JPH04372150A - ウェーハシールリング着脱装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造装置
に関するもので、特にウェーハ表面処理工程において、
ウェーハ外周縁を処理しないようにするため外周縁をマ
スクするウェーハシールリングを、被処理ウェーハに、
着脱するために使用する装置である。

【０００２】

【従来の技術】ウェーハ表面処理工程のうち、例えば液
相成長法による酸化膜形成等においては、ウェーハ外周
縁に酸化膜を堆積したくない場合がある。このようにウ
ェーハ表面処理工程で、ウェーハの外周縁を処理しない
ようにする場合には、従来技術では例えば図６に示すウ
ェーハシールリング１が使用される。

【０００３】同図（ａ）は従来のウェーハシールリング
１の平面図、同図（ｂ）は断面図である。該リング１は
、ゴム製の円形のリング本体１ａと、内周壁に設けられ
た円環状の溝１ｂとからなる。ウェーハ表面処理に際し
ては、被処理ウェーハの外周縁を、ウェーハシールリン
グ１の環状溝１ｂ内に嵌め込み、ウェーハ外周縁をシー
ルした状態で、例えば処理液等に浸漬して、ウェーハ表
面処理が行なわれる。

【０００４】しかしながら従来技術では、ウェーハシー
ルリングの内周壁の溝にウェーハを着脱するのに、人間
の手作業によりこれを行なっている。このため内周壁の
溝にウェーハを嵌め込むには、人間の手によってリング
の全周を引っ張って内径Ｄをウェーハの外径より大きく
拡げて嵌め込まなければならない。しかし引っ張られる
ことによって溝の開口幅Ｗ（図６（ｂ）参照）を閉じて
しまうので、溝も拡げないとウェーハを容易には、嵌め
込めない。人間が手によって行なうとすると、リングを
拡げながら溝も拡げるのは手間がかかる上、人間の手で
長い時間、ウェーハを取り扱っていると、ウェーハが汚
れるおそれがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ウェー
ハ表面処理工程で、ウェーハの外周縁を処理しないよう
にするためには、外周縁をシール（またはマスク）する
ウェーハシールリングをウェーハに着脱する必要がある
。従来この作業は、人間の手作業により行なわれている
ので作業に手間がかかり、かつウェーハを汚染するおそ
れがある。

【０００６】本発明の目的は、ウェーハにウェーハシー
ルリングを着脱する作業において、人手作業をできるだ
け減少し、ほぼ自動で簡単にかつ素早く着脱でき、また
ウェーハを汚染するおそれが少ないウェーハシールリン
グの着脱装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のウェーハシール
リング着脱装置は、（ａ）ゴム製のリングから成り、該
リングの内周壁の全周にわたり掘られた半導体ウェーハ
の外周縁を挟みかつシールするための環状溝と、該リン
グに埋設または付設され、前記溝の開口幅を温度変化に
より増減させる構造物、例えばＵ字型形状記憶合金ワイ
ヤ１２（図３ないし図５参照）と、該リングに埋設また
は付設され該リングの内径を温度変化により前記ウェー
ハの外径より大きくしたり小さくしたりすることのでき
る構造物、例えばギャザー状形状記憶合金リングワイヤ
１３（図３ないし図５参照）とを有するウェーハシール
リングを、前記半導体ウェーハに着脱する装置であって
、（ｂ）ウェーハシールリングを載置する面と、該リン
グの温度を変化して前記溝の開口幅及び該リング内径を
増減する温度調節手段と、ウェーハ載置台が通過できる
中空部とを有する環状の温度調節板（例えば図１の符号
２５）と、（ｃ）ウェーハシールリングを装着または非
装着のウェーハを載置するウェーハ外径より小さい外径
のウェーハ載置台（例えば図１の符号２６）と、前記温
度調節板の中空部を通過して上下動する昇降機構（例え
ば図１の符号２７）とを有するエレベータ（例えば図１
の符号２８）と、（ｄ）前記温度調節板上に載置された
前記ウェーハシールリングを上部より覆うシールリング
ガイド（例えば図１の符号２９）とを、具備することを
特徴とするウェーハシールリング着脱装置である。

