(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に支持されたウェーハチャックと、該ウェーハチャックと同心にウェーハを載置可能なウェーハ受け孔を具備するウェーハ受載板と、該ウェーハ受載板に設けられ、前記ウェーハ受け孔に沿って等間隔に設けられ、ウェーハを中心方向に押圧する少なくとも３組のセンタリングユニットと、前記ウェーハ受載板に設けられ、前記センタリングユニットを同期して駆動しセンタリングを行うセンタリング駆動機構とを具備し、
前記センタリングユニットは、前記ウェーハ受け孔の半径方向に進退しウェーハ周縁に当接可能なピストンを有し、該ピストンを進退させセンタリング作動を行い、
前記ウェーハチャックとウェーハ受載板とは相対的に昇降可能であり、
前記センタリング駆動機構は、前記ウェーハ受載板の裏面の前記ウェーハ受け孔の周囲に、２本のリンクレバーを１組とするリンクレバー組が対称に２組設けられ、各組のリンクレバーは前記ウェーハ受載板に、前記リンクレバー端部が前記ウェーハ受け孔の半径方向に移動する様、回転自在に設けられると共にリンクレバー同士が隣接する端部で連結され、１方のリンクレバーの非連結端は前記リンクレバー組の一端を構成し、他方のリンクレバーの非連結端は前記リンクレバー組の他端を構成し、
２組のリンクレバー組の一端部が重合し、重合した一端部に共通して偏心カムが当接し、該偏心カムの回転により前記一端部が前記ウェーハ受け孔の半径方向に変位する様にすると共に前記一端部に共通して
前記センタリングユニットが係合し、各組のリンクレバー組の他端にそれぞれ他の前記センタリングユニットが係合し、
前記偏心カムは前記ウェーハ受載板に設けられた駆動モータによって回転され、前記２組のリンクレバー組を介して３組の前記センタリングユニットを同期して駆動する様構成されたことを特徴とするウェーハ保持装置。
【請求項２】
前記ウェーハチャックと前記ウェーハ受載板とは、いずれか一方が他方に対して水平方向に移動可能であり、前記ウェーハ受載板には前記回転軸が通過可能な欠切部が設けられた請求項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工程で、ウェーハを回転させ処理する装置、例えばウェーハに付着する異物、ウェーハ表面の傷を検査する表面検査装置、ウェーハ表面に膜を生成或は塗布する装置等に於いて、ウェーハのセンタリング機能を具備するウェーハ保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン等半導体のウェーハに多数の半導体素子が形成されて半導体装置が製造されるが、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異物は製品品質、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異物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、反射状況により異物、傷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。又、ウェーハ中心とウェーハ保持装置の回転中心との偏心量はウェーハに作用する遠心力に大きく影響する。
【０００６】
更に、ウェーハ表面上の異物、欠陥を検出した場合、異物、欠陥の位置（座標）はウェーハのエッジを基準として示される。ウェーハのエッジはウェーハ保持装置に保持され、回転された状態で検出されるが、ウェーハの偏心量が大きい場合は回転によりウェーハのエッジが大きく移動することとなり、正確にエッジを検出することが難しくなり、基準座標の精度が悪くなる。この為、検出された異物、欠陥の位置情報の精度も低下する。
【０００７】
この為、ウェーハ保持装置にウェーハを保持させる場合に、ウェーハ中心とウェーハ保持装置の回転中心とは正確に一致させる必要がある。
【０００８】
従来、ウェーハのセンタリングは、表面検査装置の他に別途センタリング装置を具備しており、該センタリング装置でウェーハの中心合せを行い、その後ウェーハ移載機構で表面検査装置のウェーハ保持装置にウェーハを移載しており、センタリング装置でのウェーハの中心合せが前記ウェーハ保持装置がウェーハを保持した時に反映される様になっている。
