JPH0566022B2 - - Google Patents
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- JPH0566022B2 JPH0566022B2 JP33990289A JP33990289A JPH0566022B2 JP H0566022 B2 JPH0566022 B2 JP H0566022B2 JP 33990289 A JP33990289 A JP 33990289A JP 33990289 A JP33990289 A JP 33990289A JP H0566022 B2 JPH0566022 B2 JP H0566022B2
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- wafer
- blade
- electrodes
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、一般に、はさみこみ形電極を利用し
て静電式ウエーハ・クランプを行う半導体ウエー
ハ搬送ブレードに関し、更に詳細には、ブレード
の加速運動中にウエーハがブレードから滑り出る
のを防止するため、ウエーハ搬送ブレードと半導
体ウエーハとの間に発生させられる静電クランプ
力最大にするための装置及び方法に関する。
て静電式ウエーハ・クランプを行う半導体ウエー
ハ搬送ブレードに関し、更に詳細には、ブレード
の加速運動中にウエーハがブレードから滑り出る
のを防止するため、ウエーハ搬送ブレードと半導
体ウエーハとの間に発生させられる静電クランプ
力最大にするための装置及び方法に関する。
半導体製作装置においては、蒸着、エツチング
等のための処理チヤンバ間でウエーハを搬送する
ことが必要である。ウエーハ搬送は、一般に、ウ
エーハを機械的アームにクランプすることによつ
て行われる。従来のクランプ手法としては、機械
的クランプ、真空クランプ及び静電クランプがあ
る。機械的アームの制御された精密な運運によ
り、種々の処理チヤンバにおいてウエーハの挿入
及び取り出しを行うことができる。
等のための処理チヤンバ間でウエーハを搬送する
ことが必要である。ウエーハ搬送は、一般に、ウ
エーハを機械的アームにクランプすることによつ
て行われる。従来のクランプ手法としては、機械
的クランプ、真空クランプ及び静電クランプがあ
る。機械的アームの制御された精密な運運によ
り、種々の処理チヤンバにおいてウエーハの挿入
及び取り出しを行うことができる。
米国特許第4184188号において、静電式ウエー
ハ・クランプが開示されている。このクランプ
は、複数の平行なはさみこみ形の正及び負の電極
の対がブレード面上に配置されているブレードを
有す。誘電体層が前記正及び負の電極の上をおお
つて配置され、ブレード面上に複数のコンデンサ
を形成している。電極を賦勢すると、各コンデン
サ対の正電極と負電極との間に静電力のフリンジ
ングが生ずる。帯電した電極の上に分極性ウエー
ハを載せると、ウエーハによつて占有された領域
をフランジング静電力が通過する。これにより、
ウエーハ内の負の電荷が正に帯電した電極上で分
極するし、及び正のウエーハ電荷が負に帯電した
電極上で分極するときにクランプ力が生ずる。こ
のクランプ力はウエーハ上に働く静電力に正比例
する。
ハ・クランプが開示されている。このクランプ
は、複数の平行なはさみこみ形の正及び負の電極
の対がブレード面上に配置されているブレードを
有す。誘電体層が前記正及び負の電極の上をおお
つて配置され、ブレード面上に複数のコンデンサ
を形成している。電極を賦勢すると、各コンデン
サ対の正電極と負電極との間に静電力のフリンジ
ングが生ずる。帯電した電極の上に分極性ウエー
ハを載せると、ウエーハによつて占有された領域
をフランジング静電力が通過する。これにより、
ウエーハ内の負の電荷が正に帯電した電極上で分
極するし、及び正のウエーハ電荷が負に帯電した
電極上で分極するときにクランプ力が生ずる。こ
のクランプ力はウエーハ上に働く静電力に正比例
する。
現在のところ、静電式ウエーハクランプを利用
した１ウエーハ搬送または給送装置があるだけで
ある。米国特許第4733632号においては、ウエー
ハ搬送装置は可動アーム、前記可動アームに取り
付けられた垂直可動支持部材を有する静電式チヤ
ツク機構、及び前記支持部材を移動させるための
可動機構を有す。
した１ウエーハ搬送または給送装置があるだけで
ある。米国特許第4733632号においては、ウエー
ハ搬送装置は可動アーム、前記可動アームに取り
付けられた垂直可動支持部材を有する静電式チヤ
ツク機構、及び前記支持部材を移動させるための
可動機構を有す。
ウエーハ搬送は、搬送すべきウエーハの上に静
電式チヤツクを位置決めすることによつて行われ
る。静電式チヤツクは、各電極上に形成された絶
縁膜によつて互いに電気的に離隔された２つの半
円形電極を有す。これら電極を、クランプすべき
ウエーハの上面の周辺の回りに適合するように配
置する。ウエーハの周辺は一般に処理されず、従
つて適当するクランプ用面を提供する。前記電極
を直流電圧で賦勢し、ウエーハと電極との間に、
