JP2022169079A

JP2022169079A - ウエハ搬送装置

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Publication number: JP2022169079A
Application number: JP2021074900A
Authority: JP
Inventors: 建王; Ken O; 史郎塩尻; Shiro Shiojiri; 真輔井上; Shinsuke Inoue
Original assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Current assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Priority date: 2021-04-27
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2022-11-09
Anticipated expiration: 2041-04-27
Also published as: JP7371662B2

Abstract

【課題】ウエハ離脱時のウエハの跳ねを抑制するだけでなく、ウエハ径方向での位置ずれも抑制することのできる、ウエハ搬送装置を提供する。【解決手段】ウエハ搬送装置Ｈは、搬送アーム１と、搬送アーム１に取り付けられてウエハ搬送時にウエハ下端を支持するウエハ支持部材２と、静電チャックからのウエハＷの離脱時にウエハの上面に当接されるウエハ押えピン３と、静電チャックからのウエハＷの離脱時にウエハの側方に位置するガイド部材４とを備える。【選択図】図２

Description

静電チャックとの間でウエハの受け渡しを行うウエハ搬送装置に関する。

静電チャックからウエハを離脱する際、ウエハ処理時に生じたウエハにかかる応力が一挙に解放されることでウエハに跳ねが生じてしまう。また、ウエハ裏面にレジスト膜がついている場合には、ウエハと静電チャックとの間にウエハ処理中にレジスト膜から放出されたガスが溜まることから、ウエハ離脱時のウエハの跳ねは一層大きなものになる。

ウエハ跳ねへの対策として、特許文献１ではウエハの上面に弾性支持されたピンを押し当てた状態で、静電チャックの吸着電圧をオフにしてウエハを静電チャックから離脱させることが行われている。

特開２０１５－１５３３０

ピンの押し当てによってウエハの跳ねは防げるものの、離脱時の衝撃によってウエハがその径方向に位置ずれすることが懸念される。
ウエハの径方向への位置ずれが大きい場合、ウエハの受け渡し後の搬送時にウエハが脱落する等の支障を来してしまう。

そこで、ウエハ離脱時のウエハの跳ねを抑制するだけでなく、ウエハ径方向での位置ずれも抑制することのできる、ウエハ搬送装置を提供する。

ウエハ搬送装置は、
搬送アームと、
前記搬送アームに取り付けられてウエハ搬送時にウエハ下端を支持するウエハ支持部材と、
静電チャックからのウエハの離脱時にウエハの上面に当接されるウエハ押えピンと、
静電チャックからのウエハの離脱時にウエハの側方に位置するガイド部材とを備えている。

上記構成のウエハ搬送装置であれば、ウエハ押えピンでウエハ上面を押さえつつ、ガイド部材でウエハ径方向でのウエハの位置ずれを抑制することができるので、静電チャックからウエハを離脱する際のウエハの跳ねとウエハ径方向での位置ずれの両方を抑制することが可能となる。

前記ウエハ押えピンと前記ガイド部材は、前記搬送アームに取り付けられている、ことが望ましい。

ウエハ押えピンとガイド部材が搬送アームに取り付けられていれば、これらの部材がウエハ処理の障害になることがない。また、ウエハ処理時のイオンビームやプラズマ等に曝されることもないので、部材の長寿命化を図ることができる。

前記ガイド部材は、静電チャックからのウエハの離脱時にウエハの側面と対向する傾斜面を有している、ことが望ましい。

上記構成であれば、ウエハ離脱時のウエハ径方向での位置ずれをより確実に抑制することができる。

前記ガイド部材は、ウエハの外形よりも大きな外形を有する天板と前記天板から下方に向けて突出した位置規制部を有している。

上記構成であれば、ウエハ周方向の複数位置でウエハ径方向での位置ずれを容易に抑制することができる。また、ガイド部材の着脱にかかるメンテナンスが簡便となる。

前記天板は切欠きを有し、
前記ウエハ押えピンは前記切欠きを通して、前記搬送アームの下方に向けて突出している、ことが望ましい。

上記構成であれば、ウエハ押えピンとガイド部材の取り付け、取り外しを独立して行うことができる。また、ウエハの位置規制に利用する部材の高さ方向での寸法の小型化を図ることができる。

前記ウエハは周端にリブを備えたリブ付きウエハであって、
前記ウエハ押えピンは前記ウエハのリブに対応した位置に配置されていることが望ましい。

リブ付き部分はウエハの剛性を担保するために設けられていて、リブ付きウエハのリブ部分は最終的には取り除かれる。よって、リブ部分が傷ついても途中の製造工程にはほとんど影響しない。

