JP3050643B2 - ウエハの位置決め用装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空雰囲気内でウエハ
の向き及び位置を計測し、あるいは更に修正するための
ウエハの位置決め用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体ウエハを処理あるいは検査
する場合、ウエハには結晶の方向性があるため、ウエハ
の向き（オリエンテーションフラットの向き）について
位置決めを必要とすることがある。また、ウエハを処理
装置に確実に固定するために正確に位置を合わせる必要
がある。

【０００３】このため従来では、例えばイオン注入装置
を例に挙げると、大気中に設置された位置決め用装置の
回転自在な保持台上に一旦ウエハを載置し、例えば真空
吸着を利用してウエハを保持台に吸着固定した後、当該
保持台を回転させてウエハの向き及び中心位置を計測す
ると共にそのずれ分を修正し、次いで保持台上のウエハ
をロードロック室を介して真空処理室内の載置部に搬送
するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところでシステムの効
率化等を図る上では、ウエハの向きの計測等を大気側で
行う代りに真空雰囲気内で行った方が有利であると考え
られる場合がある。

【０００５】例えばロードロック室内に上述の位置決め
用装置を持ち込めば、ウエハの持ちかえ回数が低減で
き、これによりパーティクルの発生が防止でき、また真
空引き中に計測を行なうことによりスループットの向上
といった利点が得られる。更に、繰り返し使用されるダ
ミーウエハを大気との間を往復させることなく真空処理
室内に収納しておくことができる等の利点がある。

【０００６】しかしながら位置決め用装置を真空雰囲気
内に持ち込むことは現実的には非常に困難である。何故
ならば真空雰囲気内では、保持台にウエハを保持するに
あたって真空吸着を用いることができないため、例えば
摩擦係数の大きなラバー等を使用してスリップを防止す
る方法が考えられるが、この方法では、ラバーの汚れが
ウエハに付着するし、また化学的なコンタミネーション
も問題になる他、回転速度あるいは加速度を大きくする
とウエハが滑って位置ずれを起こし、場合によっては脱
落破損することもあり、振動が大きい場合にも同様の問
題が起こる。

【０００７】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、その目的は、ロードロック中や真空雰囲気
内においてウエハの向き及び位置ずれの計測やその修正
を確実に行うことができるウエハの位置決め用装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、回転
自在な保持台の上にウエハを載せ、この保持台を回転さ
せてウエハの向き及び位置ずれを計測するウエハの位置
決め用装置において、前記保持台に設けられ、ウエハを
静電吸着するための誘電体よりなる吸着層と、前記吸着
層の表面より下方位置にて、当該吸着層の面方向に互い
に離間して配置された少なくとも３個の電極部と、前記
電極部間のいずれかに零以上の電圧が常に印加されるよ
うに、前記電極部間に夫々互いに位相をずらした交流電
圧を印加する交流電源部と、前記電極部間への電圧の印
加、停止を制御する制御部と、を有することを特徴とす
る。

【０００９】請求項２の発明は、真空雰囲気内に設けら
れた回転自在な保持台の上にウエハを載せ、この保持台
を回転させてウエハの向き及び位置ずれを計測するウエ
ハの位置決め用装置において、 前記保持台に設けられ、
ウエハを吸着するための誘電体よりなる吸着層と、 互に
横方向に離間して配置された複数の電極部と、 前記電極
部に電圧を印加する電源部と、 前記電極部間への電圧の
印加、停止を制御する制御部と、を有し、 前記電極部と
外部からの配線との接続部分が真空雰囲気内に位置して
おり、真空雰囲気の圧力が真空放電を起こす圧力範囲内
では前記電極部間への電圧印加を停止することを特徴と
する。

【００１０】

【作用】電極部間に直流または交流電圧を印加すると導
電体であるウエハとの間に静電力が働き吸着される。そ
して例えば電極部を３つ設けてこれらの間に三相交流電
圧を印加すると、常に静電力が働きウエハが保持台に強
固に保持される。また電圧印加を停止すると直流電圧に
より駆動されている場合には誘電分極の程度に応じて若
干保持の解除に時間がかかるが、交流電圧により駆動さ
れている場合には吸着層の誘電分極は軽微であるからウ
エハは保持部から速やかに離脱する。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の位置決め用装置をロードロッ
ク装置に組み込んだ実施例を示す図であり、この例で
は、ロードロック室１内に回転、昇降自在なウエハの載
置部である保持台２が配置されている。

【００１２】先ずこの保持台２の回転、昇降機能に関す
る部分、及び位置計測に関する部分について簡単に述べ
ると、ロードロック室１を構成する外筐部１１は下方に
突出する筒状部１１ａを有し、この中に磁気シールを伴
った軸受け部１２を介して、鉛直な軸のまわりに回動可
能にシリンダ部１３が挿入されている。更にこのシリン
ダ部１３の中には、当該シリンダ部１３に対してその中
心軸に沿って昇降自在に昇降軸部１４が挿通されてお
り、前記昇降軸部１４の頂端には、保持台２が設けられ
ている。なおこの例では、シリンダ部１３と昇降軸部１
４は、保持台２を回転させるための回転軸部を構成して
いる。

