JPH11330203A - 物品ホルダ及び保持方法 - Google Patents

物品ホルダ及び保持方法

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JPH11330203A
JPH11330203A JP11010210A JP1021099A JPH11330203A JP H11330203 A JPH11330203 A JP H11330203A JP 11010210 A JP11010210 A JP 11010210A JP 1021099 A JP1021099 A JP 1021099A JP H11330203 A JPH11330203 A JP H11330203A
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JP
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wafer
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holder according
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JP11010210A
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English (en)
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Oleg Siniaguine
オレグ・シニアギン
John Jacques
ジョン・ジャック
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TRUSI TECHNOL LLC
Original Assignee
TRUSI TECHNOL LLC
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の支持ピンを用いたホルダで生じる物
品の撓みや、ガス流によるホルダで生じる物品の損傷と
いった不都合を引き起こさず、物品を保持することがで
きる物品ホルダを提供する。 【解決手段】 物品ホルダはガス流（例えば渦流）を
発生し、ホルダの本体から所定の距離に物品を保持す
る。ピンがホルダの本体から延在し、物理的に物品の表
面と接触して、物品がその表面に沿って移動しないよう
にする。その結果、ホルダが加速する場合でも、物品は
その物品の周囲をなす位置決めピンに衝当しないように
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は物品ホルダ及びその
ホルダを用いた保持方法に関連する。
【０００２】
【従来の技術】物品ホルダは、適当な方法において物品
を保持するために幅広く用いられる。例えば、半導体産
業では、保管カセットとウエハ処理装置との間でウエハ
を移送するとき、ウエハホルダにより半導体ウエハを保
持する。ウエハの掻き傷及び汚れを低減、或いは排除す
るために、ウエハホルダは、ウエハの有効領域がホルダ
と接触しないように設計される。ウエハはホルダ支持ピ
ンに載置され、ホルダ支持ピンは、ウエハ有効領域とは
別の場所であるウエハを取り扱うためのウエハ周辺領域
でのみウエハと接触する。
【０００３】別法では、ウエハはホルダにより放出され
るガス渦流によって、或いはベルヌーイの原理に従って
ホルダとウエハとの間に減圧を生成するガス流によって
適所に保持される。そのようなホルダもウエハの有効領
域とは接触しない。
【０００４】ウエハ及び他の物品を保持するためのホル
ダ及び保持方法を改善することが望まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の支持ピンを用い
たホルダで生じる物品の撓みや、ガス流によるホルダで
生じる物品の損傷といった不都合を引き起こさず、物品
を保持することができる物品ホルダを提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ウエハ周辺
