JP2003324141A - ウェーハ保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウェーハを回転可能に保持するウェーハ保持装
置上でウェーハのセンタリングができる様にし、ウェー
ハのセンタリングを確実迅速に且つ高精度に行える様に
する。 【解決手段】ウェーハチャックと、該ウェーハチャック
と同心にウェーハを載置可能なウェーハ受け孔５を具備
するウェーハ受載板４と、該ウェーハ受載板に設けら
れ、前記ウェーハ受け孔に沿って等間隔に設けられ、ウ
ェーハを中心方向に押圧する少なくとも３組のセンタリ
ングユニットと、該センタリングユニットを同期して駆
動しセンタリングを行うセンタリング駆動機構とを具備
し、前記センタリングユニットは前記ウェーハ受け孔の
半径方向に進退しウェーハ周縁に当接可能なピストン１
８を有し、前記センタリング駆動機構は前記ピストンを
進退させ、前記ウェーハチャックとウェーハ受載板とは
相対的に昇降可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造工程で、
ウェーハを回転させ処理する装置、例えばウェーハに付
着する異物、ウェーハ表面の傷を検査する表面検査装
置、ウェーハ表面に膜を生成或は塗布する装置等に於い
て、ウェーハのセンタリング機能を具備するウェーハ保
持装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリコン等半導体のウェーハに多数の半
導体素子が形成されて半導体装置が製造されるが、高密
度集積化の為、加工は増々微細化され、更に歩留りの向
上の為、ウェーハの大径化が増々促進されている。

【０００３】高密度集積化、微細化に伴いウェーハに付
着する異物は製品品質、製品の歩留りに大きく影響す
る。この為、半導体製造工程には検査工程が組込まれ、
検査装置によりウェーハの表面検査を行い、ウェーハに
付着した異物の付着状況或は傷の有無等を検査してい
る。

【０００４】ウェーハの表面検査はウェーハを高速で回
転し、ウェーハ表面にレーザ光線を照射して円周方向に
走査し、ウェーハ表面で反射されるレーザ光線を受光
し、反射状況により異物、傷等の付着を検出している。

【０００５】上記した様に、ウェーハは増々大径化する
一方、更に検査時間を短縮し、生産性を向上させること
が求められており、検査時のウェーハ回転速度も増大さ
れている。従って、ウェーハの検査時、保持されたウェ
ーハには大きな遠心力が作用する。又、ウェーハ中心と
ウェーハ保持装置の回転中心との偏心量はウェーハに作
用する遠心力に大きく影響する。

【０００６】更に、ウェーハ表面上の異物、欠陥を検出
した場合、異物、欠陥の位置（座標）はウェーハのエッ
ジを基準として示される。ウェーハのエッジはウェーハ
保持装置に保持され、回転された状態で検出されるが、
ウェーハの偏心量が大きい場合は回転によりウェーハの
エッジが大きく移動することとなり、正確にエッジを検
出することが難しくなり、基準座標の精度が悪くなる。
この為、検出された異物、欠陥の位置情報の精度も低下
する。

【０００７】この為、ウェーハ保持装置にウェーハを保
持させる場合に、ウェーハ中心とウェーハ保持装置の回
転中心とは正確に一致させる必要がある。

【０００８】従来、ウェーハのセンタリングは、表面検
査装置の他に別途センタリング装置を具備しており、該
センタリング装置でウェーハの中心合せを行い、その後
ウェーハ移載機構で表面検査装置のウェーハ保持装置に
ウェーハを移載しており、センタリング装置でのウェー
ハの中心合せが前記ウェーハ保持装置がウェーハを保持
した時に反映される様になっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上記した従
来のウェーハセンタリングでは以下に示す不具合があ
る。

【００１０】ウェーハのセンタリングをウェーハ保持装
置で行わず、別途設けたセンタリング装置で行っている
為、センタリング装置からウェーハ保持装置に移載する
間で誤差が生じる場合がある。

