JP2001274226A - ウェーハ支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常に適正なクランプ圧で支持し、ウェーハの
割れや欠けなどを防止できるウェーハ支持装置を提供す
ること。 【解決手段】 支持ブロック１３の開口部１４の内方へ
突出してウェーハＷの周縁部に当接する複数の爪部２１
をそれぞれ、ウェーハＷへの押圧方向に沿って弾性変形
可能な板ばね部材２２を介して上記開口部１４の周縁に
設ける。載台１２上に載置されたウェーハＷはベローズ
１６の延伸により載台１２とともに上昇し、板ばね部材
２２を変形させながら爪部２１により押圧作用を受け
る。したがって、ウェーハＷに作用する過荷重は板ばね
部材２２の弾性変形により低減され、周縁部の割れや欠
けの発生が防止される。また、板ばね部材２２から押圧
力でウェーハＷのクランプ圧が決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入装置等
の半導体製造装置用のウェーハ支持装置に関し、更に詳
しくは、常に適正なクランプ圧でウェーハを支持可能な
ウェーハ支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術として、例えば図５に
示すものがある。従来のウェーハ支持装置１は、ウェー
ハＷが載置される載台２と、この載台２の上方に位置す
る支持ブロック３とを備え、支持ブロック３には、ウェ
ーハＷの被処理面（図中上面）を外部へ露出する開口部
４を有し、この開口部４の周縁からウェーハＷの周縁部
に向かって突出する環状の支持部５が設けられている。
載台２の下面には、配管７を介しての圧縮空気の供給、
排気によって伸縮するベローズ６が取り付けられ、当該
ベローズ６の伸縮により、載台２が支持ブロック３に対
して昇降駆動される。

【０００３】ウェーハＷを支持するときは、図５に示す
状態からベローズ６へ圧縮空気を導入し、支持ブロック
３と一体的な補助部材８を貫通するガイドロッド９のガ
イド作用を得ながら載台２を上昇させる。そして図６に
示すように、載台２の上に載置されたウェーハＷの周縁
部全体に支持ブロック３の支持部５を当接させて載台２
の上昇駆動を停止させ、上記圧縮空気の空気圧で定まる
クランプ圧でもってウェーハＷを支持する。又、ウェー
ハＷの支持作用の解除は、ベローズ６内の圧縮空気を排
気し、ガイドロッド９を復帰位置へ戻す戻しばね１０の
付勢力でもって載台２を図５に示す位置へ戻すことによ
り行われる。

【０００４】このように構成される従来のウェーハ支持
装置１は、例えば、支持ブロック３の開口部４を介し
て、ウェーハＷの被処理面に対して図示しないイオン源
から所定のイオンを注入する、イオン注入装置のエンド
ステーションとして用いられる。

【０００５】従来のウェーハ支持装置１は以上のように
構成されるが、上述のように載台２の上昇駆動の上限
を、ウェーハＷの周縁部と支持ブロック３の支持部５と
の当接により決定するとともに、ウェーハＷのクランプ
圧をベローズ６内の空気圧により定めるようにしている
ため、ベローズ６内へ供給される圧縮空気の圧力の変動
や、ウェーハＷの裏面への異物の付着、更には支持部５
の先端の摩耗や変形が生じると、ウェーハＷのクランプ
時（支持部５との当接時）にウェーハＷに対してダメー
ジを与え、ウェーハＷの割れや欠けなどが発生するおそ
れがある。また、このとき発生したウェーハＷの破片が
原因で、設備故障やダストを引き起こし、プロセス上、
大きな問題となるおそれがある。

【０００６】したがって、真空チャンバ内にあるこのよ
うなウェーハ支持装置１は、ウェーハＷに加わる実際の
クランプ圧を知るのが難しいため、上記圧縮空気の圧力
変動や支持部の変形、摩耗を定期的に且つ厳密に、点検
管理しなければならない。

【０００７】以上のような問題点を解決する手段とし
て、特開平9-70825 号公報には、ウェーハの周縁部全体
を支持する環状の支持部材と支持ブロックとの間に複数
のコイルばねを介在させ、ウェーハのクランプ時に上記
支持部材を介して上記コイルばねを弾性変形させて、こ
のときの弾性力でもってウェーハを支持する構成が開示
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載の構成
によれば、上記コイルばねの弾性変形によりウェーハへ
の過荷重を吸収しウェーハの割れや欠けを回避できる点
では効果的ではあるが、上述した従来のウェーハ支持装
置１と同様に、当該支持部材が環状に一体的に構成され
ているために、例えばウェーハ裏面に異物が付着してい
たり、支持部材の一部に大きな変形や摩耗が生じていた
りすると、ウェーハ全周に対して均等なクランプ圧を付
与することができず、ウェーハを適正に支持できないお
それがある。すなわち、クランプ圧の不足によるウェー
ハの支持機構からの脱落や、ウェーハ上において過度な
クランプ圧が生じる部位の割れや欠けが引き起こされる
おそれがある。

