(57)【要約】      （修正有）【課題】装置を複雑化及び大型化させることなく，真空ポンプの電源が突然に遮断された場合であっても，半導体ウェハを保持するための真空を供給する基板保持システムを提供する。【解決手段】真空吸着により基板を保持する基板保持機構４０２，４０４，４０６と，前記基板保持機構４０２，４０４，４０６に真空を提供する真空ポンプ１００と，前記真空ポンプ１００の駆動電力を供給する電源と，外部から供給される空気により真空を発生させる真空エジェクタ２００と，前記電源の出力が正常である場合に，前記真空ポンプ１００を前記基板保持機構４０２，４０４，４０６に真空を提供する真空発生源とし，かつ前記電源の出力に異常が発生した場合に，前記真空エジェクタ２００を前記基板保持機構４０２，４０４，４０６に真空を提供する真空発生源とする真空発生源切り替え手段３００，３０２と，を具備する。【選択図】  図１
2004200440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空吸着により基板を保持する基板保持機構と，
前記基板保持機構に真空を提供する真空ポンプと，
前記真空ポンプに駆動電力を供給する電源と，
外部から供給される空気により真空を発生させる真空エジェクタと，
前記基板保持機構に真空を提供する真空発生源を，前記電源の出力が正常である場合には前記真空ポンプとし，前記電源の出力に異常が発生した場合には前記真空エジェクタとするように切り替える真空発生源切り替え手段と，を具備する，
ことを特徴とする基板保持システム。
【請求項２】
前記真空発生源切り替え手段は，
前記真空ポンプと前記基板保持機構とを連通する第１の配管に設けられた第１のバルブと，前記真空エジェクタと前記基板保持機構とを連通する第２の配管に設けられた第２のバルブとから構成されると共に，
前記電源の出力が正常である場合には，前記第１のバルブが開放され，かつ前記第２のバルブが閉鎖され，及び，
前記電源の出力に異常が発生した場合には，前記第１のバルブが閉鎖され，かつ前記第２のバルブが開放される，
ことを特徴とする請求項１に記載の基板保持システム。
【請求項３】
前記第１のバルブ及び前記第２のバルブは，ソレノイドバルブである，ことを特徴とする請求項２に記載の基板保持システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板保持システムに関し，さらに詳細には，半導体素子製造工程において，半導体ウェハを真空吸着保持するための基板保持システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に，半導体素子の製造工程で使用される各種装置においては，半導体ウェハを真空吸着保持する基板保持システムが採用されている。半導体ウェハの研削装置を例に挙げれば，半導体ウェハは，例えば搬送アームの搬送パッド，チャックテーブル，及びスピンナーテーブルなどの基板保持機構により固定され又は搬送される。この基板保持機構は，少なくとも１つの真空ポンプが形成した真空が，真空ポンプと連通された各配管を介して基板保持機構に提供されて，半導体ウェハを真空吸着固定する。また，当然ながら，半導体ウェハの研削装置以外の各種装置においても，半導体ウェハを真空吸着により固定して又は搬送する基板保持機構が採用されている。
【０００３】
しかしながら，通常の真空ポンプ装置は，電源を必要とする摺動部を有しているため，例えば停電などの理由により電源供給が突然に停止した場合には，真空ポンプが作動しなくなってしまう。この結果，従来の真空吸着保持システムでは，真空ポンプの電源が突然に遮断されてしまうと半導体ウェハを真空吸着保持することができずに，半導体ウェハが落下して破壊又は破損してしまう，という問題があった。
【０００４】
このような事態を防止するために，装置内に別途のバックアップ電源とバックアップ用真空ポンプを設置する方法が開示されている（例えば，特許文献１参照）。上記方法では，メインの真空ポンプが突然に停止した場合であっても，バックアップ用の真空ポンプが半導体ウェハを保持するための真空を提供することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２０８０００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の方法では，研削装置内にメインの真空ポンプとメイン電源が設置されているにもかかわらず，さらに新たなバックアップ電源とバックアップ用真空ポンプとを設置しなければならない。このため，研削装置が複雑化，大型化するばかりでなく，生産コストも上昇する，という問題がある。
【０００７】
したがって，本発明の目的は，装置を複雑化及び大型化させることなく，真空ポンプの電源が突然に遮断された場合であっても，半導体ウェハを保持するための真空を供給することが可能な新規かつ改良された基板保持システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点においては，真空吸着により基板を保持する基板保持機構と，前記基板保持機構に真空を提供する真空ポンプと，前記真空ポンプに駆動電力を供給する電源と，外部から供給される空気により真空を発生させる真空エジェクタと，前記基板保持機構に真空を提供する真空発生源を，前記電源の出力が正常である場合には前記真空ポンプとし，前記電源の出力に異常が発生した場合には前記真空エジェクタとするように切り替える真空発生源切り替え手段と，を具備する，ことを特徴とする基板保持システムが提供される。
