JPH06224281A - ウエハ移載用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用中に発生するパーティクル量を低減させ
る。 【構成】 複数の孔を有する治具本体１１と、その治具
本体１１の孔に頭部を上方に突出させて嵌合された複数
のピン状のウェーハ支持体１２を設ける。ウェーハ支持
体１２の少なくともウェーハＷと接触する箇所を、ＣＶ
Ｄ−ＳｉＣまたはＣＶＤ−Ｓｉ₃Ｎ₄からなる膜１４で被
覆する。ウェーハＷは、ウェーハ支持体１２の頭部に設
けた載置面１２ｄ上に載置し、その頭部に設けた係合面
１２ｃに係合して治具本体１１から浮かせて支持できる
ようにする。 【効果】 使用中に発生するパーティクル量がきわめて
少なくなる。熱処理等の以後の工程で歩留りが低下し難
くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体製造装
置に好適に使用できるウエハ移載用治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハ移載用治具は、半導体製造装置に
おいて搬送ロボットのアーム等に接続して使用されてお
り、Ｓｉ等の半導体ウエハを搬送する際に、例えばウエ
ハボートにセットされている半導体ウエハを載せて移動
し、次工程のウエハカセットに差し込んだり固定台に載
せたりする。

【０００３】半導体製造装置に用いられる従来のウエハ
移載用治具としては、細長い板状の治具本体上に、角部
を治具本体より上方に突出させておき、中央の凹部に半
導体ウエハを載置および係合させる構成のものが知られ
ている。

【０００４】この構成のウエハ移載用治具は通常、治具
本体をＡｌ₂Ｏ₃により形成している。また、半導体ウエ
ハが接触するピンの表面を研磨して、例えば表面粗さＲ
ａが０．１μｍ以下となるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のウエハ移載
用治具では、使用中に半導体ウエハが治具本体に接触し
ているので、摩耗によりパーティクルが発生しやすいと
いう問題がある。このパーティクルは半導体ウエハ表面
に付着し、以後の熱処理工程において歩留りを低下させ
るので、できる限り抑制することが望まれる。

【０００６】そこで、この発明の目的は、使用中に発生
するパーティクル量がきわめて少ないウエハ移載用治具
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明のウエハ移載用
治具は、複数の孔を有する治具本体と、ウエハ係合用の
係合部を設けた頭部を上方に突出させて前記治具本体の
孔に嵌合される複数のピン状のウエハ支持体と、前記ウ
エハ支持体の少なくともウエハと接触する箇所に被覆さ
れたＣＶＤ−ＳｉＣおよびＣＶＤ−Ｓｉ₃Ｎ₄のいずれか
一種からなる膜とを備えてなることを特徴とする。

【０００８】前記治具本体の材質は特に限定されない
が、例えばＡｌ₂Ｏ₃、ＴｉＢ₂等のセラミックにより形
成するのが好ましい。

【０００９】前記ピン状のウエハ支持体の基材は、例え
ば黒鉛等のカーボンにより形成するのが好ましい。

【００１０】前記膜のウエハと接触する箇所の表面粗さ
Ｒａは、０．５〜１０μｍの範囲にするのが好ましい。

【００１１】

【作用】この発明のウエハ移載用治具では、ウエハは、
ウエハ支持体に被覆されたＣＶＤ−ＳｉＣまたはＣＶＤ
−Ｓｉ₃Ｎ₄の膜を介して、ウエハ支持体によって本体か
ら浮かせて支持される。

【００１２】ＣＶＤ−ＳｉＣ、ＣＶＤ−Ｓｉ₃Ｎ₄の膜
は、極めて高い硬度と優れた耐摩耗性を有するだけでな
く、極めて高純度であり、しかも表面粗さが０．５〜１
０μｍの範囲に入っている。したがって、使用中にウエ
ハがその膜に接触しても、その接触によって膜あるいは
ウエハが損傷または摩耗しパーティクルを発生する恐れ
が少なくなる。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例
を説明する。