【００１１】又、ウェーハ保持装置とセンタリング装置
との位置合せをウェーハ移載機構を介して行わなければ
ならず、調整が面倒である等の問題があった。

【００１２】本発明は斯かる実情に鑑み、ウェーハ保持
装置上でウェーハのセンタリングができる様にし、ウェ
ーハのセンタリングを確実迅速に且つ高精度に行える様
にするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、ウェーハチャ
ックと、該ウェーハチャックと同心にウェーハを載置可
能なウェーハ受け孔を具備するウェーハ受載板と、該ウ
ェーハ受載板に設けられ、前記ウェーハ受け孔に沿って
等間隔に設けられ、ウェーハを中心方向に押圧する少な
くとも３組のセンタリングユニットと、該センタリング
ユニットを同期して駆動しセンタリングを行うセンタリ
ング駆動機構とを具備し、前記センタリングユニットは
前記ウェーハ受け孔の半径方向に進退しウェーハ周縁に
当接可能なピストンを有し、前記センタリング駆動機構
は前記ピストンを進退させ、前記ウェーハチャックとウ
ェーハ受載板とは相対的に昇降可能であるウェーハ保持
装置に係り、又前記センタリングユニットは半径方向に
進退可能なピストンホルダを具備し、前記センタリング
駆動機構は前記ピストンホルダを進退させ、前記ピスト
ンは前記ピストンホルダに進退可能に設けられ、中心方
向に付勢されたウェーハ保持装置に係り、又前記センタ
リング駆動機構は前記センタリングユニットを駆動する
複数のリンクレバーを有し、該複数のリンクレバーは相
互に連結され、同期して駆動されるウェーハ保持装置に
係り、又前記リンクレバーの少なくとも１つの端部に当
接する偏心カムと、該偏心カムを駆動する駆動モータを
具備したウェーハ保持装置に係り、更に又センタリング
作動を複数回繰返すウェーハ保持装置に係るものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００１５】図示しない駆動部に連結された回転軸１の
上端にウェーハチャック２が設けられ、該ウェーハチャ
ック２は真空吸着でウェーハ３を保持可能となってい
る。

【００１６】前記ウェーハチャック２の上方にはウェー
ハ受載板４が設けられ、該ウェーハ受載板４にはウェー
ハ受け孔５が設けられ、該ウェーハ受け孔５は前記ウェ
ーハチャック２と同心であり、又該ウェーハチャック２
が自在に通過できる様、該ウェーハチャック２に比べ若
干大きくなっている。又、前記ウェーハ受け孔５の内縁
にはフランジ６が形成され、該フランジ６に前記ウェー
ハ３が載置される様になっている。尚、前記ウェーハ受
載板４には前記ウェーハ３を移載する搬送ロボット（図
示せず）が干渉しない様に欠切部７が形成され、又前記
ウェーハチャック２が前記ウェーハ受載板４に対して移
動する場合の通路として欠切部８が形成されている。

【００１７】前記ウェーハ受載板４に等間隔で３組のセ
ンタリングユニット９ａ，９ｂ，９ｃが設けられ、又該
センタリングユニット９ａ，９ｂ，９ｃは前記ウェーハ
受け孔５の半径の延長線上に設けられている。又、前記
ウェーハ受載板４の裏面には、前記３組のセンタリング
ユニット９ａ，９ｂ，９ｃを同時に動作させるセンタリ
ング駆動機構１１が設けられている。

