JPS6278846A

JPS6278846A - 半導体ウエハ処理装置

Info

Publication number: JPS6278846A
Application number: JP21845285A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Omi; 忠弘大見; Hiromi Kumagai; 熊谷　浩洋
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1985-10-01
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1987-04-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の属する技術分野］本発明は、ＬＳＩ（大規模集積回路）等の゛１６１６膜
バイス製造装置に使用される゛ｌ’＝導体ウェハ（以下
？１１４にウェハ）の自動搬送装置に関し、牛、冒こ、
反応室と前室との間を短時間にシリコンウェハだけを吸
着して搬送するウェハ搬送装置に関する。

［従来の技術］ＬＳＩ技術の進歩発展はきわめて急速であり、すでに１
μｍ以下の微細パターンを用いたＬＳＩが作られている
。こうしたサブミクロンレベルのＬＳＩを製造するため
には、当然のことながら不確定要素に影響されることの
少ない、より制御性のよい詩性能な製造プロセスが必要
となる。

この−例として、プロセスの低温化と高選択性プロセス
が挙げられる。主としてプロセスの低温化は、半導体内
における不純物の１耳拡散を抑え、市確な不純物分布を
実現するために必要である。

特に、プロセス低温化は、ＬＳＩに使用される各種薄膜
（半導体、金属、絶縁物）中におけるグレイン成長を抑
止するためにも、さらには基板結晶とその１−の薄膜及
び薄膜間の界面反応抑制にも有効である。一方、微細パ
ターン形成用のエツチングあるいは薄膜形成には、材料
の差による高い選択性が必須である。

プロセスの低温化及び高選択性プロセスを実現する最大
のｄ件は、反応に必要なガス成分以外の不要ガス成分が
、プロセスが進行する反応室の雰囲気から殆ど完全に除
去されていることである。

すなわち、ウルトラクリーンプロセスは、超微細化ＬＳ
Ｉ製造に必須の低温化プロセス及び゛高選択性プロセス
実現に不可欠である。

クリーンプロセスの重要性を２，３の例について述べる
と、 ■シリコンエピタキシャル成長５ｉＨ７→Ｓｌ　＋２Ｈ２・・・・・・・・・（＋）８
１　Ｈ２Ｃ１２＋Ｈ２→８１　＋２ＨＣ１＋Ｈ・・・・
・・・・・（２）シリコンのエピタキシャル成長は、例えば、シラン（Ｓ
ｉＨ２）の熱分解（式（１））やジクロルシラン（８１
Ｈ２Ｃ１２）の水素還元反応（式（２））により行われ
る。

しかし、反応雰囲気中に酸素（０２）や水分（Ｈ２Ｏ）
が存在するとシリコン基板表面が連続的に酸化されて、
表面に薄いＳｉ　０２膜が形成される。このｓ＋ｏ２膜
を蒸発やエツチングによって除去するために高い温度が
必要となる。

反応雰囲気がきわめてクリーンであれば、常にクリーン
なシリコン表面が確保される。クリーンな表面１−にお
いては、吸着した８１原子の表面マイグレーションが激
しく起こり、表面吸着原子が正規のラティスサイトにお
さまり易く、低温で高品質のエピタキシャル成長層が得
られることになる。すなわち、クリーンな反応雰囲気で
はプロセス温度を低温化することが可能である。

■タングステン選択成長２ＷＦ６＋３ＳＩ→２Ｗ＋３８Ｉ　Ｆｑ・・・・・・・
・・・・・（３）原料ガスＷＦ６を用いたタングステン（Ｗ）のｔ１１４
結品のシリコン（８１）ｕ−あるいはポリＳｌ上への選
択成長は、Ｓｌ基板還元反応で進行する。

式（３）で示される反応が進行するためには、５ｌ−Ｗ
界面に酸化膜等が存在してはならないし、また、当然の
ことながらＷ自体も酸化膜等を含んでいてはならない。

ＳｌもＷもきわめて酸化し易い物質である。

したがって、反応雰囲気中に０２やＨ２Ｏが含まれてい
ては、式（３）に示されるような基板還元反応は起こら
ない。酸化膜等の中間層を介在させないＳｌ　と金属の
界面では、金属のシールド効果によりきわめて低い温度
で５ｌ−８ｌボンドが切れて、多結晶金属の粒界に沿っ
てＳ１原子が金属薄膜表面に拡散し、式（３）で示され
るような基板還元反応が連続的に起り続けるのである。

当然のことながら、ＳＩ以外の表面、例えば、８１０２
、Ｓｉ　ａ　Ｎｑｌには基板還元反応を用いる限りＷは
堆積しない。すなわち、反応雰囲気がクリーンであれば
、低温でしかもＳｌ上にのみ選択的にＷは堆積する。

反応雰囲気がクリーンであることが、プロセスの低塩化
と高選択性プロセスを可能にすることは、」−述した通
りである。

反応雰囲気をクリーンにするためには、原料ガスボンベ
（あるいは液化ガス容器：以後ガスボンベと総称する）
から反応室までのガス供給系２反応室自体及びガス排気
系のすべてがクリーンでなければならない。

