JPH0727628Y2

JPH0727628Y2 - ウエハ保持治具

Info

Publication number: JPH0727628Y2
Application number: JP1989133865U
Authority: JP
Inventors: 敏行堀内; 公吉出口; 茂久大木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1995-06-21
Anticipated expiration: 2004-11-20
Also published as: JPH0373452U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、サイズの異なる各種のウエハを、ウエハサイ
ズが固定されている半導体処理装置によって処理できる
ようにするためのウエハ保持治具に関する。

［従来の技術］半導体ウエハの各種処理装置、例えば膜付け装置、露光
装置、測長・検査装置、ドライエッチング装置、等の装
置においては、動作、性能の安定性を確保し、省力化と
スループットの向上を図るために、ウエハの自動搬送機
構を備え、特定のサイズのウエハを効率的に、かつ、高
精度に処理するようになってきた。

このような処理装置は、設定された特定サイズのウエハ
を処理するためには極めて好適であるが、その特定サイ
ズとは異なるサイズのウエハを処理することはでない。
現状では、半導体集積装置の量産用処理装置の大半は、
直径が100ないし200mm（４ないし８インチ）の大口径の
ウエハを処理対象としており、しかも次第に大口径のウ
エハを使用する傾向にある。

一方、Ｘ線マスク基板のように直径50ないし75mm（２な
いし３インチ）という小口径のウエハを用いて処理する
ニーズも生じている。このような場合に、現状では余り
使われていない小口径の処理装置を特に用意する必要が
あるが、この種の小口径ウエハ加工用の自動搬送機構付
きの装置は、特別仕様となるため高価につき、製作にも
時間を要する。直径が50ないし75mm（２ないし３イン
チ）のウエハが主流であった時代の量産用処理装置を利
用することも考えられるが、このような古い世代の半導
体装置の製造装置は、ウエハ自動搬送機構を採用してい
なかったため、ウエハの処理能率が良くない。

［考案が解決しようとする課題］本考案は、上記のような小口径ウエハを処理するニーズ
に対処し、しかも現在主流となっているウエハ自動搬送
機構を装備した大口径半導体集積装置の量産用処理装置
を利用して、新規に小口径処理装置を用意することなく
経済的に小口径のウエハを処理することが可能な治具を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記の課題を解決するために、本考案においては、ウエ
ハ自動搬送機構を装備した大口径半導体集積装置の量産
用処理装置に小口径のウエハを装着して処理できるよう
に、小口径ウエハを収容することができ、かつ、大口径
半導体集積装置の量産用処理装置に適合したウエハと外
観上一致する治具を使用する。

［作用］本考案の治具に、大口径半導体集積装置の量産用処理装
置によって処理しようとする小口径ウエハを装着し、大
口径ウエハのダミーとして、ウエハ処理装置に装着し、
加工したり測定する。小口径ウエハを受け入れる凹所
を、処理しようとする小口径ウエハの形状に適合させた
治具を準備することにより、複数種の小口径ウエハを処
理することも可能である。ウエハの脱落を生じるおそれ
がある場合には、ウエハを治具に固定する手段を使用す
る。

［実施例］本考案のウエハ保持治具は、大口径のウエハを処理する
ための専用サイズに適合した半導体製造装置、あるいは
処理装置に使用するものであって、本来のサイズより小
口径のウエハを処理することを可能にするために用いら
れる。このため、治具の外形、すなわち、直径、厚さ、
オリエンテーションフラット、等の寸法を、専用ウエハ
サイズとほぼ同一に形成する。

治具の厚さについては、専用サイズのウエハに対して許
容されている厚さを越えると処理が不可能になるが、許
容最大厚さより薄くなる方向では、ある程度の相違があ
っても支障はない。本考案の治具は、要するに、専用サ
イズのウエハのダミーとして機能するように、オリエン
テーションフラットを含めて治具の外周形状が専用サイ
ズのウエハと類似し、また、治具及びその内部に収容し
た小口径のウエハの重量が専用サイズのウエハの重量と
近似していて、処理装置及び搬送装置によって処理でき
る範囲であれば、治具の寸法に厳密な制限はない。

治具本体、蓋等の材質は、以下に述べる実施例では、ア
ルミニウム合金を使用するものとして説明しているが、
これに限定されることはなく、ステンレス鋼、銅合金、
マグネシウム合金、セラミックス、ポリテトラフルオロ
エチレン、等の材料の中から適宜選択することができ
る。

