JPH0653303A - Wafer fork and its manufacture method - Google Patents

Wafer fork and its manufacture method

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JPH0653303A
JPH0653303A JP20529392A JP20529392A JPH0653303A JP H0653303 A JPH0653303 A JP H0653303A JP 20529392 A JP20529392 A JP 20529392A JP 20529392 A JP20529392 A JP 20529392A JP H0653303 A JPH0653303 A JP H0653303A
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JP
Japan
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wafer
fork
manufacturing
wafer fork
peripheral
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JP20529392A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Shioda
武 塩田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0653303A publication Critical patent/JPH0653303A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a wafer fork in which wafers are not almost contaminated due to impurities and a generation such as a warp, etc., is not almost caused, and which has a high strength and is made with high dimensional precision, and an effective manufacturing method. CONSTITUTION:In a wafer fork 1a for holding a semiconductor wafer and successively carrying it in a semiconductor manufacturing step, it is composed of a ceramic material of at least one of nitrided silicon (Si3N4) and SIALON (Si-Al-O-N), and comes into contact with the periphery of a held wafer 8 to form a marginal step 2 for holding the wafer 8 at a predetermined position and recesses 3 formed so as to oppose to each other without coming into contact with the wafer 8.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造工程において
半導体ウェハーの移送搬送用に使用されるウェハーフォ
ークおよびその製造方法に係り、特に不純物によるウェ
ハーの汚染等が少なく、またそり等の発生が少なく高強
度で高寸法精度を有するウェハーフォークおよびその効
率的な製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer fork used for transferring and transporting semiconductor wafers in a semiconductor manufacturing process and a method of manufacturing the same, and in particular, the contamination of the wafer with impurities is small and the occurrence of warpage is small. The present invention relates to a wafer fork having high strength and high dimensional accuracy, and an efficient manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から半導体製造工程の半導体ウェハ
ーの熱処理工程や搬送ラインにおいては、単結晶シリコ
ンをスライスした多数の半導体ウェハーを順次、移送搬
送するために、ウェハーフォークやウェハーチャック等
の各種保持具が使用されている。ウェハーフォークは平
板状の本体中央部に、半導体ウェハーが嵌入する浅い凹
部を形成して構成される一方、ウェハーチャックは、真
空吸着または静電作用に基づいてウェハーを吸着保持す
る保持具である。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor wafer heat treatment process or a transfer line in a semiconductor manufacturing process, various holdings such as a wafer fork and a wafer chuck are sequentially carried in order to transfer and transfer a large number of semiconductor wafers sliced from single crystal silicon. The ingredients are used. The wafer fork is formed by forming a shallow recess into which a semiconductor wafer is fitted in the central portion of a flat plate-shaped body, while the wafer chuck is a holder that holds and holds the wafer by vacuum suction or electrostatic action.

【0003】上記ウェハーフォークは、例えば搬送ロボ
ットのアーム先端部に固着され、微細な間隙を介して多
段にウェハーを収納するカートリッジやキャリアの間隙
部に挿通され、ウェハーを凹部にすくい上げて保持し、
次工程の処理部等に搬送する。
The above-mentioned wafer fork is fixed to, for example, the tip of an arm of a transfer robot, is inserted through a minute gap into a gap between cartridges and carriers for accommodating wafers in multiple stages, and the wafer is picked up and held in a concave portion.
It is transported to the processing section of the next process.

【0004】従来、上記のウェハーフォークとしてステ
ンレス鋼板を所定形状に切削加工した後に、加工表面を
ふっ素樹脂被膜等でコーティングしたものやフォーク全
体を石英ガラスで構成したものが主として使用されてい
た。
Conventionally, as the above-mentioned wafer fork, one in which a stainless steel plate is cut into a predetermined shape and then the processed surface is coated with a fluororesin film or the like, or one in which the entire fork is made of quartz glass is mainly used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらステンレ
ス鋼表面に樹脂コーティングしたウェハーフォークで
は、コーティング層が短期間に破れ、鉄やアルカリ塩な
どの不純物がウェハー側に転移し易く汚染を引き起し易
い欠点がある。また本体を構成するステンレス鋼が塑性
変形を起こし易く、高精度の搬送動作が困難となる場合
が多い。一方ステンレス鋼自体の靭性が高いため、万一
搬送装置自体が誤動作した場合にはウェハーフォークに
よって高価なロボット等の周辺設備が破損され、製造工
程が停止するおそれもあった。
However, in a wafer fork having a stainless steel surface coated with a resin, the coating layer is broken in a short period of time, and impurities such as iron and alkali salts are likely to be transferred to the wafer side, which easily causes contamination. There is. Further, the stainless steel forming the main body is likely to be plastically deformed, which often makes it difficult to carry out a highly accurate conveying operation. On the other hand, since the stainless steel itself has a high toughness, if the transfer device itself malfunctions, the wafer fork may damage peripheral equipment such as an expensive robot and stop the manufacturing process.

