(57)【要約】【課題】  半導体基板が大型化し且つ薄くなって表面が反ってしまうような状態でも確実に吸着することができ、半導体基板を処理する吸着ステージへセットすることが容易であり、半導体基板の表面汚染を著しく少なくできる半導体基板吸着ハンド及びその操作方法を提供する。【解決手段】  半導体基板吸着ハンドは、アーム１に支持され、半導体基板１５を保持するチャック１０と、チャック中央部に設けられ半導体基板を真空吸着する基板吸着部１１と、チャック周辺部に設けられ半導体基板の周辺部を抑える複数のピン８とを備え、基板吸着部には、先端部の径が他の部分より小さい複数の突起が植設され、半導体基板を吸着する際には、先端部が半導体基板に接触するように構成されている。このハンドを用いて半導体基板を平面状に修正しながら吸着する。【選択図】  図１
2006019566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アームに支持され、半導体基板を保持するチャックと、
前記チャック中央部に設けられ前記半導体基板を真空吸着する基板吸着部と、
前記チャック周辺部に設けられ前記半導体基板の周辺部を抑える複数のピンとを具備し、
前記基板吸着部には、先端部の径が他の部分より小さい複数の突起が植設され、前記半導体基板を吸着する際には、前記先端部が前記半導体基板に接触するように構成されていることを特徴とする半導体基板吸着ハンド。
【請求項２】
前記チャックに保持される半導体基板は、オリフラを有しており、前記ピンは、前記半導体基板の周辺部であるが前記オリフラより内側に当接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板吸着ハンド。
【請求項３】
前記半導体基板は、平面状に修正しながら前記基板吸着部に吸着されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体基板吸着ハンド。
【請求項４】
前記ピン及び前記基板吸着部の硬度は、前記半導体基板の硬度と等しいかそれより大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体基板吸着ハンド。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体基板吸着ハンドを用いて反った半導体基板を操作する際に、前記ピン及び前記基板吸着部を用いて、前記半導体基板を平面状に修正しながら吸着することを特徴とする半導体基板吸着ハンドの操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体製造技術において、ウェハ（半導体基板）を処理するためにこれを保持し、所定の位置に搬送する半導体基板吸着ハンドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板は、結晶成長により得られたインゴットをスライスしてウェハ状に形成され、そこに集積回路等が作り込まれた半導体素子が形成される。この様な半導体素子を形成するため、ウェハ（以下、半導体基板という）は、半導体基板吸着ハンドにより素子形成のための処理台（吸着ステージ）に搬送されて、その上に載置される。
従来の半導体基板吸着ハンドは、真空吸着により半導体基板を保持するバキュームパットを２つあるいはそれ以上備えている。半導体基板は、バキュームパットで保持されながら、吸着ステージの所定の位置に載置される。載置された半導体基板は、真空引きされて処理終了まで吸着ステージに保持され固定される。
近年、ウェハ状の半導体基板の径が大きくなるとともに厚さが５０μｍ程度にまで薄くなっており、そのために半導体基板の反りが大きくなって、前述した従来技術では搬送トラブルが多くなり、搬送できない状態も発生する。ウェハの径が４、５インチ程度であれば、薄くても、反りが生じてウェハを半導体基板吸着ハンドが吸着する際に吸着できないという問題が生じることはない。しかし、ウェハの径が８インチなどの大型になり、厚さも上記のように薄くなると吸着力などに問題が生じて搬送が難しくなって来る。
【０００３】