【０００９】
【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センタリングでは以下に示す不具合がある。
【００１０】
ウェーハのセンタリングをウェーハ保持装置で行わず、別途設けたセンタリング装置で行っている為、センタリング装置からウェーハ保持装置に移載する間で誤差が生じる場合がある。
【００１１】
又、ウェーハ保持装置とセンタリング装置との位置合せをウェーハ移載機構を介して行わなければならず、調整が面倒である等の問題があった。
【００１２】
本発明は斯かる実情に鑑み、ウェーハ保持装置上でウェーハのセンタリングができる様にし、ウェーハのセンタリングを確実迅速に且つ高精度に行える様にするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ウェーハチャックと、該ウェーハチャックと同心にウェーハを載置可能なウェーハ受け孔を具備するウェーハ受載板と、該ウェーハ受載板に設けられ、前記ウェーハ受け孔に沿って等間隔に設けられ、ウェーハを中心方向に押圧する少なくとも３組のセンタリングユニットと、該センタリングユニットを同期して駆動しセンタリングを行うセンタリング駆動機構とを具備し、前記センタリングユニットは前記ウェーハ受け孔の半径方向に進退しウェーハ周縁に当接可能なピストンを有し、前記センタリング駆動機構は前記ピストンを進退させ、前記ウェーハチャックとウェーハ受載板とは相対的に昇降可能であるウェーハ保持装置に係り、又前記センタリングユニットは半径方向に進退可能なピストンホルダを具備し、前記センタリング駆動機構は前記ピストンホルダを進退させ、前記ピストンは前記ピストンホルダに進退可能に設けられ、中心方向に付勢されたウェーハ保持装置に係り、又前記センタリング駆動機構は前記センタリングユニットを駆動する複数のリンクレバーを有し、該複数のリンクレバーは相互に連結され、同期して駆動されるウェーハ保持装置に係り、又前記リンクレバーの少なくとも１つの端部に当接する偏心カムと、該偏心カムを駆動する駆動モータを具備したウェーハ保持装置に係り、更に又センタリング作動を複数回繰返すウェーハ保持装置に係るものである。
【００１４】
【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。
【００１５】
図示しない駆動部に連結された回転軸１の上端にウェーハチャック２が設けられ、該ウェーハチャック２は真空吸着でウェーハ３を保持可能となっている。
【００１６】
前記ウェーハチャック２の上方にはウェーハ受載板４が設けられ、該ウェーハ受載板４にはウェーハ受け孔５が設けられ、該ウェーハ受け孔５は前記ウェーハチャック２と同心であり、又該ウェーハチャック２が自在に通過できる様、該ウェーハチャック２に比べ若干大きくなっている。又、前記ウェーハ受け孔５の内縁にはフランジ６が形成され、該フランジ６に前記ウェーハ３が載置される様になっている。尚、前記ウェーハ受載板４には前記ウェーハ３を移載する搬送ロボット（図示せず）が干渉しない様に欠切部７が形成され、又前記ウェーハチャック２が前記ウェーハ受載板４に対して移動する場合の通路として欠切部８が形成されている。
【００１７】
前記ウェーハ受載板４に等間隔で３組のセンタリングユニット９ａ，９ｂ，９ｃが設けられ、又該センタリングユニット９ａ，９ｂ，９ｃは前記ウェーハ受け孔５の半径の延長線上に設けられている。又、前記ウェーハ受載板４の裏面には、前記３組のセンタリングユニット９ａ，９ｂ，９ｃを同時に動作させるセンタリング駆動機構１１が設けられている。
【００１８】
前記センタリングユニット９ａ，９ｂ，９ｃについて説明する。
【００１９】
該センタリングユニット９ａ，９ｂ，９ｃは同一構造であり、以下はセンタリングユニット９ａについて説明する。
【００２０】
前記ウェーハ受載板４の上面から収納溝１２を形成する。該収納溝１２は前記ウェーハ受け孔５に対して開口し、深さは前記ウェーハ受載板４の上面から前記フランジ６上面迄の深さより深くなっている。前記収納溝１２にホルダガイド１３を固定、或は嵌合固着する。該ホルダガイド１３はピストンガイド溝１４が形成された断面逆凹字形であり、該ピストンガイド溝１４は前記ウェーハ受け孔５の半径の延長線上に位置している。前記ピストンガイド溝１４にピストンホルダ１６が前記ウェーハ受け孔５の半径方向に摺動自在に設けられ、前記ピストンホルダ１６にはシリンダ孔１７が前記ウェーハ受け孔５の半径上に穿設され、前記シリンダ孔１７にはピストン１８が摺動自在に嵌入されている。該ピストン１８の中心側端部は径が大きくなった頭部１８ａであり、該頭部１８ａの先端面は曲面加工されている。又、該頭部１８ａの先端面を弗素樹脂等でコーティングし、或は該頭部１８ａを合成樹脂製としてもよい。