【０００９】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、ウェ
ーハを常に適切なクランプ圧でもって支持し、ウェーハ
の脱落や割れ、欠けの発生を防止することができるウェ
ーハ支持装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
当たり、本発明は、ウェーハの周縁部を支持する支持部
を、支持ブロックの開口部の内方へ突出してウェーハの
周縁部の複数箇所に当接する複数の爪部から構成し、こ
れら爪部をそれぞれ、ウェーハへの押圧方向に沿って弾
性変形可能な板ばね部材を介して上記開口部の周縁に設
けたことを特徴としている。

【００１１】したがって、各々の爪部は他の爪部と常に
独立した状態でウェーハに当接し、各々の板ばねの変形
量に応じた弾性力を付与するので、全体的に均等なクラ
ンプ圧でウェーハを支持することが可能となる。これに
より、載台に対するウェーハの脱落や過度なクランプ圧
の付与によるウェーハの割れや欠けが防止される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。本実施の形態では、本発明
をイオン注入装置におけるウェーハの支持装置に適用し
た例について説明する。

【００１３】図１から図３は、本発明の実施の形態によ
るウェーハ支持装置を示している。ウェーハ支持装置１
１は、ウェーハＷが載置される載台１２と、この載台１
２の上方に位置する支持ブロック１３とを備えている。
支持ブロック１３には、ウェーハＷの被処理面（図中上
面）を外部へ露出する開口部１４を有し、この開口部１
４の周縁から後述するような構成でウェーハＷの周縁部
を支持する支持部が設けられている。

【００１４】載台１２の下面には、配管１７を介しての
圧縮空気の供給、排気によって伸縮するベローズ１６が
取り付けられ、当該ベローズ１６の伸縮により、載台１
２が支持ブロック１３及びベローズ１６の下端が固定さ
れる静止部３０に対して昇降駆動される。載台１２の昇
降移動は、一端が載台１２の下面に固着され、ネジ孔２
９（図３参照）を介して支持ブロック１３と一体化され
た補助部材１８を貫通する複数本のガイドロッド１９の
ガイド作用の下で行われる。これらガイドロッド１９の
他端部に形成されるフランジ部１９ａと補助部材１８と
の間には戻しばね２０がそれぞれ配置され、載台１２の
下降作用をこれら戻しばね２０の付勢力で得るようにし
ている。

【００１５】本発明に係る支持部は、支持ブロック１３
の開口部１４の周縁に沿って等間隔に４箇所配置され、
ウェーハＷの周縁上に当接する爪部２１と、この爪部２
１と支持ブロック１３との間を連結する板ばね部材２２
と、この板ばね部材２２と支持ブロック１３との間に配
置されるコイルばね２５とを備えている。

【００１６】爪部２１は例えばアルミニウム合金から成
り、板ばね部材２２に対してネジ部材２３で固定され
る。板ばね部材２２は例えば板厚0.2mm 程度（図中やや
誇張して示す。）のステンレス鋼からなる。支持ブロッ
ク１３の下面には、図２に明示するように開口部１４か
ら外方に向かって第１、第２及び第３の段部１３ａ、１
３ｂ、１３ｃが形成され、板ばね部材２２は、第２の段
部１３ｂに対して一対のネジ部材２４、２４で固定され
る。

【００１７】コイルばね２５は、支持ブロック１３の第
１の段部１３ａに形成された凹所１３ｄの底部に一端が
支持され、他端が板ばね部材２２の上面に支持されるこ
とにより、板ばね部材２２の上方（第１の段部１３ａ
側）への弾性変形に対向して、付勢力を付与する。この
コイルばね２５は、板ばね部材２２によるウェーハＷの
押圧作用を補助するために配置される。板ばね部材２２
の下面の一部は、ネジ部材２７（図３参照）により支持
ブロック１３の第３の段部１３ｃに固定される保護用の
カバー部材２６により覆われる。

【００１８】図１に示す状態において、図示しない搬送
アームを介してウェーハＷが載台１２と支持ブロック１
３との間に搬送され、載台１２上に載置される。次い
で、図示しない圧縮空気源より圧縮空気を配管１７を介
してベローズ１６内に供給し、ベローズ１６の延伸作用
により載台１２を上昇させる。載台１２の上昇により、
ウェーハＷの周縁部に爪部２１が各々当接し、板ばね部
材２２を上方に弾性変形させながらベローズ１６が伸び
切る位置で載台１２の上昇が停止する。このとき、図２
に示すように、ウェーハＷの周縁部は、載台１２の辺縁
部１２ａと各々の爪部２１との間に挟持され、板ばね部
材２２の変形量及びコイルばね２５の変形量に応じた弾
性力でもって押圧される。これにより、ウェーハＷが載
台１２上で支持される。

