JP5205214B2

JP5205214B2 - 板状部材の支持装置および支持方法

Info

Publication number: JP5205214B2
Application number: JP2008275718A
Authority: JP
Inventors: 幹中田
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2028-10-27
Also published as: JP2010103426A

Description

本発明は、板状部材を支持する支持装置および支持方法に関する。

従来、半導体製造工程において、半導体ウェハ（以下、単にウェハという）の支持装置として、ウェハに相対する円板プレートと、この円板プレートの外周に設けられる支持リングと、円板プレートの複数箇所に設けられるベルヌーイ吸着手段とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。この支持装置では、ベルヌーイ吸着手段によって負圧を発生させることでウェハを円板プレート側に吸引するとともに、ウェハの外縁部に支持リングを当接させて位置決めすることで、ウェハの内周側の主要部分に対しては非接触で当該ウェハを支持するように構成されている。

特開２００６−１１４６４０号公報

ところで、特許文献１に記載されたような従来の支持装置では、点在した複数のベルヌーイ吸着手段でウェハを吸引するため、これらの吸着手段の位置において吸引力が大きく、それ以外の位置では吸引力が小さいか吸引されない状態となる。このため、ウェハの部位によって吸引力が異なることから、ウェハが波打つように変形し、局部的な応力が発生してしまう可能性がある。特に、近年ウェハ外径が大型化するとともにウェハの厚みを薄型化することが要求されるため、ウェハの変形が大きくなる傾向にあり、その解決が望まれている。

本発明は、以上のような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、板状部材の各部に作用する吸引力を均一化して板状部材の変形や局部応力を抑制することができる板状部材の支持装置および支持方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の板状部材の支持装置は、板状部材の外縁部に当接する外側支持部と、前記外側支持部よりも内側にて前記板状部材の表面に相対する内側対向面と、前記板状部材と前記内側対向面とが相対する隙間を減圧する減圧手段と、前記減圧手段に気体を供給する供給手段とを備え、前記減圧手段は、前記供給手段から気体が供給される第１通気部と、この第１通気部および前記隙間に連通されて当該第１通気部よりも通気経路が絞られた第２通気部と、この第２通気部に連通されて前記供給された気体を排気する第３通気部とを有して構成され、前記第２通気部における気体の流速を増加させることで前記隙間に減圧領域を形成して前記板状部材を支持し、前記第３通気部は、前記外側支持部を支持する外側支持体に設けられ、前記気体を前記外側支持体の外方に排気する排気口で構成されている、という構成を採用している。

この際、本発明の板状部材の支持装置では、前記外側支持部と前記内側対向面との間には、前記板状部材の外縁に沿うとともに前記隙間に連通される吸着溝が形成され、この吸着溝を介して前記隙間と前記第２通気部とが連通されていることが好ましい。
さらに、本発明の板状部材の支持装置では、前記内側対向面には、前記板状部材に向かって気体を吹き出す給気手段が設けられていることが好ましい。
また、本発明の板状部材の支持装置では、前記外側支持部は、前記板状部材の外縁部に沿った外側支持体に形成され、前記内側対向面は、前記外側支持体の内側に設けられる内側支持体に形成されるとともに、前記内側支持体に前記第１通気部および第２通気部が設けられていることが好ましい。

一方、本発明の板状部材の支持方法は、板状部材の外縁部に当接する外側支持部と、前記外側支持部よりも内側にて前記板状部材の表面に相対する内側対向面と、前記板状部材と前記内側対向面とが相対する隙間に連通するとともに当該隙間を減圧する減圧手段とを備えた装置を用いる板状部材の支持方法であって、前記板状部材の外縁部を前記外側支持部に当接させるとともに前記内側対向面に相対して当該板状部材を設置した状態で、前記減圧手段に気体を供給するとともに、当該減圧手段の内部において気体の流速を増加させて前記外側支持部を支持する外側支持体に設けられた排気口により当該外側支持体の外方に排気することで前記隙間に減圧領域を形成し、この減圧領域により前記板状部材を前記外側支持部および内側対向面側に吸引して当該板状部材を支持することを特徴とする。

