JPH0325949A - 薄板状の物体を受容するための保持装置および半導体ウェーハを処理する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄板状の物体、つまりウェーハ、特に半導体ウ
ェーハを受容するための保持装置であって、前記ウェー
ハを無接触に少なくとも部分的に取り囲むフレームと、
該フレームを起点にして前記ウェーハに作用する保持エ
レメントとが設けられている形式のものに関する。さら
に、本発明は、半導体ウェーハを単数または複数の殿送
過程を有する少なくとも１つまたは一連のプロセスステ
ップに通して、前記半導体ウエー八を処理する方法に関
する。

〔従来の技術〕

電子構或素子またはソーラセルのための出発材料として
半導体ウェーハを製造する場合、特に製造プロセスの最
終段階で生じる一連のプロセスステッワ゛において、お
よび／またはこれらのプロセスステップの前後で、ウェ
ーハに搬送過程が行なわれる。このことは特に、ウェー
ハ表面が特性、たとえばジオメトリ完或度、粒子自由度
または化学的純度に関して検査されるような検査過程と
、ウェーハが最終包装に持ち込まれて、発送準備される
前に、これらのウェーハにたとえばマーキングまたは書
込みが施されるような識別過程とに関して云える。これ
まで、このような過程においては、ウェーハを保持して
搬送するために特殊なグリップ装置、たとえば真空ピッ
クアップまたはウェーハを無接触に部分的に取り囲むフ
レームと、ウェーハの外周に作用して手動で操作される
保持エレメントとを備えたグリップトングが使用さ五て
きた。しかしながら、真空ピックアップには搬送ベルト
を介してのウェーハ搬送と同様に、ウェーハ表面との穏
やかな接触でさえも不都合を生せしめるという欠点があ
る。このような不都合はたとえば粒子測定または規定の
エッチング溶液によって目に見えるようにすることがで
き、この場合、検出されたパターンからウェーハ表面上
の搬送ベマトまたは真空ピックアップの痕跡が認められ
る。

公知のグリップトングはたしかに上記欠点を有していな
いが、しかし操作し難い。それというのは、グリップト
ングがグリップのために、極めて正確に位置決めされな
ければならないからであり、このことは長時間手動では
実施不可能である。さらに、前記グリップトングが取り
扱い難く、したがって真空ビックアップと同様に位置固
定の使用のためにのみ適していて、別の搬送軌道に対し
ては使用されないので、ウェーハは搬送後の種々の使用
位置でその都度掴まれて、再び先へ渡されなければなら
ない。これらの掴み過程のそれぞれにおいて、当然敏感
なウェーハの損傷の危険が生じる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は一面においてウェーハ状の物体、つまり
ウェーハ、特に半導体ウエー八の穏やかで簡単で信頼性
の良い受容と解放とを可能にし、他面において必要な掴
み過程の数を減らすことを可能とするような保持装置を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決するために、本発明の構戊では、冒頭で
述べた形式の保持装置において、ウェーハと共に搬送可
能なフレームが設けられていて、該フレームがウェーハ
の外周に対して接線方向および／または半径方向に向け
られた、保持位置から解放位置に移動可能な少なくとも
３つの保持エレメントを備えているようにした。

フレームはたとえばリングまたは孔付板の形で構成され
ていてよく、この場合、内孔を保持したいウェーハの外
径よりも大きな直径を有している．フレームのこのよう
な円形または環状のジオメトリはたしかに有利であはあ
るが、必ずしも規定されているわけではない。多角形、
たとえば三角形、正方形、または特に六角形または八角
形の外周および／または内周を備えた構成も可能である
。フレーム自体は閉鎖されていて、したがってウェーハ
の外周全体を取り囲んでいると有利である。しかしなが
ら原則的には、機械的に充分に安定していて、これにま
りウェーハの充分に信頼性の良い保持が保証されていれ
ば、開放しているフレームも排除されていない。経験に
よれば、ウェーハの外周の少なくとも約３／５がフレー
ムによって取り囲まれていれば充分である。しかし、こ
のように開放しているフレームは閉鎖されたフレームよ
りもねじり負荷に対して、しばしば不安定となる。

