JPH0970825A - 半導体ウェハクランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェハのクランプを確実に行うことが
できるようにする。 【解決手段】 リング状のクランプベース３１と、コイ
ルバネ１２と、クランプリング１３と、クランプリング
押えリング１４とを備える。クランプリング１３の下面
側に円周に沿って等間隔に５箇所の凹部１６が形成さ
れ、これらに対応してクランプベース３１のベース面３
２に円周に沿って凹部３３が形成されている。コイル圧
縮ばね１２は、クランプリング１３をクランプベース３
１の凹部１７に組み付けるときに凹部１６および凹部３
３に同時に嵌合する。コイル圧縮ばね１２の巻き径の外
径は凹部１６および凹部３３の内径より僅かに小さく、
コイル圧縮ばね１２は凹部１６および凹部３３に遊びな
く嵌合する。これにより、コイル圧縮ばね１２の位置ず
れがなくなり、クランプリング１３の位置ずれもなくな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造工程にお
いて半導体ウェハをクランプするために使用される半導
体ウェハクランプ装置に係り、例えばイオン注入装置に
おける半導体ウェハクランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の半導体ウェハクランプ装
置は、例えば図６に示すような構成になっていた。この
図は各構成部品に分解した状態の断面を表すものであ
る。この装置は半導体ウェハをイオン注入装置の真空チ
ャンバ内に保持するためのもので、リング状のクランプ
ベース１１と、コイルばね１２と、リング状のクランプ
リング１３と、リング状のクランプリング押えリング１
４とを備えている。クランプリング１３の下面側には、
円周に沿って等間隔に複数（例えば５か所）の凹部１６
が形成され、これに圧縮コイルばね１２の上端を収容し
た状態でクランプリング１３がクランプベース１１の凹
部１７に組み付けられるようになっている。このとき、
圧縮コイルばね１２の下端はクランプベース１１のベー
ス面１８と接することとなる。クランプリング１３が組
み付けられた後からはクランプリング押えリング１４が
組み付けられ、円周上の等間隔位置においてねじ１９に
よってクランプベース１１に締結されるようになってい
る。こうして組み立てられた半導体ウェハクランプ装置
は、例えば図示しないイオン注入装置の真空チャンバ内
に多数配置され、それぞれ図示しないキャリアから取り
出された半導体ウェハを保持するようになっている。

【０００３】図７はこのような半導体ウェハクランプ装
置の組み上り状態の要部を表すものである。この図に示
すように、圧縮コイルばね１２は、クランプベース１１
のベース面１８とクランプリング１３の凹部１６底面と
の間に圧縮された状態で配置され、クランプリング１３
を上方に付勢している。クランプリング１３の上面はク
ランプリング押えリング１４によって押えられ、クラン
プベース１１の凹部１７から脱落しないようになってい
る。クランプリング１３の内周側には、円周上等間隔
（４箇所）にウェハ押え爪２０が形成されている。

【０００４】図８はこのような半導体ウェハクランプ装
置の作用を表すものである。この図に示すように、プラ
テン２１は図示しないキャリアから取り出した１枚の半
導体ウェハ２２を吸着し、これを半導体ウェハクランプ
装置のクランプリング１３のウェハ押え爪２０に押しつ
ける。このとき、圧縮コイルばね１２が圧縮されてクラ
ンプリング１３が下方に必要分だけ逃げるため、半導体
ウェハ２２に過重が掛かることが回避される。これによ
り、クランプ圧による半導体ウェハ２２の割れや欠け等
が防止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
半導体ウェハクランプ装置では、圧縮コイルばね１２の
上端はクランプリング１３の凹部１６に嵌合しているも
のの、下端は単にクランプベース１１のベース面１８に
接しているのみであるため、クランプ動作が繰り返し行
われることにより、クランプリング１３がずれる可能性
があり、ウェハ押え爪２０の位置が一定しない。このた
め、半導体ウェハ２２に対するウェハ押え爪２０の接触
状態が不均一となり、半導体ウェハ２２の割れや欠けの
原因となる。

