JP2020064896A

JP2020064896A - ウェーハの搬送装置及び搬送方法

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Publication number: JP2020064896A
Application number: JP2018194154A
Authority: JP
Inventors: 山田　智広; Tomohiro Yamada; 智広山田; 飯田　英一; Hidekazu Iida; 英一飯田
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2038-10-15
Also published as: JP7189722B2

Abstract

【課題】ウェーハを静電チャックの吸着面に搬送する装置において、デバイスに影響が無いようにウェーハ上面を吸引保持しつつウェーハをアースに接続させ、静電チャックに搬送して吸着させる。【解決手段】負圧でウェーハを吸引保持する手段２０と、ウェーハを静電チャック３に搬送する移動手段２１と、を備え、吸引保持手段２０は、基台２００に配設しウェーハにエアを噴射させ負圧を生成し非接触でウェーハを吸引保持する非接触保持部２０１と、等角度で基台２００に配設する３つのセンタリングピン２０２と、センタリングピン２０２を静電チャック３の吸着面３１ａに対し上方向に移動可能に支持する板バネ２４と、ウェーハのデバイスに影響しない領域に接触させアースに導通されるピン２５と、ピン２５をアースに導通させる手段２６と、備え、センタリングピン２０２下面は、基台２００中心側より外周側が下がった傾斜面２０２ｂを形成する搬送装置２。【選択図】図６

Description

本発明は、ウェーハを搬送する搬送装置及び搬送方法に関する。

プラズマエッチング装置のような被加工物（例えば、半導体ウェーハ）を収容するチャンバ（減圧室）内を減圧した状態で加工を行う装置では、ウェーハを保持するチャックテーブルがウェーハを真空吸引保持するタイプのチャックテーブルであると、加工中の減圧されたチャンバ内でウェーハをチャックテーブル上に確実に吸引保持することが困難である。したがって、減圧されたチャンバ内でウェーハを吸着保持するために、例えば、チャンバ内には下部電極を備える単極型静電チャックが配設される。単極型静電チャックは、下部電極に高周波電圧を印加させ、チャック吸着面とウェーハとの間に発生した静電気力によってウェーハを吸着面上に吸着することができる（例えば、特許文献１参照）。

プラズマエッチング装置では、チャンバ上方から内部に供給した反応ガスをプラズマ化してプラズマエッチングを行っている。プラズマエッチング中は、プラズマを介してウェーハがアースに接続されるため、静電チャックによる静電吸着が維持される。
静電チャックにウェーハを搬入する時は、プラズマが発生していないためウェーハをアースに接続させるために搬送手段をアースに接続させて、ウェーハを静電チャックに吸着させている（例えば、特許文献２参照）。

特許４９３８３５２号公報特開２０１６−１７１２９２号公報特許６３０８１６５号公報

しかし、上記特許文献２に開示されている発明においては、搬送手段の面状の吸引保持面がウェーハのデバイスが形成されている面の反対面（上面）に接触している状態で搬送が行われるため、吸引保持面をウェーハの上面に接触させるとき、また、吸引保持面をウェーハの上面から離間させるときに、ウェーハの上面を傷つけてしまうことがあり上面に付いたキズがデバイスに影響を与え問題となっている。
よって、ウェーハを吸引保持し、静電チャックの吸着面に搬入する搬送装置においては、デバイスに影響が無いようにウェーハの上面を吸引保持しつつウェーハをアースに接続させ、静電チャックに搬送して吸着させる、又は、静電チャックの吸着面が保持するウェーハをデバイスに影響が無いようにして吸引保持して搬出という課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、非接触でウェーハを吸引保持し、静電チャックの吸着面にウェーハを搬入する、又は該静電チャックの吸着面が保持するウェーハを搬出する搬送装置であって、ウェーハの上面にエアを噴射させ生成された負圧でウェーハを吸引保持する吸引保持手段と、該吸引保持手段が保持したウェーハを該静電チャックに搬送する移動手段と、を備え、該吸引保持手段は、該移動手段に連結される基台と、該基台に配設しウェーハにエアを噴射させ負圧を生成し非接触でウェーハを吸引保持する非接触保持部と、該基台の中心を中心として等角度で該基台に配設する少なくとも３つのセンタリングピンと、該センタリングピンを該吸着面に対し上方向に移動可能に支持し該センタリングピンを下方向に付勢する板バネと、ウェーハのデバイスに影響しない領域に接触させアースに導通されるアースピンと、該アースピンをアースに導通させる導通手段と、備え、該センタリングピンの下面は、該基台の中心側より外周側が下がった傾斜面を形成する搬送装置である。

前記アースピンは、前記静電チャックの吸着面に対して上下方向に移動可能であると好ましい。

また、上記課題を解決するための本発明は、前記搬送装置を用いて静電チャックにウェーハを搬入する搬送方法であって、前記非接触保持部からエアを噴射させウェーハを非接触で保持し前記センタリングピンでウェーハをセンタリングして前記吸引保持手段がウェーハを保持する保持工程と、該吸引保持手段が保持したウェーハの下面と該静電チャックの吸着面とを接触させ、ウェーハのデバイスに影響しない領域に前記アースピンを接触させ、該アースピンをアースに導通させ、該静電チャックの電極に直流電圧を印加させ、該吸着面でウェーハを吸着する吸着工程と、該吸引保持手段を該吸着面から離間させる離間工程と、を備える搬送方法である。

また、本発明は、前記搬送装置を用いて静電チャックからウェーハを搬出する搬送方法であって、該静電チャックの吸着面が保持するウェーハのデバイスに影響しない領域にアースに導通する前記アースピンを接触させウェーハの電荷を除去する電荷除去工程と、該電荷除去工程後、前記非接触保持部からエアを噴射させウェーハを吸引保持する保持工程と、該静電チャックの吸着面から該吸引保持手段を離間する方向に移動させ、ウェーハの外周縁に前記センタリングピンを接触させウェーハをセンタリングするセンタリング工程と、を備える搬送方法である。

