JP4127038B2

JP4127038B2 - ウエハ吸着装置

Info

Publication number: JP4127038B2
Application number: JP2002353762A
Authority: JP
Inventors: 利浩西島; 穂積田中
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: JP2004186555A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直搬送されるウエハを真空チャッキングするウエハ吸着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体製造装置において、成膜等の各種処理を行う際には、真空チャッキングによってウエハを保持するようにしている。スパッタ装置を例に説明すると、被成膜基板であるウエハをスパッタ装置内のウエハホルダまで搬送し、これを真空吸引によって吸着保持した後、成膜を行う。このとき、ウエハを垂直に保持して成膜する技術が知られており、この場合には、ウエハを垂直方向に搬送し、ウエハホルダに垂直に真空吸着する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２７２９７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにウエハを垂直に真空チャッキングする場合、吸引圧力が変動すると、ウエハが落下したり、ウエハに割れが発生する等の不具合が生ずる虞れがある。吸引力が弱いとウエハが落下し、逆に吸引力が強すぎるとウエハが割れてしまう。工場において使用する真空装置では、大きなポンプを使用して集中供給により各装置の真空吸引が行われるため、配管の末端になると真空吸引力が弱くなり、また周辺装置の稼働状況（真空の使用頻度）により圧力変動を起こす。
【０００５】
また、真空チャッキングの吸引圧力が高い場合には、真空吸引を停止してウエハの搬送を行う際に、負圧が残って搬送に支障を来すという問題もある。具体的には、ウエハがチャッキングされた状態で負圧を速やかに解消することができず、真空吸引を停止した状態になっても配管内が負圧となってしまう。その結果、ウエハは吸着されたままとなり、円滑な搬送の妨げとなる。例えば、負圧に抗してウエハを引き剥がそうとすると、ウエハを損傷する虞れがある。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術の有する欠点を解消することを目的に提案されたものである。すなわち、本発明は、圧力変動に伴うウエハの落下や破損を防止することができ、またウエハの円滑な着脱及び搬送を実現することが可能なウエハ吸着装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明のウエハ吸着装置は、支持基盤と、上記支持基盤の中央部に突出形成されたウエハを垂直に真空吸着しこれを保持するウエハ装着面を有する円柱状の吸着保持部と、上記支持基盤とウエハ装着面の間に位置し、上記吸着保持部に対して上下動し、上記ウエハを吸着保持部に着脱する搬送手段とを有するウエハ吸着装置において、上記吸着保持部のウエハ装着面には、上記ウエハを真空吸引するための吸引口と、上記吸引口とウエハ装着面端部とを連通する溝部が設けられ、上記吸着保持部の直径は、上記ウエハの直径よりも小さいことを特徴とすることを特徴とするものである。
【０００８】
吸引口とウエハ装着面端部とを連通する溝部を形成することで、圧力変動に対するバッファ（緩衝）として機能する。したがって、真空吸引するための真空供給手段において圧力変動が生じたとしても、この圧力変動がダイレクトに吸引圧力に影響を及ぼすことがなくなり、常にほぼ一定の吸引圧力でウエハが吸着されることになる。その結果、ウエハの脱落や破損が解消される。
【０００９】
また、ウエハの搬送に際して、真空吸引を停止した時には、配管内等の負圧は、上記溝部によって速やかに解消され、ウエハの吸着は直ちに解消される。したがって、ウエハの搬送を円滑に行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したウエハ吸着装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
本発明のウエハ吸着装置は、例えばスパッタ装置におけるウエハホルダに適用することができる。図１は、スパッタ装置の一例を示すものであり、スパッタ装置１は、内部にスパッタによる成膜を行う真空チャンバ（図示は省略する。）が設けられており、この中に後述するウエハ吸着装置が設置されている。
【００１２】
スパッタ装置１の前面には、真空チャンバ内の真空度を表示する真空ゲージ２や、真空バキュームの手動操作を行うための操作ハンドル３等が設けられれいる。前記真空ゲージ２によって外部から真空チャンバ内の圧力を把握することが可能でありる。
【００１３】
上記スパッタ装置１に設置されるウエハ吸着装置４は、例えば図２に示すように、ウエハドアと称される支持基盤５の中央部にウエハを吸着保持するピックアップ部６を設けてなるものである。ピックアップ部６は、支持基板５の中央部に円柱状に突出形成されており、その先端面がウエハ吸着面６Ａとなる。
【００１４】
ウエハ吸着面６Ａの中心部には、ウエハ吸着時に真空吸引を行うための吸引口６Ｂが設けられており、この吸引口６Ｂを通してウエハを背面から吸引支持するような構造となっている。
【００１５】
ここで、ウエハ吸着面６Ａは、基本的には平坦面とされるが、本発明においては、図３（Ａ）に示すように、吸引口６Ｂを中心として、ウエハ吸着面６Ａの外周縁に至る複数の溝部７が放射状に切削形成されている。これら溝部７は、図３（Ｂ）に示すように、断面形状がＶ字状であり、上記吸引口６Ｂと真空チャンバ内の空間とをピックアップ部６の外周面において連通する。
