JP2000332085A - Wafer-clamping apparatus - Google Patents

Wafer-clamping apparatus

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JP2000332085A
JP2000332085A JP13843199A JP13843199A JP2000332085A JP 2000332085 A JP2000332085 A JP 2000332085A JP 13843199 A JP13843199 A JP 13843199A JP 13843199 A JP13843199 A JP 13843199A JP 2000332085 A JP2000332085 A JP 2000332085A
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JP
Japan
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wafer
guide
arm
chuck base
cup
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JP13843199A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiro Noda
勝浩 野田
Original Assignee
Sony Corp
ソニー株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the need for external force for chucking a wafer. SOLUTION: This apparatus is composed of a chuck base 6 for mounting a wafer 11 held by holding means and a vertically movable top-opened cup 4 surrounding the chuck base 6. The holding means comprises wafer guides 8 projecting from the chuck base 6 for mounting the wafer 11 and clamp arms 9 each formed at the wafer guide 8 for elastically pressing the wafer 11 to a guide face 8a perpendicular to the chuck base 6 surface, and the clamp arms 9 are rotatably mounted through support pins 10 at the chuck base 6 end and have arm drives 15 projecting at the lower side of the support pins 10 and guide members 16 for rotating the clamp arms 9, by sliding or rolling the arm drives 15 inside the cup 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はウェーハクランプ装
置に関する。より詳しくは、半導体製造過程のウェーハ
を回転させて処理する時のウェーハチャックを有するウ
ェーハクランプ装置に関するものである。
The present invention relates to a wafer clamping device. More specifically, the present invention relates to a wafer clamping apparatus having a wafer chuck for rotating and processing a wafer in a semiconductor manufacturing process.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5は、ウェーハクランプ装置の概略図
である。ウェーハクランプ装置51は、ベース52上に
取り付けられた筒状の下カップ53と、この下カップ5
3に対応してかぶさる上カップ54で構成される。上カ
ップ54は筒状であり所定の位置から上に向かって径が
小さくなるように形成される。この上カップ54はシリ
ンダー55により上下に移動可能である。搬送アーム5
6で搬送されたウェーハ57は上下カップ53、54内
部に搬送され、チャック部(図示しない)によりチャッ
クされ、モータ(図示しない)によって回転し、薬液ノ
ズル58により薬液を塗布され処理される。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a schematic view of a wafer clamping device. The wafer clamp device 51 includes a cylindrical lower cup 53 mounted on a base 52 and a lower cup 5.
3 is constituted by an upper cup 54 to cover. The upper cup 54 has a cylindrical shape and is formed so that the diameter decreases upward from a predetermined position. The upper cup 54 can be moved up and down by a cylinder 55. Transfer arm 5
The wafer 57 transported in 6 is transported into the upper and lower cups 53 and 54, is chucked by a chuck unit (not shown), is rotated by a motor (not shown), is coated with a chemical by a chemical nozzle 58, and is processed.
【0003】図6は、従来のウェーハクランプ装置の構
造を示す図である。薬液ノズル58によりウェーハ57
に薬液を塗布して処理を行う工程において、(A)に示
すようにモータ59の端部にスピンチャック60を設
け、他方の端部には真空源61を設ける。スピンチャッ
ク60によりウェーハ57をチャックして中空のシャフ
ト62を通して真空源61によりウェーハ57を真空引
きすることによって、モータ59でウェーハ57を回転
してもチャックが外れないようにしている。
FIG. 6 is a diagram showing the structure of a conventional wafer clamping device. Wafer 57 by chemical solution nozzle 58
In the step of applying a chemical solution to the substrate and performing a process, a spin chuck 60 is provided at one end of a motor 59 and a vacuum source 61 is provided at the other end as shown in FIG. The wafer 57 is chucked by the spin chuck 60 and the wafer 57 is evacuated by the vacuum source 61 through the hollow shaft 62 so that the chuck is not detached even when the motor 57 is rotated by the motor 59.
