JPH02283021A - 半導体ウェーハ保持装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウェーハを洗浄する工程で用いられる
半導体ウェーハ保持装置に関するものである。

（従来の技術） 半導体装置を製造する場合には多くの処理工程が必要で
あるが、この工程のなかでも重要なものとして、半導体
ウェーハの表面に付着した塵埃等の不要物を除去するス
クラブ工程がある。

この工程では、先ず半導体ウェー八表面の不要物を例え
ば回転ブラシで擦り取った後、純水て洗浄する。その後
ウェーハ表面の水滴を落とす必要があるが、従来は第５
図及びその平面図である第６図に示されるような保持装
置を用いていた。

図示されない搬送機構によって搬送されてきた半導体ウ
ェーハ１が、処理容器３の内部に案内され、チャック本
体４２上に設置される。このチャック本体４２の上面に
は穴４２ａが設けられ、内部にはこの穴４２ａと導通し
た空気通路４３がある。この通路はバキューム管４１を
介して図示されていない真空装置に接続されており、内
部の空気が排気されて負圧が生じ半導体ウェーハ１がチ
ャック本体４２の上面に吸着される。そしてチャック本
体４２に連結された駆動用モータ５によって半導体ウェ
ーハ１が矢印のように回転し、ウェーハ表面の水滴が遠
心力によって除去される。

（発明が解決しようとする課題） しかし、真空圧による吸着力には限界があるとともに、
真空装置によってもたらされる真空圧か低下した場合は
半導体ウェーハ１の保持力も低下し、不安定となること
があった。

また半導体ウェーハ１の口径を大きくしようとしても、
保持力の関係で限界があった。

さらに、半導体ウェーハ１の表面のみならず裏面も洗浄
した場合には、ウェーハの裏面にも水滴が付着している
が、チャック本体４２と接している部分の水滴の除去は
不可能である。さらにこの裏面の水滴はチャック本体４
２の穴４２ａより吸引されて、空気路４３やバキューム
管４１の内部に溜まり、吸引力の低下を招いて半導体ウ
ェーハ１がチャック本体４２から脱落し、破損すること
があった。このため、従来では半導体ウェーハ１の一方
の面しか洗浄できないという問題があった。

本発明は上記事情に鑑み、半導体ウェーハを確実に保持
することができ、さらに一方の面のみならず両面の洗浄
をも可能にする半導体ウェーハ保持装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、チャック本体と、半径方向上を動くように前
記チャック本体に支持された少なくとも２つのチャック
爪と、このチャック爪をそれぞれ半径方向に押圧する弾
性体と、チャック本体を回転し得るように支持するチャ
ック本体支持部とを備え、チャック本体表面より離れた
位置に半導体ウェーハが保持されるように、チャック爪
の内側に半導体ウェーハの外縁部を支持する凹部をそれ
ぞれ設けたことを特徴としている。

また半径方向上に相互に中心を向かい合うように位置し
た少なくとも２つの空気シリンダを有するチャック本体
と、空気シリンダ内に挿入されて半径方向に動くピスト
ンと、このピストンを半径方向内方に押圧する弾性体と
、チャック本体より突出するピストンに固着され同様な
凹部が設けられたチャック爪と、空気シリンダ内にピス
トンを半径方向外方に押圧する圧縮空気を送り込む圧縮
機と、チャック本体を支持するチャック本体支持部とを
備えたものであってもよい。

ここでチャック爪は、回転中心の反対側に設けられ回転
によって前記チャック爪とは向きが異なる遠心力を発生
するカウンタウェイトを有していてもよい。

さらに、チャック本体と共に回転する平板と、この平板
の回転円周上に設けられて平板上における所定の箇所を
検知するセンサ部と、回転駆動部の回転が停止した後セ
ンサ部がこの箇所を検知するまでチャック本体を回転さ
せてチャック本体を一定の方向に停止させる停止位置制
御部とをさらに備えていてもよい。

（作　用） 半導体ウェーハの外縁部がチャック爪の凹部により支持
され、このチャック爪が弾性体により半径方向に押圧さ
れて動くことによって、半導体ウェーハがチャック本体
の表面より離れた位置に保持される。これにより半導体
ウェーハは、外縁部のみが他のものと接触した状態で、
機械的な弾性力によって保持されることになる。

チャック本体が空気シリンダを有する場合には、上述と
同様にして半導体ウェーハが保持された後、圧縮機によ
り圧縮空気がシリンダ内に送り込まれると、チャック爪
に同前されたピストンが半径方向外方に押圧されてシリ
ンダ内を動くことによって、半導体ウェーハの保持が解
除される。

