真空卡盘的制作方法

本发明涉及一种利用经由形成于基体的连通路径形成的负压将晶圆等的基板吸附并保持于该基体的表面的真空卡盘。

背景技术：

提案有一种在基体的外缘设有裙状的密封构件的真空卡盘，该密封构件由弹性材料(例如橡胶)形成，以自下方朝向上方逐渐向外侧展开的方式形成(参照专利文献1)。提案有一种将密封构件固定于板状构件、并将多个该板状构件相对于基体以能够拆卸的方式固定的结构的真空卡盘(参照专利文献2)。

根据该结构的真空卡盘，即使在晶圆存在有翘曲、起伏(日文：うねり)或台阶的情况下，也能够使密封构件的上端部在密封构件的整周上与该晶圆抵接，而在晶圆与吸附面之间的间隙形成密闭区域。因此，能够消除因晶圆的翘曲等而原本在晶圆与基体之间产生的间隙的影响，从而能够使该密闭区域成为负压并可靠地吸附并保持该晶圆。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平07-308856号公报

专利文献2：日本特开2010-153419号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

但是，由于存在有在晶圆中对于与密封构件之间的抵接部位以及位于比抵接部位(例如位于最外侧的抵接部位)靠外侧的区域无法确保平坦度的情况，因此，从在晶圆上制造尽可能多的电路芯片等的晶圆的有效利用的观点来看，存在有改善的余地。

于是，本发明的目的在于提供一种在吸附并保持存在有翘曲或起伏等的晶圆等的基板时能够谋求可确保基板的平坦度的区域的扩张的真空卡盘。

用于解决问题的方案

本发明涉及一种真空卡盘，该真空卡盘包括形成有连通路径的基体，该真空卡盘构成为，通过经由所述连通路径在所述基体的表面与基板之间形成负压区域，从而在所述基体的表面侧吸附并保持所述基板。

本发明的第1方式的真空卡盘的特征在于，在所述基体的表面形成有以包围所述连通路径的环状凹陷的环状凹部，在所述环状凹部配置有环状的由弹性材料形成的密封构件，所述密封构件的一部分自所述基体的吸附平面突出且能够弹性变形。

根据本发明的第1方式的真空卡盘，在将基板载置于基体的表面侧时，密封构件的一部分弹性变形，即使基板存在有翘曲或起伏等，也能够使该一部分在整周或大致整周上与基板抵接。另外，作为基板的翘曲方式，可列举该基板以鞍形或圆顶形变形的方式。除了基板的中央部位于比其周边部靠上方的位置的中凸方式的变形以外，还包含中央部位于比其周边部靠下方的位置的中凹方式。而且，通过经由连通路径真空吸引由基板、基体以及密封构件包围起来的空间(内侧空间)，从而在该内侧空间形成负压区域，密封构件的该一部分进一步弹性变形并成为与基体的吸附表面(包含形成于基体的表面的构造物的上端的点或面在内假想的平面)相同的高度。由此，能够使基板整体地与形成于基体的表面的构造物或它们之间的抵接部位抵接，能够在该基板上谋求可确保平坦度的区域的扩张。

在本发明的第1方式的真空卡盘中，所述密封构件包括：环状的第1部件，其配置于所述环状凹部；以及环状的第2部件，其至少一部分以自所述吸附平面向上方突出的方式自所述环状凹部倾斜延伸，所述第2部件构成为能够弹性倾倒到与所述基体的表面的所述吸附平面相同的高度。

根据该结构的真空卡盘，通过经由连通路径真空吸引内侧空间，从而在该内侧空间形成负压区域，作为密封构件的一部分的第2部件弹性倾倒并以存在于其与第1部件之间的间隙缩小的方式成为与基体的吸附表面相同的高度。由此，能够使基板整体上与形成于基体的表面的构造物或它们之间的抵接部位抵接，能够在该基板上谋求可确保平坦度的区域的扩张。