本発明に係る搬送装置は、ウェーハの上面にエアを噴射させ生成された負圧でウェーハを吸引保持する吸引保持手段と、吸引保持手段が保持したウェーハを静電チャックに搬送する移動手段と、を備え、吸引保持手段は、移動手段に連結される基台と、基台に配設しウェーハにエアを噴射させ負圧を生成し非接触でウェーハを吸引保持する非接触保持部と、基台の中心を中心として等角度で基台に配設する少なくとも３つのセンタリングピンと、センタリングピンを吸着面に対し上方向に移動可能に支持しセンタリングピンを下方向に付勢する板バネと、ウェーハのデバイスに影響しない領域に接触させアースに導通されるアースピンと、アースピンをアースに導通させる導通手段と、備え、センタリングピンの下面は、基台の中心側より外周側が下がった傾斜面を形成するため、非接触保持部がウェーハをデバイスに影響が無いように吸引保持したとき、センタリングピンの傾斜面にウェーハの外周縁が接触してセンタリングが行われる。そして、ウェーハを例えばチャンバ内の静電チャックに搬送する際、吸引保持手段の振動を受けて傾斜面をウェーハが滑り高精度にセンタリングが実施される。その後、吸引保持手段を静電チャックの上方から下降させ、静電チャックの吸着面にウェーハを保持させるときに、ウェーハをアースに接続させセンタリングされた状態で静電チャックがウェーハを吸着保持するので、静電チャックの中心とウェーハの中心とを一致させることができる。

アースピンを、静電チャックの吸着面に対して上下方向に移動可能とすることで、静電チャックの吸着面にウェーハの下面を接触させる際等において、アースピンがウェーハの上面を傷付けてしまったり、逆にアースピンがウェーハによって折られてしまったりすることが防がれる。

搬送装置を用いて静電チャックにウェーハを搬入する本発明に係る搬送方法は、非接触保持部からエアを噴射させウェーハを非接触で保持しセンタリングピンでウェーハをセンタリングして吸引保持手段がウェーハを保持する保持工程と、吸引保持手段が保持したウェーハの下面と静電チャックの吸着面とを接触させ、ウェーハのデバイスに影響しない領域にアースピンを接触させ、アースピンをアースに導通させ、静電チャックの電極に直流電圧を印加させ、吸着面でウェーハを吸着する吸着工程と、吸引保持手段を吸着面から離間させる離間工程と、を備えることで、非接触保持部がウェーハをデバイスに影響が無いように吸引保持したとき、センタリングピンの傾斜面にウェーハの外周縁が接触してセンタリングが行われる。そして、ウェーハを例えばチャンバ内の静電チャックに搬送する際、吸引保持手段の振動を受けて傾斜面をウェーハが滑り高精度にセンタリングが実施される。その後、吸引保持手段を静電チャックの上方から下降させ、静電チャックの吸着面にウェーハを保持させるときに、ウェーハをアースに接続させセンタリングされた状態で静電チャックがウェーハを吸着保持するので、静電チャックの中心とウェーハの中心とを一致させることができる。

搬送装置を用いて静電チャックからウェーハを搬出する本発明に係る搬送方法は、静電チャックの吸着面が保持するウェーハのデバイスに影響しない領域にアースに導通するアースピンを接触させウェーハの電荷を除去する電荷除去工程と、電荷除去工程後、非接触保持部からエアを噴射させウェーハを吸引保持する保持工程と、静電チャックの吸着面から吸引保持手段を離間する方向に移動させ、ウェーハの外周縁にセンタリングピンを接触させウェーハをセンタリングするセンタリング工程とを備えることで、ウェーハの電荷をデバイスに影響が無いように除去し、次いで、非接触保持部がウェーハをデバイスに影響が無いように吸引保持して、センタリングピンの傾斜面にウェーハの外周縁を接触させてセンタリングを行いつつウェーハを静電チャックから搬出できる。

ウェーハの一例を示す斜視図である。載置テーブル上に載置されているウェーハを非接触保持部が非接触で吸引保持すると共にセンタリングピンの傾斜面がウェーハの外周縁に接触しウェーハをセンタリングする状態を説明する断面図である。静電チャックを備えるプラズマエッチング装置の一例を示す縦断面図である。静電チャックの吸着面の中心と各非接触保持部が非接触で吸引保持したウェーハの中心とが略合致するように位置合わせが行われている状態を説明する断面図である。静電チャックの吸着面に向かってウェーハを吸引保持する吸引保持手段を降下させている状態を説明する断面図である。ウェーハの下面と静電チャックの吸着面とを接触させ、ウェーハのデバイスに影響しない領域に接触したアースピンをアースに導通させ、静電チャックの電極に直流電圧を印加させ、吸着面でウェーハを吸着した状態を説明する断面図である。吸引保持手段が保持するウェーハの厚みがより厚いウェーハである場合における吸着工程を説明する断面図である。静電チャックに吸着保持されている状態のウェーハを示す断面図である。静電チャックの吸着面が保持しているウェーハの上面に吸引保持手段を接近させている状態を説明する断面図である。静電チャックの吸着面が保持するウェーハのデバイスに影響しない領域にアースに導通するアースピンを接触させウェーハの電荷を除去後、非接触保持部からエアを噴射させウェーハを吸引保持する状態を説明する断面図である。静電チャックの吸着面から吸引保持手段を離間する方向に移動させ、ウェーハの外周にセンタリングピンを接触させウェーハをセンタリングする状態を説明する断面図である。吸引保持手段が保持するウェーハが直径の僅かに大きなウェーハである場合における保持工程とセンタリング工程とを説明する断面図である。

図１に示すウェーハＷは、例えば、シリコンを母材とする外形が円形の半導体ウェーハであり、その下面Ｗｂには、デバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが設けられている。デバイス領域は、直交差する複数の分割予定ラインＳで格子状に区画されており、格子状に区画された各領域にはＩＣ等のデバイスＤがそれぞれ形成されている。ウェーハＷの下面Ｗｂは、後のプラズマエッチングで使用されるエッチングガス（例えば、ＳＦ_６ガスやＣ_４Ｆ_８ガス）に対する耐性を備えるポリオレフィン等からなる図示しない保護テープが貼着されて保護されている。ウェーハＷの上面Ｗａは、例えば、既に研削加工が施された面となっており、上面Ｗａは、下面Ｗｂのデバイス領域に対応する領域Ｗａ１と、デバイスＤに影響しない領域Ｗａ２（下面Ｗｂの外周余剰領域に対応する領域）とを備えている。
なお、ウェーハＷはシリコン以外にガリウムヒ素、サファイア、窒化ガリウム又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよい。

