に真空源から負圧が供給されると、その負圧により球体が第3連通路内において主吸着室側に移動して第3連通路が開放状態となり、主吸着室に供給された負圧が第3連通路を介して副吸着室に供給される。また、主吸着室への負圧の供給が停止されると、主吸着室は短時間で外部気圧に戻るが、副吸着室は、主吸着室側に移動していた球体が小径部側に戻って第3連通路が閉塞状態となる結果、直ぐには外部気圧に戻らず、副吸着室は真空源からの負圧の供給が停止された後も一定時間は試料台を基台上に吸着する。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係る基板載置台が適用された半導体ウエハの電気特性測定装置の概略構成を示す図である。この図に示す半導体ウエハの電気特性測定装置は、酸化膜の形成されたシリコンウエハのC−V特性等の電気特性を非接触状態で測定するもので、シリコンウエハ10を収納する測定部20と、光量測定器22と、インピーダンスメータ24と、位置制御装置26と、真空源28と、全体の動作を制御するホストコントローラ29とを備えている。
【0024】
測定部20は、シリコンウエハ10を真空源からの負圧により吸着する本発明に係る基板載置台30と、この基板載置台30を回転可能に支持する支持台32と、基板載置台30を中心軸の回りに回転させる載置台回転装置34と、支持台32をX軸方向(図中の左右方向)に移動させる支持台移動装置36と、基板載置台30に真空源28の負圧を供給する配管38と、シリコンウエハ10と対向する位置に配設されたセンサヘッド40と、センサヘッド40を固定する支持筒42と、支持筒42を上下方向に移動させてセンサヘッド40をシリコンウエハ10に近接させるセンサ位置調節手段44とを備えている。
【0025】
基板載置台30は、配管38を介して真空源28に接続されるベースステージ(基台)310と、このベースステージ310上に配設されると共に、上面にシリコンウエハ10が載置されるサンプルステージ(試料台)330とから構成されている。なお、この基板載置台30の詳細な構成については後述する。
【0026】
載置台回転装置34は、駆動モータ341と、この駆動モータ341の回転を支持台32に回転可能に支持された基板載置部30の後述する回転支持部312に伝達する伝達機構342とから構成され、駆動モータ341が回転することにより基板載置台30がその中心軸の回りに回転可能となっている。なお、駆動モータ341は、支持台32に延設された図略の支柱に取り付けられ、支持台32と一緒に移動可能になっている。
【0027】
支持台駆動装置36は、水平方向に配設されたボールねじ361と、ボールねじ361を回転駆動する駆動モータ362とから構成されると共に、支持台32がボールねじ341に連結されており、ボールねじ341が回転することにより支持台32がX軸方向に移動可能となっている。
【0028】
配管38は、支持台32と一緒にX軸方向に移動できるように少なくとも基板載置台30側がフレキシブルな構成とされている。また、配管38には、外部と連通して基板載置台30に供給されている負圧を大気圧等の外部気圧に戻すための電磁バルブ381が配設されている。
【0029】
センサヘッド40は、レーザ光導入用の直角プリズム401と、この直角プリズム401の底面に接着されると共に、光学ガラスで形成された底面402aと斜面402bとを有するセンサ本体402とから構成されている。このセンサ本体402は、図示は省略しているが、その底面402aの中央部に配設されたリング状の電気特性測定用電極、この電気特性測定用電極の外周に配設された3個の平行度調整用電極等を備えている。
【0030】
支持筒42は、その下部にセンサヘッド40を支持すると共に、その周面にレーザ発信器46と、受光センサ48とを備えている。この構成において、レーザ発信器46から発射されたレーザ光は直角プリズム401を通ってセンサ本体402に導入され、センサ本体402の底面402aで反射された後に受光センサ48で受光されるようになっている。この受光センサ48で受光されたレーザ光は、光量測定器22によりその光量が測定され、この光量に基づいてセンサ本体402とシリコンウエハ10表面の酸化膜との間隔(以下、ギャップ寸法と呼ぶ。)が測定されるようになっている。
【0031】