【0004】また(B)に示すように、ウェーハ57の
外周をメカ的にチャックする機構を設け、モータ59に
よるウェーハ57回転時のチャックの外れを防止するた
めにシリンダーなどのチャック装置63を用いて外部か
らの力でウェーハ57をチャックしている。
Further, as shown in FIG. 1B, a mechanism for mechanically chucking the outer periphery of the wafer 57 is provided, and a chuck device 63 such as a cylinder is used to prevent the chuck from coming off when the wafer 57 is rotated by the motor 59. The wafer 57 is chucked by external force.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ウェーハクランプ装置ではウェーハをチャックする際、
真空源やチャック装置などの外部からの力を必要とする
ため、処理槽以外でのスペース、エネルギーが必要とな
り装置全体が大型化し、これらチャッキングの機構が必
要となるためにコストがかかる。また、これらのチャッ
キングの機構が複雑なため、操作時のトラブルが多発す
ることになる。
However, in the conventional wafer clamping apparatus, when chucking a wafer,
Since an external force such as a vacuum source and a chuck device is required, space and energy other than the processing tank are required, and the entire apparatus is increased in size. These chucking mechanisms are required, thus increasing costs. Further, since the chucking mechanism is complicated, troubles at the time of operation frequently occur.
【0006】本発明は、上記従来技術を考慮したもので
あって、ウェーハのチャック保持のため、外部からの力
を必要とすることのないウェーハクランプ装置の提供を
目的とする。
An object of the present invention is to provide a wafer clamping apparatus which does not require an external force for holding a wafer chuck, in consideration of the above-mentioned prior art.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、ウェーハを保持手段により保持して載
置するチャックベースと、前記チャックベースを囲み、
上部が開口した上下移動可能な上カップからなるウェー
ハクランプ装置において、前記保持手段は、チャックベ
ースから突出してウェーハを搭載する複数のウェーハガ
イドと、各ウェーハガイドに形成された前記チャックベ
ース面に垂直なガイド面に対しウェーハを弾性的に押圧
するクランプアームを有し、前記クランプアームはチャ
ックベース端部において支持ピンで回転可能に装着され
るとともに、この支持ピンの下側にアーム駆動部を突出
して有し、前記上カップ内側には前記アーム駆動部が摺
動又は転動してこのクランプアームを回転させるための
ガイド部材を有することを特徴とするウェーハクランプ
装置を提供する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a chuck base for holding and mounting a wafer by holding means, and surrounding the chuck base,
In a wafer clamping device including an upper cup that can be moved up and down with an upper part opened, the holding unit includes a plurality of wafer guides that protrude from a chuck base and mount wafers, and a plurality of wafer guides that are perpendicular to the chuck base surface formed on each wafer guide. A clamp arm that elastically presses the wafer against a guide surface, the clamp arm being rotatably mounted on a chuck base end by a support pin, and projecting an arm drive unit below the support pin. And a guide member for rotating the clamp arm by sliding or rolling the arm drive unit inside the upper cup.
【0008】この構成によれば、ウェーハはチャックベ
ース上のウェーハガイド上に搭載され、そのガイド面に
対し、クランプアームにより弾性的に押圧されて固定保
持される。このクランプアームはその枢軸となる支持ピ
ンより下側に突出する駆動アームが上カップ内面のガイ
ド部材上を移動することにより回転駆動され支持ピンよ
り上側のアーム部がウェーハに対しチャック動作及びチ
ャック解除動作を自動的に行う。これによりウェーハを
チャックするための外力を与える真空源やメカ的クラン
プ駆動機構などを用いることなくそれ自身の動作に応じ
てウェーハをチャックすることができる。
According to this configuration, the wafer is mounted on the wafer guide on the chuck base, and is elastically pressed against the guide surface by the clamp arm to be fixed and held. This clamp arm is driven to rotate by a drive arm projecting below a support pin serving as a pivot axis moving on a guide member on the inner surface of the upper cup, and an arm portion above the support pin performs chuck operation and release of chuck on a wafer. Perform the operation automatically. As a result, the wafer can be chucked according to its own operation without using a vacuum source for applying an external force for chucking the wafer, a mechanical clamp drive mechanism, or the like.