【００１３】前記昇降軸部１４は内部が中空になってい
て、外部（大気圧雰囲気）に連通する連通路を形成して
おり、この中には後述する三相交流配線３が挿入されて
いる。

【００１４】前記連通路の上端部においては、前記配線
３の芯線部分と後述する保持台２側の端子とが接続され
ている。前記昇降軸部１４の頂端と保持台２の下面と
は、ネジ等により着脱自在に互に取り付けられると共
に、例えば０リング等のシール部材により気密にシール
されており、また前記昇降軸部１４とシリンダ部１３と
の間には、ロードロック室１内の気密を保持するために
当該昇降軸部１４を取り囲むようにベローズ１５が設け
られている。

【００１５】前記シリンダ部１３の下部には、エアシリ
ンダ機構１３ａが設けられていて、これにより昇降軸部
１４をシリンダ部１４に対して昇降させるようになって
いる。

【００１６】一方前記ロードロック室１の側壁には窓４
１が形成されていて、これの外側には、ウエハの周縁部
を光学的に検出してウエハのオリエンテーションフラッ
トの向き及び中心位置を計測するための光学ユニット４
が設置されており、この光学ユニット４と、ウエハの周
縁部の上下に配置されたミラー４２、４３との間で矢印
の如く光路が形成されている。

【００１７】次に前記保持台２に関して述べると、図２
及び図３に示すように保持台２は例えば誘電体であるセ
ラミックスよりなる基体部２０により構成され、前記基
体部２０の中央部における、表面から例えば２００μｍ
程度の深さの位置に、１２０度に開いた扇形状の電極部
をなす電極層５Ａ、５Ｂ、５Ｃが夫々円を３等分した領
域に互に離間した状態で埋設されており、これらによっ
てウエハの静電吸着機構が構成されている。なお図３で
は、保持台２の断面構造を模式的に示してある。

【００１８】ここで前記電極層５Ａ〜５Ｃに関する回路
構成について説明すると、各電極層５Ａ〜５Ｃには、図
２に示すように夫々端子５１Ａ〜５１Ｃが設けられてお
り、これら端子５１Ａ〜５１Ｃは、夫々三相スイッチ部
６を介して三相交流電源部７のＵ、Ｖ、Ｗ相に接続され
ている。前記三相スイッチ部６は、例えばイオン注入処
理全体をコントロールするコントローラ８によってオ
ン、オフ制御され、例えば図示しない搬送アームから保
持台２にウエハが載置される際、及び搬送アームにより
ウエハが持ち上げられる際に夫々オン、オフされる。

【００１９】前記端子５１Ａ〜５１Ｃは、その構造につ
いては図３に示すように夫々電極層５Ａ〜５Ｃからセラ
ミックス部分を通して、保持台２の裏面側である前記昇
降軸部１４の上端中空領域に露出しており、この露出部
分と、昇降軸部１４内に挿入された電圧印加線路である
三相交流配線３の各相の芯線部とが接続されている。な
おこの例では、電極層５Ａ〜５Ｃの上方部分における基
体部２０（誘電体）が吸着層２１に相当する。

【００２０】次に上述実施例の作用について述べる。先
ず図示しないゲートバルブを開いて搬送アームにより図
１に示すロードロック室１内の鎖線で示す位置にウエハ
Ｗが搬入されたとすると、昇降軸部１４がエアシリンダ
機構１３ａの作動により上昇して保持台２がウエハＷの
下面に接した後（鎖線の位置）更に上昇してウエハＷを
持ち上げて搬送アームから受け取り、次いで搬送アーム
が退避した後実線の位置まで降下する。

【００２１】そして保持台２がウエハＷを受け取る際に
コントローラ８により三相スイッチ６をオンにして三相
交流電源７の各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）を端子５１Ａ〜５１
Ｃに接続すると、各電極層５Ａ〜５Ｃ間には夫々三相交
流の相間電圧が印加され、この相間電圧に対応して前記
吸着層２１を通して導電体であるウエハに静電力が作用
してウエハが吸着層２１に静電吸着される。ここで電極
層５Ａ〜５Ｃには三相交流電圧が印加されているので、
電極層５Ａ〜５Ｃ間のいずれかに常に電圧が印加されて
おり、従ってウエハには常に静電力が作用し、ウエハが
保持台に強固に保持される。

【００２２】しかる後昇降軸部１４が降下して図示しな
い駆動機構によりシリンダ部１３と共に回動し、これに
よりウエハが例えば１回転以上回動すると共に、光学ユ
ニット４によりウエハの周縁を監視し、その監視結果に
基づき図示しないデータ処理部によりウエハの向き（オ
リエンテーションフラットの向き）及び中心位置が検出
される。次いで昇降軸部１４が上昇し、先述のウエハの
受け取りとは逆の動作で真空処理室側の搬送アームに受
け渡されるが、その受け渡しの際コントローラ８により
三相スイッチ部６をオフして静電吸着を解除する。この
場合誘電体に印加されている電圧は交流電圧であり、こ
のため誘電分極が進行する前に電界の向きが変わり、誘
電分極が実質的に軽微であるから、電圧印加を停止する
と、静電力は瞬時に解除される。その後ウエハは搬送ア
ームにより例えばイオン注入を行うための真空処理室内
に計測された位置ずれ分を修正するように搬送される。