【００１６】
上記構造のピックアップ部６にウエハを真空チャックするが、このとき、溝部７の働きによってウエハ取り出しが容易なものとなり、ウエハをピックアップ部６から取り外して搬送する動作を円滑に行うことができる。すなわち、真空ポンプによる真空吸引を停止してウエハを取り出す際には、溝部７が形成されているが故に、負圧が残った場合に溝部７から空気が流入し、チャック部分が大気圧になる。したがって、真空吸引停止時には、ウエハはピックアップ部６から速やかに引き剥がされて搬送される。
【００１７】
なお、上記溝部７を設けることで、ウエハの真空チャッキング中にも空気（キャリアガス）が流入することになるが、吸引圧力を真空レギュレータ等で調整することにより、良好な真空チャッキング状態を保つことができる。特に、吸引圧力が５０〜６０ｍｍＨｇとなるように調整することで、安定して良好な真空チャッキング状態を維持することができる。
【００１８】
また、溝部７の形成は、ウエハの真空吸引時の圧力変動を解消する上でも有効である。先にも述べたように、工場において使用する真空装置では、大きなポンプを使用して集中供給により各装置の真空吸引が行われるため、例えば周辺装置の稼働状況（真空の使用頻度）等により圧力変動を起こす。溝部７を設けることで、真空系と真空チャンバ内の空間とが連通し、ウエハの真空チャッキング中での空気の流入がバッファとなって、圧力変動を解消するものと考えられる。要するに、真空系の吸引圧力が増加すると、前記空気（キャリアガス）の流入が増加して、吸引圧力の増加を抑える。逆に、真空系の吸引圧力が減少すると、空気（キャリアガス）の流入も減少して、吸引圧力の低下を抑える。
【００１９】
次に、上記ウエハ吸着装置４に対するウエハの搬送及び着脱操作について図４を参照して説明する。
【００２０】
図４（Ａ）は、ウエハ１１のウエハ吸着装置４へ装着するための搬送工程を示すものである。ウエハ１１をウエハ吸着装置４に装着するには、ウエハ１１をウエハエレベータ１２に装着し、上記ウエハ吸着装置４の下方よりこれを上昇させる。このとき、ウエハ１１は、ウエハエレベータ１２に設けられた吸引孔１２Ａによって吸着支持され、脱落することはない。
【００２１】
ウエハ１１は、垂直の状態でウエハ吸着装置４の支持基盤５の下部より持ち上げられ、支持基盤５の中央位置まで搬送された時に、ウエハ吸着面６Ａに設けられた吸引口６Ｂの吸引が開始される。これにより、支持基盤５中央のピックアップ部６にウエハ１１がほぼ垂直な状態で吸着され、保持される。ウエハ１１をピックアップ部６に吸着保持した後、上記ウエハエレベータ１２の吸引孔１２Ａによる吸引を停止し、ウエハ１１を開放し、ウエハエレベータ１２を下降する。以上により、ウエハ１１のウエハ吸着装置４への装着を完了する。ウエハ１１の装着状態を図４（Ｂ）に示す。
【００２２】
ウエハ１１装着の後、スパッタ装置の場合にはウエハ１１上に成膜を行い、必要な処理を完了する。処理（成膜）が終わったら、ウエハ１１をウエハ吸着装置４から取り外し、スパッタ装置１の外部に搬送する。
【００２３】
ウエハ１１をウエハ吸着装置４から取り外し、搬送するには、図４（Ｃ）に示すように、下方からウエハエレベータ１２を上昇させ、吸引孔１２Ａの吸引を開始し、ウエア１１を吸着保持する。次いで、ウエハ吸着装置４の吸引口６Ｂの吸引を停止し、ウエハ１１のウエハ吸着装置４での吸着を開放する。このとき、ウエハ吸着面６Ａに溝部７が形成されているので、速やかに負圧が解消され、ウエハ１１は前記吸着から開放される。この状態でウエハエレベータ１２を下方に移動し、ウエハ１１を搬送する。
【００２４】
上記着脱及び搬送では、ウエハ１１を下方からウエハ装着装置４に装着し、成膜終了後は、ウエハ１１を下方へ搬送する。このような搬送形態を考えたときには、上記ウエハ装着装置４のウエハ吸着面６Ａに形成される溝部７の数をウエハ吸着面６Ａの上部と下部とで変えることが望ましい。特に、ウエハ吸着面６Ａの上部において溝部７の数が多くなるように設計することが好ましい。先の図３（Ａ）に示すように、５本の溝部７を形成する場合、３本がウエハ吸着面６Ａの中央より上部に、２本が下部に位置するように配置する。これに限らず、溝部７の数を変更してもよい。また、溝部７の数を変える代わりに、溝部７の深さを変えてもよい。具体的には、ウエハ吸着面６Ａの中央より上部に配置される溝部７の深さを深く、下部に配置される溝部７の深さを浅く形成する。
【００２５】
上記いずれの場合にも、ウエハ１１を下方に搬送しながらウエハ吸着面６Ａから取り外す際に、上部から流入する空気（キャリアガス）の流入量を多くすることができる。したがって、真空吸引停止の際にウエハ１１の上部から先に外れ易くなり、下方への搬送動作が円滑になる。その結果、ウエハ１１の破損が防止される。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、真空系の圧力変動に伴うウエハの落下や破損を防止することができ、また、ウエハの円滑な着脱及び搬送を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】スパッタ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】ウエハ吸着装置の一例を示す概略斜視図である。
【図３】（Ａ）はウエハ吸着面の平面図、（Ｂ）はウエハ吸着面の断面図である。
【図４】ウエハの搬送及び着脱操作を説明するものであり、（Ａ）はウエハ装着動作を示す斜視図、（Ｂ）はウエハ装着状態を示す斜視図、（Ｃ）はウエア取り外し動作を示す斜視図である。
【符号の説明】
１スパッタ装置
４ウエハ吸着装置
５支持基盤
６ピックアップ部
６Ａウエハ吸着面
６Ｂ吸引口
７溝部
１１ウエハ

