JPH05301137A

JPH05301137A - 真空チャック

Info

Publication number: JPH05301137A
Application number: JP13606292A
Authority: JP
Inventors: Masao Yamagishi; 正男山岸
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1993-11-16

Abstract

(57)【要約】【目的】反りのある薄板体であっても完全にを吸着面
に密着させた状態で真空吸着することができる真空チャ
ックを提供する。【構成】複数個の吸着孔１３が形成された吸着面１２
と、各吸着孔１３の下方に連通して形成されたチャンバ
ー１４と、各チャンバー１４の下方に連通して形成され
た排気孔１５と、チャンバー１４内に上下動可能に設け
られ且つバネ部材２０により吸着孔１３側に付勢された
弁１９とを有し、吸着孔１３を通して流入する外気の押
圧力によって弁１９の下端部が排気孔１５の上側開口部
を閉塞する真空チャックであって、弁１９の下端部若し
くは排気孔１５の上側開口部に、排気孔１５の上側開口
部が閉塞された状態でチャンバー１４と排気孔１５とを
僅かに連通させるリーク孔２１を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハやガラス
マスクなどの薄板体を真空吸着して保持する真空チャッ
クの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の真空チャックとしては、
特開昭６１−８２５０号公報で開示されたものがある。
図４は上記従来の真空チャックを示す平面図であり、図
５は同側断面図である。図示した真空チャック５０にお
いて、５１は台板、５２は台板５１の内部に形成された
凹部、５３は台板５１の側壁に貫通して設けられたニッ
プル、５４は台板５１の上端部に組み入れられたボール
弁形成板、５５は複数個の吸着孔５６を吸着面５７に形
成してなる吸着板、５８は吸着孔５６の下方に連通して
形成されたチャンバー、５９はチャンバー５８の下方に
連通して形成された排気孔、６０はチャンバー５８内に
おいてバネ部材６１の弾性力により吸着板５５側に付勢
されたボール弁である。

【０００３】上記従来の真空チャック５０においては、
ニップル５３に接続された図示せぬ真空装置を作動させ
ることにより、吸着面５７上の各吸着孔５６から外気が
チャック内に流入する。そして各吸着孔５６より流入し
た外気はチャンバー５８から排気孔５９を通して凹部５
２で合流し、ニップル５３から図示せぬ真空装置へと排
気される。

【０００４】この状態から、真空チャック５０の吸着面
５７に、この吸着面５７よりも面積の小さい薄板体を載
置する。そうすると、薄板体に覆われた部分では、吸着
孔５６が薄板体６２によって塞がれる（図６左側参
照）。一方、薄板体に覆われない部分では、吸着孔５６
から流入する外気がバネ部材６１の付勢力に抗してボー
ル弁６０を押し下げ、ベール弁６０をシーリング材６３
に圧接させる（図６右側参照）。これにより、チャンバ
ー５８の途中で空気の流れが完全に遮断されるため、薄
板体に覆われた部分のチャンバー５８及び排気孔５９は
真空状態に保持され、この状態で薄板体が吸着面５７に
真空吸着される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体ウエ
ハのような薄板体の製造工程においては、ＳｉＯ₂、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄，Ａｌ、ポリシリコンなど、熱膨張率の異なっ
た膜をＳｉ基板に形成したり、またそれを部分的に除去
したりする工程が繰り返されるため、薄板体に微小な反
りが発生しやすい。このような反りのある薄板体を上記
従来の真空チャック５０で吸着しようとすると、たとえ
薄板体に覆われた部分であっても、吸着される箇所と吸
着されない箇所とが発生する。すなわち、吸着面５７に
薄板体を載置した際、薄板体に接した吸着孔５６は瞬時
に薄板体を吸着状態に保持するが、反りなどによって薄
板体に接しなかった吸着孔５６は、ボール弁６０の動作
によって空気の流れが完全に遮断されるため、それ以降
は薄板体を吸着できない状態となる。よって、従来の真
空チャック５０では、反りのある薄板体を完全に吸着面
５７に密着させることができず、例えば、半導体ウエハ
の各種熱処理工程においては膜質及び膜厚等が均一に形
成されないなど、種々の問題が発生する。

【０００６】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、反りのある薄板体であっても完全にを吸着
面に密着させた状態で真空吸着することができる真空チ
ャックを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、複数個の吸着孔が形成さ
れた吸着面と、これら各吸着孔の下方に連通して形成さ
れたチャンバーと、これら各チャンバーの下方に連通し
て形成された排気孔と、チャンバー内に上下動可能に設
けられ且つバネ部材により吸着孔側に付勢された弁とを
有し、吸着孔を通して流入する外気の押圧力によって弁
の下端部が排気孔の上側開口部を閉塞する真空チャック
であって、弁の下端部若しくは排気孔の上側開口部に、
排気孔の上側開口部が閉塞された状態でチャンバーと排
気孔とを僅かに連通させるリーク孔を形成したものであ
る。