本发明的第2方式的真空卡盘的特征在于，在所述基体的表面形成有以包围所述连通路径的环状凹陷的环状凹部，在所述环状凹部配置有环状的由弹性材料形成的密封构件，所述密封构件包括：下侧的第1部件，其以收纳于环状凹部的方式配置；以及上侧的第2部件，该上侧的第2部件的一端部或基端部相对于所述第1部件固定或连接，该上侧的第2部件的另一端部与所述基板抵接，在未吸附保持所述基板的状态下，所述第2部件的另一端部位于比吸附平面靠上方侧的位置。

根据本发明的第2方式的真空卡盘，在将基板载置于基体的表面侧时，密封构件的至少第2部件弹性变形，即使基板存在有翘曲或起伏等，也能够使该第2部件的另一端部(抵接部)在整周或大致整周上与基板抵接。而且，通过经由连通路径真空吸引由基板、基体以及密封构件包围起来的空间(内侧空间)，从而在该内侧空间形成负压区域，密封构件的至少第2部件进一步弹性变形并成为与基体的吸附表面相同的高度。由此，能够使基板在整体上与形成于基体的表面的构造物或它们之间的抵接部位抵接，能够在该基板上谋求可确保平坦度的区域的扩张。

在本发明的第2方式的真空卡盘中，优选的是，所述密封构件构成为在所述第1部件和所述第2部件之间存在有间隙。在本发明的第2方式的真空卡盘中，优选的是，所述密封构件构成为在所述第1部件和所述第2部件之间存在有向外部开放的间隙。

根据该结构的真空卡盘，由于密封构件以使第1部件和第2部件之间的间隙的形态变化的方式弹性变形，因此，能够如上所述地使基板在整体上与形成于基体的表面的构造物或它们之间的抵接部位抵接，能够在该基板上谋求可确保平坦度的区域的扩张。

附图说明

图1是作为本发明的一实施方式的真空卡盘的俯视图。

图2是图1的ii-ii线剖视图。

图3是与作为本发明的一实施方式的真空卡盘的功能相关的说明图。

图4是与密封构件的另一实施例相关的说明图。

图5是与密封构件的又一实施例相关的说明图。

图6是与密封构件的再一实施例相关的说明图。

图7是作为本发明的另一实施方式的真空卡盘的俯视图。

具体实施方式

(结构)

图1和图2所示的作为本发明的一实施方式的真空卡盘包括大致圆板状的由陶瓷烧结体形成的基体1。基体1通过烧结以碳化硅、氮化铝、氧化铝或氮化硅等的陶瓷粉末为主要原料的原料粉末的成型体、并施加必要的加工来制作。

在基体1上除形成有连通路径102(贯通孔)以外，还形成有升降销(日文：リフトピン)用贯通孔104，该升降销用贯通孔104供用于使晶圆w(基板)升降的升降销(省略图示)贯穿。在基体1的表面形成有以包围连通路径102的环状凹陷的环状凹部10(例如深度1mm～10mm、宽度1mm～10mm)。在环状凹部10配置有环状的密封构件2。

在基体1上形成有以包围环状凹部10的环状突出的环状凸部12(例如高度30μm～200μm)。环状凸部12的上端部构成基体1的“与晶圆w抵接的部位”。此外，在基体1的吸附面上还可以形成有自该吸附面突出的大致圆柱状、大致半球状或大致截头圆锥状的多个销(省略图示(例如高度30μm～200μm))，该多个销以三角形格子状、正方形格子状或同心圆状等规则地配置。多个销的上端部构成基体1的“与晶圆w抵接的部位”、且定义吸附平面。在图2中，基体1的上端面或表面表示为平坦面，但实际上，基体1的上端面或表面是由环状凸部12的上端面和各销的上端面构成的离散的面的集合。

