JPH0410553A - 半導体基板搬送用チャッキング装置、半導体基板サセプタおよび半導体基板非接触クリーン搬送装置 - 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、磁気力により半導体基板のチャッキング、支
持および非接触クリーン搬送を可能にした半導体基板搬
送用チャッキング装置、半導体基板サセプタおよび半導
体基板非接触クリーン搬送装置に適用して有効な技術に
関する。

〔従来の技術〕

半導体デバイス製造ラインにおけるクリーン化、および
自動化は、今後の半導体デバイスを高性能化、高品質化
して行く上で、重要となる。

このため、従来の半導体基板チャッキング技術としては
、たとえば、「電子通信学会技術研究報告Ｊ　　（８６
／８）、ｖｏｌ、８６、Ｎｏ、１３９、論文番号５ＳＤ
８６−６１、Ｐ２１などの文献に記載されているように
、半導体ウェーハに負荷を与えてロックするロードロツ
タ装置が案出されている。

すなわち、このロードロツタ装置と呼ばれるつ工−ハ搬
送装置に使用されているロードロック機構には、各種の
ものがあるが、大別すると、次の３つの機構になる。

〔１）、ウェーハホルダに半導体ウェー／”１を固定し
、ウェーハホルダの一部を機械的に支持して半導体ウェ
ーハを搬送する機構。

（２）　　半導体ウェーハのエツジ部もしくは裏面を機
械的に支持して搬送する機構。

（３）、半導体ウェーハの裏面を真空吸着して搬送する
機構。

また、前記文献のＰ２２に記載のように負圧により半導
体ウェーハの表面を真空吸着する真空チャックが案出さ
れている。

一方、従来の異種プロセス装置間のウェー７１搬送は、
主にウェーハケースを媒体として人手によるもの、およ
び一部クリーンベンチ内でのベルト搬送によるものであ
った。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記ロードロツタ装置において、前記〔１〕
のウェーハホルダを用いる機構では、通常ホルダ材料表
面に大量に吸着している大気成分、および半導体ウェー
ハとウェーハホルダの接触部分の狭い隙間に入り込んだ
大気成分が半導体ウェーハ製造ラインにおけるクリーン
化の妨げとなっていた。

前記（３）の半導体ウェーハの裏面を真空吸着して搬送
する機構は常圧状態では有効であるが、減圧状態のチャ
ンバ内では使用できなかった。

前記（１）、　（２）の機構はともに機械的搬送部にギ
ア、ベローズ、気密ンール部あるいは屈伸部を有してお
り、金属どうしが擦れ合う部分が存在する。また、気密
ソール部などには、シール用のグリース、オイルなどが
使用されている。すなわち、金属微粉末やオイル成分な
どの発生源となっており、これも半導体ウェーハ製造ラ
インにおけるクリーン化の妨げとなっていた。

さらに、半導体ウェーハ製造ラインで最も故障の多いの
がウェーハ搬送部であり、信頼性の高いウェーハ搬送装
置の実現が強く要求されている。

また、負圧により半導体ウェーハの表面を吸着保持する
真空チャックでは、吸込口の形状が複雑となり、また、
吸着時に急激に気体が吸い込まれるため、パーティクル
が半導体ウェーハの表面に付着する確率が高かった。

一方、ウェーハケースを媒体として人手によるもの、お
よび一部クリーンベンチ内でのベルト搬送によるウェー
ハ搬送では、半導体ウェーハと治具およびベルトとの接
触が避けられないばかりか、大気中に半導体ウェーハが
さらされることにより、パーティクルが付着し、このた
め、半導体ウェーハ製造プロセスが不確定要素に影響さ
れたり、プロセス制御性が低下するという問題があった
。

本発明は前記問題点に着目してなされたもので、その目
的は、常圧・減圧の両状態に有効でかつ反応室内を大気
成分にさらすことなく、半導体ウェーハのみを搬送する
ことのできる半導体基板搬送用チャッキング装置を提供
することにある。

