(57)【要約】【課題】ウェハが破損するのを防止しつつウェハをクランプすることが可能なウェハクランプ装置を提供する。【解決手段】ウェハ位置合わせ装置１は、シリンダ４４と、アーム機構４１〜４３と、を備えている。シリンダ４４は上下方向に延びている。アーム機構４１〜４３は、第１アーム４１ａ，４２ａ，４３ａと、第２アーム４１ｂ，４２ｂ，４３ｂと、ばね４１ｃ，４２ｃ，４３ｃと、を備えている。第１アーム４１ａ，４２ａ，４３ａは、シリンダ４４の上方に載置されたウェハの半径方向に沿って往復移動自在にシリンダ４４に支持される。第２アーム４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、第１アーム４１ａ，４２ａ，４３ａに半径方向に沿って移動自在に嵌合しウェハの周縁に当接する。ばね４１ｃ，４２ｃ，４３ｃは、第１アーム４１ａ，４２ａ，４３ａと第２アーム４１ｂ，４２ｂ，４３ｂとを弾性的に接続する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延びる基体部と、
前記基体部の上方に載置されたウェハの半径方向に沿って往復移動自在に前記基体部に支持された第１アーム部と、前記第１アーム部に前記半径方向に沿って移動自在に嵌合し前記ウェハの周縁に当接する第２アーム部と、前記第１アーム部と前記第２アーム部とを弾性的に接続する弾性部材と、を有する複数のアーム機構と、
を備えているウェハクランプ装置。
【請求項２】
前記アーム機構は、前記弾性部材の付勢力を調節する調節部をさらに有する、
請求項１に記載のウェハクランプ装置。
【請求項３】
前記第２アーム部は、前記半径方向と平行に形成された凹部を有し、
前記第１アーム部は、前記凹部内で前記半径方向に摺動自在に形成された嵌合部を有し、
前記弾性部材は、前記凹部内に収納されたばねである、
請求項１または２に記載のウェハクランプ装置。
【請求項４】
前記基体部の上下方向から見て、複数の前記アーム機構は前記ウェハの周方向に沿って等角度間隔で配置されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載のウェハクランプ装置。
【請求項５】
前記第２アーム部は、前記ウェハの周縁側に位置する端部に、前記ウェハの周縁と当接するクランプ爪が一体に形成されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載のウェハクランプ装置。
【請求項６】
前記第２アーム部は、前記端部が二股に形成されている、
請求項５に記載のウェハクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハをクランプするウェハクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ウェハとは、シリコンの単結晶をスライスしたものである。半導体の製造工程では、ウェハの周縁をクランプしてウェハの位置決めを行う。このようなウェハをクランプするウェハクランプ装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、異なる径のウェハを狭持する場合においても、位置決めの精度を高精度に保つことができるウェハセンタリング装置（ウェハクランプ装置）が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１０７０１８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示すウェハクランプ装置では以下に示す問題点を有していた。
【０００５】
特許文献１に示すウェハクランプ装置では、ウェハとクランプローラが接触した瞬間に、大きな把持力がウェハに加わって破損するおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明では、ウェハが破損するのを防止しつつウェハをクランプすることが可能なウェハクランプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のウェハクランプ装置は、基体部と、複数のアーム機構と、を備えている。基体部は、上下方向に延びる。複数のアーム機構は、第１アーム部と、第２アーム部と、弾性部材と、を有している。第１アーム部は、基体部の上方に載置されたウェハの半径方向に沿って往復移動自在に基体部に支持されている。第２アーム部は、第１アーム部に半径方向に沿って移動自在に嵌合しウェハの周縁に当接する。弾性部材は、第１アーム部と第２アーム部とを弾性的に接続する。