ウエーハをチヤツク面に周辺的にクランプするの
に十分な静電力を誘起する。チヤツクに取り付け
られている支持部材の垂直運動によつてウエーハ
を持ち上げ、アーム部の制御された運動によつて
ウエーハを搬送する。
電式チヤツクを位置決めすることによつて行われ
る。静電式チヤツクは、各電極上に形成された絶
縁膜によつて互いに電気的に離隔された２つの半
円形電極を有す。これら電極を、クランプすべき
ウエーハの上面の周辺の回りに適合するように配
置する。ウエーハの周辺は一般に処理されず、従
つて適当するクランプ用面を提供する。前記電極
を直流電圧で賦勢し、ウエーハと電極との間に、
ウエーハをチヤツク面に周辺的にクランプするの
に十分な静電力を誘起する。チヤツクに取り付け
られている支持部材の垂直運動によつてウエーハ
を持ち上げ、アーム部の制御された運動によつて
ウエーハを搬送する。
周辺静電式ウエーハ・チヤツク搬送には種々の
問題が付随する。チヤツクはウエーハの上面と機
械的に接触する。整合誤りがあると、チヤツク
は、ウエーハの上面に形成されている損障を受け
易いトランジスタと機械的に接触する可能性があ
り、トランジスタに対する汚染または損障の可能
性が増す。また、クランプの後にチヤツクがウエ
ーハを放すときに、放電電流がウエーハの上面を
通つて流れる。これもまた、ウエーハの損障を受
け易いトランジスタに損障を与える可能性があ
る。
問題が付随する。チヤツクはウエーハの上面と機
械的に接触する。整合誤りがあると、チヤツク
は、ウエーハの上面に形成されている損障を受け
易いトランジスタと機械的に接触する可能性があ
り、トランジスタに対する汚染または損障の可能
性が増す。また、クランプの後にチヤツクがウエ
ーハを放すときに、放電電流がウエーハの上面を
通つて流れる。これもまた、ウエーハの損障を受
け易いトランジスタに損障を与える可能性があ
る。
それで、ウエーハの基体下面をウエーハ・ブレ
ードの上面にクランプすることによつて静電式ク
ランプが行われるウエーハ搬送ブレードが要望さ
れている。また、単位電圧当たりのクランプ力を
最大にするウエーハ搬送ブレードが要望されてい
る。このような装置及び方法が得られれば、ブレ
ードの加速運動中におけるブレードからのウエー
ハの滑り出しが防止され、ウエーハの汚染が減
り、静電式クランプ中のトランジスタに対する損
障の可能性が減る。
ードの上面にクランプすることによつて静電式ク
ランプが行われるウエーハ搬送ブレードが要望さ
れている。また、単位電圧当たりのクランプ力を
最大にするウエーハ搬送ブレードが要望されてい
る。このような装置及び方法が得られれば、ブレ
ードの加速運動中におけるブレードからのウエー
ハの滑り出しが防止され、ウエーハの汚染が減
り、静電式クランプ中のトランジスタに対する損
障の可能性が減る。
本発明の目的は、ブレード上に乗つているウエ
ーハによつて占有されている領域内にフリンジン
グ静電クランプ力を誘起することによつて半導体
ウエーハの基体下面がブレード上に乗つて静電的
にクランプされるようにした静電式ウエーハ搬送
ブレードを提供することにある。
ーハによつて占有されている領域内にフリンジン
グ静電クランプ力を誘起することによつて半導体
ウエーハの基体下面がブレード上に乗つて静電的
にクランプされるようにした静電式ウエーハ搬送
ブレードを提供することにある。
本発明の他の目的は、単位電圧当たりクランプ
力を最大にし、ウエーハ搬送中のウエーハ滑りを
防止することにある。
力を最大にし、ウエーハ搬送中のウエーハ滑りを
防止することにある。
本発明においては、ウエーハ平坦化を容易にす
るように、単位入力電圧当たりの静電式ウエー
ハ・ブレードのクランプ力を最適にするための装
置及び方法を提供するものであり、これにより、
ブレードに対するウエーハのクランプを可能に
し、ブレードの加速運動中にウエーハがブレード
から滑り出るのを防止する。本発明のウエーハ搬
送ブレード装置は、基盤と、前記基盤上に形成さ
れ、交互の電極が電気的に共通に接続されている
少なくとも一対のはさみこみ形電極と、前記基盤
上のはさみこみ形電極の上をおおつて被着され、
0.0508mm（２ミル）と0.381mm（15ミル）との間
の範囲内の厚さを有する誘電材料の層とを備えて
いる。好ましくは、電極間距離に対する電極幅の
比は3/1ないし2/1の範囲内にある。
るように、単位入力電圧当たりの静電式ウエー
ハ・ブレードのクランプ力を最適にするための装
置及び方法を提供するものであり、これにより、
ブレードに対するウエーハのクランプを可能に
し、ブレードの加速運動中にウエーハがブレード
から滑り出るのを防止する。本発明のウエーハ搬
送ブレード装置は、基盤と、前記基盤上に形成さ
れ、交互の電極が電気的に共通に接続されている
少なくとも一対のはさみこみ形電極と、前記基盤
上のはさみこみ形電極の上をおおつて被着され、
0.0508mm（２ミル）と0.381mm（15ミル）との間
の範囲内の厚さを有する誘電材料の層とを備えて
いる。好ましくは、電極間距離に対する電極幅の
比は3/1ないし2/1の範囲内にある。
本発明方法は、搬送すべきウエーハを、好まし
い幅／間隔比のはさみこみ形電極を有するブレー