【００１４】（第１実施例）図１は、この発明のウエハ
移載用治具を半導体ウエハ用に適用した第１実施例を示
す平面図、図２はその側面図、図３はその部分拡大図で
る。

【００１５】この発明のウエハ移載用治具１０は、Ａｌ
₂Ｏ₃製の矩形板からなる治具本体１１と、治具本体１１
に固定された４個のピン状のウエハ支持体１２を備えて
いる。治具本体１１の一端は取付部１１ａとされ、搬送
ロボットのアーム等に接続するための複数の透孔１３が
形成してある。治具本体１１の取付部１１ａ以外の部分
はウエハ載置部１１ｂとされ、そこに４個のウエハ支持
体１２が固定してある。

【００１６】各ウエハ支持体１２は、図１に示すよう
に、ウエハ載置部１１ｂの各角部に配置してあり、それ
らの間に直径ｄの半導体ウエハＷが嵌合してそのウエハ
Ｗを４箇所で支持するようにしている。これらウエハ支
持体１２の基材は黒鉛製である。

【００１７】ウエハ支持体１２は、図３に明瞭に示して
いるように、円柱形の嵌合部１２ａと、嵌合部１２ａの
直径よりも大きい直径を持つ円板の一部を円弧状に切欠
した形状の支持部１２ｂとから成っている。嵌合部１２
ａは、治具本体１１に形成した透孔に嵌合され、ウエハ
支持体１２を治具本体１１に固定している。支持部１２
ｂは治具本体１１の上面よりも突出している。

【００１８】各ウエハ支持体１２は、支持部１２ｂの切
欠部を内側に向けて固定してある。切欠によって形成さ
れた平坦な載置面１２ｄは、ウエハＷの下面に接触して
これを支持する。切欠によって形成された凹円筒面状の
係合面１２ｃは、ウエハＷの外側面に接触してこれが治
具本体１１の上面に沿って移動するのを防止し、ウエハ
Ｗの位置決めをする。このため、係合面１２ｃの曲率半
径は、ウエハＷの外側面のそれにほぼ合致させている。

【００１９】ウエハ支持体１２の支持部１２ｂは、図３
（ａ）（ｂ）に示すように、表面全体がＶＤ−ＳｉＣの
膜１４によって覆われている。したがって、ウエハ支持
体１２の基材である黒鉛がウエハＷに直接接触すること
はない。ＳｉＣ膜１４の厚さは例えば１０μｍであり、
表面粗さＲａは例えば５μｍである。このＳｉＣ膜１４
は、ＣＶＤ法によって形成・付着したものである。

【００２０】以上の構成を持つウエハ移載用治具１０に
よって半導体ウエハＷを移載する場合、まず、所定箇所
において、ウエハ支持体１２を上に向けて治具本体１１
を水平にする（図２参照）。次に、ウエハＷを治具本体
１１の上方から徐々に下降させるが、このとき、ウエハ
Ｗの中心が４個のウエハ支持体１２の係合面１２ｃによ
って形成される円の中心に一致させておく（図１参
照）。

【００２１】すると、ウエハＷは、各ウエハ支持体１２
の係合面１２ｃの間に入り、図３（ａ）（ｂ）に示すよ
うな状態で係合面１２ｄの上に載る。また、ウエハＷの
外側面は各係合面１２ｃに係合する。こうして、ウエハ
Ｗは４個のウエハ支持体１２によって、治具本体１１か
ら浮いた状態で４箇所で支持され且つ位置決めされる。

【００２２】ウエハＷの載置が終了すると、ウエハ移載
用治具１０を所定の箇所まで移動させた後、載置してい
るウエハＷを所定動作によってウエハカセットに差し込
み、あるいは固定台上に載せる。

【００２３】以上のようにしてウエハＷの移載が終了す
ると、ウエハ移載用治具１０は元の場所に戻り、上記と
同様にして次のウエハＷの移載作業を開始する。以後、
同じ動作を繰り返す。

【００２４】ウエハ移載用治具１０にウエハＷを載せ、
あるいはウエハ移載用治具１０からウエハＷを取り出す
際に、ウエハＷはウエハ支持体１２の支持部１２ｂと接
触ないし摺動することがある。しかし、支持部１２ｂの
ウエハＷとの接触箇所はすべてＣＶＤ−ＳｉＣ膜１４に
より覆われているので、その際にパーティクルが発生す
る恐れはほとんどない。