以下に、図２に示す搬送装置２を用いて図３に示す静電チャック３の吸着面３１ａにウェーハＷを搬入する搬送方法を実施する場合の各工程について説明する。
図２において、ウェーハＷは、既に研削加工が施された上面Ｗａを上側に向けた状態で載置テーブル１０に載置された状態になっている。なお、図２以降の各図においては、ウェーハＷのデバイスＤ及び分割予定ラインＳを省略して示している。

（１）保持工程
図２に示す搬送装置２は、ウェーハＷの上面Ｗａにエアを噴射させ生成された負圧でウェーハＷを吸引保持する吸引保持手段２０と、吸引保持手段２０が保持したウェーハＷを図３に示す静電チャックに搬送する移動手段２１と、を備えている。

吸引保持手段２０は、連結部材２２０を介して水平に延在するアーム部２２１の一端の下面側に固定されている。アーム部２２１には移動手段２１が接続されており、移動手段２１は、アーム部２２１を水平面（Ｘ軸Ｙ軸平面）上において水平移動可能又は旋回移動可能にし、かつ、鉛直方向（Ｚ軸方向）に上下動可能にしている。移動手段２１は、例えば、アーム部２２１を空気圧によりＺ軸方向に上下動させるエアシリンダや、モータによりボールネジを回動させることでアーム部２２１を水平移動させるボールネジ機構等から構成されている。

吸引保持手段２０は、移動手段２１に連結される基台２００と、基台２００に配設しウェーハＷにエアを噴射させ負圧を生成し非接触でウェーハＷを吸引保持する非接触保持部２０１と、基台２００の中心を中心として等角度で基台２００に配設する少なくとも３つのセンタリングピン２０２と、センタリングピン２０２を静電チャック３の吸着面３１ａに対し上方向に移動可能に支持しセンタリングピン２０２を下方向に付勢する板バネ２４と、ウェーハＷのデバイスＤに影響しない領域Ｗａ２に接触させアースに導通されるアースピン２５と、アースピン２５をアースに導通させる導通手段２６と、備えている。

基台２００は、例えば、円形板状に形成されており、その上面中央部に連結部材２２０が接続されている。なお、基台２００の形状は、本実施形態における形状に限定されるものではない。例えば、基台２００は、その外形が円環状に形成されていてもよく、また、円環状部材や直線部材等の複数の部材から構成されていてもよい。

非接触保持部２０１は、ベルヌーイの原理を利用するものであり、例えば、基台２００の下面に周方向及び径方向に均等間隔を空けて複数配設されている。例えば、外形が円盤状の非接触保持部２０１の内部には、エア供給路２０１ａが形成されており、エア供給路２０１ａは、非接触保持部２０１の底面に形成された円環状のエア噴出口２０１ｂに連通している。また、エア供給路２０１ａには、基台２００の内部に形成された連通路２００ｃを介して、コンプレッサー等からなるエア供給源２８が連通している。なお、例えば、エア供給路２０１ａには、エア供給源２８から非接触保持部２０１に供給されたエアを加速させる環状オリフィス等が形成されていてもよい。

各センタリングピン２０２は、基台２００の上面外周領域に固定された各板バネ２４によって静電チャック３の吸着面３１ａ（図３参照）に対して上方向に移動可能に支持されている。板バネ２４は、ステンレス板バネやゴム板バネであり、基台２００の外周縁から径方向外側に所定長さ飛び出しており、該飛び出した部分の下面にセンタリングピン２０２の上端面がねじ止め又は接着固定されている。センタリングピン２０２は、本実施形態においては、基台２００に周方向に１２０度離間して３つ配設されているが、４つ以上配設されていてもよい。

センタリングピン２０２は、板バネ２４から−Ｚ方向に向かって少なくとも非接触保持部２０１の下面よりも所定距離下方の高さ位置まで延在している。センタリングピン２０２の下面は、基台２００の中心側より外周側が下がった傾斜面２０２ｂを形成している。傾斜面２０２ｂの傾斜角度は、ウェーハＷの直径及び厚みに応じて、適宜の角度（例えば、３６度〜５５度）が設定される。即ち、非接触保持部２０１が傾斜面２０２ｂに当接したウェーハＷを吸引保持するための負圧を維持できるように、非接触保持部２０１の下面とウェーハＷの上面Ｗａとの間の隙間が所定の距離になるように設定される。

アースピン２５は、例えば、導電性の材料で構成され、棒状に形成されている。アースピン２５は、本実施形態においては、基台２００の下面の外周側の領域に周方向に１８０度離間して２本配設されているが、少なくとも１本又は３本以上配設されていてもよい。また、本実施形態において、アースピン２５は、静電チャック３の吸着面３１ａに対して上下方向（例えば、Ｚ軸方向）に移動可能となっている。即ち、例えば、基台２００の下面の外周側の領域にはスプリングをはめ込むことが可能な収容孔が形成されており、該収容孔に収容されたスプリングの下端にアースピン２５の上端が固定されている。そして、アースピン２５がウェーハＷに接触して＋Ｚ方向に押されると、該スプリングが縮みアースピン２５が＋Ｚ方向に移動できる。
なお、アースピン２５を可撓性及び導電性を有する給電ケーブルや伸縮性及び導電性を有するバネ状の給電コイルとすることで、ウェーハＷと接触したアースピン２５自体が変形して静電チャック３の吸着面３１ａに対して上下方向に移動可能となっていてもよい。

アースピン２５をアースに導通させる導通手段２６は、各アースピン２５に一端が接続され他端が接地されている配線２６０と、配線２６０上に配設されたスイッチ２６１とを備えている。スイッチ２６１がオン状態になることで、アースピン２５がアースに導通される。