本発明の他の目的は、半導体装置のセット方向、吸着・
離脱の電気的制御および吸着力による温度制御を行うこ
とのできる半導体基板サセプタを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、異種プロセス装置間の非接
触クリーンウェーハ搬送を実現することのできる半導体
基板非接触クリーン搬送装置を提供することにある。

二課題を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の半導体基板搬送用チャッキング装置
は、裏面に磁性体層を有する半導体基板を使用し、この
半導体基板の磁性体層に磁界を加えたとき発生する磁気
力により半導体基板の磁気吸着を可能にする磁気吸着構
造を備えた構成としたものである。

本発明の半導体基板サセプタは、前記磁気吸着構造を備
えた構成としたものである。

本発明の半導体基板非接触クリーン搬送装置は、前記半
導体基板をその磁性体層表面の極性と同極性の磁界を加
えたとき発生する磁気反発力により浮上させ、搬送方向
に配置した複数の電磁石で間欠的に移動する磁界を順次
加えたとき発生する磁気力により不活性ガス雰囲気中を
非接触搬送可能にした構成としたものである。

〔作用〕

本発明の半導体基板搬送用チャッキング装置によれば、
裏面に磁性体層を有する半導体基板を使用し、この半導
体基板の磁性体層に磁界を加えたとき発生する磁気力に
より半導体基板の磁気吸着を可能にする磁気吸着構造を
備えた構成としたので、半導体基板吸着表面の機械的ダ
メージを未然に防止し、パーティクルが半導体ウェー７
１表面に付着する確率を低下させ、吸着部の形状的自由
度を拡大できる。また、常圧・減圧の両状態において有
効でかつ反応室内を大気成分にさらすことなく、半導体
基板の搬送を可能とし、パーティクルおよび大気成分の
反応室内への侵入を防止できる。

さらに、各種プロセス装置間の半導体基板搬送で要求さ
れることの多い半導体ウエーノ＼表面側からのチャッキ
ングをも可能にする。

本発明の半導体基板サセプタによれば、前記磁気吸着構
造を備えた構成としたので、半導体基板のセット方向、
吸着・離脱の電気的制御および吸着力による温度制御を
容易に行うことができる。

本発明の半導体基板非接触クリーン搬送装置によれば、
前記半導体基板をその磁性体層表面の極性と同極性の磁
界を加えたとき発生する磁気反発力により浮上させ、搬
送方向に配置した複数の電磁石で間欠的に移動する磁界
を順次加えたとき発生する磁気力により不活性ガス雰囲
気中を非接触搬送可能にした構成としたので、パーティ
クルや大気成分の吸着が確実に防止でき、半導体デバイ
ス製造プロセスが不確定要素に影響されたり、あるいは
プロセス制御性が低下するという問題が皆無となる。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔実施例１〕 本発明の実施例１である半導体ウェーハ搬送用チャッキ
ング装置を第１図により説明する。

第１図は本発明の実施例１である半導体ウェーハ搬送用
チャッキング装置を示す断面図である。

実施例１における半導体ウェーノ＼搬送用チャッキング
装置は、裏面に磁性体層２にを有する半導体ウェーハ１
を使用し、この半導体ウエーノ１１の磁性体層２に磁界
を加えたとき発生する磁気力により半導体ウェーハ１の
磁気的吸着を可能にしたものである。

すなわち、半導体ウェーハ搬送用チャッキング装置にお
いては、半導体ウェーノ１１の表面周辺部を支持するウ
ェーハ支持部４がフランジ状に形成され、中心に電磁石
３が配置され、電磁石３のコイルへの通電による磁界を
半導体ウェーハ１の磁性体層２に加えたとき磁性体層２
との間に発生する磁気引力により、半導体ウェーハ１を
磁気的に吸着させてチャッキングできるようになってい
る。

前記磁性体層２には、たとえばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｌを含有
する合金を用い、半導体ウェーハ１の吸着力は電磁石３
のコイルに供給する電流により制御できるようになって
いる。

