JPH04282850A - 試料保持装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等の板状
の試料を、該試料へのガスの吹き付けにより非接触にて
保持する試料保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造においては、ウエハを各工
程間にて搬送することが必要であり、その際、その表面
に損傷を与えることなくウエハを保持、搬送し得る試料
保持装置が求められている。図６は従来の試料保持装置
を示す縦断面図であり、図中２は円板状の保持体である
。この試料保持装置は、保持体２を、その一面が保持対
象となるウエハＷの表面に近接，対向するように位置決
めし、保持体２中央部の厚み方向に設けたガス噴出路２
１の噴出口２０からＮ２　ガス，空気等のガスをウエハ
Ｗの表面に吹き付け、ウエハＷを保持体２に接触するこ
となく保持するものである。このときウエハＷの周縁側
には保持体２とウエハＷとの間のガスの通流に伴うベル
ヌーイ効果により、裏面側より圧力が低い負圧部分が安
定的に生じ、ウエハＷは保持体２に向けて押圧される。 一方、ガス噴出口２０近傍にはガスがウエハＷの表面に
衝突するときの動圧による反発力が生じ、この反発力と
ウエハＷの自重との合力がウエハＷに働く押圧力と釣り
合ったときにウエハＷは、保持体２との間に所定の隙間
を維持して保持されるのである。

【０００３】前記反発力が大きい場合は、ウエハＷの周
縁側に生じる押圧力が打ち消されてウエハＷを安定して
保持することが困難になる。そこで特開昭６１−２２９
７５０号公報及び特開昭６２−１０５８３１号公報等に
開示されている発明は、ガス噴出口２０の口径を十分に
大きくしてガスの流速を下げてガスがウエハＷの表面に
衝突するときの動圧による反発力を緩和するようにして
いる。ところがこの場合、十分な保持力を得るために多
くのガスの供給を必要とする難点があり、またウエハＷ
を水平方向に拘束しないのでウエハＷを搬送するときに
不安定であるという問題もあった。

【０００４】そこで本発明者らは、特願平２−１１８１
０９号の発明をなした。図７は、この発明に係る試料保
持装置を示す縦断面図である。この装置は円板状をなす
保持体２のウエハＷとの対向面に対して所定角度θ（４
０°≦θ＜９０°）だけ傾斜し、口径が５ｍｍ以下であ
るガス噴出路２１とこれに連なるガス導入路１１とを備
えると共に、保持体２のウエハＷとの対向面の外周近傍
に周設された環状溝３内にガス噴出口２０からの導入ガ
スが向かう側に開口する吸引孔４を備えてなる。保持体
２の径はウエハＷの径より小さく、保持体２の外周下側
にはウエハＷの外周相当位置より外側に突出し、先端が
垂下したピン状のウエハガイド１２，１２，…が設けら
れている。

【０００５】而して、ガス導入路１１及びガス噴出路２
１を経てガス噴出口２０から噴出するガスは、保持体２
に対向するウエハＷの表面に斜めに吹き付けられる結果
、該ウエハＷは、その面方向の一方向への移動力を付与
され、保持体２の周縁に突設されたウエハガイド１２，
１２，…のいずれかに当接した状態で拘束される。 従ってウエハＷは保持体２に安定に保持された状態で搬
送され得る。また、ガス噴出口２０の口径を５ｍｍ以下
にし、ウエハＷへのガスの吹き付け位置近傍に生じる澱
み部分の滞留ガスを高速の流れにて主流中に強制的に排
出せしめ、この排出により前記澱み部分に生じる極めて
大きい負圧部分を保持力として利用するので、ガス噴出
路２１からウエハＷに吹き付けるガスは少量でよい。そ
して保持体２とウエハＷとの間を流れるガスが前述の如
き位置に開口する吸引孔４に吸入されることにより、ウ
エハＷの周方向におけるガスの流れ状態が最終的に均一
化され、ウエハＷに付与される保持力が周方向に均一化
されて安定した保持がなされ得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図８は図７の試料保持
装置にガスを導入したときの状態を示す縦断面図である
。ウエハＷ表面に対し斜めにガスが導入されるので、ウ
エハＷは鉛直上方向の力と同時に水平方向の力を吸着以
前から受けることになり、吸着の過程で矢符に示した如
く斜め上方向の力が働き、斜めに傾いて上昇する。保持
体２の径がウエハＷの径より小さいのでこのときウエハ
Ｗの表面が保持体２の対向面の角と接触し、疵が発生す
ることがあった。