【０００６】また、圧縮コイルばね１２が最も圧縮され
た状態、すなわちクランプリング１３が最下位にある状
態において、クランプリング１３とベース面１８との間
には余裕として所定量の隙間ａが確保されている。この
ため、圧縮コイルばね１２の上端側がクランプリング１
３の凹部１６に嵌合していない状態、あるいは圧縮コイ
ルばね１２が横転して凹部１６に入っている状態であっ
ても、クランプリング押えリング１４の組付けには支障
がなく、これらの異常に気づかずに半導体ウェハクラン
プ装置を組み立てて使用する可能性がある。このような
異常な組付け状態で使用すると、クランプリング１３が
適切にプラテン２１によるクランプ圧を逃がすことがで
きず、半導体ウェハ２２に割れや欠けが生ずるおそれが
ある。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、半導体製造工程において半導体ウェ
ハのクランプを安全確実に行うことができる半導体ウェ
ハクランプ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体ウェハク
ランプ装置は、半導体ウェハに接触する支持面と反対側
の面に円周に沿って複数の凹部が形成された円環平板状
のウェハ押えリングと、このウェハ押えリングを収容す
るための円環状の凹部を有すると共に、この円環状の凹
部の底面の、ウェハ押えリングを収容したときに前記複
数の凹部と相対する位置にそれぞれ凹部が形成された支
持基体と、前記ウェハ押えリングの各凹部とこれに対応
する前記支持基体の各凹部の双方に嵌合配置され、前記
ウェハ押えリングに半導体ウェハが押し付けられたとき
に圧縮されることにより半導体ウェハに掛かるクランプ
圧を緩和するばね部材とを備えている。

【０００９】この半導体ウェハクランプ装置では、ばね
部材がウェハ押えリングの各凹部とこれに対応する支持
基体の各凹部の双方に嵌合するようにして配置されてい
るため、ばね部材の位置ずれが生じることはなく、ま
た、ばね部材の異常な組み付けが回避される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施の形態に係る半導体
ウェハクランプ装置を各構成部品に分解した状態の断面
を表すものである。なお、この図で、上記従来の技術
（図６）と同一構成要素には同一符号を付するものとす
る。

【００１２】この装置は、リング状のクランプベース３
１（支持基体）と、コイルばね１２（ばね部材）と、リ
ング状のクランプリング１３（ウェハ押えリング）と、
リング状のクランプリング押えリング１４とを備えてい
る。クランプリング１３の下面側には、円周に沿って等
間隔に複数（例えば５箇所）の凹部１６が形成され、こ
れらに対応するようにして、クランプベース３１のベー
ス面３２には円周に沿って等間隔に複数（例えば５箇
所）の凹部３３が形成されている。圧縮コイルばね１２
は、クランプリング１３をクランプベース３１の凹部１
７に組み付けるときに凹部１６および凹部３３各々に同
時に嵌合するようになっている。圧縮コイルばね１２の
巻き径の外径は凹部１６および凹部３３の内径より僅か
に小さく、圧縮コイルばね１２は凹部１６および凹部３
３に遊びなく嵌合するようになっている。

【００１３】クランプリング１３が組み付けられた後か
らはクランプリング押えリング１４が組み付けられ、円
周に沿って等間隔位置においてねじ１９によってクラン
プベース３１に締結されるようになっている。こうして
組み立てられた半導体ウェハクランプ装置は、例えば図
示しないイオン注入装置の真空チャンバ内に多数配置さ
れ、それぞれ図示しないキャリアから取り出された半導
体ウェハを保持するようになっている。

【００１４】図２はこのようなウェハクランプ装置の組
上がり状態を表し、図４はその要部を表すものである。
これらの図に示すように、圧縮コイルばね１２は、クラ
ンプベース３１の凹部３３の底面とクランプリング１３
の凹部１６の底面との間に圧縮された状態で配置され、
クランプリング１３を上方に付勢している。クランプリ
ング１３の上面はクランプリング押えリング１４によっ
て押えられ、クランプベース３１の凹部１７から脱落し
ないようになっている。クランプリング１３の内周側に
は、円周に沿って等間隔（４箇所）にウェハ押え爪２０
が形成されている。また、この装置では、クランプベー
ス３１のベース面３２は従来のベース面よりも所定量ｂ
だけ高く形成されると共に、この所定量ｂに相当する深
さの凹部３３が円周上等間隔に５か所形成されている。
このため、圧縮コイルばね１２が最も圧縮された状態、
すなわちクランプリング１３が最下位にある状態におい
て、クランプリング１３とベース面３２との間の隙間量
は（ａ−ｂ）となっている（図８参照）。