【０００９】
上記記載の発明では，停電などの理由により電源が突然に遮断された場合には，基板保持機構に対する真空発生源が真空ポンプから真空エジェクタに切り替わるので，半導体ウェハを真空保持した状態を常に維持することができる。さらに，新たなバックアップ電源及び真空ポンプを使用しないので，装置を簡易化，及び小型化でき，生産コストの低減を図ることができる。
【００１０】
また，前記真空発生源切り替え手段は，前記真空ポンプと前記基板保持機構とを連通する第１の配管に設けられた第１のバルブと，前記真空エジェクタと前記基板保持機構とを連通する第２の配管に設けられた第２のバルブとから構成されると共に，前記電源の出力が正常である場合には，前記第１のバルブが開放され，かつ前記第２のバルブが閉鎖され，及び，前記電源の出力に異常が発生した場合には，前記第１のバルブが閉鎖され，かつ前記第２のバルブが開放される，如く構成することができる。
【００１１】
また，前記第１のバルブ及び前記第２のバルブは，ソレノイドバルブである，如く構成すれば，電源が突然に遮断された場合であっても，真空発生源を真空ポンプから真空エジェクタに自動的に切り替えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
まず，図１に基づいて，本実施形態にかかる基板保持システムの概略構成について説明する。なお，図１は，本実施形態にかかる基板保持システムの概略構成を示す説明図である。また，本実施形態においては，基板保持システムを半導体ウェハの研削装置に採用した例により説明する。
【００１４】
本実施形態にかかる基板保持システムは，図１に示すように，真空ポンプ１００と，複数の基板保持機構（例えば搬送アームの搬送パッド４０２，チャックテーブル４０４，及びスピンナーテーブル４０６など）とが，第１の配管３１０を介して真空ポンプ１００と連結されると共に，第２の配管３２０を介して真空エジェクタ２００とも連結されている。さらに，真空ポンプ１００に連結される第１の配管３１０には，第１のソレノイドバルブ３００が設置されており，第１の配管３１０から分岐されて真空エジェクタ２００に連結される第２の配管３２０には，第２のソレノイドバルブ３０２が設けられている。
【００１５】
なお，搬送アームは，カセット内（図示せず）に収容された半導体ウェハ５００が，ベルトコンベアによって１枚ずつ搬出された後，半導体ウェハ５００を水平回転させて，待機領域に移送する装置である。この搬送アームの先端には，吸気作用によって半導体ウェハ５００を真空吸着により固定する搬送パッド４０２が設けられている。また，研削装置のチャックテーブル４０４に搬送する際，洗浄及び乾燥するためのスピンナーテーブル４０６に搬送する際，カセット内（図示せず）に再び搬入する際などにも各々の搬送アームが使用される。
【００１６】
チャックテーブル４０４は，半導体ウェハ５００の裏面を研削するために，半導体ウェハ５００の回路形成面（表面）を真空吸着により固定する装置である。なお，かかる研削工程では，半導体ウェハ５００の裏面は，第１の回転砥石（図示せず）で粗研削された後，第２の回転砥石（図示せず）により仕上げ研削される。
【００１７】
スピンナーテーブル４０６は，研削された半導体ウェハ５００をスピン洗浄した後，エアーを吹き付けてスピン乾燥するために，真空吸着によって固定する装置である。なお，スピン洗浄及びスピン乾燥は，スピンナーテーブル４０６の側部に配設された洗浄水供給ノズル（図示せず）又はエアー供給ノズル（図示せず）から供給された洗浄水又はエアーにより行われる。
【００１８】
このような真空吸着の原理は，半導体ウェハの吸着面側に大気圧よりも低い圧力状態（負圧）を形成することにより，半導体ウェハの他面側が大気圧により押圧されて基板保持機構に固定される，というものである。また，かかる真空吸着力は，半導体ウェハの作用面に対して垂直方向に働き，その大きさは，半導体ウェハの吸着面側とその他面側との圧力差，及び真空吸着力が作用する作用面積とが主要因となっている。従って，このような圧力差が大きくなる程，又は作用面積が大きくなる程，半導体ウェハの真空吸着力は大きくなる。
【００１９】
上記構成の基板保持システムにおいて，通常の状態では，真空ポンプ１００が基板保持機構（搬送アームの搬送パッド４０２，チャックテーブル４０４，スピンナーテーブル４０６）の真空発生源とするために，第１のソレノイドバルブ３００は開放され，かつ第２のソレノイドバルブ３０２は閉鎖されている。
【００２０】
一方，停電などの理由により電源が突然に遮断された場合には，第１のソレノイドバルブ３００及び第２のソレノイドバルブ３０２への通電が停止されるので，第１のソレノイドバルブ３００が閉鎖されると同時に，第２のソレノイドバルブ３０２が開放される。したがって，真空ポンプ１００に連通する第１の配管３１０が閉鎖され，真空エジェクタ２００に連通する第２の配管３２０が開放されて，真空エジェクタ２００が真空発生源となるように自動的に切り替えられる。
【００２１】