【００２１】
前記ピストン１８の基端と前記シリンダ孔１７の底面間には圧縮スプリング１９が圧縮状態で設けられている。又、前記ピストンホルダ１６の基端部には前記シリンダ孔１７と同心のバネ力調整螺子２１が螺入されている。該バネ力調整螺子２１は前記圧縮スプリング１９の基端と当接しており、前記バネ力調整螺子２１を回転させて進退させることで、前記圧縮スプリング１９の圧縮量が調整される。
【００２２】
前記ピストン１８にはストッパピン２２が植設されており、該ストッパピン２２は前記ピストンホルダ１６に穿設された長孔２３に摺動自在に嵌合しており、前記シリンダ孔１７と前記ピストンホルダ１６間の相対変位量は、前記ストッパピン２２の前記長孔２３に対する可動範囲に制限される。
【００２３】
前記ピストンホルダ１６の下面には前記収納溝１２の底面を貫通する可動ピン２４が立設され、該可動ピン２４が貫通する孔２５は前記ウェーハ受け孔５の半径方向に長孔となっている。前記可動ピン２４には後述するリンクレバー３１の端部が当接する。
【００２４】
前記ウェーハ受載板４の裏面にバネ軸２６が立設され、該バネ軸２６に捩りコイルバネ２７が設けられ、該捩りコイルバネ２７の一端は前記可動ピン２４に係合し、他端は前記ウェーハ受載板４の裏面に立設されたバネ受けピン２８に係合し、前記ピストンホルダ１６は前記可動ピン２４を介して前記捩りコイルバネ２７により中心方向に付勢されている。
【００２５】
次に、前記センタリング駆動機構１１について説明する。
【００２６】
前記ウェーハ受載板４の裏面に４本のリンクレバー３１，３２，３３，３４が前記ウェーハ受け孔５の周囲に、該ウェーハ受け孔５と同心の円周上に等間隔で枢着され、前記リンクレバー３１，３２と前記リンクレバー３３，３４とは対称に配置されている。
【００２７】
前記リンクレバー３１と前記リンクレバー３２とが連結ピン３５を介して一端部で連結され、該連結ピン３５はピンガイド３６により前記ウェーハ受け孔５の半径方向に移動可能に支持されている。前記リンクレバー３４と前記リンクレバー３３も同様に連結ピン３７により一端部で連結され、該連結ピン３７はピンガイド３８により半径方向に移動可能に支持されている。尚、４０は前記ウェーハ受載板４を一体化する為の連結バーである。
【００２８】
前記リンクレバー３２と前記リンクレバー３３の他端部は接触しない様に上下に配置され、又該他端部は前記ウェーハ受け孔５の半径に対して直交する様に屈曲し、前記リンクレバー３２と前記リンクレバー３３の他端部が前記可動ピン２４に当接している。
【００２９】
前記リンクレバー３１の他端部、前記リンクレバー３４の他端部も同様に前記ウェーハ受け孔５の半径に対して直交する様に屈曲しており、両他端部はそれぞれ他の２つのセンタリングユニット９ａ，９ｂの可動ピン２４に当接している。前記リンクレバー３１の屈曲した他端部は更に延出してセンサ作動片３９となっており、該センサ作動片３９の可動範囲に光電センサ４１，４２が設けられている。
【００３０】
前記リンクレバー３２，３３の屈曲した他端部の反可動ピン側にはセンタリング駆動部４３が係合している。
【００３１】
該センタリング駆動部４３について図７を参照して説明する。
【００３２】
該センタリング駆動部４３は前記センタリングユニット９ｃに対して設けられ、上記した様に、前記リンクレバー３２とリンクレバー３３の屈曲した他端部が重合する位置に設けられる。
【００３３】
前記ウェーハ受載板４の下面にモータベース４４が固着され、該モータベース４４はクランク形状をしており、前記可動ピン２４の下方を覆う様に張出している。前記モータベース４４に駆動モータ４５が減速器４６を介して設けられ、該減速器４６の出力軸には偏心カム４７が軸着され、該偏心カム４７は前記リンクレバー３２，３３の屈曲した他端部に当接している。前記可動ピン２４は前記捩りコイルバネ２７によって中心方向に付勢されており、前記可動ピン２４は前記捩りコイルバネ２７によって前記リンクレバー３２，３３に押圧され、更に該リンクレバー３２，３３が前記偏心カム４７に押圧されている。