【0006】一方、石英ガラスで構成したウェハーフォ
ークでは、コーティング層を形成しない場合でも不純物
汚染の心配は少なく、また熱的に安定で有利である一
方、強度および剛性がやや低いため、繰り返して使用す
る構造体として使用するには難点があった。特に近年、
複数のウェハーを収納するカートリッジやキャリアにも
より多くのウェハーを装填することが求められ、隣接す
るウェハー間の間隙も狭められる傾向にあり、必然的
に、その間隙部に挿通されるウェハーフォークもより薄
型化する要請が高まっている。しかしながら、薄型化に
伴ってその機械的強度も小さくなり、短期にたわみを生
じ易くなり、寿命が短縮される問題点がある。
On the other hand, a wafer fork made of quartz glass is less likely to be contaminated with impurities even when a coating layer is not formed, and is thermally stable, which is advantageous, while strength and rigidity are slightly low, so that it can be used repeatedly. There was a difficulty in using it as a structure that does. Especially in recent years
It is required to load more wafers in a cartridge or a carrier that stores a plurality of wafers, and the gap between adjacent wafers tends to be narrowed. Inevitably, a wafer fork inserted in the gap is also required. The demand for thinner products is increasing. However, as the device becomes thinner, its mechanical strength becomes smaller, so that it is likely to bend in a short period of time, resulting in a problem that the life is shortened.

【0007】上記問題点を解決する手段として、純度9
9.0%以上のアルミナ(Al2 3 )焼結体を研磨加
工して形成したウェハーフォークも一部で使用されてい
る。このAl2 3 製ウェハーフォークは、円柱状のカ
ップ砥石の円形端面をAl2 3 焼結体の被研削部に当
接して凹部を形成して製造されている。すなわち凹部は
ウェハー外周の曲率に合わせた曲面状に形成されるた
め、特に円形端面を有するカップ砥石による研削法が一
般的に採用されている。
As a means for solving the above problems, a purity of 9
A wafer fork formed by polishing an alumina (Al 2 O 3 ) sintered body of 9.0% or more is also used in part. This Al 2 O 3 wafer fork is manufactured by abutting the circular end surface of a cylindrical cup grindstone against the portion to be ground of the Al 2 O 3 sintered body to form a recess. That is, since the concave portion is formed into a curved surface shape that matches the curvature of the outer periphery of the wafer, a grinding method using a cup grindstone having a circular end face is generally adopted.

【0008】しかしながらカップ砥石による端面研削で
は、被研削部と面接触状態で砥石を回転させるため、研
削抵抗が過大になり易い。その結果、研削加工後にウェ
ハーフォークに加工影響としてのそりが発生し易く、ウ
ェハーの高精度の搬送操作が困難となり易い。また硬脆
材料である焼結体の研削加工は高価なダイヤモンド砥石
を使用しても加工効率が低く、必然的に製造コストの上
昇を招き易い。さらに研削加工時に作用する衝撃力が大
きくなるため、クラック等の欠陥が発生し易くなる問題
点もある。
However, in the end surface grinding with the cup grindstone, since the grindstone is rotated in a surface contact state with the portion to be ground, the grinding resistance is likely to be excessive. As a result, after the grinding, the wafer fork is likely to be warped as a processing influence, and it becomes difficult to carry out a highly accurate wafer transfer operation. Further, the grinding of a sintered body, which is a hard and brittle material, has a low processing efficiency even if an expensive diamond grindstone is used, and inevitably causes an increase in manufacturing cost. Furthermore, since the impact force acting during the grinding process becomes large, defects such as cracks are likely to occur.

【0009】さらにAl2 3 製ウェハーフォークで
は、半導体製造工程の温度条件や雰囲気ガスによって、
強度特性や耐久性が大きく異なり、均質な信頼性が得ら
れない欠点もある。一方、半導体基板の集積度も1Mビ
ットから4Mビットへと急増するに伴って、半導体ウェ
ハーに対する不純物の許容限度もより厳格化し、従来の
Al2 3 製ウェハーフォークでは、対応不可能な状態
になりつつある。
Further, in the Al 2 O 3 wafer fork, depending on the temperature condition and the atmosphere gas in the semiconductor manufacturing process,
There is a drawback that strength characteristics and durability are greatly different and uniform reliability cannot be obtained. On the other hand, as the degree of integration of semiconductor substrates has rapidly increased from 1 Mbit to 4 Mbit, the allowable limit of impurities for semiconductor wafers has become stricter, and conventional Al 2 O 3 wafer forks cannot support this. It is becoming.

【0010】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、不純物によるウェハーの汚染が少な
く、またそり等の発生が少なく高強度で高寸法精度を有
するウェハーフォークおよびその効率的な製造方法を提
供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a wafer fork having less contamination of the wafer due to impurities, less warpage, high strength and high dimensional accuracy, and an efficient method thereof. It aims at providing a simple manufacturing method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るウェハーフォークは、半導体製造工程
において半導体ウェハーを保持して順次搬送するウェハ
ーフォークであり、窒化けい素(Si3 4 )およびサ
イアロン(Si−Al−O−N)の少くとも一方のセラ
ミックス材から成り、保持するウェハーの周辺部と接触
してウェハーを所定位置に保持する周縁段部と、上記ウ
ェハーと非接触で対向するように形成した凹部とを形成
したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a wafer fork according to the present invention is a wafer fork that holds and sequentially conveys semiconductor wafers in a semiconductor manufacturing process, and is made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) And sialon (Si-Al-O-N) at least one of the ceramic materials, and a peripheral step portion that holds the wafer in a predetermined position by contacting with the peripheral portion of the wafer to be held, and a non-contact with the wafer. It is characterized in that concave portions formed so as to face each other are formed.