【０００７】本発明は斯かる事情に鑑みなされたもので
あり、ガスを導入するガス導入路をガス噴出路にその中
心がガス噴出路に対し偏心するようにして連通させるこ
とにより、保持体と接触して疵が生じることなく、試料
を吹き込んだガスが向かう方向へ寄せ、またガスを吸引
する溝及びこれに連通させた吸引孔を設けることにより
ガスを全て回収し、保持体の周方向におけるガスの流れ
状態を最終的に均一化して試料を保持体に安定して保持
することができる試料保持装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１発明の試料保持装置
は、平板状の試料の表面に保持体を対向させ、該保持体
の前記試料との対向面に開口するガス噴出路からガスを
前記試料に吹き付け、該試料をその表裏面間に生じる圧
力差により保持する試料保持装置において、前記ガス噴
出路には前記ガスを該ガス噴出路へ導入するガス導入路
がその中心を前記ガス噴出路の中心に対して偏心させて
連通されていることを特徴とする。第２発明の試料保持
装置は、前記保持体の前記試料との対向面の外周近傍に
溝を周設し、前記試料に吹きつけたガスを吸引する吸引
孔を前記溝に連通させてあることを特徴とする。

【０００９】

【作用】図９は本発明に係る試料保持装置のガス吹き込
み部の縦断面図であり、図中２は保持体である。保持体
２の略中央には、ガスを導入するガス導入路１１とガス
を試料Ｗに向けて噴出させるガス噴出路２１とが保持体
２の幅方向の略中央部で中心を互いに偏心させて連通さ
れている。試料Ｗは保持体２のガス噴出路２１側の面に
対向されており、初めは試料Ｗと保持体２との間隔を略
２ｍｍにして対向されている。ガス導入路１１から導入
されるガスはガス噴出路２１を通って試料Ｗに向かって
流れ、試料Ｗはその表裏面間の圧力差によって略垂直に
吸い上げられる。その後試料Ｗと保持体２との間隔が０
．２ｍｍ程に近づくとこの間隔の狭まりに伴い、ガスは
図１０に示した矢符の如くガス噴出路２１のガス導入路
１１中心からのずれと反対方向に多少偏るので、試料Ｗ
は図９に示した白抜き矢符の如く保持体２の面に平行に
ガスの流れ方向に動き、その端部が保持体２の端部に設
けられたフックに当接する。このとき試料Ｗと保持体２
との間にはこれらの間隔に影響を及ぼす程の圧力差は生
じない。以上のようにしてウエハＷは図８に示した如く
傾くことなく、保持体２に吸着される。

【００１０】また本発明においては、保持体の試料との
対向面の外周近傍に溝を周設し、この溝に外部の吸引装
置に連なる吸引孔を連通させて試料に吹きつけたガスを
吸引し、全て回収するので、試料の周方向におけるガス
の流れ状態が最終的に均一化され、試料に付与される保
持力が周方向に均一化されて安定した保持がなされ得る
。

【００１１】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は本発明に係る試料保持装置
を示す縦断面図であり、図中２は円板状をなす保持体で
ある。保持体２の略中央には幅方向にガス噴出路２１が
設けられており、ガス噴出路２１は試料としてのウエハ
Ｗが対向すべき面に開口（２０）している。ガス噴出路
２１の上側には図示しないガス供給源に連なるガス導入
路１１が連通されており、ガス導入路１１にガスを導入
し、ガス噴出路２１内を通流させて噴出口２０からウエ
ハＷに吹き付けるようになっている。ガス導入路１１は
ガス噴出路２１の上側にその中心を平行に偏心させて連
通されている。ガス導入路１１とガス噴出路２１との中
心のずれはこれらにガスを通流させたときに、保持体２
に吸着されるべき試料としてのウエハＷがガスの流れに
よって斜めにならない程度にする。ガス噴出路２１の径
はガス導入路１１の径より小である。

【００１２】ガス導入路１１の径及び長さ、ガス噴出路
２１の径及び長さは、ガス流量、ウエハＷの重さ、ガス
導入路１１とガス噴出路２１との接続部の口径（ガス噴
出路２１の径に対する大きさ）、接続部の位置等により
適宜定める。ガス噴出路２１の長さが短い場合、ガスは
ガス噴出路２１のガス導入路１１中心からのずれの方向
に流れ、特願平２−１１８１０９号と同一の問題が生じ
、所期の目的を達成できない。

【００１３】保持体２におけるウエハＷとの対向面の外
周近傍には環状溝３が周設されており、環状溝３の上側
にはガス噴出路２１のガス導入路１１中心からのずれと
反対の位置に、ガスを図示しないガス吸引装置により吸
引する吸引孔４が設けられている。吸引孔４は複数個設
けてもよく、その場合は複数の吸引孔４を上述の位置を
中心にして略対称に設けるのが望ましい。保持体２周縁
の下側には、ウエハＷの外周相当位置より外側に突出し
、先端が垂下したピン状のウエハガイド１２，１２，…
が設けられており、ウエハＷを当接させるようになって
いる。

【００１４】以上の如く構成された装置を使用して、ガ
スをガス導入路１１及びガス噴出路２１を経て噴出口２
０からウエハＷの表面に吹き付けると、ウエハＷは、矢
符に示した如くガス噴出路２１のガス導入路１１の中心
からのずれの方向と逆の方向への移動力を付与され、ウ
エハガイド１２，１２，…に当接した状態で拘束される
。またこのとき、保持体２とウエハＷとの間を流れるガ
スが前述の如き位置に開口する吸込孔４に吸入されるこ
とにより、ウエハＷの周方向におけるガスの流れ状態が
均一化され、ウエハＷに付与される保持力が周方向に均
一化されて安定した保持がなされ得る。