【００３４】
而して、前記駆動モータ４５により前記減速器４６を介して前記偏心カム４７が回転されると、前記リンクレバー３２，３３の他端部が半径方向に変位する。該リンクレバー３２，３３の他端部の変位は前記センタリングユニット９ｃの可動ピン２４に伝達されると共に前記リンクレバー３２，３１を介して前記センタリングユニット９ａの可動ピン２４に伝達され、前記リンクレバー３３，３４を介してセンタリングユニット９ｂの可動ピン２４に伝達される様になっている。又、前記センタリングユニット９ａ，９ｂ，９ｃの全ての可動ピン２４の動き量が同一となる様に、前記リンクレバー３１，３２，３３，３４のレバー比が設定されている。
【００３５】
以下、センタリング作動について説明する。
【００３６】
前記ウェーハチャック２が降下し、前記ピストンホルダ１６が後退した状態（図２、図５、図７参照）で、前記ウェーハ３が前記ウェーハ受載板４の前記ウェーハ受け孔５内に載置される。前記リンクレバー３１先端のセンサ作動片３９は前記光電センサ４１を遮光している状態である。該光電センサ４１が遮光されていると該光電センサ４１からの信号によって、前記センタリング駆動機構１１が作動していないことが判断される。
【００３７】
前記駆動モータ４５が駆動され、前記偏心カム４７が回転される。該偏心カム４７の回転により前記リンクレバー３２，３３の他端部が中心側に変位し、前記偏心カム４７による変位は前記リンクレバー３２，３１を介して前記センタリングユニット９ａの可動ピン２４に、又前記リンクレバー３３，３４を介して前記センタリングユニット９ｂの可動ピン２４に伝達される。全ての可動ピン２４は前記捩りコイルバネ２７により中心側に付勢されているので、前記リンクレバー３２，３１、及び前記リンクレバー３３，３４の変位に追従し、前記全てのセンタリングユニット９ａ，９ｂ，９ｃのピストンホルダ１６が同時に中心方向に同じ変位量で移動する。
【００３８】
前記ピストンホルダ１６と一体に前記ピストン１８が中心方向に変位し、前記頭部１８ａが前記ウェーハ３の周縁に当接する。該ウェーハ３が偏心していた場合、偏心している側の前記頭部１８ａが先ず前記ウェーハ３の周縁に当接し、該ウェーハ３を中心側に押込み、該ウェーハ３が中心に合致すると、全ての前記頭部１８ａが前記ウェーハ３の周縁に当接する。
【００３９】
該ウェーハ３の外径寸法は、僅かであるが誤差を有している。前記可動ピン２４は前記偏心カム４７の回転により、前記頭部１８ａが前記ウェーハ３に当接した後も所要量中心側に変位される（図８参照）。従って、前記ピストンホルダ１６と前記ピストン１８とは半径方向に相対変位する。前記ピストンホルダ１６と前記ピストン１８との相対変位は前記ストッパピン２２と前記長孔２３との遊びによって許容されている。又、相対変位量は前記ウェーハ３の寸法誤差を吸収する充分な量に設定されている。
【００４０】
前記センタリング駆動機構１１によりセンタリングが行われると、前記センサ作動片３９は前記光電センサ４２を遮光する。該光電センサ４２が遮光されると、該光電センサ４２からの検出信号で、センタリングが行われている状態であることが判断される。
【００４１】
尚、摩擦等の影響で、一度のセンタリング作動では正確にセンタリングされていない場合が考えられるので、センタリング作動は複数回、少なくとも２回実施される。複数回センタリングが行われることで、精度の高いセンタリングが行われる。
【００４２】
センタリング作動が完了すると、前記センサ作動片３９からの信号が確認され、前記ウェーハチャック２が上昇し、該ウェーハチャック２が前記ウェーハ３を保持する。前記ウェーハチャック２を介し前記ウェーハ３が回転され、該ウェーハ３の表面が検査される。
【００４３】
尚、上記実施の形態では３組のセンタリングユニット９を設けたが４組以上設けてもよい。又、各センタリングユニット９をリンクレバーで連結し、同期させ作動させる様にしたが、リング状のカムを設け、リング状のカム回転により全ての前記可動ピン２４を同期して変位させる様にしてもよい。
【００４４】