保持工程においては、まず、図２に示す移動手段２１によって吸引保持手段２０が基台２００の中心がウェーハＷの中心と略合致するように水平移動し、吸引保持手段２０がウェーハＷの上方に位置づけられる。さらに、非接触保持部２０１とウェーハＷの上面Ｗａとが接触しない程度の高さ位置まで吸引保持手段２０が−Ｚ方向へ降下する。

吸引保持手段２０がＺ軸方向の所定の高さ位置まで降下した後、エア供給源２８が、高圧エアを基台２００の連通路２００ｃを介して非接触保持部２０１内部のエア供給路２０１ａに供給する。非接触保持部２０１に供給されたエアは、エア供給路２０１ａ内で例えば図示しない環状オリフィスを通って加速され、エア噴出口２０１ｂからウェーハＷの上面Ｗａ上に高速で噴射される。

エア噴出口２０１ｂから噴射された高圧のエアは拡径しつつ減速していき大気圧となるため、非接触保持部２０１の下面とウェーハＷの上面Ｗａとの隙間でベルヌーイ効果が働き、非接触保持部２０１の下面の中央部分に圧力降下が発生する（負圧が生成される）。即ち、ベルヌーイ効果により、ウェーハＷの上面Ｗａ上で非接触保持部２０１の下面の中央部分に対応する領域に太矢印Ｒ１で示すように吸引力が発生する。この太矢印Ｒ１で示す吸引力が、非接触保持部２０１が非接触状態でウェーハＷを吸引保持するための吸引力となる。

複数の非接触保持部２０１がウェーハＷを非接触で吸引保持すると共に、センタリングピン２０２の傾斜面２０２ｂが吸引力により浮き上がったウェーハＷの外周縁Ｗｄに接触することで、基台２００の中心とウェーハＷの中心とが正確に合致するようにウェーハＷがセンタリングピン２０２によってガイドされつつ水平移動する（センタリングされる）。
その後、移動手段２１が吸引保持手段２０を＋Ｚ方向へと上昇させることで、搬送装置２によってウェーハＷが載置テーブル１０から搬出される。
なお、本実施形態のように、アースピン２５が静電チャック３の吸着面３１ａに対して上下方向に移動可能となっている場合には、吸引保持手段２０がセンタリングされたウェーハＷを吸引保持している状態において、アースピン２５はウェーハＷに接触していてもよい。一方、アースピン２５が静電チャック３の吸着面３１ａに対して上下方向に移動可能となっていない場合には、アースピン２５の最下端とウェーハＷの上面Ｗａとの間には所定の隙間が形成される。

（２）吸着工程
図３に示す減圧環境でウェーハＷにプラズマエッチング処理を施すプラズマエッチング装置１は、例えば、ウェーハＷを静電吸着保持する吸着面３１ａを有する静電チャック３と、静電チャック３が配設された室内を減圧する減圧手段６４を備える減圧室６と、を備えている。
ウェーハＷは、搬送装置２によってプラズマエッチング装置１の静電チャック３に搬入される。なお、静電チャック３を備えるプラズマエッチング装置１は、本実施形態のような容量結合型プラズマ方式（ＣＣＰ）の例に限定されるものではなく、誘電コイルにプラズマ発生用の高周波電力を印加し、誘電コイルに形成された磁場との相互作用により真空雰囲気とした減圧室内の処理ガスをプラズマ化する誘導結合型プラズマ方式（ＩＣＰ）、又は所定波長のマイクロ波の組み合わせで電子がサイクロトロン共振することを利用してプラズマを発生させる電子サイクロトロン共振プラズマ方式（ＥＣＲ）のものであってもよい。

静電チャック３は、例えば、減圧室６の下部に軸受け３０ａを介して上下動可能に挿通されている基軸部３０と、アルミナ等のセラミック又は酸化チタン等の誘電体で形成されるウェーハ吸着部３１とを備えており、その縦断面が略Ｔ字状になる。例えば円板状に形成されたウェーハ吸着部３１は、基軸部３０の上端側に基軸部３０と一体的に形成されており、ウェーハ吸着部３１の上面が誘電体からなりウェーハＷを保持する吸着面３１ａとなる。なお、ウェーハ吸着部３１は、セラミック等から構成された誘電体膜が別の基台上に配置されて構成されているものでもよい。

基軸部３０及びウェーハ吸着部３１の内部には、冷却水が通水する破線で示す冷却水通水路３９ａが形成されており、冷却水通水路３９ａには、冷却水供給手段３９が連通している。冷却水供給手段３９は冷却水通水路３９ａへ冷却水を流入させ、この冷却水が、静電チャック３を内部から冷却する。例えば、プラズマエッチング処理中に、冷却水供給手段３９によって、静電チャック３の吸着面３１ａの温度をウェーハＷの下面Ｗｂに貼着されている図示しない保護テープからガスが発生しない温度以下に保つことができる。

静電チャック３の内部には、電圧が印加されることにより電荷を誘起する電極３４として金属板が埋設されている。電極３４は、円形板状に形成されており、吸着面３１ａと平行に配設されており、直流電源３６のプラス端子側にスイッチ３６０及び配線３７を介して接続されている。直流電源３６のマイナス端子側は接地されている。

基軸部３０には、図３に示すように連通路３８ａが形成されており、連通路３８ａの下端側は、エジェクター等の真空発生装置である吸引源３８１にエア流路３８９を介して連通しており、エア流路３８９上には第一の開閉バルブ３８９ａが配設されている。連通路３８ａは、ウェーハ吸着部３１まで延び、ウェーハ吸着部３１の内部で複数の分岐路３８ｂに分岐している。連通路３８ａから分岐した各分岐路３８ｂは、電極３４を厚み方向（Ｚ軸方向）に向かって貫通しており、その上端は、静電チャック３の吸着面３１ａで開口している。そして、第一の開閉バルブ３８９ａが開かれた状態で吸引源３８１が作動することで、吸引源３８１が生み出す吸引力が静電チャック３の吸着面３１ａに伝達される。

例えば、エア流路３８９には、圧縮エアを供給可能なエア源３８２が第二の開閉バルブ３８９ｂを介して接続されている。エア源３８２は、静電チャック３により吸着保持されているウェーハＷを吸着面３１ａから離脱させる際に用いられる。