このように、半導体基板が反る場合、周辺部分が下がって、上に反る場合と、周辺部分が上がって、下に反る場合とがある（図４参照）。通常半導体基板は、フラットな状態であるのでバキュームパットの吸着力は変わらないが、上又は下に反っているとバキュームパットは正確に平坦な面に当接しないので、吸着力が低下する。ひどい場合、半導体基板の反りが大きくなるとバキュームパットに吸着しなくなることがある。反った状態で吸着ステージに半導体基板にセットした場合、半導体基板が反っているので、吸着されない場合も生じる事がある。また、半導体基板を吸着するバキュームパットは、ゴムなど弾性体を用いているが、この様な柔らかい材料で半導体基板表面を吸着すると半導体基板表面にバキュームパット跡が着いて汚染の原因になっていた（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−３０３８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような事情によりなされたものであり、半導体基板が大型化し且つ薄くなって表面が反ってしまうような状態でも確実に吸着することができ、半導体基板を処理する吸着ステージへセットすることが容易であり、また、半導体基板の表面汚染を著しく少なくする事ができる半導体基板吸着ハンド及びその操作方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決するために、本発明の半導体基板吸着ハンドの一態様は、アームに支持され、半導体基板を保持するチャックと、前記チャック中央部に設けられ前記半導体基板を真空吸着する吸着部と、前記チャック周辺部に設けられ前記半導体基板の周辺部を抑える複数のピンとを具備し、前記吸着部には、先端部の径が他の部分より小さい複数の突起が植設され、前記半導体基板を吸着する際には、前記先端部が前記半導体基板に接触するように構成されていることを特徴としている。
また、本発明の半導体基板吸着ハンドの操作方法の一態様は、上記半導体基板吸着ハンドを用いて反った半導体基板を操作する際に、前記ピン及び前記吸着部を用いて、前記半導体基板を平面状に修正しながら吸着することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、反った半導体基板を正確に吸着維持し、吸着ステージに反った半導体基板を確実に吸着することができる。また、反った半導体基板吸着する際に表面を汚染することなく搬送を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、反った半導体基板を吸着維持し、吸着ステージに反った半導体基板を平面状に修正しながら吸着を行うことを特徴としている。また、半導体基板の表面を吸着する際に接触面積を極力小さくし、半導体基板の表面との接触する部品は材料半導体基板と同じ硬度の材料を使用することにより半導体基板を汚染することなく搬送を行うことを特徴としている。
以下、実施例を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、図１乃至図４を参照して実施例１を説明する。
図１は、本発明の実施例１に係る半導体基板吸着ハンドの主要部を示す断面図、図２は、図１に示される半導体基板吸着ハンドを構成する吸着部の平面図及びこの平面図のＡ−Ａ′線に沿う部分の断面図、図３は、半導体基板を保持した図１に示される半導体基板吸着ハンド及びその上のウェハ処理する吸着ステージの主要部を示す部分断面図、図４は、半導体基板を保持した図１に示される半導体基板吸着ハンド及びその上の半導体基板をストックする吸着ステージの主要部を示す部分断面図である。
【０００９】
図１は、半導体基板吸着ハンドの主要部である。半導体基板は、アーム１の先端に取り付けたチャック１０により保持され所定の位置に搬送される。アーム１は、上下動作駆動部（図示しない）と接続され、先端にガイド４が嵌合されている。ガイド４は、ボルト２によりアーム１に固定されている。チャック１０は、中央部分に上下に突出部があり、下の突出部は、リング状の基板吸着部１１を備え、上の突出部は、ガイド４に嵌合されている。ガイド４は、チャック１０の中心部分の上の突出部の回りを抑え、上下動時のガイドを行う。チャック１０の上の突出部は、根元部分の径大部１０ａと先端部分の径小部１０ｂから構成されている。ガイド４は、この径大部１０ａ及び径小部１０ｂに嵌合されている。そして、チャック１０の径大部１０ａは、ガイド４に、スライドベアリング５を介して、ピン７により固定され、カラ３によりガイド４とチャック１０は固定されている。ガイド４が径大部１０ａ及び径小部１０ｂに嵌合されている場合において、径小部１０ｂとガイド４との間にはスペースがあり、そこにスプリング６が収納されている。スプリング６は、チャック１０が半導体基板を押し付けて吸着する時に半導体基板に一定の力を与えるものである。半導体基板に与える力は、２００ｇ〜６００ｇ、例えば、５００ｇが適当である。
