JP4396398B2

JP4396398B2 - Bernoulli Chuck

Info

Publication number: JP4396398B2
Application number: JP2004158038A
Authority: JP
Inventors: 育男北村
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2024-05-27
Also published as: JP2005340521A

Description

本発明は、シリコンエピタキシャルウェーハをはじめとするシリコン半導体ウェーハなどの装置への出し入れや搬送に使用されるベルヌーイチャックの構造に関するものである。 The present invention relates to the structure of a Bernoulli chuck used for loading and unloading and transporting of silicon semiconductor wafers including silicon epitaxial wafers.

シリコンエピタキシャルウェーハ（以下、ウェーハと呼ぶことがある）をエピタキシャル製造装置から取り出す場合、ウェーハの搬送装置として様々な装置が提案されてきた。その中でも、ベルヌーイ法を利用したウェーハチャック装置、いわゆるベルヌーイチャックは、ウェーハを非接触でチャック、搬送できる利点があり、高温のウェーハ搬送やレジストコートウェーハ等の搬送にも用いられている。 Various devices have been proposed as a wafer transfer device when a silicon epitaxial wafer (hereinafter sometimes referred to as a wafer) is taken out from an epitaxial manufacturing apparatus. Among them, a wafer chuck apparatus using the Bernoulli method, so-called Bernoulli chuck, has an advantage that it can chuck and transport wafers in a non-contact manner, and is also used for transporting high-temperature wafers and resist-coated wafers.

図２は従来のベルヌーイチャックの構造図であり、図２の（ａ）は従来のベルヌーイチャックのウェーハ吸着面側からみた平面図、図２の（ｂ）はガス配管側からみた平面図、図２の（ｃ）はそのＡ−Ａ断面図である。ウェーハをチャックする際には、これらの図が示すように、まず窒素ガスをベルヌーイチャックＣの配管１、３内に導入する。その際、該配管１、３間にあるフィルター２でパーティクル等のコンタミネーションを除去する。配管３の先端は、搬送されるウェーハより大口径で石英材料等からなる円板状治具４に接続されており、窒素ガスは円板状治具４の中心に設けられたガス流出口５から吹き出される。また、円板状治具４には、ウェーハがベルヌーイチャックＣから飛び出すのを防止するピン６が取り付けられている。このようなベルヌーイチャックＣをウェーハに近づけると、ウェーハは円板状治具４と非接触状態で、かつ、数十μｍ程度の間隔を経て、円板状治具４のピン６より内側の領域にチャックされる。ウェーハのチャックを解除したい場合には、ベルヌーイチャックを所望の位置に移動させ、窒素ガスの供給を止めれば解除することができる。 FIG. 2 is a structural view of a conventional Bernoulli chuck, FIG. 2A is a plan view seen from the wafer suction surface side of the conventional Bernoulli chuck, and FIG. 2B is a plan view seen from the gas piping side. (C) of FIG. 2 is an AA cross-sectional view thereof. When chucking the wafer, as shown in these drawings, nitrogen gas is first introduced into the pipes 1 and 3 of the Bernoulli chuck C. At that time, contamination such as particles is removed by the filter 2 between the pipes 1 and 3. The tip of the pipe 3 is connected to a disk-shaped jig 4 made of a quartz material or the like having a larger diameter than the wafer to be transferred, and nitrogen gas is provided at a gas outlet 5 provided at the center of the disk-shaped jig 4. Is blown out. Further, the disc-shaped jig 4 is provided with pins 6 for preventing the wafer from jumping out from the Bernoulli chuck C. When such a Bernoulli chuck C is brought close to the wafer, the wafer is in a non-contact state with the disk-shaped jig 4 and is spaced from the pin 6 of the disk-shaped jig 4 by an interval of about several tens of μm. Is chucked. When it is desired to release the chuck of the wafer, the Bernoulli chuck can be released by moving the Bernoulli chuck to a desired position and stopping the supply of nitrogen gas.