減圧室６の上部には、反応ガスを噴出するガス噴出ヘッド４が、軸受け４０を介して昇降自在に配設されている。ガス噴出ヘッド４の内部には、ガス拡散空間４１が設けられており、ガス拡散空間４１の上部にはガス導入路４１ａが連通し、ガス拡散空間４１の下部にはガス吐出路４１ｂが連通している。ガス吐出路４１ｂの下端は、ガス噴出ヘッド４の下面において静電チャック３側に向かって開口している。

ガス噴出ヘッド４には、ガス噴出ヘッド４を上下動させるエアシリンダ４３が接続されている。エアシリンダ４３は、例えば、内部に図示しないピストンを備え基端側（−Ｚ方向側）に底があり減圧室６の上面に固定されたシリンダチューブ４３ａと、シリンダチューブ４３ａに挿入され下端がピストンに取り付けられたピストンロッド４３ｂと、ピストンロッド４３ｂの上端に固定されガス噴出ヘッド４を支持する連結部材４３ｃとを備える。シリンダチューブ４３ａにエアが供給（または、排出）されシリンダチューブ４３ａの内部の圧力が変化することで、ピストンロッド４３ｂがＺ軸方向に上下動することに伴って、ガス噴出ヘッド４が上下動する。

ガス噴出ヘッド４の内部に形成されたガス導入路４１ａには、反応ガス供給源４５が連通している。反応ガス供給源４５は、例えば、反応ガスであるＳＦ_６、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_２Ｆ_４等のフッ素系ガスを蓄えている。なお、ガス導入路４１ａには、反応ガス供給源４５の他に、プラズマエッチング反応を支援するガスが蓄えられた図示しない支援ガス供給源が連通していてもよい。この場合、支援ガス供給源には、支援ガスとして、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスが蓄えられている。

ガス噴出ヘッド４には、整合器４７を介して高周波電源４８が接続されており、更に、接地がなされている。高周波電源４８から整合器４７を介してガス噴出ヘッド４に高周波電力を供給することにより、ガス吐出路４１ｂから吐出されたガスをプラズマ化することができる。

減圧室６の側部には、ウェーハＷの搬入出を行うための搬入出口６２と、この搬入出口６２を開閉するシャッター６２ａとが設けられている。例えば、シャッター６２ａは、エアシリンダ等のシャッター可動手段６２ｂによって上下動可能になっている。

減圧室６の下部には排気口６４ａが形成されており、この排気口６４ａには減圧手段６４が接続されている。この減圧手段６４を作動させることにより、減圧室６の内部を所定の真空度まで減圧することができる。

プラズマエッチング装置１は、ＣＰＵ及びメモリ等の記憶素子等から構成される図示しない制御部を備えており、制御部による制御の下で、エッチングガスの吐出量や時間、高周波電力等の条件、スイッチ３６０のオンオフ、及び吸引源３８１やエア源３８２の駆動等がコントロールされる。

吸着工程においては、まず、図３に示すように、減圧室６のシャッター６２ａが開かれ、移動手段２１により、ウェーハＷを吸引保持している吸引保持手段２０が、搬入出口６２を通り静電チャック３上へと移動される。そして、図４に示すように、静電チャック３の吸着面３１ａの中心と各非接触保持部２０１が非接触で吸引保持したウェーハＷの中心とが略合致するように位置合わせが行われる。なお、例えば、搬送装置２によりウェーハＷが静電チャック３上に搬送されるまでの間において、吸引保持手段２０の移動による振動をウェーハＷが受けることで、センタリングピン２０２の傾斜面２０２ｂをウェーハＷの外周縁Ｗｄが滑るため、より高精度にウェーハＷが吸引保持手段２０においてセンタリングされる。

図５に示すように、移動手段２１により、例えば、ウェーハＷの下面Ｗｂと静電チャック３の吸着面３１ａとが接触せず、かつ、センタリングピン２０２の最下端と静電チャック３の吸着面３１ａとが接触する程度の位置まで吸引保持手段２０が−Ｚ方向へ降下する。
また、第一の開閉バルブ３８９ａが開かれて吸着面３１ａが吸引源３８１に連通されてから、吸引源３８１が作動することで、吸引源３８１が生み出す吸引力が吸着面３１ａに伝達される。
なお、本実施形態のように、アースピン２５が静電チャック３の吸着面３１ａに対して上下方向に移動可能となっている場合には、図５に示すように、アースピン２５はウェーハＷの上面ＷａのデバイスＤに影響しない領域Ｗａ２に既に接触していてもよい。

移動手段２１によりさらに吸引保持手段２０が降下することで、図６に示すように、ウェーハＷの下面Ｗｂと静電チャック３の吸着面３１ａとが接触せしめられる。また、センタリングピン２０２が吸着面３１ａによって上方（略垂直方向）に押されて移動し、各センタリングピン２０２の傾斜面２０２ｂ間の水平方向における距離が広げられる。さらに、板バネ２４が、湾曲することでセンタリングピン２０２を下側に押し戻そうとする付勢力を蓄える。

センタリングピン２０２によりセンタリングされていたウェーハＷは、その中心が静電チャック３の吸着面３１ａの中心と合致した状態で吸着面３１ａに吸引保持される。また、吸引源３８１により生み出された吸引力によって、ウェーハＷの下面Ｗｂと静電チャック３の吸着面３１ａとの間に残留している空気が吸引されて除去される。

なお、基本的に、吸引源３８１により生み出され静電チャック３がウェーハＷを−Ｚ方向に引き寄せる吸引力は、ベルヌーイ効果により生じる吸引保持手段２０がウェーハＷを吸引保持する吸引力よりも大きいため、図５に示す状態において、ウェーハＷが静電チャック３の吸着面３１ａ上に垂直落下すると共に、吸着面３１ａ上で吸引保持されてもよい。ここで、ウェーハＷには±Ｚ方向に吸引力が加わっているため、ウェーハＷが垂直落下する際に、ウェーハＷが水平方向に横滑りしてしまうことは防がれる。したがって、静電チャック３に吸引保持されたウェーハＷの中心は吸着面３１ａの中心と合致した状態になる。
また、センタリングピン２０２の下面は、基台２００の中心側より外周側が下がった傾斜面２０２ｂを形成しているため、ウェーハＷが垂直落下する際に、ウェーハＷの外周縁Ｗｄが傾斜面２０２ｂを擦ることがないため、ゴミが発生しない。