ドの上面に載置する段階と、前記ブレード上の電
極に、前記ウエーハによつて占有された領域内に
おいて前記ウエーハを平坦にしてこれをブレード
にクランプするのに十分な静電力を誘起するよう
に選定された最小電圧を印加する段階と、前記ブ
レードに取り付けられた機械的アームを用いて前
記ウエーハの加速運動を制御する段階とを有し、
これにより、前記クランプ力が前記ウエーハを平
坦にして該ウエーハを前記ブレードに対して保持
する。
い幅／間隔比のはさみこみ形電極を有するブレー
ドの上面に載置する段階と、前記ブレード上の電
極に、前記ウエーハによつて占有された領域内に
おいて前記ウエーハを平坦にしてこれをブレード
にクランプするのに十分な静電力を誘起するよう
に選定された最小電圧を印加する段階と、前記ブ
レードに取り付けられた機械的アームを用いて前
記ウエーハの加速運動を制御する段階とを有し、
これにより、前記クランプ力が前記ウエーハを平
坦にして該ウエーハを前記ブレードに対して保持
する。
本発明の他の目的及び特徴は図面を参照して行
う以下の詳細な説明から明らかになり、また特許
請求の範囲の記載から解る。
う以下の詳細な説明から明らかになり、また特許
請求の範囲の記載から解る。
第１図は複式チヤンバ形集積回路処理装置１０
の略上面図である。複式チヤンバ処理装置１０に
ついては、本出願人に譲渡された許可済みの係属
中のメイドウン（Mayden）等にかかる1986年12
月19日出願の発明の名称「複式チヤンバ形集積処
理装置」（MULTIPLE CHAMBER
INTERATED PROCESS SYSTEM）なる米国
特許出願第944903号に詳細に記載されており、そ
の内容については本明細書において参照として全
体を説明する。
の略上面図である。複式チヤンバ処理装置１０に
ついては、本出願人に譲渡された許可済みの係属
中のメイドウン（Mayden）等にかかる1986年12
月19日出願の発明の名称「複式チヤンバ形集積処
理装置」（MULTIPLE CHAMBER
INTERATED PROCESS SYSTEM）なる米国
特許出願第944903号に詳細に記載されており、そ
の内容については本明細書において参照として全
体を説明する。
図示のように、複式チヤンバ１０は、いくつか
の単ウエーハを取りつける閉じたほぼ多角形状の
真空ロードロツク・チヤンバ１１、及び最初は標
準のプラスチツクカセツト１５に収容されている
複数のウエーハ１４をを処理するために関連のロ
ードロツク・チヤンバ壁１３上にある真空処理チ
ヤンバ１２を備えている。前記カセツトは、第５
チヤンバ壁１７に隣接配置された外部カセツト昇
降器１６上に取り付けられている。矢印１８で示
すように、外部カセツト昇降器１６は水平及び垂
直方向に移動可能であつて割り出し可能であり、
未処理ウエーハをロードロツク・チヤンバ１１内
にロードし、及び処理済みウエーハをチヤンバか
ら受け取るためにカセツトを位置決めするように
なつている。
の単ウエーハを取りつける閉じたほぼ多角形状の
真空ロードロツク・チヤンバ１１、及び最初は標
準のプラスチツクカセツト１５に収容されている
複数のウエーハ１４をを処理するために関連のロ
ードロツク・チヤンバ壁１３上にある真空処理チ
ヤンバ１２を備えている。前記カセツトは、第５
チヤンバ壁１７に隣接配置された外部カセツト昇
降器１６上に取り付けられている。矢印１８で示
すように、外部カセツト昇降器１６は水平及び垂
直方向に移動可能であつて割り出し可能であり、
未処理ウエーハをロードロツク・チヤンバ１１内
にロードし、及び処理済みウエーハをチヤンバか
ら受け取るためにカセツトを位置決めするように
なつている。
ウエーハ１４のローデイング及びアンローデイ
ングは、ウエーハ搬送ブレード２０を具備する機
械的アーム１９によつて行われる。このウエーハ
搬送ブレードは、矢印２１で示す可逆線形並進運
動（Ｒ運動）及び矢印２２で示す可逆回転運動
（1θ運動）をするように取り付けられている。詳
述すると、４バー・リンク機構２３及びウエーハ
搬送ブレード２０を装備している回転可能プラツ
トホーム２４によつてθ運動が行われている間
に、４バー・リンク機構２３がＲ運動を行わせ
る。
ングは、ウエーハ搬送ブレード２０を具備する機
械的アーム１９によつて行われる。このウエーハ
搬送ブレードは、矢印２１で示す可逆線形並進運
動（Ｒ運動）及び矢印２２で示す可逆回転運動
（1θ運動）をするように取り付けられている。詳
述すると、４バー・リンク機構２３及びウエーハ
搬送ブレード２０を装備している回転可能プラツ
トホーム２４によつてθ運動が行われている間
に、４バー・リンク機構２３がＲ運動を行わせ
る。
装置１０内の真空を破ることなしに種々の処理
チヤンバ１２へ搬送するため、及びロードロツ
ク・チヤンバ１１自体内で処理するため、垂直割
出し可能内部ウエーハ支持昇降器３４を用いてウ
エーハをロードロツク・チヤンバ１１内に格納す
るようになついる。
チヤンバ１２へ搬送するため、及びロードロツ
ク・チヤンバ１１自体内で処理するため、垂直割
出し可能内部ウエーハ支持昇降器３４を用いてウ
エーハをロードロツク・チヤンバ１１内に格納す