また、実施例の説明において、直径100mm（４インチ）
ウエハを専用サイズとし、これに直径50mm（２インチ）
ウエハを装着することを例として記載しているが、説明
の便宜のためであって、これに限られることはない。例
えば６インチウエハを専用サイズとするウエハ処理装置
において、５、４、３、及び２インチサイズのウエハを
登載できる本考案の治具を作成しておけば、６インチか
ら２インチまでのサイズのウエハを、１台の装置によっ
て処理することができるようになる。

治具に取り付けられた小口径のウエハは、大口径の専用
サイズの処理装置に装着して搬送し、処理することがで
きる。また、治具に取り付けた状態で、膜付け、エッチ
ング、露光、等の加工を施し、あるいはインライン走査
型電子顕微鏡、自動搬送機構付き光学顕微鏡によって観
察することができる。小口径ウエハを治具に装着する際
に、接着等の加工を加えないから、治具から取り外すこ
とによって、再び小口径のウエハとして取り扱うことが
できる。

縮小投影露光装置や光学顕微鏡のように、大気中でウエ
ハの処理が実施される装置であって、ウエハの裏面を真
空吸着することによりウエハを固定するタイプの装置を
使用して処理する場合には、本考案の各実施例の治具本
体の中央部の、小口径ウエハ登載部分の底板に小孔を設
ける。これによって、処理装置の真空吸着部は、大口径
ウエハの代わりに治具本体の底板を吸着し、同時に底板
の小孔を通じて小口径ウエハをも吸着して、小口径ウエ
ハを治具本体に吸着して固定する。

ウエハを静電チャックにより垂直に保持する装置によっ
て処理する場合にも、治具と小口径ウエハの重量を、専
用サイズの大口径ウエハとほぼ同程度あるいはそれより
軽い重量となるように製作することによって、吸引され
チャックにより保持することができる。

ウエハの搬送装置は、大部分がベルトプーリあるいはメ
カニカルハンドリングチャックにより行われるから、本
考案のウエハ保持治具の底面あるいは周辺が搬送時の駆
動に使用される。従って、保持治具の大きさ、厚さ、オ
リエンテーションフラットの寸法、ウエハを含む重量
を、装置の専用ウエハの仕様に準じて製作することによ
り、円滑に搬送を実施することができる。

本考案の各実施例の説明においては、便宜上、治具のオ
リエンテーションフラットを小口径のウエハのオリエン
テーションフラットと平行に設定するものとして説明し
ている。しかし、実際には、上記２種のオリエンテーシ
ョンフラットは、平行である必要はなく、所定の角度に
設定することができる。また、ドライエッチング装置、
あるいは膜付け装置のように、ウエハの方向が問題にな
らない場合には、オリエンテーションフラットの方向や
位置が一義的に決定されない構造であっても差し支えな
い。この場合、ウエハが収容される凹所の部分の形状
は、単純な円形で済む。

また、オリエンテーションフラットを設けることが望ま
しい場合であっても、その形状に加工することが困難で
加工費用が問題になる場合には、小口径のウエハの収容
される凹所は、加工が楽な円形とし、そのオリエンテー
ションフラットの検出は、別途装置の方で対応するよう
にしてもよい。

加工が容易な円形の凹所を形成し、しかも、オリエンテ
ーションフラットを所定の位置に合わせる簡易な構成と
しては、オリエンテーションフラットと外部の円形部分
とで形成される三日月形の部品を装着したり、オリエン
テーションフラットが所定位置に来るように治具本体か
らピンを立ててもよい。

大口径ウエハが８インチから６インチのように大きく、
これに適合する治具に３インチあるいは２インチのよう
に口径が小さいウエハを登載する場合には、登載可能な
限りにおいて、複数の小口径ウエハを登載する凹所を設
けて、同時に多数枚のウエハを処理することも可能であ
る。

（実施例１）第１図（ａ）は、本考案のウエハ保持治具の一実施例を
示す図である。この例では、治具11の外周は４インチウ
エハの形状に合わせており、一部に方向出しのためのオ
リエンテーションフラット２を設けている。治具の厚さ
は、４インチウエハと同程度またはそれより薄い程度が
望ましい。しかし、処理装置及び自動搬送装置によって
処理できる範囲であれば、治具の寸法に厳密な制限はな
い。