例えば、本実施形態においては、ウェーハＷのデバイスＤに影響しない領域Ｗａ２にアースピン２５が接触しつつ、アースピン２５が＋Ｚ方向に押され基台２００内部に引っ込むように移動していく。なお、アースピン２５が給電ケーブルやバネ状の給電コイルである場合には、ウェーハＷのデバイスＤに影響しない領域Ｗａ２にアースピン２５が接触しつつアースピン２５自体が変形しながら移動する。

このように、本発明に係る搬送装置２において、アースピン２５が静電チャック３の吸着面３１ａに対して上下方向に移動可能であることで、静電チャック３の吸着面３１ａにウェーハＷの下面Ｗｂを接触させる際等において、アースピン２５がウェーハＷの上面Ｗａを傷付けてしまったり、逆にアースピン２５がウェーハＷによって折られてしまったりすることが防がれる。

図６に示すように、ウェーハＷのデバイスＤに影響しない領域Ｗａ２にアースピン２５が接触した状態で、導通手段２６のスイッチ２６１が入れられて、アースピン２５がアースに導通される。また、直流電源３６のスイッチ３６０をオン状態とし、直流電源３６から配線３７を介して静電チャック３に電力を供給する。即ち、電極３４に所定の直流電圧が印加されることで、電極３４上のウェーハ吸着部３１の誘電体層とウェーハＷとの間に誘電分極現象が発生し、ウェーハ吸着部３１の吸着面３１ａ近傍には正（＋）電荷が集中する。また、ウェーハＷを介して静電チャック３と接地されたアースピン２５とが接続された状態になっているため、アースピン２５を介してウェーハＷに負（−）電荷が供給されることで、ウェーハＷは吸着面３１ａとは逆極性のマイナスに帯電する。そのため、ウェーハＷと吸着面３１ａとの間に働く静電気力によって、ウェーハＷは吸着面３１ａ上に静電吸着保持される。

（３）離間工程
上記のように静電チャック３がウェーハＷを静電吸着保持した後、エア供給源２８が、高圧エアの非接触保持部２０１に対する供給を停止することで、吸引保持手段２０からウェーハＷに作用していた吸引力が無くなる。その後、移動手段２１により吸引保持手段２０が吸着面３１ａで吸着保持されたウェーハＷの上方から離間し、センタリングピン２０２が板バネ２４が蓄えていた付勢力により元の状態に戻る。

吸引保持手段２０は、図３に示す減圧室６内から退避する。そして、減圧室６の搬入出口６２をシャッター６２ａで閉め、減圧手段６４によって減圧室６内を減圧排気し真空雰囲気とする。吸引保持手段２０が退避することでウェーハＷはアースピン２５を介したアースが取られていない状態になるが、ウェーハ吸着部３１の吸着面３１ａ近傍の電荷は直ちにはなくならず、また、ウェーハＷの帯電状態は直ちには解除されない。そのため、吸着面３１ａとウェーハＷとの間には静電気力による吸着力が十分に残る。
なお、減圧室６が真空雰囲気となることで、静電チャック３によるウェーハＷの吸引保持は不可となるため、第一の開閉バルブ３８９ａが閉じられて、吸着面３１ａの吸引力が無くなる。

次いで、ガス噴出ヘッド４を下降させた後、反応ガス供給源４５からエッチングガスをガス噴出ヘッド４内のガス導入路４１ａへ供給して、各ガス吐出路４１ｂの開口から、静電チャック３に吸着保持されているウェーハＷの上面Ｗａ全面に向かって均一に噴出させる。

減圧室６内にエッチングガスを導入するとともに、高周波電源４８からガス噴出ヘッド４に高周波電力を印加して、ガス噴出ヘッド４と静電チャック３との間に高周波電界を生じさせ、エッチングガスをプラズマ化させる。プラズマ化したエッチングガスは、ウェーハＷの上面Ｗａをエッチングしていく。また、プラズマの発生により、再びウェーハＷはアースが取られている状態になるため、静電チャック３がウェーハＷを充分に静電吸着する状態が維持される。

本発明に係る搬送装置２において、センタリングピン２０２は、板バネ２４によって静電チャック３の吸着面３１ａに対し上方向に移動可能に支持されているため、吸着面３１ａに接触したセンタリングピン２０２は上方に退避することができる。即ち、例えば特許文献３に記載されている静電チャックのように、静電チャックの吸着面上にセンタリングピンを収容させるための収容孔を形成する必要がない。したがって、静電チャック３の吸着面３１ａを平面で形成することができるため、ウェーハＷにプラズマエッチングを行う際に、静電チャック３の吸着面３１ａ上で反応ガスの気流の乱れが発生しないため、ウェーハＷにエッチング班等を生じさせないようにすることが可能となる。

なお、本発明に係る搬送装置２を用いて静電チャック３にウェーハＷを搬入する搬送方法は、上記実施形態に限定されるものではない。また、添付図面に図示されている搬送装置２及び静電チャック３等の構成についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

例えば、図７は、静電チャック３にウェーハＷを搬入する搬送方法における吸着工程を説明する断面図である。図７に示すウェーハＷ２は、図１〜図６に示すウェーハＷよりも厚みが大きいワークである。ウェーハＷ２は、例えば、キャリアプレートがウェーハに貼り合わされたウェーハ等であってもよい。