【０００８】
この構成では、各アーム機構における第２アーム部の間にウェハが載置された後に、各アーム機構の第１アーム部がウェハの半径方向に沿って互いに近接する方向に移動すると、第２アーム部も第１アーム部とともに移動し、第２アーム部がウェハの周縁に当接する。このとき、弾性部材の弾性変形により、第２アーム部の移動距離は第１アーム部の移動距離よりも小さくなり、第２アーム部からウェハ周縁に作用する当接力が緩和される。これにより、第２アーム部とウェハ周縁とが接触した瞬間に、ウェハ周縁に加わる当接力が緩和される。
【０００９】
この構成において、アーム機構は、弾性部材の付勢力を調節する調節部をさらに有している。このため、弾性部材の弾性力を調節することができる。
【００１０】
また、第２アーム部は半径方向と平行に形成された凹部を有し、第１アーム部は凹部内で半径方向に摺動自在に形成された嵌合部を有しており、弾性部材は凹部内に収納されたばねであっても良い。ばねの弾性力によって、ウェハ周縁に加わる当接力を緩和することができる。
【００１１】
さらに、基体部の上下方向から見て、複数のアーム機構はウェハの周方向に沿って等角度間隔で配置していても良い。第２アーム部がウェハの周縁と略均等な間隔毎に当接し、ウェハをクランプすることができる。この結果、ウェハを精度良く位置決めすることができる。
【００１２】
なお、第２アーム部は、ウェハの周縁側に位置する端部にクランプ爪が一体に形成されており、クランプ爪がウェハの周縁と当接するようにしても良い。各クランプ爪によってウェハの周縁をクランプすることができる。
【００１３】
第２アーム部は、ウェハの周縁側に位置する端部が二股に形成されていても良い。端部を二股に形成しない場合よりも、より多くのクランプ爪をウェハ周縁と当接させてウェハとクランプ爪が接触する瞬間に、ウェハ周縁に作用する当接力をさらに分散させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、ウェハが破損することを防止しつつウェハをクランプすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態に係るウェハ位置合わせ装置について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、ウェハ位置合わせ装置（ウェハクランプ装置）１の側面図である。ただし、図１では、アーム機構４１について、図２のＡ−Ａ断面で切断した切断面を模式的に示している。また、アーム機構４２について、図２のＢ-Ｂ断面で切断した切断面を模式的に示している。（なお、アーム機構４３について、図２に示すＣ-Ｃ断面も上記Ａ−Ａ断面、Ｂ-Ｂ断面とほぼ同一の形状である。）
図１に示すように、ウェハ位置合わせ装置１は、保持具３、アーム機構４１〜４３、シリンダ（基体部）４４、制御部９０、を備えており、シリンダ４４の上方に載置されたウェハ１００の位置決めを行う装置である。
【００１７】
保持具３は、ベルヌーイ円盤３０と、支持台３０１を備えている。ベルヌーイ円盤３０は、エアの吐出口（図示せず）を複数備えている。そして、ウェハに向けてエアを吐出し、ベルヌーイ効果による負圧およびクッション効果による正圧（以下単に「ベルヌーイ効果」という。）により、ウェハ１００を浮かせる。これにより、保持具３は、ウェハ１００を近接隔離した状態で保持する。
【００１８】
シリンダ４４は、上下方向に延びる筒状のシリンダである。そして、シリンダ４４は、後段にて詳述するアーム機構４１〜４３をウェハ１００と水平な方向へと移動可能な状態で支持している。なお、シリンダ４４は、図示しない回転可能な台座に搭載されている。
【００１９】
アーム機構４１〜４３は、図１に示すウェハ１００の周縁をクランプして位置決めするためのアーム機構である。（ここで、アーム機構４３については、図１において図示を省くが、アーム機構４１、４２と同一のアーム機構である。）