フレームは、所要の機械的安定性を有していて、プロセ
ス条件のもとて不活性であり、かつウェーハの許容し得
ない汚染を生ぜしめないようなプラスチックから製作さ
れると有利である。適当なプラスチックの例は熱可塑性
樹脂、たとえばポリテトラフルオ口エチレン、ポリエチ
レン、ポリ塩化ビニルまたは熱硬化性樹脂、たとえばフ
ェノール樹脂、エボキシ樹脂またはポリエステル樹脂で
あり、またこれらのプラスチックは場合によっては、た
とえば繊維、たとえばガラス繊維または炭素繊維の混入
によるか、または安定化作用を有する層の施与によって
強化されていてもよい。別の可能性は、たとえばセラミ
ックスまたは金属を主体とした材料、たとえば特殊鋼、
アルミニウムまたは非鉄金属を使用することにあり、こ
の場合、場合によってプラスチックを有する被覆体が設
けられていてもよい。もちろん、このような材料の選択
にあたっては、純度要求および汚染危険を特に考慮しな
ければならない。

（実　施　例］ 第１図および第２図には、本発明による保持装置の可能
な２つの実施例が示されている。両図面において、同一
の構戒部分は同一の符号によって示されている。

第１図および第２図に示した保持装置はウェーハ１を受
容するために役立ち、このウェーハは特に半導体材料、
たとえばシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素または
インジウムリンならびにガラス、酸化物材料、たとえば
ガリウムーガドニウムーガーネット、スピネルまたはル
ビン、または敏感な表面を有する別の材料から戊ってい
てよい。

それらの例はたとえば光メモリまたは磁気メモリに用い
られるウェーハである。

第１図に示した第１実施例において、ウェーハは有利に
はブラスチンク製の環状の偏平なフレーム２によって無
接触に取り囲まれる。自由なままの、たとえば環状キャ
ップ形の、場合によっては切欠きまたは挟隘部を有する
中間室の幅は広い範囲を変動され得る。下限値は、申し
分のないウ玉−ハ受容のために適した解放位置への保持
エレメントの移動のために必要とされる保持エレメント
の自由な軌道長さに関連している。上限値は、たとえば
清浄化過程または測定過程のためにウェーハ表面の周囲
に規定の方式で媒体を流すか、たまはウェーハ表面を接
近可能にしたい場合に、各使用領域の要件に適合され得
る。半導体ウェーハの製造時には、有利には２５〜５０
ｍｍの幅と有利には３〜８ｍｍの厚さとを有するプラス
チックフレームの使用が有利であることが判明した。

フレーム２には、保持エレメント３の端部がたとえば注
型により埋め込まれており、これらの保持エレメントは
ウェーハの外周に対して接線方向に向けられていて、図
示の保持位置でその自由端範囲でウ玉一ハの外周縁と接
触し、これによってこのウェーハを固定している。ウェ
ーハの汚染を回避するために、保持エレメントは少なく
とも端範囲に接触片４を備えており、この接触片はウェ
ーハと同し材料、つまりたとえばシリコンウ．１一ハま
たはガリウムヒ素ウェーハを受容したい場合には、高純
度のシリコンまたはガリウムヒ素から戒っている。この
場合、場合によっては相応にドーピングされた材料を使
用することもできる。これらの接触片はたとえば接着に
よって保持エレメントに固定されている。これらの接触
片はウェーハと接触する範囲に、ウェーハの外周縁に対
して嵌合するように威形されている横断面、つまりたと
えば相応して凹状に丸く面取りされている横断面を有し
ていると有利である。

保持エレメントの数は少なくとも３つである。

しかしながら、特に約１０ｃｍ以上の直径範囲の半導体
ウェーハでは、６〜１０個、有利には８個の保持エレメ
ントを用いるとウェーハの特に信頓性の良い安定した受
容、保持および解放を得ることができることが判った。