【0012】また本発明に係るウェハーフォークの製造
方法は、半導体ウェハーを載置したときにウェハーの周
辺部と接触してウェハーを所定位置に保持する周縁段部
と、上記ウェハーと非接触となる凹部とを形成したウェ
ハーフォークの製造方法において、セラミックス焼結体
の凹部に対応する部位を平形砥石を使用して研削加工し
て凹部を形成することを特徴とする。
Further, in the method for manufacturing a wafer fork according to the present invention, when the semiconductor wafer is placed, the peripheral step portion which comes into contact with the peripheral portion of the wafer and holds the wafer at a predetermined position is not in contact with the wafer. A method of manufacturing a wafer fork having a concave portion is characterized in that a portion of the ceramic sintered body corresponding to the concave portion is ground by using a flat grindstone to form the concave portion.

【0013】特に最終製品形状に近い、いわゆるニアネ
ットシェイプのウェハーフォークを効率的に製造する方
法として、ウェハーフォークの素材となるセラミックス
成形体をレーザ加工してウェハーフォークの輪郭部を精
密に切断加工し、しかる後に、加工したセラミックス成
形体を脱脂焼結し、得られた焼結体を研摩加工して周縁
段部および凹部を形成してもよい。
Particularly, as a method of efficiently manufacturing a so-called near net shape wafer fork close to the shape of the final product, a ceramic molded body as a material of the wafer fork is laser-processed to precisely cut the contour of the wafer fork. Then, after that, the processed ceramic molded body may be degreased and sintered, and the obtained sintered body may be subjected to polishing to form the peripheral stepped portion and the concave portion.

【0014】本発明に係るウェハーフォークを構成する
セラミックス焼結体またはセラミックス成形体として
は、窒化けい素(Si3 4 )およびサイアロン(Si
−Al−O−N)の少くとも一方が用いられる。窒化け
い素およびサイアロンはいずれも他のセラミックスと比
較して剛性、靭性等の強度値および耐環境特性が高く、
ウェハーフォークのように薄く形成した場合において
も、十分な耐久性を有するとともに、耐熱衝撃性も優れ
ているため、半導体製造工程のあらゆるプロセス条件で
使用することができる。
The ceramic sintered body or the ceramic molded body constituting the wafer fork according to the present invention includes silicon nitride (Si 3 N 4 ) and sialon (Si).
At least one of --Al--O--N) is used. Both silicon nitride and sialon have higher strength values such as rigidity and toughness and environmental resistance characteristics than other ceramics,
Even when it is thinly formed like a wafer fork, it has sufficient durability and excellent thermal shock resistance, so that it can be used under all process conditions of the semiconductor manufacturing process.

【0015】特に、上記窒化けい素焼結体で形成したウ
ェハーフォークは、そのままでも使用できるが、さらに
焼結体表面にふっ素樹脂コーティング等の汚染防止層を
形成することにより、ウェハーの汚染をより効果的に防
止することができる。
In particular, the wafer fork formed of the above-mentioned silicon nitride sintered body can be used as it is, but by further forming a contamination preventing layer such as a fluororesin coating on the surface of the sintered body, the contamination of the wafer is more effective. Can be prevented.

【0016】上記ウェハーフォークは下記のような手順
で製造される。まず、窒化けい素粉末およびサイアロン
粉末の少くとも一方に対して、焼結助剤としてのAl2
3粉末を0.5〜5重量%、AlN粉末を0.5〜5
重量%、Y2 3 粉末を1〜7重量%、TiO2 粉末を
0〜3重量%を添加して均一に混合して原料混合体を調
製し、この原料混合体を金型プレス等によって加圧成形
し、均一な厚さを有する矩形のセラミックス成形体が得
られる。次に得られたセラミックス成形体をレーザ加工
により切断し、所定の輪郭を有するウェハーフォーク成
形体を形成する。次にこのウェハーフォーク成形体を所
定条件で脱脂しさらに焼結し、得られたウェハー焼結体
を研削加工して周縁段部および凹部を形成した後、表面
に汚染防止用のふっ素樹脂コーティング等を施して製造
される。
The wafer fork is manufactured by the following procedure. First, for at least one of silicon nitride powder and sialon powder, Al 2 as a sintering aid is added.
0.5 to 5% by weight of O 3 powder and 0.5 to 5 of AlN powder
1% to 7% by weight of Y 2 O 3 powder and 0 to 3% by weight of TiO 2 powder are added and uniformly mixed to prepare a raw material mixture. By pressure molding, a rectangular ceramic molded body having a uniform thickness can be obtained. Next, the obtained ceramic formed body is cut by laser processing to form a wafer fork formed body having a predetermined contour. Next, this wafer fork compact is degreased under predetermined conditions and further sintered, and the resulting wafer sintered compact is ground to form peripheral stepped portions and recesses, and then the surface is covered with a fluororesin coating or the like for preventing contamination. It is manufactured by applying.

