(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移し替え対象の薄板形状物と、該薄板形状物と同形寸法の乗載面を有する乗載台の上面から純水を流出させることにより該薄板形状物を浮上させ、前記薄板形状物と同形状に表面張力層を形成し、該表面張力層の表面張力による芯合せを行い、且つ、乗載台の外側から薄板形状物を包むが如くに中心に向かって連動する複数個のフィンガが、前記薄板形状物の外周を取り巻くように配設されたコントロールリングの外形に接して、前記フィンガの動きが止まるようにし、前記フィンガの中部内壁によって前記薄板形状物を拘束して、前記薄板形状物が前記コントロールリングの中へ芯合せされ、前記コントロールリングの中に配接された保持材に押付密着されることを特徴とした薄板形状物を加工用ホルダに移し替える方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハや液晶基板，光学用部品などの薄板形状物の面加工、特に、半導体集積回路の製造過程で用いられるウエハ表面パターンの平坦化加工装置に於いて、ウエハを搬送系統から加工用ホルダに移し替える方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係るこの種の半導体集積回路の製造はその高集積化微細化要求から、その製造過程でウエハ回路パターンの表面層凹凸を機械加工的手段で平坦化する工程が組み込まれる。この際に、高品質な均一化を得るには、加工ツール側円盤の形状精度などの要因と共に、ウエハを保持する加工ホルダ側も種々の工夫を必要とし、保持されたウエハ外周を取り巻く如くに配設されたコントロールリングの内径とウエハ径の差（移し替え時の挿入スキマ）も極力少なくして、加工中のウエハ不正挙動を抑制する必要がある。
【０００３】
通常、この種の加工装置に用いられるウエハの受け渡し（移し替え）は、図示を省略するが、加工ポジションから移動してきて、受け渡しポジション上で停止している加工用ホルダに向けて、ウエハを搭載した搬送ロボットのアームで直接受け渡す方法や、一旦ウエハを乗載台に置いて移し替える方法が用いられる。何れの方法も、加工用ホルダ側の停止位置精度とウエハ側位置精度の相互中心ズレがそのまま転写されることになるため、装置内での関連した構成要素に機械的位置精度が要求される。
【０００４】
上記に鑑み、加工用ホルダと乗載台の相互中心ズレをある程度許容することをねらいとした移し替え方法が特開平9−115989 号で公開されている。この従来技術は(イ.）ウエハの事前的支承手段として、ウエハを液体で浮上させ、水平方向のウエハ横流れ現象は流出防止環を用いて、機構的形状拘束手段により阻止すること、及び(ロ.）メインの芯合せは、前記した浮上手段とは異なる方法でウエハ上面に形成した表面張力層と、加工用ホルダ側コントロールリングとの物理現象的求芯作用であること、を主要点とし、安定した表面張力層を形成することが成否のポイントである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、加工用ホルダと乗載台の相互中心ズレをある程度許容することをねらいとした別な技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は(イ.）ウエハの事前的支承手段として、ウエハを液体で浮上させ、水平方向のウエハ横流れ現象は乗載台上面とウエハ下面の間に形成される表面張力層を用いて、物理現象的手段により阻止すること、及び(ロ.）メインの芯合せは、加工用ホルダの下面に配設したコントロールリング外形を基準とした機構形状的求芯作用であること、を特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、表面張力による第一の求芯作用（乗載台とウエハの概略芯合せ）に引き続き、形状機構的手段による第二の求芯作用（乗載台と加工用ホルダの芯合せ）及び、第三の求芯作用（乗載台側ウエハと加工用ホルダ側コントロールリングとの芯合せ）、並びに加工用ホルダ側でのウエハ保持（水貼り作用）が、加工用ホルダの加工につれて、機構的作動順序で進行して、ウエハの移し替えが行われる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図４を用いて本発明の実施例を説明する。