アーム機構４１〜４３は、図２に示すように、第１アーム４１ａ，４２ａ，４３ａ、第２アーム４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ、ばね４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ、調節部４１ｄ，４２ｄ，４３ｄをそれぞれ備えている。そして、上面視において、アーム機構４１〜４３はシリンダ４４を中心として等角度に放射状配置されている。これにより、ウェハ１００をアーム機構４１〜４３によって均等な間隔でクランプすることができる。このため、ウェハ１００の位置決めを精度良く行うことができる。
【００２０】
第１アーム４１ａ，４２ａ，４３ａは、シリンダ４４に支持されており、側面視において一旦略Ｚ字形に折れ曲がってから水平方向（すなわち、ウェハ１００と略並行となる方向）へと延びている。第１アーム４１ａ，４２ａ，４３ａは、シリンダ４４によって水平方向に移動可能な状態に保持されている。そして、ウェハ１００の周縁をクランプする際には、制御部９０によって回転中心３７の方向（すなわち、内側）へと所定の長さだけ移動する。一方、ウェハ１００のクランプを解除する際には、制御部９０によって外側へと移動する。なお、回転中心３７はウェハ位置合わせ装置１の回転軸を示している。（ここで、第１アーム４１ａ，４２ａ，４３ａとシリンダ４４は、ウェハ１００を狭持するチャック機構を形成しているとも表現することもできる。）
第２アーム４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、第１アーム４１ａ，４２ａ，４３ａと長手方向に摺動可能な状態で嵌合しており、ウェハ１００の半径方向外向きの水平方向へと延びている。また、ウェハ１００の周縁近傍に位置する第２アーム４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの先端部は二股に形成されている。そして、ウェハ１００の周縁と当接するその先端には、クランプ爪４１ｅ，４２ｅ，４３ｅがそれぞれ形成されている。これにより、上記先端部を二股に形成しない場合よりもより多くのクランプ爪でウェハ１００をクランプすることができる。このため、クランプする瞬間に、各クランプ爪を介してウェハ１００に作用する当接力を小さくすることができる。
【００２１】
ばね４１ｃ，４２ｃ，４３ｃは、調節部４１ｄ，４２ｄ，４３ｄと第１アーム４１ａ，４２ａ，４３ａとを連接している。これにより、クランプ爪４１ｅ，４２ｅ，４３ｅがウェハ１００と当接した際に大きな当接力がウェハ１００に作用するのを防止している。また、ウェハ位置合わせ装置１では、ばねをウェハ１００の外周側に配置する場合と比較して、回転中心３７に近い位置にばね４１ｃ，４２ｃ，４３ｃを配置している。このため、ウェハ１００をクランプ爪４１ｅ，４２ｅ，４３ｅによってクランプした状態で回転させるような場合において、ばね４１ｃ，４２ｃ，４３ｃに作用する遠心力を小さくすることができる。そのため、ばね４１ｃ，４２ｃ，４３ｃによって、より小さな当接力でウェハ１００をクランプすることができる。このため、クランプ爪４１ｅ，４２ｅ，４３ｅがウェハ１００と当接する当接力を小さくすることができる。
【００２２】
ここで、第１アーム４１ａ、第２アーム４１ｂ、および、ばね４１ｃの構成についてより具体的に説明する。
【００２３】
第１アーム４１ａは、図１および図３に示すように、ウェハ１００の半径方向外側に位置する端部が水平方向に突出して形成されており、側面視において凸形状に形成された嵌合部を有している。これに対し、第２アーム４１ｂは、ウェハ１００の半径方向内側に位置する端部が第１アーム４１ａと水平方向に摺動可能に嵌合するように、側面視において凹形状を有している。さらに、ばね４１ｃは、第２アーム４１ｂの上記凹形状に形成された空間に配置されており、第１アーム４１ａと第２アーム４１ｂとを接続している。なお、第１アーム４２ａ，４３ａ、第２アーム４２ｂ，４３ｂ、ばね４２ｃ，４３ｃについても上記と同様である。
【００２４】
調節部４１ｄ，４２ｄ，４３ｄは、図１に示すように、ウェハ１００の周縁側に位置する第２アーム４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを貫通して設けられており、ばね４１ｃ，４２ｃ，４３ｃの長さを調節する調節機構である。図３に示すように、調節部４１ｄ，４２ｄ，４３ｄは、ばね力調節ねじ５１ａ，５２ａ，５３ａと、調節ブロック５１ｂ，５２ｂ，５３ｂと、を有している。