又、センタリングする位置と、前記ウェーハチャック２により前記ウェーハ３をチャックする位置とは同一であるので、前記センタリング駆動機構１１のセンタリング精度を高めることでそのまま前記ウェーハチャック２に対する前記ウェーハ３のセンタリング精度が向上する。
【００４５】
従って、調整作業が簡単であり、又別途センタリング装置が必要ないので、装置コストも低減する。
【００４６】
尚、ウェーハの表面検査を実施する際に、前記ウェーハ受載板４、前記センタリング駆動機構１１が障害になる場合は、前記ウェーハチャック２とウェーハ受載板４の一方を水平方向に移動可能とする。この場合、前記ウェーハチャック２が前記ウェーハ３を保持した状態（該ウェーハ３を持上げた状態）で例えば前記ウェーハ受載板４が移動する。該ウェーハ受載板４の移動に際して前記ウェーハチャック２は前記欠切部８を通過する。
【００４７】
又、上記実施の形態では前記ウェーハチャック２が昇降する様にしたが、前記ウェーハ受載板４が昇降する様にしてもよい。
【００４８】
更に、前記センタリング駆動部４３の偏心カム４７は前記リンクレバー３２とリンクレバー３３とを同時に駆動したが、全てのリンクレバー３１，３２，３３，３４を連結し、１つのリンクレバーのみを駆動してもよい。又、前記偏心カム４７によらず前記リンクレバー３１，３２，３３，３４の内１つを回転軸を介してモータ等により直接回動する様にしてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、ウェーハチャックと、該ウェーハチャックと同心にウェーハを載置可能なウェーハ受け孔を具備するウェーハ受載板と、該ウェーハ受載板に設けられ、前記ウェーハ受け孔に沿って等間隔に設けられ、ウェーハを中心方向に押圧する少なくとも３組のセンタリングユニットと、該センタリングユニットを同期して駆動しセンタリングを行うセンタリング駆動機構とを具備し、前記センタリングユニットは前記ウェーハ受け孔の半径方向に進退しウェーハ周縁に当接可能なピストンを有し、前記センタリング駆動機構は前記ピストンを進退させ、前記ウェーハチャックとウェーハ受載板とは相対的に昇降可能であるので、前記センタリングユニットでセンタリングされたウェーハを同心のウェーハチャックで保持でき、センタリング作動でウェーハの移替えが必要なくなり、センタリング精度が向上し、センタリング作業が短時間で行え、又装置が簡略化し製作コストが低減される。
【００５０】
更に、センタリング作動を複数回繰返すのでセンタリング精度が向上する等の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平面図である。
【図２】同前実施の形態を示す立断面図である。
【図３】同前実施の形態を示す底面図である。
【図４】図１のＡ部拡大図である。
【図５】同前実施の形態の作動を示す断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【図７】同前実施の形態のセンタリング駆動部を示す断面図である。
【図８】該センタリング駆動部のセンタリング状態を示す断面図である。
【符号の説明】
２          ウェーハチャック
３          ウェーハ
４          ウェーハ受載板
５          ウェーハ受け孔
９          センタリングユニット
１１        センタリング駆動機構
１３        ホルダガイド
１６        ピストンホルダ
１８        ピストン
１９        圧縮スプリング
２２        ストッパピン
２４        可動ピン
３１        リンクレバー
３２        リンクレバー
３３        リンクレバー
３４        リンクレバー
４１        光電センサ
４２        光電センサ
４３        センタリング駆動部
４７        偏心カム
【図１】
0004163443.tif 000002
【図２】
0004163443.tif 000003
【図３】
0004163443.tif 000004
【図４】
0004163443.tif 000005
【図５】
0004163443.tif 000006
【図６】
0004163443.tif 000007
【図７】
0004163443.tif 000008
【図８】
0004163443.tif 000009