センサ位置調節手段44は、フランジ50の上部に配設されたステッピングモータ52と、フランジ50と支持筒42との間に配設された3個の圧電アクチュエータ54,56,58とから構成され、位置制御装置26によりその駆動が制御されるようになっている。すなわち、センサヘッド40は、センサ本体402の底面402aで反射されたレーザ光の光量を光量測定器22により測定しつつステッピングモータ52が駆動されてシリコンウエハ10表面の酸化膜とのギャップ寸法が所定の値になる位置に移動される。
【0032】
また、センサヘッド40は、ステッピングモータ52による位置調節が終了した後に、上記のようにレーザ光の光量を光量測定器22により測定しつつ圧電アクチュエータ54,56,58が駆動されて上記ギャップ寸法が微調整される。そして、センサ本体402の3個の平行度調整用電極とシリコンウエハ10裏面(基板載置台30側)との間の各静電容量がインピーダンスメータ24によって測定され、各静電容量が略同一の値になるように各圧電アクチュエータ54,56,58が駆動されてシリコンウエハ10に対する傾きが微調整されるようになっている。
【0033】
上記のように構成された基板の電気特性測定装置では、例えば、シリコンウエハ10の表裏間にバイアス電圧をかけた状態でセンサ本体402の電気特性測定用電極とシリコンウエハ10裏面との間の静電容量をインピーダンスメータ24で測定することにより、シリコンウエハ10のC−V特性を求めることができる。すなわち、インピーダンスメータ24で測定された静電容量は、電気特性測定用電極とシリコンウエハ10表面の酸化膜とのギャップの静電容量Cgと、酸化膜の静電容量Ciと、シリコンウエハ10の静電容量Csとの直列合成容量Ctである。一方、シリコンウエハ10のC−V特性は、酸化膜の静電容量Ciと、シリコンウエハ10の静電容量Csとの直列合成容量Ctaの電圧依存性を表すものである。
【0034】
従って、上記のようにシリコンウエハ10にバイアス電圧をかけた状態で合成容量Ctを測定し、その値から電気特性測定用電極とシリコンウエハ10の酸化膜とのギャップの静電容量Cgを減算して合成容量Ctaを得、それによりシリコンウエハ10のC−V特性を得ることができる。なお、静電容量Cgは次のようにして得られる。すなわち、電気特性測定用電極とシリコンウエハ10の酸化膜とのギャップ寸法がレーザ発信器46から発射されたレーザ光のセンサ本体402の底面402aで反射された光量を測定することにより得られるので、このギャップ寸法、電気特性測定用電極の面積及び空気の誘電率から静電容量Cgを計算により得ることができる。
【0035】
図2乃至図4は、基板載置台30の構成を示す図で、図2は基板載置台30の縦断面図、図3はベースステージ310の平面図、図4はサンプルステージ330の平面図である。これらの図において、ベースステージ310は、金属材料で構成されると共に、上部に位置する円板状のステージ本体311と、下部に位置し、ステージ本体311の中心部から下方に突出する円柱状の回転支持部312とから構成されている。
【0036】
ステージ本体311の上部には、その中央部に上面に開口する主吸着室313が形成され、この主吸着室313の周囲に上面に開口する複数(図示では4個)の副吸着室314が両者を区画する隔壁315を介して形成されている。この主吸着室313は、ベースステージ310上に載置されるサンプルステージ330をベースステージ310上に吸着すると共に、サンプルステージ330上に載置されるシリコンウエハ10をサンプルステージ330上に吸着するためのものであり、副吸着室314は、ベースステージ310上に載置されるサンプルステージ330を主吸着室310と共にベースステージ310上に吸着するためのものである。
【0037】
また、ステージ本体311と回転支持部312の中心部には、真空源28から主吸着室313に負圧を供給する貫通孔からなる連通路316が形成されると共に、各隔壁315の上面には、各副吸着室314に真空源28からの負圧を主吸着室313を介して供給する溝からなる連通路317が形成されている。連通路316は、主吸着室313に負圧を供給するときには短時間で負圧が供給でき、主吸着室313を大気圧等の外部気圧に戻すときには短時間で外部気圧に戻せるような大きな断面積(例えば、12.6mm2程度)を有するものである。一方、連通路317は、気体の通過を抑制して負圧の供給が停止された後の副吸着室314の外部気圧への復帰を主吸着室313の外部気圧への復帰に比べて遅延させることにより、負圧の供給が停止されて主吸着室313が外部気圧に戻った後も一定時間だけは副吸着室314を負圧状態に維持できるような微小な断面積(例えば、0.10mm2程度)を有するものである。
