(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転基板にウェーハ周縁を円周で受載するウェーハ受座を前記回転基板と同心に設け、前記ウェーハ受座に前記回転基板の中心に関し、対称となる様複数のチャックレバーを配置し、該チャックレバーを円周の接線方向軸心を中心に回転可能に設けると共に該チャックレバーの先端を前記ウェーハ受座に向かって付勢するスプリングを設け、前記ウェーハ受座に受載されたウェーハの周縁を前記ウェーハ受座と前記チャックレバーで挾持する様にし、該チャックレバーは前記回転基板の上下に延出し、前記チャックレバーの下端部には半径方向に摺動自在に設けられたチャックシャフトの外端が係合し、該チャックシャフトの内端は前記回転基板と同心に設けられたチャック円盤と係合し、該チャック円盤の回転で前記チャックシャフトが半径方向に変位し、前記チャックレバーが回動する様にし、前記スプリングは前記チャックレバーの下端部を外側に付勢する様に設けられたことを特徴とするウェーハ保持装置。
【請求項２】
前記ウェーハ受座のウェーハ受載面は中心に向かって下り傾斜を有する円錐曲面であり、前記チャックレバーのウェーハ当接面は中心に向かって上り傾斜面である請求項１のウェーハ保持装置。
【請求項３】
前記チャックレバーの上半部に作用する遠心力より、下半部に作用する遠心力を大きくした請求項１のウェーハ保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造での検査工程に使用される検査装置のウェーハ保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ウェーハに多数の半導体素子が形成されて半導体が製造されるが、高密度集積化の為、加工は増々微細化され、更に歩留りの向上の為、ウェーハの大径化が増々促進されている。
【０００３】
高密度集積化、微細化に伴いウェーハに付着するパーティクルは製品品質、製品の歩留りに大きく影響する。この為、半導体製造工程には検査工程が組込まれ、検査装置によりウェーハの表面検査を行い、ウェーハに付着したパーティクルの付着状況或は傷の有無等を検査している。
【０００４】
ウェーハの表面検査はウェーハを高速で回転し、ウェーハ表面にレーザ光線を照射して円周方向に走査し、ウェーハ表面で反射されるレーザ光線を受光し、反射状況によりパーティクル等の付着を検出している。
【０００５】
上記した様に、ウェーハは増々大径化する一方、更に検査時間を短縮し、生産性を向上させることが求められており、検査時のウェーハ回転速度も増大されている。従って、ウェーハの検査時、保持されたウェーハには大きな遠心力が作用する。
【０００６】
この為、ウェーハ保持装置には大きな遠心力が作用する高速回転でもウェーハを確実に保持することが要求される。
【０００７】
図１２、図１３により従来のウェーハ保持装置について説明する。
【０００８】
回転軸（図示せず）の上端にウェーハチャック１が設けられる。
【０００９】
該ウェーハチャック１は前記回転軸に連結される軸部２と円盤状の吸盤部３とを有し、該吸盤部３の上面には同心状に多数の円周溝４が形成されると共に放射状に放射溝５が形成され、前記円周溝４は前記放射溝５により連通されている。前記軸部２は中空６となっており、該中空６を介して図示しない真空引き装置に連通している。
【００１０】
ウェーハ７をチャックする場合は、該ウェーハ７が前記吸盤部３上に同心となる様受載される。前記ウェーハ７は前記吸盤部３より大径であり、周辺部は食出した状態となる。前記円周溝４、放射溝５は前記ウェーハ７が受載されることで、密閉された空間となり、前記中空６を介して真空引きすることで、前記円周溝４、放射溝５は負圧となり、外部との圧力差で前記ウェーハ７が前記吸盤部３に吸着、保持される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、上記した従来のウェーハ保持装置では以下に示す不具合がある。
【００１２】
図１４に示す様に、前記ウェーハ７を前記吸盤部３で吸着した場合、前記ウェーハ７は前記円周溝４間の円弧状の凸部８により支持された状態でウェーハ７全面に外圧を受けることとなり、前記凸部８間で微妙且つ複雑な撓みを生じる。又、前記吸盤部３より食出した部分は自重で下方に撓む。前記した様に、前記ウェーハ７の表面検査は円周方向に走査して行うので、等高線９が円周に沿って形成される様な撓みについては、大きな弊害はないが、不規則な撓みが生じるとレーザ光線も不規則に反射するので、パーティクル、表面異常の誤検出を招く虞れがあり、測定誤差の原因の１つとなっている。
【００１３】
前記凸部８は前記ウェーハ７の裏面全域に亘って接触し、接触部には大きな面圧が作用するので、傷が発生する虞れがあると共に、前記ウェーハ７の裏面に異物等が付着する虞れがある。