【０００９】
図１は第一の求芯作用（乗載台とウエハの概略芯合せ）を示す説明図であり、図２は第二の求芯作用（乗載台と加工用ホルダの芯合せ）を示す説明図であり、図３は第三の求芯作用（乗載台側ウエハと加工用ホルダ側コントロールリングとの芯合せ）を示す説明図であり、図４は加工用ホルダ側でのウエハ保持（押付けによる水貼り作用）状態を示す説明図である。
【００１０】
全体図示を省略するが、本実施例は加工対象であるウエハ１を、搬送ロボットなどを用いて乗載台２に乗せた後で、加工用ホルダ３へ移し替えた後に、加工用ホルダ３が上昇後、加工用ポジションへ水平移動して加工開始可能となる形態のウエハ表面パターン平坦化加工装置の一構成（ウエハ移し替え）要素として、以下説明する。
【００１１】
従って、本実施例での作用開始直前の加工用ホルダ３の高さ位置は図１にて示した状態よりも上、即ち搬送ロボット等がウエハ１を乗載台２へ受け渡し可能な必要空間以上の高さ位置にて待機している。
【００１２】
図１ないし図４に於いて、乗載台２の上面へ常に純水を微量供給しておく（供給口は中央部１個で図示してあるが、複数個配置でも可）。そして、乗載台２の外側にテーパ環５と、複数個のフィンガ６を配設する。更に、加工用ホルダ３の下面に、ウエハ１の径よりわずかに大の内径としたコントロールリング７、及びコントロールリング７の中に保持材（層）８を配接する。
【００１３】
まず、本実施例での待機時の状態（加工用ホルダ３が図１に示す状態よりも上昇している時）を説明する。
【００１４】
乗載台２は、ベース９から立ちあげた可トウ部材１０から上方に向かってテーパ環支え１１を押し上げるバネ１２と、テーパ環支え１１から上方に向かって乗載台２を押し上げるバネ１３の作用と、それぞれの上昇限界を規制しているストッパ１４とエンド１５の作用によって、最上昇している状態にある。同様に、テーパ環５も最上昇している。
【００１５】
また、複数個のフィンガアーム１６にそれぞれ係合されているフィンガ６はフィンガ支え１７との関節１８により、放射状に開閉動作するように配置構成してあり、待機時の状態はフィンガアーム１６に配設した板カム１９の凸側が、フォロアアーム２０に支えられたフォロア２１と接しているために、開いている状態にある。なお、フィンガ６はバネ２２の作用により、常に閉じる方向の作用を受けている。
【００１６】
更に、移し替え順序作動の最終段階での押付け密着（水貼り）時に作動する押し下げピン２３は、乗載台２に上下方向可動なるが如く支持され、且つ、ヒンジ２４がバネ２５で引かれているため、待機時には最上昇している状態にある。
【００１７】
次に、本実施例による第一の求芯作用（ウエハ１と乗載台２の概略芯合せ、即ち、前記した「ウエハの事前的支承手段」）を説明する。
【００１８】
まず、ウエハ外形に近似した形状寸法の乗載台２の上面から常時、微量の純水４を流出させて、表面張力層４ａを形成させておく。乗載台２の上面には押付密着時に関与する緩衝材（層）２６を配設するため、正しくは、この緩衝材（層）２６の上面に表面張力層４ａが形成されることになる。
【００１９】
この状態で、ウエハ１とほぼ同形状に形成されている表面張力層４ａの上にウエハ１を乗せると、表面張力の物理的な作用により、水平面内で同一になろうとする（横流れ阻止の作用）。なお、第一の求芯作用は、加工用ホルダ３の昇降動作とは直接的な関係無しに行われる。
【００２０】
引き続き、加工用ホルダ３の下降動作（ストローク）に沿って、機構的な作動順序で自動的に行われる第二の求芯作用，第三の求芯作用及び、押付密着（水貼り作用）について、順を追って説明する。
【００２１】
下降用ホルダ３が上昇端から下降し始め、図１に示す押下げピン２３に接した状態から、図２に示すテーパ個所３ａとテーパ環５が接した状態になるまでの間に、第二の求芯作用（乗載台２と下降用ホルダ３の芯合せ）が行われる。
【００２２】
ここで、本発明の主要点である機構的作動順序を成立させるためには、加工用ホルダ３のタイミングに合わせてまず、乗載台２が優先的に下降し、次いでテーパ環５、最後に押下げピン２３が相対的下降をするような機構的手段を用いる必要がある。この手段として、図示及び詳述を省略するリンク機構組み合わせの方法もあるが、本実施例では夫々のばね剛性に格差をつける方法を用いて説明する。即ち、ばね剛性をバネ１３≪バネ１２≪バネ２５とする事に依って、機構的作動順序が決定される。