上記のようなベルヌーイチャックは一般的に用いられているが、上記ベルヌーイチャック以外の形式のベルヌーイチャックも考案されている（例えば、特許文献１〜３）。特許文献１におけるベルヌーイチャックは、該ベルヌーイチャックにガスを導入するガス配管と、コンタミネーションを除去するフィルターは図２と同じであるが、該ガス配管に接続されるガス経路を形成する上部円盤とガス経路に連通されるガス流出口を形成する下部円盤とからなる一対の円盤と、下部円盤に対向配置され、ガス流出口と対応可能な開口部が形成されるとともに制限された角度回転可能な回転プレートとを備えている点が異なっている。このベルヌーイチャックでは、ウェーハのチャック時およびアンチャック時にガスを一定流量流しながら、ガス流出口と開口部のオーバーラップ面積を変化させ、ウェーハをチャックするためのガス流量を変化させることにより、ガス流量の急激な変動を抑えコンタミネーションの発生を防ぎながらウェーハのチャック及びアンチャックを行っている。 The Bernoulli chuck as described above is generally used, but Bernoulli chucks other than the Bernoulli chuck have been devised (for example, Patent Documents 1 to 3). The Bernoulli chuck in Patent Document 1 has a gas pipe for introducing gas into the Bernoulli chuck, and a filter for removing contamination is the same as in FIG. 2, but an upper disk that forms a gas path connected to the gas pipe, A pair of disks formed of a lower disk that forms a gas outlet that communicates with the gas path, and an opening that is disposed opposite the lower disk and that can correspond to the gas outlet, and is capable of rotating at a limited angle. The difference is that it has a rotating plate. In this Bernoulli chuck, the gas flow rate is changed by changing the gas flow rate for chucking the wafer by changing the overlap area of the gas outlet and opening while flowing the gas at a constant flow rate when chucking and unchucking the wafer. Wafer chucking and unchucking are carried out while suppressing rapid fluctuations and preventing contamination.

また、特許文献２、もしくは３のようなベルヌーイチャックも考案されている。これらのベルヌーイチャックはウェーハを回転させながら処理を行うウェーハ処理装置に備え付けられるものであり、ガスを噴出するスリット穴がウェーハ周縁部に対向する位置に設けられ、該スリット穴からガスを流出することにより、ウェーハの周縁部に均一にベルヌーイ効果を生じさせるようになっている。 Also, a Bernoulli chuck such as that disclosed in Patent Document 2 or 3 has been devised. These Bernoulli chucks are installed in a wafer processing apparatus that performs processing while rotating a wafer. A slit hole for ejecting gas is provided at a position facing the peripheral edge of the wafer, and gas flows out from the slit hole. As a result, the Bernoulli effect is produced uniformly at the peripheral edge of the wafer.

しかしながら、図２に示すような従来のベルヌーイチャックには、以下のような課題があった。例えば、図３のような縦型エピタキシャル成長装置３１によってウェーハの主表面上にシリコンエピタキシャル層を成長させた直後のシリコンエピタキシャルウェーハ３２をベルヌーイチャックＣで吸着する場合において、エピタキシャル層が成長された主表面を上面とすると、シリコンエピタキシャルウェーハ３２は下に凸の形に反る。このとき、窒素ガスを吹き出すガス流出口５とウェーハ主表面中心部の距離は反りによって大きくなるため、シリコンエピタキシャルウェーハ３２の主表面近傍にウェーハの中心から外周へ向かう窒素ガスの流れをつくり、シリコンエピタキシャルウェーハ３２の主表面側と主裏面側の間に窒素ガスの流速の差を形成することによってシリコンエピタキシャルウェーハ３２に浮力を与えられるだけの窒素ガスを大量にシリコンエピタキシャルウェーハ３２の中心部へ吹き付ける必要がある。そのためには、窒素ガスの流出圧力を大きくする必要がある。 However, the conventional Bernoulli chuck as shown in FIG. 2 has the following problems. For example, when the silicon epitaxial wafer 32 immediately after the silicon epitaxial layer is grown on the main surface of the wafer by the vertical epitaxial growth apparatus 31 as shown in FIG. 3 is adsorbed by the Bernoulli chuck C, the main surface on which the epitaxial layer has been grown. Is the upper surface, the silicon epitaxial wafer 32 warps in a convex shape. At this time, since the distance between the gas outlet 5 for blowing out nitrogen gas and the center of the main surface of the wafer is increased by warpage, a flow of nitrogen gas from the center of the wafer toward the outer periphery is created in the vicinity of the main surface of the silicon epitaxial wafer 32. By forming a difference in the flow rate of nitrogen gas between the main surface side and the main back surface side of the epitaxial wafer 32, a large amount of nitrogen gas that can give buoyancy to the silicon epitaxial wafer 32 is blown to the center of the silicon epitaxial wafer 32. There is a need. For this purpose, it is necessary to increase the outflow pressure of nitrogen gas.