【0009】好ましい構成例においては、前記チャック
ベースは回転可能であり、前記ウェーハガイドはチャッ
クベースの回転中心に対し放射状の位置に設けられたこ
とを特徴としている。
In a preferred embodiment, the chuck base is rotatable, and the wafer guide is provided at a radial position with respect to the center of rotation of the chuck base.
【0010】この構成によれば、回転するチャックベー
スに対し中心から放射状に設けたウェーハガイド上にウ
ェーハが保持されるため、ウェーハが安定して固定保持
される。
According to this configuration, the wafer is held on the wafer guide provided radially from the center with respect to the rotating chuck base, so that the wafer is stably fixed and held.
【0011】好ましい構成例においては、前記アーム駆
動部にウエイトを装着したことを特徴としている。
In a preferred configuration example, a weight is attached to the arm driving section.
【0012】この構成によれば、チャックベースの回転
により支持ピンより下側のウェイトに遠心力が作用し、
これにより支持ピンより上側のアーム部にウェーハを押
圧する方向の力が作用し、外部からの力を用いることな
くウェーハを確実に保持することができる。
According to this configuration, the rotation of the chuck base causes a centrifugal force to act on the weight below the support pin,
As a result, a force in the direction of pressing the wafer acts on the arm portion above the support pin, and the wafer can be reliably held without using an external force.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1は本発明に係るウェー
ハクランプ装置の説明図であり、(A)は上面図、
(B)は断面図である。図示したように、ベース1に下
カップ2が取り付けられ、このベース1には薬液を排出
する排液ダクト3が備わる。下カップ2の上にはシリン
ダーなど(図示しない)により上下移動可能な上カップ
4が取りつけられる。これら上下カップ2,4は筒状に
形成され、上カップ4は所定の位置から上に向かって径
が小さくなるように形成される。また、上下カップ2,
4の中央に位置するようにベース1にモータ5が備わ
る。このモータ5と上カップ4内に設けられたチャック
ベース6はシャフト7により連結され、モータ5によっ
てチャックベース6は回転する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view of a wafer clamping device according to the present invention, wherein (A) is a top view,
(B) is a sectional view. As shown, a lower cup 2 is attached to a base 1, and the base 1 is provided with a drainage duct 3 for discharging a chemical solution. An upper cup 4 that can move up and down by a cylinder or the like (not shown) is mounted on the lower cup 2. The upper and lower cups 2 and 4 are formed in a cylindrical shape, and the upper cup 4 is formed so that the diameter decreases from a predetermined position upward. Also, upper and lower cups 2,
The motor 1 is provided on the base 1 so as to be located at the center of the motor 4. The motor 5 and the chuck base 6 provided in the upper cup 4 are connected by a shaft 7, and the motor 5 rotates the chuck base 6.
【0014】チャックベース6にはウェーハ11を搭載
してガイドするための断面L字形状のウェーハガイド8
が複数個(図では3つ)突出する。このウェーハガイド
8は例えば円柱体の上部の内面側半分を切除して背面側
にチャックベース面に垂直なガイド面8aを形成したも
のである。このウェーハガイド8のガイド面8aに対向
した位置にクランプアーム9が備わる。このクランプア
ーム9はチャックベース6に設けられた支持ピン10を
介して回転可能に設置される。
A wafer guide 8 having an L-shaped cross section for mounting and guiding the wafer 11 on the chuck base 6.
Protrude in a plurality (three in the figure). The wafer guide 8 is, for example, formed by cutting off an inner half of an upper portion of a cylindrical body and forming a guide surface 8a perpendicular to the chuck base surface on the back side. A clamp arm 9 is provided at a position facing the guide surface 8a of the wafer guide 8. The clamp arm 9 is rotatably installed via a support pin 10 provided on the chuck base 6.