【0017】ここで本発明方法では成形体の段階でセラ
ミックス成形体をレーザ切断加工して所定形状のウェー
ハーフォーク成形体を形成することを大きな特徴とし、
セラミックス成形体に微細なレーザ光を照射して切断加
工(グリーン加工)する。すなわちレーザ光は、光学系
の集光レンズによって微細に集束され、形成しようとす
るウェハーフォークの輪郭線に対応する位置に照射され
る。照射されたレーザ光は成形体の照射部を高温度に加
熱し、該部のセラミックス成分等を瞬時に揮散せしめ
る。その結果、微細で寸法精度が高いウェハーフォーク
成形体が効率的に形成される。
The method of the present invention is characterized in that the ceramics compact is laser-cut at the stage of compacting to form a wafer fork compact having a predetermined shape.
The ceramic molded body is irradiated with a fine laser beam to perform cutting processing (green processing). That is, the laser light is finely focused by the condenser lens of the optical system and is applied to the position corresponding to the contour line of the wafer fork to be formed. The irradiated laser light heats the irradiated part of the molded body to a high temperature, and volatilizes the ceramic components and the like of the part in an instant. As a result, a fine wafer fork compact having high dimensional accuracy can be efficiently formed.

【0018】上記のように成形体の段階でレーザ加工に
よってセラミックス成形体を切断加工する場合には、切
断による衝撃力が極めて小さいため、加工影響が少な
く、軟質な成形体であっても変形やクラックを生じるお
それがなく、最終製品形状に極めて近い寸法精度が高い
フォーク成形体を効率的に形成することができる。
When cutting a ceramic molded body by laser processing in the stage of the molded body as described above, since the impact force due to cutting is extremely small, there is little effect on the processing, and even a soft molded body is not deformed or deformed. It is possible to efficiently form a fork molded body with high dimensional accuracy that is extremely close to the shape of the final product without the risk of cracking.

【0019】一方、前記ウェハー焼結体に周縁段部およ
び凹部を形成する場合には、図3に示すように、ウェハ
ーフォーク1の長手方向に対向するように形成される一
対の周縁段部2,2の間に形成される凹部3を平形砥石
4によって研削加工を行う。周縁段部2は、ウェハーの
周辺部と接触してウェハーを所定位置に保持する形状を
有し、凹部3は上記ウェハーと非接触で対向するように
周縁段部2よりもさらに深く研削加工される。ウェハー
とウェハーフォークとの接触による不純物汚染を防止す
るため、周縁段部2の幅は可及的に小さく設定する。
On the other hand, in the case of forming the peripheral stepped portion and the concave portion in the wafer sintered body, as shown in FIG. 3, a pair of peripheral stepped portions 2 are formed so as to face each other in the longitudinal direction of the wafer fork 1. , 2 is ground by a flat grindstone 4. The peripheral step portion 2 has a shape that contacts the peripheral portion of the wafer and holds the wafer in a predetermined position, and the recess 3 is ground deeper than the peripheral step portion 2 so as to face the wafer in a non-contact manner. It In order to prevent impurity contamination due to contact between the wafer and the wafer fork, the width of the peripheral step portion 2 is set as small as possible.

【0020】そして、両周縁段部2,2間の凹部3全体
のうち斜線を付した矩形の領域R1のみを平形砥石4で
研削加工する一方、周縁段部2および凹部3の両端の円
弧部など曲線部を含む領域R2 は、カップ砥石で研削加
工する。このとき、平形砥石4による研削方向は、図3
において矢印で示すようにウェハーフォーク1の長手方
向に対して直角方向に設定するとよい。
Then, of the entire recess 3 between the peripheral step portions 2 and 2, only the rectangular region R 1 with diagonal lines is ground with the flat grindstone 4, while the arcs at both ends of the peripheral step portion 2 and the recess 3 are formed. A region R 2 including a curved portion such as a curved portion is ground with a cup grindstone. At this time, the grinding direction by the flat grindstone 4 is as shown in FIG.
It is advisable to set the direction perpendicular to the longitudinal direction of the wafer fork 1 as indicated by the arrow.

【0021】上記平形砥石は、フォーク本体の被研削面
と線接触状態で接触するため、研削抵抗が少なく、また
研削による衝撃力もカップ砥石と比較して少ない。この
ようにウェハー本体の被研削加工部の大部分を占める領
域R1 を、研削抵抗が少ない平形砥石4によって研削加
工するため、完成品としてのウェハーフォークに対する
加工影響が少なく、そりの発生を効果的に防止すること
ができる。
Since the flat grindstone comes into line contact with the surface to be ground of the fork body, the grinding resistance is small and the impact force due to grinding is smaller than that of the cup grindstone. In this way, since the region R 1 occupying most of the portion to be ground of the wafer body is ground by the flat grindstone 4 having a small grinding resistance, the wafer fork as a finished product is less affected by the processing, and the warpage is effectively generated. Can be prevented.