ウエハ押えピンでウエハ上面を押さえつつ、ガイド部材でウエハ径方向でのウエハの位置ずれを抑制することができるので、静電チャックからウエハを離脱する際のウエハの跳ねとウエハ径方向での位置ずれの両方を抑制することが可能となる。

ウエハ搬送装置を具備するイオン注入装置の構成例を示す平面図ウエハ搬送装置の構成例を示す平面図図２記載のＡ－Ａ線での断面図図３記載の破線Ｃ部分の要部拡大図位置規制部の変形例リブ付きウエハを取り扱う際の説明図ウエハ搬送装置の別の構成例を示す平面図図７記載のＢ－Ｂ線での断面図ウエハ搬送装置の他の構成例を示す要部拡大図

図１はウエハ搬送装置Ｈを備えたイオン注入装置ＩＭの構成例を示す平面図である。イオン注入装置ＩＭは、イオン源１１からスポット状のイオンビームＩＢを引き出して、分析電磁石１２と分析スリット１３を通過させることで、イオンビーム中に含まれている不要なイオンを分析する。
質量分析後、磁場あるいは電場のスキャナー１４でイオンビームＩＢを一方向に走査して、コリメータマグネット１５を通過させることでイオンビームＩＢの進行方向を一方向に揃え、平行なイオンビームＩＢとして処理室１６に導入する。

処理室１６では、図示されない駆動機構によって図の奥手前方向へイオンビームＩＢを横切るようにプラテンＰに支持されたウエハＷが機械的に走査されることでウエハＷへのイオン注入処理が実施される。

処理室１６内でのウエハＷの搬送については、ウエハ搬送装置Ｈを用いて行われる。具体的には、ウエハ搬送装置Ｈは独立旋回可能な２つの搬送アーム１を有している。独立旋回可能な２つの搬送アーム１は、その下端にウエハＷの外周端を支持するウエハ支持部材２を備えている。
不図示の駆動機構を用いてウエハ搬送装置Ｈが搬送アーム１をＺＸ平面で図示される矢印の方向へ旋回させることで、真空予備室１７とプラテンＰとの間でウエハＷの受け渡しが行われる。

プラテンＰへのウエハＷの受け渡し時、不図示の回転機構によってプラテンＰは図のＸ方向を回転軸として回転されて、ウエハＷを把持したプラテンＰのウエハ把持面が上向きとなる。
なお、プラテンＰは、ウエハＷを吸着支持するための図示されない静電チャックを備えている。

処理済みウエハＷをプラテンＰから搬送する際、プラテンＰのウエハ把持面が上向きとなり、その上方にいずれか一方の搬送アーム１が旋回し、配置される。
その後、搬送アーム１に対してプラテンＰがＹ方向へ移動して、プラテンＰに保持されているウエハＷが図示されない搬送アーム１上のウエハ押えピンとガイド部材に当接した状態で、静電チャックでのウエハＷの吸着が停止される。
本発明で後述する静電チャックからのウエハの離脱とは、ウエハＷの吸着電圧を停止したり、吸着電圧を減少させたりして、吸着電圧を変化させて処理済みウエハを静電チャックから離脱させるときの操作のことである。

図２乃至図４を用いて、ウエハ搬送装置Ｈの具体的な構成について説明する。図３は、図２に記載のＡ－Ａ線での断面図である。破線で描かれるウエハ支持部材２は、図示される搬送アーム１とはＸ方向と反対側の異なる位置に配置されている。

図２は、ウエハ搬送装置Ｈの一方の搬送アーム１を図１のプラテンＰの位置まで移動させ、搬送アーム１を上方から見たときの平面図である。ウエハ搬送装置Ｈは、搬送アーム１と、搬送アーム１に取り付けられてウエハ搬送時にウエハ下端を支持するウエハ支持部材２とを備えている。
後述する図４と同様に、ウエハＷとの位置関係がわかるように、静電チャックからのウエハの離脱時におけるウエハが一点鎖線で描かれている。

ウエハ支持部材２は、特許文献１に開示されている搬送アーム下方に設けられた基板受け部と同様の部材で、図３に示すように搬送アーム１より下方（Ｙ方向と反対側）に取り付けられる部材で、その端部にはウエハ下端を支持するための段差が設けられている。

ウエハ搬送装置Ｈは、さらにウエハ押えピン３とガイド部材４を備えている。ウエハ押えピン３は、例えば、図２のように４箇所でウエハ上面に押し当てられる部材である。搬送アーム１に対して間接的に取り付けられている。ウエハ押えピン３にはシリコンやカーボン等の材料が使用されている。特許文献１のように、図示されないコイルバネや板バネ等により下方（Ｙ方向と反対側）に向けて付勢されている。