保持エレメントはフレームの内周にわたって回転対称的
に分配されていると有利である。

保持工し・メントをばね舌片として構戒すると、特に有
利であることが判明した。このようなばね舌片は有利に
は、保持したいウェーハに対してプレロードをかけられ
ているように配置されているので、ウェーハを保持位置
に保持する力はこうして規定されている。手動で加えら
れる力によって保持位置から解放位置に、または解放位
置から保持位置に移動させられるような保持エレメン１
・、特にばね舌片を設けることは原則的に排除されては
いないけれども、本発明の有利な構威では、前記移動が
電流によって達威され得るような保持エレメント、特に
ばね舌片が使用される。このことはたとえばスリットを
設けられて端部で架橋されたサーモバイメタル製のスト
リップから成るばね舌片を用いて行なうことができ、こ
のようなばね舌片は、電流が通されると熱くなって曲が
り、これによってウェーハとの接触を失って、このウェ
ーハを解放する。回路技術的に、このことはたとえ（ｒ
図面に示したように行なうことができ、この場合、フレ
ーム２の前面と裏面とに導線５．６が設けられていて、
これらの導線によって、スリット付のばね舌片として構
威された保持エレメント３が直列に接続されている。こ
の場合に電気エネルギがこの系に供給されると、電流を
通されたサーモバイメタル製のばね舌は加熱されて、無
電流の冷却された状態で取られた保持位置から外方へ、
電流の通された加熱された状態に相応する解放位置に曲
がる。この場合に、緊締されていたウェーハｌは解放さ
れて、取り出されるか、または引き渡され得る。逆にウ
ェーハを緊締するためには、まず電流が印加されて、こ
れによりサーモバイメタル製のばね舌片が解放位置にも
たらされる。次いで装置中央で、受容したいウェーハが
所定の位置に導入され電気供給が中断される。これによ
り、バイメタル製のばね舌片が冷えて、徐々に再び保持
位置に戻り、この場合これらのばね舌片がまずウェーハ
に接触し、さらに冷却されると保持力を形或する。この
ような保持力は保持部におけるウェーハの確実な取付け
を保証し、かつウェーハと保持装置とを一緒に搬送して
、ウェーハ取出しなしで処理過程またはプロセスステッ
プ、たとえば測定および／またはレーザによる書込みを
実施することを可能にする。

可能な別の構戒はたとえば第２図に示した第２実施例に
よる形式で構成されていてよい。この場合にフレーム２
には、ばね剛性的な材料、たとえば金属、たとえばばね
鋼、ベリリウム金属またはベリリウム合金、またばばね
剛性的なプラスチックから或るぽね舌片３が嵌め込まれ
ており、このばね舌片はウェーハの外周に対して接線方
向に向けられている。このばね舌片は同じくウェーハ材
料から成る接触片４を備えていると有利であり、この接
触片の横断面ばウェーハ周縁形状に合わせられている。

ばね舌片は、保持位置において受容されたウェーハ１に
所要の保持力を加えることができるようにプレロードを
かけられている。解放位置への移動は引張線材７を介し
て行なわれ、この引張線材は加熱時に短縮する。このよ
うな性質は特定の合金、特にニッケル／チタン合金によ
って与えられ、このニッケル／チタン合金は所謂「形状
記憶合金」、たとえば「ニチノール（ｎｉｔｉｎｏｌ）
　Ｊと呼ばれる合金として知られている例えばＫｉｒｋ
−Ｏｔｈｍｅｒ　（３　）　２　０　：第７２６〜７３
６頁参照）。特に好適な合金の例は「バイオメタル（Ｂ
ｉｏｍｅｔａｌ）　Ｊという名称で市販されているチタ
ンーニッケル合金である。このような合金から或る引張
線材は電気的な加熱時に収縮し、これによりこの場合に
ばね舌片を外方に引張ることができる。たとえば「バイ
オメタル」と呼ばれるチタンニッケル合金から或る前記
引張線材にプレロードをかけるためには、付加的な緊締
部材８、たとえば調整ねしまたは偏心体が設けられてい
ると有利であり、このような緊締部材を用いて引張線材
の長さを正，確に調節することができる。電流を供給す
るために、引張線材はたとえばフレームの全面もしくは
裏面に延びる導体路９，１０を介して互いに接続されて
いてよく、この場合、直列接続が選択されると有利であ
る。

