JPH0737318Y2 - 枚葉ウエハ処理装置用ウエハ保持機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、半導体製造装置等の半導体ウエハ（以下単に
ウエハともいう）の枚葉処理装置に関し、特に、ウエハ
の取り出しに際してウエハの脱落等の事故を生ずること
がなく、確実な動作を期待し得るウエハ保持機構に係
る。

〔従来の技術〕

半導体集積回路の製造において、ウエハを一枚毎に処理
する装置、例えば、エッチング装置、スパッタ装置、蒸
着装置等が多く使われている。

処理中のウエハ表面へのダスト付着を低減するため、装
置内でウエハを垂直に保つ方法として、第５図に示すよ
うなホルダ内にウエハを保持して装置内のウエハ搬送を
行なう機構が使われている。

同図においては、ホルダ内部機構を明示するためにホル
ダカバー54をはずして示してある。

このような従来のホルダについて、構造およびウエハの
ローディングおよびアンローディングの手順を以下に説
明する。

ホルダ53にはウエハ用窓56が設けられている。ウエハ58
はこのウエハ用窓56に第６図に示すような下部クランパ
51により、例えばエッチング装置の予測室内で固定さ
れ、装置内の処理室まで搬送される。処理室内において
は、第６図に示すようにウエハ用窓を介してエッチング
ガス60に曝されエッチングが行なわれる。

上記のような処理後、ウエハはホルダに固定されたまま
搬送されて予備室に戻される。予備室内ではローディン
グの逆の手順でウエハがホルダから取り外される。

以下、第７図によって、ローディングの順序を具体的に
説明する。

ウエハ搬送用のアーム59により図に向かって右側から垂
直のまま、第７図（ａ）に示すように平行移動してきた
ウエハはホルダの右端で停止する（第７図（ｂ））。

このとき、ウエハは、例えば裏面を真空による吸着によ
り搬送用のアーム59に保持されている。停止した状態
で、真空吸着を停止することによりウエハは搬送用のア
ーム59から離れるが、ホルダの端と搬送用のアーム59の
隙間にあるためウエハが脱落することはない（第７図
（ｃ））。

この状態で下部クランパ51がバネ52の力で上昇しウエハ
をホルダ上端に押し付け固定する（第７図（ｄ））。

ウエハが固定された後、搬送用のアーム59は後退しホル
ダは処理室内に取り込まれ処理が行なわれる。処理が終
わると、第８図（ａ）に示すように、ホルダに固定され
ているウエハ搬送用のアーム59が第８図（ｂ）に示すよ
うにごく近距離まで近付く。

その後、下部クランパ51が下部クランパ降下用バー57に
より下げられウエハとホルダ上部が離れる。このとき、
下部クランパ降下用バー57はホルダカバー54に空けられ
た孔55を通り下部クランパ51の溝61に嵌合して下部クラ
ンパ51を駆動する。

第８図（ｃ）に示すように搬送用のアーム59がウエハを
吸着すると下部クランパ51がさらに下がりウエハの上部
下部ともホルダから離れた状態になる。この状態で搬送
用のアーム59が後退し、第８図（ｄ）に示すように、ウ
エハがホルダから離れる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上述したような従来のホルダにおいて、正常時には上記
説明のように動作するが、実際の工程ではウエハ表面に
レジストが付着するなどウエハとホルダの端60が粘着し
易く、下部クランパ51が下がったときに、ウエハが上端
に粘着したままの状態で搬送用のアーム59により引き出
されることがしばしば起こる。

このような状態で引き出されると、第９図に示すよう
に、ウエハが搬送用のアーム59から、落ちるなど、搬送
エラーとなる欠点があった。

このような現象が発生する理由は、ウエハのホルダから
の引き離しを下部クランパ51を下げたときの、引力によ
るウエハの落下を利用しているからである。

本考案は、前述のような従来の枚葉ウエハ処理装置のホ
ルダへの粘着によるウエハ取り出し時に起きるウエハ脱
落などの搬送エラーを低減できる枚葉ウエハ処理装置用
のウエハホルダを提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本考案によれば、上述の目的は、前記実用新案登録請求
の範囲に記載した手段により達成される。

すなわち、本考案は、半導体ウエハの枚葉処理装置にお
ける半導体ウエハの保持機構であって、半導体ウエハを
保持するホルダと、半導体ウエハを装着するとき該半導
体ウエハを半導体ウエハの側面から押圧して面方向の圧
力を加えることにより半導体ウエハをホルダに拘持する
ための下部クランパと、該下部クランパによる半導体ウ
エハの拘持を解除したときバネ力により半導体ウエハを
前記下部クランパによる押圧力と反対の方向に押圧し
て、該ウエハとホルダとの相対的位置を変化せしめる上
部クランパを設けた枚葉ウエハ処理装置用ウエハ保持機
構である。