このように吸引保持手段２０が保持するウェーハの厚みがウェーハＷ２のように厚くなった場合においても、非接触保持部２０１の下面とウェーハＷ２の上面Ｗ２ａとの隙間でベルヌーイ効果が働き、ウェーハＷ２を吸引保持するための吸引力を発生させるためには、該隙間を吸引保持手段２０がウェーハＷが吸引保持した際と同様の距離に保つ必要がある。よって、静電チャック３の吸着面３１ａの中心と非接触保持部２０１が吸引保持したウェーハＷ２の中心とを同軸上に位置づけてから、移動手段２１により吸引保持手段２０を吸着面３１ａに接触させて停止させる際の停止高さ位置、即ち、ウェーハＷ２の下面Ｗ２ｂの高さ位置が変わる。
ここで、搬送装置２は予めウェーハＷ２の厚みについての情報（設定値）を認識しているので、該設定値から吸引保持手段２０の停止させる適切な高さ位置が定められることで、過度に吸引保持手段２０が降下してウェーハＷ２のデバイスＤに非接触保持部２０１が接触してしまいデバイスＤが破損するといった事態が生じないようになる。

ウェーハＷの上面Ｗａのプラズマエッチングを適宜行った後、図３に示すガス噴出ヘッド４に対する高周波電力の印加を止めて、減圧室６内のエッチングガスを排気口６４ａから減圧手段６４により排気し、減圧室６の内部にエッチングガスが存在しない状態とする。次いで、搬入出口６２のシャッター６２ａを開いて減圧室６内の真空雰囲気を解除してから、搬送装置２によりウェーハＷを静電チャック３から搬出する。
以下に、図３に示す搬送装置２を用いて、図８に示すウェーハＷを静電吸着している静電チャック３からウェーハＷを搬出する搬送方法を実施する場合の各工程について説明する。

（４）電荷除去工程
図９に示すように、移動手段２１により吸引保持手段２０が減圧室６（図９においては不図示）内の静電チャック３に吸着保持されているウェーハＷ上へと移動され、基台２００の中心が静電チャック３で吸着保持されたウェーハＷの中心と略合致するように位置合わせが行われる。

さらに、非接触保持部２０１とウェーハＷの上面Ｗａとが接触しない程度の高さ位置まで吸引保持手段２０が−Ｚ方向へ降下する。この状態において、ウェーハＷの外周縁Ｗｄは、センタリングピン２０２の傾斜面２０２ｂによって囲繞された状態になる。また、例えば、アースピン２５がウェーハＷのデバイスＤに影響しない領域Ｗａ２に接触する。
なお、図９に示すように、センタリングピン２０２の最下端が静電チャック３の吸着面３１ａに接触した状態で、ウェーハＷの外周縁Ｗｄとセンタリングピン２０２の傾斜面２０２ｂとが接触しないように傾斜面２０２ｂが形成されているとよい。

図１０に示すように、移動手段２１によりさらに吸引保持手段２０が降下することで、センタリングピン２０２が吸着面３１ａによって上方（略垂直方向）に押されて移動し、各センタリングピン２０２の傾斜面２０２ｂ間の水平方向における距離が広げられる。板バネ２４は、湾曲することでセンタリングピン２０２を下側に押し戻そうとする付勢力を蓄える。
吸引保持手段２０のセンタリングピン２０２は、板バネ２４によって基台２００の下面に対して上方向に移動可能であるため、非接触保持部２０１がウェーハＷを適切に非接触で吸引保持できる所定の高さ位置まで、吸引保持手段２０を静電チャック３によって妨げられることなくウェーハＷに対して近づけることができる。

図１０に示すように、直流電源３６のスイッチ３６０をオフ状態として、直流電源３６からの配線３７を介した静電チャック３への電力の供給を停止する。静電チャック３の電極３４に対する電圧の印加を止めても、ウェーハ吸着部３１の吸着面３１ａ近傍の正（＋）電荷は直ちにはなくならず、また、ウェーハＷの負電位の帯電状態は直ちには解除されない。この状態で、吸着面３１ａからウェーハＷを離脱させようとすると、離脱されにくく、また、剥離帯電等の下面Ｗｂに形成されたデバイスＤに悪影響を及ぼす現象も発生する。
そこで、ウェーハＷのデバイスＤに影響しない領域Ｗａ２にアースピン２５が接触した状態で、導通手段２６のスイッチ２６１が入れられて、アースピン２５がアースに導通される。その結果、ウェーハＷから負（−）電荷が除去されていく。そして、ウェーハＷに対する除電が充分に行われることで、電荷除去工程が完了する。

（５）保持工程
電荷除去工程を実施した後、図１０に示すように、第二の開閉バルブ３８９ｂが開かれた状態でエア源３８２からエア流路３８９にエアが供給される。該エアは、静電チャック３の吸着面３１ａから上方に向かって噴出し、このエアの噴出圧力でウェーハＷを吸着面３１ａから押し上げ、吸着面３１ａとウェーハＷとの間に残存する真空吸着力を排除し、ウェーハＷを静電チャック３から確実に離脱可能とする。

例えば、上記静電チャック３に対するエアの供給と並行して、エア供給源２８が、各非接触保持部２０１にエアを供給することで、ウェーハＷの上面Ｗａ上で非接触保持部２０１の下面の中央部分に対応する領域に上方へ向かう吸引力が発生する（負圧が生成する）。その結果、複数の非接触保持部２０１がウェーハＷを非接触で吸引保持する。

（６）センタリング工程
図１１に示すように、移動手段２１が吸引保持手段２０を＋Ｚ方向へと上昇させて静電チャック３の吸着面３１ａから離間させることで、搬送装置２によって、ウェーハＷが静電チャック３から搬出される。また、センタリングピン２０２が、板バネ２４が蓄えていた付勢力により元の状態に戻ろうとし、各センタリングピン２０２の傾斜面２０２ｂ間の水平方向における距離が元の距離まで縮まろうとするため、センタリングピン２０２の傾斜面２０２ｂが吸着面３１ａから浮き上がったウェーハＷの外周縁Ｗｄに接触することで、基台２００の中心とウェーハＷの中心とが正確に合致するようにウェーハＷがセンタリングピン２０２によってガイドされる（センタリングされる）。
そして、移動手段２１により、ウェーハＷを吸引保持する吸引保持手段２０が減圧室６（図１１においては不図示）外へと移動される。

なお、本発明に係る搬送装置２を用いて静電チャック３からウェーハＷを搬出する搬送方法は、上記実施形態に限定されるものではない。また、添付図面に図示されている搬送装置２及び静電チャック３等の構成についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