領域を用いてウエハを支持ピンに載置するウエハホルダ
において、ウエハがその中央部において撓むということ
に気が付いている。その結果、少なくともホルダが加速
するときに、中央部のウエハ有効領域がホルダと接触す
るという不都合が生じる場合がある。ある場合には、ホ
ルダと相互動作する装置の他の部分によって、例えばウ
エハカセット内の個々のウエハに対して割り当てられた
スロットの高さによって、支持ピンの高さが制限される
ため、支持ピンはそのように接触してしまうのを防ぐほ
ど十分な高さに形成することができない。
【０００７】さらに、ウエハの撓むことにより、ウエハ
に引っ張り力が導入される。ウエハはその引っ張り力に
より損傷してしまうこともある。
【０００８】周知のことではあるが、撓みは、ウエハの
直径が大きくなるに従って、かつ集積回路製造中のウエ
ハの厚さが薄くなるに従って、特に大きな問題となる。
【０００９】また、ガス流を用いるホルダでも問題が生
じる。そのようなホルダでは、ウエハはホルダに対して
水平方向に摺動することを防ぐ垂直位置決めピンにより
包囲される。位置決めピン間の距離は典型的には、平均
ウエハサイズより大きく、ウエハサイズの僅かな変動に
も対応する。そのため、ウエハは位置決めピンに衝当す
る場合がある。その結果、ウエハ端部は切削されるよう
になり、ウエハ周辺の取扱い領域や、さらにはウエハ有
効領域までも損傷を被るようになる。切削を生じる危険
性は特に薄いウエハほど高い。
【００１０】本発明のいくつかの実施例では、上記のよ
うな不都合な点が以下のように低減、或いは排除され
る。１つ或いはそれ以上のガス流がウエハ表面に隣接し
て発生する。いくつかの実施例では、ガス流は従来技術
の渦流、或いはベルヌーイ効果のガス流と同様であり、
ホルダに対して所定の距離にウエハを保持する。さら
に、１つ或いはそれ以上の部材（例えばピン）が、ガス
流が発生するウエハ表面に接触する。これらの「摩擦」
部材（例えば「摩擦」ピン）は、ウエハ表面に摩擦力を
及ぼし、ウエハがホルダに対して水平方向に摺動するこ
とを防ぐ。位置決めピンがウエハ周囲に設けられる場合
には、摩擦ピンによりウエハが位置決めピンに対して衝
当するのを防ぐ。
【００１１】いくつかの実施例では、摩擦ピンはウエハ
周辺の取扱い領域においてのみウエハ部分に接触する。
【００１２】またいくつかの実施例では、ガス流は、ウ
エハを保持するための真空状態を発生させるために用い
られるのではなく、ウエハが摩擦ピンに載置されるとき
に、ウエハに撓みが生じるのを低減或いは排除するため
に用いられる。
【００１３】また本発明は半導体ウエハ以外の物品を保
持するためのホルダも実現する。
【００１４】本発明の他の特徴は以下に記載される。本
発明は添付の請求の範囲により確定される。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は半導体ウエハ１２０を保持
するホルダ１１０を示す平面図である。図２は図１の構
造体を左から見た側面図である。ホルダ１１０はウエハ
の下側に位置する平坦なプラットフォーム１３０を備え
る。摩擦ピン１４０はプラットフォーム１３０から延在
し、ウエハを取り扱うためのウエハ周辺領域内の水平な
底面と接触する。いくつかの実施例では、この取扱い領
域はウエハの全周囲に延在し、約３ｍｍの幅を有する。
その領域には、回路素子は製造されない。
【００１６】いくつかの実施例では、ピン１４０はウエ
ハ底面の内側部分、さらにできればその底面の端部と接
触する。ピンの上側表面はウエハ端部を越えて延在する
場合もある。
【００１７】摩擦ピン１４０により、ウエハが水平方向
に移動するのを防ぐことができる。
【００１８】いくつかの実施例では、１つのピン１４０
のみが設けられる。他の実施例では、３つ或いはそれ以
上のピンが設けられ、ウエハが水平状態に保持されるよ
うに配置される。
【００１９】プラットフォーム１３０は、ロボット、或
いは他のマニピュレータのアーム１５０に取着される。
ロボットの場合には、ホルダ１１０はロボットのエンド