【0038】
また、ステージ本体311の主吸着室313内には、ベースステージ310上に載置されるサンプルステージ330を位置決めする複数(図示では2個)のピン体318が立直状に配設されている。このピン体318は、一端がステージ本体311に埋め込まれ、他端が主吸着室313の開口面よりも上方に突出するようになっている。
【0039】
サンプルステージ330は、シリコンウエハ10と同材質のシリコンで円板状に構成されると共に、ベースステージ310上に主吸着室313と各副吸着室314とを覆うようにして載置されるもので、主吸着室313と対向する位置に上下面を貫通する貫通孔からなる複数の連通路331がリング状に配列されて形成されている。これらの連通路331は、サンプルステージ330の上面に主吸着室313から負圧を供給し、サンプルステージ330上に載置されるシリコンウエハ10をサンプルステージ330上に吸着するためのものである。
【0040】
また、サンプルステージ330の上面には、中心部から周端部にかけて放射状に伸びると共に、連通路331と交差する位置に形成された複数の直線溝332と、周端部に形成されると共に、各直線溝332の端縁と接続された第1のリング溝333と、この第1のリング溝333と各連通路331との間に形成されると共に、各直線溝332と交差する第2のリング溝334とが配設されている。このように、サンプルステージ330の上面に複数の直線溝332と第1及び第2のリング溝333,334とを形成することにより、主吸着室313に供給された負圧が連通路331及び各溝332,333,334を介してサンプルステージ330上に載置されるシリコンウエハ10に均一に供給されることになり、シリコンウエハ10の水平度が正確に維持されることになる。
【0041】
また、サンプルステージ330の下面には、ベースステージ310の主吸着室313内に配設されたピン体318と対向する位置にピン体318の他端と嵌合する嵌合溝335が形成されている。これにより、サンプルステージ330をベースステージ310上に載置するときには、嵌合溝335をピン体318の他端に嵌合するようにすることにより、ベースステージ310とサンプルステージ330とを相互に位置決めすることができるようになる。
【0042】
上記のように構成された図2乃至図4に示す基板載置台30では、アーム等により把持されたシリコンウエハ10がサンプルステージ330上に載置されると、ホストコントローラ29の制御により配管38の電磁弁381が閉じられると共に、真空源28が作動して配管38及び連通路316を介してベースステージ310の主吸着室313に負圧が供給される。これにより、図5に示すように、主吸着室313内は短い時間t1で真空源28と同じ負圧にまで減圧されてサンプルステージ330がベースステージ310上に吸着されると共に、シリコンウエハ10がサンプルステージ330上に吸着される。
【0043】
一方、副吸着室314は、図5に示すように、主吸着室313が減圧されることにより断面積の小さな連通路317を介して徐々に減圧され、時間t1よりも遅い時間t2後に主吸着室313と同じ負圧状態となり、主吸着室313と一緒にサンプルステージ330をベースステージ310上に吸着する。
【0044】
そして、基板載置台30に吸着保持された状態でシリコンウエハ10の電気特性の測定が終了すると、ホストコントローラ29の制御により配管38の電磁弁381が開放されると共に、真空源28の作動が停止される。これにより、図5に示すように、主吸着室313内は短い時間t3で外部気圧に戻り、主吸着室313によるサンプルステージ330の吸着が解除されると共に、シリコンウエハ10の吸着が解除される。
【0045】
一方、各副吸着室314は、図5に示すように、主吸着室313が外部気圧に戻ることによって断面積の小さな第2の連通路317を介して徐々に外部気圧に戻り、時間t3よりも遅い時間t4後に主吸着室313と同じ外部気圧となる。従って、電磁弁381が開放され、真空源28が停止されて時間t3が経過した後、時間t4に達するまでのできるだけ早い時間内にシリコンウエハ10をアーム等により把持してサンプルステージ330上から取り外すようにすると、その取外し時にサンプルステージ330がベースステージ310から浮き上がって所定位置からずれるようなことがなくなる。
【0046】