単一の引張線材が各１つのばね舌片と接続されているよ
うな配置形式も有利であることが判明しており、この場
合、これらのばね舌片は電流回路に一緒に含まれる。引
張線材の収縮時の所要の作業長さを保証するために、こ
れらの引張線材をつる巻線の形で使用することも必要と
なり得る。

ウェーハの受容もしくは解放は第１図で説明した方法と
同様に行なわれるが、ただしこの場合には、ばね舌片が
電気的に加熱された引張線材によって保持装置から解放
位置にもたらされる。電流供給は任意の位置で導体路を
介して行なうことができる。

前記の有利な構或の他に、保持エレメントが枢着支承さ
れていて、たとえばウェーハとは反対の側の保持エレメ
ントの端部に作用する圧縮ばねを用いて解放位置に移動
させられ得るような保持装置も排除されていない。別の
可能性は、外部の解放器を用いて保持エレメントを保持
位置から解放位置もしくは受容位置に拡開させることに
ある。

保持エレメントがウェーハの外周に対して接線方１ｉ１
に向けられていて、保持力が半径方向でウェーハに作用
するようになっていて、特に安定したウ工一ハ位置決め
によってすぐれているような前記変化形に対して付加的
に、保持エレメントがウェーハの外周に対して半径方向
に向けられているような構戒も可能である。たとえば、
フレーム２は切欠きを備えていてよく、これらの切欠き
には、ウェーハ中心点に対して半径方向に向けられて圧
縮ばねが嵌め込まれていて、これらの圧縮ばねはやはり
固有の保持ピンをウ１−ハ外周縁に押圧している。ウェ
ーハの受容もしくは解放のために、たとえば機械的に、
または引張線材または磁石によって、保持ビンは外方に
解放位置に引張られる。

しかしながら、このような形式の保持装置の製造は、特
に保持されたウェーハのほんの小さな運動や振動を排除
したい場合には、不経済となる。

〔発明の効果］ 本発明による保持装置は１′−導体の確実で信頼性の良
い取り扱いを可能にして、この場合、ウェーハ外周に作
用する保持エレメントにより、ウェーハ表面の不都合が
排除されているだけでなく、フレームに対する保持され
たウェーハの正確なセンタリングも保証されている。１
つの利点は保持装置に位置するウェーハを規定のポテン
シャルに保つことができるので、静電チャージが阻止さ
れることである。別の利点は簡単な取り扱いおよび多面
性にある。その理由は、保持装置に対して手動式でも機
械式でもウェーハを供給し、取り出すことができ、さら
にこの保持装置を搬送することができるからである。本
発明思想の改良形では、フレームがたとえば相応ずる形
状付与によって積み重ね可能になっているので、保持装
置をウェーハと共に個々のプロセスステンプの間でも中
間貯蔵するか、または発送することができる。