【００２３】
これに依って、図１から図２の間は、加工用ホルダ３が下降して押下げピン２３に接した時点から、乗載台２の選択的下降が始まり、第二の求芯作用が行われる事になる。この時点では、押下げピン２３は上記したばね剛性の条件から、乗載台２と一体であるかのように移動するので、押下げピン２３の高さを適宜設定する事により、以前から浮上しているウエハ１は加工用ホルダ３側と接触する事なく、前述した第一の求芯作用を継続している。
【００２４】
なお、本実施例では可トウ部材１０を中央に１個で簡略図示してあるが、例えば複数個の可トウ部材による平行リンク的な構造でも追従する事は自明である。加工用ホルダ３が更に下降すると、図２の状態から図３に示す状態の間に、第三の求芯作用（乗載台２側ウエハ１と、加工用ホルダ３側のコントロールリング７との芯合せ）が行われる。即ち、図２から図３の間はテーパ環５の下降が始まる。テーパ環５が下降すると、これに係合したフィンガ支え１７を介して板カム１９等も一緒に下降するが、板カム１９に接してフィンガ６を開かせる役割をしているフォロア２１は一緒に下降しないため、結果的に、板カム１９の形状に沿ってフィンガ６が閉じる方向に動き始め、フィンガ６の上方内壁６ａがコントロールリング７の外形に接した状態で止まる。
【００２５】
この時、ウエハ１の外形を形状的に拘束し得る高さにある複数個のフィンガ６の中部内壁６ｂによって創成される内接円の径を、ウエハ径≦内接円径≦コントロールリング内径とすることによって、ウエハ１をコントロールリング７の中へスムーズに芯合せする事が出来る。この時、コントロールリング７の内外径が同芯でない（製作誤差）等には、例えば、その誤差に対応した値を複数個のフィンガ６の製作寸法「６ａ−６ｂ」値で補正し得る事も自明である。
【００２６】
なお、この時点でも、以前から浮上しているウエハ１は加工用ホルダ３側と接触する事なく、前述した第一の求芯作用を継続しているが、図３に至ると第三の求芯作用が支配的となる。
【００２７】
引き続き、下降用ホルダ３が更に下降すると、図３から図４に示す状態の間に、ウエハ１が加工用ホルダ３側に渡され、続いて押付密着（水貼り作用）によるウエハ保持が行われる。図３に示す状態まで至ると、乗載台２の下降はエンド１５と可トウ部材１０の上端部１０ａが接して終点となり、加工用ホルダ３が更に下降すると、押下げピン２３がバネ２５に反して退避（下降）するようになり、結果的に、ウエハ１が保持材（層）８に接近し始め、最終段階で押付密着（水貼り作用）の状態になり加工用ホルダ３側に保持されるようになる。詳述を省略するが補足的に、事前の工程にて加工用ホルダ３が洗浄される際に保持材（層）８は純水で濡れた状態になっている。
【００２８】
また、水貼り保持の補助や代替として負圧吸引保持を行う事も可である。
【００２９】
【発明の効果】
上記のように本発明では、乗載台と加工用ホルダの相互中心ズレ（停止位置精度等）や、加工用ホルダ外形に対するコントロールリングの芯ズレ（部品精度）等に若干の誤差があっても、これを補正し、ウエハを確実に加工用ホルダに移し替えることが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例であるウエハ平坦化加工装置で求芯作用開始状態を示す図。
【図２】図１の求芯作用成立状態を示す図。
【図３】図１の求芯作用成立状態を示す図。
【図４】図１の作動順序で最終（水貼り作用成立）状態を示す図。
【符号の説明】
１…ウエハ、２…乗載台、３…加工用ホルダ、３ａ…テーパ個所、４…純水、４ａ…表面張力層、５…テーパ環、６…フィンガ、６ａ…上方内壁、６ｂ…中部内壁、７…コントロールリング、８…保持材（層）、９…ベース、１０…可トウ部材、１０ａ…上端部、１１…テーパ環支え、１２，１３，２２，２５…バネ、１４…ストッパ、１５…エンド、１６…フィンガアーム、１７…フィンガ支え、１８…関節、１９…板カム、２０…フォロアアーム、２１…フォロア、２３…押下げピン、２４…ヒンジ、２６…緩衝材（層）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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