チャック爪は、回転中に遠心力によって半径方向外方に
開こうとするが、カウンタウェイトを宵することによっ
て向きの異なる遠心力が発生して相殺され、半導体ウェ
ーハがチャック爪から脱落しない。

センサ部が平板上の所定の位置を検出するまで停止位置
制御部によってチャック本体が回転された後停止される
と、チャック本体の停止位置は一定の方向を向くことに
なる。

（実施例） 以下、本発明の一例である第１の実施例について、第１
図及びその平面図である第２図をり照して説明する。上
述した従来の装置は、真空圧による吸引力を用いて半導
体ウェーハ１の裏面を吸着して保持していたのに対し、
本実施例は機械的な弾性力を用いてウェーハ１の外縁部
を両側からはさむように保持する点が異なっている。

台１８上に固定されたチャック本体支持部１７によって
、チャック本体１１が回転し得るように支持されている
。

このチャック本体１１は、以下のような構成要素を有し
ている。チャック爪１２ａ、１２ｂは対向するように設
けられ、半導体ウニ　／％ｌの外縁部を凹部１２ｃ、１
２ｄに係合して、両側から支持するものである。このチ
ャック爪１２ａ。

１２ｂにそれぞれ連結されたピストン２１ａ。

２１ｂは、空気シリンダ１４ａ、１４ｂ内をそれぞれ半
径方向に動くものであり、弾性体としての圧縮ばね１５
ａ、１５ｂによって、半径方向内方に抑圧されている。

空気通路２３は空気シリンダ１４ａ、１４ｂとエアチュ
ーブ４とを連結している管であり、エアチューブ４に接
続された図示されていない圧縮機からの圧縮空気を矢印
の方向に通過させて空気シリンダ１４ａ、１４ｂ内に送
るものである。エアシール１９は、チャック本体支持部
１７と空気通路１６との間から圧縮空気か洩れるのを防
止するものである。

モータ５は、従来の装置と同様にチャック本体１１を回
転させるものであり、処理容器３は洗浄液を受けるもの
である。

このような構成を有する本実施例の動作について、説明
する。図示されていない搬送手段によって搬送されてき
た半導体ウェーハ１が、処理容器３内のチャック本体１
１の上面に案内される。この段階では、圧縮空気がエア
チューブ４、空気通路１６を経て空気シリンダ１４ａ、
１４ｂ内に送り込まれており、この空気圧が圧縮ばね１
５ａ。

１５ｂの弾性力より優ってピストン２１ａ。

２１ｂが半径方向外方に移動している。これによりチャ
ック爪１２ａ、１２ｂは一点鎖線に示された位置にあり
、相互の距離は半導体ウェーハ１の直径よりも拡げられ
ている。

搬送手段により半導体ウェーハ１を下方に移動させ、チ
ャック爪１２ａ、１２ｂの凹部１２ｃ。

１２ｄの位置まで案内する。この後、圧縮機からの圧縮
空気の供給を停止すると、エアシリンダ１４ａ、１４ｂ
内の空気圧が大気圧に戻り、圧縮ばね１５ａ、１５ｂの
作用によりチャック爪１２ａ、１２ｂが半径方向内方に
移動して実線で示された位置となり、半導体ウェーハ１
の外縁部を両端からはさむように保持する。

この後、モータ５の回転によってチャック本体１１が回
転し、半導体ウェーハ１の表面に付着していた水滴が、
遠心力により振り落とされて除去される。

この場合にチャック爪１２ａ、１２ｂには相互に遠ざか
ろうとする遠心力が作用するが、これを防止するものと
してカウンターウェイトが設けられている。チャック爪
１２ａにはカウンターウェイト１３ａ及び１３ｃが、チ
ャック爪１２ｂにはカウンターウェイト１３ｂ及び１３
ｄがそれぞれ回転中心２２の反対側に取り付けられてい
るため、遠心力が逆方向に働いて相殺される。これによ
りチャック爪１２ａ、１２ｂが外側に拡がらず、半導体
ウェーハ１の脱落が防止される。

水滴を除去し終わった後、再び圧縮空気か空気シリンダ
１４ａ、１４ｂ内に送り込まれると、チャック爪１２ａ
、１２ｂが外側に開き、半導体ウェーハ１の保持が解除
される。

このように第１の実施例によれば、機械的な弾性力によ
って半導体ウエーノ＼１の外縁部を両端からはさむよう
にして保持するため保持力が高く、真空圧によって吸着
していた場合のような、保持力の低下といった問題が解
消される。従って半導体ウェーハの大口径化に対しても
、対応か可能である。