エフェクタである。いくつかの実施例では、ロボットは
カセット（図示せず）とウエハ処理チャンバ（図示せ
ず）との間においてウエハを移送するが、これがＰＣＴ
国際公開公報 ＷＯ ９６／２１９４３（１９９６年７
月１８日）或いはＯ．Ｓｉｎｉａｇｕｉｎｅ等による１
９９７年１１月２０日出願の米国特許出願第０８／９７
５，４０３号「Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｍｅｔｈｏｄｓａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ」記載され
ており、その両方を参照して本明細書の一部としてい
る。
【００２０】垂直位置決めピン１６０はウエハの周囲を
なす。ピン１６０はプラットフォーム１３０から上方に
ウエハの上側まで延在し、ホルダに対するウエハの横方
向の動きを制限する。ピン１６０の高さは摩擦ピン１４
０の高さよりも高い。位置決めピン間の距離は、ウエハ
サイズの僅かな変動にも対応するように選択されるた
め、位置決めピン１６０はウエハと接触する場合もあれ
ば、接触しない場合もある。摩擦ピン１４０により、ウ
エハが位置決めピンに衝当するのを防ぐ。いくつかの実
施例では、位置決めピン１６０は硬質のリムに置き換え
られる。他の実施例では、位置決めピン及びリムは省略
される。
【００２１】プラットフォーム１３０内のガス流発生器
１７０が、プラットフォーム１３０とウエハとの間の領
域１８０内の圧力を減圧するガス流を発生する。発生器
１７０は底面が閉塞し、上面が開口した円筒形チャンバ
である。溝１９０は、ロボットからチャンバ１７０の垂
直壁の開口部２００まで圧縮ガスを給送する。溝１９０
はチャンバ壁に対して接線方向をなす。開口部２００か
ら排出される圧縮ガス（例えば空気）は、チャンバ１７
０内にガス渦流を生成する。ガス渦流は、領域１８０内
の圧力を減圧する。
【００２２】圧力プロファイルが図３に示される。ウエ
ハ１２０とプラットフォーム１３０との間にある任意の
点の場合、図３のグラフの水平座標Ｒは、その点とチャ
ンバ１７０の中心を通る縦軸２１０との間の距離であ
る。垂直座標ΔＰはその点での圧力と周囲圧力との間の
差圧である。「Ｄ」はチャンバ１７０の直径（ある実施
例では約６ｍｍ）を示し、「ｒ」は円筒形領域１８０の
半径を示す。ｒ＜Ｄ／２である。
【００２３】領域１８０（Ｒ＜ｒ）では、負の差圧ΔＰ
は、ウエハをプラットフォーム１３０の方向に吸引する
「真空」力Ｆｐｕｌｌ（図４）を生成する。図４では、
Ｆｐｕｌｌは正の値である。水平座標Ｘは、ウエハとプ
ラットフォーム１３０との間の距離である。
【００２４】チャンバ１７０から流出するガスは、チャ
ンバ１７０から放射状に離れるように流れ、領域１８０
の外側、すなわちＲ＞ｒの圧力を増大させる。従って、
Ｒ＞ｒの場合、差圧ΔＰは正の値である。正の差圧は、
ウエハをプラットフォーム１３０から離れる方向に押し
出す「排斥」力Ｆｐｕｓｈを生成する。Ｆｐｕｓｈは図
４では負の値として示される。
【００２５】その結果生じるＦＲ＝Ｆｐｕｌｌ＋Ｆｐｕ
ｓｈは、ウエハとプラットフォームとの間のある距離Ｘ
＝Ｈ１で０である。Ｘ＜Ｈ１の場合、｜Ｆｐｕｌｌ｜＜
｜Ｆｐｕｓｈ｜（ＦｐｕｌｌはＦｐｕｓｈの大きさより
小さい）であるため、ウエハは、プラットフォーム１３
０から離れ、平行位置Ｘ＝Ｈ１に戻るように押し出され
る。Ｘ＞Ｈ１の場合、｜Ｆｐｕｌｌ｜＞｜Ｆｐｕｓｈ｜
（ＦｐｕｌｌはＦｐｕｓｈの大きさより大きい）である
ため、ウエハは、プラットフォーム１３０に向かって平
行位置Ｘ＝Ｈ１に戻される方向に吸引される。従って、
点Ｘ＝Ｈ１は安定した平行状態である。
【００２６】平行位置Ｘ＝Ｈ１は、ウエハの重量を考慮
しない場合、上記のように確定される。ウエハの重量に
より、ウエハはＨ１より下側に引っ張られるため、実際
の平行位置Ｘ＝Ｈ２はＨ１より低くなる（図４参照）。
図４では、平行位置Ｈ２は、水平線Ｆ＝−Ｗにかかる合
成力ＦＲが生じる点における座標Ｘの値である。ここで
Ｗはウエハ重量である。
【００２７】ウエハがプラットフォーム１３０の下側に