治具の中央には、２インチのウエハ５が収容できるよう
に凹所３を設ける。治具の外周に設けたオリエンテーシ
ョンフラット２と平行にウエハ５のオリエンテーション
フラット６が整列するように、凹所３の当該面にフラッ
ト４が設けられる。

また、凹所３の一部には、ピンセットによってウエハを
収容したり取り出すために、切り欠き部12が設けられ
る。第１図の矢印７は、ウエハ５を凹所３に収容する方
向を示す。

第１図（ｂ）は、第１図（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面
図であって、ウエハ５を治具11の凹所３に収容した状態
を示し、理解し易くするため、垂直方向、すなわち厚み
方向を拡大して画いている。

（実施例２）第１図（ａ）及び（ｂ）に示す実施例１の治具において
は、ウエハが治具の上に水平に載置され、搬送及び処理
もほぼ水平方向に行われる場合には問題はないが、治具
及びウエハが垂直に搬送される場合、あるいは、治具に
何等かの大きな振動が加わる場合には、ウエハが治具か
ら脱落する危険性があり、製造装置が正常に動作しなく
なる。

第２図ないし第４図は、このような不都合を解消するた
めに、ウエハ脱落防止手段を設けた本考案の保持治具の
第２の実施例を示す図である。

なお、第１実施例と同一部分には、同一符号をつけてお
り、ウエハは直径２インチ、治具の外周は４インチ、治
具の材質はアルミニウムであることも同様である。

第２図（ａ）は治具本体、第２図（ｂ）はその断面図で
あって、治具本体21の外周は、実施例１と同様に４イン
チウエハの形状に合致している。

治具の中央には２インチウエハが収納できるように環状
の凸部22を設け、またその一部に設けたウエハのオリエ
ンテーションフラットと当接する面４は、治具外周に設
けたオリエンテーションフラット２と平行に設けられて
いる。

環状の凸部及び底部の一部には、ウエハを凹部に挿入し
たり取り出したりする際にピンセットを操作するための
切り欠き部12を設けている。

第３図（ａ）及び（ｂ）は、治具の凹所に収容したウエ
ハが脱落しないように装着する蓋31を示しており、治具
本体と同様にアルミニウム合金製である。

蓋31は、治具に対して簡単に着脱でき、治具を垂直に立
てたときにも外れないようにするために、その外周から
中心方向に向けて延長する爪34を、実施例でほぼ等間隔
に４箇所設けている。

この爪34は、第２図（ａ）及び（ｂ）において示すよう
に、環状凸部から外側に向かって延びる鍔部25に設けた
切り欠き部26と対応するように配置されている。そし
て、第４図に示すように、蓋31の爪34を治具の環状凸部
の鍔部25に設けた切り欠き部26と合致するように合わせ
た後、治具21と蓋31とを相対的に回転させて、爪34が、
鍔部25と治具本体９の間にある溝に入って係合するよう
いセットする。

爪34が切り欠き部26と合致して外せる回転位置を明らか
にするために、蓋31と治具本体９の間に割マークを設け
ておき、この位置で蓋を治具本体に着脱するようにする
ことが望ましい。

作業性を改善するために、蓋31を手で容易に回転できる
ように、その外周に指の形に合わせた凹凸を設け、ピン
セットやコンパスの先によって回転できるように穴37を
設けるといよい。

（実施例３）第５図（ａ）及びその断面図（ｂ）に示す実施例は、治
具本体の外周を４インチウエハの外形に合わせ、オリエ
ンテーションフラット２を設けていること、材質がアル
ミニウム合金であることは、先の実施例と同様である。

治具11の中央には、２インチウエハ５を収容する凹所を
設け、ウエハ５のオリエンテーションフラットに当接す
る部分４はオリエンテーションフラット２と平行に設け
られている。ウエハ５の周囲には、ピンセットによりウ
エハの挿入取り出しを容易に実行できるように切り欠き
部12を設けている。

２インチウエハの周囲の治具本体には、雌ネジを設け、
ポリテトラフルオロエチレン製のウエハ押え板52を、回
転が可能なように、ネジ51により固定する。ウエハ押え
板52の材料は、金属を選択することもできる。

ウエハ押え板52の形状は、この実施例においては楕円形
であって、ネジ貫通孔が楕円形の長軸上で中心からずれ
た位置に設けられている。従ってネジの中心から一方の
端部までの長軸方向は長く、他方の端部までの長軸方向
は短くなる。