さらに、ウェーハの外縁部のみで保持するため、表面の
みならず裏面の水滴をも除去することができ、半導体ウ
ェーハの両面の洗浄が可能となる。

また空気シリンダ１４ａ、１４ｂ内に圧縮空気を送り込
むことによって、ウェーハの保持を容易に解除すること
ができるため、作業性を向上させることが可能である。

次に第２の実施例について、その構成を示す第３図及び
その平面図である第４図を用いて説明する。

この実施例は第１の実施例に対し、搬送装置におけるガ
イドレール４２とチャック部１１とが］・渉しないよう
に、チャック本体１１の停止方向を一定にさせる停止位
置制御部をさらに有したものである。第１の実施例と同
じ構成要素については、同一の番号を付して説明を省略
する。

ガイドレール４２は半導体ウェーハ１を載せて搬送する
もので、搬送中はガイドレール間の狭いＢの位置にあり
、搬送後はへの位置に平行移動する。円板９はモータ５
の回転軸５ａに連結されており、円周上に溝３１ａを有
している。センサ３２は透過型フォトセンサであって円
板３１の外周をはさむように設けられ、円板３１が回転
して溝３１ａを光が通過した時点でオン状態となる。

この溝３１ａの位置はチャック本体１１の方向性と関連
を持たせてあり、第４図のように、ガイドレール４２が
Ｂの位置にあるときであってもチャック本体１１が干渉
しない方向にあるときに、センサ３２によって検出され
るような位置となっている。電磁クラッチ３４はタイミ
ングベルト３３によって回転軸５ａに連結されており、
モータ５の回転の検出を行う。回転中はクラッチは切れ
た状態であり、回転が停止した時点で繋がる。パルスモ
ータ３５は電磁クラッチ３４が繋がると駆動を開始し、
電磁クラッチ３４、タイミングベルト３３を介して、セ
ンサ３２が溝３１ａを検出するまでチャック本体１１を
回転させるものである。

このような構成を有した第３の実施例における、停止位
置の制御動作について説明する。Ｂの位置にあるガイド
レール４２上に搭載された半導体ウェーハ１１が、チャ
ック本体１１の上面の位置まで搬送されてくる。この段
階では、処理容器３はガイドレール４２に干渉しないよ
うに、下方に位置している。またチャック本体１１は後
述するような動作によって、第４図に示されたようなガ
イドレール４２と干渉しない方向に停止している。

ガイドレール４２が下方に降りて、チャック爪１２ａ、
１２ｂの凹部の位置まで半導体ウェーハ１が案内され、
第１の実施例と同様にして保持される。ガイドレール４
２がＢの位置に移動した後、第３図に示された位置まで
処理容器３が上方に移動する。モータ５が回転し、半導
体ウェーハ１の表面の水滴の除去が終了すると、この回
転が停止される。この停止を検知した電磁クラッチ３４
が繋がり、パルスモータ３５が回転を開始する。パルス
モータ３５はセンサ３２と連動しており、センサ３２が
円板３１の溝３１ａを検出すると回転を停止する。これ
によりチャック本体１１は、ガイドレール４２がＢの位
置にあるときでも干渉しない方向に停止する。ここで直
接モータ５の回転を制御せずに、パルスモータ３５を用
いてチャック本体１１の停止位置を制御しているのは、
通’ｊｉ’ｚの駆動用モータでは回転後に一定の位置に
正確に停止させることは困難だからである。

この後、処理容器３が下方に移動する。ガイドレール４
２がＡからＢの位置に移動した後、上昇して半導体ウェ
ーハ１を搭載し、所定の場所へ搬送する。

このように第２の実施例によれば、チャック本体１１の
停止位置を制御することによって、ガイドレールと干渉
しないようにすることができる。

上述の実施例はいずれも一例であって、本発明を限定す
るものではない。たとえば、第１及び第２の実施例では
、共に半導体ウニ／＼の解除を空気シリンダに圧縮空気
を送ることにより行っているが、必ずしもこのような構
成とする必要はなく、作業者がチャック爪を外側に開く
ように操作させるものであってもよい。また弾性体とし
てばねを用いているが、ゴム等地のものであってもよい
。

カウンタウェイトは遠心力によってチャック爪か開くの
を防止する効果があるが、チャック爪の小量が軽い場合
や、弾性体の押圧力が高い場合等ではなくともよい。実
施例はいずれもチャック爪を二つイイしているが、三つ
以上有するものであってもよい。