密封构件2为环状的构件，由聚氨酯或氟橡胶等弹性材料构成。密封构件2包括下侧的第1部件21和上侧的第2部件22。在密封构件2中，下侧的第1部件21以其整体收纳于环状凹部10的方式配置。在密封构件2中，上侧的第2部件22的一端部或基端部相对于第1部件21固定或连接，在上侧的第2部件22的另一端部与基板(晶圆w)抵接。第2部件22的另一端部在未吸附保持基板(晶圆w)的状态下位于比吸附平面靠上方侧的位置。作为构成第2部件22的材料，能够采用硬度为0～60的材料。构成第1部件21的材料的硬度既可以与构成第2部件22的材料的硬度相同，也可以不同。硬度是使用硬度计根据jisk6253：2012进行测量的。

密封构件2包括剖视呈大致梯形形状的第1部件21和位于第1部件21的上部且剖视呈大致l字状的第2部件22(参照图2)。第2部件22相对于第1部件21具有间隙20，在第2部件22的基端部与第1部件21连接。例如，密封构件2可以构成为：在剖视时，第2部件22的长度l包含在2.0mm～20mm的范围内，第2部件22的厚度t包含在0.1mm～2.0mm的范围内，并且，将吸附平面作为基准的第2部件22的突出高度h包含在1.0mm～9.0mm的范围内。

第2部件22能够以缩小位于第2部件22与第1部件21之间的间隙20的方式弹性地倾倒到与基体1的表面的与晶圆w之间的抵接部(吸附平面)相同的高度(参照图3)。密封构件2需要具有使第2部件22在从具有载荷的状态转变到从该载荷中被释放的状态时恢复到原来的姿势或形态的弹性。考虑这一点来设计构成密封构件2的原材料的硬度和第2部件22的挠曲部位或基端的厚度。在密封构件2的侧面202与环状凹部10的内侧面之间形成有间隙，该间隙在基体1的表面侧具有开放部。密封构件2构成为使第2部件22的上侧的倾斜面自密封构件2的平坦的上端面204连续地向上方倾斜。

(功能)

根据所述结构的真空卡盘，在将晶圆w载置于基体1的表面侧时，即使在晶圆w上存在翘曲或起伏等，也能够使作为密封构件2的一部分的第2部件22在整周或大致整周上与晶圆w抵接。然后，经由连通路径102真空吸引由晶圆w、基体1以及密封构件2包围起来的空间(内侧空间)。由此，在该内侧空间形成负压区域，密封构件2以使其第2部件22弹性倾倒的方式进行弹性变形并成为与基体1的吸附平面相同或大致相同的高度(参照图3)。其结果，能够使晶圆w整体上与基体1的吸附表面抵接，而且能够在该晶圆w上谋求可确保平坦度的区域的扩张。

(本发明的另一实施方式)

密封构件2和环状凹部10的各自的形状可以变更为各种形状。例如，如图4所示，密封构件2可以为圆环状。密封构件2在剖视时呈大致圆形状，突出到比基体1的吸附平面靠上方的位置的部分(相当于第2部件22。)的上端部构成与基板(晶圆w)抵接的抵接部。同样如图4所示，环状凹部10可以形成为具有在上底位于上侧的大致梯形形状的剖面。换言之，可以是环状凹部10的内侧面呈向环状凹部10的底面侧倾斜的形态。根据这样的方式，在剖视时，环状凹部10的底面侧的宽度大于剖视时位于上边侧的宽度，因此，能够防止密封构件2自环状凸部10脱离的情况。另外，密封构件2的剖面形状也可以是轴线方向沿上下方向延伸的波纹形状(皮腔形状)(省略图示)。环状凹部10的剖面形状除大致梯形形状以外，还可以是在自下端位置到上端位置的中途具有向内侧突出的一个或多个凸部的形状(省略图示)等、可防止密封构件2自环状凸部10脱离的所有形状。

如图5所示，密封构件2的外观可以与图4相同地形成为圆环状，但在剖视时，由下半圆弧状的第1部件21和上半圆弧状的第2部件22构成。换言之，图5所示的密封构件2由中空的构件构成。虽未图示，中空的构件可以由向上开口的u字状的第1部件和向下开口的u字状的第2部件构成。