ウエハを挿入する場合には、ウエハ押え板52の長い方の
端部を外周方向に回転させて、凹所の範囲には押え板が
位置しないようにし、ウエハを挿入した後にウエハ押え
板52の長い方の端部を反対方向に回転してウエハの上に
位置するようにしてウエハの脱落を防止する。

（実施例４）第６図は、上記各実施例と同様に、治具本体61の外周を
４インチウエハの外形に合わせ、オリエンテーションフ
ラットを設けており、材質はアルミニウム合金である。
治具の中央には、２インチウエハ５を収容する凹所を形
成するように環状の凸部62を設ける。

ウエハ５のオリエンテーションフラットと治具のオリエ
ンテーションフラットとは平行に設けられている。環状
の凸部及び治具本体61の周囲には、ピンセットによりウ
エハの挿入取り出しを容易に現行できるように切り欠き
部を設けている。

ウエハを押えるための蓋65は、その内側に設けたネジ部
66を、環状の凸部62の外周に設けたネジ部63にねじ込む
ことによって固定する。第６図において、ウエハ５の厚
さと環状の凸部62の高さは、一致するように画かれてい
るが、ウエハの厚さがより小さくても良いし、蓋が固定
できる限り、もっとも厚くても差し支えない。

（実施例５）第７図において、治具11には、板ばね76をネジ77によっ
て固着する。小口径ウエハ５のオリエンテーションフラ
ット６を、治具本体11のオリエンテーションフラット２
と所定位置関係に保持するために、ピン74、75を設け
る。

小口径ウエハを治具本体に取り付けるには、板ばね76を
矢印方向に押して板ばねを変形させウエハ登載位置の外
に位置させて、ウエハを治具本体の上に置き、オリエン
テーションフラット６をピン74、75に当接させた後、板
ばね76の押圧を解除しその回復力によって、ウエハ５を
ピン74、75に押し付けて固定する。

ウエハを保持治具から取り外す場合には、上記の手順と
逆に、板ばね76をウエハの外周から半径方向外側に変形
させて、切り欠き部12にピンセットの先端等を挿入し、
ウエハ５を治具本体から浮き上がらせて取り出す。