また第２の実施例は、チャック本体と搬送機（Ｉ′４の
ガイドレールとの干渉を回避するためにチャック本体の
停止位置を制御しているが、搬送機構に限らず他の周辺
の装置との干渉を回避するものであってもよい。またこ
のような停止位置制御部は、必ずしも有する必要はない
。チャック本体の形状や搬送機構の構造によって、チャ
ック本体がどの位置で停止しても搬送機構と干渉する虞
れがない場合には、必要ではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、チャック本体の表面より
半導体ウェーハが離れた状態でウェーハ外縁部をチャッ
ク爪により支持し、このチャック爪を弾性体により押圧
することによってウェーハを保持するものであるため、
機械的な弾性力によって確実に保持することができ、し
かもウェーハ外縁部のみが接触するためウェーハ両面の
水滴除去が可能である。

空気シリンダを有し、このシリンダ内に圧縮空気を送り
込んでチャック爪を半径方向外方に移動させる場合には
、容易にウェーハの保持を解除することができ、作業性
が向上する。

チャック爪がカウンタウェイトををする場合は、回転中
にカウンタウェイトの発生する遠心力によってチャック
爪に生じる遠心力が相段されてチャック爪が外側に開か
ず、ウェーハの脱落が防止される。

さらに、停止位置制御部によってチャック本体の停止位
置が制御される場合は、チャック本体は一定の方向を向
くように停止するため、搬送機構等の他のものとの干渉
が回避される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す断面図、第
２図は第１図の平面図、第３図は本発明の第２の実施例
の構成を示す断面図、第４図は第３図の平面図、第５図
は従来の半導体ウェーハ支持装置の構成を示す断面図、
第６図は第５図の平面図である。 １・・・半導体ウェーハ、３・・・処理容器、４・・・
バキューム管、５・・・モータ、１１・・・チャック本
体、１２ａ、１２ｂ・・・チャック爪、１３ａ、１３ｂ
。 １３ｃ、１３ｄ・・・カウンタウェイト、１４ａ１４ｂ
・・・空気シリンダ、１５ａ、１５ｂ・・・圧縮ばね、
１６・・・空気通路、１７・・・取り付は金具、１８・
・・机、１つ・・・エアシール、２１ａ、２１ｂ・・・
ピストン、３１・・・円板、３２・・・センサ、３３・
・・タイミングベルト、 ３４・・・電磁クラッチ、 ノマルス モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、チャック本体と、半径方向上を動くように前記チャ
   ック本体に支持された少なくとも２つのチャック爪と、
   このチャック爪をそれぞれ半径方向内方に押圧する弾性
   体と、前記チャック本体を回転し得るように支持するチ
   ャック本体支持部とを備え、 前記チャック本体表面より離れた位置に半導体ウェーハ
   が保持されるように、前記チャック爪の内側に半導体ウ
   ェーハの外縁部を支持する凹部をそれぞれ設けたことを
   特徴とする半導体ウェーハ保持装置。 ２、半径方向上に相互に中心を向かい合うように位置し
   た少なくとも２つの空気シリンダを有するチャック本体
   と、前記空気シリンダ内にそれぞれ挿入され、半径方向
   に動くピストンと、このピストンをそれぞれ半径方向内
   方に押圧する弾性体と、前記チャック本体より突出する
   前記ピストンに固着されたチャック爪と、前記空気シリ
   ンダ内に、前記ピストンを半径方向外方に押圧する圧縮
   空気を送り込む圧縮機と、前記チャック本体を回転し得
   るように支持するチャック本体支持部とを備え、前記チ
   ャック本体表面より離れた位置に半導体ウェーハが保持
   されるように、前記チャック爪の内側に半導体ウェーハ
   の外縁部を支持する凹部をそれぞれ設けたことを特徴と
   する半導体ウェーハ保持装置。 ３、前記チャック爪は、それぞれ回転中心の反対側に設
   けられて回転によって前記チャック爪に生じる遠心力と
   は向きが異なる遠心力を発生するカウンタウェイトを有
   したことを特徴とする請求１又は２項記載の半導体ウェ
   ーハ保持装置。 ４、前記チャック本体と共に回転する平板と、前記平板
   の回転円周上に設けられ、前記チャック本体の方向性と
   関連した前記平板上の所定の箇所を検知するセンサ部と
   、前記センサ部が前記箇所を検知するまで前記チャック
   本体を回転させた後停止させることによって、前記チャ
   ック本体を一定の方向に停止させる停止位置制御部とを
   さらに備えたことを特徴とする請求１、２又は３項記載
   の半導体ウェーハ保持装置。