るようになついる。
次に第２図について説明すると、図は本発明に
かかるウエーハ・ブレード２０の拡大上図面であ
る。ウエーハ・ブレード２０は基盤３２及び上面
３４を有す。基盤３２は機械的アーム１９の端部
に取り付けられている。処理装置１０の稼動中、
ウエーハ１４はブレード２０の上面上に配置され
てこれにクランプされる。機械的アームの精密運
動により、ウエーハ１４は装置１０内の種々のチ
ヤンバへ及びこれから搬送される。性能を最大に
するため、ブレード２０は本質的に非導電材料か
ら成つていることが望ましい。例えば、本実施例
においては、ブレード２０はAl2O3のようなセラ
ミツク材料製である。
かかるウエーハ・ブレード２０の拡大上図面であ
る。ウエーハ・ブレード２０は基盤３２及び上面
３４を有す。基盤３２は機械的アーム１９の端部
に取り付けられている。処理装置１０の稼動中、
ウエーハ１４はブレード２０の上面上に配置され
てこれにクランプされる。機械的アームの精密運
動により、ウエーハ１４は装置１０内の種々のチ
ヤンバへ及びこれから搬送される。性能を最大に
するため、ブレード２０は本質的に非導電材料か
ら成つていることが望ましい。例えば、本実施例
においては、ブレード２０はAl2O3のようなセラ
ミツク材料製である。
複数のコンデンサ４０がブレード上面３４に配
置されている。各コンデンサ４０は正電極４２及
び対応の負電極４４を有す。正電極４２は負電極
４４と交互に配置され、ブレード上面上にはさみ
こみ形フインガーを形成している。本実施例にお
いては、電極４２及び４４は導電性金属製であ
る。使用可能な導電体としては銀、アルミニユー
ム及びタングステンがあるが、これに限定される
ものではない。電極４２と４４との間の空間的距
離については後で説明する。
置されている。各コンデンサ４０は正電極４２及
び対応の負電極４４を有す。正電極４２は負電極
４４と交互に配置され、ブレード上面上にはさみ
こみ形フインガーを形成している。本実施例にお
いては、電極４２及び４４は導電性金属製であ
る。使用可能な導電体としては銀、アルミニユー
ム及びタングステンがあるが、これに限定される
ものではない。電極４２と４４との間の空間的距
離については後で説明する。
後で説明する所定の厚さを有する誘電材料４６
の層が各々の電極４２及び４４の上をおおい、及
び上面３４上に被着されている。誘電材料４６は
上面３４の上をおおつてて滑らかな平らな面を形
成している。
の層が各々の電極４２及び４４の上をおおい、及
び上面３４上に被着されている。誘電材料４６は
上面３４の上をおおつてて滑らかな平らな面を形
成している。
次に第３図について説明すると、図は、ブレー
ド２０上に乗つているウエーハ１４の上面図であ
る。装置１０の稼働中、機械的アーム１９は、搬
送すべきウエーハ１４の下にブレード２０を位置
させる。ウエーハ１４がブレード２０の上面に乗
つているときに、賦勢電圧を電極４２及び４４に
加え、その結果、ウエーハ１４をブレード２０に
クランプさせる。機械的アーム１９の運動を制御
することにより、ウエーハ・ブレード２０を、ウ
エーハ１４をブレード２０から滑り出させること
なしに、種々のチヤンバ１１及び１２間を簡単に
移動させることができる。
ド２０上に乗つているウエーハ１４の上面図であ
る。装置１０の稼働中、機械的アーム１９は、搬
送すべきウエーハ１４の下にブレード２０を位置
させる。ウエーハ１４がブレード２０の上面に乗
つているときに、賦勢電圧を電極４２及び４４に
加え、その結果、ウエーハ１４をブレード２０に
クランプさせる。機械的アーム１９の運動を制御
することにより、ウエーハ・ブレード２０を、ウ
エーハ１４をブレード２０から滑り出させること
なしに、種々のチヤンバ１１及び１２間を簡単に
移動させることができる。
次に第４図及び第５図について本発明における
クランプ動作について説明する。第４図は、クラ
ンプ前にウエーハ１４の下に位置させられたブレ
ード２０を示すものである。ウエーハ１４の基体
はブレード２０の平らな誘電体面４６の上に機械
的に乗つている。ウエーハ１４に不規則性及び反
りがあるので、エアギヤツプ５０（第４図におい
ては明確化のために拡大して示してある）が誘電
体平面４６とウエーハ基体との間に存在する。
クランプ動作について説明する。第４図は、クラ
ンプ前にウエーハ１４の下に位置させられたブレ
ード２０を示すものである。ウエーハ１４の基体
はブレード２０の平らな誘電体面４６の上に機械
的に乗つている。ウエーハ１４に不規則性及び反
りがあるので、エアギヤツプ５０（第４図におい
ては明確化のために拡大して示してある）が誘電
体平面４６とウエーハ基体との間に存在する。
装置１０の空気中または真空中において、エア
ギヤツプ５０は1.00に近い誘電率を有す。従つ
て、クランプ電圧を加えると、電極４２及び４４
並びにウエーハ１４間の大部分の電圧降下はエア
ギヤツプ５０による。以下に詳細に説明するよう
に、ギヤツプ５０は、ウエーハ１４をブレード２
０に静電的にクランプするのに必要な電圧要件を
支配する。
ギヤツプ５０は1.00に近い誘電率を有す。従つ
て、クランプ電圧を加えると、電極４２及び４４
並びにウエーハ１４間の大部分の電圧降下はエア