【０００８】

【作用】上記ウェーハシールリングは、例えば形状記憶
合金ワイヤから成る構造物を埋設または付設しているの
で、加熱・冷却で２つの異なる第１及び第２の形状を繰
り返して持たせることができる。すなわち本発明におけ
るウェーハシールリングの第１の形状は、該リング内径
がウェーハ外径より大きく、該リング内周壁の溝の開口
幅がウェーハ外周縁を容易に挿入できる幅を持ち、該リ
ングをウェーハに着脱する作業時に必要とする形状であ
る。ウェーハシールリングの第２の形状は、該リング内
径がウェーハ外径より小さく、該リング内周壁の溝の開
口幅がウェーハ外周縁と溝とが密着する幅を持ち、該リ
ングの着脱作業以外の時に必要とする形状である。

【０００９】上記（ｂ）記載の環状の温度調節板は、載
置された上記ウェーハシールリングの温度を変化し、該
リングをウェーハに着脱する都度、該リングの形状を第
１の形状または第２の形状にする作用を持つ。

【００１０】上記（ｃ）記載のエレベータの載置台にお
いては、ウェーハ外周縁を載置台から外方に突出させて
、ウェーハシールリングの着脱操作を載置台が妨げない
ようにするため、載置台の外径は、搭載するウェーハの
外径より十分小さくする。エレベータの昇降機構は、ウ
ェーハシールリングの着脱操作時に、該リング内周壁の
環状溝とウェーハ載置台より外方に突出するウェーハ外
周縁とが、該リングの形状変化により、対向する位置ま
たは溝にウェーハが挟まる位置すなわちシールリングを
着脱する位置にウェーハを配置する作用と、ウェーハを
載置台にロード・アンロードする位置に昇降する動作を
行なう。

【００１１】上記（ｄ）記載のシールリングガイドは、
温度調節板面に載置されたウェーハシールリングの中心
位置が、温度変化により該リングが変形しても、ずれな
いようにガイドする作用を持つ。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。図３は、本発明に使用するウェーハシール
リングの前記第２の形状（低温時）を示す模式的な平面
図である。図４は、図３に示すウェーハシールリングの
第１の形状（高温時）を示す模式的な平面図である。ま
た図５は、ウェーハシールリングの部分拡大断面図で、
実線で第２の形状、破線で第１の形状を示す。

【００１３】このウェーハシールリング１１は、シリコ
ーンゴム等のゴム製のリングから成り、該リング１１の
内周壁１６の全周にわたり環状の溝１５が形成されてい
る。溝１５は、半導体ウェーハ１４（便宜上露出面に斜
線を施す）の外周縁を挟み、この部分をマスクするため
に設けられる。また該リング１１には、溝１５の開口幅
Ｗを温度変化により増減させる構造物、すなわち複数の
Ｕ字型の形状記憶合金ワイヤ１２が埋設されている。Ｕ
字型ワイヤ１２は、図３または図４に示すように放射状
に、しかも図５に示すように内周壁面の溝１５を囲むよ
うに埋め込まれている。また該リング１１には、その内
径を、温度変化により、ウェーハの外径より大きくした
り小さくしたりすることのできる構造物、すなわちギャ
ザー状（円周にひだをつけた形）の形状記憶合金リング
ワイヤ１３が埋め込まれている。

【００１４】本実施例においては、形状記憶合金として
は、Ｎｉ４９％〜５１％、残Ｔｉの組成のＴｉ−Ｎｉ系
合金を使用し、ギャザー状リングワイヤ１３の変態温度
を約７０℃〜８０℃とし、Ｕ字型ワイヤ１２の変態温度
は、ギャザー状リングワイヤ１３の変態温度より５℃〜
１０℃ほど下に設定しておく（例えばＮｉの組成比を０
．１％増加すると変態温度は約３〜４％高くなる）。 Ｕ字型ワイヤ１２は、図５の破線で示す形（第１の形状
）に記憶させ、埋め込む時は実線で示す形（第２の形状
）にする。またギャザー状のリングワイヤ１３は、図４
に示す状態（第１の形状）に記憶させ、埋め込む時は、
ひだのピッチを短縮した図３に示す形（第２の形状）に
加工しておく。