【０００８】また、複数個の案内凹部が形成された吸着
面と、各案内凹部に上下動可能に嵌挿され且つバネ部材
により上側に付勢された状態で上面が吸着面から突出し
て配置された吸着コマと、案内凹部の下方に連通して形
成された第一の排気孔とを有する真空チャックであっ
て、吸着コマの上面には吸着凹部が形成されるととも
に、同内部には吸着凹部に連通する状態で上下に貫通し
た第二の排気孔が形成されたものである。

【０００９】

【作用】本発明の真空チャックにおいては、吸着面上の
各吸着孔から流入した外気がチャンバーから排気孔を通
して排気される。この状態から吸着孔が薄板体によって
塞がれると、チャンバーと排気孔とが真空状態となって
薄板体が吸着孔に真空吸着される。一方、薄板体によっ
て塞がれなかった箇所では、吸着孔から流入する外気に
よって、弁がバネ部材の付勢力に抗して押し下げられ、
排気孔の上側開口部が弁の下端部に閉塞される。この
時、弁の下端部若しくは排気孔の上側開口部に形成した
リーク孔においては、チャンバーから排気孔に向けて僅
かに外気が流出し、各吸着孔には若干の吸引力が作用す
る。この状態から、その後吸着孔が薄板体によって塞が
れると、チャンバーと排気孔の圧力が等圧状態（真空状
態）となって、バネ部材の付勢力により弁が吸着孔側に
押し上げられると共に排気孔の上側開口部が開放され
て、薄板体が吸着孔に真空吸着される。これにより、吸
着面上に載置された薄板体は、その吸着面に完全に密着
した状態で真空吸着される。

【００１０】また、本発明の真空チャックにおいては、
吸着面から突出して配置された吸着コマの上面が薄板体
によって塞がれると、吸着コマの吸着凹部と第二の排気
孔が真空状態に保持されて、薄板体が吸着コマの上面に
吸着される。さらに、上記吸着コマの吸着凹部と第二の
排気孔とに連通する案内凹部も同様に真空状態に保持さ
れることから、吸着コマはバネ部材の付勢力に抗して引
き下げられる。その際、吸着コマの上面に吸着された薄
板体も一緒に引き下げられて、それまで薄板体に接して
いなかった吸着コマも薄板体を吸着するようになる。こ
れにより、薄板体は全ての吸着コマに吸着された状態で
吸着面側に引き寄せられ、遂いには吸着面に圧接された
状態となる。これにより、吸着コマの上面に載置された
薄板体は、チャックの吸着面に完全に密着した状態で真
空吸着される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係わる真空チャックの実施例
を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係わる真
空チャックの第一実施例を説明する図であり、さらに図
１（ａ）は、真空チャックの側断面図、図１（ｂ）は、
図１（ａ）のＣ部を拡大した図である。

【００１２】図示した真空チャック１０において、１１
はベース板であり、このベース板１１の上面、すなわち
吸着面１２には複数個の吸着孔１３が形成されている。
また、各吸着孔１３の下方にはチャンバー１４が連通し
て形成されており、さらにチャンバー１４の下方には排
気孔１５が連通して形成されている。ここで各排気孔１
５は、ベース板１１の内部に形成された空間１６に連通
しており、さらにこの空間１６に連通した状態でベース
板１１の底部にニップル１７が設けられている。

【００１３】一方、チャンバー１４の中間部には支持板
１８が配設されており、この支持板１８の中心孔（不図
示）に弁１９が上下動可能に嵌合支持されている。この
弁１９は、例えば上端側にフランジ１９ａが形成された
ニードル弁によって構成されており、しかも上端側のフ
ランジ１９ａには第一の空気流通孔１９ｂが穿設されて
いる。また、弁１９のフランジ１９ａと支持板１８との
間にはバネ部材２０が介装されており、このバネ部材２
０の弾性力によって弁１９は吸着孔１３側に付勢されて
いる。

【００１４】加えて、チャンバー１４の中間部に配設さ
れた支持板１８には、第二の空気流通孔１８ａが穿設さ
れている。さらに、排気孔１５の上側開口部にはリーク
孔１９が形成されている。このリーク孔２１は、排気孔
１５の上側開口部が弁１９の下端部に閉塞された状態で
チャンバー１４と排気孔１５とを僅かに連通させるもの
である。

【００１５】続いて、上記第一実施例の真空チャック１
０の動作について説明する。まず、ニップル１７に接続
された図示せぬ真空装置を作動させると、吸着面１２上
の各吸着孔１３から外気がチャック内に流入し、図中一
点鎖線で示す経路を通して排気される。その際、各吸着
孔１３から流入した外気はバネ部材２０の付勢力に抗し
て弁１９を押し下げる。これにより、弁１７の下端部が
排気孔１５の上側開口部を閉塞する。またこの時、排気
孔１５の上側開口部に形成したリーク孔２１において
は、チャンバー１４から排気孔１５内に向けて僅かに外
気が流出している。