【0015】クランプアーム9の支持ピン10の上側に
はスプリング12の端部が取り付けられ、チャックベー
ス6に取り付けられたスプリングフック14との間をこ
のスプリング12で連結する。このスプリング12の弾
性により、ウェーハガイド8に載置されたウェーハ11
をガイド面8aに対し弾性的に押圧し、保持する。
An end of a spring 12 is attached to the upper side of the support pin 10 of the clamp arm 9, and the spring 12 is connected to a spring hook 14 attached to the chuck base 6. Due to the elasticity of the spring 12, the wafer 11 placed on the wafer guide 8 is
Is elastically pressed against the guide surface 8a and held.
【0016】クランプアーム9下部はチャックベース6
の下側に突出しており、この先端にはベアリング13を
備えたアーム駆動部15が外側に屈曲して形成される。
上カップ4内壁にはアーム駆動部15のベアリング13
が転動してクランプアーム9を支持ピン10廻りに回転
させるためのアームガイド16が設けられる。またアー
ム駆動部15にはウエイト17が装着され、このウエイ
ト17の重量は調整可能である。
The lower part of the clamp arm 9 is the chuck base 6
An arm drive unit 15 having a bearing 13 is formed at an end of the arm drive unit 15 so as to be bent outward.
The bearing 13 of the arm drive unit 15 is provided on the inner wall of the upper cup 4.
The arm guide 16 is provided for rotating the clamp arm 9 around the support pin 10 by rolling. A weight 17 is mounted on the arm driving unit 15, and the weight of the weight 17 is adjustable.
【0017】図2、図3はクランプアームの回転を示す
説明図である。ウェーハ11をウェーハガイド8とクラ
ンプアーム9でチャックする際、ウェーハ11をセット
するため、まず図2に示すように上カップ4を矢印Aの
ように下降させる。これにより、アームガイド16の傾
斜面16aがベアリング13を押圧しながら下降し、ベ
アリング13を傾斜面16aから垂直面16bに押し上
げる。これにより、クランプアーム9は支持ピン10の
廻りに矢印Bのように回転してスプリング12の力に抗
してクランプアーム9の上端が開く。
FIGS. 2 and 3 are explanatory views showing the rotation of the clamp arm. When the wafer 11 is chucked by the wafer guide 8 and the clamp arm 9, the upper cup 4 is first lowered as shown by an arrow A as shown in FIG. Thereby, the inclined surface 16a of the arm guide 16 descends while pressing the bearing 13, and pushes up the bearing 13 from the inclined surface 16a to the vertical surface 16b. As a result, the clamp arm 9 rotates around the support pin 10 as shown by the arrow B, and the upper end of the clamp arm 9 opens against the force of the spring 12.
【0018】この状態で搬送アームなどの搬送手段(図
示しない)により搬送されたウェーハ11は所定の位置
に搬送されウェーハガイド8上に搭載される。この状態
から、図3に示すように上カップ4を上昇すると(矢印
C)、アーム駆動部15がアームガイド16の垂直面1
6bから傾斜面16aに沿って転動し、さらに下降して
アームガイド16から離れるためスプリング12の弾性
でクランプアーム9が支持ピン10中心に矢印Dのよう
に回転しウェーハ11はチャックされる。
In this state, the wafer 11 transferred by a transfer means (not shown) such as a transfer arm is transferred to a predetermined position and mounted on the wafer guide 8. From this state, when the upper cup 4 is raised as shown in FIG. 3 (arrow C), the arm driving unit 15 moves the vertical surface 1 of the arm guide 16.
Rolling along the inclined surface 16a from 6b, and further descending and separating from the arm guide 16, the elasticity of the spring 12 causes the clamp arm 9 to rotate about the support pin 10 as shown by the arrow D, and the wafer 11 is chucked.
