JP6632469B2 - ウエハトレイ - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置用のウエハトレイに関するもので、特に、口径の異なる複数のウエハを処理に供することを可能にする技術に関する。

半導体ウエハの仕様は様々であり、その口径に関しても、複数種類のウエハが流通している。例えば、半導体の材料によって流通している口径は異なり、また最終製品の用途によってもそのサイズは使い分けられる。

特開平６−１５１５５０号公報

それらウエハを処理する半導体製造装置が備える搬送機構やステージは、通常、予め選択された１種類の口径のウエハが処理できるように設定されている。異なる口径のウエハを１つの半導体製造装置で処理するには、装置の改造が必要である。例えばスパッタ装置において、口径が異なるウエハを処理する際には、カセットステージやロボットハンド、スパッタステージ等、ウエハサイズに関係するパーツを専用パーツに交換する必要がある。つまり、１台の半導体製造装置で複数サイズのウエハを処理するには、ウエハの口径ごとに専用パーツを作製するコストを要し、さらには、その専用パーツを装置に設置するための改造時間を要するという問題があった。特許文献１には、口径が異なるウエハが搬送可能な半導体製造装置のウエハフォークが開示されているが、上述したように、搬送装置だけを複数種類のウエハサイズに対応させるだけでは不十分である。また、例えばスパッタ装置において、小口径ウエハ用の加熱式静電チャックを半導体製造装置メーカーが作製しておらず入手するのが困難という問題もあった。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、異なる口径を有する複数のウエハを処理できるウエハトレイの提供を目的とする。

本発明に係るウエハトレイは、第１の径を有する主面を備え、第１の径よりも小さな第２の径を有するウエハが設置可能なウエハ設置領域が主面上に規定されたトレイ本体と、ウエハ設置領域の外側でかつウエハ設置領域の輪郭に隣接して主面に離散的に設けられたウエハガイドとを備え、ウエハガイドは、裏面と頂部とを含み、裏面が主面に接して固定され、頂部の位置が主面よりも高い。そのウエハガイドの材料は硬化剤である。硬化剤は無機接着剤である。無機接着剤は、セラミック接着剤である。

本発明に係るウエハトレイによれば、異なる口径を有する複数のウエハを処理できるウエハトレイの提供が可能である。

実施の形態１におけるウエハトレイを表す図である。 実施の形態１におけるウエハトレイを表す図である。 実施の形態１におけるウエハトレイを表す図である。 実施の形態２におけるウエハトレイを表す図である。 実施の形態２におけるウエハトレイを表す図である。

本発明に係るウエハトレイの実施の形態を以下に述べる。

＜実施の形態１＞
（ウエハトレイの構成）
図１は本実施の形態１におけるウエハトレイ１０の上面図である。図２（ａ）は図１に示すウエハトレイ１０のＡ−Ａ’間における断面図である。ウエハトレイ１０は、主面２ａを含むトレイ本体２を備える。また、トレイ本体２は、トレイ本体２の径よりも小さな径を有するウエハ１ａが設置可能なウエハ設置領域１が主面２ａ上に規定されている。また、トレイ本体２は、ここでは図示していない半導体製造装置によって処理可能なウエハ径と同等の径を有しており、またウエハトレイ１０は、その半導体製造装置からは独立している。また、トレイ本体２の材質は、ＳｉＣもしくはＴｉ、Ａｌ、石英、Ｓｉ、ステンレス鋼のいずれかを含む。より具体的には、トレイ本体２の材質は、加熱を行う半導体プロセスでは熱膨張によるウエハ割れ等の問題を防ぐため、例えばＳｉＣもしくはＴｉ、Ａｌ、石英で作製する事が望ましく、加熱を行わない半導体プロセスでは例えばＳｉもしくはＡｌ、ステンレス鋼を使用すれば安価に作製する事が可能である。なお、ウエハトレイ１０に設置するウエハ１ａは、例えば、ＳｉもしくはＳｉＣ、ＧａＮ等である。