【００２５】ＣＶＤ−ＳｉＣ膜１４は表面が均一である
ため、従来のようにウエハ支持体の表面を研磨しなくて
も、パーティクルの発生を抑制することができる。

【００２６】（第２実施例）図４は、この発明のウエハ
移載用治具を半導体ウエハ用に適用した第２実施例を示
す平面図、図５はその側面図、図６はその部分拡大図で
ある。

【００２７】第２実施例のウエハ移載用治具２０は、上
述した第１実施例のウエハ移載用治具１０と比べて、ウ
エハ支持体２２の構成が異なっている他は同様の構成で
ある。

【００２８】すなわち、Ａｌ₂Ｏ₃製の矩形板からなる治
具本体２１の取付部２１ａには、搬送ロボットのアーム
等に接続するための複数の透孔２３が形成してあり、治
具本体２１のウエハ載置部１１ｂには、各角部に４個の
ピン状のウエハ支持体２２が固定してある。各ウエハ支
持体２２は、図４に示すように、それらの間に直径ｄの
半導体ウエハＷが嵌合してその半導体ウエハＷを４箇所
で支持するようにしてある。これらウエハ支持体２２は
黒鉛製である。

【００２９】ウエハ支持体２２は、図６に明瞭に示して
いるように、円柱形の嵌合部２２ａと、嵌合部２２ａの
直径よりも大きい直径を持つ第１の円板の上に、その円
板よりも直径の小さい第２の円板が載せられた形状の支
持部２２ｂとから成っている。嵌合部２２ａは、治具本
体２１に形成した透孔に嵌合され、ウエハ支持体２２を
治具本体２１に固定している。支持部２２ｂは治具本体
２１の上面よりも上方に突出している。

【００３０】支持部２２ｂは、直径の小さい第２の円板
を外側に向けて固定してあり、直径の大きい第１の円板
によって形成された平坦な載置面２２ｄは、ウエハＷの
下面に接触してこれを支持する。また、第２の円板によ
って形成された凸円筒面状の係合面２２ｃは、ウエハＷ
の外側面に接触してこれが治具本体２１の上面に沿って
移動するのを防止し、ウエハＷの位置決めをする。こう
して、ウエハＷは４個のウエハ支持体２２によって、治
具本体２１から浮いた状態で４箇所で支持され、且つ位
置決めされる。

【００３１】ウエハ支持体２２の支持部２２ｂの表面
は、図６に示すように、表面全体をＣＶＤ−ＳｉＣ膜２
４によって覆ってある。したがって、ウエハ支持体２２
を形成する黒鉛がウエハＷに直接接触することはない。
ＣＶＤ−ＳｉＣ膜２４の表面は研磨されていない。

【００３２】第１実施例では、ウエハ支持体１２の係合
面１２ｃの両端に鋭利な角１２ｅが存在しているため、
ウエハＷが角１２ｅに接触してパーティクルを発生する
可能性が残る。しかし、第２実施例ではウエハ支持体２
２の係合面２２ｃが凸円筒面状とされ、ウエハＷが摺動
あるいは衝突する箇所に鋭利な角が存在していない。し
たがって、第２実施例のウエハ移載用治具２０は、第１
実施例に比べて、ウエハＷの衝突等によってパーティク
ルが発生する可能性がいっそう少なくなる利点がある。

【００３３】（第３実施例）図７は、この発明のウエハ
移載用治具を半導体ウエハ用に適用した第３実施例を示
す平面図、図８はその側面図、図９はその部分拡大図で
ある。

【００３４】この実施例のウエハ移載用治具３０は、ウ
エハ支持体のさらに他の変形例を示すもので、第２実施
例と同じ治具本体２１を持っている。

【００３５】ウエハ支持体３２は、図９に明瞭に示して
いるように、円板形の嵌合部３２ａと、嵌合部３２ａの
直径よりも大きい直径を持つ第１の円板の上に、その円
板よりも直径の小さい第２の円板が中心を同じくして載
せられた形状の支持部３２ｂとから成っている。嵌合部
３２ａと支持部３２ａも中心を同じくしてあり、また、
嵌合部３２ａと支持部３２ａの第２円板は同じ形状であ
る。

【００３６】嵌合部３２ａは、治具本体２１の透孔に嵌
合され、ウエハ支持体３２を治具本体２１に固定してい
る。支持部３２ｂは治具本体２１の上面よりも上方に突
出している。