【００１８】前記センタリングユニット９ａ，９ｂ，９
ｃについて説明する。

【００１９】該センタリングユニット９ａ，９ｂ，９ｃ
は同一構造であり、以下はセンタリングユニット９ａに
ついて説明する。

【００２０】前記ウェーハ受載板４の上面から収納溝１
２を形成する。該収納溝１２は前記ウェーハ受け孔５に
対して開口し、深さは前記ウェーハ受載板４の上面から
前記フランジ６上面迄の深さより深くなっている。前記
収納溝１２にホルダガイド１３を固定、或は嵌合固着す
る。該ホルダガイド１３はピストンガイド溝１４が形成
された断面逆凹字形であり、該ピストンガイド溝１４は
前記ウェーハ受け孔５の半径の延長線上に位置してい
る。前記ピストンガイド溝１４にピストンホルダ１６が
前記ウェーハ受け孔５の半径方向に摺動自在に設けら
れ、前記ピストンホルダ１６にはシリンダ孔１７が前記
ウェーハ受け孔５の半径上に穿設され、前記シリンダ孔
１７にはピストン１８が摺動自在に嵌入されている。該
ピストン１８の中心側端部は径が大きくなった頭部１８
ａであり、該頭部１８ａの先端面は曲面加工されてい
る。又、該頭部１８ａの先端面を弗素樹脂等でコーティ
ングし、或は該頭部１８ａを合成樹脂製としてもよい。

【００２１】前記ピストン１８の基端と前記シリンダ孔
１７の底面間には圧縮スプリング１９が圧縮状態で設け
られている。又、前記ピストンホルダ１６の基端部には
前記シリンダ孔１７と同心のバネ力調整螺子２１が螺入
されている。該バネ力調整螺子２１は前記圧縮スプリン
グ１９の基端と当接しており、前記バネ力調整螺子２１
を回転させて進退させることで、前記圧縮スプリング１
９の圧縮量が調整される。

【００２２】前記ピストン１８にはストッパピン２２が
植設されており、該ストッパピン２２は前記ピストンホ
ルダ１６に穿設された長孔２３に摺動自在に嵌合してお
り、前記シリンダ孔１７と前記ピストンホルダ１６間の
相対変位量は、前記ストッパピン２２の前記長孔２３に
対する可動範囲に制限される。

【００２３】前記ピストンホルダ１６の下面には前記収
納溝１２の底面を貫通する可動ピン２４が立設され、該
可動ピン２４が貫通する孔２５は前記ウェーハ受け孔５
の半径方向に長孔となっている。前記可動ピン２４には
後述するリンクレバー３１の端部が当接する。

【００２４】前記ウェーハ受載板４の裏面にバネ軸２６
が立設され、該バネ軸２６に捩りコイルバネ２７が設け
られ、該捩りコイルバネ２７の一端は前記可動ピン２４
に係合し、他端は前記ウェーハ受載板４の裏面に立設さ
れたバネ受けピン２８に係合し、前記ピストンホルダ１
６は前記可動ピン２４を介して前記捩りコイルバネ２７
により中心方向に付勢されている。

【００２５】次に、前記センタリング駆動機構１１につ
いて説明する。

【００２６】前記ウェーハ受載板４の裏面に４本のリン
クレバー３１，３２，３３，３４が前記ウェーハ受け孔
５の周囲に、該ウェーハ受け孔５と同心の円周上に等間
隔で枢着され、前記リンクレバー３１，３２と前記リン
クレバー３３，３４とは対称に配置されている。

【００２７】前記リンクレバー３１と前記リンクレバー
３２とが連結ピン３５を介して一端部で連結され、該連
結ピン３５はピンガイド３６により前記ウェーハ受け孔
５の半径方向に移動可能に支持されている。前記リンク
レバー３４と前記リンクレバー３３も同様に連結ピン３
７により一端部で連結され、該連結ピン３７はピンガイ
ド３８により半径方向に移動可能に支持されている。
尚、４０は前記ウェーハ受載板４を一体化する為の連結
バーである。

【００２８】前記リンクレバー３２と前記リンクレバー
３３の他端部は接触しない様に上下に配置され、又該他
端部は前記ウェーハ受け孔５の半径に対して直交する様
に屈曲し、前記リンクレバー３２と前記リンクレバー３
３の他端部が前記可動ピン２４に当接している。