次に、実施例１における半導体ウェーハ搬送用チャッキ
ング方法を説明する。

半導体ウェーハ１の搬送に際し、半導体ウェーハ１のチ
ャッキングを行う場合、半導体ウエーノ１１の磁性体層
２に、半導体ウェー／％表面周辺部をウェーハ支持部４
で支持しながら電磁石３より磁界を加え、それによって
発生する磁気引力により半導体ウェーハ１を磁気的に吸
着し、これにより半導体ウェーハ１を自在搬送させるこ
とが可能となる。

半導体ウェーハ１の磁気的吸着力は電磁石３のコイルに
通電する電流により制御することができる。

このように、実施例１によれば、磁気引力により半導体
ウェーハ１を磁気的に吸着し、自在搬送可能となるので
、各種プロセス装置間のウェーハ搬送で要求される場合
が多い半導体ウェーノＸ１の表面側からのウェーハ吸着
搬送を半導体ウェーハ１の表面を汚染させることなく行
うことができる。

また、常圧・減圧の両状態に有効で、かつ反応室内を一
切大気成分にさらすことなく、半導体ウェーハ１のみを
搬送することができる。

〔実施例２〕 本発明の実施例２である半導体ウェーハ搬送用チャッキ
ンク装置を第２図により説明する。

第２図は本発明の実施例２である半導体ウェーハ搬送用
チャッキング装置を示す断面図である。

実施例２における半導体ウェーハ搬送用チャッキング装
置は、前と実施例１のものと同様の構成を有するが、半
導体ウェーハ１の裏面に形成した磁性体層２の周辺部を
ウェーハ支持部４で支えながら電磁石３より磁界を加え
、これによって発生する磁気引力により半導体ウェーハ
１を裏面から磁気的に吸着し、自在搬送可能にした点て
異なる。

このように、実施例２によれば、磁気引力により半導体
ウェーハ１を裏面から磁気吸着できる構造としたので、
アライナ装置などで半導体ウェーハ１裏面からの吸着が
必要な場合、チップ有効エリアの半導体ウェーハ１の裏
面を汚染させることなく、半導体ウェーハ１のチャッキ
ングを行うことができる。

こ実施例３： 本発明の実施例３である半導体ウェーハ搬送用チャッキ
ング装置を第３図により説明する。

第３図は本発明の実施例３である半導体ウェーハ搬送用
チャンキンク装置を示す断面図である。

実施例３における半導体ウェーハ搬送用チャッキング装
置は、前記実施例１のものと同様の構成を有するが、半
導体ウェーハ１の裏面に形成した磁性体層２の一部に電
磁石３を直接または介在物１０を介して接触させ、その
磁界により発生する磁気引力により半導体ウェーハ１を
裏面から磁気的に吸着し、自在搬送可能にした点で異な
る。

ここで、介在物１０を電磁石３上に形成するのは、パー
ティクルの発生防止および接触時の衝撃吸収のためであ
り、介在物１０の材料としてたとえばフッ素樹脂、石英
ガラスなどを使用する。

このように、実施例３によれば、ウェーハ吸着部は円形
に限らず、プロセス装置のウェーハ搬送構造の要求に応
じて形状変更できるので、たとえばＵ字状やリング状な
どの形状的自由度を有するウェーハ吸着部を備えたウェ
ーハ搬送装置を提供することができる。

〔実施例４〕 本発明を半導体ウェーハサセプタに適用した実施例４を
第４図により説明する。

第４図は本発明を半導体ウエーハザセプタに適用した実
施例４を示す断面図である。

実施例４は、本発明を半導体ウェーハサセプタに適用し
たもので、金属部５よりなるウェーハステージ中央部に
設けられた電磁石３から半導体ウェーハ１の裏面に形成
した磁性体層２に磁界を加え、それによって発生する磁
気引力により半導体ウェーハ１を裏面から磁気的に吸着
し、固定できるようにしたものである。

したがって、実施例４によれば、常圧・減圧の面状態に
有効で、かつ半導体ウェーハ１を上下、垂直等如何なる
方向にも任意にセットすることができる。

また、藁導体ウェーハ１の吸着・離脱をいずれも電気的
に制御でき、しかも電磁石３のコイルに供給する電流を
増大すれば、ウェーハ吸着力の増により熱伝導接合可能
となるので、高速成膜や高速エツチング時の発熱に対し
て、ウェーハ温度を所定温度に制御することができる。