窒素ガスの圧力が小さいと、シリコンエピタキシャルウェーハ３２の主表面近傍に十分な窒素ガスの流れが形成されず、浮力を与えることができないので、ベルヌーイチャックＣにシリコンエピタキシャルウェーハ３２を吸着させることができない。そのため、全てのシリコンエピタキシャルウェーハ３２を吸着できるだけの十分な窒素ガスをガス流出口５から吹き出させる必要があるが、高い圧力の窒素ガスをウェーハ中心部へ大量に吹き付けると、中心部のみが急速に冷やされてしまうため、シリコンエピタキシャルウェーハ３２は大きく変形してしまうことがある。このとき、シリコンエピタキシャルウェーハ３２のウェーハ厚さが薄いと、窒素ガスを吹き付けた瞬間にウェーハ自体の変形によって割れてしまうことがある。また、たとえ割れなくてもウェーハ自体の大きな変形のため、櫛歯付きウェーハ収納用カセットへウェーハを挿入する際、ウェーハが正規の櫛歯位置からずれて収納されることがある。さらに、高い圧力の窒素ガスをウェーハ中心部へ吹き付けると、ウェーハとベルヌーイチャックとの間を通って外部へ流れ出る窒素ガスが、その高い圧力のため、エピタキシャル成長装置内の冶具やサセプター３３上のパーティクルを巻き上げてしまい、ウェーハ表面にパーティクルを付着させてしまうことがある。 If the pressure of the nitrogen gas is small, a sufficient flow of nitrogen gas is not formed in the vicinity of the main surface of the silicon epitaxial wafer 32 and buoyancy cannot be imparted, so that the silicon epitaxial wafer 32 cannot be adsorbed to the Bernoulli chuck C. . Therefore, it is necessary to blow out enough nitrogen gas from the gas outlet 5 to adsorb all the silicon epitaxial wafers 32. However, when a large amount of high-pressure nitrogen gas is blown to the wafer center, only the center rapidly Since it is cooled, the silicon epitaxial wafer 32 may be greatly deformed. At this time, if the thickness of the silicon epitaxial wafer 32 is small, the silicon epitaxial wafer 32 may be broken by deformation of the wafer itself at the moment when nitrogen gas is blown. Even if the wafer itself is not cracked, the wafer itself may be deformed so that when the wafer is inserted into the comb-teeth wafer storage cassette, the wafer may be stored out of the normal comb tooth position. Further, when high-pressure nitrogen gas is blown to the center of the wafer, the nitrogen gas flowing out between the wafer and the Bernoulli chuck causes the particles on the jig and the susceptor 33 in the epitaxial growth apparatus to be discharged due to the high pressure. Winding up may cause particles to adhere to the wafer surface.

また、エピタキシャル成長直後よりも冷却されたシリコンエピタキシャルウェーハを吸着する場合、該シリコンエピタキシャルウェーハの反りはエピタキシャル成長直後よりも小さくなっているため、ベルヌーイチャックＣに吸着された際には、エピタキシャル成長された主表面を上面としたとき、シリコンエピタキシャルウェーハは上に凸に反る形となり、シリコンエピタキシャルウェーハの中心部が円板状治具４に接触して、その接触部分にキズが発生することがある。さらに、このキズと、高い圧力の窒素ガスのウェーハ中心部への大量吹き付けで起きるウェーハ中心部の急冷によるウェーハの変形とによって、甚だしい場合にはシリコンエピタキシャルウェーハが割れる場合もある。 Further, when a silicon epitaxial wafer that has been cooled more than immediately after the epitaxial growth is adsorbed, the warp of the silicon epitaxial wafer is smaller than that immediately after the epitaxial growth. The upper surface of the silicon epitaxial wafer warps upward, and the center portion of the silicon epitaxial wafer may come into contact with the disk-shaped jig 4 and the contact portion may be scratched. Furthermore, the silicon epitaxial wafer may be cracked in extreme cases due to this scratch and deformation of the wafer due to rapid cooling of the wafer center caused by blowing a large amount of high-pressure nitrogen gas onto the wafer center.