本発明による保持装置のおもな利点は、この保持装置が
、受容されたウェーハに種々の閾送ステップおよびプロ
セスステップで付随し得るので、これによって受容過程
および解放過程の回数を著しく減少させることができる
ことにある。本発明による保持装置は半導体ウェーハの
製作時に、しかも殊に、ウェーハが機械的および化学的
な処理ステ・ップ（たとえば研磨、エソチングまたは清
浄１ヒ過程）を既に通過していて、包装および発送のた
めに準備されるような製造段階において使用されると特
に有利である。この場合にウェーハに対しては、種々の
測定過程および試験過程、たとえば視覚検査、または粒
子測定、抵抗測定またはジオメトリ測定が実施され、こ
の場合、場合によってはレーザ装置を用いた書込みおよ
び／または規定の位置調整が設定されていてよい。これ
ら全てのプロセスステンプおよびそれに関連した搬送過
程は、取出しが必要となることなく、保持装置に位霞ず
るウェーハで実施され得る。得られたウェーハはヘルト
躍送および／または真空ビックアップによって生ぜしめ
られる表面範四の不都合を有していない。保持装置への
ウェーハの引渡しまたは引取りのためには、たとえば半
導体技術において汎用の搬送システムおよび処理システ
ムにおける引渡しまたは引取りが適しており、このよう
な澱送システムおよび処理システムを用いると、ウェー
ハ周縁部が保持エレメントを作用させるために接近可能
となるような位置にウエーノ＼をもたらずことができる
。この場合に、まず解放位置に位置している保持エレメ
ントを備えた保持装置は、保持エレメントが保持位置に
移動させるまで、たとえば位置決めピン、グリップ装置
または別の保持システムまたは位置決めシステムを用い
てウェーハに対して適当な相対位置に保持され得る。そ
の後に、この保持装置をウェーハと一緒に取り出して、
次のプロセスステップに供給することができる。同しよ
うにして、ウェーハの解放時には保持装置を、ウェーハ
の受容のために設けられたシステムに対する適当な相対
位置にもたらすことができ、その後に、たとえば電流を
通ずことによって保持エレメントを解放位置に移動させ
、ウェーハを解放することができる。次いで、この保持
装置は別の位置で新たにウェーハを受容するために使用
することができる。

以下、本発明の好適な実施態様を例示する。

（１）６〜１０個の保持エレメントが設けられている、
請求項ｌ記載の保持装置。

（２）環状のフレーム（２）が設けられている、請求項
ｌまたは上記（１）記載の保持装置。

（３）ウェーハと接触する保持エレメントの面が、ウェ
ーハと同じ材料から成る接触片（４）を備えている、請
求項１または上記（１）〜（２）のいずれか１項記載の
保持装置。

（４）保持エレメントとして、ばね舌片が設けられてい
る、請求項ｌまたは上記（１）〜（３）のいずれから１
項記載の保持装置。

（５）保持エレメントとして、電流の作用によって保持
位置から解放位置に移動可能なばね舌片が設けられてい
る、請求項ｌまたは上記（１）〜（４）のいずれか１項
記載の保持装置。

（６）半導体ウェーハを少なくとも１つのプロセスステ
ップの間、前記保持装置に留める、請求項２記載の方法
。

（７）少なくとも１つのプロセスステップが光学的な表
面検査である、上記（６）記載の方法。

（８）少なくとも１つのプロセスステップがレーザビー
ムを用いたウェーハの書込みである、上記（６）記載の
方法。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による保持装置の２つの実施例を示すもの
であって、第１図は第１実施例による保持装置を示す図
、第２図は第２実施例による保持装置を示す図である。 １・・・ウェーハ、　　　　　２・・・フレーム、３・
・・保持エレメント、　４・・・接触片、５，６・・・
導線、　　　　　７・・・引張線材、８・・・　緊締部
材、　　９，１０・・・導体路、ニｈ１ 二ＥＥｉ：２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、薄板状の物体、つまりウェーハを受容するための保
   持装置であって、前記ウェーハを無接触に少なくとも部
   分的に取り囲むフレームと、該フレームを起点にして前
   記ウェーハに作用する保持エレメントとが設けられてい
   る形式のものにおいて、ウェーハ（１）と共に搬送可能
   なフレーム（２）が設けられていて、該フレームが、ウ
   ェーハの外周に対して、接線方向および／または半径方
   向に向けられた、保持位置から解放位置に移動可能な少
   なくとも３つの保持エレメント（３）を備えていること
   を特徴とする、薄板状の物体を受容するための保持装置
   。 ２、半導体ウェーハを単数または複数の搬送過程を有す
   る少なくとも１つまたは一連のプロセスステップに通し
   て、前記半導体ウェーハを処理する方法において、半導
   体ウェーハを少なくとも搬送過程の間、請求項１記載の
   保持装置に保持することを特徴とする、半導体ウェーハ
   を処理する方法。