【００１５】図２及び図３は本発明に係る他の試料保持
装置のガス吹き込み部の縦断面図である。これらの装置
ではガス導入路１１とガス噴出路２１とが連続しておら
ず、小径の接続孔３１により接続されている。図２の装
置では、ガス噴出路２１をガス導入路１１の下側に収ま
る構成にしている。図３の装置では、接続孔３１をガス
噴出路２１のガス導入路１１中心からのずれの方向に傾
斜させている。

【００１６】図４は本発明に係る他の試料保持装置を示
す縦断面図である。この装置の保持体２の径はウエハＷ
の径より大きくしてあり、保持体２周縁の下側にはウエ
ハガイド１２，１２，…が垂設されている。以上の如く
装置を構成することにより、ウエハＷがこれに対向する
保持体２の面の角に接触することが構造上なくなる。ま
たウエハＷと保持体２との間に存在するガスの量が多い
ので、ウエハＷ吸着時にウエハＷが保持体２側へ慣性に
よって圧せられることを抑制するバッファー効果が大き
い。

【００１７】次に本発明を具体的な数値を挙げて説明す
る。使用した試料保持装置は図１に示した装置であり、
保持体２の吸着面の径は１５４ｍｍ、ウエハＷの径は６
インチである。ガス導入路１１は径４ｍｍ、ガス噴出路
２１は径２ｍｍ、長さ１０ｍｍであり、ガス導入路１１
とガス噴出路２１との中心軸の偏心量は２ｍｍである。 吸引孔４は３個設けられており、吸引孔４，４，４は、
ガスが向かう位置、該位置に対し時計方向１２０°及び
反時計方向１２０°の位置に夫々設けられている。以上
の如く構成された試料保持装置を使用して、流量４０ｌ
／ｍｉｎでＮ２　ガスを導入し、ウエハＷを吸着させた
。 そして同一の条件で従来の試料保持装置を使用してウエ
ハＷを吸着させることも行った。

【００１８】図５は従来装置及び本発明装置により吸着
した後のウエハＷを示す平面図であり、（ａ）は従来装
置を使用した場合、（ｂ）は本発明装置を使用した場合
である。図５より従来装置を使用した場合はウエハＷが
保持体２の外縁に当たってその周方向に複数個疵が発生
したのに対し、本発明装置を使用した場合は疵が発生し
ないことが判る。

【００１９】

【発明の効果】以上の如く本発明においては、ガスを導
入するガス導入路をガス噴出路にその中心がガス噴出路
に対し偏心するようにして連通させているので、保持体
と接触して疵が生じることがなく、試料を吹き込んだガ
スが向かう方向へ寄せることができる。またガスを吸引
する溝及びこれに連通させた吸引孔を設けているので、
保持体の周方向におけるガスの流れ状態を均一化して試
料を保持体に安定して保持することができ、かつガスを
全て回収するため外部へパーティクルが飛散する虞もな
い。従って半導体製造等の現場において損傷を与えるこ
となく安定した状態で搬送することができる等、本発明
は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る試料保持装置を示す縦断面図であ
る。

【図２】本発明に係る他の試料保持装置のガス吹き込み
部の縦断面図である。

【図３】本発明に係る他の試料保持装置のガス吹き込み
部の縦断面図である。

【図４】本発明に係る他の試料保持装置を示す縦断面図
である。

【図５】従来装置及び本発明装置により吸着した後のウ
エハを示す平面図である。

【図６】従来の試料保持装置を示す縦断面図である。

【図７】特願平２−１１８１０９号の試料保持装置を示
す縦断面図である。

【図８】特願平２−１１８１０９号の試料保持装置にガ
スを導入したときの状態を示す縦断面図である。

【図９】本発明に係る試料保持装置のガス吹き込み部の
縦断面図である。

【符号の説明】

２　　保持体 ３　　環状溝 ４　　吸引孔 １１　　ガス導入路 １２　　ウエハガイド ２１　　ガス噴出路 Ｗ　　ウエハ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　平板状の試料の表面に保持体を対向さ
   せ、該保持体の前記試料との対向面に開口するガス噴出
   路からガスを前記試料に吹き付け、該試料をその表裏面
   間に生じる圧力差により保持する試料保持装置において
   、前記ガス噴出路には前記ガスを該ガス噴出路へ導入す
   るガス導入路がその中心を前記ガス噴出路の中心に対し
   て偏心させて連通されていることを特徴とする試料保持
   装置。
2. 【請求項２】　　前記保持体の前記試料との対向面の外
   周近傍に溝を周設し、前記試料に吹き付けたガスを吸引
   する吸引孔を前記溝に連通させてあることを特徴とする
   請求項１記載の試料保持装置。