【００２９】前記リンクレバー３１の他端部、前記リン
クレバー３４の他端部も同様に前記ウェーハ受け孔５の
半径に対して直交する様に屈曲しており、両他端部はそ
れぞれ他の２つのセンタリングユニット９ａ，９ｂの可
動ピン２４に当接している。前記リンクレバー３１の屈
曲した他端部は更に延出してセンサ作動片３９となって
おり、該センサ作動片３９の可動範囲に光電センサ４
１，４２が設けられている。

【００３０】前記リンクレバー３２，３３の屈曲した他
端部の反可動ピン側にはセンタリング駆動部４３が係合
している。

【００３１】該センタリング駆動部４３について図７を
参照して説明する。

【００３２】該センタリング駆動部４３は前記センタリ
ングユニット９ｃに対して設けられ、上記した様に、前
記リンクレバー３２とリンクレバー３３の屈曲した他端
部が重合する位置に設けられる。

【００３３】前記ウェーハ受載板４の下面にモータベー
ス４４が固着され、該モータベース４４はクランク形状
をしており、前記可動ピン２４の下方を覆う様に張出し
ている。前記モータベース４４に駆動モータ４５が減速
器４６を介して設けられ、該減速器４６の出力軸には偏
心カム４７が軸着され、該偏心カム４７は前記リンクレ
バー３２，３３の屈曲した他端部に当接している。前記
可動ピン２４は前記捩りコイルバネ２７によって中心方
向に付勢されており、前記可動ピン２４は前記捩りコイ
ルバネ２７によって前記リンクレバー３２，３３に押圧
され、更に該リンクレバー３２，３３が前記偏心カム４
７に押圧されている。

【００３４】而して、前記駆動モータ４５により前記減
速器４６を介して前記偏心カム４７が回転されると、前
記リンクレバー３２，３３の他端部が半径方向に変位す
る。該リンクレバー３２，３３の他端部の変位は前記セ
ンタリングユニット９ｃの可動ピン２４に伝達されると
共に前記リンクレバー３２，３１を介して前記センタリ
ングユニット９ａの可動ピン２４に伝達され、前記リン
クレバー３３，３４を介してセンタリングユニット９ｂ
の可動ピン２４に伝達される様になっている。又、前記
センタリングユニット９ａ，９ｂ，９ｃの全ての可動ピ
ン２４の動き量が同一となる様に、前記リンクレバー３
１，３２，３３，３４のレバー比が設定されている。

【００３５】以下、センタリング作動について説明す
る。

【００３６】前記ウェーハチャック２が降下し、前記ピ
ストンホルダ１６が後退した状態（図２、図５、図７参
照）で、前記ウェーハ３が前記ウェーハ受載板４の前記
ウェーハ受け孔５内に載置される。前記リンクレバー３
１先端のセンサ作動片３９は前記光電センサ４１を遮光
している状態である。該光電センサ４１が遮光されてい
ると該光電センサ４１からの信号によって、前記センタ
リング駆動機構１１が作動していないことが判断され
る。

【００３７】前記駆動モータ４５が駆動され、前記偏心
カム４７が回転される。該偏心カム４７の回転により前
記リンクレバー３２，３３の他端部が中心側に変位し、
前記偏心カム４７による変位は前記リンクレバー３２，
３１を介して前記センタリングユニット９ａの可動ピン
２４に、又前記リンクレバー３３，３４を介して前記セ
ンタリングユニット９ｂの可動ピン２４に伝達される。
全ての可動ピン２４は前記捩りコイルバネ２７により中
心側に付勢されているので、前記リンクレバー３２，３
１、及び前記リンクレバー３３，３４の変位に追従し、
前記全てのセンタリングユニット９ａ，９ｂ，９ｃのピ
ストンホルダ１６が同時に中心方向に同じ変位量で移動
する。