以上のような本発明によれば、板状部材と内側対向面とが相対する隙間に連通させて減圧手段を設け、この減圧手段において気体の流速を増加させることで、ベンチュリー効果によって前記隙間に減圧領域を形成することができ、この隙間に面した板状部材の略全体を内側対向面側に吸引することができる。そして、従来の支持装置のように板状部材に対向して複数の吸着手段を設けたものではないので、板状部材に作用する吸引力を均一化して板状部材の変形や局部応力を抑制することができる。すなわち、本発明の板状部材の支持装置において、減圧手段が第１通気部、第２通気部および第３通気部を備え、第２通気部の通気経路が第１通気部よりも絞られていることで、第１通気部から第２通気部に流入する気体の流速を増加させ、そのベンチュリー効果によって第２通気部に連通した空間が減圧される。従って、板状部材と内側対向面との隙間に減圧領域が形成されることとなり、隙間側つまり内側対向面側に板状部材を吸引することができる。このように板状部材を吸引することで、板状部材の外縁部を外側支持部で位置決め支持するとともに、この外縁部以外の板状部材の内周部とは非接触の状態で当該板状部材を支持することができる。

また、板状部材の外縁に沿う吸着溝を形成し、この吸着溝を介して隙間と減圧手段の第２通気部とを連通する構成によれば、吸着溝を設けた板状部材の外縁部近傍に減圧領域を形成し、外側支持部に当接する板状部材の外縁部近傍をより強く吸引することによって、吸引位置と当接位置（支持位置）とが近接することから、板状部材の変形を確実に抑制することができる。
さらに、内側対向面に給気手段を設け、この給気手段から板状部材に向かって気体を吹き出すことで、板状部材全体の撓みを抑制し、当該板状部材の面位置を所定位置に保つ、つまり、板状部材が略平面となる状態で支持することができる。すなわち、減圧領域によって板状部材の略全体を内側対向面側に吸引すると、外側支持部に支持されずに支持位置から離れた板状部材の中間部が内側対向面側に近づく方向に引き寄せられ、板状部材全体が撓む可能性があるが、給気手段から適宜に加圧した気体を板状部材に向かって吹き出すことで、中間部における隙間の気圧を調節し、板状部材の撓みを抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る板状部材の支持装置１を示す断面図であり、図２は、支持装置１の平面図である。
支持装置１は、板状部材としてのウェハＷの表面に接着した接着シートＳを剥離するシート剥離装置の一部を構成するものであり、ウェハＷを吸引して保持し、接着シートＳを剥離する際にウェハＷとの間に作用する剥離力に対し、ウェハＷが浮き上がらないように支持可能に構成されている。ここで、シート剥離装置は、支持装置１によってウェハＷを保持した状態で、ウェハＷ表面の接着シートＳに剥離用テープＴを貼付し、この剥離用テープＴを図示しないスライダに支持されたチャック装置Ｃで掴んで引っ張ることで、接着シートＳをウェハＷから剥離するように構成されている。

支持装置１は、上方に開口した有底円筒状の外側支持体２と、この外側支持体２の内部に設けられる全体円盤状の内側支持体３と、減圧手段４および給気手段５とを備えて構成されるとともに、外側支持体２と内側支持体３との間には、ウェハＷの外縁に沿う吸着溝６が形成されている。
外側支持体２は、ウェハＷの外縁形状に対応して円筒状に連続する外周側壁部２１と、この外周側壁部２１の下端部に連続した底板部２２と、外周側壁部２１の上端縁に設けられる外側支持部としての当接部２３とを有して構成されている。外周側壁部２１には、その周方向にそって適宜な間隔で設けられて当該外周側壁部２１を貫通する複数の排気口２４が形成されている。当接部２３は、シリコンゴム等の弾性部材からなり、円環状に形成されてウェハＷの外縁部に下方から当接してウェハＷを支持できるようになっている。

内側支持体３は、支持したウェハＷの下面と所定の隙間７を介して相対する内側対向面３１と、外周側壁部２１の内周面に吸着溝６を挟んで対向する内側側面部３２と、この内側側面部３２に沿って当該内側支持体３の内部に設けられる中空環状の外周チャンバ部３３と、当該内側支持体３の中央内部に設けられる中空状の中央チャンバ部３４とを有して構成されている。さらに、内側支持体３には、内側側面部３２を貫通して外周チャンバ部３３に達するとともに吸着溝６に開口する複数の通気孔３５と、内側対向面３１を貫通して中央チャンバ部３４に達するとともに隙間７に開口する複数の連通孔３６とが形成されている。また、外周チャンバ部３３には、第１配管３７が接続され、この第１配管３７を介して外周チャンバ部３３に気体を供給する第１気体供給装置Ｐ１（供給手段）が接続されている。一方、中央チャンバ部３４には、第２配管３８が接続され、この第２配管３８を介して中央チャンバ部３４に気体を供給する第２気体供給装置Ｐ２が接続されている。