その主な条件を列記すると、 ■原料ガスが可能な限り高純度であること。

■ガス供給系９反応室及び排気系に関して、（ａ）外部
リーク量が極限まで少なく、大気汚染が無いこと。

（ｂ）配管系及び反応室管壁からの放出ガスが部分に少
ないこと。すなわち、配管系や反応室を構成する材料自
体がガス成分を含んでいないこと。同時に、管壁表面が
１分に）ｙ−坦で加工変質層を持たずに吸着ガスが十分
少ないこと。さらに、反応室内部やガス供給配管系内部
が大気にさらされることのないような配慮に基づく装置
を備えていること。

（Ｃ）ガスが停溜するデッドゾーンを持たないこと。

（ｄ）パーティクル（粒子）の発生がなるべく少ないこ
と。可動機構を備えるにしてもガス供給系内部や反応系
内部に摺動部分をなるべく持たせないこと。

以Ｉ−の条件のうち管理とか、操作により必要な　゛条
件を達成できるものもあるが、装置の可動系ににおける
パーティクルの発生は、ウェハ搬送装置における機構系
自体の構成上の問題であり、その構造が重要となる。

この場合、特に、重要なものは、反応室にウェハを搬入
するまでのウェハの搬送機構であって、これには、ウェ
ハを支持乃至は保持する機構が必要となる。

［解決しようとする問題点コ従来のウェハ保持機構としては、真空チャックによりウ
ェハを吸着保持する機構をはじめとして、ウェハホルダ
ーとか、把持アーム等の機械的な機構によりウェハをそ
のエツジ部等を介して保持している。

特に、ＣＶＤ装置とかスパッタリング装置等にあっては
、予備室からその処理室にウェハを搬入する場合、予備
室から処理室へベルト搬送機構等の搬送機構を介して行
われ、これらは、可動部分を多く含む機構となっている
。

この種の装置としては、第１０図（ａ）及び（ｂ）の甲
面図及び側面図に見るように、予備室１００に真空室１
０１が続いていて、各室にゲートバルブ１０３が設けら
れている。そして、ウェハ１０Ｂは、搬送ベルト１０４
により予備室１００から真空室１０１を経て、処理室１
０７へと搬送される。なお、１０５は、ゲートバルブ１
０３を作動するためのシリンダである。

このようにＰ備室から処理室へとウェハを搬送する従来
のウェハ搬送機構にあっては、メカニカルな可動部分が
多くなるとともに、特に、真空吸着するものにあっては
、吸着機構を負正にする関係からエアーの流れがパーチ
クル発生に悪影響を５える。

そこで、必然的にパーチクルの発生量が多くなり、これ
を所定以下に制限することは困難な状況にある。

また、真空チャックを使用できない低圧化で処理を行う
蒸着、ＣＶＩ）、プラズマエツチング装置、リアクチブ
イオンエツチング装置等においては、真空チャックを使
用することができないため、ウェハ移送機構に取り付け
られるウェハ保持機構としてはウェハホルダーとか、把
持アーム等の機械的な機構を採用する場合も多く、可動
部分がさらに多くなる傾向にある。

したがって、前記のようなプロセスの低温化とか、高選
択性プロセスを実現し難いのが現状と言える。

［発明の目的コこの発明は、このような従来技術の問題点等を解決する
ものであって、ウェハを搬送するような機構においてパ
ーチクルをほとんど発生させずにウェハを保持して搬送
することができ、特に、常圧とか減圧状態でも使用が可
能でかつ半導体の製造プロセスにおけるプロセス温度を
低ｌｕ化する場合に適するようなウェハ搬送装置を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するためのＬ段コこのような目的を達成するためのこの発明のウェハ搬送
装置における手段は、処理室と予備室とを結ぶ方向に進
退するアームと、ウェハを吸行保持する複数の電極を有
する静電チャックとを備えていて、静電チャックはアー
ムに取り付けられ、ウェハを静電チャックに吸着して搬
送するというものである。

［作用コこのように構成することにより、アームの進退を制御す
るだけで、予備室から反応室等の処理室ヘウエハを搬送
することができ、しかも電気的な制御によりウェハの保
持と離脱を行うことができるので、ｒｉ（動部が少な（
、パーチクルの発生をより少ない状態に制限でき、プロ
セスの低２＾ム化とか、高選択性プロセスの実現に適す
るウェハ搬送装置を実現できる。

また、静電チャックを用いているので、常圧や低圧下で
も使用できるものである。

［実施例コ以下この発明のウェハ搬送装置の一実施例について図面
を用いて説明する。

第１図は、この発明のウェハ搬送装置を適用した予備室
を中心とするＷｉ認断面図、第２図（ａ）は、その静電
吸着チャック部の断面図、第２図（ｂ）は、その待機状
態の説明図、第３図（ａ）は、本発明のウェハ搬送装置
における静電チャックの電極部の第３図（ｂ）における
Ｉ−Ｉ線に沿う断面［要因、第３図（ｂ）は、その平面
図である。