【００１４】
又、該ウェーハ７の吸着力は該ウェーハ７と凸部８との密着状態が大きく作用するが、該凸部８の接触面に異物等が付着すると吸着力が低下する。この為、前記吸盤部３の回転開始、停止時に発生する角加速度により前記ウェーハ７と吸盤部３との芯がずれる可能性がある。高速で回転するウェーハ７には大きな遠心力が作用するので、前記吸盤部３に対して前記ウェーハ７の芯がずれた場合、或は該ウェーハ７の装着時に芯がずれていた場合には該ウェーハ７が前記吸盤部３から離脱する虞れがある。
【００１５】
本発明は斯かる実情に鑑み、高速回転時でも確実にウェーハを保持すると共に、保持状態でウェーハ表面に複雑な撓みを生じない様にするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転基板にウェーハ周縁を円周で受載するウェーハ受座を前記回転基板と同心に設け、前記ウェーハ受座に所要数のチャックレバーを円周の接線方向軸心を中心に回転可能に設けると共に該チャックレバーの先端を前記ウェーハ受座に向かって付勢するスプリングを設け、前記ウェーハ受座に受載されたウェーハの周縁を前記ウェーハ受座と前記チャックレバーで挾持する様にしたウェーハ保持装置に係り、又前記ウェーハ受座のウェーハ受載面は中心に向かって下り傾斜であり、前記チャックレバーのウェーハ当接面は中心に向かって上り傾斜面であるウェーハ保持装置に係り、又前記チャックレバーは前記回転基板の上下に延出し、前記チャックレバーの下端部には半径方向に摺動自在に設けられたチャックシャフトの外端が係合し、該チャックシャフトの内端は前記回転基板と同心に設けられたチャック円盤と係合し、該チャック円盤の回転で前記チャックシャフトが半径方向に変位し、前記チャックレバーが回動する様にしたウェーハ保持装置に係り、又前記チャックレバーの上半部に作用する遠心力より、下半部に作用する遠心力を大きくしたウェーハ保持装置に係るものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１から図３はウェーハ保持装置の要部を示している。尚、図１に於いて、便宜上、左半部はウェーハの開放状態、右半部はウェーハのチャック状態を示している。
【００１９】
モータの回転軸１１には円形の回転基板１２が固着され、該回転基板１２の上面にリング状のウェーハ受座１３が前記回転基板１２と同心に固着されている。前記ウェーハ受座１３は受載するウェーハ直径より大きな直径を有し、前記回転基板１２は前記ウェーハ受座１３より更に所要量の周縁部が延出する形状となっている。
【００２０】
前記ウェーハ受座１３の上面にはウェーハ受載面１３ａ及び該ウェーハ受載面１３ａより低くなっている逃げ面１３ｂが形成され、前記ウェーハ受載面１３ａは中心に向かって下り傾斜を有する円錐曲面となっている。
【００２１】
前記ウェーハ受座１３には所要箇所（図２では６箇所）に切欠部１４が形成され、該切欠部１４は前記ウェーハ受座１３の上面から角溝状に刻設されており、又前記切欠部１４の位置は前記回転基板１２の半径上にあると共に該回転基板１２の中心に関し、対称となる様に配置されている。
【００２２】
該回転基板１２の裏面には該回転基板１２と同心にカムホルダ１５が固着されている。該カムホルダ１５は慣性力が少なくなる様中空形状であり、下端にはフランジ１５ａが形成されている。前記カムホルダ１５にはドーナツ状のチャック円盤１６が回転自在に外嵌され、前記フランジ１５ａと前記回転基板１２とにより軸心方向の動きが規制されている。又、前記チャック円盤１６は図示しないチャック切換え手段により所要角度で往復回転される様になっている。
【００２３】
前記チャック円盤１６には上面側からカム溝１７が刻設され、該カム溝１７の外周壁１７ａの厚みは所定範囲で円周方向に沿って変化し、窪み１７ｂが形成されている。前記外周壁１７ａには後述するカムフォロア１８が転動自在に当接している。
【００２４】
前記各切欠部１４の位置と対応し、前記回転基板１２の下側にチャックシャフト１９が配設され、該チャックシャフト１９の軸心は前記切欠部１４が設けられている前記回転基板１２の半径と平行である。前記チャックシャフト１９は軸受ブロック２１，２２により摺動自在に支持され、該軸受ブロック２１の側面にはガイド孔２３が穿設され、該ガイド孔２３には前記チャックシャフト１９に植設されたガイドピン２４が摺動自在に嵌合している。
【００２５】
前記チャックシャフト１９の中心側端部には前記カムフォロア１８が回転自在に設けられ、前記チャックシャフト１９の外側端部は後述するチャックレバー２５を遊貫している。該チャックレバー２５の突出した端部には座金２６が嵌られ、更にピン２７が嵌着され、該ピン２７により前記座金２６の抜脱が抑止されている。前記軸受ブロック２２と前記チャックレバー２５間には圧縮バネ２８が挾設され、前記チャックシャフト１９及び前記チャックレバー２５の下端を外側に付勢している。従って、前記カムフォロア１８は前記外周壁１７ａに前記圧縮バネ２８の反発力で当接している。