このように，本実施形態においては，電源が必要な摺動部を有する真空ポンプ装置は，電源が遮断すると停止してしまうが，摺動部を有しない（即ち，電源を必要としない）真空エジェクタは，電源が遮断されても装置外部から供給された空気（例えば圧縮空気）などにより真空を発生させることができる。したがって，例えば停電などの理由により電源が突然に遮断された場合には，真空ポンプ１００に代えて，真空エジェクタ２００を基板保持機構（例えば搬送アームの搬送パッド４０２，チャックテーブル４０４，スピンナーテーブル４０６）に対する真空発生源とすることができる。
【００２２】
次に，図２〜図４に基づいて，本実施形態にかかる基板保持システムの動作方法について説明する。なお，図２は，本実施形態にかかる基板保持システムの動作方法を示すフローチャートである。
【００２３】
まず，ステップＳ１００で，通常の状態では，基板保持機構の半導体ウェハは，真空ポンプにより真空吸引されて固定又は搬送されている（ステップＳ１００）。かかる基板保持システムの通常の状態を，図３に基づいて，より詳細に説明する。
【００２４】
本実施形態にかかる基板保持システムは，より詳細に図３に示すように，真空ポンプ１００と，基板保持機構（例えば搬送アームの搬送パッド４０２，チャックテーブル４０４，スピンナーテーブル４０６）とが，第１の配管３１０を介して真空ポンプ１００と連結されている。例えば搬送アームの搬送パッド４０２と接続された第１の配管３１０ａと，チャックテーブル４０４と接続された第１の配管３１０ｂと，スピンナーテーブル４０６と接続された第１の配管３１０ｃとが連結されて第１の配管３１０を形成し，当該第１の配管３１０は真空ポンプ１００と連結されている。さらに，第１の配管３１０には，第１のソレノイドバルブ３００及びマニホールド６００が接続されている。本実施形態にかかる真空吸着システムにおいては，通常の状態では，第１のソレノイドバルブ３００は開放されている。
【００２５】
一方，搬送アームの搬送パッド４０２と接続された第１の配管３１０ａからは，第２の配管３２０ａが分岐されて真空エジェクタ２００ａと接続されている。スピンナーテーブル４０４と接続された第１の配管３１０ｂからは，第２の配管３２０ｂが分岐されて真空エジェクタ２００ｂと接続されている。チャックテーブル４０６と接続された第１の配管３１０ｃからは，第２の配管３２０ｃが分岐されて真空エジェクタ２００ｃと接続されている。また，当該第２の配管３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃには，３つの基板保持機構４０２，４０４，４０６に対応するように，第２のソレノイドバルブ３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃが設置されており，通常状態では，第２のソレノイドバルブ３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃは閉鎖されている。
【００２６】
また，各真空エジェクタ２００ａ，２００ｂ，２００ｃは，給気配管２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃから供給された圧縮空気により真空を発生させる装置である。この給気配管２０２には，第３のソレノイドバルブ３０４及びマニホールド６０２が接続されており，第３のソレノイドバルブ３０４は，通常状態では閉鎖されており，圧縮空気の供給が停止されている。
【００２７】
本実施形態にかかる真空吸着システムにおいては，通常の状態では，第１のソレノイドバルブ３００は開放され，かつ第２のソレノイドバルブ３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃは閉鎖されているので，図３中の実線で示すように，真空ポンプ１００が基板保持機構４０２，４０４，４０６に対する真空発生源となっている。
【００２８】
次に，ステップＳ１０２で，停電などの理由により真空ポンプへの電源が停止すると（ステップＳ１０２），ステップＳ１０４で，基板保持システムの真空発生源が真空ポンプから真空エジェクタに切り替えられる（ステップＳ１０４）。かかる基板保持システムの電源遮断時の状態を，図４に基づいて，より詳細に説明する。
【００２９】
図４に示すように，停電などの理由により電源が突然に遮断されると，第１のソレノイドバルブ３００の通電が停止するので第１のソレノイドバルブ３００は閉鎖される。同時に，第２のソレノイドバルブ３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃへの通電も停止されるので，第２のソレノイドバルブ３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃは開放される。さらに，第３のソレノイドバルブ３０４への通電も停止されるので，第３のソレノイドバルブ３０４が開放されて，圧縮空気が真空エジェクタ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃに供給される。この圧縮空気は，各真空エジェクタ２００ａ，２００ｂ，２００ｃで真空を発生させ後，排気配管２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃからマニホールド６００ｃを介して排気配管２０４により排気される。
【００３０】