位置する（位置決めピン１６０と摩擦ピン１４０がプラ
ットフォームから下側に延在する実施例）の場合、平行
位置はＸ＝Ｈ３である（図４）。これは、合成力ＦＲが
水平線Ｆ＝Ｗと交差する最も小さなＸの値である。この
場合には、合成力ＦＲの最大値ＦＲｍａｘがＷより大き
くなるようにガス流量が選択される。
【００２８】いくつかの実施例では、チャンバ１７０の
大きさ、溝１９０の横断面の大きさ、並びにガス流量が
調整して、平行距離Ｈ（すなわちＨ２或いはＨ３）を
０．１〜１．０ｍｍの範囲内に保持する。合成力ＦＲ±
Ｗは、当技術分野において既知の方法を用いる圧力計或
いはロードセルにより測定することができるため、チャ
ンバ及び溝の大きさ、並びにガス流動は実験的に調整す
ることができる。ある実施例では、チャンバ１７０の直
径は約１５ｍｍであり、溝１９０の断面は０．５ｍｍで
り、ガス流動は３ｌ／分である。ウエハの直径は２００
ｍｍであり、ウエハの重量は５５ｇである。
【００２９】摩擦ピン１４０の高さは平行距離Ｈに設定
される。従って、摩擦ピンはウエハの平行位置にのみ概
ね延在する。それゆえウエハに撓みは生じない。
【００３０】ロボットアームがウエハから離れる方向に
加速するとき、真空力Ｆｐｕｌｌが摩擦ピン１４０に当
接してウエハ１２０を押圧する。これにより摩擦ピン１
４０上でのウエハの縦揺れは低減或いは排除される。こ
うして、摩擦ピン１４０からウエハ表面にもたらされる
粒子による汚染も低減される。
【００３１】いくつかの実施例では、ピン１４０とウエ
ハとの間の摩擦は平衡高Ｈより高いピン１４０を形成す
ることにより大きくなる。平行位置Ｘ＝Ｈと仮定する
と、このピンはウエハに抵抗する。ウエハは僅かに撓み
を生じるが、ピン１４０の高さは、ウエハが破損した
り、或いはウエハの有効領域がプラットフォーム１３０
に接触したりするような危険性を十分に回避するレベル
にまで撓みを制限するように選択される。
【００３２】いくつかの実施例は２つ以上のガス流発生
器を含む。ある実施例では、１つ或いはそれ以上のガス
流発生器１７０は、ＰＣＴ国際公開公報 ＷＯ９７／４
５８６２「Ｎｏｎ−Ｃｏｎｔａｃｔ Ｈｏｌｄｅｒ ｆ
ｏｒ Ｗａｆｅｒ−ＬｉｋｅＡｒｔｉｃｌｅｓ」（１９
９７年１２月４日公告）に記載される種類の発生器であ
る。またいくつかの実施例では、１つ或いはそれ以上の
ガス流発生器は、ベルヌーイの原理に基づく発生器であ
る。
【００３３】いくつかの実施例では、真空力は発生しな
い。圧縮されたガス流がホルダに面する側のウエハ表面
において（例えばウエハの中央付近で）排斥力を生成
し、ウエハの撓みを低減或いは排除する。ウエハはピン
１４０においてホルダより上側に配置され、その重量に
よって保持される。
【００３４】いくつかのホルダ実施例では、半導体ダ
イ、フラットパネル、或いは他の種類の物品を保持す
る。
【００３５】上記の実施例は例示に過ぎず、本発明を制
限するものではない。本発明は、摩擦ピン或いは他の部
材の形状、或いは寸法により制限されない。ピン１４０
は硬質のものであっても、或いは半硬質のものであって
もよい。他の実施例及び変形例は本発明の範囲内にあ
り、それは添付の請求の範囲により確定される。
【００３６】
【発明の効果】上記のように、本発明によるガス流を用
いる物品ホルダにより、従来の支持ピンを用いたホルダ
で生じる物品の撓みや、従来のガス流によるホルダで生
じる物品の損傷といった不都合を引き起こさず、物品を
適切に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウエハホルダを含むシステムの平面図
である。
【図２】図１のシステムの側面図である。
【図３】図１及び図２のシステムにおけるウエハ付近の
圧力と周囲の圧力との間の差圧を示すグラフである。
【図４】図１及び図２のシステムにおけるウエハに作用
する力を示すグラフである。
【符号の説明】