ギヤツプ５０による。以下に詳細に説明するよう
に、ギヤツプ５０は、ウエーハ１４をブレード２
０に静電的にクランプするのに必要な電圧要件を
支配する。
クランプを行うためには、十分な直流電圧を正
電極４２と負電極４４との間に加える。第５図に
示す静電線４８の密度に比例する静電力が正電極
４２と負電極４４との間に生ずる。クランプ力は
電極４２と４４との間の静電力に正比例する。
電極４２と負電極４４との間に加える。第５図に
示す静電線４８の密度に比例する静電力が正電極
４２と負電極４４との間に生ずる。クランプ力は
電極４２と４４との間の静電力に正比例する。
前記の結果、ウエーハ１４に占有されている領
域内に生ずるフリンジング静電力がウエーハ１４
内の電荷の分極を生じさせる。ウエーハ１４内の
正電荷は、負に帯電している電極４４上に堆積す
る。ウエーハ１４内の負電荷は、正に帯電してい
る電極４２上に堆積する。十分な静電フリンジン
グがあると、電極４２及び４４並びにウエーハ１
４内の分極済み電荷間の引力はエアギヤツプ５０
に打ち勝つのに十分になり、これに付随する効果
として、高い加速度がかかつている最中であつて
もウエーハはブレード上に保持される。
域内に生ずるフリンジング静電力がウエーハ１４
内の電荷の分極を生じさせる。ウエーハ１４内の
正電荷は、負に帯電している電極４４上に堆積す
る。ウエーハ１４内の負電荷は、正に帯電してい
る電極４２上に堆積する。十分な静電フリンジン
グがあると、電極４２及び４４並びにウエーハ１
４内の分極済み電荷間の引力はエアギヤツプ５０
に打ち勝つのに十分になり、これに付随する効果
として、高い加速度がかかつている最中であつて
もウエーハはブレード上に保持される。
ウエーハ１４に占有されている領域における静
電フリンジングを最大にするには３つのパラメー
タが主要な問題となる。即ち、第１に、誘電材料
及び厚さ、第２に、電極４２及び４４の幅、第３
に、電極４２と４４との間の空間的関係または距
離、である。
電フリンジングを最大にするには３つのパラメー
タが主要な問題となる。即ち、第１に、誘電材料
及び厚さ、第２に、電極４２及び４４の幅、第３
に、電極４２と４４との間の空間的関係または距
離、である。
誘電材料をを選択する際にはいくつかの要因が
考えられる。第１の考慮事項は材料の誘電率であ
る。誘電率が高くなるほど単位電圧当たりの力が
大きくなる。第２の考慮事項は材料の絶縁耐力で
ある。絶縁耐力は、絶縁破壊が生じて誘電材料が
誘電体となるまでに誘電材料が耐えることのでき
る電圧限界として定義される。第３の考慮事項は
前述した材料の誘電体静止摩擦係数である。第４
の考慮事項は誘電材料の熱特性である。エツチン
グのようなウエーハ処理中に、ウエーハ１４は、
平均400℃の温度、そして700℃のピーク温度に達
する可能性がある。ウエーハ１４の熱エネルギー
のかなりの部分は誘電体層４６によつて吸収され
るから、誘電体４６は、溶融、クラツク、または
その他の劣化することなしに、かかる温度に耐え
ることのできることが必要である。
考えられる。第１の考慮事項は材料の誘電率であ
る。誘電率が高くなるほど単位電圧当たりの力が
大きくなる。第２の考慮事項は材料の絶縁耐力で
ある。絶縁耐力は、絶縁破壊が生じて誘電材料が
誘電体となるまでに誘電材料が耐えることのでき
る電圧限界として定義される。第３の考慮事項は
前述した材料の誘電体静止摩擦係数である。第４
の考慮事項は誘電材料の熱特性である。エツチン
グのようなウエーハ処理中に、ウエーハ１４は、
平均400℃の温度、そして700℃のピーク温度に達
する可能性がある。ウエーハ１４の熱エネルギー
のかなりの部分は誘電体層４６によつて吸収され
るから、誘電体４６は、溶融、クラツク、または
その他の劣化することなしに、かかる温度に耐え
ることのできることが必要である。
一般に、誘電体層４６が薄くなるほど、ウエー
ハ１４によつて占有される領域内の静電的フリン
ジングが大きくなる。しかし、誘電体層の厚さの
減少を制限する実際上の限界がある。約0.0254mm
（約１ミル）またはそれ以下の厚さの誘電体層に
対しては、誘電材料はエアギヤツプに打ち勝つの
に必要な電圧において絶縁破壊してその絶縁特性
を失うということが認められている。その結果、
電流がウエーハを通つて流れ、トランジスタ破損
の可能性を著しく増大させる。従つて、本実施例
においては、誘電体の厚さ範囲を、下端の約
0.0509mm（約２ミル）から上端の約0.381mm（約
15ミル）までに限定してある。当業者には明らか
に解るように、誘電材料の技術が進歩するにつれ
て誘電体の厚さ範囲の下端が低下するであろう。
ハ１４によつて占有される領域内の静電的フリン
ジングが大きくなる。しかし、誘電体層の厚さの
減少を制限する実際上の限界がある。約0.0254mm
（約１ミル）またはそれ以下の厚さの誘電体層に
対しては、誘電材料はエアギヤツプに打ち勝つの
に必要な電圧において絶縁破壊してその絶縁特性
を失うということが認められている。その結果、
電流がウエーハを通つて流れ、トランジスタ破損
の可能性を著しく増大させる。従つて、本実施例
においては、誘電体の厚さ範囲を、下端の約