ガイド部材４は、図３に図示されているように搬送アーム１の下方で搬送アーム１に固定されている。また、ガイド部材４は、図２に図示されるように、ウエハＷの外形よりも大きな外形を有する天板４１を有している。なお、ここで言う天板４１の外形とは、後述する切欠きを除く場所での外形のことである。ウエハＷの外形よりも大きな外形を有する天板４１とは、簡単に言えば、後述する切欠き箇所を除き、天板４１がウエハＷの上面を覆っていることを意味している。
また、図３に描かれているように、天板４１は、天板４１の周縁から下方に向けて延出された位置規制部４２を有している。この位置規制部４２は、天板４１の周囲に沿って設けられている。また、位置規制部４２は傾斜面４３を有している。この傾斜面４３は、後述する図４に図示されるように、静電チャックからのウエハの離脱時にウエハＷの側面と対向している。

天板４１には、図２に示す切欠き４４が形成されている。この切欠き４４を通じてウエハ押えピン３が、搬送アーム１の下方（Ｙ方向と逆側の方向）に向けて突出している。この構成により、ウエハ押えピン３とガイド部材４との独立した着脱が可能となり、メンテナンス性が向上する。
また、ウエハの位置規制に利用する部材（ウエハ押えピン３とガイド部材４）の高さ方向（Ｙ方向）での寸法の小型化を図ることができる。

図４は、図３に記載の破線Ｃで囲まれる部位を拡大した要部拡大図である。
静電チャックからのウエハＷの離脱時、ウエハＷの上面にはウエハ押えピン３が当接している。また、円形のウエハＷの径方向（Ｚ方向）では、天板４１から延設された位置規制部４２の傾斜面４３がウエハＷに当接している。なお、傾斜面４３は、天板４１の周方向において湾曲している。

ウエハ押えピン３と位置規制部４２に対してウエハＷが、図４に示す状態にあるとき、静電チャックからウエハＷを離脱することで、ウエハＷの跳ねとウエハ径方向での位置ずれの両方を抑制することが可能となる。

本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態に様々な変更を加えることができる。

位置規制部４２について、例えば、図５に示す構成を採用してもよい。図５は、図４と同様の要部拡大図である。図５では、位置規制部４２は天板４１から垂直に延出されていて、図４に示す傾斜面４３を有していない。図５に示す傾斜面４３を有していない位置規制部４２を採用しても、ウエハＷの径方向での位置ずれを抑制することができる。
ただし、ウエハＷの径方向での位置ずれをより少なくするという意味では、図４に示す傾斜面４３を有する構成を採用する方が望ましい。

ウエハＷの静電チャックからの離脱操作前に、プラテンＰを上方（Ｙ方向）へ移動させる。プラテンＰの移動の際、プラテンＰと位置規制部４２との物理的な干渉を避けるためには、ウエハＷの側面と位置規制部４２との間のギャップＧをゼロにすることは困難である。このことから、ウエハＷと位置規制部４２との間にはいくらかのギャップＧを設けなければならず、このギャップＧの分だけウエハＷの径方向への位置ずれが発生する恐れがある。

図６には、静電チャックからリブ付きウエハを離脱させるときの様子が描かれている。リブ付きウエハは、厚みが非常に薄いウエハに剛性を持たせるためにウエハ外周部にリブが形成されたウエハとして知られている。
半導体の製造工程において、リブ付きウエハのリブ部分は最終的には取り除かれるため、リブ部分が傷ついても途中の製造工程にはほとんど影響しない。このことから、図６ではウエハ押えピン３がリブ部分に当接するように、ウエハ押えピン３が配置されている。

その他、ウエハ押えピン３の本数は４本に限らず、１本以上設けられていればよい。望ましくは、受け渡しされるウエハの中心部に対してピン配置を対称形にし、ウエハＷの上面を均等に押圧できる構成にしておく。

位置規制部４２は、天板４１の切欠き４４を除く全周に設けられている必要はなく、部分的に設けられていてもよい。
また、ガイド部材４は、天板４１と位置規制部４２で構成する必要はなく、搬送アーム１から下方に向けて延長された棒状や板状の部材だけで構成してもよい。その他、図７と図８に示す構成であってもよい。

図７は、ウエハ搬送装置Ｈについての別の構成例を示す平面図である。図８は、図７に記載のＢ－Ｂ線での断面図である。ここでは図２乃至図４で説明した構成との相違点についてのみ説明する。

