JP2000195927A - 真空チャック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高真空装置内においても、被吸着基板を真空
チャックにより安定、確実に吸着して搬送することがで
きる真空チャック装置を得ること。 【解決手段】 本発明の真空チャック装置１０００は、
吸着面１３２０の中心に円形凹部１３３０を形成し、こ
の円形凹部１３３０の周りに少なくとも一本の周辺環状
凹溝１３４０を同心的に形成し、少なくとも前記円形凹
部１３３０は真空ライン１３３２を介して真空源に、他
の周辺環状凹溝１３４０はパージライン１３４２を介し
て不活性ガス供給源に接続して構成されている吸着パッ
ド１３００が複数個搬送用アーム１１００の吸着部１１
１０に同一平面内で対象的に配設して搬送用アーム１１
００に支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、減圧半導体製造装
置の真空雰囲気中において、半導体ウエハ、液晶基板な
どの被吸着基板を搬送するために真空チャックするため
の真空チャック装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】先ず、現用の減圧半導体製造装置の概略
を図３を参照しながら説明する。図３は現用の減圧半導
体製造装置の概略図、図４は図３に示した減圧半導体製
造装置が具備する搬送用アームにより被吸着基板が搬送
される各搬送ステップの状態を示す平面図、そして図５
は図３に示した減圧半導体製造装置における被吸着基板
のフローチャートである。なお、以下の説明において
は、被吸着基板として半導体ウエハを採り上げて説明す
る。

【０００３】図３において、符号１は全体として現用の
減圧半導体製造装置を指す。この減圧半導体製造装置１
は、密閉型の反応室２を中心にして予備室である中間室
（バッファー）４、ウエハキャリアセット装置６、キャ
リア昇降装置７、ウエハ搬送用ロボット８、排気ポンプ
９、１０などから構成されている。前記反応室２と前記
中間室４とは反応室ゲートバルブ３を介在して隣接して
おり、その中間室４とウエハキャリアセット装置６とは
中間室ゲートバルブ５を介在して隣接している。反応室
２は、その上方に上部電極２１０が配設されており、こ
の上部電極２１０には高周波同軸ケーブル２１１が接続
されている。また、反応室２の上方にはプロセスガスラ
イン２１２も接続されている。また、反応室２の下方に
は下部電極２２０が配設されており、この下部電極２２
０には高周波同軸ケーブル２２１が接続されている。更
にまた、この反応室２には開閉バルブ９１を備えた配管
９２を介して前記排気ポンプ９が接続されている。この
反応室２は常に真空状態に維持されている。

【０００４】前記中間室４には開閉バルブ１１０を備え
た配管１１１を介して前記排気ポンプ１０が接続されて
おり、その外部にはウエハ搬送用ロボット８の本体８１
が、そしてその内部には前記ウエハ搬送用ロボット８の
搬送用アーム８２が配設されるように配置されている。
この中間室４は半導体ウエハＳの出し入れ時に大気圧と
真空を繰り返すことで反応室２を真空に維持できる機構
となっている。

【０００５】近年、このような減圧半導体製造装置１は
反応室２を数機備えたマルチチャンバー形式のものが主
流になっているが、説明を簡略化するため、図３には単
一チャンバーのみを示した。また、機種によっては、反
応室２の他にヒートアップ室、オリフラ合わせ室、クー
ルダウン室などのチャンバーやキャリアセット部自体を
真空に引く装置などもある。