【００２６】
前記回転基板１２の外縁部には前記切欠部１４に隣接する様に、矩形状の欠切部が形成され、該欠切部にホルダ２９を介して前記チャックレバー２５を取付ける。該チャックレバー２５は前記回転基板１２の円周の接線方向の軸心を有するピン３１により前記ホルダ２９に枢着され、前記切欠部１４に嵌脱自在となっている。
【００２７】
前記チャックレバー２５は下半部が前記回転基板１２の下方に延出し、上半部が該回転基板１２の上方に延出し、前記チャックレバー２５の上半部、下半部に遠心力が作用した場合、下半部の遠心力が僅かに大きくなる様にしている。
【００２８】
上記した様に前記チャックレバー２５の下端部が前記チャックシャフト１９と係合している。又、上端部には中心側に向かって突出する嘴状のウェーハ押え部２５ａが形成され、該ウェーハ押え部２５ａの下面は中心に向かって上昇する傾斜面となっている。
【００２９】
図４〜図９を参照して、ウェーハチャック作用について説明する。
【００３０】
図４（Ａ）、図５（Ａ）はウェーハの開放状態、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）はチャック状態を示している。
【００３１】
前記チャックレバー２５は全て同期して作動する様になっている。
【００３２】
前記チャック円盤１６をウェーハ開放位置とすると、前記外周壁１７ａの厚みは最大となっており、前記チャックシャフト１９は前記圧縮バネ２８に抗して中心側に引寄せられ、前記チャックレバー２５の下端が中心側に回転することから、前記ウェーハ押え部２５ａが外側に回転移動して、前記ウェーハ受座１３から完全に離反した位置となる。
【００３３】
前記チャック円盤１６をウェーハチャック方向に回転すると、前記外周壁１７ａの厚みが漸次減少し、前記チャックシャフト１９は前記圧縮バネ２８の反発力により、外側に変位し、前記ウェーハ押え部２５ａは中心側に向かって回転し、前記ウェーハ受座１３とウェーハ押え部２５ａ間でウェーハ７の周縁を挾持する。
【００３４】
該ウェーハ７を挾持した状態では、前記ピン２７は前記座金２６より離反しており、前記チャックレバー２５のウェーハ７に対する押圧力は、前記圧縮バネ２８の反発力によって決定される。
【００３５】
前記チャックシャフト１９、チャックレバー２５等の配置は前記回転基板１２を回転させた場合にバランスし、振動等発生しない様にすることは勿論である。
【００３６】
挾持した状態について、図６、図７、図８により説明する。
【００３７】
上記した様に、前記ウェーハ７は中心に向かって下り傾斜面と中心に向かって上り傾斜面で挾持される。従って、前記ウェーハ７は半径方向、上下方向の２方向が一度に拘束される。又、前記ウェーハ受載面１３ａが中心方向に向かって下り傾斜しているので、該ウェーハ受載面１３ａに受載されるウェーハ７は前記回転基板１２の中心と合致する様な自動調芯作用が作用する。又、前記ウェーハ押え部２５ａの上り傾斜面が前記ウェーハ７の周縁に接触することで、図８に示す様に中心方向に向かう水平分力が発生し、該分力によりやはりウェーハ７を中心に合致させる作用が発生する。
【００３８】
而して、前記ウェーハ受座１３に対して前記ウェーハ７が偏心して受載されたとしても、前記チャックレバー２５によるチャックを行うと、該チャックレバー２５は全て同期して動作するので、偏っている側のウェーハ押え部２５ａが先に前記ウェーハ７に接触し、該ウェーハ７を中心に移動させる。更に、全てのウェーハ押え部２５ａが前記ウェーハ７を挾持すると、上記した水平分力により精度の高い芯合わせが行われる。
【００３９】
次に、前記回転基板１２を回転させた場合、図９に示される様に、前記ウェーハ保持装置には回転開始時、停止時には角加速度による力が作用し、回転状態では遠心力が作用する。
【００４０】
回転開始時、停止時には角加速度による力は円周の接線方向に作用する。前記チャックレバー２５のピン３１は接線方向に設けられているので、前記角加速度による力が作用しても、前記チャックレバー２５に捩れ等の力が生じることなく、又該チャックレバー２５に作用する力は該チャックレバー２５の両側面を介し前記ホルダ２９に支持される。従って、該ホルダ２９と前記チャックレバー２５間のガタツキをなくせば、回転開始時、停止時での前記ウェーハ７のずれの発生はなくなる。
【００４１】
次に、回転状態で前記チャックレバー２５に遠心力が作用している状態では、該チャックレバー２５の上半部と下半部とでは下半部の方が僅かに遠心力が大きくなる様にしているので、回転速度を増大させるに従って該チャックレバー２５によるチャック力は増大していく。即ち、回転速度が大きくなればなる程、前記ウェーハ７はより確実にチャックされ、遠心力の増大でチャックが弛むことはない。