さらに、第１図に示す前記実施例１の搬送用磁気チャフ
キング装置に吸着された半導体ウェーハ１をこの実施例
４の半導体ウェーハサセプタに接触させて電磁石３をＯ
Ｎ状態にし、搬送用磁気チャッキング装置側の電磁石を
ＯＦＦ状態にすれば、単導体ウェーハ１は半導体ウェー
ハサセプタに容易に受は渡しされる。

〔実施例５〕 本発明の実施例５である半導体基板非接触クリーン搬送
装置を第５図により説明する。

第５図は本発明の実施例５である半導体基板非接触クリ
ーン搬送装置を示す断面図である。

実施例５は、半導体ウェーハ１をその磁性体層２表面の
極性と同極性の磁界を加えたとき発生する磁気反発力に
より浮上させ、搬送方向に配置した複数の電磁石３で間
欠的に移動する磁界を順次加えたとき発生する磁気力に
より不活性ガス−囲気中を非接触搬送させることができ
るようにしたものである。

すなわち、半導体ウェー・＼１の裏面に形成した磁性体
層２に流通Ｎ２　ガス雰囲気７て満たされたウェーハ搬
送トンネル６の下部に配列して設置された複数の永久磁
石８により搬送路に沿った連続的な磁界を加えたとき発
生する磁気反発力により半導体ウェーハ１を浮上させる
構造となっている。

このときの磁性体層２の下面の極性は、これと対向する
永久磁石８の極性と一致するようにあらかじめ磁化され
ている。

一方、流通Ｎ２　ガス雰囲気７で満たされたウェーハ搬
送トンネル６の上部には、電磁石３が搬送方向に等ピッ
チで配列され、これらの電磁石３のＯＮ、ＯＦＦの制御
により搬送方向に沿って移動する磁界を浮上状態の半導
体ウエーノ＼１の裏面に形成した磁性体層２に順次加え
たとき発生する磁気引力により半導体ウェーノー１を非
接触搬送させる構造となっている。

次に、実施例５の作用を説明する。

流通Ｎ２　ガス雰囲気７で満たされたウェーハ搬送トン
ネル６内を半導体ウエーノ＼１を浮上状態で搬送させる
場合、ウェーハ搬送トンネル６の下部に配列された複数
の永久磁石８により搬送路に沿った連続的な磁界を半導
体ウェー／Ｘｌの磁性体層２に加えたとき発生する磁気
反発力により半導体ウェーハ１が浮上状態で保持される
。

そして、半導体ウェーハｌの裏面に形成された磁性体層
２の上面の極性と異極慄を有するＯＮ状態の電磁石９ａ
と搬送方向側隣接する○ＦＦ状態の電磁石９ｂを順次○
Ｎさせ、これと同時に半導体ウェーハ１の通過後の電磁
石３を順次ＯＦＦにして行く。

その結果、半導体ウェーハ１の磁性体層２との間に磁気
引力を発生させる磁界が搬送方向に移動するため、磁気
引力が推進力として作用し、これにより流通Ｎ２　ガス
雰囲気７で満たされたウェーハ搬送トンネル６内を半導
体ウェーノＸ１は浮上状態で搬送される。

このように、実施例５によれば、クリーンな流通Ｎ２　
ガス雰囲気７中を非接触で異種プロセス装置間での半導
体ウェーハ１の搬送が可能であるので、パーティクルや
大気成分の吸着を防止でき、半導体ウェーハ１の製造プ
ロセスが不確定要素に影響されたり、あるいはプロセス
制御性が低下するという問題が皆無となる。

なお、前記実施例１〜５で使用される半導体ウェーハ１
の裏面に形成した磁性体層２は、半導体ウェーハ１の製
造プロセス完了時にエツチング処理、または機械的研磨
によって除去されるものである。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、実施例５では、頻繁に半導体つｘ−ハの浮上
および下降の必要な箇所には、永久磁石に代えてコイル
電流により磁場を制御できる電磁石を使用することもて
きる。

