JP2013012509A - 半導体製造装置におけるウエハステージおよびその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハステージにおいて石英ガラスからなる当設部材が割れるのを防止する。
【解決手段】ウエハＷを支持する支持ユニット２をウエハＷの外周円上に配置したウエハステージであって、各支持ユニット２は、ウエハＷの外周縁に接するセラミック質の当接部材３と、当接部材３が装着される金属製のベース部と、当接部材３をベース部に固定する固定具とを備える。ベース部には挿入孔４０が形成され、当接部材３には挿入孔４０に向かって上下に貫通する係合孔３０が形成され、固定具は挿入孔４０に嵌合する上下に延びる軸部５４と係合孔３０に係合する係合頭部５３とが一体に形成されたピン５を備え、ピン５が永久磁石の磁力によって下方に向かって付勢されていることで当接部材を固定している。
【選択図】図３

Description

本発明は電子計算機のチップの他ＬＥＤや太陽電池などの素子を構成する半導体の製造装置におけるウエハステージおよびその使用方法に関するものである。

半導体製造のウエハステージ（ウエハの載物台）の当接部材は、石英ガラスのような低膨張特性を有するセラミック質の材料が用いられている（特許文献１）。かかる石英ガラスは各種の工程において汚染の原因となるＮａ_２ＯやＫ_２Ｏを含有しないという利点を持つ。

ＪＰ２００５−８９２７２Ａ（段落００１３）

しかし、常圧モノシラン（ＳｉＨ_４）のＣＶＤ成膜装置等において、ウエハの表面に膜を形成する際には、ウエハの温度が数百度上昇する。この際、ウエハの熱が石英ガラスに伝熱されるが石英ガラスは殆ど熱膨張しない一方で、ステージを構成する金属材料は大きく熱膨張する。

そのため、熱応力が発生し、石英ガラスからなる当接部材を金属のベース材にボルトで止めていると、前記石英ガラスからなる当接部材が割れる。

本発明はかかる従来の問題を解決するためになされたものである。

前記目的を達成するために本発明装置は、薄板円盤状のウエハの外周縁に当接して、前記ウエハを支持する支持ユニットを前記ウエハの外周円上に少なくとも３組配置した半導体製造装置におけるウエハステージであって、前記各支持ユニットは、前記ウエハの外周縁に接して前記ウエハを位置決めすると共に支持するセラミック質の当接部材と、前記当接部材が装着される金属製のベース部と、前記当接部材を前記ベース部に固定する固定具とを備え、前記ベース部には挿入孔が形成され、 前記当接部材には前記挿入孔に向かって上下に貫通する係合孔が形成され、ここにおいて、前記固定具は前記挿入孔に嵌合する上下に延びる軸部と前記係合孔に係合する係合頭部とが一体に形成されたピンを備え、前記ピンが永久磁石の磁力によって下方に向かって付勢されていることで前記当接部材を固定している。

本発明によれば、永久磁石の磁力によってピンが当接部材を固定している。かかる磁力はボルトの軸力に比べ締付力が大きくなりすぎず、しかも、機械振動で緩むこともなく、安定した一定の小さな力を発揮する。したがって、当接部材をベース部に固定し得ると共に、金属製のベース部が熱により膨張・収縮してもセラミック質の当接部材に熱によるストレスの生じるおそれがない。

本発明の実施例１を示すウエハステージの概略斜視図である。 同実施例１の支持ユニットを示す拡大分解斜視図である。 図３Ａは同支持ユニットを示す拡大断面図、図３Ｂは実施例２に係る同拡大断面図である。

本発明の好ましい実施例においては、前記固定具は、前記ピンの下方に配置され前記磁力を発揮する永久磁石部材と、前記永久磁石部材によって下方に付勢される磁性体金属を含む前記ピンとを備えている。

この場合、ピンとは別体の永久磁石部材を設けるので、頭部および軸部を持つピンの製造が容易になるであろう。

本発明の更に好ましい実施例においては、前記ベース部は前記ウエハの放射方向に延び、前記放射方向に互いに離間した複数の固定ポイントを有し、前記各固定ポイントに前記挿入孔および永久磁石部材が設けられている。

この場合、ボルトやネジと異なりピンを引き抜き、当接部材を移動した後に前記ピンを落とし込むだけで、極めて簡単にウエハの寸法の変化に対応し得るだけでなく、ネジ山において汚れの発生するおそれもない。

以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
実施例１：
図１〜図３Ａは実施例１を示す。

図１において、本ウエハステージは、たとえばＣＶＤ成膜装置における搬出入を行うターレットの一対のステーションに設けられる。各ステージは一方のステーションにおいて吸着パッドを持つ搬入機からウエハＷを受け取り、ターレットが旋回し、他方のステーションにおいて下方からリフタが上昇して前記ステージから半導体のウエハＷを受け取り、所定の成膜加工が施される。

図１に示すように、各ステージ１には、ウエハＷの外周円上に、たとえば３組の支持ユニット２が配置されている。各支持ユニット２はドーナツ状の円盤上に互いに等角度ピッチで固定されている。
各支持ユニット２は薄板円盤状のウエハＷの外周縁に当接して、前記ウエハＷを支持する。

図２に示す前記各支持ユニット２は、前記ウエハＷの外周縁に接して前記ウエハＷを位置決めすると共に支持するセラミック質の当接部材３と、前記当接部材３が装着される金属製のベース部材（ベース部の一例）４と、前記当接部材３を前記ベース部材４に固定する固定具とを備える。