【００３７】支持部３２ｂの直径の大きい第１の円板に
よって形成された平坦な載置面３２ｄは、ウエハＷの下
面に接触してこれを支持する。また、第２の円板によっ
て形成された凸円筒面状の係合面３２ｃは、ウエハＷの
外側面に接触してその位置決めをする。ウエハＷは４個
のウエハ支持体３２によって、治具本体２１から浮いた
状態で支持且つ位置決めされる。

【００３８】ウエハ支持体３２の支持部３２ｂの表面
は、図９に示すように、表面全体をＣＶＤ−ＳｉＣ膜３
４によって覆ってある。ＣＶＤ−ＳｉＣ膜３４の表面は
研磨されていない。

【００３９】ウエハ支持体３２は、その中心軸に対して
回転対称形状であり、また上下対称形状でもあるから、
固定時の向きを変えることにより、新たな載置面３２ｄ
と係合面３２ｃが容易に得られる。したがって、処理す
る半導体ウエハの歩留りが向上すると共に、この治具の
寿命が伸びるという利点がある。さらに、ウエハ載置部
３１ｂに固定する際にその向きを考慮する必要がないと
いう利点もある。

【００４０】（第４実施例）図１０は、この発明のウエ
ハ移載用治具を半導体ウエハ用に適用した第４実施例を
示す平面図、図１１はその側面図である。

【００４１】この実施例もウエハ支持体のさらに他の変
形例を示す。ウエハ移載用治具４０は、第２実施例と同
じ治具本体２１を持ち、第２実施例のウエハ支持体２２
と第３実施例のウエハ支持体３２を２個ずつ組み合わせ
て使用したものである。

【００４２】上記第１〜第３実施例では、４個のウエハ
支持体はいずれも同じ形状であるが、この第４実施例の
ように、形状の異なるウエハ支持体を組み合せて構成す
ることもできる。

【００４３】（試験）次に、この発明と従来例との比較
試験を行なった結果を以下に示す。

【００４４】各試料のウエハ支持体の形状は上記第１実
施例と同じ形状とし、その材質をＡｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ−Ｓｉ
Ｃ、Ｓｉおよび黒鉛に変えて作製した。黒鉛材質の試料
についてのみ表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜（厚さ１０μｍ）
を形成した。各試料の表面粗さＲａは下記の値に設定し
た。これら試料を上記第１実施例と同じ形状を持つＡｌ
₂Ｏ₃製の本体に組み込み、Ｓｉウエハの移載作業を行な
って発生するパーティクル数を測定した。その結果は次
の通りである。

【００４５】 表面粗さＲａ（μｍ） 材 質 パーティクル数（個／ウエハ） ０．１ Ａｌ₂Ｏ₃ ７０ ５ Ａｌ₂Ｏ₃ ９０ １０ Ａｌ₂Ｏ₃ １１５ ０．１ Ｓｉ−ＳｉＣ ９０ ５ Ｓｉ−ＳｉＣ １２０ １５ Ｓｉ−ＳｉＣ １５０ ０．１ Ｓｉ ６５ １５ Ｓｉ ２００ ０．０５ Ｃ（ＣＶＤ−ＳｉＣ膜） ４５ ０．５ Ｃ（ＣＶＤ−ＳｉＣ膜） １５ １ Ｃ（ＣＶＤ−ＳｉＣ膜） ７ ５ Ｃ（ＣＶＤ−ＳｉＣ膜） ４ １０ Ｃ（ＣＶＤ−ＳｉＣ膜） １１ １５ Ｃ（ＣＶＤ−ＳｉＣ膜） ５５ この試験結果から、この発明によれば、発生するパーテ
ィクル数が従来例に比べて減少することが分かる。ま
た、その効果の顕著な範囲は、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の表面
粗さＲａが０．５〜１０μｍの範囲であることも分か
る。

【００４６】ウエハ支持体表面の膜をＣＶＤ−ＳｉＣの
代わりにＣＶＤ−Ｓｉ₃Ｎ₄にしても、同様の効果が得ら
れた。

【００４７】ウエハ支持体の形状は、図示したものに限
定されるものではなく、ウエハＷを治具本体１１の表面
から浮かせて支持できるものであれば、任意に変更可能
である。しかし、ウエハＷの支持と位置決めが行なえ且
つウエハＷとの接触面積が小さくなるものが好ましい。