また、第４図（ａ）は、第３図（ａ）の静電チャック電
極部にウェハが吸引された状態の断面図、第４図（ｂ）
は、その等価回路図である。なお、これら各図及び以後
の堅１において同一のものは、同一の符号で示す。

ウェハ搬送装置１は、反応室２に扉３を介して連結され
た予備室４にそのアーム移送部５が設置されていて、こ
のアーム移送部５は、アーム５ａとエアシリンダ５ｂと
を備えていて、アーム５ａの先端側に静電チャック部６
が固定されている。

予備室４は、上部に透光性の窓４１が設けられ、一方、
その底部には、ＩＩ空υＩ気のためのυ１気１１４２が
設けられている。このｒ両室４内に試料としてのウェハ
８を支持するサセプタ７が配置されている。サセプタ７
は、予備室４の底部に固定された支持台９１−に載置さ
れている。

アーム移送部５のエアシリンダ５ｂは、いわゆるロッド
レスシリンダであって、支持台５１により支持され、ア
ーム５ａは、このシリンダの内部の中心部に配置されて
いる。ここにエアシリンダ５ｂを１１１進駆動してアー
ム５ａを反応室２へ前進させるときには、入１旧−１５
２ａからシリンダ室５２に高圧のエアーが導入され、シ
リンダ室５３の人出［１５３ａから排気される。

また、アーム５ａを反応室２から後退させるときには、
人出口５３ａからシリンダ室５３に高圧のエアーが導入
され、シリンダ室５２の人出口５２ａからυＦ気される
。

第２図（ａ）、（ｂ）に見るように、静電チャック部６
は、軸受プレート６１の下に配置された１］縮状態で装
置ｆされた一対のばね６３，８３によってＩＲド支１、
νされた１−ド移動台６２を備えていて、この上ド移動
台６２に静電チャック１０が取り付けられている。移動
台６２は、その中央部にて軸６６に植設されていて、軸
６６が軸受プレート６１の軸受部８Ｌａを貫通している
。

軸受プレート６１の上部にはバ・ツクプレート６５が設
けられていて、軸６６の他端がバックプレート６５の中
央部に固定されている。そして伸張状態で装着されたー
・対のばね８４．６４を介してバックプレート６５を引
きつけていて、ばね６３゜６３とともに、第２図（ａ）
に見る位置まで上下移動台６２をド方に押し下げるよう
に設定されている。

また、前記上部の−・対のばね６３，６３，８４゜６４
の外側には、ベローズ６７がこれらを覆うように配置さ
れていて、上部空間部６８を密閉状態に保ち、これらの
構成によりエアシリンダとじて作用する。

この−に部空間部６８に連通ずる導入孔６９に高圧のエ
アーか外部から導入されることにより、第２図（ｂ）に
見るように、−１−側の一対のばね６４゜６４が伸張さ
れ、下側の一対のばね６３，６３が圧縮されて、これら
ばねの力に抗してＬド移動台６２が降ドし、静電チャッ
ク１０がハウジング７０の内部に収納される。

一方、そのＬ部空間部６８に連通ずる導入孔６９から高
圧のエアーが排出されることにより、第２図（ａ）に見
るように、上側の一対のばね６４゜６４が復帰方向に戻
り、下側の一対のばね６３゜６３が伸張して、１−ド移
動台６２がド降し、静電チャック１０がハウジング７０
の内部にから突出する。

第３図（ａ）、（ｂ）に見るよ゛うに、ウェハ吸引用静
電チャック１０の電極部１７は、裏面内部に半円形の窪
み部１１ａ、１２ａをそれぞれ設けた半円板状の金属等
の導体よりなる第１．第２の電極１１．１２により形成
される。

ところで、ウェハを自動搬送する場合は、表面側からウ
ェハを吸い上げて搬送することを認求される場合が圧倒
的に多い。そこで前記電極部１７は、静電吸着チャック
としてウェハ搬送装置に吊りドげられた状態で、その吸
着面側がＦになるように取り付けられる。

ここで、これら第１＋　Ｊ２の電極１１．１２は絶縁膜
１３．１４により薄（皮膜されていて、所定の間隔りの
間隙を隔てて配置されている。この間隙りは、空隙のま
までもよいし、構造によっては絶縁物が挿入されていて
もよい。その選択は静電チャック１０の全体の構造から
決定すればよい。

第１．第２の電極１１及び１２は、第３図（ａ）に見る
ように半径Ｒのほぼ半円状の外周に幅Ｗの部分を残して
、内部が凹状に窪み、この幅Ｗの部分が半導体ウェハの
吸着ｆｆｌ＜１５．１８となっている。吸着部１５．１
６のそれぞれその表面には、前記絶縁膜１３．１４の一
部として絶縁膜１５　ａ　＊Ｌｅａがコーテングされた
層として設けられていて、これら絶縁膜１５　ａ、　　
１６　ａの膜厚は、ウェハの吸引力等から決定されるも
のである。そしてこの部分以外の絶縁膜１３．１４の厚
さは、この電極部が、他の金属部分等に触れた場合に十
分な耐圧を持つことを考慮して決められる。