【0022】[0022]

【作用】上記構成に係るウェハーフォークおよびその製
造方法によれば、剛性や靭性値が高い窒化けい素やサイ
アロンで形成されているため、耐久性、耐熱衝撃性に優
れたウェハーフォークが得られる。またウェハーと非接
触状態で対向するような凹部を形成しているため、ウェ
ハーフォークとウェハーとの接触による不純物汚染も大
幅に低減される。
According to the wafer fork and the method of manufacturing the same having the above-mentioned structure, since the wafer fork is formed of silicon nitride or sialon having high rigidity and toughness, a wafer fork excellent in durability and thermal shock resistance can be obtained. Further, since the concave portion is formed so as to face the wafer in a non-contact state, impurity contamination due to the contact between the wafer fork and the wafer is significantly reduced.

【0023】さらに本製法においては、研削抵抗が少な
い平形砥石を使用して凹部を研削加工しているため、加
工影響が少なく、そりの発生が少ないウェハーフォーク
が得られる。またセラミックス成形体をレーザ切断加工
して所定形状を有するウェハーフォーク成形体を形成す
ることにより、切断加工による衝撃力が少なくなり、加
工影響が少なく、変形やクラックを生じることなく寸法
精度および信頼性が高いウェハーフォークを効率的に製
造することができる。
Further, in this manufacturing method, since the concave portion is ground by using a flat grindstone having a small grinding resistance, a wafer fork having a small influence on the processing and less warpage can be obtained. Also, by laser cutting the ceramic molded body to form a wafer fork molded body with a predetermined shape, the impact force due to the cutting process is reduced, the processing influence is small, deformation and cracks do not occur, and dimensional accuracy and reliability It is possible to efficiently manufacture a wafer fork having a high height.

【0024】[0024]

【実施例】次に本発明を以下の実施例および図面を参照
してより具体的に説明する。
The present invention will now be described more specifically with reference to the following examples and drawings.

【0025】実施例1 窒化けい素粉末に対してAl2 3 粉末を4重量%と、
AlN粉末を3重量%と、Y2 3 粉末を5重量%とを
均一に添加した混合粉末を調合し、800kg/cm2 の圧
力で金型プレス成形し、得られた厚さ5mmのセラミック
ス成形体を機械加工により切断してフォーク成形体を形
成し、得られたフォーク成形体を窒素ガス雰囲気中で温
度700℃で3時間脱脂し、引き続き、窒素ガス雰囲気
中にて温度1750℃で6時間焼結してウェハーフォー
ク焼結体5を調製した。
Example 1 Al 2 O 3 powder was 4% by weight with respect to silicon nitride powder,
3% by weight of AlN powder and 5% by weight of Y 2 O 3 powder were uniformly added to prepare a mixed powder, which was press-molded with a die at a pressure of 800 kg / cm 2 to obtain a ceramic having a thickness of 5 mm. The molded body is cut by machining to form a fork molded body, and the obtained fork molded body is degreased in a nitrogen gas atmosphere at a temperature of 700 ° C. for 3 hours, and subsequently in a nitrogen gas atmosphere at a temperature of 1750 ° C. Wafer fork sintered body 5 was prepared by sintering for a period of time.

【0026】次に得られたウェハーフォーク焼結体につ
いて図3に示すように、凹部3に対応する被研削部(領
域R1 )を平形砥石4によって研削加工し、図2に示す
ように深さ0.9mmの凹部3を形成するとともに、図3
に示す周縁段部2,2に対応する被研削部(領域R2
2 )をカップ砥石によって研削加工し、図2に示すよ
うに幅4.25mm、深さ0.8mmの周縁段部2,2を形
成し、最終的に図1に示すような縦60mm×横192mm
×厚さ1.8mmの寸法を有する実施例1に係るウェハー
フォーク1aを多数製造した。
With respect to the wafer fork sintered body thus obtained, as shown in FIG. 3, the portion to be ground (region R 1 ) corresponding to the concave portion 3 was ground by the flat grindstone 4, and as shown in FIG. The recess 3 having a thickness of 0.9 mm is formed, and as shown in FIG.
The portion to be ground (region R 2 ,
R 2 ) is ground with a cup grindstone to form peripheral step portions 2 and 2 having a width of 4.25 mm and a depth of 0.8 mm as shown in FIG. 2, and finally 60 mm in length as shown in FIG. Width 192mm
A large number of wafer forks 1a according to Example 1 having a thickness of 1.8 mm were manufactured.

【0027】得られたウェーハーフォーク1aの曲げ強
度は600MPa、破壊靭性値は5〜6MPa/
1/2 、ヤング率は290GPa、熱衝撃温度差は60
0℃であり、従来の石英ガラス製のウェーハーフォーク
(ヤング率68〜72GPa)およびステンレス製ウェ
ハーフォーク(引張強度520MPa、ヤング率200
GPa)と比較して強度および熱衝撃耐性に優れている
ことが判明した。
The resulting wafer fork 1a has a bending strength of 600 MPa and a fracture toughness value of 5 to 6 MPa /
m 1/2 , Young's modulus of 290 GPa, thermal shock temperature difference of 60
The temperature is 0 ° C., and a conventional wafer fork made of quartz glass (Young's modulus 68 to 72 GPa) and a wafer fork made of stainless steel (tensile strength 520 MPa, Young's modulus 200)
It was found to be superior in strength and thermal shock resistance as compared with GPa).