なお、上記の図2乃至図4に示す構成の基板載置台30では、ベースステージ310の連通路317は、隔壁315の上面に形成した溝により構成されているが、隔壁315に主吸着室313と副吸着室314とを連通するように形成された貫通孔によって構成することもできる。また、連通路317を隔壁315の上面に形成した溝により構成する場合、その溝を蛇行状に形成する等して経路が長くなるようにすると、副吸着室314の外部気圧に戻る時間をより遅延させることができる。また、連通路317を隔壁315に形成した貫通孔により構成する場合、その貫通孔を斜めに形成する等して経路が長くなるようにすると、副吸着室314の外部気圧に戻る時間をより遅延させることができる。また、主吸着室313及び副吸着室314の位置や個数等については図示のものに限定されるものではない。
【0047】
図6乃至図8は、ベースステージ310´及びサンプルステージ330´からなる基板載置台30の別の構成を示す図である。図6は基板載置台30の縦断面図、図7はベースステージ310´の平面図、図8はサンプルステージ330´の平面図である。これらの図において、ベースステージ310´は、金属材料で構成されると共に、上部に位置する円板状のステージ本体311´と、下部に位置し、ステージ本体311´の中心部から下方に突出する円柱状の回転支持部312´とから構成されている。
【0048】
ステージ本体311´の上部には、上面に開口すると共に、周端部に配設されたリング状吸着室313´aと、このリング状吸着室313´aと連通された中心部を通る直線状吸着室313´bとからなる主吸着室313´が形成されている。この主吸着室313´のリング状吸着室313´aは、等間隔で配列された複数(図示では8個)の円形の大径部313´cと、各大径部313´cを連通させる弧状の連通部313´dとから構成されている。なお、直線状吸着室313´bは、リング状吸着室313´aの任意の1個の大径部313´cと連通されている。
【0049】
また、ステージ本体311´の上部には、上面に開口すると共に、主吸着室313´のリング状吸着室313´aの内側であって直線状吸着室313´bを取り囲む位置に略U字状の副吸着室314´が両者を区画する隔壁315´を介して形成されている。この主吸着室313´は、ベースステージ310´上に載置されるサンプルステージ330´をベースステージ310´上に吸着すると共に、サンプルステージ330´上に載置されるシリコンウエハ10をサンプルステージ330´上に吸着するためのものであり、副吸着室314´は、ベースステージ310´上に載置されるサンプルステージ330´を主吸着室313´と共にベースステージ310´上に吸着するためのものである。
【0050】
また、ステージ本体311´と回転支持部312´の中心部には、真空源28から主吸着室313´に負圧を供給する貫通孔からなる連通路316´が形成されると共に、隔壁315´とその近傍には、副吸着室314´に真空源28からの負圧を主吸着室313´を介して供給する連通路317´が形成されている。この連通路317´は、隔壁315´に沿って上下方向に形成された縦通路317´aと隔壁315´を横切って形成された横通路317´bとから構成されている。縦通路317´aは、その上部に筒状の大径部317´c(断面円形だけでなく断面角形等も含む。)と下部に小径部317´dを有している。そして、この大径部317´c内には、ゴム等の弾性材料等からなるO形状のリング体321が配設され、このリング体321上に金属材料等からなる球体322が上下動可能に配設されている。この大径部317´c内に配設されたリング体321と球体322とは、副吸着室314´側から主吸着室313´側にのみ気体を通過させる逆止弁(チャック弁)323を構成している。
【0051】
上記連通路316´は、図2及び図3に示す構成と同様に、主吸着室313´に負圧を供給するときには短時間で負圧が供給でき、主吸着室313´を大気圧等の外部気圧に戻すときには短時間で外部気圧に戻せるような大きな断面積(例えば、12.6mm2程度)を有している。また、連通路317´は、逆止弁323を有しているために図2及び図3に示す場合のような微小な断面積にする必要がないことから、小さな断面積の箇所でも連通路316´と略同じ断面積を有している。また、図示は省略しているが、図2及び図3に示す場合と同様に、ステージ本体311´の主吸着室313´を構成する所定の大径部313´c内には、ベースステージ310´上に載置されるサンプルステージ330´を位置決めするピン体が立直状に配設されている。