0.0509mm（約２ミル）から上端の約0.381mm（約
15ミル）までに限定してある。当業者には明らか
に解るように、誘電材料の技術が進歩するにつれ
て誘電体の厚さ範囲の下端が低下するであろう。
一例を挙げると、本実施例においては誘電体層
４６はAl2O3製である。Al2O3は、前述した各考
慮事項に関し、その性能が最も適している誘電材
料であると認められた。他の採用可能な構成材料
としてはAIN、Si3N4及びSiO2があるが、これに
限定されるものではない。
４６はAl2O3製である。Al2O3は、前述した各考
慮事項に関し、その性能が最も適している誘電材
料であると認められた。他の採用可能な構成材料
としてはAIN、Si3N4及びSiO2があるが、これに
限定されるものではない。
静電フリンジングを最大にするための電極４２
及び４４の最適の幅は上端の約3.048mm（約120ミ
ル）から下端の約0.3048mm（約12ミル）までの範
囲であるということが認められた。個々の電極４
２間の最適の空間的関係または距離は上端の約
1.016mm（約40ミル）から下端の約0.1524mm（約
６ミル）までの範囲であるということが認められ
た。
及び４４の最適の幅は上端の約3.048mm（約120ミ
ル）から下端の約0.3048mm（約12ミル）までの範
囲であるということが認められた。個々の電極４
２間の最適の空間的関係または距離は上端の約
1.016mm（約40ミル）から下端の約0.1524mm（約
６ミル）までの範囲であるということが認められ
た。
3/1から2/1までの範囲内の電極幅対電極間空間
的距離の比が、ウエーハ１４によつて占有される
領域内の静電フリンジングを最大にするというこ
とが認められた。本発明の一実施例においては、
3.048mm（120ミル）の電極幅及び3/1の相関比を
選定した場合、1.016mm（40ミル）の電極間距離
が静電フリンジング４８を最大にする。他の実施
例においては、2.286mm（90ミル）の電極幅及び
３／１の相関比を選定した場合、0.762mm（30ミル）
の電極間間隔が静電フリンジング４８を最大にす
る。更に他の実施例においては、0.3048mm（12ミ
ル）の電極幅及び3/1の相関比を選定した場合、
0.1016mm（４ミル）の電極間間隔が静電フリンジ
ング４８を最大にする。いずれにせよ、十分なフ
リンジングをウエーハ基体内に生じさせるために
は、電極間間隔は誘電体厚さの数倍であるべきで
ある。
的距離の比が、ウエーハ１４によつて占有される
領域内の静電フリンジングを最大にするというこ
とが認められた。本発明の一実施例においては、
3.048mm（120ミル）の電極幅及び3/1の相関比を
選定した場合、1.016mm（40ミル）の電極間距離
が静電フリンジング４８を最大にする。他の実施
例においては、2.286mm（90ミル）の電極幅及び
３／１の相関比を選定した場合、0.762mm（30ミル）
の電極間間隔が静電フリンジング４８を最大にす
る。更に他の実施例においては、0.3048mm（12ミ
ル）の電極幅及び3/1の相関比を選定した場合、
0.1016mm（４ミル）の電極間間隔が静電フリンジ
ング４８を最大にする。いずれにせよ、十分なフ
リンジングをウエーハ基体内に生じさせるために
は、電極間間隔は誘電体厚さの数倍であるべきで
ある。
当業者には解るように、前述の相関比は全て共
通の特性を持つている。これらは、電極４２及び
４４の面によつて提供される導電面面積の、ブレ
ード２０上の非導電面面積に対する比を最大にす
る傾向がある。
通の特性を持つている。これらは、電極４２及び
４４の面によつて提供される導電面面積の、ブレ
ード２０上の非導電面面積に対する比を最大にす
る傾向がある。
次に、本発明の一つの実施例について説明する
と、ブレード２０の加速運動中におけるウエーハ
１４の滑りを防止するのに必要な電圧を計算する
ためには５ステツプの過程が必要である。この５
ステツプを次に説明する。
と、ブレード２０の加速運動中におけるウエーハ
１４の滑りを防止するのに必要な電圧を計算する
ためには５ステツプの過程が必要である。この５
ステツプを次に説明する。
第１のステツは、ブレード２０上に乗つている
シリンダ・ウエーハ１４とブレード２０との間に
存在するエアギヤツプ５０に打ち勝つのに必要な
面積当たり力ｑを決定することである。この力ｑ
は次式によつて与えられる。
シリンダ・ウエーハ１４とブレード２０との間に
存在するエアギヤツプ５０に打ち勝つのに必要な
面積当たり力ｑを決定することである。この力ｑ
は次式によつて与えられる。
〔1〕 ｑ＝yc64D／r4・（１＋ポアソン比）／５＋ポア
ソン比） ウエーハ１４が、単に縁境界部が支持されてい
る状態のシリカの円形デイスクであり、そして下
に示す寸法を有しているものと仮定する。
ソン比） ウエーハ１４が、単に縁境界部が支持されてい
る状態のシリカの円形デイスクであり、そして下
に示す寸法を有しているものと仮定する。
(1) ウエーハ半径ｒ＝63.5mm（2.5インチ）
ウエーハ厚さｔ＝0.508mm （0.020インチ）
(2) シリコンに対するポアソン比＝0.42