【００１０】
チャック１０の周辺部には本発明の特徴であるピン８が取り付けられ、ナット９により固定されている。ピン８は、３乃至４個あるいはそれ以上取り付けられている。ピン８は、チャック１０の半導体基板を吸着する基板吸着部１１が形成される側にその先端が向くように配置され、半導体基板の周辺部を抑えて反りを修正するものである。
【００１１】
また、チャック１０の下の突出部には基板吸着部１１が取り付けられている。基板吸着部１１は、リング状であり、先端部の径が他の部分より小さい複数の突起１２が剣山状に植設され、半導体基板を吸着する際には、先端部が半導体基板に接触するように構成されている。突起１２の先端部の半導体基板に接触する部分は、０．３ｍｍ以下、例えば、０．２ｍｍが好ましい。このような大きさにすると、半導体基板上の０．３ｍｍ以上のごみをさけることができる。また、他の部分の径は、例えば、１．５ｍｍである（図２参照）。この基板吸着部１１の中央部分には、基板吸着部１１を真空にするための空気抜孔１３が形成されている。空気抜孔１３は、チャック１０の上下の突出部を通って排気ポンプ（図示しない）に繋がるアーム１の内部に通じている。リング状の基板吸着部１１は、その径が、例えば、２０ｍｍ〜３０ｍｍである。基板吸着部径が２０ｍｍなら５インチ以上のウェハ（半導体基板）を吸着する（吸着力は５００ｍｍＨｇ程度である）ことができ、基板吸着部径が３０ｍｍなら８インチ以上のウェハ（半導体基板）を吸着することができる。
【００１２】
次に、図３及び図４を参照しながら、半導体基板吸着ハンドを用いた半導体基板の搬送方法を説明する。図４に示す吸着ステージ（２）は、インゴットから切り出されたウェハ（半導体基板）を一時的に保持する台であり、半導体基板を真空引きにより吸引保持している。図３に示す吸着ステージ（１）は、半導体基板に素子形成などの処理を行う処理台である。
【００１３】
吸着ステージ（２）１７に保持されている半導体基板１５は、上方から降下してきたアーム１に支持されたチャック１０の基板吸着部１１に吸着されて吸着ステージ（１）に搬送される。半導体基板１５は、チャック１０周辺部のピン８の存在により、半導体基板１５が上に反っていても下に反っていても安定して吸着保持され搬送される。半導体基板１５を保持したチャック１０は、アーム１により処理台である吸着ステージ（１）１６の吸着面上方から下降される。そして、例えば、図３に示すように下に反っている半導体基板１５を吸着ステージ（１）１６に載置する場合において、アーム１を駆動する駆動源によりチャック１０を降下させていく。半導体基板１５の一部が吸着ステージ（１）１６に接してから更にチャック１０の下降は続き、ピン８が半導体基板１５を平面状に修正しながら、半導体基板１５を吸着ステージ（１）１６に載置する。吸着ステージ（１）は、吸着面１６ａにおいて真空引き（バキューム）が行われて半導体基板１５を吸着保持する。この様に、吸着ステージに下に反っている半導体基板を載置（セット）するときに、半導体基板を平面状に修正しながら載置する為に安定して載置される。
【００１４】
また、例えば、図４に示す様な上に反っている半導体基板を吸着ステージ（１）に載置する場合において、アームを駆動する駆動源によりチャックを降下させていく。降下していく間、上に反っている半導体基板の周辺部は、ピンによって下方に押され、したがって、半導体基板全面は平面状に修正されながら吸着ステージ（１）に接して載置される。吸着ステージ（１）は、吸着面において真空引き（バキューム）が行われてこの様な上に反っている半導体基板を吸着保持する  （図３参照）。この様に、吸着ステージ（１）に上に反っている半導体基板を載置（セット）するときに、半導体基板を平面状に修正しながら載置する為安定して載置される。
また、この実施例では半導体基板との接触面積を極力小さくするために、基板吸着部のリング状の内側は剣山状になっており、先端は先細になっているので、半導体基板表面が汚染されることは少ない。また、半導体基板の表面との接触する部品（例えば、図１に示されるチャック１０とピン８など）の材料は、シリコンなどの半導体基板と同硬度以上の材料を使用することにより転写が少なく半導体基板の汚染が少ないようにすることができる。