【０００６】次に、この減圧半導体製造装置１における
エッチング、ＣＶＤ、熱処理、スパッタリングなどの処
理時の半導体ウエハＳの搬送の流れについて、図４及び
図５をも参照しながら説明する。先ず、複数枚の半導体
ウエハＳを収納したウエハキャリアはキャリア昇降装置
７でウエハキャリアセット装置６にセットされる。中間
室４内は開閉バルブ１１０を開けて大気圧とされ、中間
室ゲートバルブ５を開けて搬送用アーム８２を伸ばし、
ウエハキャリアセット装置６に存在するウエハキャリア
から一枚の半導体ウエハＳを真空チャックにて取り出し
（図４Ａ）、中間室４に収容する（図４Ｂ）。次に、中
間室ゲートバルブ５を閉め、排気ポンプ１０で吸引し、
中間室４内を反応室２と同等の値の真空状態にする。そ
の後、搬送用アーム８２を１８０°回転させ（図４
Ｃ）、そして反応室ゲートバルブ３を開け、搬送用アー
ム８２を伸ばして真空チャックした半導体ウエハＳを反
応室２内の所定の位置に収容する（図Ｄ）。そして高周
波同軸ケーブル２１１及び高周波同軸ケーブル２２１を
通じて上部電極２１０及び下部電極２２０間に所定の高
周波電圧を印加し、また、プロセスガスライン２１２か
らプロセスガスを反応室２へ供給してエッチング或いは
デポジションなどの処理を行う。この場合、反応室２内
を排気ポンプ９により所定の真空度に引く。

【０００７】次に、半導体ウエハＳに所望の処理が施さ
れると、前記と逆のフローで反応室ゲートバルブ３を開
け中間室４から搬送用アーム８２を伸ばし、処理済みの
半導体ウエハＳを真空チャックして中間室４内に収容す
る。半導体ウエハＳを中間室４内に収容し終えると反応
室ゲートバルブ３を閉め、開閉バルブ１１０及び排気ポ
ンプ１０を開けて配管１１１を通じ、大気圧にパージす
る。その後、中間室ゲートバルブ５を開け、搬送用アー
ム８２で真空チャックしながらウエハキャリアセット装
置６上のウエハキャリアに収納する。全ての半導体ウエ
ハＳが前記のようなフローに従って処理され、ウエハキ
ャリアに収納されると、そのウエハキャリアはキャリア
昇降装置７で下降させられ、次工程へ搬送される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体ウエハの
大口径化とプロセスの微細化に伴い、半導体製造装置も
枚葉式で高真空プロセスを主流としたものが多くなって
きている。また、マルチチャンバー装置も同様であり、
それに伴い搬送もスループットの向上からスピードアッ
プが求められている。しかし、減圧半導体製造装置など
の高真空装置では、半導体ウエハＳを搬送する際、大気
圧雰囲気では真空チャックすることで半導体ウエハを保
持し、回転やアームの伸縮が可能であるが、真空中では
真空チャック装置の真空度より低真空になるため真空チ
ャックによる搬送はできなくなる。

【０００９】このため、現在の真空チャック装置は機械
的なストッパーや皿状の形状などで半導体ウエハを固定
させる方式を用いているが、完全な固定方法ではないた
め、半導体ウエハがずれる。このため次のような問題が
生じる。即ち、 １．搬送ずれに対し、機械的なストッパーを用いている
ことで半導体ウエハが擦れ、発塵し、また、割れなどの
トラブルを発生する要因となる ２．搬送スピードは半導体ウエハのずれに規制されスピ
ードを上げることができない ３．搬送アームの表面を発塵性改善のため摩擦係数を落
とすと半導体ウエハがなお一層ずれ易くなり、搬送エラ
ーを発生するなどの問題が生じる。このような半導体ウ
エハの搬送を一層安定できれば、歩留りの向上だけでな
く、故障率の低減や半導体製造装置の設計の簡略化が可
能となる。

【００１０】本発明は、これらの課題を解決しようとす
るものであって、高真空装置内においても、被吸着基板
を真空チャックにより安定、確実に吸着して搬送するこ
とができる真空チャック装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の請求項
１に記載の真空チャック装置では、吸着面に、１個の凹
部と、その凹部を中心にして少なくとも１本の環状凹部
を同心的に形成し、前記凹部のいずれかは真空源に、他
方の凹部は不活性ガス供給源に接続されて構成されてい
る吸着パッドを複数個同一平面内に配設してアームで支
持するように構成して、前記課題を解決している。ま
た、本発明の請求項２に記載の真空チャック装置では、
吸着面の中心に凹部を形成し、その中心凹部の周りに少
なくとも一本の周辺環状凹部を同心的に形成し、少なく
とも前記中心凹部は真空源に、他の周辺環状凹部は不活
性ガス供給源に接続して構成されている吸着パッドを複
数個同一平面内に配設してアームで支持するように構成
して、前記課題を解決している。更にまた、本発明の請
求項３に記載の真空チャック装置では、請求項１及び請
求項２に記載の真空チャック装置における、真空源に接
続されている前記凹部及び不活性ガス供給源に接続され
ている前記凹部が同心円的に形成されていることを特徴
とする。