また、ウエハトレイ１０は、ウエハ設置領域１の外側で、かつ、ウエハ設置領域１の輪郭に隣接して主面２ａ上に離散的に設けられるウエハガイド３をさらに備える。ウエハガイド３の設置個数は、１枚のウエハ１ａを設置するための１つのウエハ設置領域１に対して３箇所以上であることが好ましい。それらは、半導体製造装置のロボット搬送速度や半導体プロセスに応じ調整を行う。本実施の形態１のウエハトレイ１０は、図１に示すように、６個のウエハガイド３を備える。ウエハ１ａは、ウエハガイド３に囲まれるウエハ設置領域１内に設置され、ウエハガイド３とウエハ１ａとの間には間隔が設けられることが好ましいが、互いが接していても良い。つまり、ウエハ設置領域１の大きさはウエハ１ａの大きさ以上である。

また、図２（ａ）に示すように、ウエハガイド３は、裏面３ａと頂部３ｂとを含み、裏面３ａが主面２ａに接して固定され、頂部３ｂの位置が主面２ａよりも高い位置にある。また、ウエハガイド３は、硬化剤で形成されることが好ましい。硬化剤とは、例えば、無機系接着剤でありセラミックボンド等である。

図２（ｂ）は、ウエハガイド３を拡大した断面図であり、トレイ本体２とウエハガイド３とは、主面２ａに対しウエハガイド３が着脱可能に固定される嵌合構造４を備える。本実施の形態１の嵌合構造４は、１箇所以上の凹凸で構成されている。また、嵌合構造４は、トレイ本体２の主面２ａの全面に設けられていても良いし、ウエハ設置領域１に応じて複数箇所に設けられていても良い。

図２（ｃ）は、図１に示すウエハトレイ１０のＢ−Ｂ’間における断面図である。ウエハトレイ１０は、ウエハ設置領域１の少なくとも一部の輪郭を含んで主面２ａに設けられるウエハ着脱用開口５をさらに備える。本実施の形態１において、ウエハ着脱用開口５は、トレイ本体２に設けられた加工穴すなわちザグリである。

（効果）
ウエハ１ａを上記のウエハトレイ１０に設置し、そのウエハトレイ１０ごと半導体製造装置にて搬送もしくは処理を行うことにより、ロボット搬送・真空引き・大気解放等の各ステップにおいても、ウエハガイド３がストッパーとなり、ウエハトレイ１０はウエハ１ａの設置位置を安定化することができる。本実施の形態１では、６箇所にウエハガイド３を設けているため、確実にその設置位置を安定化できる。また、ウエハガイド３とウエハ１ａとの間に間隔が設けられる場合、ウエハ設置領域１に対してウエハ１ａの着脱が容易となり、また、ウエハガイド３とウエハ１ａとが接している場合、ウエハ１ａはウエハガイド３に確実に支持され、その設置位置が固定される。

また、ウエハガイド３を固定する嵌合構造４は、主面２ａとの接触面積を広げ、アンカー効果を向上させる。すなわち、嵌合構造４は、主面２ａに平行な方向からの応力に対して強度を有し、トレイ本体２からウエハガイド３が外れるのを防止している。また、ウエハガイド３が嵌合構造４により着脱可能であるため、ウエハ１ａの径に合わせて、ウエハガイド３の位置を変更できる。また、嵌合構造４を主面２ａ全体に設けた場合、ウエハ１ａのサイズ、形状および設置位置に応じて、ウエハガイド３の位置を自在に変更することが可能となる。その結果、ウエハトレイ１０は、半導体製造装置の改造を伴うことなく、異なる口径のウエハを１つの半導体製造装置で処理可能とする。