減圧手段４は、第１気体供給装置から気体が供給される第１通気部としての外周チャンバ部３３と、この外周チャンバ部３３よりも通気経路が絞られた第２通気部としての複数の通気孔３５と、これら複数の通気孔３５の各々に対向して設けられる第３通気部としての複数の排気口２４とによって構成されている。そして、吸着溝６に開口した通気孔３５および排気口２４は、それぞれ隙間７に連通されるとともに、排気口２４の通気経路は、通気孔３５の通気経路よりも拡大されている。このような減圧手段４によれば、第１気体供給装置Ｐ１から外周チャンバ部３３に供給された気体は、外周チャンバ部３３内部において略等圧になった後に、図に矢印Ａで示すように、各通気孔３５から排気口２４に向かって吹き出され、各排気口２４から外側支持体２の径方向外方に向かって排気されるようになっている。

以上の減圧手段４によって気体が排気されることで、隙間７内部の空気がベンチュリ−効果により吸引され、隙間７に減圧領域が形成される。この減圧領域の作用によってウェハＷが内側対向面３１に向かって吸引され、ウェハＷの外縁部が当接部２３に密接される。すなわち、外周チャンバ部３３よりも通気経路が絞られた通気孔３５を通過する際に気体の流速が増加するため、そこに連通された吸着溝６の圧力がベンチュリ−効果によって効率よく減圧される。従って、隙間７の気圧が低下し、外部の気圧（大気圧）よりも減圧された減圧領域が形成され、ウェハＷが吸引されることとなる。

給気手段５は、第２気体供給装置Ｐ２から気体が供給される中央チャンバ部３４と、この中央チャンバ部３４から隙間７に気体を吹き出す複数の連通孔３６とによって構成されている。複数の連通孔３６は、内側対向面３１の中心から同心円状に集中して設けられ、ウェハＷの中央部に向かって気体を吹き出すように構成されている。このような給気手段５によれば、第２気体供給装置Ｐ２から中央チャンバ部３４に供給された気体は、図に矢印Ｂ１で示すように、各連通孔３６からウェハＷに向かって吹き出され、その後、矢印Ｂ２で示すように、隙間７内部において外周部に流れてから吸着溝６に流入し、減圧手段４による矢印Ａの気体の流れに引っ張られて排気口２４から排気されるようになっている。

以上の給気手段５で給気する気体の給気量は、減圧手段４によって排気する排気量とバランスするように適宜設定されており、給気手段５から気体を吹き出すことで、ウェハＷの中央部における隙間７の減圧が緩和され、減圧手段４で形成される減圧領域と比較して気圧が高い加圧領域が連通孔３６近傍に形成される。この加圧領域の気圧は、給気手段５からの気体の吹き出し量によって調整可能であって、その気圧としては、減圧領域の気圧よりも高くかつ外部の気圧（大気圧）よりも低くなるように設定されていてもよいし、また減圧領域の気圧および外部の気圧（大気圧）よりも高いものの、隙間７の内部全体としては外部の気圧よりも低くなるように設定されていてもよい。すなわち、給気手段５からの気体の吹き出し量としては、減圧手段４の吸引力を弱めるものの、ウェハＷ全体に対する吸引力がゼロあるいは負とならない程度の吹き出し量に設定されていればよい。このような加圧領域が形成されることで、ウェハＷの中央部に対する吸引力を弱めるか、またはウェハＷの中央部に対して内側対向面３１から離れる方向の押出力を作用させ、ウェハＷ全体の内側対向面３１側への撓みを抑制しつつ、ウェハＷを支持できるようになっている。そして、以上のような給気手段５の給気量と減圧手段４の排気量とのバランスは、ウェハＷの径寸法や厚さ寸法などの条件によって適宜に設定されていればよい。

以上のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、減圧手段４によって隙間７に減圧領域が形成され、この減圧領域によってウェハＷが吸引されることで、隙間７に面したウェハＷ全体を吸引することができるとともに、給気手段５によってウェハＷ中央部の撓みを抑制することもできるので、ウェハＷの変形や局部応力を抑制しつつウェハＷが略平面となる状態で支持することができる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態では、板状部材が半導体ウェハである場合を示したが、板状部材は半導体ウェハＷに限定されるものではなく、ガラス板、鋼板、または、樹脂板等、その他の板状部材も対象とすることができ、半導体ウェハとしては、シリコンウェハや化合物ウェハ等が例示できる。
また、前記実施形態では、内側支持体３に設けた外周チャンバ部３３（第１通気部）および複数の通気孔３５（第２通気部）と、外側支持体２に設けた複数の排気口２４（第３通気部）とで減圧手段４が構成されていたが、減圧手段の構成は、前記実施形態に限定されない。例えば、第１通気部、第２通気部および第３通気部の全てが内側支持体３に設けられていてもよく、逆に外側支持体２に設けられていてもよい。さらに、第１通気部が内側支持体３に設けられ、第２通気部および第３通気部が外側支持体２に設けられていてもよく、また、第１通気部が外側支持体２に設けられ、第２通気部および第３通気部が内側支持体３に設けられていてもよい。
また、前記実施形態では、隙間７と減圧手段４の通気孔３５（第２通気部）とが吸着溝６を介して連通されていたが、これに限らず、吸着溝６に代えて複数の吸着孔を介して隙間７と第２通気部とが連通されていてもよい。この場合には、複数の吸着孔は、ウェハＷの外縁に沿って密に並設されていることが好ましい。