［考案の効果］上記の説明から明らかなように、本考案おウエハ保持治
具を用いることにより、一つの専用サイズのウエハ自動
搬送機構を備えた一系統の半導体製造装置を使用して、
専用サイズより直径が小さい各種サイズのウエハを処理
することができる。このため、各種サイズのウエハ毎に
処理装置を設置する必要がなく、装置を設置するための
費用、及び設置スペースを大幅に節減することが可能と
なり、保守費、オペレータの削減の効果も期待できる。
ウエハのサイズが異なるため、専用の処理装置を使用す
る場合には、それぞれの装置間の処理条件を最適に設定
する手間が必要となるが、同一装置を使用することによ
って、この手間を省略することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の第１実施例のウエハ保持治具の基本
的な構成を示す図、第２図は、第２実施例のウエハ保持
治具本体の構造を示す図、第３図は、第２図に示す第２
実施例の治具の装着する蓋部の構造を示す図、第４図
は、第２実施例において本体にウエハと蓋部を装着した
状態を示す断面図、第５図は第３実施例の構造を示す
図、第６図は第４実施例の構造を示す断面図、第７図は
第５実施例の構造を示す図である。 11……治具本体 12……切り欠き部２、４、６……オリエンテーションフラット３……ウエハ収容凹所５……ウエハ９、21……治具本体 22、62……環状凸部 25……鍔部 26……切り欠機部 31……蓋部 34……爪部 37……回転用穴 51……ネジ 52……ウエハ押え板 61……治具本体 63、66……ネジ部 65……蓋 74、75……ピン 76……板ばね 77……ネジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｄ 7630−4Ｍ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】処理対象となる専用ウエハサイズとほぼ同
一の直径及び同一またはより薄い厚さに形成し、処理対
象の専用ウエハと合致する形状のオリエンテーションフ
ラット（２）を設けたウエハ保持治具本体（11）を有
し、専用ウエハサイズを自動搬送して処理する半導体製
造装置に装着可能とし、該ウエハ保持治具本体（11）の
上側に、専用ウエハサイズより小口径のウエハ（５）が
収容可能な凹所（３）を形成し、ウエハを上記凹所に着
脱する際に用いるピンセットの先端部を挿入することが
可能な大きさを有する少なくとも１個の切り欠き部（1
2）を治具本体の凹所（３）の外周の一部に設けたウエ
ハ保持治具。
【請求項２】切り欠き部（12）の底部は、凹所（３）の
底部より深く形成し、かつ切り欠き部（12）の底部は小
口径のウエハの下方の一部にまで到達するように連続し
て形成され、その大きさと深さは少なくともピンセット
の先端部を小口径のウエハの下方に挿入することを可能
ならしめる寸法に選定された請求項（１）記載のウエハ
保持治具。
【請求項３】処理対象となる専用ウエハサイズとほぼ同
一の直径及び同一またはより薄い厚さに形成し、処理対
象の専用ウエハと合致するオリエンテーションフラット
を設けたウエハ保持治具本体（21）の内側に、専用ウエ
ハサイズより小口径のウエハが収容可能な凹所（３）を
形成し、専用ウエハサイズを自動搬送して処理する半導
体製造装置に装着可能とし、専用ウエハサイズより小口
径のウエハを凹所に収容して処理する際に小口径ウエハ
が治具から脱落することを防止する手段として、治具本
体（21）上に、鍔を有する環状の凸部（22）を設け、該
鍔と係合する爪部（34）により治具本体に着脱可能な環
状の蓋部（31）を設け、かつ小口径のウエハを上記凹所
に着脱する際に用いるピンセットの先端部の挿入を可能
ならしめる切り欠き部を設けたウエハ保持治具。
【請求項４】処理対象となる専用ウエハサイズとほぼ同
一の直径及び同一またはより薄い厚さに形成し、処理対
象の専用ウエハと合致するオリエンテーションフラット
（２）を設けたウエハ保持治具本体（11）の内側に、専
用ウエハサイズより小口径のウエハ（５）が収容可能な
凹所を形成し、専用ウエハサイズを自動搬送して処理す
る半導体製造装置に装着可能とし、専用ウエハサイズよ
り小口径のウエハを凹所に収容して処理する際に小口径
ウエハが治具から脱落することを防止する手段として、
回転可能なウエハ押え板（52）を上記凹所の外周のウエ
ハ保持治具本体（11）に軸着し、かつ小口径のウエハを
上記凹所に着脱する際に用いるピンセットの先端部の挿
入を可能ならしめる切り欠き部（12）を設けたウエハ保
持治具。
【請求項５】処理対象となる専用ウエハサイズとほぼ同
一の直径及び同一またはより薄い厚さに形成し、処理対
象の専用ウエハと合致するオリエンテーションフラット
を設けたウエハ保持治具本体（61）の上面内側に、専用
ウエハサイズより小口径のウエハ（５）が収容可能な凹
所を形成するのに適合した内径を有する環状の凸部（6
2）を設け、専用ウエハサイズを自動搬送して処理する
半導体製造装置に装着可能とし、専用ウエハサイズより
小口径のウエハを凹所に収容して処理する際に小口径ウ
エハが治具から脱落することを防止する手段として、前
記環状の凸部（62）の外周に設けたネジ部（63）と螺合
するネジ部（66）を備えた環状の蓋（65）を設け、かつ
小口径のウエハを上記凹所に着脱する際に用いるピンセ
ットの先端部の挿入を可能ならしめる切り欠き部を設け
たウエハ保持治具。
【請求項６】処理対象となる専用ウエハサイズとほぼ同
一の直径及び同一またはより薄い厚さに形成し、処理対
象の専用ウエハと合致するオリエンテーションフラット
（２）を設けたウエハ保持治具本体（11）の内側に、専
用ウエハサイズより小口径のウエハ（５）が収容可能な
凹所を形成し、専用ウエハサイズを自動搬送して処理す
る半導体製造装置に装着可能とし、専用ウエハサイズよ
り小口径のウエハを凹所に収容して処理する際に小口径
ウエハが治具から脱落することを防止する手段として、
装着時にはウエハをピン74及び75に押圧可能な弾性を有
しウエハのピンと対向する側の縁を押圧する先端部を備
えた板バネ76を上記凹所の外周のウエハ保持治具本体
（11）上に固着し、かつ小口径のウエハを上記凹所に着
脱する際に用いるピンセットの先端部の挿入を可能なら
しめる切り欠き部（12）を設けたウエハ保持治具。