【００２３】以上において上述実施例では、電極部５Ａ
〜５Ｃの端子５１Ａ〜５１Ｃと三相配線３との接続部分
が保持台２の裏面側である、真空雰囲気の外に位置し、
しかも保持台２は昇降軸部１４に対して着脱自在に取り
付けられているため、前記接続部分にて真空放電を起こ
すおそれがない上、保持台２の交換等のメンテンナンス
が容易であるという利点がある。

【００２４】ここで本発明の位置決め用装置は、ロード
ロック装置に組み込むことに限定されることなく、真空
処理室内に配置することもできるし、また電気的接続部
分を真空雰囲気内に位置させて、真空放電を起こす圧力
範囲内では静電吸着機構の電極への電圧印加を停止する
ようにすることもできる。

【００２５】更に本発明では、電極間に直流電圧を印加
してもよく、この場合電圧の印加を停止した後誘電分極
の程度に応じてウエハの保持の解除に若干時間がかかる
が、処理に余裕のあるシステムに対しては適応すること
ができる。

【００２６】また電極間に交流電圧を印加する場合、１
組の電極間に単相交流を印加するようにしてもよいし、
あるいは２個１組の電極部間に互いに位相をずらした単
相交流電圧を各組の電極部間に印加するようにしてもよ
い。

【００２７】更にまた本発明はフレキシブルな基体部の
上に、電極層を内蔵したフレキシブルな誘電体膜を着脱
自在に貼着して、ウエハの反りを吸収できる保持台を構
成するといった手法を採用することもできる。

【００２８】そして吸着層と電極部との位置関係につい
ては、電極部を吸着層に埋設することが製造上簡単であ
るが、静電力でウエハを保持台に吸着することができる
構造であれば、限定されるものではない。

【００２９】なお本発明の位置決め用装置は、ウエハの
向き及び位置ずれの修正機能をも備えたものにも適用で
き、また大気圧中で使用するものであってもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、少なくとも３個の電極
部間のいずれかに零以上の電圧が常に印加されるよう
に、前記電極部間に夫々互いに位相をずらした交流電圧
を印加するようにして静電力によりウエハを保持してい
るため、単に単相交流を用いた場合に比べ（この場合は
零電圧が存在する）例えば真空雰囲気内にてウエハを強
固に保持することができ、従って高速回転させても位置
ずれが生じないから、真空処理室内やロードロック室内
でウエハの向き及び位置ずれの計測やその修正等を確実
にかつ迅速に行うことができ、しかもラバーを用いた場
合のようなウエハへの汚れの付着等のおそれもない。従
って本発明では、真空雰囲気内にウエハの位置決め用装
置を持ち込むことが可能であり、このため例えば実施例
の如くロードロック装置と組み合わせてハンドリング回
数の低減を図れるといったシステムが実現でき、非常に
有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例の要部の電気的接続を示す説明
図である。

【図３】本発明の実施例の要部の構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ロードロック室 １３ シリンダ部 １４ 昇降軸部 ２ 保持台 ２１ 吸着層 ３ 三相配線 ５Ａ〜５Ｃ 電極部 ５１Ａ〜５１Ｃ 端子 ７ 三相交流電源

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在な保持台の上にウエハを載せ、
   この保持台を回転させてウエハの向き及び位置ずれを計
   測するウエハの位置決め用装置において、 前記保持台に設けられ、ウエハを静電吸着するための誘
   電体よりなる吸着層と、 前記吸着層の表面より下方位置にて、当該吸着層の面方
   向に互いに離間して配置された少なくとも３個の電極部
   と、前記電極部間のいずれかに零以上の電圧が常に印加され
   るように、前記電極部間に夫々互いに位相をずらした交
   流電圧を印加する交流電源部と、 前記電極部間への電圧の印加、停止を制御する制御部
   と、 を有することを特徴とするウエハの位置決め用装置。
2. 【請求項２】 真空雰囲気内に設けられた回転自在な保
   持台の上にウエハを載せ、この保持台を回転させてウエ
   ハの向き及び位置ずれを計測するウエハの位置決め用装
   置において、 前記保持台に設けられ、ウエハを吸着するための誘電体
   よりなる吸着層と、 互に横方向に離間して配置された複数の電極部と、 前記電極部に電圧を印加する電源部と、 前記電極部間への電圧の印加、停止を制御する制御部
   と、を有し、 前記電極部と外部からの配線との接続部分が真空雰囲気
   内に位置しており、真空雰囲気の圧力が真空放電を起こ
   す圧力範囲内では前記電極部間への電圧印加を停止する
   ことを特徴とするウエハの位置決め装置。