【0028】比較例1 96%石英ガラス板を研削加工して図1および図2に示
す実施例1と同一寸法形状を有する石英ガラス製ウェハ
ーフォークを製作した。この比較例1に係るウェハーフ
ォークのヤング率は68GPaであり、実施例1のフォ
ークの1/4程であった。
Comparative Example 1 A 96% quartz glass plate was ground to produce a quartz glass wafer fork having the same size and shape as in Example 1 shown in FIGS. 1 and 2. The Young's modulus of the wafer fork according to Comparative Example 1 was 68 GPa, which was about 1/4 that of the fork of Example 1.

【0029】比較例2 ステンレス鋼(SUS304)板を切削加工して実施例
1と同一寸法形状を有するフォークを製作し、さらに表
面に厚さ20μmのふっ素樹脂(テフロン)コーティン
グ層を形成し、比較例2に係る従来のウェハーフォーク
を作成した。この比較例2に係るSUS304製ウェハ
ーフォークの引張り強度は520MPaと高いが、ヤン
グ率は200GPaであり、実施例1より大幅に低下し
た。
Comparative Example 2 A fork having the same size and shape as in Example 1 was manufactured by cutting a stainless steel (SUS304) plate, and a 20 μm thick fluororesin (Teflon) coating layer was formed on the surface of the fork. A conventional wafer fork according to Example 2 was prepared. The tensile strength of the SUS304 wafer fork according to Comparative Example 2 was as high as 520 MPa, but the Young's modulus was 200 GPa, which was significantly lower than that of Example 1.

【0030】また実施例1および比較例1〜2に係る各
ウェハーフォークを5枚ずつ、図1〜2に示すようにウ
ェハー搬送装置のロボットアーム6に締着ねじ7を介し
て固定し、3ケ月間の連続運転に供し、半導体ウェハー
8を搬送する搬送装置の故障トラブルの発生状況を記録
し、下記表1に示す結果を得た。
Five wafer forks according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were fixed to the robot arm 6 of the wafer transfer device via fastening screws 7 as shown in FIGS. It was subjected to continuous operation for a month, and the occurrence status of failure trouble of the transfer device for transferring the semiconductor wafer 8 was recorded, and the results shown in Table 1 below were obtained.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】表1に示す結果から明らかなように実施例
1に係るウェハーフォークによれば、耐久性が優れ、た
わみの発生によるトラブル発生も未然に防止できる。
As is clear from the results shown in Table 1, the wafer fork according to Example 1 has excellent durability and can prevent problems due to bending from occurring.

【0033】実施例2 実施例1において調製したセラミックス成形体(厚さ5
mm)をレーザ切断加工してウェハーフォーク成形体を形
成した以外は、実施例1と同一の処理条件にて原料調
整、成形、脱脂、焼結して実施例1と同一寸法形状を有
するウェハーフォークを10枚製造した。
Example 2 The ceramic compact (thickness 5) prepared in Example 1
mm) was laser-cut to form a wafer fork compact, and a wafer fork having the same size and shape as in Example 1 was prepared by adjusting raw materials, molding, degreasing, and sintering under the same processing conditions as in Example 1. 10 sheets were manufactured.

【0034】なおレーザ加工条件は下記の通りである。The laser processing conditions are as follows.

【0035】すなわちCOパルスレーザ(100Wクラ
ス)から発振されるレーザ光を用い、レーザ出力は60
W(高ピークパルス)、パルスの繰り返し数は1KH
z、切断速度は30mm/min.に設定し、アシストガスと
して酸素を使用した。
That is, laser light emitted from a CO pulse laser (100 W class) is used, and the laser output is 60
W (high peak pulse), pulse repetition rate is 1KH
z, the cutting speed was set to 30 mm / min., and oxygen was used as an assist gas.

【0036】比較例3 実施例2において調製したウェハーフォーク焼結体につ
いてカップ砥石他の切削工具を使用して周縁段部および
凹部を形成した以外は実施例2と同一条件で脱脂、焼結
して実施例2と同一寸法形状を有するウェハーフォーク
を10枚製造した。
Comparative Example 3 The wafer fork sintered body prepared in Example 2 was degreased and sintered under the same conditions as in Example 2 except that a cup grindstone and other cutting tools were used to form the peripheral step and the recess. As a result, ten wafer forks having the same size and shape as in Example 2 were manufactured.