以上をまとめると、本実施の形態１におけるウエハトレイ１０は、第１の径を有する主面２ａを備え、第１の径よりも小さな第２の径を有するウエハ１ａが設置可能なウエハ設置領域１が主面２ａ上に規定されたトレイ本体２と、ウエハ設置領域１の外側でかつウエハ設置領域１の輪郭に隣接して主面２ａに離散的に設けられたウエハガイド３とを備え、ウエハガイド３は、裏面３ａと頂部３ｂとを含み、裏面３ａが主面２ａに接して固定され、頂部３ｂの位置が主面２ａよりも高い。以上のような構成により、ウエハトレイ１０は、ウエハガイド３によりウエハ１ａの設置位置のズレを防止する。その結果、ウエハトレイ１０は、半導体製造装置の改造を伴うことなく、異なる口径を有する複数のウエハ１ａを１つの半導体製造装置で処理可能とする。

また、本実施の形態１におけるウエハトレイ１０は、トレイ本体２とウエハガイド３とは、主面２ａに対しウエハガイド３が着脱可能に固定される嵌合構造４を備える。以上のような構成により、ウエハトレイ１０の嵌合構造４は、ウエハガイド３をトレイ本体２へ確実に固定する。また、ウエハトレイ１０の嵌合構造４は、ウエハ１ａの径および設置位置に応じて、ウエハガイド３の設置位置を自在に変更することを可能とする。

また、本実施の形態１におけるウエハトレイ１０が備えるウエハガイド３の材料は硬化剤である。このような構成により、ウエハガイド３の形成が容易である。

また、本実施の形態１におけるウエハトレイ１０は、ウエハ設置領域１の少なくとも一部の輪郭を含んで主面２ａに設けられるウエハ着脱用開口５をさらに備える。以上のような構成により、ウエハトレイ１０は、ウエハ１ａをウエハ設置領域１に着脱することを容易にする。

（実施の形態１の変形例）
図３は、実施の形態１に示したウエハトレイ１０の変形例を表す平面図である。本実施の形態１の変形例に示すウエハトレイ１０は、複数のウエハ設置領域１が互いに重なることなく主面２ａ上に規定されている。複数のウエハガイド３が各ウエハ設置領域１に対応して、上記の実施の形態１と同様に、主面２ａ上に設けられる。つまり、ウエハガイド３の設置箇所を、ウエハ１ａの設置枚数に応じて増加させている。本変形例では、３つのウエハ設置領域１に対して計７箇所にウエハガイド３が設置されている。トレイ本体２の中央に設置されたウエハガイド３は各ウエハ設置領域１のいずれにも接してその機能を兼用している。よって、各ウエハ設置領域１に対しウエハガイド３が３箇所ずつ設けられている。以上のような構成により、ウエハトレイ１０は、同時に処理可能なウエハ１ａの枚数が増えるためランニングコストの低減および処理時間の短縮を可能とする。

＜実施の形態２＞
本実施の形態２におけるウエハトレイ２０について説明する。実施の形態１と同様の構成および動作は説明を省略する。図４（ａ）は、本実施の形態２におけるウエハトレイ２０の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ’間における断面図である。ウエハトレイ２０は、実施の形態１に記載のウエハトレイ１０のウエハガイド３に代わり、ザグリ部６を備える。すなわち、ウエハトレイ２０は、ウエハ設置領域１を開口とし、ウエハ設置領域１の輪郭に沿った側壁６ａを含むザグリ部６をさらに備える。またザグリ部６は底面６ｂを含む。また、ウエハトレイ２０は、ザグリ部６の内側に、トレイ本体２を貫通する貫通穴７をさらに備える。

(効果)
ウエハ１ａはザグリ部６の底面６ｂに設置される。ウエハ１ａが設置されたウエハトレイ２０を用いた半導体製造装置の各処理ステップにおいて、トレイ本体２上のザグリ部６の側壁６ａがストッパーの機能を発揮し、ウエハ１ａの設置位置を安定化する。つまり、ザグリ部６は、実施の形態１のウエハガイド３と同等の効果を奏する。