図７、図８では、搬送アーム１にウエハ支持部材２を取り付ける部材に、位置規制部４２を設けている。この構成でも、ウエハ径方向での位置ずれを抑制することができる。また、天板４１がないので、その分の部材費用が安くなる点でメリットがある。

たたし、ガイド部材４として複数独立したものを搬送アーム１に取り付けるよりも、これまでの実施形態で説明した天板４１と位置規制部４２とで構成されるガイド部材４を用いた方が取り付けや位置調整にかかる作業性は各段に向上する。また、天板４１を用いた構成を採用することで、搬送アーム１からＸ方向に離間した場所でウエハ径方向での位置ずれを抑制することができる。

天板４１には、ウエハ押えピン３を挿通するための切欠き４４が形成れていたが、これ以外の目的で天板４１に切欠きや孔が形成されていてもよい。
例えば、搬送アーム１の上方からセンサでウエハの位置を検出するために、ウエハ位置検出用の孔を天板４１に形成しておいてもよい。また、図１に示した２本の独立旋回可能な搬送アーム１同士の物理的な干渉をさけるために、天板４１に切欠きが形成されていてもよい。
なお、天板４１の外形は、ウエハの外形と同様に円形であることが望ましいが、矩形や楕円形であっても構わない。

上記実施形態では、搬送アーム１にウエハ押えピン３とガイド部材４を取り付ける構成であったが、プラテンＰにガイド部材４を取り付ける構成にしてもよい。
ただし、プラテンＰにガイド部材４を取り付けた場合、プラテンＰに支持されるウエハＷの処理に悪影響を及ぼすことが懸念される。例えば、図１のイオン注入装置ＩＭでは、ウエハ押えピン３がウエハＷの厚み寸法よりも長ければ、プラテンＰをチルトさせたときにウエハ面上にピンの影ができ、部分的にイオン注入が実施できないといった不具合が生じる。また、プラテンＰにウエハ押えピン３があれば、ウエハ押えピン３がウエハ処理中のイオンビームやプラズマなどに曝されることになり、ウエハ押えピン３の寿命が短くなるといった不具合も生じる。

搬送アーム１にウエハ押えピン３とガイド部材４を間接的に取り付ける構成であったが、取付用の部材を用意せず、これらの部材を搬送アーム１に対して直接取り付ける構成であってもよい。
また、図９の要部拡大図に描かれているように、位置規制部４２と同様に、ウエハ支持部材２が取り付けられる搬送アーム１の下方の部材にウエハ押えピン３を取り付けてもよい。

位置規制部４２の傾斜面４３については、上方下方のいずれに向いていてもいいが、プラテンＰが下方から上方に移動することを考慮すれば、傾斜面４３は、図の下方（Ｙ方向と逆方向の重力方向）に向けて傾斜していることが望ましい。

上記実施形態では、ウエハ搬送装置Ｈの構成として、独立可能な２本の搬送アーム１を例に挙げて説明したが、搬送アーム１の本数は１本でもいい。また、搬送アーム１をＺＸ平面内で回転させる構成に代えて、装置構成に応じて直線方向へ移動する構成に変更されてもよい。

上記実施形態では、天板４１の周縁から下方に向けて位置規制部４２を突出させていたが、天板４１の周縁以外の場所、具体的には周縁から中央側の場所から下方に向けて位置規制部４２を突出させる構成にしてもよい。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

Ｈウエハ搬送装置
１搬送アーム
２ウエハ支持部材
３ウエハ押えピン
４ガイド部材
４１天板
４２位置規制部
４３傾斜面
Ｐプラテン

Claims

搬送アームと、
前記搬送アームに取り付けられてウエハ搬送時にウエハ下端を支持するウエハ支持部材と、
静電チャックからのウエハの離脱時にウエハの上面に当接されるウエハ押えピンと、
静電チャックからのウエハの離脱時にウエハの側方に位置するガイド部材とを備えるウエハ搬送装置。
前記ウエハ押えピンと前記ガイド部材は、前記搬送アームに取り付けられている請求項１記載のウエハ搬送装置。
前記ガイド部材は、静電チャックからのウエハの離脱時にウエハの側面と対向する傾斜面を有している請求項１または２記載のウエハ搬送装置。
前記ガイド部材は、ウエハの外形よりも大きな外形を有する天板と前記天板から下方に向けて突出した位置規制部を有している請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置。
前記天板は切欠きを有し、
前記ウエハ押えピンは前記切欠きを通して、前記搬送アームの下方に向けて突出している請求項４記載のウエハ搬送装置。
前記ウエハは周端にリブを備えたリブ付きウエハであって、
前記ウエハ押えピンは前記ウエハのリブに対応した位置に配置されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載のウエハ搬送装置。