【００１５】
このような材料としては、例えば、ＰＥＥＫやセラミックなどがある。ＰＥＥＫは、ビクトレックス社のプラスチック材料であり、ポリアリルエーテルケトンやピーク・リエーテルエーテルケトンなどからなる熱可塑性プラスチックスである。この材料は、シリコンとほぼ同じ硬度を有するので、転写の少ない汚染が生じない部品である。
【実施例２】
【００１６】
次に、図５を参照して、実施例２を説明する。
この実施例は、半導体基板と半導体基板を平面状に修正するピンとの位置関係について説明する。図５は、ウェハ状の半導体基板の平面図であり、半導体基板吸着ハンドのピンが当接している状態を示している。
吸着ステージに保持されている半導体基板１５は、上方から降下してきたアームに支持されたチャック中央部にある基板吸着部に吸着されて吸着ステージに搬送される。半導体基板１５は、チャック周辺部に取り付けられたピン８の存在により、半導体基板１５が上に反っていても下に反っていても安定して吸着保持され搬送される。半導体基板１５を保持したチャックは、アームにより処理台である吸着ステージの吸着面上方から下降される。そして、例えば、図３に示すように下に反っている半導体基板１５を吸着ステージに載置する場合において、アームを駆動する駆動源によりチャックを降下させていく。
【００１７】
半導体基板１５の一部が吸着ステージに接してから更にチャックの下降は続き、ピン８が半導体基板１５を平面状に修正しながら、半導体基板１５を吸着ステージに載置する。吸着ステージは、吸着面において真空引き（バキューム）が行われて半導体基板１５を吸着保持する。この様に、吸着ステージに下に反っている半導体基板を載置（セット）するときに、半導体基板を平面状に修正しながら安定して載置される。そして、半導体基板を平面状に修正しながら安定して載置する為に、例えば、最外周から一定の距離ａより内側にピン８が当接するように構成される。ピン８の数は、この実施例で示した３個に限らない。２個、３個、４個あるいはそれ以上の個数でも良く、半導体基板が平面状に修正しながら安定して載置されるなら幾つでも良い。また、一定の距離ａは、位置合せ等を容易にするフラットな部分を表すオリフラ１４が形成される距離である。即ち、ピン８は、半導体基板の周辺部であるがオリフラ１５ａより内側に当接するように配置されている。このように配置することにより、吸着ステージに半導体基板をセットする時半導体基板を平面状に修正しながら安定して載置することができ、また、反った半導体基板を平面状に修正しながら安定して吸着できる。
【００１８】
本発明の半導体基板吸着ハンドは、このような構成により、反った半導体基板の搬送が可能になり、また、吸着ステージに半導体基板をセットする時に半導体基板を平面状に修正しながら安定して載置でき、さらに、反った半導体基板を平面状に修正しながら安定して吸着を行うことができる。また、半導体基板の表面を吸着する際に接触面積を極力小さくし、且つ半導体基板の表面との接触する部品は材料半導体基板と同じ硬度の材料を使用することにより半導体基板表面を汚染することなく搬送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体基板吸着ハンドの主要部を示す断面図。
【図２】図１に示される半導体基板吸着ハンドを構成する吸着部の平面図及びこの平面図のＡ−Ａ′線に沿う部分の断面図。
【図３】半導体基板を保持した図１に示される半導体基板吸着ハンド及びその上のウェハ処理する吸着ステージの主要部を示す部分断面図。
【図４】半導体基板を保持した図１に示される半導体基板吸着ハンド及びその上の半導体基板をストックする吸着ステージの主要部を示す部分断面図。
【図５】本発明の実施例２に係る半導体基板と半導体基板を平面状に修正するピンとの位置関係について説明する平面図。
【符号の説明】
【００２０】
１・・・アーム    ４・・・ガイド    ６・・・スプリング
８・・・ピン    １０・・・チャック    １１・・基板吸着部
１２・・・突起    １３・・・空気抜孔    １４・・・オリフラ
１５・・・半導体基板    １６、１７・・・吸着ステージ
【図１】
2006019566.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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