ウェーハの主表面上に厚くシリコンエピタキシャル層が形成されると、該エピタキシャル層が形成された主表面を上面とした場合、シリコンエピタキシャルウェーハ３２はシリコンエピタキシャル層が厚い分だけ、より大きく下に凸の形に反る。このため、該ウェーハ３２の裏面と該ウェーハを載置しているサセプター３３のエッジ部が全体的に接触するかたちとなり、ベルヌーイチャックＣで窒素ガスをシリコンエピタキシャルウェーハ３２に吹き付けても、ウェーハ３２の裏面とサセプター３３の接触部で窒素ガスの流れが遮断され、ウェーハ３２に浮力が生じないことがある。 When a thick silicon epitaxial layer is formed on the main surface of the wafer, when the main surface on which the epitaxial layer is formed is used as an upper surface, the silicon epitaxial wafer 32 is larger and convex downward as the silicon epitaxial layer is thicker. Warp in shape. For this reason, the back surface of the wafer 32 and the edge portion of the susceptor 33 on which the wafer is placed are in contact with each other, and even if nitrogen gas is blown onto the silicon epitaxial wafer 32 by the Bernoulli chuck C, The flow of nitrogen gas is blocked at the contact portion between the back surface and the susceptor 33, and buoyancy may not occur in the wafer 32.

そのため、シリコンエピタキシャルウェーハ３２の裏面とサセプター３３の間に窒素ガスを吹き込んで該ウェーハ３２の位置をずらし、シリコンエピタキシャルウェーハ３２の裏面とサセプター３３との間に隙間を設けて窒素ガスをそのウェーハ３２の裏面に回り込みやすくした後、ベルヌーイチャックＣで窒素ガスをウェーハ３２に吹き付けて吸着させる手法を取っていたが、この方法を用いるとサセプター３３に付着していたパーティクルが舞い上がったり、エピタキシャル成長装置３１内に付着していたエピタキシャル副生成物が剥離し落下することがあり、シリコンエピタキシャルウェーハ３２のエピタキシャル層の主表面上にこれらが付着してしまうことがある。さらに、このような厚いエピタキシャル層を成長させたり、サセプター３３にピンホール等がある場合、シリコンエピタキシャルウェーハ３２の裏面とサセプター３３の接触部分の貼り付きが大きくなってしまうことがあり、そのような状態で窒素ガスを吹き込むとシリコンエピタキシャルウェーハ３２が割れてしまうことがある。 Therefore, nitrogen gas is blown between the back surface of the silicon epitaxial wafer 32 and the susceptor 33 to shift the position of the wafer 32, and a gap is provided between the back surface of the silicon epitaxial wafer 32 and the susceptor 33 so that the nitrogen gas is supplied to the wafer 32. In this case, the Bernoulli chuck C sprays nitrogen gas onto the wafer 32 and adsorbs the wafer 32. However, when this method is used, particles adhering to the susceptor 33 rise or the inside of the epitaxial growth apparatus 31 In some cases, the epitaxial by-products that have adhered to the surface of the silicon epitaxial wafer 32 may peel off and fall, and these may adhere to the main surface of the epitaxial layer of the silicon epitaxial wafer 32. Furthermore, when such a thick epitaxial layer is grown or when there is a pinhole or the like in the susceptor 33, the contact between the back surface of the silicon epitaxial wafer 32 and the susceptor 33 may become large. If nitrogen gas is blown in this state, the silicon epitaxial wafer 32 may be broken.