【００１５】以上のような実施例のウェーハシールリン
グ１１を装着したウェーハから該リング１１を離脱する
には次のようにする。ウェーハを嵌め込んだ状態のまま
ウェーハシールリング１１の温度を上昇する。まず変態
温度の低いＵ字型のワイヤ１２が図５の破線で示すよう
に変形して溝１５を開く。さらに温度が上がるとギャザ
ー状のリングワイヤ１３が、図４に示すようにひだのピ
ッチが拡大し、リング１１を押し開き、リング１１の内
径はウェーハの外径より大きくなり、リングはウェーハ
から離れる。

【００１６】リング１１をウェーハに嵌め込む場合は、
これとまったく逆でリング１１を加熱し、ギャザー状の
リングワイヤ１３の変態温度以上に温度を上げ、図４に
示すようにリング１１の内径をウェーハ１４の外径より
大きくすると共に、リング１１の内周壁の溝１５の開口
幅Ｗを図５の破線で示すように拡げる。次にリング１１
の中空部に、これと同芯になるようにウェーハ１４を置
く。この状態でリング１１を冷やしてゆく。温度がギャ
ザー状リングワイヤ１３の変態温度以下になると、まず
リングワイヤ１３が変形して、図３に示すように、収縮
して、ウェーハ外周縁を嵌め込む。この時、Ｕ字型のワ
イヤ１２の形状は変わらないので溝は開いているから、
ウェーハ外周縁を容易に嵌め込むことができる。そして
、さらに冷えて、温度がＵ字型のワイヤ１２の変態温度
より下がると、ワイヤが変形して溝が閉まり、ゴムの力
でリング１１の溝１５は、ウェーハの外周縁に密着する
。

【００１７】図１及び図２は、本発明のウェーハシール
リング着脱装置の構成例とその動作の概要を説明するた
めの模式図である。

【００１８】ウェーハシールリング着脱装置は大別して
、温度調節板２５、エレベータ２８、シールリングガイ
ド２９及びこれらを搭載するフレーム３０等により構成
される。

【００１９】温度調節板２５は、その主面上にそれぞれ
図１に示すようにウェーハ１４に装着されていないウェ
ーハシールリング１１または図２のようにウェーハ１４
に装着されたウェーハシールリング１１を載置する。又
温度調節板２５は、その内部に図示してないが温度調節
手段を内蔵し、載置するウェーハシールリング１１の温
度を変化して、リング１１の溝の開口幅及びリング内径
を増減する。また中央部にウェーハ載置台２６が通過で
きる中空部を持っている。

【００２０】エレベータ２８は、ウェーハシールリング
１１を装着したウェーハ１４（図２）または装着しない
ウェーハ１４（図１）を載置し、かつウェーハ外径より
小さい外径を有するウェーハ載置台２６と、載置台２６
を保持するシャフト２７ｂ及び載置台２６を上下に移動
できるシリンダー２７ａとを持つ昇降機構２７等とから
成っている。

【００２１】シールリングガイド２９は、温度調節板２
５上に載置されたウェーハシールリング１１を上部より
覆うように複数箇所に設けられる。シールリングガイド
２９は、ウェーハシールリング１１の中心軸が温度調節
板２５の中心軸とほぼ一致するように載置されると共に
、リング１１が温度変化により変形しても中心軸がずれ
ないように、リング１１の載置位置をガイドする。また
シールリングガイド２９は、リング１１を上から圧接し
、リング１１を温度調節板２５に密着し、熱伝導を良く
する作用もある。

【００２２】次に上記構成のウェーハシールリング着脱
装置の動作について説明する。まずウェーハ１４にウェ
ーハシールリング１１を装着する動作について説明する
。図１において、エレベータ２８を上昇させ、ウェーハ
をロード・アンロードする位置（以下ウェーハセットポ
ジションと呼ぶ）３２につけると、図示してないがロー
ダーによりウェーハ１４がウェーハ載置台２６に置かれ
る。あらかじめウェーハシールリング１１を、温度調節
板２５上に載置し、上からシールリングガイド２９で押
さえ、温度調節板２５により加熱し、第１の形状として
おく。次にエレベータ２８は下降してシールリング１１
を着脱する位置（以下シールリング着脱ポジションと呼
ぶ）３１につく。図２において、温度調節板２５により
ウェーハシールリング１１は冷却され、リング１１は収
縮して、その溝はウェーハ外周縁を挟み、さらに冷却す
ると溝は閉じ、ウェーハシールリング１１はウェーハ１
４に装着される。シールリングガイド２９をはずし、エ
レベータ２８を上昇し、ウェーハセットポジション３２
につけ、図示してないがアンローダーにより、ウェーハ
載置台２６より、リング１１を装着したウェーハ１４を
取り上げ、次工程へ送る。