したがって，停電などの理由により電源が突然に遮断した場合には，真空ポンプ１００に連結される第１の配管３１０が閉鎖され，真空エジェクタ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃに連結される第２の配管３２０が開放される。したがって，真空エジェクタ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃを基板保持機構（例えば搬送アームの搬送パッド４０２，チャックテーブル４０４，スピンナーテーブル４０６）に対する真空発生源とすることができる。
【００３１】
このことにより，ステップＳ４０６で，半導体ウェハ５００が基板保持機構から落下することなく，真空吸着状態が維持される（ステップＳ４０６）。
【００３２】
なお，真空ポンプ１００が停止してから真空発生源を真空エジェクタ２００に切り換えるまでの間に，時間的な遅れが発生する。しかしながら，真空ポンプ１００が停止した場合であっても，第１の配管３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃの真空状態は，少なくとも数秒程度の間は維持されているので，半導体ウェハ５００の真空吸着状態を維持したまま真空発生源を真空エジェクタ２００ａ，２００ｂ，２００ｃに切り替えることができる。また，搬送アームの搬送パッド４０２においては，その下面に半導体ウェハ５００が吸着されているが，通常は，半導体ウェハ５００の表面が水で濡れているので，その表面張力と真空エジェクタ２００ａによる真空吸着力との合力により半導体ウェハ５００の搬送パッド４０２への吸着が維持されるので落下することはない。
【００３３】
本実施形態においては，通常運転時には真空発生源として真空ポンプを使用し，電源遮断時（例えば停電時）には，真空発生源が真空エジェクタに自動的に切り替わるので，基板保持機構は，例えば停電前の真空吸着力を維持し続けることとなる。この結果，半導体ウェハは例えば停電時でも落下することなく基板保持機構に真空吸着固定した状態を維持することができる。
【００３４】
なお，通常運転時には，真空エジェクタを使用するのは好ましくない。これは，真空エジェクタは一般的に真空吸引力が弱いため，多数の真空エジェクタを使用しなければならないからである。即ち，真空エジェクタは電源や電気配線が不要となるという利点があるが，多数の真空エジェクタを使用すると生産コストが増加してしまう。このため，真空エジェクタは，緊急時における半導体ウェハの落下防止を維持できる程度の真空度を維持するために使用し，通常運転時は，真空ポンプを使用するのが好ましい。
【００３５】
以上，本発明に係る好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲内において，各種の修正例および変更例を想定し得るものであり，それらの修正例および変更例についても本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
【００３６】
例えば，上記実施形態においては，基板保持システムを半導体ウェハの研削装置に採用した構成を例に挙げて説明したが，かかる例には限定されない。半導体ウェハを真空吸着するための真空吸着手段を有するいかなる装置でも適用することができる。
【００３７】
また，上記実施形態においては，停電により真空ポンプの電源が停止する構成を例に挙げて説明したがかかる例には限定されない。例えば，停電時以外でも装置配線の短絡又は断線など，真空ポンプへの電源供給が突然停止した場合が想定される他のいかなる原因でも実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】
停電などの理由により電源が突然遮断された場合には，基板保持機構に対する真空発生源が真空ポンプから真空エジェクタに切り替わるので，半導体ウェハの真空保持状態を維持することができる。さらに，新たなバックアップ電源及び真空ポンプを使用しないので，装置を簡易化，及び小型化でき，生産コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる基板保持システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる基板保持システムの動作方法を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態にかかる基板保持システムの正常時の動作状態を示す詳細図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる基板保持システムの電源遮断時の動作状態を示す詳細図である。
【符号の説明】
１００  真空ポンプ
２００  真空エジェクタ
２０２  給気配管
２０４  排気配管
３００  第１のソレノイドバルブ
３０２  第２のソレノイドバルブ
３０４  第３のソレノイドバルブ
３１０  第１の配管
３２０  第２の配管
４０２  搬送アームの搬送パッド
４０４  チャックテーブル
４０６  スピンナーテーブル
【図１】
2004200440.tif 000003
【図２】
2004200440.tif 000004
【図３】
2004200440.tif 000005
【図４】
2004200440.tif 000006