スパッタリングの様な成膜装置では、プロセス中にウエハトレイ２０にも膜が付着するため、一定頻度で薬液等による化学的処理もしくは研削等による物理的処理によって除膜する必要がある。実施の形態１に示したウエハトレイ１０にその除膜工程を施した場合、ウエハガイド３が上記の膜とともに取り除かれるため、ウエハトレイ１０の繰り返しの使用には、ウエハガイド３の再取り付けが必要になる。一方で、本実施の形態２のウエハトレイ２０が備えるザグリ部６は、除膜工程において側壁６ａが除去されることはない。

また、貫通穴７がトレイ本体２に設けられることにより、ウエハトレイ２０は、加熱プロセスにおいて、例えば、ヒーターからの熱をウエハ１ａに伝え易くする事が出来る。

以上をまとめると、本実施の形態２におけるウエハトレイ２０は、第１の径を有する主面２ａを備え、第１の径よりも小さな第２の径を有するウエハ１ａが設置可能なウエハ設置領域１が主面２ａ上に規定されたトレイ本体２と、ウエハ設置領域１を開口とし、ウエハ設置領域１の輪郭に沿った側壁６ａを含むザグリ部６とを備える。以上のような構成により、ウエハトレイ２０は、ザグリ部６によりウエハ１ａの設置位置のズレを防止する。その結果、ウエハトレイ２０は、半導体製造装置の改造を伴うことなく、異なる口径を有する複数のウエハ１ａを１つの半導体製造装置で処理可能とする。また、ウエハトレイ２０は、除膜再生時に消失するウエハガイド３が不要になる。

また、本実施の形態２におけるウエハトレイ２０は、ザグリ部６の内側に、トレイ本体２を貫通する貫通穴７をさらに備える。以上のような構成により、ウエハトレイ２０は、ウエハ１ａへ半導体製造装置が備えるヒーター等からの熱伝達を容易にする。

（実施の形態２の変形例）
図５は、実施の形態２に示したウエハトレイ２０の変形例を表す平面図である。本実施の形態１の変形例に示すウエハトレイ２０は、複数のウエハ設置領域１が互いに重なることなく主面２ａ上に規定されている。複数のザグリ部６が各ウエハ設置領域１に対応して、上記の実施の形態１と同様に、主面２ａに設けられる。本変形例では、３箇所のウエハ設置領域１のそれぞれにザグリ部が設置されている。以上のような構成により、ウエハトレイ２０は、同時に処理可能なウエハ１ａの枚数が増えるためランニングコストの低減および処理時間の短縮を可能とする。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ ウエハ設置領域、１ａ ウエハ、２ トレイ本体、２ａ 主面、３ ウエハガイド、３ａ 裏面、３ｂ 頂部、４ 嵌合構造、５ ウエハ着脱用開口、６ ザグリ部、６ａ 側壁、６ｂ 底面、７ 貫通穴、１０ ウエハトレイ、２０ ウエハトレイ。

Claims (4)

1. 第１の径を有する主面を備え、当該第１の径よりも小さな第２の径を有するウエハが設置可能なウエハ設置領域が前記主面上に規定されたトレイ本体と、
   前記ウエハ設置領域の外側でかつ当該ウエハ設置領域の輪郭に隣接して前記主面に離散的に設けられたウエハガイドとを備え、
   前記ウエハガイドは、裏面と頂部とを含み、前記裏面が前記主面に接して固定され、前記頂部の位置が前記主面よりも高く、
   前記ウエハガイドの材料は硬化剤であり、
   前記硬化剤は無機接着剤であり、
   前記無機接着剤は、セラミック接着剤であることを特徴とするウエハトレイ。
2. 前記トレイ本体と前記ウエハガイドとは、前記主面に対し前記ウエハガイドが着脱可能に固定される嵌合構造を備える請求項１に記載のウエハトレイ。
3. 複数の前記ウエハ設置領域が互いに重なることなく前記主面上に規定され、
   複数の前記ウエハガイドが各前記ウエハ設置領域に対応して設けられる請求項１もしくは請求項２に記載のウエハトレイ。
4. 前記ウエハ設置領域の少なくとも一部の前記輪郭を含んで前記主面に設けられるウエハ着脱用開口をさらに備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のウエハトレイ。

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