【００２３】次にウェーハに装着されたウェーハシール
リング１１をウェーハ１４から離脱する動作について説
明する。図２において、エレベータ２８が上昇してウェ
ーハセットポジション３２につくと、ウェーハシールリ
ング１１を装着したウェーハ１４がセットされ、再び下
降してシールリング着脱ポジション３１につく。この時
ウェーハシールリング１１は温度調節板２５に接し上か
らシールリングガイド２９によって押さえられる。．次
に図１において、温度調節板２５がウェーハシールリン
グ１１を温めることにより、ウェーハシールリング１１
が変形してウェーハ１４から離脱する。分離したウェー
ハ１４はエレベータ２８によって上昇し、ウェーハセッ
トポジション３２にセットされ、次工程へ搬送される。

【００２４】上記実施例においては、ウェーハシールリ
ングの形状を温度変化により変形させる構造物としてＴ
ｉ・Ｎｉ系の形状記憶合金から成るＵ字型のワイヤ及び
ギャザー状のリングワイヤを使用したが、形状記憶合金
の種類や構造物の形状は、上記実施例に限定されない。 例えば熱膨張係数の異なる２種類の金属板を接着加工し
たバイメタル等の使用も考えられる。

【００２５】上記実施例のウェーハシールリング着脱装
置は、温度調節板によってウェーハシールリングを加熱
、冷却して着脱するので、人間が手によって着脱させる
よりも素早く確実に着脱でき、またウェーハが汚染され
るおそれも少ないという効果が得られた。

【００２６】

【発明の効果】これまで詳述したように、本発明により
ウェーハにウェーハシールリングを着脱する作業におい
て、人手作業を減少し、ほぼ自動で、簡単にかつ素早く
着脱でき、またウェーハを汚染するおそれが少ないウェ
ーハシールリング着脱装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウェーハシールリング着脱装置の構成
の概要と着脱動作の一部を説明するための模式図である
。

【図２】本発明のウェーハシールリング着脱装置の着脱
動作の他の部分を説明するための模式図である。

【図３】本発明で使用するウェーハシールリングの第２
の形状を示す模式的な平面図である。．．

【図４】本発
明で使用するウェーハシールリングの第１の形状を示す
模式的な平面図である。

【図５】図３または図４で示すウェーハシールリングの
部分拡大断面図である。

【図６】従来のウェーハシールリングを示す図で、同図
（ａ）は平面図、同図（ｂ）は断面図である。

【符号の説明】

１１　　本発明のウェーハシールリング１２　　Ｕ字型
形状記憶合金ワイヤ １３　　ギャザー状形状記憶合金リングワイヤ１４　　
半導体ウェーハ １５　　ウェーハシールリング内周壁の環状溝２５　　
温度調節板 ２６　　ウェーハ載置台 ２７　　昇降機構 ２８　　エレベータ ２９　　シールリングガイド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）ゴム製のリングから成り、該リング
   の内周壁全周にわたって掘られた半導体ウェーハの外周
   縁を挟むための環状溝と、該リングに埋設または付設さ
   れ前記溝の開口幅を温度変化により増減させる構造物と
   、該リングに埋設または付設され該リングの内径を温度
   変化により前記ウェーハの外径より大きくしたり小さく
   したりすることのできる構造物とを有するウェーハシー
   ルリングを、前記ウェーハに着脱する装置であって、（
   ｂ）ウェーハシールリングを載置する面と、該リングの
   温度を変化して前記溝の開口幅及び該リング内径を増減
   する温度調節手段と、ウェーハ載置台が通過できる中空
   部とを有する環状の温度調節板と、（ｃ）ウェーハシー
   ルリングを装着または非装着のウェーハを載置するウェ
   ーハ外径より小さい外径のウェーハ載置台と、前記温度
   調節板の中空部を通過して上下動する昇降機構とを有す
   るエレベータと、（ｄ）前記温度調節板上に載置された
   前記ウェーハシールリングを上部より覆うシールリング
   ガイドとを、具備することを特徴とするウェーハシール
   リング着脱装置。