【００４２】
尚、チャック状態では前記チャックシャフト１９には前記ピン２７と前記座金２６間の隙間だけ遊びがあるが、前記チャックシャフト１９にも遠心力が作用し、前記カムフォロア１８が前記外周壁１７ａに当接した状態で安定する。
【００４３】
又、前記ウェーハ７が前記ウェーハ受座１３に受載され、チャックされた状態でのウェーハ７の撓み状態を図１０に示す。該ウェーハ７は周縁で円周支持されるので、自重により中心に向かって滑らかに撓み、撓みの等高線９は同心円状となる。
【００４４】
前記ウェーハ７の表面検査はレーザ光線を円周方向に照射走査するので、円周方向に不規則な変化がなければ、検査に支障を生じることはなく、又レーザ光線の半径方向の移動は前記ウェーハ７の回転に比べ各段に遅いので、変位があったとしても検出の追従は可能である。
【００４５】
尚、上記実施の形態では、前記ウェーハ受座１３を一体もののリングとしたが、図１１に示す様に円弧状の部分受座３２を同一円周上に配設して前記ウェーハ受座１３を構成させてもよい。部分受座３２とすることで、慣性力が減少するという利点が有る。
【００４６】
尚、ウェーハ７の受載状態での撓みを考慮すると、部分受座３２は８箇所以上に設けることが好ましい。
【００４７】
又、上記実施の形態では、ウェーハ受載面１３ａ、ウェーハ押え部２５ａの下面は断面で直線としたが、曲線としてもよいことは言う迄もない。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、回転基板にウェーハ周縁を円周で受載するウェーハ受座を前記回転基板と同心に設け、前記ウェーハ受座に所要数のチャックレバーを円周の接線方向軸心を中心に回転可能に設けると共に該チャックレバーの先端を前記ウェーハ受座に向かって付勢するスプリングを設け、前記ウェーハ受座に受載されたウェーハの周縁を前記ウェーハ受座と前記チャックレバーで挾持する様にしたので、ウェーハ受座で受載状態のウェーハに不規則な変形が発生せず、急な回転、停止、或は高速回転時でも確実にウェーハを保持することができ、又ウェーハの表裏面に触れることなく周縁を挾持することで、ウェーハの表裏面に於ける異物付着や傷の発生を防止することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す正断面図である。
【図２】同前実施の形態を示す平面図である。
【図３】該実施の形態でのチャックレバー部分の平面図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）はウェーハチャック作動を示す説明正面図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）はウェーハチャック作動を示す説明底面図である。
【図６】該実施の形態でのチャックレバー部分の正面図である。
【図７】該実施の形態でのウェーハのチャック状態を示す拡大図である。
【図８】該実施の形態でのウェーハのチャックの力の作用図である。
【図９】該実施の形態でのウェーハのチャック部に回転により作用する力の作用図である。
【図１０】該実施の形態でのウェーハの撓み状態を示す説明図である。
【図１１】該実施の形態でのウェーハ受座の他の例を示す平面図である。
【図１２】従来例のウェーハチャックの斜視図である。
【図１３】該従来例の立断面図である。
【図１４】該従来例に於けるウェーハの撓み状態を示す説明図である。
【符号の説明】
７          ウェーハ
１２        回転基板
１３        ウェーハ受座
１６        チャック円盤
１７        カム溝
１８        カムフォロア
１９        チャックシャフト
２５        チャックレバー
２８        圧縮バネ
【図１】
0004488646.tif 000002
【図２】
0004488646.tif 000003
【図３】
0004488646.tif 000004
【図４】
0004488646.tif 000005
【図５】
0004488646.tif 000006
【図６】
0004488646.tif 000007
【図７】
0004488646.tif 000008
【図８】
0004488646.tif 000009
【図９】
0004488646.tif 000010
【図１０】
0004488646.tif 000011
【図１１】
0004488646.tif 000012
【図１２】
0004488646.tif 000013
【図１３】
0004488646.tif 000014
【図１４】
0004488646.tif 000015