例えば、図１２は、静電チャック３の吸着面３１ａが吸着保持しているウェーハＷ１を静電チャック３から搬出する搬送方法における保持工程及びセンタリング工程を説明する断面図である。図１２に示すウェーハＷ１は、図８〜図１１に示すウェーハＷよりも僅かに直径が大きいウェーハである。このように吸引保持手段２０が保持するウェーハの直径がウェーハＷ１のように僅かに大きくなった場合であっても、非接触保持部２０１が非接触でウェーハＷ１を吸引保持すると共にセンタリングピン２０２の傾斜面２０２ｂをウェーハＷ１の外周縁Ｗ１ｄに接触させウェーハＷ１をセンタリングさせることができる。

即ち、非接触保持部２０１の下面とウェーハＷ１の上面Ｗ１ａとの隙間でベルヌーイ効果が働き、ウェーハＷ１を吸引保持するための吸引力を発生させるためには、該隙間を所定の距離に保つ必要がある。ここで、搬送装置２は、静電チャック３の吸着面３１ａに対し上方向に移動可能にセンタリングピン２０２を支持しセンタリングピン２０２を下方向に付勢する板バネ２４を備えている。そのため、保持工程において、ウェーハＷ１の外周縁Ｗ１ｄにセンタリングピン２０２の傾斜面２０２ｂが接触した後も、各センタリングピン２０２の傾斜面２０２ｂ間の水平方向における距離が、傾斜面２０２ｂがウェーハＷ１の外周縁Ｗ１ｄに接触した状態を維持しつつ広がることで、該隙間が所定の距離になるようにウェーハＷ１の上面Ｗ１ａを非接触保持部２０１の下面に近づけることができる。

さらに、図１２に示すように、吸引保持手段２０を静電チャック３の吸着面３１ａから離間させ吸着面３１ａからウェーハＷ１を搬出する際においても、板バネ２４によってセンタリングピン２０２は下方向に付勢される、即ち、各センタリングピン２０２の傾斜面２０２ｂ間の水平方向における距離が元の距離まで縮まろうとするため、傾斜面２０２ｂがウェーハＷ１の外周縁Ｗ１ｄに接触した状態が維持されて、吸引保持手段２０においてウェーハＷ１がセンタリングされる。

Ｗ：ウェーハＷａ：ウェーハの上面Ｗａ１：デバイス領域Ｓ：分割予定ラインＤ：デバイスＷａ２：デバイスに影響しない領域
２：搬送装置２０：吸引保持手段２００：基台２００ｃ：連通路
２０１：非接触保持部２０１ａ：エア供給路２０１ｂ：エア噴出口
２０２：センタリングピン２０２ｂ：センタリングピンの傾斜面
２１：移動手段２２０：連結部材２２１：アーム部
２４：板バネ２５：アースピン２６：導通手段２８：エア供給源
１：プラズマエッチング装置
４：ガス噴出ヘッド４０：軸受け４１：ガス拡散空間４１ａ：ガス導入路４１ｂ：ガス吐出路４３：エアシリンダ４５：反応ガス供給源４７：整合器４８：高周波電源
３：静電チャック３０：基軸部３０ａ：軸受け３１：ウェーハ吸着部３１ａ：吸着面３４：電極３６：直流電源３６０：スイッチ３７：配線
３８ａ：連通路３８１：吸引源３８９：エア流路３８９ａ：第一の開閉バルブ
３８２：エア源３８９ｂ：第二の開閉バルブ
３９：冷却水供給手段３９ａ：冷却水通水路
６：減圧室６２：搬入出口６２ａ：シャッター６２ｂ：シャッター可動手段
６４：減圧手段６４ａ：排気口

Claims

非接触でウェーハを吸引保持し、静電チャックの吸着面にウェーハを搬入する、又は該静電チャックの吸着面が保持するウェーハを搬出する搬送装置であって、
ウェーハの上面にエアを噴射させ生成された負圧でウェーハを吸引保持する吸引保持手段と、
該吸引保持手段が保持したウェーハを該静電チャックに搬送する移動手段と、を備え、
該吸引保持手段は、該移動手段に連結される基台と、該基台に配設しウェーハにエアを噴射させ負圧を生成し非接触でウェーハを吸引保持する非接触保持部と、該基台の中心を中心として等角度で該基台に配設する少なくとも３つのセンタリングピンと、該センタリングピンを該吸着面に対し上方向に移動可能に支持し該センタリングピンを下方向に付勢する板バネと、ウェーハのデバイスに影響しない領域に接触させアースに導通されるアースピンと、該アースピンをアースに導通させる導通手段と、備え、
該センタリングピンの下面は、該基台の中心側より外周側が下がった傾斜面を形成する搬送装置。
前記アースピンは、前記静電チャックの吸着面に対して上下方向に移動可能な請求項１記載の搬送装置。
請求項１記載の搬送装置を用いて静電チャックにウェーハを搬入する搬送方法であって、
前記非接触保持部からエアを噴射させウェーハを非接触で保持し前記センタリングピンでウェーハをセンタリングして前記吸引保持手段がウェーハを保持する保持工程と、
該吸引保持手段が保持したウェーハの下面と該静電チャックの吸着面とを接触させ、ウェーハのデバイスに影響しない領域に前記アースピンを接触させ、該アースピンをアースに導通させ、該静電チャックの電極に直流電圧を印加させ、該吸着面でウェーハを吸着する吸着工程と、
該吸引保持手段を該吸着面から離間させる離間工程と、を備える搬送方法。
請求項１記載の搬送装置を用いて静電チャックからウェーハを搬出する搬送方法であって、
該静電チャックの吸着面が保持するウェーハのデバイスに影響しない領域にアースに導通する前記アースピンを接触させウェーハの電荷を除去する電荷除去工程と、
該電荷除去工程後、前記非接触保持部からエアを噴射させウェーハを吸引保持する保持工程と、
該静電チャックの吸着面から該吸引保持手段を離間する方向に移動させ、ウェーハの外周縁に前記センタリングピンを接触させウェーハをセンタリングするセンタリング工程と、を備える搬送方法。