【００２５】
ばね力調節ねじ５１ａ，５２ａ，５３ａを回転させて調節ブロック５１ｂ，５２ｂ，５３ｂの水平方向の位置を移動させることで、調節ブロック５１ｂ，５２ｂ，５３ｂと連接されているばね４１ｃ，４２ｃ，４３ｃの長さを変更する。これにより、ウェハ１００の径の大きさや、径のばらつきの程度等に応じて、ばね４１ｃ，４２ｃ，４３ｃの長さを調節することができる。
【００２６】
ここで、ウェハ１００をクランプする際のアーム機構４１〜４３の動作についてより具体的に説明する。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、クランプ前のウェハ１００とアーム機構４１〜４３との位置関係を示した図である。ウェハ１００はクランプ爪４１ｅ，４２ｅ，４３ｅとの間に隙間Ｇが開いた状態で載置される。
【００２８】
ウェハ１００をクランプする際には、制御部９０はアーム機構４１〜４３を駆動してシリンダ４４の半径方向内側の水平方向へと所定の長さ（ここでは、隙間Ｇ＋隙間Ｈに相当する長さ）だけ第１アーム４１ａ，４２ａ，４３ａを移動させる。そして、隙間Ｇがなくなるまでは、第２アーム４１ｂ，４２ｂ，４３ｂもシリンダ４４の半径方向内側の水平方向へと同様に移動する。しかし、クランプ爪４１ｅ，４２ｅ，４３ｅがウェハ１００の周縁と当接すると第２アーム４１ｂ，４２ｂ，４３ｂはその位置でそれぞれ停止する。そして、第１アーム４１ａ，４２ａ，４３ａと第２アーム４１ｂ，４２ｂ，４３ｂとを接続しているばね４１ｃ，４２ｃ，４３ｃが隙間Ｈの長さだけ伸びて図３（ｂ）に示す状態になる。このように、クランプ爪４１ｅ，４２ｅ，４３ｅがウェハ１００と当接すると、ばね４１ｃ，４２ｃ，４３ｃが伸びることで第１アーム４１ａを介してウェハ１００の周縁に大きな当接力が作用することを防止している。
【００２９】
このため、ウェハ位置合わせ装置１によれば、再生ウェハのような薄いウェハの位置決めを行う場合や、径にばらつきがあるウェハの位置決めを行う場合にもウェハの破損を防止することができる。
【００３０】
また、ウェハ位置合わせ装置１によれば、ノッチ位置を検出する為にウェハ１００をアーム機構４１〜４３にクランプさせたまま回転させることができるといった効果も得ることができる。
【００３１】
なお、図１に示すように、ウェハ位置合わせ装置１はアーム機構４１〜４３を備えている例を挙げて説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、ウェハ位置合わせ装置１は、アーム機構をさらに備えていても良い。この場合にも、上記実施形態に係るウェハ位置合わせ装置１と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ウェハ位置合わせ装置の全体の構成を示す側面図である。
【図２】ウェハ位置合わせ装置の上面視における各アーム機構とウェハの位置関係を模式的に示す図である。
【図３】ウェハをクランプする際の各アーム機構の動作を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
１−ウェハ位置合わせ装置（ウェハクランプ装置）、  １００−ウェハ、
４１〜４３−アーム機構、４１ａ，４２ａ，４３ａ−第１アーム、４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ−第２アーム、４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ−ばね、４１ｄ，４２ｄ，４３ｄ−調節部、４１ｅ，４２ｅ，４３ｅ−クランプ爪、４４‐シリンダ（基体部）、
５１ａ，５２ａ，５３ａ−ばね力調節ねじ、５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ−調節ブロック、
隙間−Ｇ、隙間−Ｈ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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