(3) シリコンの弾性率は次式に等しい。
Ｅ＝0.218×106Kg/cm2
（3.1×106lb/in2）
(4) 平面定数は次式に等しい。
Ｄ＝（Ｅ・t3）／｛12（1rポアソン比2）｝
(5) ウエーハとブレードとの間に存在するエア
ギヤツプ（最悪の場合） yc＝0.254mm（0.010インチ） 従つて、 ｑ＝1.08yc＝0.000809Kg/cm2 （0.0115lb/in2 第２のステツプにおいて、ブレード２０が発生
することを要求される力Ｆを計算する。ブレード
２０は矩形状であり、次の寸法を有しているもの
と仮定する。
ギヤツプ（最悪の場合） yc＝0.254mm（0.010インチ） 従つて、 ｑ＝1.08yc＝0.000809Kg/cm2 （0.0115lb/in2 第２のステツプにおいて、ブレード２０が発生
することを要求される力Ｆを計算する。ブレード
２０は矩形状であり、次の寸法を有しているもの
と仮定する。
(1) 76.2mm×114.3mm（3.1in×4.5in）
(2) ブレード面積＝13.5in2＝8.7×10-3m2
ブレード２０は次式に等しい力を発生することを
要求される。
要求される。
〔2〕Ｆ＝ｑ×ブレード面積
＝0.0703Kg（0.155lb）または0.69N
第３のステツプにおいては0.00809Kg（0.155lb）
に等しい静電クランプ力を発生するのに必要な電
圧を決定する。この必要電圧を計算するための式
は次の通りである。
に等しい静電クランプ力を発生するのに必要な電
圧を決定する。この必要電圧を計算するための式
は次の通りである。
〔3〕
Ｖ＝［Ｆ（Xgap＋dfiLn・〔Xgap／Aε0εgap＋dfiLn／A
〓0εfiLn〕］1/2 ここに、 (1) Ｆ＝0.69N (2) Xgap＝1/2yc＝0.005in ＝1.225×10-4m (3) dfiLn＝誘電体膜厚＝0.002in ＝５×10-5m (4) εgap＝1.0（空気または真空の誘電率） εfiLn＝9.0（A1203の誘電率） (6) ε0＝8.85×10-12F／ｍ
（自由空間の誘電率） (7) Ａ＝３×10-3m2（全電極面積の約1/2） 式〔３〕によると、ウエーハ１４を平らにする
には約760ボルトが必要である。クランプ電圧を
与えてもウエーハ１４は平らになるが、エアギヤ
ツプ５０の全てが無くなるわけではない。それ
で、平らになつたウエーハに残つている小さなギ
ヤツプを示すために、新しい小さなギヤツプ
Xgab′なる記号を用いる。
〓0εfiLn〕］1/2 ここに、 (1) Ｆ＝0.69N (2) Xgap＝1/2yc＝0.005in ＝1.225×10-4m (3) dfiLn＝誘電体膜厚＝0.002in ＝５×10-5m (4) εgap＝1.0（空気または真空の誘電率） εfiLn＝9.0（A1203の誘電率） (6) ε0＝8.85×10-12F／ｍ
（自由空間の誘電率） (7) Ａ＝３×10-3m2（全電極面積の約1/2） 式〔３〕によると、ウエーハ１４を平らにする
には約760ボルトが必要である。クランプ電圧を
与えてもウエーハ１４は平らになるが、エアギヤ
ツプ５０の全てが無くなるわけではない。それ
で、平らになつたウエーハに残つている小さなギ
ヤツプを示すために、新しい小さなギヤツプ
Xgab′なる記号を用いる。
第４のステツプにおいては、1000ボルトという
高いクランプ電圧を安全マージンとして用いる。
1000ボルトにおけるウエーハ平坦化力Fcを計算す
るための式はつぎの通りである。
高いクランプ電圧を安全マージンとして用いる。
1000ボルトにおけるウエーハ平坦化力Fcを計算す
るための式はつぎの通りである。
〔４〕
Fc＝１／Xgap／Aε0εgap＋dfiLn／Aε0εfiLn・V2／Xg
ap′＋dfiLn ここに、Xgap′＝1.0mil＝2.54×10-5 Ｖ＝1000V 式〔４〕によると、ウエーハ平坦化力は次のよう
になる。
ap′＋dfiLn ここに、Xgap′＝1.0mil＝2.54×10-5 Ｖ＝1000V 式〔４〕によると、ウエーハ平坦化力は次のよう
になる。
Fc＝11.4＝2.56lb
最後の第５のステツプにおいては、ウエーハ１
４がブレード２０から滑り出始めるときの接線加
速度を決定する。asLipを計算するための式は次の
通りである。
４がブレード２０から滑り出始めるときの接線加
速度を決定する。asLipを計算するための式は次の
通りである。
〔５〕 asLip＝Fc×Ks／Ｍ M/S2
ここに、Ｍ＝0.015Kg（水の質量）
Ks＝0.32（シリコン・ウエーハと誘電材料
Al2O3との間の静止摩擦係数） Fc＝11.4N ｇ＝9.8M/S2 即ち、1000ボルトにおいて、ウエーハは、接線
加速度が24.8Gになるまで、滑り始めることはな
く、これは、２〜3Gの範囲内の機械的アーム１
９の一般的加速値に対して或る程度の安全マージ
ンを与える。
Al2O3との間の静止摩擦係数） Fc＝11.4N ｇ＝9.8M/S2 即ち、1000ボルトにおいて、ウエーハは、接線
加速度が24.8Gになるまで、滑り始めることはな
く、これは、２〜3Gの範囲内の機械的アーム１
９の一般的加速値に対して或る程度の安全マージ