そして、このような窒素ガスの吹き込み作業を行いながらシリコンエピタキシャルウェーハ３２をベルヌーイチャックＣで吸着し、エピタキシャル成長装置３１から取り出す場合、取り出しに時間がかかってしまい、エピタキシャル成長装置３１内の石英製ベルジャー３４を長時間大気に曝すことになる。すると、ベルジャー３４に付着している副生成物に空気中の水分が吸着される。この吸着された水分はエピタキシャル成長中に副生成物から脱離し、ベルジャー３４内のウェーハ３２の主表面に付着してクモリを発生させる。このクモリがひどくなると、ベルジャー３４の交換を行う必要が生じるが、交換を行う場合には該ベルジャー３４を長時間大気にさらすこととなり、エピタキシャル成長装置の稼働率を悪くし、ひいてはシリコンエピタキシャルウェーハの製造効率を悪くする。また、交換されて取り外されたベルジャーは薬液洗浄されるため、石英がフッ酸でエッチングされ、劣化が早まることがある。 When the silicon epitaxial wafer 32 is adsorbed by the Bernoulli chuck C and taken out from the epitaxial growth apparatus 31 while performing such nitrogen gas blowing operation, it takes time to take out the quartz bell jar 34 in the epitaxial growth apparatus 31. It will be exposed to the atmosphere for a long time. Then, moisture in the air is adsorbed by the by-product attached to the bell jar 34. The adsorbed moisture is desorbed from the by-product during the epitaxial growth and adheres to the main surface of the wafer 32 in the bell jar 34 to generate a spider. When this spider becomes severe, it becomes necessary to replace the bell jar 34. However, when replacing the bell jar 34, the bell jar 34 is exposed to the atmosphere for a long period of time, which deteriorates the operation rate of the epitaxial growth apparatus, and consequently manufactures a silicon epitaxial wafer. Reduce efficiency. In addition, since the bell jar that has been replaced and removed is cleaned with a chemical solution, quartz may be etched with hydrofluoric acid, and deterioration may be accelerated.

また、図４のようなシリンダータイプのエピタキシャル成長装置４１でエピタキシャル層が成長されたシリコンエピタキシャルウェーハ４２を図２のベルヌーイチャックＣで吸着させて取り出す場合、該ウェーハ４２は略垂直に立てかけられた状態でサセプター４３に保持されており、ベルヌーイチャックＣをシリコンエピタキシャルウェーハ４２に対向させてガス流出口５から窒素ガスを吹き付けると、重力の作用で鉛直上向きに向かう窒素ガス流と鉛直下向きに向かう窒素ガス流が不均一になり、それによってシリコンエピタキシャルウェーハ４２も不均一に傾いてベルヌーイチャックＣへ吸着される。そのため、ウェーハ４２の外周部の一部とベルヌーイチャックＣの円板状治具４が接触し、円板状治具４に付着していたパーティクルがウェーハ４２のシリコンエピタキシャル層主表面に付着して該主表面を汚してしまうことがある。さらに、ウェーハの直径が大きくなると、ウェーハの重量も大きくなるため、ベルヌーイチャックＣでの吸着がより困難になる。 When the silicon epitaxial wafer 42 on which the epitaxial layer is grown by the cylinder type epitaxial growth apparatus 41 as shown in FIG. 4 is adsorbed and taken out by the Bernoulli chuck C shown in FIG. 2, the wafer 42 is in a state of leaning substantially vertically. When nitrogen gas is blown from the gas outlet 5 while the Bernoulli chuck C is held on the susceptor 43 and opposed to the silicon epitaxial wafer 42, the nitrogen gas flow directed vertically upward and the nitrogen gas flow directed vertically downward by the action of gravity. As a result, the silicon epitaxial wafer 42 is also tilted non-uniformly and is adsorbed to the Bernoulli chuck C. Therefore, a part of the outer peripheral portion of the wafer 42 comes into contact with the disk-shaped jig 4 of the Bernoulli chuck C, and particles adhering to the disk-shaped jig 4 adhere to the main surface of the silicon epitaxial layer of the wafer 42. The main surface may be soiled. Further, when the diameter of the wafer is increased, the weight of the wafer is also increased, so that the adsorption with the Bernoulli chuck C becomes more difficult.