【0037】そして実施例2および比較例3にてそれぞ
れ調製した各10枚のウェハーフォークについて、所定
のフォーク形状に加工するまでの加工時間を測定すると
ともに、成形体加工部の加工影響を調査した。なお加工
時間は比較例3の場合を基準値1とし相対的に加工時間
比として表示した。また加工影響は、各ウェハーフォー
クを蛍光探傷法(PT)によってクラックの発生状況を
チェックし、1ケ所でもクラックが発生しているものを
不良品とした。測定結果を下記表2に示す。
Then, with respect to each of the 10 wafer forks prepared in Example 2 and Comparative Example 3, the processing time until processing into a predetermined fork shape was measured, and the processing effect of the molded body processing portion was investigated. . The machining time is shown as a relative machining time ratio with the reference value 1 in Comparative Example 3. Regarding the influence of processing, each wafer fork was checked for a crack generation state by a fluorescent flaw detection method (PT), and one having a crack even at one place was determined as a defective product. The measurement results are shown in Table 2 below.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】表2に示す結果から明らかなように、レー
ザ加工によって成形体を切断加工してフォーク成形体を
形成した実施例2の場合には加工影響が少なくクラック
などの欠陥がないウェハーフォークを効率的に製造する
ことができる。
As is clear from the results shown in Table 2, in the case of Example 2 in which the molded body was cut by laser processing to form a fork molded body, a wafer fork having less processing influence and no defects such as cracks was used. It can be manufactured efficiently.

【0040】次にウェハー焼結体の段階で周縁段部およ
び凹部を平形砥石または従来のカップ砥石とを使用して
それぞれ形成した場合の加工影響の相違について実施例
1と下記比較例4とを対照比較した。
Next, regarding the difference in processing effect when the peripheral stepped portion and the recessed portion were formed by using a flat grindstone or a conventional cup grindstone at the stage of the wafer sintered body, Example 1 and Comparative Example 4 below are described. Controls were compared.

【0041】比較例4 実施例1において、平形砥石に変えて、図4に示すよう
に、カップ砥石9を使用して周縁段部2および凹部3を
形成した以外は実施例1と同一寸法形状を有する10枚
のウェハーフォークを10枚製造した。
Comparative Example 4 The same size and shape as in Example 1 except that the flat grindstone was replaced with a cup grindstone 9 to form the peripheral step 2 and the recess 3 as shown in FIG. 10 wafer forks having 10 were manufactured.

【0042】そして、実施例1および比較例4において
調製した各ウェハーフォークを水平定盤上に載置し、定
盤表面とフォーク表面との間に形成される空間の最大高
さ(そり)を測定した。そして、比較例1の場合を基準
値1として相対的に平均値の比として評価した。測定結
果を下記表3に示す。
Then, the wafer forks prepared in Example 1 and Comparative Example 4 were placed on a horizontal surface plate, and the maximum height (warpage) of the space formed between the surface of the surface plate and the fork surface was measured. It was measured. Then, the case of Comparative Example 1 was set as a reference value 1 and evaluated as a relative ratio of average values. The measurement results are shown in Table 3 below.

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】表3に示す結果から明らかなように平形砥
石を使用して研削加工した実施例1のウェハーフォーク
によれば、カップ砥石を使用した比較例4の場合と比較
して加工影響によって発生するそりが小さく、高い寸法
精度を有するウェハーフォークとなる。
As is clear from the results shown in Table 3, according to the wafer fork of Example 1 which was ground by using the flat grindstone, the wafer fork produced by the machining effect was larger than that of Comparative Example 4 using the cup grindstone. The wafer fork has a small warp and high dimensional accuracy.

【0045】このように実施例1〜2に係るウェハーフ
ォークを採用することにより、ウェハー搬送の信頼性お
よび半導体製造装置の稼動率が大幅に向上し、半導体装
置の生産性を大幅に向上させることができる。また本実
施例の製造方法を採用することにより、高品位のウェハ
ーフォークを効率的かつ高い歩留りで製造することが可
能になった。
By adopting the wafer forks according to the first and second embodiments as described above, the reliability of wafer transfer and the operating rate of the semiconductor manufacturing apparatus are greatly improved, and the productivity of the semiconductor apparatus is greatly improved. You can Further, by adopting the manufacturing method of this embodiment, it becomes possible to efficiently manufacture a high-quality wafer fork with a high yield.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るウェハー
フォークおよびその製造方法によれば、剛性や靭性値が
高い窒化けい素やサイアロンで形成されているため、耐
久性、耐熱衝撃性に優れたウェハーフォークが得られ
る。またウェハーと非接触状態で対向するような凹部を
形成しているため、ウェハーフォークとウェハーとの接
触による不純物汚染も大幅に低減される。
As described above, according to the wafer fork and the method for manufacturing the same of the present invention, since it is formed of silicon nitride or sialon having high rigidity and toughness, it is excellent in durability and thermal shock resistance. A wafer fork is obtained. Further, since the concave portion is formed so as to face the wafer in a non-contact state, impurity contamination due to the contact between the wafer fork and the wafer is significantly reduced.

【0047】さらに本発明製法においては、研削抵抗が
少ない平形砥石を使用して凹部を研削加工しているた
め、加工影響が少なく、そりの発生が少ないウェハーフ
ォークが得られる。またセラミックス成形体をレーザ切
断加工して所定形状を有するフォーク成形体を形成する
ことにより、切断加工による衝撃力が少なくなり、加工
影響が少なく、さらに変形やクラックを生じることなく
寸法精度および信頼性が高いウェハーフォークを効率的
に製造することができる。
Further, in the manufacturing method of the present invention, since the concave portion is ground by using the flat grindstone having a small grinding resistance, a wafer fork having a small influence of the processing and less warpage can be obtained. In addition, by cutting the ceramic molded body with a laser to form a fork molded body with a predetermined shape, the impact force due to the cutting processing is reduced, the processing influence is less, and further, dimensional accuracy and reliability do not occur without deformation or cracks. It is possible to efficiently manufacture a wafer fork having a high height.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るウェハーフォークの一実施例を示
す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a wafer fork according to the present invention.