１１０ ホルダ １２０ 半導体ウエハ １３０ プラットフォーム １４０ 摩擦ピン １５０ アーム １６０ 位置決めピン １７０ チャンバ １８０ 円筒形領域 １９０ 溝 ２００ 開口部 ２１０ 縦軸（チャンバ中心を通る）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年６月２３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物品ホルダであって、 前記物品の表面に隣接して１つ或いはそれ以上のガス流
    を発生するためのガス流発生器と、 前記ホルダに対して前記物品が移動しないように、それ
    ぞれ前記表面に物理的に接触する１つ或いはそれ以上の
    部材とを有することを特徴とする物品ホルダ。
  2. 【請求項２】 少なくとも１つの部材が、前記表面の
    少なくとも内側の点において接触することを特徴とする
    請求項１に記載の物品ホルダ。
  3. 【請求項３】 各部材が前記表面に沿って摩擦力を及
    ぼすことを特徴とする請求項１に記載のホルダ。
  4. 【請求項４】 前記１つ或いはそれ以上のガス流が、
    前記表面において減圧領域をもたらし、１つ或いはそれ
    以上の部材に当接して前記表面を押圧することを特徴と
    する請求項１に記載のホルダ。
  5. 【請求項５】 前記１つ或いはそれ以上のガス流が、
    前記ホルダに対して所定の位置に前記物品の表面を収容
    するために、１つ或いはそれ以上の力を生成し、少なく
    とも１つの部材が前記所定の位置に概ね延在することを
    特徴とする請求項１に記載のホルダ。
  6. 【請求項６】 前記１つ或いはそれ以上のガス流が、
    前記ホルダに対して所定の位置に前記物品の表面を収容
    するために、１つ或いはそれ以上の力を生成し、 少な
    くとも１つの部材が前記所定の位置を越えて延在し、前
    記所定の位置に存在する前記物品の表面に抵抗し、それ
    により前記部材と前記表面との間の摩擦を増大させるこ
    とを特徴とする請求項１に記載のホルダ。
  7. 【請求項７】 前記１つ或いはそれ以上のガス流が、
    前記物品の表面が前記ホルダの本体から所定の距離だけ
    離れて配置されるように１つ或いはそれ以上の力を生成
    し、少なくとも１つの部材が、前記所定の距離だけ離れ
    て前記ホルダの前記本体から延在することを特徴とする
    請求項１に記載のホルダ。
  8. 【請求項８】 前記１つ或いはそれ以上のガス流が、
    前記物品の表面が前記ホルダの本体から所定の距離だけ
    離れて配置されるように１つ或いはそれ以上の力を生成
    し、少なくとも１つの部材が、前記所定の距離だけ離れ
    て前記ホルダの前記本体から延在し、前記ホルダの前記
    本体から前記所定の距離に位置する前記物品の表面に抵
    抗し、それにより前記部材と前記物品表面との間の摩擦
    を増大させることを特徴とする請求項１に記載のホル
    ダ。
  9. 【請求項９】 前記物品と結合することを特徴とする
    請求項１に記載のホルダ。
  10. 【請求項１０】 前記物品が半導体材料であり、前記
    １つ或いはそれ以上の部材が、前記物品の周辺において
    前記表面と接触することを特徴とする請求項１に記載の
    ホルダ。
  11. 【請求項１１】 物品を保持するための方法であっ
    て、 物品の表面が、前記物品が移動しないようにする１つ或
    いはそれ以上の部材と接触するように、前記物品を配置
    する過程と、 前記表面に対して横方向に作用する１つ或いはそれ以上
    の物品保持力を生成するガス流を発生させる過程とを有
    することを特徴とする方法。
JP11010210A 1998-03-11 1999-01-19 物品ホルダ及び保持方法 Pending JPH11330203A (ja)

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US09/041284 1998-03-11
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