なお、特許文献１に記載されたベルヌーイチャックは、回転プレートの回転によりガス流出口の開口面積を自由に変更することができるが、その回転プレートの回転による部材の摺動によりパーティクルが発生し、それが吸着対象のウェーハ主表面に付着する可能性がある。 The Bernoulli chuck described in Patent Document 1 can freely change the opening area of the gas outlet by rotation of the rotating plate, but particles are generated by sliding of the member due to rotation of the rotating plate, It may adhere to the main surface of the wafer to be attracted.

特開平８−２０３９８４号公報JP-A-8-203984 特開２００３−６００１５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-60015 特開２００３−２０３８９１号公報JP 2003-203891 A

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、吸着対象のウェーハの変形やワレを防止し、該ウェーハの主表面にキズを発生させたり、パーティクルを付着させたりせずに良好な主表面状態を保つことができるベルヌーイチャックを提供することを目的とする。また、シリコンエピタキシャルウェーハのエピタキシャル成長装置からの取り出し作業の効率を高めることができるベルヌーイチャックを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and prevents deformation and cracking of the wafer to be attracted, which is good without causing scratches or adhering particles on the main surface of the wafer. An object of the present invention is to provide a Bernoulli chuck capable of maintaining the main surface state. It is another object of the present invention to provide a Bernoulli chuck capable of increasing the efficiency of taking out a silicon epitaxial wafer from an epitaxial growth apparatus.

上記課題を解決するために、本発明は、ウェーハ搬送に用いるベルヌーイチャックであって、ウェーハ吸着面の幾何学的中心位置とは異なる位置に、ウェーハを吸着するためのガスを流出する複数のガス流出口が前記幾何学的中心位置に対する周方向に分散配置され、かつ前記ウェーハの半径をＲとしたとき、これら複数のガス流出口は全て、前記ウェーハ吸着面の前記幾何学的中心位置から半径２ｍｍ以上、２Ｒ／３以下のリング状領域にあることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a Bernoulli chuck used for wafer conveyance, and a plurality of gases that discharge gas for adsorbing a wafer to a position different from the geometric center position of the wafer adsorption surface. When the outlets are distributed in the circumferential direction with respect to the geometric center position and the radius of the wafer is R, all of the plurality of gas outlets have a radius from the geometric center position of the wafer adsorption surface. It is in a ring-shaped region of 2 mm or more and 2R / 3 or less.

このようなベルヌーイチャックであれば、ウェーハ吸着面の幾何学的中心位置から半径２ｍｍ以上２Ｒ／３以下のリング状領域に複数のガス流出口が形成されているため、前記ガス流出口からウェーハ外周端部までの距離を長くとることができる。これにより、ガス流出口から流出するガスは、半径方向外側へ向かって広がる過程でガスの線速が遅くなり、吸着対象のウェーハの主裏面に対し回り込みやすいガス流を形成しやすくなる。そのため、ガス流出口が複数形成されていることによるガス流の均一化との相乗効果により、流出させるガスの量及び圧力を減らすことができ、ウェーハの変形やワレ、ウェーハの主表面に発生するキズを防止することができる。 In such a Bernoulli chuck, a plurality of gas outlets are formed in a ring-shaped region having a radius of 2 mm or more and 2R / 3 or less from the geometric center position of the wafer suction surface. The distance to the end can be increased. As a result, the gas flowing out from the gas outlet becomes slow in the process of spreading outward in the radial direction, and the gas linear velocity becomes slow, and it becomes easy to form a gas flow that easily goes around the main back surface of the wafer to be adsorbed. Therefore, due to the synergistic effect with the uniform gas flow due to the formation of a plurality of gas outlets, the amount and pressure of the gas to be discharged can be reduced, and the wafer is deformed or cracked, and is generated on the main surface of the wafer. Scratches can be prevented.

この場合、前記ウェーハ吸着面に形成された前記複数のガス流出口の平均位置が前記ウェーハ吸着面の前記幾何学的中心位置と一致することが好ましい。ガス流出口を上記のように配置すれば、吸着対象のウェーハの中心近傍から外周部へ向けて均一なガス流をより形成しやすくなるので、より良好な状態でウェーハを吸着することができる。 In this case, it is preferable that an average position of the plurality of gas outlets formed on the wafer suction surface coincides with the geometric center position of the wafer suction surface. If the gas outlet is arranged as described above, it becomes easier to form a uniform gas flow from the vicinity of the center of the wafer to be adsorbed toward the outer peripheral portion, so that the wafer can be adsorbed in a better state.