Claims

支持基盤と、
上記支持基盤の中央部に突出形成されたウエハを垂直に真空吸着しこれを保持するウエハ装着面を有する円柱状の吸着保持部と、
上記支持基盤とウエハ装着面の間に位置し、上記吸着保持部に対して上下動し、上記ウエハを吸着保持部に着脱する搬送手段とを有するウエハ吸着装置において、
上記吸着保持部のウエハ装着面には、上記ウエハを真空吸引するための吸引口と、
上記吸引口とウエハ装着面端部とを連通する溝部が設けられ、
上記吸着保持部の直径は、上記ウエハの直径よりも小さいことを特徴とするウエハ吸着装置。
上記溝部は、上記吸引口を中心として放射状に複数形成されていることを特徴とする請求項１記載のウエハ吸着装置。
上記ウエハ装着面の上部における溝部の数が下部における溝部の数よりも多いことを特徴とする請求項２記載のウエハ吸着装置。
上記ウエハ装着面の上部における溝部の深さが下部における溝部の深さよりも深いことを特徴とする請求項２記載のウエハ吸着装置。
上記搬送手段は、搬送時に上記ウエハを吸着保持する吸引孔を有することを特徴とする請求項１記載のウエハ吸着装置。
上記吸着保持部によるウエハ真空吸着時の吸引圧力は、５０〜６０ｍｍＨｇとなるように調整されていることを特徴とする請求項１記載のウエハ吸着装置。
上記ウエハは半導体ウエハであることを特徴とする請求項１記載のウエハ吸着装置。