【図2】図1におけるII−II線に沿う断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.

【図3】本発明方法において、平形砥石を使用して凹部
を研削加工する状態を示す平面図。
FIG. 3 is a plan view showing a state in which a recess is ground by using a flat grindstone in the method of the present invention.

【図4】従来の製造方法において、カップ砥石を使用し
て凹部を研削加工する状態を示す平面図。 1,1a ウェハーフォーク 2 周縁段部 3 凹部 4 平形砥石 5 ウェハーフォーク焼結体 6 ロボットアーム 7 締着ねじ 8 半導体ウェハー 9 カップ砥石
FIG. 4 is a plan view showing a state in which a concave portion is ground by using a cup grindstone in a conventional manufacturing method. 1,1a Wafer fork 2 Peripheral step 3 Recess 4 Flat grindstone 5 Wafer fork sintered body 6 Robot arm 7 Fastening screw 8 Semiconductor wafer 9 Cup grindstone

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体製造工程において半導体ウェハー
を保持して順次搬送するウェハーフォークであり、窒化
けい素(Si3 4 )およびサイアロン(Si−Al−
O−N)の少くとも一方のセラミックス材から成り、保
持するウェハーの周辺部と接触してウェハーを所定位置
に保持する周縁段部と、上記ウェハーと非接触で対向す
るように形成した凹部とを形成したことを特徴とするウ
ェハーフォーク。
1. A wafer fork for sequentially holding and sequentially transporting semiconductor wafers in a semiconductor manufacturing process, which comprises silicon nitride (Si 3 N 4 ) and sialon (Si—Al—).
ON-N) made of at least one of the ceramic materials, and a peripheral step portion that holds the wafer in a predetermined position by contacting the peripheral portion of the wafer to be held, and a recess formed so as to face the wafer in a non-contact manner. A wafer fork characterized by being formed.
【請求項2】 半導体ウェハーを載置したときにウェハ
ーの周辺部と接触してウェハーを所定位置に保持する周
縁段部と、上記ウェハーと非接触となる凹部とを形成し
たウェハーフォークの製造方法において、セラミックス
焼結体の凹部に対応する部位を平形砥石を使用して研削
加工して凹部を形成することを特徴とするウェハーフォ
ークの製造方法。
2. A method of manufacturing a wafer fork, wherein a peripheral step portion that contacts a peripheral portion of the wafer when the semiconductor wafer is placed and holds the wafer at a predetermined position, and a concave portion that is not in contact with the wafer are formed. 2. A method for manufacturing a wafer fork according to claim 1, wherein a portion corresponding to the recess of the ceramic sintered body is ground by using a flat grindstone to form the recess.
【請求項3】 半導体ウェハーを載置したときに、ウェ
ハーの周辺部と接触してウェハーを所定位置に保持する
周縁段部と、上記ウェハーと非接触となる凹部とを形成
したウェハーフォークの製造方法において、ウェハーフ
ォークの素材となるセラミックス成形体を調製し、得ら
れたセラミックス成形体をレーザー加工することにより
ウェハーフォークの輪郭部を切断加工し、しかる後に加
工したセラミックス成形体を脱脂焼結し、得られた焼結
体を研摩加工して周縁段部および凹部を形成することを
特徴とするウェハーフォークの製造方法。
3. A method of manufacturing a wafer fork, comprising a peripheral stepped portion for holding a wafer in a predetermined position by contacting a peripheral portion of the wafer when the semiconductor wafer is placed thereon, and a concave portion not in contact with the wafer. In the method, a ceramic molded body as a material for a wafer fork is prepared, the obtained ceramic molded body is laser-processed to cut the contour portion of the wafer fork, and then the processed ceramic molded body is degreased and sintered. A method of manufacturing a wafer fork, comprising polishing the obtained sintered body to form a peripheral step and a recess.
【請求項4】 セラミックス成形体は窒化けい素(Si
3 4 )およびサイアロン(Si−Al−O−N)の少
くとも一方を主原料として形成することを特徴とする請
求項3記載のウェハーフォークの製造方法。
4. The ceramic compact is made of silicon nitride (Si
The method for manufacturing a wafer fork according to claim 3, wherein at least one of 3 N 4 ) and sialon (Si-Al-O-N) is used as a main raw material.
【請求項5】 焼結体表面にふっ素樹脂コーティング等
の汚染防止層を形成することを特徴とする請求項3記載
のウェハーフォークの製造方法
5. The method of manufacturing a wafer fork according to claim 3, wherein a pollution prevention layer such as a fluororesin coating is formed on the surface of the sintered body.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

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JP4554765B2 (en) * 1999-05-28 2010-09-29 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Blades and blade assemblies for mechanical wafer handling equipment

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