また、前記複数のガス流出口は、前記ウェーハ吸着面の前記幾何学的中心位置に対して円周方向に等間隔で配置されていることがなお好ましい。このように、ウェーハ吸着面の幾何学的中心位置に対して円周方向に等間隔で配置されるよう複数のガス流出口を形成すれば、さらに均一なガス流を形成することができ、より良好な状態でウェーハを吸着することができる。 The plurality of gas outlets are preferably arranged at equal intervals in the circumferential direction with respect to the geometric center position of the wafer adsorption surface. In this way, if a plurality of gas outlets are formed so as to be arranged at equal intervals in the circumferential direction with respect to the geometric center position of the wafer suction surface, a more uniform gas flow can be formed. The wafer can be adsorbed in a good state.

さらに、前記複数のガス流出口は、前記ウェーハ吸着面に対し傾斜して設けられることが好ましい。ガス流出口が、ウェーハ吸着面に対し傾斜することなく、吸着対象であるウェーハに対して垂直に形成されている場合は、流出するガスがウェーハに対して垂直に衝突し、その際にそのガスの流れが乱れる可能性がある。この場合、ウェーハの外周方向に向かうガスの流れは均一化されず、従って、ウェーハを安定して吸着することが困難となる可能性がある。ところが、上記のように、ガス流出口がウェーハ吸着面に対し傾斜して形成されることで、ガスがウェーハに対して衝突する際に生じるガスの乱れを抑制することができ、従って、ウェーハを安定して吸着することができる。 Furthermore, it is preferable that the plurality of gas outlets are provided to be inclined with respect to the wafer adsorption surface. When the gas outlet is formed perpendicular to the wafer to be sucked without being inclined with respect to the wafer suction surface, the outflowing gas collides with the wafer perpendicularly, and the gas The flow may be disturbed. In this case, the gas flow toward the outer periphery of the wafer is not uniform, and therefore it may be difficult to stably adsorb the wafer. However, as described above, the gas outlet is formed so as to be inclined with respect to the wafer adsorption surface, so that the gas turbulence that occurs when the gas collides with the wafer can be suppressed. It can be adsorbed stably.

そして、前記複数のガス流出口は、前記ウェーハ吸着面に対し外側方向へ放射状に形成されることが好ましい。このようなガス流出口を形成すれば、ガスが自然とウェーハの中心近傍から外周部へ向けて流出するので、ウェーハの外周方向へ向かう均一なガス流をより形成しやすくなり、さらに良好な状態でウェーハを吸着することができる。なお、これらのガス流出口は、ウェーハ吸着面に対して外側方向へ向けて傾斜していればよいので、その傾斜角度に関しては特に限定されず、任意に決定してよい。 The plurality of gas outlets are preferably formed radially outward with respect to the wafer adsorption surface. If such a gas outlet is formed, the gas naturally flows out from the vicinity of the center of the wafer toward the outer peripheral portion, so that it becomes easier to form a uniform gas flow toward the outer peripheral direction of the wafer, and a better state Can attract the wafer. Note that these gas outlets only need to be inclined toward the outer side with respect to the wafer adsorption surface, and the inclination angle is not particularly limited and may be arbitrarily determined.

このとき、ガス流出口は３〜８個であることが好ましい。ガス流出口が３個以上であれば、ウェーハを好適に吸着できる。また、ガス流出口の数を多く形成する程、コストがかかるので、ガス流出口の数が８個以下であれば、コストの安いベルヌーイチャックを作製できる。 At this time, it is preferable that there are 3 to 8 gas outlets. If there are three or more gas outlets, the wafer can be adsorbed suitably. In addition, since the cost increases as the number of gas outlets increases, a Bernoulli chuck with a low cost can be manufactured if the number of gas outlets is eight or less.