ンを与える。
以上、本発明をその若干の実施例について説明
したが、これは例として示したものであつて本発
明を限定するものではない。当業者には明らかな
ように、特許請求の範囲に記載のごとき本発明の
真の精神及び範囲を逸脱することなしに種々の変
形を行うことが可能である。
したが、これは例として示したものであつて本発
明を限定するものではない。当業者には明らかな
ように、特許請求の範囲に記載のごとき本発明の
真の精神及び範囲を逸脱することなしに種々の変
形を行うことが可能である。
第１図は本発明を具現する静電式ウエーハ搬送
ブレードを有する半導体ウエーハ処理装置の簡略
上面図、第２図は本発明にかかる静電式ブレー
ド・クランプの斜視図、第３図は本発明にかかる
半導体ウエーハをクランプする第１図及び第２図
の静電式ブレードの斜視上面図、第４図は本発明
にかかる静電クランプの前に半導体ウエーハの下
に位置させられた第１図及び第２図の静電式ブレ
ードの側面図、第５図は本発明にかかる静電力線
を示す第１図及び第２図の静電式ブレードの側面
図である。 １４：半導体ウエーハ、２０：ウエーハ搬送ブ
レード、３０：ブレードの基盤、４２：正電極、
４４：負電極、４６：誘電材料。
ブレードを有する半導体ウエーハ処理装置の簡略
上面図、第２図は本発明にかかる静電式ブレー
ド・クランプの斜視図、第３図は本発明にかかる
半導体ウエーハをクランプする第１図及び第２図
の静電式ブレードの斜視上面図、第４図は本発明
にかかる静電クランプの前に半導体ウエーハの下
に位置させられた第１図及び第２図の静電式ブレ
ードの側面図、第５図は本発明にかかる静電力線
を示す第１図及び第２図の静電式ブレードの側面
図である。 １４：半導体ウエーハ、２０：ウエーハ搬送ブ
レード、３０：ブレードの基盤、４２：正電極、
４４：負電極、４６：誘電材料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 選択された印加電圧に対する単位入力電圧当
たり力を最適にすることによつてウエーハ搬送ブ
レードに対する半導体ウエーハの静電クランプ力
を最大にする方法において、 ウエーハ搬送ブレードの上面上の少なくとも１
対の選択された幅のはさみこみ形電極の上をおお
つて誘電材料の層を堆積させる段階を有し、前記
誘電材料は約0.0508mmから0.381mmまで（約２ミ
ルから15ミルまで）の範囲の厚さを有し、前記電
極の選択された幅と前記電極間の距離との比は3/
１ないし2/1の範囲内にあり、更に、 前記半導体ウエーハを前記ブレードに対して平
らにするのに十分な電圧を前記電極を横切つて印
加する段階を有する静電クランプ力最大化方法。 ２ 選択された電極の幅は約0.3048mm（12ミル）
ないし3.048mm（120ミル）の範囲内にある請求項
１記載の静電クランプ力最大化方法。 ３ 電極間距離は約0.1016mmないし1.016mm（約
４ミルないし40ミル）の範囲内にある請求項１記
載の静電クランプ力最大化方法。 ４ 基盤と、 前記基盤上に形成され、交互の電極が電気的に
共通に接続されている少なくとも１対のはさみこ
み形電極と、 前記はさみこみ形電極及び基盤の上をおおつて
いる誘電材料の層とを備え、前記誘電材料はクラ
ンプ電圧が印加されるときの絶縁破壊を防止する
のに十分な厚さを有しており、更に、 前記ブレードとその上に載置された半導体ウエ
ーハとの間に静電クランプ力を発生するため、前
記交互の電極間に電圧を印加するための手段を備
えて成り、 前記静電クランプ力を増強するため、電極間間
隔に対する電極幅の比は3/1ないし2/1の範囲内に
あるウエーハ搬送ブレード。 ５ 誘電体の層はAl2O3から成り、その厚さは約
0.0508mmないし0.381mm（約２ミルないし15ミル）
の範囲内にある請求項２記載の静電クランプ力最
大化方法。 ６ 電極の厚さは0.3048mm（12ミル）から3.048
mm（120ミル）までの範囲内にある請求項２記載
の静電クランプ力最大化方法。 ７ 電極間距離は0.1016mm（４ミル）から1.016
mm（40ミル）までの範囲内にある請求項２記載の
静電クランプ力最大化方法。 ８ 静電式ウエーハブレードを用いるウエーハ製
作装置内のウエーハを搬送するためめの方法にお
いて、 搬送すべきウエーハを前記ブレードの上面に載
置する段階を有し、前記上面は、交互の電極が電
気的に共通に接続されている少なくとも１対のは
さみこみ形電極を有し、前記電極は、3/1から2/1
までの範囲の価をもつて〔電極幅／電極間距離〕
によつて定義される相関比に基づく幅及び前記電
極間空間的距離を有しており、更に、 前記ウエーハと前記ブレードとの間にウエーハ
平坦化静電力を誘起するのに十分な電圧を前記ブ
レード上の前記電極に印加する段階と、 装置内の前記ウエーハの移動を制御するため、
前記ブレードに取り付けられた機械的アームをも
つて前記ブレードの運動を加速する段階とを有
し、加速運動中にクランプ力が前記ウエーハを前
記ブレード上に保持していることを特徴とするウ
エーハ搬送方法。
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