【００１９】したがって、本実施の形態によれば、載台
１２側からウェーハＷに対して過荷重が加わっても上記
板ばね部材２２の変形作用でウェーハＷに与えるダメー
ジを低減でき、ウェーハＷの割れや欠けが防止される。
また、上記のように載台１２の上限位置をベローズ１６
が伸び切る位置に設定し、ウェーハのクランプ圧を板ば
ね部材２２からの押圧力のみで決定することにより、ベ
ローズ１６に導入される圧縮空気の空気圧を専ら載台１
２の上昇駆動にのみ用いるようにして、従来のような当
該空気圧の厳重な管理又は監視負担をなくすことができ
る。

【００２０】また、本実施の形態では、ウェーハＷを支
持する支持部を独立した複数の爪部２１で構成したの
で、たとえ、ウェーハＷの裏面に異物が付着していた
り、変形あるいは摩耗が大きい爪部が一部に含まれてい
ても、ウェーハＷに対する押圧力を爪部２１間で影響し
合うことなく、全体として適正な押圧力で確実にウェー
ハＷを支持することができる。

【００２１】上記のウェーハ支持装置１１では、図４に
模式的に示すように補助部材１８に設けられる回動軸２
８の周りに、支持ブロック１３、載台１２、ベローズ１
６等と共に、ウェーハＷをその被処理面が水平面と垂直
となる位置に回動し、この状態で上記開口部１４を介し
てウェーハＷの被処理面にイオンが注入される。

【００２２】なお、このとき、ウェーハＷが載台１２に
対して移動しない大きさのクランプ圧でもってウェーハ
Ｗが支持され、このようなクランプ圧を付与できるよう
に上記板ばね部材２２の厚さ又は材質が決定されてい
る。

【００２３】そこで本実施の形態によれば、ウェーハＷ
を複数の爪部で支持し、ウェーハＷとの接触面積を小さ
くしているので、ダストの発生機会を少なくできるとと
もにウェーハＷの被処理面積を大きくとることができ、
半導体装置の生産コストあるいは材料コストの低減を図
ることが可能となる。

【００２４】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００２５】例えば以上の実施の形態では、爪部２１を
支持ブロック１３の開口部１４周縁に沿って等間隔に４
箇所配置したが、これに限られず、ウェーハＷの大きさ
等に応じてその配置位置あるいは配置個数を変更しても
よい。また、板ばね部材２２の補助用としてコイルばね
２５を配置したが、板ばね部材２２単独で実施すること
も可能である。

【００２６】また、以上の実施の形態では、本発明のウ
ェーハ支持装置を半導体製造用イオン注入装置に用いた
例を説明したが、イオンミリング装置などのウェーハ支
持装置としても本発明は適用可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のウェーハ支
持装置によれば、常に適正なクランプ圧でウェーハを支
持することができるので、ウェーハ周縁部の割れや欠け
を防止して、製造コストの低下、及び設備の安定稼働の
実現を図ることができる。

【００２８】請求項２の発明によれば、ウェーハのクラ
ンプ圧を決定する板ばね部材の耐久性を向上させること
ができる。

【００２９】請求項４の発明によれば、ウェーハの被処
理面積を大きくして安定したウェーハの支持作用を得る
ことができ、ウェーハチップの歩留りを向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるウェーハ支持装置の
側断面図である。

【図２】同作用を説明する要部の拡大図である。

【図３】本発明に係る支持ブロックの裏面図である。

【図４】同ウェーハ支持装置の作用を説明する側面図で
ある。

【図５】従来のウェーハ支持装置の側断面図である。

【図６】同作用を説明する要部の拡大図である。

【符号の説明】

１１…ウェーハ支持装置、１２…載台、１３…支持ブロ
ック、１４…開口部、１６…ベローズ、２１…爪部、２
２…板ばね部材、２５…コイルばね、２８…回動軸、Ｗ
…ウェーハ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハが載置される載台と、前記ウェ
   ーハの被処理面を外部へ露出する開口部を有する支持ブ
   ロックとを備え、前記ウェーハの周縁部に当接し前記載
   台との間で前記ウェーハを支持する支持部が、前記開口
   部の周縁に沿って設けられるウェーハ支持装置におい
   て、 前記支持部が、前記開口部の内方へ突出して前記ウェー
   ハの周縁部の複数箇所に当接する複数の爪部からなり、 前記爪部がそれぞれ、前記ウェーハへの押圧方向に沿っ
   て弾性変形可能な板ばね部材を介して前記開口部の周縁
   に設けられることを特徴とするウェーハ支持装置。
2. 【請求項２】 前記板ばね部材と前記支持ブロックとの
   間に、前記板ばね部材を前記ウェーハ側に付勢するコイ
   ルばねが設けられることを特徴とする請求項１に記載の
   ウェーハ支持装置。
3. 【請求項３】 前記支持ブロックに対して、前記載台を
   昇降駆動する駆動部が設けられることを特徴とする請求
   項１又は請求項２に記載のウェーハ支持装置。
4. 【請求項４】 前記ウェーハをその被処理面が水平面と
   垂直となる位置に回動可能な回動軸を有し、前記ウェー
   ハを前記位置においた状態で、前記開口部を介して前記
   被処理面にイオンが注入されることを特徴とする請求項
   １に記載のウェーハ支持装置。