次に静電チャック電極部１７のウェハを吸着する動作に
ついて説明すると、第４図（ａ）に見るように、ウェハ
８は、その周辺部において吸着部１５．１６に吸着され
る。このウェハ８は、それが自動搬送される場合に、こ
の静電チャックＩＯによりその表面側から吸い上げられ
て保持されることになる。そして搬送元としての予備室
４から搬送先である反応室２へと搬送される。この点で
、通常、その上面にウェハを裏面側から吸着して固定す
るだけの単なる真空チャックとは伏況が相違する。なお
、１８はこの静電吸着チャックの電圧源（その電圧ｔｒ
ｔｔ　ｖ　＞である。

さて、通常、円板状ウェハ８の周辺部における外側から
数目−程度の領域には、ＩＣ（集積回路）。

ＬＳＩ（大規模集積回路）等のデバイスを設けていない
。そこで、このウェハ８の周辺部を静電チャック電極部
１７により吸着することは、ＩＣ。

ＬＳＩの性能劣化を全く伴わない。第４図（ａ）は、静
電チャック１０の外径の大きさがウェハ８の外径の大き
さに殆ど等しい場合を示している。

ウェハ８を自重で落下させるためには、この吸楕都幅Ｗ
は、通常、０．１ｍｍから３＋ｉ■程度の値に設定され
、特に、好ましくは、０．２−糟からｌｓｖ程度の範囲
にあるとよい。なお、幅Ｗが狭い方がウェハ８への汚染
、損傷は少ない。もちろん、静電チャック電極部１７を
ウェハ８に接触させる時の接触圧力には、十分な考慮を
払い、ウェハ８内に転位等の欠陥が入らないような圧力
値に設定しなければならないことはもちろんである。

静電チャック電極部１７の直径（２Ｒ）は、ウェハ８の
直径よりやや大きくても、またやや小さくてもかまわな
いが、静電チャック電極部１７をウェハ８の真上に正確
に位置決めし、ウェハ８を確実に吸着するには、ウェハ
８の直径が静電チャック電極部１７の電極１１，１２に
より形成される直径（２Ｒ）に殆ど等しいか、やや大き
くした方がよい。

半導体製造プロセスに登場するウェハには、さまざまな
種類のものがある。例えば、材料的には、Ｓｌ、Ｇｅ、
Ｇａ　Ａｓ、Ｉｎ　Ｐ等のウェハが使用される。ウェハ
の抵抗率値ρも、材料にもよるか、１０８Ω・ｃｍから
１Ｏ−３Ω・ｃ１１１００範囲で変化する。また、ウェ
ハ表面に酸化等の絶縁膜が１μｍ程度あるいはもっと厚
く設けられている場合もあるし、さらにその上にレジス
ト膜が付いている場合もある。

ウェハの誘電緩和時間τｄは、 τｄ＝ρε　　　　…・・・・・・・・・・・・（４）
で与えられる。ρは抵抗率、εは誘電率である。

ここで、ρ：ｌＸ１０．９Ω・ｃ１１〜１×１０−３Ω
φｅｌｌとするさ、式（４）で与えられる誘電緩和時間
ｒｄは、ｌＸｌ０−ｑｓｅｅ　〜ｌＸｌ０−／　５ｓｅ
ｃ程度の値になる。すなわち、この範囲の抵抗率の材料
（ウェハ）であれば、直流的には導体と扱って良いこと
になる。

したがって、第４図（ａ）のように静電チャック電極部
１７の電極１１．１２にウェハ８が吸着された状態を電
気回路的に表現すると、第４図（ｂ）のように吸着部１
５．１６により形成されるコンデンサ１９．２０が電圧
源１８に直列に接続された形になる。

コンデンサＣの値は、で与えられる。

ただし、δ及びＳは吸着部の絶縁膜厚さ及び吸着部面積
である。ε１は絶縁膜の誘電率である。

コンデンサＣの値は、ウェハ上の酸化膜の厚さ。

レジストの厚さやウェハの抵抗率等によりある程度変化
する。

面積は、第３図（ｂ）の半径（Ｒ）から、はぼ、Ｓ→π
ＲＷ　　　・・・・・・・・・・・・・・・（Ｇ）で（
ｊえられる。ただし、Ｒ＞＞Ｗ、Ｒ＞＞Ｄの場合である
。もちろん、ＲとＤの関係は必ずしも上述した関係に限
らないｂコンデンサの電極に働（力Ｆは、で！ｊ、えられる。ここで、■は電源電圧である。第４
図（ｂ）で、−・方のコンデンサに加わる電圧はＶ／２
である。したがって、ウェハ８を持ち上げる力ｆ（Ｎｅ
ｗｔｏｎ）は、となる。

一方、ウェハの質量Ｍ及び重さｆは、Ｍ＝ρｏ　７ｒＲ２ｔ　　　　　・・・−”・（９）ｆ
＝ＭＧ＝ρ０πＲ２ｔＧ・・・・・・・・・（１０）た
だし、ρ０：比重、Ｒ＝ウニＩ＼の半径、１＝ウエハの
厚さ、Ｇ＝重力加速度（９，８ｍ／５ｅｃ２）である。