【００１６】この状態から、真空チャック１０の吸着面
１２に、この吸着面１２よりも面積の小さい薄板体を載
置する。なお、ここで載置される薄板体には微小な反り
が生じているものとする。そうすると、薄板体に覆われ
なかった部分では、上述したように弁１９が外気によっ
て押し下げられ、排気孔１５の上側開口部が弁１７の下
端部によって閉塞される。

【００１７】一方、薄板体に覆われた部分では、薄板体
の反りが原因となって、各吸着孔１３の中でも薄板体に
接する箇所と接しない箇所とが発生する。まず、薄板体
に接する箇所では、吸着孔１２が薄板体によって塞がれ
るため、吸着孔１２からの外気の流入が完全に遮断され
る。これに対し、薄板体に接しない箇所では、吸着孔１
２と薄板体との間に僅かな隙間が存在するため、その隙
間を通して吸着孔１２から外気が流入し、この外気の流
入によって弁１９が押し下げられ、排気孔１５の上側開
口部が弁１９の下端部に閉塞される。

【００１８】この時、チャンバー１４内に流入した外気
はリーク孔２１を通して排気孔１５側に僅かに流出して
いる。このリーク孔２１における外気の流出量は、上記
薄板体に接した箇所のチャンバー１４内の真空状態を保
持できる程度に調節され、これを基にリーク孔２１の大
きさが設定される。よって、上述の薄板体に接する箇所
では、チャンバー１４と排気孔１５の圧力が真空状態に
保持されることから、薄板体は吸着孔１２に真空吸着さ
れることになる。

【００１９】また、このように薄板体が部分的にでも吸
着されると、薄板体の反りは徐々に矯正されていき、そ
れまで薄板体に接していなかった吸着孔１２が薄板体に
接するようになる。これにより薄板体は、上述のリーク
孔２１から流出する僅かな外気の流出によって、それま
で接していなかった吸着孔１２にも僅かな力ではあるが
吸着されることになる。

【００２０】このように、はじめは薄板体に接していな
かった吸着孔１２が反りの矯正によって薄板体に塞がれ
ると、外気の流入が完全に遮断されるためにチャンバー
１４と排気孔１５の圧力が等圧状態（真空状態）とな
る。これにより、弁１９がバネ部材２０の付勢力によっ
て押し上げられ、排気孔１５の上方開口部が開放され
る。

【００２１】その結果、はじめは薄板体に接していなか
った箇所においても、チャンバー１４と排気孔１５の圧
力が真空状態に保持されるようになり、もって、薄板体
に覆われた部分では、薄板体の全面が真空チャック１０
の吸着面１２に均一に真空吸着されるようになる。つま
り、薄板体は吸着面１２に完全に密着した状態で真空吸
着されるようになる。

【００２２】なお、上記第一実施例の構成においては、
排気孔１５の上側開口部にリーク孔２１を形成するよう
にしたが、本発明はこれに限らず、弁１９の下端部にリ
ーク孔を設けることでも同様の作用が得られる。

【００２３】図２は、本発明に係わる真空チャックの第
二実施例を説明する図であり、さらに図２（ａ）は、真
空チャックの側断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＤ
部を拡大した図である。

【００２４】図示した真空チャック３０において、３１
はベース板であり、このベース板３１の上面、すなわち
吸着面３２には複数個の案内凹部３３が形成されてい
る。また、各案内凹部３３の下方には第一の排気孔３４
が連通して形成されている。ここで各第一の排気孔３４
は、ベース板３１の内部に形成された空間３５に連通し
ており、さらにこの空間３５に連通した状態でベース板
３１の底部にニップル３６が設けられている。

【００２５】一方、吸着面３２に形成された各案内凹部
３３には吸着コマ３７が上下動可能に嵌挿されている。
この吸着コマ３７の下面と上記案内凹部３３との間には
バネ部材３８が介装されており、このバネ部材３８の弾
性力によって吸着コマ３７は上方に付勢されている。こ
の状態で、吸着コマ３７の上限位置は図示せぬストッパ
ーによって規制され、同時に吸着コマ３７の上面は吸着
面３２から所定量（例えば０．３〜１ｍｍ）突出して配
置される。また、吸着コマ３７の上面には吸着凹部３９
が形成されており、同内部にはその吸着凹部３９に連通
した状態で上下に貫通する第二の排気孔４０が形成され
ている。