〔実施例〕

本考案は、ウエハ状の材料を枚葉で処理する場合に総て
適用可能であるが、以下の実施例では最も効果の大きい
半導体部品製造工程で用いるプラズマエッチング装置に
適用した場合について説明する。

第１図は本考案の一実施例を示す図である。

同図において、（ａ）は本考案の主要部分を明示するた
め、ホルダカバ14を外した状態で示した斜視図、（ｂ）
はホルダカバ、（ｃ）は本実施例のホルダの断面図を表
している。

ホルダ13の中央部にウエハをエッチング雰囲気22に曝す
ためのウエハ用窓16が開けてある。本考案のホルダ13で
は、従来からある下部クランパ11に加えてウエハを押し
下げる上部クランパ20および上部クランパ用バネ（この
実施例では上部クランパ用バネはピアノ線で作った直線
状のバネを用いることを想定している。）21が装備され
ている。各クランパは、その両側端がクランパガイド部
材24に接するように遊嵌されており、上下方向に滑動し
得るように、ホルダ13、ホルダカバ14、クランパガイド
部材24によって保持される。

各クランパ用バネはクランパ内を通過し、バネ係止用部
材25によって保持されている。そして、各クランパ用バ
ネ12,21は各クランパ11,20をホルダ中心へ向かって押す
力が働くように設けられている。

そして、上部クランパ用バネ21は下部クランパ用バネ12
に比べてクランパを押す力が弱くなるように調整してあ
る。下部クランパ11をウエハローディング、アンローデ
ィング時に押し下げるため下部クランパ押し下げ用バー
17を外部からクランパの穴に挿入させるための下部クラ
ンパ押し下げ用バー通過窓15がホルダカバ14に開けてあ
る。下部クランパ11には、下部クランパ押し下げ用バー
を挿入するための溝23が形成してある。下部クランパ11
は下部クランパ押し下げ用バーが下がることにより押し
下げられる。

また、下部クランパ11は下部クランパ押し下げ用バーが
上がり、下部クランパ11を下に押し下げる力が働かなく
なることにより下部クランパ用バネ12の力でホルダ中央
へ向かって移動する。

第２図は各動作における各クランパの動きを説明する図
である。この図では、各クランパの動きを明示するため
ホルダカバを欠切して表示している。

同図において、各数字符号は第１図と同様である。同図
（ａ）は、各クランパが解放されて自由な位置にある場
合を示している。この状態では、上部クランパ用バネ21
はほぼ直線状になって上部クランパを一定位置で保持し
ている。

（ｂ）は、下部クランパ11が、下部クランパ押し下げ用
バー（図示せず）によって、下方向に押し下げられ移動
した状態を示している。

（ｃ）は、ホルダを（ｂ）の状態にしてウエハ18を挿入
した様子を示している。この状態ではウエハは未だホル
ダに固定されていない。

（ｄ）はそれまで下部クランパ11に加わっていた下部ク
ランパ押し下げ用バーによる下方向へ押し下げる力を取
り除いた状態を示している。下部クランパ11は、下部ク
ランパ用バネ12の力によって上方向（ホルダの中心方
向）に押し出されウエハ18に接し、更にこれを上に押し
上げる。ウエハ18は、上部クランパ20を押し上げるが、
これによって、上部クランパ用バネ11が上方向に押圧さ
れ、上部クランパ20を下方向に押圧する力が作用する。

その結果ウエハ18は上部クランパ20およびクランパガイ
ド部材24の上端部内側と下部クランパ11によって、上下
両方向から押圧され保持されることになる。

この状態でエッチング等の処理が行なわれる。エッチン
グ等の処理が終了すると、（ｃ）に示すように下部クラ
ンパ11が、下部クランパ押し下げ用バー（図示せず）に
よって、下方に引下げられる。その結果上部クランパ20
が上部クランパ用バネ21によって、下方向に押圧され上
部クランパ20はウエハ18を下方向に移動させる。これに
よってレジストなどによってホルダ13に固着していたウ
エハ18は、ホルダから容易に離脱することができるよう
になる。