【００１２】従って、請求項１に記載の本発明の真空チ
ャック装置によれば、各吸着パッド内で内外の凹部に真
空度の差を生じさせることができ、真空の反応室内にお
いても被吸着基板を確実に吸着して所定の位置に搬送す
ることができる。また、請求項２に記載の本発明の真空
チャック装置によれば、中心凹部を真空源に、その中心
凹部の周りの周辺環状凹部を不活性ガス供給源に接続し
たことにより、各吸着パッドの中心部で被吸着基板を吸
着するので、吸引のバランスが取れ、安定して吸着する
ことができる。更にまた、請求項３に記載の本発明の真
空チャック装置によれば、前記凹部を同心円的に形成し
たことから各凹部内における真空度を均一にすることが
でき、安定して被吸着基板を吸着することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２を用いて本発
明の一実施形態の真空チャック装置を説明する。図１は
被吸着基板を吸着した状態を示す本発明の一実施形態の
真空チャック装置を示していて、同図Ａはその平面図、
同図Ｂはその側面図、そして図２は図１に示した１個の
吸着パッドを拡大して示していて、同図Ａはその平面
図、同図Ｂは同図ＡにおけるＡ−Ａ線上における断面図
である。

【００１４】先ず、図１乃至図４を用いて本発明の実施
形態の真空チャック装置の構造を説明する。図１におい
て、符号１０００は全体として本発明の一実施形態の真
空チャック装置をを指す。この真空チャック装置１００
０は所定の長さ及び幅の搬送用アーム１１００と、その
搬送用アーム１１００の先端部分の吸着部１１１０に設
けられた複数個の吸着パッド１３００とから構成されて
いる。

【００１５】図２に１個の吸着パッド１３００を拡大し
て示した。この吸着パッド１３００の材質としては、ゴ
ム、樹脂、セラミック、金属、または表面処理が施され
た金属など、多様な材料を用いることができる。構造的
には、ほぼ円柱状の所定の高さの本体１３１０からな
り、その吸着面１３２０の中心に同一の深さで円形の凹
部１３３０が形成されており、この円形凹部１３３０を
中心にして、前記円形凹部１３３０の深さと同一の深さ
で、そして幅が前記円形凹部１３３０の直径と同一の幅
で、前記円形凹部１３３０に対して同心円の一本の周辺
環状凹溝１３４０が形成されている。

【００１６】そして前記円形凹部１３３０の中心に本体
１３１０の高さ方向に所定の太さの貫通孔１３３１が形
成されており、また、前記周辺環状凹溝１３４０の幅の
中央部に前記貫通孔１３３１より若干太い貫通孔１３４
１が形成されている。図示の実施形態では、周辺環状凹
溝１３４０が１本だけ形成された構造を示したが、この
周辺環状凹溝１３４０は必要に応じて複数本形成しても
よい。その場合にも、それぞの周辺環状凹溝には貫通孔
を形成する。

【００１７】そして、前記円形凹部１３３０の前記貫通
孔１３３１は真空ライン１３３２を通じて排気ポンプか
らなる真空源（不図示）に、他の周辺環状凹溝１３４０
の貫通孔１３４１はパージライン１３４２を通じて窒素
ガスＮ₂ などの反応ガスとは反応しない不活性ガス供給
源（不図示）に接続されている。

【００１８】個々の吸着パッド１３００は以上のような
構造で構成されていて、そのような吸着パッド１３００
が複数個、搬送用アーム１１００の前記吸着部１１１０
の同一平面内に対象的に配設、固定されている。図１Ａ
に示した真空チャック装置１０００では、その吸着部１
１１０の両端部に、その幅方向に２個づつ配設、固定し
た例で示した。