【００１５】図３はこのような構成のウェハクランプ装
置の作用を説明するためのものであり、図５は図３の要
部を表すものである。これらの図に示すように、プラテ
ン２１は図示しないキャリアから取り出した１枚の半導
体ウェハ２２を吸着し、これをウェハクランプ装置のク
ランプリング１３のウェハ押え爪２０に押しつける。こ
のとき、圧縮コイルばね１２が圧縮してクランプリング
１３が下方に必要分だけ逃げるため、半導体ウェハ２２
に過重が掛かることが回避される。これにより、クラン
プ圧による半導体ウェハ２２の割れや欠け等が防止され
る。

【００１６】本実施形態では、圧縮コイルばね１２はク
ランプリング１３の凹部１６に嵌合すると共に、クラン
プベース３１の凹部３３にも嵌合している。従って、ク
ランプ動作が繰り返えされても、クランプリング１３が
円周方向および半径方向にずれることがない。また、ク
ランプリング１３が最下位にある状態におけるクランプ
リング１３とベース面３２との間の隙間量は（ａ−ｂ）
と微小であるため、圧縮コイルばね１２が凹部１６また
は凹部３３に適切に嵌合してしないときには、クランプ
リング押えリング１４が浮き上がる。そのため、その異
常は組み付け時に容易に判明する。また、圧縮コイルば
ね１２は、上端および下端が凹部に嵌合しているため、
横転する可能性が極めて少なくなる。このため、ウェハ
クランプ装置は常に正常に組み立てられることとなり、
従来のように、異常な組み立て状態のまま使用されるこ
とがない。従って、プラテン２１によるクランプ圧に対
して圧縮コイルばね１２は正常に圧縮されて半導体ウェ
ハ２２に掛かる過重を適切に逃がすことができ、半導体
ウェハ２２の割れや欠けを確実に防止することができ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明による半導体
ウェハクランプ装置によれば、ウェハ押えリングの各凹
部に対応する支持基体の相対面にもそれぞれ凹部を形成
し、ばね部材をウェハ押えリングの各凹部と支持基体の
各凹部の双方に嵌合するようにして配置したので、ばね
部材の位置ずれが生じることがなく、このためウェハ押
えリングの位置ずれも生じない。また、ばね部材の異常
な組付けを効果的に回避できるので、半導体ウェハの押
しつけ時のクランプ圧の緩和というばね部材の本来の作
用を確保できる。したがって、半導体ウェハのクランプ
時における割れや欠け等を確実に防止することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るウェハクランプ装
置を各構成部品に分解した状態を表す断面図である。

【図２】図１のウェハクランプ装置の組立状態を表す断
面図である。

【図３】図１のウェハクランプ装置の作用状態を表す断
面図である。

【図４】図２のウェハクランプ装置の組立状態の要部を
拡大して表す断面図である。

【図５】図３のウェハクランプ装置の作用状態の要部を
拡大して表す断面図である。

【図６】従来のウェハクランプ装置を各構成部品に分解
した状態の断面図である。

【図７】図６のウェハクランプ装置の組立状態の要部を
拡大して表す断面図である。

【図８】図６のウェハクランプ装置の作用状態を拡大し
て表す断面図である。

【符号の説明】

１２ 圧縮コイルばね（ばね部材） １３ クランプリング（ウェハ押えリング） １４ クランプリング押えリング １６，３３ 凹部 ２０ ウェハ押え爪 ２１ プラテン ２２ 半導体ウェハ ３１ クランプベース（支持基体）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハに接触する支持面と反対側
   の面に円周に沿って複数の凹部が形成された円環平板状
   のウェハ押えリングと、 このウェハ押えリングを収容するための円環状の凹部を
   有すると共に、この円環状の凹部の底面の、ウェハ押え
   リングを収容したときに前記複数の凹部と相対する位置
   にそれぞれ凹部が形成された支持基体と、 前記ウェハ押えリングの各凹部とこれに対応する前記支
   持基体の各凹部の双方に嵌合配置され、前記ウェハ押え
   リングに半導体ウェハが押し付けられたときに圧縮され
   ることにより半導体ウェハに掛かるクランプ圧を緩和す
   るばね部材とを備えたことを特徴とする半導体ウェハク
   ランプ装置。