【００２６】続いて、上記第二実施例の真空チャック３
０の動作について説明する。まず、ニップル３６に接続
された図示せぬ真空装置を作動させると、各吸着コマ３
７の吸着凹部３９及び第二の排気孔４０を通して外気が
チャック内に流入し、さらに案内凹部３３及び第一の排
気孔３４を通して上述の真空装置へと排気される。

【００２７】この状態から、各吸着コマ３７の上面にチ
ャックの吸着面３２よりも面積の小さい薄板体（図中二
点鎖線で表示）を載置する。なお、ここで載置される薄
板体には微小な反りが生じているものとする。そうする
と、薄板体に覆われなかった部分では、上述したように
外気が所定の経路を通してチャック内に流入する。一
方、薄板体に覆われた部分では、薄板体の反りが原因と
なって、各吸着コマ３７の中でも、薄板体に接するもの
と接しないものとが発生する。

【００２８】まず、薄板体に接する吸着コマ３７の場合
は、その上面が薄板体によって塞がれるため吸着凹部３
９からの外気の流入が完全に遮断される。これにより、
吸着コマ３７の吸着凹部３９は真空状態に保持されるた
め、薄板体は吸着コマ３７の上面に吸着される。さら
に、吸着コマ３７の吸着凹部３９と第二の排気孔４０と
に連通する案内凹部３３も同様に真空状態に保持される
ことから、吸着コマ３７はバネ部材３８の付勢力に抗し
て引き下げられる。

【００２９】この時、吸着コマ３７の上面に吸着された
薄板体も吸着コマ３７と共に引き下げられるため、それ
まで薄板体に接していなかった吸着コマ３７にも薄板体
が接するようになる。これにより薄板体は、全ての吸着
コマ３７に吸着された状態で吸着面３２側に引き寄せら
れていき、その後は図３に示すようにチャックの吸着面
３２に圧接される。その結果、薄板体の反りは徐々に矯
正されていき、最終的に薄板体は吸着面３２に完全に密
着した状態で真空吸着されるようになる。

【００３０】ここで、吸着コマ３７の内部に形成される
第二の排気孔４０の大きさについて説明すると、これ
は、真空装置が作動している状態において、何箇所かの
吸着コマ３７の上面が塞がれた場合でも、各箇所の吸着
凹部３９を真空状態に保持できる程度を基準に設定され
る。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
反りのある薄板体であっても吸着面に完全に密着させた
状態で薄板体を真空吸着することができる。特に、半導
体ウエハの製造工程においては、ウエハの反りを矯正し
た状態でチャックの吸着面にウエハを完全に密着させて
保持できるようになるため、各種熱処理工程でウエハ内
の熱分布をより均一化することが可能となる。その結
果、上記熱処理工程においてウエハ上に形成される膜
質、膜厚等を均一にすることが可能になり、もって、ウ
エハの品質向上が期待できる。さらに、マスクアライメ
ントに用いられるような解像深度のきわめて狭い装置で
も、反りを矯正した状態でウエハをチャックの吸着面に
完全に密着させて保持できることから、反りのあるウエ
ハに対しても高精度なパターンを形成することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる真空チャックの第一実施例を説
明する図である。

【図２】本発明に係わる真空チャックの第二実施例を説
明する図である。

【図３】第二実施例におけるチャック状態の説明図であ
る。

【図４】従来構造を示す平面図である。

【図５】従来構造を示す側断面図である。

【図６】従来例におけるチャック状態の説明図である。

【符号の説明】

１０真空チャック１２吸着面１３吸着孔１４チャンバー１５排気孔１９弁２０バネ部材２１リーク孔３０真空チャック３２吸着面３３案内凹部３４第一の排気孔３７吸着コマ３８バネ部材３９吸着凹部４０第二の排気孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の吸着孔が形成された吸着面と、
前記各吸着孔の下方に連通して形成されたチャンバー
と、前記各チャンバーの下方に連通して形成された排気
孔と、前記チャンバー内に上下動可能に設けられ且つバ
ネ部材により前記吸着孔側に付勢された弁とを有し、前
記吸着孔を通して流入する外気の押圧力によって前記弁
の下端部が前記排気孔の上側開口部を閉塞する真空チャ
ックであって、前記弁の下端部若しくは前記排気孔の上側開口部に、前
記排気孔の上側開口部が閉塞された状態で前記チャンバ
ーと前記排気孔とを僅かに連通させるリーク孔を形成し
たことを特徴とする真空チャック。
【請求項２】複数個の案内凹部が形成された吸着面
と、前記各案内凹部に上下動可能に嵌挿され且つバネ部
材により上側に付勢された状態で上面が前記吸着面から
突出して配置された吸着コマと、前記案内凹部の下方に
連通して形成された第一の排気孔とを有するものであっ
て、前記吸着コマの上面には吸着凹部が形成されるととも
に、同内部には前記吸着凹部に連通した状態で上下に貫
通する第二の排気孔が形成されたことを特徴とする真空
チャック。