【００３８】前記ピストンホルダ１６と一体に前記ピス
トン１８が中心方向に変位し、前記頭部１８ａが前記ウ
ェーハ３の周縁に当接する。該ウェーハ３が偏心してい
た場合、偏心している側の前記頭部１８ａが先ず前記ウ
ェーハ３の周縁に当接し、該ウェーハ３を中心側に押込
み、該ウェーハ３が中心に合致すると、全ての前記頭部
１８ａが前記ウェーハ３の周縁に当接する。

【００３９】該ウェーハ３の外径寸法は、僅かであるが
誤差を有している。前記可動ピン２４は前記偏心カム４
７の回転により、前記頭部１８ａが前記ウェーハ３に当
接した後も所要量中心側に変位される（図８参照）。従
って、前記ピストンホルダ１６と前記ピストン１８とは
半径方向に相対変位する。前記ピストンホルダ１６と前
記ピストン１８との相対変位は前記ストッパピン２２と
前記長孔２３との遊びによって許容されている。又、相
対変位量は前記ウェーハ３の寸法誤差を吸収する充分な
量に設定されている。

【００４０】前記センタリング駆動機構１１によりセン
タリングが行われると、前記センサ作動片３９は前記光
電センサ４２を遮光する。該光電センサ４２が遮光され
ると、該光電センサ４２からの検出信号で、センタリン
グが行われている状態であることが判断される。

【００４１】尚、摩擦等の影響で、一度のセンタリング
作動では正確にセンタリングされていない場合が考えら
れるので、センタリング作動は複数回、少なくとも２回
実施される。複数回センタリングが行われることで、精
度の高いセンタリングが行われる。

【００４２】センタリング作動が完了すると、前記セン
サ作動片３９からの信号が確認され、前記ウェーハチャ
ック２が上昇し、該ウェーハチャック２が前記ウェーハ
３を保持する。前記ウェーハチャック２を介し前記ウェ
ーハ３が回転され、該ウェーハ３の表面が検査される。

【００４３】尚、上記実施の形態では３組のセンタリン
グユニット９を設けたが４組以上設けてもよい。又、各
センタリングユニット９をリンクレバーで連結し、同期
させ作動させる様にしたが、リング状のカムを設け、リ
ング状のカム回転により全ての前記可動ピン２４を同期
して変位させる様にしてもよい。

【００４４】又、センタリングする位置と、前記ウェー
ハチャック２により前記ウェーハ３をチャックする位置
とは同一であるので、前記センタリング駆動機構１１の
センタリング精度を高めることでそのまま前記ウェーハ
チャック２に対する前記ウェーハ３のセンタリング精度
が向上する。

【００４５】従って、調整作業が簡単であり、又別途セ
ンタリング装置が必要ないので、装置コストも低減す
る。

【００４６】尚、ウェーハの表面検査を実施する際に、
前記ウェーハ受載板４、前記センタリング駆動機構１１
が障害になる場合は、前記ウェーハチャック２とウェー
ハ受載板４の一方を水平方向に移動可能とする。この場
合、前記ウェーハチャック２が前記ウェーハ３を保持し
た状態（該ウェーハ３を持上げた状態）で例えば前記ウ
ェーハ受載板４が移動する。該ウェーハ受載板４の移動
に際して前記ウェーハチャック２は前記欠切部８を通過
する。