なお、Ｓｔウェハの質ｔｉｔＭと小さｆを第９図の表に
示す。８１の比重ρ０は、２゜３２８ｇ／ｃｍＪ　　＝
２．　　３２８Ｘ１０Ｊ　　ｋｇ／ｌｎ３　　である。

式（１０）で与えられるウェハの重さを吸い上げるに必
要な電圧Ｖは、式（８）と（１０）より、なる。εχは
絶縁膜の比誘電率である。ウェハが絶縁膜に完全に密着
せず、空隙χが存在する時のウェハ吸い１−げに必要な
電圧Ｖは、となる。

例えば、Ｒ＝５０１．Ｗ＝５１．Ｄ＝１０ｍ＋ｓ。

δ＝１０μｍ、εχ＝２．５とすると、Ｍ＝２゜３８ｇ
　（ｆ＝２．３１ＸＩＯ−２Ｎ）のウェハを吸い上げる
に必要な電圧Ｖは、式（１１）から求めると、２４ｖと
なる。もちろん、静電チャック１０が完全に密着した状
態が実際には作れるわけではないので上記の値より大き
い数１００Ｖ程度の電圧が必要である。

電極部の絶縁膜にポリイミド樹脂を用い、電極１１．１
２の導体としてアルミニウム（Ａｌ）用いた７＃ウエハ
用静電チヤツクの実施例によれば（Ｒ＝５０ｍｍ、Ｄ＝
１０ｍｍ、　δ＝１０１１ｍ、εχ＝２．５）、吸ｒｔ
部１５ａ、１６ａの幅Ｗを５＋ｎｍにすると、ウェハ８
は５００Ｖ程度で筒中に吸着し搬送することができる。

しかし、通常ウェハ表面は数１０大オーダで早世である
ため、一度静電チャック電極部１７に吸着されると、電
圧をＯＶに戻してもウェハ８は吸着されたままとなって
ウェハ８自身の重さでは静電チャック１０から離れない
。

静電チャック電極部１７を用いたウェハ搬送の問題点は
、ウェハ８の吸着よりもウェハ８の離脱にある。ウェハ
８の外径にもよるが、上述した７“ウェハ用静電チャッ
クでは、吸着部幅Ｗを５ｎ＋ｍ又はそれ以」二としたの
では、ウェハ８の吸着は行えても、電気的操作だけでは
ウェハ８の自重による離脱（落下による離脱）は行えな
い。しかし特別に離脱機構を設けることはパーチクルの
発生を増加させる可能性を秘めているので好ましくない
。

すべて電気的操作で、ウェハ吸着、ウェハの自重による
離脱が行えることが好ましい。

１−述した静電チャック電極部１７の各電極１１゜１２
における吸ａＲＢ　ｌ　５　ａｌ　　１６　ａの幅Ｗを
０．２ｍｌ〜１ｍｌｌ１程度に設定しであると、ウェハ
吸着は、５００〜７００Ｖの電圧印加で行え、印加電圧
を２００〜３００Ｖ程度以トに低くすると、ウェハは自
重で静電チャック１０から離脱する。すなわち、ウェハ
を搬送するためにウェハを静電吸着して保持しようとす
る場合には、ウェハの重さに応じて自重落下できるよう
に吸着部幅Ｗを１・分に狭くしておくことが必要である
。あるいは、吸着部幅Ｗを１〜２ｍｍ程度にして円周方
向の要所要所に切り込み部を設けて、実効的な吸着部面
積を所定の値より小さくしておくことでもよい。

したがって、吸着部の幅は、基本的にはその全吸着面積
に関係するものである。

このようにウェハ周辺？Ｊ＜　１　ｍｍ程度以内の表面
で吸着することでウェハを吸い上げて、静電チャック１
０の一ド側に保持して搬送することができる。

このことから、ウェハ表面、特にＩＣ，ＬＳＩのデバイ
ス部分に損傷＋　ｚ’Ｊ染することがほとんどなく、は
ぼ理想的なウェハ搬送装置を提供できる。

さて、このような静電チャック電極部を有するウェハ搬
送装置１の動作を説明すると、ウェハ８がベルト搬送機
構とか、他のハンドリング機構によりｐ両室２まで第１
図の図面直角方向から搬入されて、サセプタ７上に載置
される。

サセプタ７１−に載置されたウェハ８は、第２図（ａ）
に見るようにベローズ６７による上部空間部６８に連通
ずる導入孔６９から高圧のエアーが排気されることによ
り上下移動台６２がが降下してその静電チャック１０が
ウェハ８の周辺部に接する。゛この状態で静電チャック
１０の電極１１゜１２に所定値以上１例えば５００ｖ以
上の電圧が印加されてウェハ１０が吸着される。そして
上部空間部６８に連通ずる導入孔６９から所定量の高圧
エアーが上部空間部６８に導入されると、一対のばね６
３，６３，６４，８４の力に抗して」１下移動台６２が
少し上ＩｉＩ′−シて、静電チャック部６は、ウェハ８
を保持したままサセプタ７の上部より離れる。