【0052】
サンプルステージ330´は、シリコンウエハ10と同材質のシリコンで円板状に構成されると共に、ベースステージ310´上に主吸着室313´と副吸着室314´とを覆うようにして載置されるもので、主吸着室313´の各大径部313´cと対向する位置に上下面を貫通する貫通孔からなる複数(図示では8個)の連通路331´が形成されている。これらの連通路331´は、サンプルステージ330´の上面に主吸着室313´から負圧を供給し、サンプルステージ330´上に載置されるシリコンウエハ10をサンプルステージ330´上に吸着するためのものである。
【0053】
また、サンプルステージ330´の上面には、中心部から周端部にかけて放射状に伸びると共に、連通路331´と交差する位置に形成された複数の直線溝332´と、周端部に形成されると共に、各直線溝332´の端縁と連通された第1のリング溝333´と、連通路331´よりも中心部寄りの位置に形成されると共に、各直線溝332´と交差する第2のリング溝334´とが配設されている。このように、サンプルステージ330´の上面に複数の直線溝332´と第1及び第2のリング溝333´,334´とを形成することにより、主吸着室313´に供給された負圧が連通路331´と各溝332´,333´,334´とを介してサンプルステージ330´上に載置されるシリコンウエハ10に均一に供給されることになり、シリコンウエハ10の水平度が正確に維持されることになる。
【0054】
また、サンプルステージ330´の下面には、図示は省略するが、ステージ310´の主吸着室313´を構成する大径部313´c内に配設されたピン体と対向する位置にそのピン体と嵌合する嵌合溝が形成されている。これにより、サンプルステージ330´をベースステージ310´上に載置するときには、嵌合溝をピン体に嵌合することにより、ベースステージ310´とサンプルステージ330´とを相互に位置決めすることができるようになる。
【0055】
上記のように構成された図6乃至図8に示す基板載置台30では、アーム等により把持されたシリコンウエハ10がサンプルステージ330´上に載置されると、ホストコントローラ29の制御により配管38の電磁弁381が閉じられると共に、真空源28が作動して配管38及び連通路316´を介してベースステージ310´の主吸着室313´に負圧が供給される。これにより、図9に示すように、主吸着室313´内は短い時間t1で真空源28と同じ負圧にまで減圧される。
【0056】
一方、副吸着室314´内も、主吸着室313´に負圧が供給されるのと略同時に逆止弁323の球体322が大径部317´c内において負圧により主吸着室313´側に吸引されてリング体321から浮き上がることにより連通路317´が開放される結果、図9に示すように、主吸着室313´内と略同じ短い時間t2で真空源28と同じ負圧にまで減圧される。このため、サンプルステージ330´が主吸着室313´の負圧と副吸着室314´の負圧とにより略同時にベースステージ310´上に吸着されると共に、シリコンウエハ10が主吸着室313´の負圧によりサンプルステージ330´上に吸着される。
【0057】
そして、基板載置台30に吸着保持された状態でシリコンウエハ10の電気特性の測定が終了すると、ホストコントローラ29の制御により配管38の電磁弁381が開放されると共に、真空源28の作動が停止される。これにより、図9に示すように、主吸着室313´内は短い時間t3で外部気圧に戻り、主吸着室313´によるサンプルステージ330´の吸着が解除されると共に、シリコンウエハ10の吸着が解除される。
【0058】
一方、副吸着室314´内は、主吸着室313´内が外部気圧に戻ることによって逆止弁323の球体322がリング体321上に落下し、連通路317´が遮断される結果、主吸着室313´が外部気圧に戻っても直ぐには外部気圧には戻らず、図9に示すように、リング体321と球体322との間やベースステージ310´とサンプルステージ330´との間等に不可避的に形成される隙間を介して徐々に外部気圧に戻り、所定の時間t4後に主吸着室313´と同じ外部気圧となる。従って、電磁弁381が開放され、真空源28が停止されて時間t3が経過した後、時間t4に達するまでのできるだけ早い時間内にシリコンウエハ10をアーム等により把持してサンプルステージ330´上から取り外すようにすると、その取外し時にサンプルステージ330´がベースステージ310´から浮き上がって所定位置からずれるようなことがなくなる。