【００１９】次に、前記のように構成された本発明の実
施形態の真空チャック装置１０００の使用時の動作を説
明する。前記減圧半導体製造装置１の反応室２などの真
空チャンバー内の真空中での半導体ウエハＳのチャック
は、吸着パッド１３００の吸着面１３２０を半導体ウエ
ハＳの表面に当て、真空ライン１３３２を通じて円形凹
部１３３０内を真空状態にし、パージライン１３４２を
通じて周辺環状凹溝１３４０内に微量の窒素ガスＮ₂ な
どを供給してパージする。このように円形凹部１３３０
と周辺環状凹溝１３４０との真空度を制御することによ
り圧力差を生じさせることができ、従って、吸着力が発
生する。この吸着力の発生により、どのような高真空チ
ャンバー内においても半導体ウエハＳを真空チャックす
ることができる。

【００２０】前記実施形態では、円形凹部１３３０の形
状は円そのもので、そして周辺環状凹溝１３４０の形状
は円環で形成したが、これらの形状は円でなくてもよ
く、四辺形の形状であってもよい。また、周辺環状凹溝
１３４０は１本だけでなく、複数本設けてもよい。これ
らの凹部或いは凹溝は真空チャックしようとする被吸着
基板の大きさや、形状に応じて形成するとよい。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の真空チャック装置は、被吸着基板をずれることなく確
実にチャックできるので、安定した搬送を行うことがで
きる。このため、 １．搬送ダストの低減による歩留りの向上を図ることが
できる。即ち、搬送時に発生する異物は１μｍを超える
巨大な異物が多く、特に成膜工程やエッチング工程にお
ける効果はかなり期待できる。 ２．搬送の安定化が可能となり、故障率の低減が可能で
ある。即ち、搬送のずれなどによる半導体ウエハなどの
被吸着基板の割れなどのトラブルを低減できる。 ３．搬送の安定化による被吸着基板の到達率が改善でき
る。即ち、搬送のずれで発生するチッピングが改善でき
るので製造ラインでの到達率が改善できる。 ４．故障率低減、歩留り向上、到達率改善により、生産
効率が向上し、半導体製造装置の稼働率が向上する。 ５．搬送方法に複雑な設計を必要としないため、装置設
計の面から工数、コストの削減ができる。など数々の優
れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 被吸着基板を吸着した状態を示す本発明の一
実施形態の真空チャック装置を示していて、同図Ａはそ
の平面図、同図Ｂはその側面図である。

【図２】 図１に示した１個の吸着パッドを拡大して示
していて、同図Ａはその平面図、同図Ｂは同図Ａにおけ
るＡ−Ａ線上における断面図である。

【図３】 現用の減圧半導体製造装置の概略図である。

【図４】 図３に示した減圧半導体製造装置が具備する
搬送用アームにより被吸着基板が搬送される各搬送ステ
ップの状態を示す平面図である。

【図５】 図３に示した減圧半導体製造装置における被
吸着基板のフローチャートである。

【符号の説明】

１０００…本発明の一実施形態の真空チャック装置、１
１００…搬送用アーム、１１１０…吸着部、１３００…
吸着パッド、１３１０…吸着パッド１３００の本体、１
３２０…吸着面、１３３０…円形凹部、１３３１…貫通
孔、１３３２…真空ライン、１３４０…周辺環状凹溝、
１３４１…貫通孔、１３４２…パージライン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着面に、１個の凹部と、該凹部を中心
   にして少なくとも１本の環状凹部を同心的に形成し、前
   記凹部のいずれかは真空源に、他方の凹部は不活性ガス
   供給源に接続されて構成されている吸着パッドを複数個
   同一平面内に配設してアームに支持されていることを特
   徴とする真空チャック装置。
2. 【請求項２】 吸着面の中心に凹部を形成し、この中心
   凹部の周りに少なくとも一本の周辺環状凹部を同心的に
   形成し、少なくとも前記中心凹部は真空源に、他の周辺
   環状凹部は不活性ガス供給源に接続して構成されている
   吸着パッドを複数個同一平面内に配設してアームに支持
   されていることを特徴とする真空チャック装置。
3. 【請求項３】 真空源に接続されている前記凹部及び不
   活性ガス供給源に接続されている前記凹部が同心円的に
   形成されていることを特徴とする請求項１及び請求項２
   に記載の真空チャック装置。