【００４７】又、上記実施の形態では前記ウェーハチャ
ック２が昇降する様にしたが、前記ウェーハ受載板４が
昇降する様にしてもよい。

【００４８】更に、前記センタリング駆動部４３の偏心
カム４７は前記リンクレバー３２とリンクレバー３３と
を同時に駆動したが、全てのリンクレバー３１，３２，
３３，３４を連結し、１つのリンクレバーのみを駆動し
てもよい。又、前記偏心カム４７によらず前記リンクレ
バー３１，３２，３３，３４の内１つを回転軸を介して
モータ等により直接回動する様にしてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、ウェー
ハチャックと、該ウェーハチャックと同心にウェーハを
載置可能なウェーハ受け孔を具備するウェーハ受載板
と、該ウェーハ受載板に設けられ、前記ウェーハ受け孔
に沿って等間隔に設けられ、ウェーハを中心方向に押圧
する少なくとも３組のセンタリングユニットと、該セン
タリングユニットを同期して駆動しセンタリングを行う
センタリング駆動機構とを具備し、前記センタリングユ
ニットは前記ウェーハ受け孔の半径方向に進退しウェー
ハ周縁に当接可能なピストンを有し、前記センタリング
駆動機構は前記ピストンを進退させ、前記ウェーハチャ
ックとウェーハ受載板とは相対的に昇降可能であるの
で、前記センタリングユニットでセンタリングされたウ
ェーハを同心のウェーハチャックで保持でき、センタリ
ング作動でウェーハの移替えが必要なくなり、センタリ
ング精度が向上し、センタリング作業が短時間で行え、
又装置が簡略化し製作コストが低減される。

【００５０】更に、センタリング作動を複数回繰返すの
でセンタリング精度が向上する等の優れた効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す平面図である。

【図２】同前実施の形態を示す立断面図である。

【図３】同前実施の形態を示す底面図である。

【図４】図１のＡ部拡大図である。

【図５】同前実施の形態の作動を示す断面図である。

【図６】図４のＢ−Ｂ矢視図である。

【図７】同前実施の形態のセンタリング駆動部を示す断
面図である。

【図８】該センタリング駆動部のセンタリング状態を示
す断面図である。

【符号の説明】

２ ウェーハチャック ３ ウェーハ ４ ウェーハ受載板 ５ ウェーハ受け孔 ９ センタリングユニット １１ センタリング駆動機構 １３ ホルダガイド １６ ピストンホルダ １８ ピストン １９ 圧縮スプリング ２２ ストッパピン ２４ 可動ピン ３１ リンクレバー ３２ リンクレバー ３３ リンクレバー ３４ リンクレバー ４１ 光電センサ ４２ 光電センサ ４３ センタリング駆動部 ４７ 偏心カム

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハチャックと、該ウェーハチャッ
   クと同心にウェーハを載置可能なウェーハ受け孔を具備
   するウェーハ受載板と、該ウェーハ受載板に設けられ、
   前記ウェーハ受け孔に沿って等間隔に設けられ、ウェー
   ハを中心方向に押圧する少なくとも３組のセンタリング
   ユニットと、該センタリングユニットを同期して駆動し
   センタリングを行うセンタリング駆動機構とを具備し、
   前記センタリングユニットは前記ウェーハ受け孔の半径
   方向に進退しウェーハ周縁に当接可能なピストンを有
   し、前記センタリング駆動機構は前記ピストンを進退さ
   せ、前記ウェーハチャックとウェーハ受載板とは相対的
   に昇降可能であることを特徴とするウェーハ保持装置。
2. 【請求項２】 前記センタリングユニットは半径方向に
   進退可能なピストンホルダを具備し、前記センタリング
   駆動機構は前記ピストンホルダを進退させ、前記ピスト
   ンは前記ピストンホルダに進退可能に設けられ、中心方
   向に付勢された請求項１のウェーハ保持装置。
3. 【請求項３】 前記センタリング駆動機構は前記センタ
   リングユニットを駆動する複数のリンクレバーを有し、
   該複数のリンクレバーは相互に連結され、同期して駆動
   される請求項１のウェーハ保持装置。
4. 【請求項４】 前記リンクレバーの少なくとも１つの端
   部に当接する偏心カムと、該偏心カムを駆動する駆動モ
   ータを具備した請求項３のウェーハ保持装置。
5. 【請求項５】 センタリング作動を複数回繰返す請求項
   １のウェーハ保持装置。