【0059】
図10は、図6乃至図8に示す構造の基板載置台30において、主吸着室313´に負圧が供給されたときに主吸着室313´及び副吸着室314´が真空源28と同じ負圧に達するまでの時間の実測値と、主吸着室313´への負圧の供給が停止されたときに主吸着室313´及び副吸着室314´が外部気圧に達するまでの時間の実測値とを示す図である。この実測値では、主吸着室313´と副吸着室314´とは、主吸着室313´に負圧が供給され後、略同じ約3秒で真空源28と同じ負圧にまで減圧される。
【0060】
また、主吸着室313´への負圧の供給が停止された後、主吸着室313´は約2秒で外部気圧に戻るが、副吸着室314´は約30秒かかって外部気圧に戻る。そして、この実施形態の場合には、負圧の供給が停止された後、副吸着室314´内が約430Torrになる約9秒以内であればシリコンウエハ10をサンプルステージ330´から急に持ち上げてもサンプルステージ330´がベースステージ310´から浮き上がることはなかった。
【0061】
なお、上記の図6乃至図8に示す構成の基板載置台30では、逆止弁323はリング体321と球体322とで構成されているが、リング体321を取り除いて球体322のみで構成することもできる。また、連通路317´は、縦通路317´aの上部に球体322が配設される大径部317´cを形成しているが、縦通路317´a又は連通路317´全体を球体322が配設可能な断面積を有するようにし、縦通路317´aの一部に球体322を係止可能な小径部(断面円形だけでなく断面角形等も含む。)を形成し、縦通路317´a内の上記小径部に対して主吸着室313´側に球体322を配設するようにしてもよい。また、逆止弁323は、球体322を備えたものに代えて他の公知の構造で構成することもできる。さらに、主吸着室313´及び副吸着室314´の位置や個数等については図示のものに限定されるものではない。
【0062】
また、図2乃至図4、及び図6乃至図8に示す構成の基板載置台30において、連通路316,316´、連通路317,317´及び連通路331,331´の断面積、主吸着室313,313´及び副吸着室314,314´の容積等は、サンプルステージ330,330´の重さ、主吸着室313,313´への負圧供給が停止された後の副吸着室314,314´の負圧を維持する時間等によって適宜、設定されることになる。
【0063】
また、上記の実施形態では、本発明に係る基板載置台30を半導体ウエハの電気特性測定装置に適用した場合について説明したが、半導体ウエハを吸着保持する必要のあるものであれば、電気特性測定装置以外の他の装置にも適用することが可能である。また、本発明に係る基板載置台30は、半導体ウエハに限らず、液晶用ガラス基板等の他の種々の基板にも適用が可能であり、半導体ウエハ以外の基板の場合にはサンプルステージ330,330´を金属材料で構成することも可能である。
【0064】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板載置台によれば、主吸着室への負圧の供給が停止されると試料台に載置された基板の吸着は解除されるが、副吸着室はすぐには外部気圧に戻らず、負圧の供給が停止された後も一定時間試料台を基台上に吸着しているので、副吸着室による基台上の試料台の吸着が解除されない間に吸着の解除された基板を持ち上げるようにすれば、基板を持ち上げるときに試料台が基台から浮き上がるのを阻止することができる。また、試料台は基台上に載置されているだけであるので吸着が解除された後であれば基台から容易に取り外すことができる。
【0065】
また、本発明の基板載置台によれば、第3連通路の断面は気体の通過を抑制する微小形状を有するものであるので、副吸着室の外部気圧への復帰を主吸着室の外部気圧への復帰に比べて確実に遅延させることができる。
【0066】
また、本発明の基板載置台によれば、第3連通路が、基台の上面に形成された溝であるため、第3連通路を容易に構成することができると共に、基板載置台のコストダウンを図ることができる。
【0067】
また、本発明の基板載置台によれば、第3連通路が、基台に穿設された貫通孔であるため、第3連通路を容易に構成することができると共に、副吸着室を確実に機能させることができる。