【００４８】また、上記両実施例では、４個のウエハ支
持体１２、２２を設けているが、その個数に制限はなく
例えば３個あるいは５個以上にしてもよい。しかし、好
ましいのは４個である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のウエハ
移載治具によれば、使用中に発生するパーティクル量が
きわめて少なくなる。このため、熱処理等の以後の工程
において歩留りを低下させる恐れがほとんどなくなる。

【００５０】また、使用する高価なウエハ支持体の数を
減らすことができるため、コストを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のウエハ移載用治具の一実施例を示す
平面図である。

【図２】図１のウエハ移載用治具の側面図である。

【図３】（ａ）は図２のＡ部の部分拡大断面図、（ｂ）
は図２のＢ部の部分拡大断面図、（ｃ）はウエハ支持体
の拡大平面図である。

【図４】この発明のウエハ移載用治具の第２実施例を示
す平面図である。

【図５】図４のウエハ移載用治具の側面図である。

【図６】（ａ）は図５のＣ部の部分拡大断面図、（ｂ）
はウエハ支持体の拡大平面図である。

【図７】この発明のウエハ移載用治具の第３実施例を示
す平面図である。

【図８】図７のウエハ移載用治具の側面図である。

【図９】（ａ）は図８のＥ部の部分拡大断面図、（ｂ）
は図８のＤ部の部分拡大断面図、（ｃ）はウエハ支持体
の拡大平面図である。

【図１０】この発明のウエハ移載用治具の第４実施例を
示す平面図である。

【図１１】図１０のウエハ移載用治具の側面図である。

【符号の説明】

１０ ウエハ移載用治具 １１ 治具本体 １１ａ 治具本体の取付部 １１ｂ 治具本体のウエハ載置部 １２ ウエハ支持体 １２ａ ウエハ支持体の嵌合部 １２ｂ ウエハ支持体の支持部 １２ｃ ウエハ支持体の係合面 １２ｄ ウエハ支持体の載置面 １２ｅ ウエハ支持体の角 １３ 透孔 １４ ＣＶＤ−ＳｉＣ膜 ２０ ウエハ移載用治具 ２１ 治具本体 ２１ａ 治具本体の取付部 ２１ｂ 治具本体のウエハ載置部 ２２ ウエハ支持体 ２２ａ ウエハ支持体の嵌合部 ２２ｂ ウエハ支持体の支持部 ２２ｃ ウエハ支持体の係合面 ２２ｄ ウエハ支持体の載置面 ２３ 透孔 ２４ ＣＶＤ−ＳｉＣ膜 ３０ ウエハ移載用治具 ３２ ウエハ支持体 ３２ａ ウエハ支持体の嵌合部 ３２ｂ ウエハ支持体の支持部 ３２ｃ ウエハ支持体の係合面 ３２ｄ ウエハ支持体の載置面 ３４ ＣＶＤ−ＳｉＣ膜 ４０ ウエハ移載用治具 Ｗ 半導体ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土川 千尋 東京都新宿区西新宿１丁目26番２号 東芝 セラミックス株式会社内 (72)発明者 吉田 真史 東京都新宿区西新宿１丁目26番２号 東芝 セラミックス株式会社内 (72)発明者 藤原 馨 東京都新宿区西新宿２丁目３番１号 東京 エレクトロン株式会社内 (72)発明者 松尾 剛伸 東京都新宿区西新宿２丁目３番１号 東京 エレクトロン株式会社内 (72)発明者 後藤 正幸 千葉県東金市小沼田字戌開1573番８ 東芝 セラミックス株式会社東金工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の孔を有する治具本体と、ウエハ係
   合用の係合部を設けた頭部を上方に突出させて前記治具
   本体の孔に嵌合される複数のピン状のウエハ支持体と、
   前記ウエハ支持体の少なくともウエハと接触する箇所に
   被覆された、ＣＶＤ−ＳｉＣおよびＣＶＤ−Ｓｉ₃Ｎ₄の
   いずれか一種からなる膜とを備えてなることを特徴とす
   るウエハ移載用治具。