この状態で、シリンダ室５２側に高圧のエアーを導入す
るとともに、シリンダ室５３側のエアーを抜き、エアシ
リンダ５ｂを１１１Ｎ進駆動してアーム５ａを反応室２
へ前進させるとともに、反応室２との間にある扉３を解
放駆動する。そしてウェハ８を反応室２へと搬送する。

そして、反応室２のサセプタト、の所定の位置でアーム
５ａの前進を停止して、静電チャック部６のベローズ６
７の内部に高圧エアーを供給して静電チャック１０を降
下させ、ウェハ８が反応室２のサセプタに接触するとこ
ろか、又はそれに非常に近づいたところで停止させる。

ここで静電チャック１０の電極１１．１２の電圧を所定
値以下に低ドさせると、ウェハ８は自重により離脱する
。

その後、シリンダ室５３側に高圧のエアーが導入され、
シリンダ室５２側からエアーがυｌ−気されて、アーム
５ａを反応室２から後退させて、扉３が閉じられ、前記
第１図の初期位置へと戻る。

なお、ウェハ表面をクリーンな状態に保つためには、反
応室においても、パーティクルを表面に吸（Ｙトさせな
いために、ウェハ８をウェハの表面が例えばＩＴ［直と
か下方に向くように水・［）而に対してあらゆる角度で
保持できることが望ましい。

ここで、所定の処ｐｌｊが終了した場合は、このｉ（／
！備両室からウェハ８を取り出す場合は、はぼ前記と逆
の動作によりウェハ８は、反応室２から準備室１へと搬
送される。このようにしてウェハ８は、予備室内サセプ
タ７と反応室２内のサセプタとの間で移送される。

次に、静電チャック電極部の他の構造の具体例を示すと
第５図（ａ）に見るようなものを上げることができる。

この静電チャックｌＯは、電極部重量を軽くすることと
、ウェハと静電チャック電極部の位置合わせをより正確
にするために吸着部１５．１６を傾斜させた先端部に設
けたものである。同様に、第５図（ｂ）に見る静電チ十
ツク電極部３０は、その各電極における吸着部３１ａ。

３１ｂの幅が１ｍｍから２＋ｎｍ程度のもの、特に、７
“ウェハの場合では、１．５ｍｍ程度として、第５図（
Ｃ）に見る吸着部３１ａの拡大図に見るように、吸着部
３１ａの手前に、２〜３度程度の傾斜領域３２ａを３１
１ＩＩ１１程度の幅で設けたもの（吸着部３ｉｂ側の同
様、これは図示せず）であって、それぞれの電極の内側
の凹部３２は、はぼ半円形の形状をした構成を採る。

第６図（ａ）は、さらに他の具体例を示すものであって
、静電チャック電極部３３の各電極における吸着部３３
ａ、３３ｂが断面波形のものであり、各凸部は％　Ｌ２
１１１１１からＩＩＩＩＩ１１程度のものであり、第６
図（ｂ）は、吸着部の形状として比較的緩やかな波形が
１つのものの例を示している。

また、第６図（Ｃ）は、ウェハ８の表面を吸着するので
はなく、ウェハ８の外周のエツジ部を吸着するための電
極部構造である。ウェハ表面に汚□　染を与えることの
もっとも少ない構造であり、静電チャック電極部３４の
各電極の吸着部３４ａ。

３４ｂは、緩やかな傾斜状態となっている。

いずれにしても、ウェハを電気的に吸着し、その自重と
の関係で電気的に離脱することのできる静電チャックで
あって、デバイスに影響のないウェハ周辺８１≦、少な
くとも２つ又はそれ以、１ユに分割された電極に直流電
圧を印加することにより、薄い絶縁膜を設けた吸７１’
？Ｊ＜によりウェハを吸着する構造であれば如何なる構
造であってもよいことはもちろんである。

これまで、ウェハに電圧を印加して吸７ｔする機構及び
電圧を所定以下の電圧又はＯＶに戻すことによりウェハ
を静電チャックからその自重により離脱させる機構につ
いて説明してきた。

ところで、ウェハの表面側（上面側）を吸Ｒｆシてウェ
ハを上向きの状態に置くだけでよければ、必要な場所で
その印加電圧を所定量ドの電圧又はＯＶに戻せばよい。

例えば、ウェハを静電チャックに吸着し、反応室２の所
定の場所に搬送し、静電チャックを反応室２内でウェハ
を設置するか、あるいは基板（以降サセプタと総称する
）上に軽く接触するか、若しくはその＝１１１ｉｆまで
移動し、印加電圧をＯＶに戻すことによりウェハは静電
チャックから離れてサセプタ等の所定の場所におさまる
。