【0019】この状態でウェーハ11を薬液処理するた
めにチャックベース6を回転させると、クランプアーム
9に遠心力が働く。遠心力はF=(W/g)・rω2で
表せる(W:重さ、g:重力加速度、r:半径、ω:角
速度)。したがって、クランプアーム9に対し、支持ピ
ン10より上側に作用する遠心力をF2、下側に作用す
る遠心力をF3とすれば、クランプアーム9には全体と
してF3−F2の力に対応した支持ピン10廻りのモー
メントが作用する。
In this state, when the chuck base 6 is rotated to process the wafer 11 with a chemical solution, a centrifugal force acts on the clamp arm 9. The centrifugal force can be expressed by F = (W / g) · rω2 (W: weight, g: gravitational acceleration, r: radius, ω: angular velocity). Therefore, assuming that the centrifugal force acting on the clamp arm 9 above the support pin 10 is F2 and the centrifugal force acting below the clamp pin 9 is F3, the clamp arm 9 has a support corresponding to the force of F3-F2 as a whole. A moment around the pin 10 acts.
【0020】したがってクランプアーム9の下部にウエ
イト17を設けて重さWを大きくし、F3をF2より大
きくすることにより遠心力によりクランプアーム9を閉
じる方向に回転させてスプリング12の弾性力に加えて
ウェーハ11のクランプ力を高めることができる。
Therefore, a weight 17 is provided below the clamp arm 9 to increase the weight W, and F3 is made larger than F2, whereby the clamp arm 9 is rotated in the closing direction by centrifugal force to add to the elastic force of the spring 12. Thus, the clamping force of the wafer 11 can be increased.
【0021】図4は、クランプ力と回転数の関係を示す
グラフである。Aはクランプ力、Bは回転数を示す。図
示したように、回転数の上昇に伴ってクランプ力も増加
する。この場合、上記遠心力の数式からわかるように、
クランプ力は回転数の2乗に比例して増加するため、こ
れを考慮してクランプアーム9のバランスが適性に保た
れるようにウエイト17の重量を調整する。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the clamping force and the rotation speed. A indicates the clamping force, and B indicates the number of rotations. As shown in the figure, the clamping force increases with an increase in the rotation speed. In this case, as can be seen from the above equation of centrifugal force,
Since the clamping force increases in proportion to the square of the number of revolutions, the weight of the weight 17 is adjusted in consideration of this, so that the balance of the clamp arm 9 is maintained appropriately.
【0022】薬液処理が終了するとチャックベース6の
回転は停止する。これによりクランプ力はスプリング1
2の弾性力のみとなる。その後、上カップ4を下降させ
ることにより前述の図2で説明した通り、クランプアー
ム9が開いてウェーハ11のクランプが解除され薬液処
理されたウェーハ11が取出し可能になる。なお、アー
ムガイド16に沿って転動するベアリング13に代え
て、単にガイド面を摺動する曲面状の突出部を形成して
もよい。
When the chemical solution processing is completed, the rotation of the chuck base 6 stops. As a result, the clamping force is
2 only. Thereafter, by lowering the upper cup 4, the clamp arm 9 is opened and the clamp of the wafer 11 is released, as described above with reference to FIG. Instead of the bearing 13 that rolls along the arm guide 16, a curved protrusion that simply slides on the guide surface may be formed.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ウェーハはチャックベース上のウェーハガイド上に
搭載され、そのガイド面に対し、クランプアームにより
弾性的に押圧されて固定保持される。このクランプアー
ムはその枢軸となる支持ピンより下側に突出する駆動ア
ームが上カップ内面のガイド部材上を移動することによ
り回転駆動され支持ピンより上側のアーム部がウェーハ
に対しチャック動作及びチャック解除動作を自動的に行
う。これによりウェーハをチャックするための外力を与
える真空源やメカ的クランプ駆動機構などを用いること
なくそれ自身の動作に応じてウェーハをチャックするこ
とができる。
As described above, in the present invention, the wafer is mounted on the wafer guide on the chuck base, and is elastically pressed against the guide surface by the clamp arm to be fixed and held. This clamp arm is driven to rotate by a drive arm projecting below a support pin serving as a pivot axis moving on a guide member on the inner surface of the upper cup, and an arm portion above the support pin performs chuck operation and release of chuck on a wafer. Perform the operation automatically. As a result, the wafer can be chucked according to its own operation without using a vacuum source for applying an external force for chucking the wafer, a mechanical clamp drive mechanism, or the like.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】 本発明に係るウェーハクランプ装置の説明図
であり、(A)は上面図、(B)は断面図。
FIG. 1 is an explanatory view of a wafer clamping device according to the present invention, wherein (A) is a top view and (B) is a cross-sectional view.