如图6所示，密封构件2可以形成为第1部件21具有纵长的大致矩形形状的剖面、第2部件22具有自第1部件21的上部连续地向斜上方延伸的大致矩形形状的剖面。另外，密封构件2还可以是剖视呈大致γ字形状(将l字颠倒后的形状)，环状凹部10在收容密封构件21的纵长的矩形形状的上端部连续有沿横向延伸的横长的矩形形状。

例如，还可以不在密封构件2上形成平坦的上端面204(参照图2)，而使密封构件2的上端面仅由倾斜面构成。第2部件22的上侧倾斜面还可以不以不变的角度倾斜，而形成为该倾斜角度逐渐减少或逐渐增加的形状。构成密封构件2的第2部件22向基体1的外侧(外缘侧)上方倾斜(参照图2)，也可以向基体1的内侧(中心部侧)上方倾斜。还可以使密封构件2的内侧面202与环状凹部10的内侧面抵接而不设置两者之间的间隙。

上述实施方式的真空卡盘的环状凹部10、密封构件2以及环状凸部12分别形成为大致圆环状，但只要是与晶圆w的形状相配合地变更为椭圆环状、矩形环状、框状或正多边形环状等环状，就可以是任意的形状。

还可以在上述实施方式中省略环状凸部12。通过将由与密封构件10抵接的部位包围起来的内侧区域的翘曲或应变等矫正平坦，还能够将位于比该内侧区域靠外侧的外侧区域的翘曲等矫正平坦。

在上述实施方式中，也可以是，代替环状凸部12，如图7所示，还可以在基体1的表面上形成外侧环状凹部10’，并且，在外侧环状凹部10’配置与上述相同结构的外侧密封构件2’。即，还可以在基体1的表面形成多个环状凹部10，分别在多个环状凹部10配置密封构件2，构成外侧密封构件2’的第2部件22(参照图2)的至少一部分形成该环状凸部，外侧密封构件2’配置于存在有内侧环状凹部10的外侧环状凹部10’。在基体1上，还可以在内侧密封构件2和外侧密封构件2’之间形成连通路径102’。

根据该结构的真空卡盘，在将晶圆w载置于基体1的表面侧时，作为内侧密封构件2的一部分的第2部件22和作为外侧密封构件2’的一部分的第2部件由于自晶圆w承受载荷而弹性变形。因此，即使晶圆w存在有翘曲或起伏等，也能够使第2部件分别在整周或大致整周上与晶圆w抵接。

然后，经由内侧连通路径102真空吸引由晶圆w、基体1以及内侧密封构件2包围起来的空间(内侧空间)，另外，经由外侧连通路径102’真空吸引由晶圆w、基体1、内侧密封构件2以及外侧密封构件2’包围起来的环状的空间(外侧空间)。由此，在该内侧空间形成负压区域，内侧密封构件2的第2部件22和外侧密封构件2’的第2部件进一步弹性变形并成为与基体1的吸附表面相同的高度(参照图3)。其结果，能够使晶圆w整体地与基体1的表面的抵接部位抵接，进一步能够在该晶圆w上谋求可确保平坦度的区域的扩张。

由于除外侧密封构件2’以外还设有内侧密封构件2，因此，不仅能够真空吸附与外侧密封构件2’相对应的比较大径(例如直径12英寸)的晶圆w，还能够真空吸附与内侧密封构件2相对应的比较小径的(例如直径8英寸)的晶圆w。另外，即使该晶圆w极端地翘曲到无法使外侧密封构件2’与晶圆w在整周上抵接的程度，也能够可靠地使内侧密封构件2与晶圆w抵接，而通过内侧空间的减压将晶圆w矫正平坦。由此，由于能够使外侧密封构件2’与晶圆w在整周上抵接，因此，能够谋求通过外侧空间的减压来提高晶圆w的平坦性。

在所述实施方式的真空卡盘中，还可以省略环状凸部12。

附图标记说明

1、基体；2、密封构件；10、环状凹部；12、环状凸部；20、第1部件和第2部件之间的间隙；21、第1部件；22、第2部件；102、连通路径；104、升降销用贯通孔。