一方、リアクライブイオンエツチング（ＲＩＥ装置に代
表されるプラズマプロセス等では、ウェハを果せるサセ
プタ（電＋１１１）からのｌｒｉ染を抑えるために絶縁
物で電極を覆うようなサセプタ構造が使用されることが
多い。しかも、ウェハをサセプタに密着してウェハ温度
を制御することが要求される場合も多い。

さらに、ウェハを垂直に設置したりあるいは下向きに設
置したりすることも要求される。このような場合には、
静電チャックは、静電気力によりウェハを吸着している
から、ウェハを吸着した状態で垂直の向きや下向き方向
等任意の方向に静電チャックを回転・移動させるもので
ある。

第７図は、このような場合の屯直支持の例を示すもので
あって、垂直状態に接地されたサセプタ２１にウェハ８
を受は渡し、セｙ）する場合の説明図である。

まず、静電チャック電極部３５に吸着されたウェハ８を
、絶縁物２２で被覆されたサセプタ２１に接触する。こ
の状態でサセプタ２１に電圧Ｖｓ）　　を加え、静電チ
ャ、り電極部３５の両電極１１゜１２に加えられた電圧
ＶをＯｖにする。その時の状態を電気回路で表現すると
、第８図の様になる。

１９．２０は、電極部３５の電極１１．１２とウェハ８
とがその間で形成するコンデンサＣ，ｔｔ４はサセプタ
２１とウェハ８とがその間で形成するコンデンサＣｏで
ある。

Ｇｏに加わる電圧Ｖｏは、である。この電圧の静電気力によりウェハ８はサセプタ
２１上に密着する。こうなった後に、静電チャック３５
をサセプタ２１上から放せばウェハ８はサセプタ２１の
所定の個所に密着した状態になる。

第７図で、電圧源Ｖの負電極側を接地した構成になって
いるが、正電極側を接地してもよい。また、ｖｓの正、
負も、いずれでもよい。全体のシステムで都合の良い方
に決めればよい。

次に、静電チャック電極部の材料及び寸法に触れておく
と、第３図（ａ）、（ｂ）で、電極１１゜１２の１１ノ
さｈは、静電チャック電極部■７が大きくなりすぎたり
市くなり過ぎないよう、機械的精度が許せば薄い方が望
ましい。例えば、材質にもよることではあるが、３ｆｆ
ｌＩ１１から２０霞程度に選ばれる。

電極材質も電流を流すわけではないので導電体であれば
よい。電圧を加えるためのワイヤ等と簡り１に電気的な
接触が取れるものであれば、どんな導電性材料でもよい
。例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属、ある程
度高濃度に不純物添加されたシリコン等の半導体が使オ
）れ、使用する装置の環境雰囲気等から材料を決定すれ
ばよい。

また、吸着部等に中布する絶縁膜も、シリコンウェハを
ｚり染せず、真空中等においてあまり放出ガスの多くな
い、しかもある程度耐熱性のある絶縁物を選べばよい。

例えば、ポリイミドなどのイミド系樹脂、テフロン等の
フッ素系樹脂などが選ばれる。吸着部の絶縁膜の厚さは
、耐圧が十分な厚さであればよい。式Ｈ）から明らかな
ように、絶縁の厚さδが厚くなれば、ウェハを吸着する
に必要な電圧Ｖは、δに比例して大きくなる。

１０００〜２０００Ｖ程度の電圧の絶縁は、電流を殆ど
長さない系であればきわめて容易である。

例えば、絶縁膜の厚さを１０〜５０μｍ程度にすれば、
ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂のいずれでも、５００
〜１００ＯＶの電力でウェハ吸着は上置に行えるもので
ある。

以Ｊ−説明してきたが、実施例では、ロッドレスエアシ
リンダによるアーム駆動で、このアームを予備室と処理
室の間で進退させて予備室から処理室へとウェハを移動
しているが、この移動機構は、アームが直接予備室から
処理へ進退移動するような構成の機構ならばどのような
ものであってもよい。

また、実施例では、静電チャックを」ニドに移動する機
構としてエアシリンダタイプのものを上げているが、こ
の移動機構は、このような機構に限定されるものではな
い。特に、この上下移動機構に形状記憶合金等を用いれ
ば、電気的な制御で−［−上移動制御が＋ｉＪ能である
。

また、実施例では、ウェハの自重落下のほかに他の静電
チャックに吸着する例も挙げているが、このような場合
の吸着部は、その受は渡しをスムーズに行うために受は
渡し側の状態や形状に応じた各種の形状を選定できるこ
とはもちろんである。

［発明の効果］この発明のウェハ搬送装置によれば、処理室と予備室と
を結ぶ方向に進退するアームと、ウェハを吸着保持する
複数の電極を有する静電チャックとを備えていて、静電
チャックはアームに取り付けられ、ウェハを静電チャッ
クに吸着して搬送するものであるので、アームの進退を
制御するだけで、ｐ両室から反応室等の処理室ヘウエハ
を搬送することができ、しかも電気的な制御によりウェ
ハの保持と離脱を行うことができる。