また、保磁力の大きい強磁性体の残留磁化を利用する永
久磁石に代えて極低温に冷却した超伝導コイルに永久電
流を流して強磁場を作る超伝導磁石を使用してもよい。

以上の説明では、主として本発閥者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である半導体基板搬送用
チャッキング装置、半導体基板サセプタおよび半導体基
板非接触クリーン搬送装置に適用したが、これに限らず
、面接合部で熱伝導゛を必要とするものであれば、全て
の製品について、広く適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりで
ある。

〔１〕０本発明の半導体基板搬送用チャッキング装置に
よれば、裏面に磁性体層を有する半導体基板を使用し、
この半導体基板の磁性体層に磁界を加えたとき発生する
磁気力により半導体基板の磁気吸着を可能にする磁気吸
着構造を備えた構成としたので、半導体基板表面の機械
的ダメージを未然に防止し、パーティクルが半導体ウェ
ーハ表面に付着する確率を低下させ、吸着部の形状的自
由度を拡大できる。また、常圧・減圧の面状態において
有効で、かつ反応室内を大気成分にさらすことなく、半
導体基板の搬送を可能とし、パーティクルおよび大気成
分の反応室内への侵入を防止できる。

さらに、各種プロセス装置間の半導体基板搬送で要求さ
れることが多い半導体基板表面側からのチャッキングを
も可能にする。

（２）９本発明の半導体基板サセプタによれば、前記磁
気吸着構造を備えた構造としたので、半導体基板のセッ
ト方向、吸着・離脱の電気的制御および吸着力による温
度制御を容易に行うことができる。

（３〕１本発明の半導体基板非接触クリーン搬送装置に
よれば、前記半導体基板をその磁性体層表面と同極性の
磁界を加えたとき発生する磁気反発力により浮上させ、
搬送方向に配置した複数の電磁石で間欠的に移動する磁
界を順次加えたとき発生する磁気力により不活性ガス雰
囲気中を非接触搬送可能にした構成としたので、パーテ
ィクルや大気成分の吸着が確実に防止でき、半導体デバ
イス製造プロセスが不確定要素に影響されたり、あるい
はプロセス制御性が低下するという問題が皆無となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１である半導体ウェーハ搬送用
チャッキング装置を示す断面図、第２図は本発明の実施
例２である半導体ウェーハ搬送用チャッキング装置を示
す断面図、第３図は本発明の実施例３である半導体ウェ
ーハ搬送用チャッキング装置を示す断面図、第４図は本
発明を半導体ウェーハサセプタに適用した実施例４を示
す断面図、 第５図は本発明の実施例５である半導体基板非接触クリ
ーン搬送装置を示す断面図である。 １・・・半導体ウェーハ　２・・・磁性体層、３・・・
電磁石、４・・・ウェーハ支持部、５゜・・金属部、６
・・・ウェーハ搬送トンネル、７・・・流通Ｎ２　ガス
雰囲気、８・・・永久磁石、９ａ・・・ＯＮ状態の電磁
石、９ｂ・・・ＯＦＦ状態の電磁石、１０・・・介在物
。 第１図 イＪｃ　　　埋　　人　　ｙ？坪士　　　　／ＪＳ　　
　川　　肪　　男−３第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、裏面に磁性体層を有する半導体基板を使用し、この
   半導体基板の磁性体層に磁界を加えたとき発生する磁気
   力により半導体基板の磁気吸着を可能にする磁気吸着構
   造を備えたことを特徴とする半導体基板搬送用チャッキ
   ング装置。 ２、請求項１記載の磁気吸着構造を備えたことを特徴と
   する半導体基板サセプタ。 ３、請求項１記載の半導体基板をその磁性体層表面の極
   性と同極性の磁界を加えたとき発生する磁気反発力によ
   り浮上させ、搬送方向に配置した複数の電磁石で間欠的
   に移動する磁界を順次加えたとき発生する磁気力により
   不活性ガス雰囲気中を非接触搬送可能にしたことを特徴
   とする半導体基板非接触クリーン搬送装置。