【0068】
また、本発明の基板載置台によれば、第3連通路が、貫通孔に副吸着室から主吸着室へ向けてのみ気体を通過させる逆止弁を備えて構成されているので、この逆止弁により副吸着室の外部気圧への復帰を主吸着室の外部気圧への復帰に比べてさらに確実に遅延させることができると共に、副吸着室の負圧を比較的長時間維持することができ、試料台上の基板を持ち上げるときに試料台の浮き上がりを確実に阻止することができる。
【0069】
また、本発明の基板載置台によれば、第3連通路は少なくとも一部に小径部を備えており、小径部に対して主吸着室側の第3連通路内に嵌挿された球体が逆止弁としての機能を有しているので、副吸着室から主吸着室へ向けてのみ気体を通過させる逆止弁を簡単な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る基板載置台が適用された基板の電気特性測定装置の概略構成を示す図である。
【図2】 本発明の一実施形態に係る基板載置台の縦断面図である。
【図3】 図2に示す基板載置台を構成するベースステージの平面図である。
【図4】 図2に示す基板載置台を構成するサンプルステージの平面図である。
【図5】 図2に示す基板載置台の真空源、主吸着室及び副吸着室の負圧関係を説明するタイムチャートである。
【図6】 本発明の別の実施形態に係る基板載置台の縦断面図である。
【図7】 図6に示す基板載置台を構成するベースステージの平面図である。
【図8】 図6に示す基板載置台を構成するサンプルステージの平面図である。
【図9】 図6に示す基板載置台の真空源、主吸着室及び副吸着室の負圧関係を説明するタイムチャートである。
【図10】 図6に示す基板載置台の真空源、主吸着室及び副吸着室の負圧関係の実測値を示す図である。
【符号の説明】
10 シリコンウエハ(基板)
20 測定部
22 光量測定器
24 インピーダンスメータ
26 位置制御装置
28 真空源
29 ホストコントローラ
30 基板載置台
310,310´ ベースステージ(基台)
330,330´ サンプルステージ(試料台)
313,313´ 主吸着室
314,314´ 副吸着室
315,315´ 隔壁
316,316´ 連通路(第2連通路)
317,317´ 連通路(第3連通路)
321 リング体
322 球体
323 逆止弁
331,331´ 連通路(第1連通路)
317´a 縦通路
317´b 横通路
317´c 大径部
317´d 小径部
Claims (6)
- 基板を載置するための試料台と、この試料台を載置するための基台と、を備える基板載置台であって、
前記試料台は、
基板を負圧により吸着するために、上下面にわたって貫通する第1連通路を備え、
前記基台は、
真空源と連通する第2連通路と、
前記第2連通路と連通すると共に、上面であって前記第1連通路と対向する位置に形成され、前記真空源から負圧が供給される主吸着室と、
前記試料台を吸着するために、上面であって前記主吸着室と異なる位置に形成され、前記主吸着室を介して前記真空源から負圧が供給される副吸着室と、
前記主吸着室と前記副吸着室との間を連通するもので、前記主吸着室に供給された負圧を前記副吸着室に供給すると共に、前記主吸着室への負圧の供給が停止された後の前記副吸着室の外部気圧への復帰を前記主吸着室の外部気圧への復帰に比べて遅延させる第3連通路と、を備えたことを特徴とする基板載置台。 - 請求項1に記載の基板載置台であって、
前記第3連通路は、その断面が気体の通過を抑制する微小形状を有することを特徴とする基板載置台。 - 請求項1または2に記載の基板載置台であって、
前記第3連通路は、前記基台の上面に形成されている溝であることを特徴とする基板載置台。 - 請求項1または2に記載の基板載置台であって、
前記第3連通路は、前記基台に穿孔された貫通孔であることを特徴とする基板載置台。 - 請求項1に記載の基板載置台であって、
前記第3連通路は、前記基台に穿孔された貫通孔に前記副吸着室から前記主吸着室へ向けてのみ気体を通過させる逆止弁を備えて構成されたことを特徴とする基板載置台。 - 請求項5に記載の基板載置台であって、
前記第3連通路は、少なくとも一部に小径部を備えており、
前記逆止弁は、前記小径部に対して前記主吸着室側の前記第3連通路内に嵌挿された球体を備えたことを特徴とする基板載置台。
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