その結果、可動部が少なく、パーチクルの発生をより少
ない状態に制限でき、プロセスの低温化とか、高選択性
プロセスの実現に適するウェハ搬送装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のウェハ搬送装置を適用したｔ両室
を中心とする概要断面図、第２図（ａ）は、その静電吸
着チャック部の断面図、第２図（ｂ）は、その待機状態
の説明図、第３図（ａ）は、本発明のウェハ搬送装置η
における静電チャックの第３図（ｂ）におけるＩ−Ｉ線
に沿う断面１１１安図、第３図（ｂ）は、その平面図、
第４図（ａ）は、第３図（ａ）の静電チャック電極部に
ウェハが吸引された状態の断面図、第４図（ｂ）は、そ
の等価回路図、第５図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ静電
チャックの電極の形状の一例を示す説明図、第５図（ｃ
）は、第５図（ｂ）の吸着部の拡大図、第６図（ａ）、
（ｂ）＋　　（ｃ）は、それぞれ静電チャックの他の電
極の形状の一例を示す説明図、第７図は、垂直のサセプ
タにウェハを受は渡す場合における垂直でのウェハ吸着
保持を示す一実施例の説明図、第８図は、その等価回路
図、第９図は、Ｓｌウェハの質１鋒と市さについての関
係を説明する表図、第１Ｏ図（ａ）及び（ｂ）は、それ
ぞれウェハ搬送装置の予備室を中心とする平面図及び側
面図である。１・・・ウェハ搬送装置、２・・・反応室、３・・・扉
、４・・・を両室、５・・・アーム移送部、５ａ・・・
アーム、５ｂ・・・エアシリンダ、６・・・静電チャッ
ク部、７・・・サセプタ、８・・・ウェハ、９・・・支
持台、ｌＯ・・・静電チャック、１０．３０．３３，３
４．３５・・・静電チャック電極部、１１・・・第１の
電極、１２・・・第２の電極、１１ａ、１２ａ・・・窪
み部、１５．１６ｓ　３１ａ、３１ｂ、３３ａ、３３ｂ。３４ａ、３４ｂ・・・吸着部、１５　ａｌ　　Ｉ　Ｅ３
　ａ　・・・絶縁膜、１７・・・ウェハ、１８・・弓ば
源、１９．２０，２４・・・コンデンサ。特許出願人　東京エレクトロン株式会社代理人　　　弁
理士　梶　山　信　足弁埋土　山　木　富士男第２図（Ｑ）　　　旦６１６６６８　　　　ｊ６２コＯ第３図第４図色（Ｑ）（ｂ）第５図第６図（Ｑ）（ｂ）第７図二

Claims

【特許請求の範囲】

（１）処理室と予備室とを結ぶ方向に進退するアームと
、ウエハを吸着保持する複数の電極を有する静電チャッ
クとを備え、前記静電チャックは前記アームに取り付け
られ、ウエハがこの静電チャックに吸着されて搬送され
ることを特徴とするウエハ搬送装置。
（２）静電チャックは、アームの先端側に上下移動機構
を介して取り付けられ、複数の各電極には、前記静電チ
ャックに印加された電圧が所定値以下となったときに吸
着したウエハを離脱させる、表面に絶縁皮膜が被着され
た吸着部が設けられていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のウエハ搬送装置。
（３）アームは、エアシリンダにより進退駆動され、上
下移動機構は、ばねとエアシリンダとを有していて、吸
着部は、静電チャックに印加された電圧が所定値以下と
なったときに吸着したウエハをその自重により離脱し、
又は他の静電チャックに吸着させることにより離脱させ
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載のウエハ搬送装置。
（４）静電チャックは、アームの先端側に上下移動機構
を介して取り付けられ、複数の各電極には、前記静電チ
ャックに印加された電圧が所定値以下となったときに吸
着したウエハを離脱させる、表面に絶縁皮膜が被着され
た吸着部が設けられていて、この吸着部は、ウエハの周
辺部を吸着するものであって、静電チャックに印加され
た電圧が所定値以下となったときにウエハを離脱させる
ために所定の幅の突出部として形成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のウエハ搬送装置。
（５）突出部は、ウエハの周辺部を吸着するために前記
周辺部に対応するほぼ半円形状のものとして形成され、
その幅は０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲であることを特徴と
する特許請求の範囲第４項記載のウエハ搬送装置。
（６）アームは、エアシリンダにより進退駆動され、上
下移動機構は、形状記憶合金を有していて、吸着部は、
静電チャックに印加された電圧が所定値以下となったと
きに吸着したウエハをその自重により離脱し、又は他の
静電チャックに吸着させることにより離脱させるもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のウエ
ハ搬送装置。
（７）吸着部は、ウエハの周辺部を吸着するものであっ
て、静電チャックに印加された電圧が所定値以下となっ
たときにウエハを離脱させるために所定の幅の凹凸部と
して形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
６項記載のウエハ搬送装置。
（８）吸着部は、ウエハの周辺部を吸着するために前記
周辺部に対応するほぼ半円形状のものとして形成され、
凹凸部の凸部の幅は、０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲であり
、凸部を複数有することを特徴とする特許請求の範囲第
７項記載のウエハ搬送装置。