上記第１図、および、第２図ではクランパの端部側面に
穿孔して、ピアノ線等のバネを貫通させた構造のものを
示しているが、これに限るものではなく、バネをクラン
パの端部に接する構造としてもよい。ただし、このとき
はクランパが下降したとき脱落したり、ウエハの挿入の
妨げとならないよう端部両側に突起を設けて、これがク
ランパガイド部材に当って、一定の位置以上にクランパ
が下降しないような構造とすることが必要となる。

本考案のホルダへのウエハのローディングおよびアンロ
ーディングについては上記説明でも触れているが、更に
その手順を第３図および第４図を用いて説明する。

これらの図は理解を容易にするため、ホルダの断面を模
式的に示しており、第３図はローディングの順序を具体
的に示している。

すなわち、（ａ）に示すようにウエハ搬送用のアーム19
により向かって右側から垂直のまま平行移動してきたウ
エハは（ｂ）に示すようホルダに挿入される。

このとき、ウエハは、例えば裏面を真空による吸着によ
り、搬送用のアーム19に保持されている。停止した状態
で、真空吸着を停止することにより、ウエハは搬送用の
アーム19から離れるが、ホルダの端と搬送用のアーム19
のすきまにあるためウエハが脱落することはない（第３
図の（ｃ））。

この状態で下部クランパ11が下部クランパバネ12の力で
上昇しウエハをホルダ上端に押し付け固定する（第３図
の（ｄ））。

このとき、上部クランパ20は上部クランパ用バネ21が下
部クランパバネ12より弱く調整されているため、ウエハ
はクランパガイド部材に当たるまで押し上げられ、これ
と上部クランパ、下部クランパにより保持される。

ウエハが固定された後、搬送用のアーム19は後退しホル
ダは処理室内に取り込まれ処理が行なわれる。

処理が終わると第４図に示したように、ホルダに固定さ
れているウエハに搬送用のアーム19がごく近距離まで近
付く（第４図の（ａ））。

その後、下部クランパ11が下部クランパ降下用バー17に
より下げられる。下部クランパ11が押し下げられると上
部クランパ20が上部クランパ用バネの力で押し下げら
れ、ウエハがウエハ用窓16の周辺から離れる（第４図の
（ｂ））。

搬送用のアーム19がウエハを吸着すると下部クランパ11
が、さらに下がりウエハの上部下部ともホルダから離れ
た状態になる（第４図の（ｃ））。

この状態で搬送用のアーム19が後退し、ウエハがホルダ
から離れる（第４図の（ｄ））。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によるウエハ保持機構は、
ホルダからのウエハアンロード時に、ウエハをホルダの
ウエハ用窓周辺から引き離す専用のクランパを有してい
るのでウエハのアンロード時の搬送エラーが低減できる
利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の一実施例を示す図、第２図は本考案の
実施例のクランパの動きを説明する図、第３図はウエハ
のローディングの手順を示す図、第４図はウエハのアン
ローディングの手順を示す図、第５図は従来のホルダの
外観図、第６図は従来のホルダの断面図、第７図は従来
のウエハのローディングの手順を示す図、第８図は従来
のウエハのアンローディングの手順を示す図、第９図は
ウエハが搬送用のアームから脱落する状態を示す図であ
る。 11…下部クランパ、12…下部クランパバネ、13…ホル
ダ、14…ホルダカバ、15…下部クランパ押し下げ用バー
通過窓、16…ウエハ用窓、17…クランパ押し下げ用バ
ー、18…ウエハ、19…搬送用のアーム、20…上部クラン
パ、21…上部クランパ用バネ、22…エッチング雰囲気、
23…溝、24…クランパガイド部材、25…バネ係止用部材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウエハの枚葉処理装置における半導
   体ウエハの保持機構であって、 半導体ウエハを保持するホルダ（13）と、 該ホルダに設けられ、半導体ウエハを該ホルダに装着す
   るとき、半導体ウエハの一方の側面をバネ力により押圧
   して半導体ウエハに面方向の圧力を加えることにより半
   導体ウエハをホルダ（13）に拘持するための下部クラン
   パ（11）と、 前記ホルダの前記下部クランパに対向する位置に設けら
   れ、前記下部クランパによる半導体ウエハの拘持を解除
   したときバネ力により半導体ウエハを前記下部クランパ
   （11）による押圧力と反対の方向に押圧して、該半導体
   ウエハとホルダとの相対的位置を変化せしめる上部クラ
   ンパ（20）を設けて成り、 前記下部クランパを作動させるためのバネ力が、前記上
   部クランパを作動させるためのバネ力より大であること
   を特徴とする枚葉ウエハ処理装置用ウエハ保持機構。