【図2】 クランプアームの回転を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory view showing rotation of a clamp arm.
【図3】 クランプアームの回転を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing rotation of a clamp arm.
【図4】 クランプ力と回転数の関係を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a clamping force and a rotation speed.
【図5】 ウェーハクランプ装置の概略図。FIG. 5 is a schematic diagram of a wafer clamping device.
【図6】 従来のウェーハクランプ装置の構造を示す
図。
FIG. 6 is a view showing the structure of a conventional wafer clamping device.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1:ベース、2:下カップ、3:排液ダクト、4:上カ
ップ、5:モータ、6:チャックベース、7:シャフ
ト、8:ウェーハガイド、8a:ガイド面、9:クラン
プアーム、10:支持ピン、11:ウェーハ、12:ス
プリング、13:ベアリング、14:スプリングフッ
ク、15:アーム駆動部、16:アームガイド、16
a:傾斜面、16b:垂直面、17:ウエイト。
1: base, 2: lower cup, 3: drain duct, 4: upper cup, 5: motor, 6: chuck base, 7: shaft, 8: wafer guide, 8a: guide surface, 9: clamp arm, 10: Support pin, 11: wafer, 12: spring, 13: bearing, 14: spring hook, 15: arm drive unit, 16: arm guide, 16
a: inclined surface, 16b: vertical surface, 17: weight.

Claims (3)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】ウェーハを保持手段により保持して載置す
    るチャックベースと、 前記チャックベースを囲み、上部が開口した上下移動可
    能な上カップからなるウェーハクランプ装置において、 前記保持手段は、チャックベースから突出してウェーハ
    を搭載する複数のウェーハガイドと、 各ウェーハガイドに形成された前記チャックベース面に
    垂直なガイド面に対しウェーハを弾性的に押圧するクラ
    ンプアームを有し、 前記クランプアームはチャックベース端部において支持
    ピンで回転可能に装着されるとともに、この支持ピンの
    下側にアーム駆動部を突出して有し、 前記上カップ内側には前記アーム駆動部が摺動又は転動
    してこのクランプアームを回転させるためのガイド部材
    を有することを特徴とするウェーハクランプ装置。
    1. A wafer clamping apparatus comprising: a chuck base for holding and mounting a wafer by holding means; and a vertically movable upper cup surrounding the chuck base and having an upper opening. A plurality of wafer guides for mounting wafers protruding therefrom, and a clamp arm for elastically pressing the wafer against a guide surface perpendicular to the chuck base surface formed on each wafer guide, wherein the clamp arm is a chuck base At the end, it is rotatably mounted with a support pin, and has an arm drive section protruding below the support pin. The arm drive section slides or rolls inside the upper cup to clamp the arm drive section. A wafer clamping device having a guide member for rotating an arm.
  2. 【請求項2】前記チャックベースは回転可能であり、前
    記ウェーハガイドはチャックベースの回転中心に対し放
    射状の位置に設けられたことを特徴とする請求項1に記
    載のウェーハクランプ装置。
    2. The wafer clamping apparatus according to claim 1, wherein said chuck base is rotatable, and said wafer guide is provided at a radial position with respect to a rotation center of said chuck base.
  3. 【請求項3】前記アーム駆動部にウエイトを装着したこ
    とを特徴とする請求項2に記載のウェーハクランプ装
    置。
    3. The wafer clamping apparatus according to claim 2, wherein a weight is mounted on said arm driving section.
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