また、本発明の第２通気部である通気孔３５、第３通気部である排気口２４および吸着溝６は、以下の図３および図４に示すような形態であってもよい。
図３において、吸着溝６は、その底面が通気孔３５の下端部と略同一高さ位置に設けられ、吸着溝６の底面よりも排気口２４の下端部が下方に設けられている。このような吸着溝６の底面は、内側支持体３の外周部から外側支持体２の外周側壁部２１に向かって突出するリング状の突部３９によって形成されている。
図４においても、吸着溝６の底面が通気孔３５の下端部と略同一高さ位置に設けられ、この吸着溝６の底面は、外側支持体２によって形成されている。一方、外側支持体２の外周側壁部２１の内周面側には、吸着溝６と排気口２４とを連通する連通部２５が形成され、この連通部２５を介して通気孔３５からの気体および吸着溝６の気体が排気口２４へ向かって排気されるようになっている。このような連通部２５は、通気孔３５と同軸上に対向して設けられている。

また、前記実施形態では、給気手段５を設けてウェハＷの中央部における隙間７に加圧領域を形成することとしたが、これに限らず、ウェハＷの径寸法や厚さ寸法によっては給気手段５を省略することも可能である。
さらに、前記実施形態では、シート剥離装置の一部を構成する支持装置１について説明したが、本発明の支持装置は、例えば、半導体ウェハの搬送装置の一部に本発明の支持装置を用いてもよい。そして、本発明の支持装置は、ウェハＷ（板状部材）を下方から吸引支持するものに限らず、チャック装置のようにウェハ（板状部材）を上方や側方から支持するものであってもよい。

本発明の一実施形態に係る板状部材の支持装置の断面図。図１の支持装置の平面図。本発明の変形例に係る支持装置の部分断面図。本発明の他の変形例に係る支持装置の部分断面図。

符号の説明

１支持装置
２外側支持体
３内側支持体
４減圧手段
５給気手段
６吸着溝
７隙間
２３当接部（外側支持部）
２４排気口（第３通気部）
３１内側対向面
３３外周チャンバ部（第１通気部）
３５通気孔（第２通気部）
Ｐ１第１気体供給装置（供給手段）
Ｗウェハ（板状部材）

Claims

板状部材の外縁部に当接する外側支持部と、
前記外側支持部よりも内側にて前記板状部材の表面に相対する内側対向面と、
前記板状部材と前記内側対向面とが相対する隙間を減圧する減圧手段と、
前記減圧手段に気体を供給する供給手段とを備え、
前記減圧手段は、前記供給手段から気体が供給される第１通気部と、この第１通気部および前記隙間に連通されて当該第１通気部よりも通気経路が絞られた第２通気部と、この第２通気部に連通されて前記供給された気体を排気する第３通気部とを有して構成され、
前記第２通気部における気体の流速を増加させることで前記隙間に減圧領域を形成して前記板状部材を支持し、
前記第３通気部は、前記外側支持部を支持する外側支持体に設けられ、前記気体を前記外側支持体の外方に排気する排気口で構成されていることを特徴とする板状部材の支持装置。
板状部材の外縁部に当接する外側支持部と、前記外側支持部よりも内側にて前記板状部材の表面に相対する内側対向面と、前記板状部材と前記内側対向面とが相対する隙間に連通するとともに当該隙間を減圧する減圧手段とを備えた装置を用いる板状部材の支持方法であって、
前記板状部材の外縁部を前記外側支持部に当接させるとともに前記内側対向面に相対して当該板状部材を設置した状態で、前記減圧手段に気体を供給するとともに、当該減圧手段の内部において気体の流速を増加させて前記外側支持部を支持する外側支持体に設けられた排気口により当該外側支持体の外方に排気することで前記隙間に減圧領域を形成し、この減圧領域により前記板状部材を前記外側支持部および内側対向面側に吸引して当該板状部材を支持することを特徴とする板状部材の支持方法。