前記当接部材３は、たとえば石英ガラスのような結晶化ガラスで形成されており、ウエハＷと接触してもウエハＷを汚染するおそれがない。

前記ベース部材４は、たとえばステンレススチールで形成され、図１に示すように、ウエハＷの中心Ｏから放射方向Ｒに延びる。前記ベース部材４は放射方向Ｒに互いに離間した図２の複数の固定ポイントＰを有し、前記固定ポイントＰごとに断面円形の挿入孔４０が前記ベース部材４に形成されている。
また、前記ベース部材４には各固定ポイントＰにおいて当接部材３を周方向に位置決めする１本の溝４１が形成されている。

図３Ａに示すように、前記当接部材３には前記挿入孔４０に向かって上下に貫通する係合孔３０が形成されている。係合孔３０の上部は下方に向かって窄まる逆円錐台形に形成されているが、円柱形であってもよい。

前記固定具はピン５および永久磁石部材６とを備える。永久磁石部材６はピン５の下方に配置され磁力を発揮する。ピン５は前記永久磁石部材６によって下方に付勢される磁性体金属を含む。

前記ピン５は、たとえばＳＵＳ４３０のような磁性ステンレスからなり、表面が腐食しないようになっている。なお、ピン５は鉄系金属にクロムメッキを施して形成されてもよい。

前記永久磁石部材６としては、たとえばサマリウムコバルトマグネットを採用することができ、強磁性体を磁化してなる。なお、本実施例の場合、永久磁石部材６は小さな円盤形で、各固定ポイントＰごとに前記挿入孔４０の真下に配置されている。

図３Ａに示すように、前記各永久磁石部材６はベース部材４に形成した円形の収容凹所４２に収容されており、固定プレート（カバー）４３を介してビス４４により、前記収容凹所４２に固定されている。

前記ピン５は係合頭部５３と上下に延びる軸部５４とが一体に形成されている。前記軸部５４は円柱形で、前記当接部材３の係合孔３０からベース部材４の挿入孔４０に挿入され、挿入孔４０に嵌合する。一方、前記係合頭部５３は逆円錐台形で、前記当接部材３の係合孔３０に嵌って当接部材３に係合する。
前記ピン５は永久磁石部材６の磁力によって下方に向かって付勢されていることで、前記当接部材３をベース部材４に固定している。

前記ピン５の軸部５４の底面と、前記永久磁石部材６の上面との間には、微小な隙間△が設定される。この隙間△はたとえば、０．０５ｍｍに設定されるが、一般に、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度が好ましい。
隙間△が小さすぎると高い加工精度が要求され、一方、隙間△が大きいと磁力が小さくなるからである。

つぎに、本ステージの使用方法について説明する。まず、加工対象となるウエハＷの大きさ（外径）に応じた位置に、つまり固定ポイントＰに当接部材３を配置し、当該当接部材３にピン５を挿通させる。

この状態で、前記ピン５で固定された図１の前記当接部材３の間に前記ウエハＷを上方から載せる。この後、ターレットが旋回し、下方から図示しないリフタがウエハＷを上昇させ、所定の成膜加工が施される。この加工の際、ウエハＷは昇温し、この昇温したウエハＷは再びステージ１上に載置され、これにより当接部材３およびベース部材４が昇温する。その後、前記ターレットが再び旋回した後、前記ステージ１からウエハＷが上方に搬出される。

図３Ｂは実施例２を示す。
この実施例２においては、ピン５が永久磁石で形成され、ベース部材４またはカバー４３がＳＵＳ４３０で形成されている。この場合もピン５はベース部材４またはカバー４３に吸着されて下方に付勢され、当接部材４に当接部材３を固定する安定した磁力を発揮する。
なお、前記各実施例において、ウエハステージには必ずしもリフタを有している必要はなく、また、ターレット式である必要はない。

本発明は、半導体製造におけるウエハのステージに利用できる。

１：ステージ
２：支持ユニット
３：当接部材、３０：係合孔
４：ベース部材、４０：挿入孔、４１：溝、４２：収容凹所、４３：固定プレート
４４：ビス
５：ピン、５３：係合頭部、５４：軸部
６：永久磁石部材
Ｐ：固定ポイント
Ｒ：放射方向
Ｗ：ウエハ
△：隙間

Claims (4)

1. 薄板円盤状のウエハの外周縁に当接して、前記ウエハを支持する支持ユニットを前記ウエハの外周円上に少なくとも３組配置した半導体製造装置におけるウエハステージであって、
   前記各支持ユニットは、前記ウエハの外周縁に接して前記ウエハを位置決めすると共に支持するセラミック質の当接部材と、前記当接部材が装着される金属製のベース部と、前記当接部材を前記ベース部に固定する固定具とを備え、
   前記ベース部には挿入孔が形成され、
   前記当接部材には前記挿入孔に向かって上下に貫通する係合孔が形成され、
   ここにおいて、前記固定具は前記挿入孔に嵌合する上下に延びる軸部と前記係合孔に係合する係合頭部とが一体に形成されたピンを備え、前記ピンが永久磁石の磁力によって下方に向かって付勢されていることで前記当接部材を固定している。
2. 請求項１のウエハステージにおいて、
   前記固定具は、前記ピンの下方に配置され前記磁力を発揮する永久磁石部材と、
   前記永久磁石部材によって下方に付勢される磁性体金属を含む前記ピンとを備えている。
3. 請求項２のウエハステージにおいて、前記ベース部は前記ウエハの放射方向に延び、前記放射方向に互いに離間した複数の固定ポイントを有し、
   前記各固定ポイントに前記挿入孔および永久磁石部材が設けられている。
4. 請求項２のウエハステージの使用方法であって、前記ピンで固定された複数の前記当接部材の間に前記ウエハを上方から載せる工程と、前記ウエハに所定の加工を施す工程と、前記加工されたウエハを上方へ搬出する工程とを備えている。

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