ガス流出口の大きさは、直径または短径が２ｍｍ以下であることが好ましい。直径または短径がこれより大きくなると、ガスの圧力を上げてもガスの線速が大きくならず、ウェーハの吸着がしづらくなる。 The gas outlet is preferably 2 mm or less in diameter or minor axis. If the diameter or the short diameter is larger than this, even if the gas pressure is increased, the linear velocity of the gas does not increase, and it becomes difficult to attract the wafer.

本発明のベルヌーイチャックによれば、ウェーハを吸着するためのガス圧力やガス流量を小さくでき、ウェーハの主表面に均一なガス流を形成することができるので、ウェーハを均一に吸着でき、ウェーハのゆがみやワレ、ウェーハとベルヌーイチャック部材との接触、およびウェーハ主表面中心部に発生するキズを防止することができる。また、ウェーハ裏面とサセプターとの間にガスを吹き込まなくてもウェーハを本発明のベルヌーイチャックで吸着できるようになるため、サセプター上のパーティクルを巻き上げたり、エピタキシャル成長装置部材に付着したエピタキシャル副生成物を剥離、落下させることがなくなり、ウェーハ主表面をパーティクルの少ない良好な状態に保つことが可能となる。さらに、エピタキシャル成長装置からのシリコンエピタキシャルウェーハの取り出し作業を短縮できるので、エピタキシャル層表面に生ずるクモリを防止できるとともに、エピタキシャル成長装置に載置されているベルジャーをはじめとする石英部品の交換頻度を抑えることも可能となるため、交換時に行われるエッチングによるこれらの石英部品の劣化を防ぐことができる。 According to the Bernoulli chuck of the present invention, the gas pressure and gas flow for adsorbing the wafer can be reduced, and a uniform gas flow can be formed on the main surface of the wafer. It is possible to prevent distortion and cracking, contact between the wafer and the Bernoulli chuck member, and scratches generated at the center of the wafer main surface. In addition, since the wafer can be adsorbed by the Bernoulli chuck of the present invention without blowing a gas between the wafer back surface and the susceptor, particles on the susceptor are rolled up, or an epitaxial byproduct attached to the epitaxial growth apparatus member is removed. The main surface of the wafer can be kept in a good state with few particles. Furthermore, since the operation of taking out the silicon epitaxial wafer from the epitaxial growth apparatus can be shortened, it is possible to prevent spiders generated on the surface of the epitaxial layer and to suppress the replacement frequency of quartz parts such as bell jars mounted on the epitaxial growth apparatus. Therefore, deterioration of these quartz parts due to etching performed at the time of replacement can be prevented.

以下、本発明のベルヌーイチャックを発明する過程で行った各種実験およびその実験結果と、その結果として得られた本発明のベルヌーイチャックについて、図面を参照してさらに詳細に説明する。なお、本発明が、下記に示すベルヌーイチャックに限定されないことは言うまでもない。 Hereinafter, various experiments conducted in the process of inventing the Bernoulli chuck of the present invention, the results of the experiments, and the Bernoulli chuck of the present invention obtained as a result will be described in more detail with reference to the drawings. Needless to say, the present invention is not limited to the Bernoulli chuck shown below.

（実験１）
図５のような直径約１５０ｍｍのシリコンエピタキシャルウェーハ（いわゆる６インチシリコンエピタキシャルウェーハ）吸着用のベルヌーイチャックＣを準備した。このベルヌーイチャックＣでは、ベルヌーイチャックＣの円板状治具４の中心にガス流出口７を、その中心から半径５０ｍｍの円周上に４つのガス流出口８を形成した。このとき、形成されたガス流出口７及び８は、ウェーハ吸着面に対して垂直に形成されている。そして、このベルヌーイチャックＣを用いて、窒素ガスの圧力と流量を減らすことができるか検討するために、直径約１５０ｍｍのシリコンエピタキシャルウェーハ（６インチウェーハ）の吸着試験を行った。冷却された常温のシリコンエピタキシャルウェーハを吸着したところ、該ウェーハの中心部にベルヌーイチャックＣとの接触による従来のような接触キズが発生することはなくなった。しかしながら、エピタキシャル成長直後のウェーハを吸着する場合には、従来の中心１つ穴のベルヌーイチャックＣ（図２参照）と同じくシリコンエピタキシャルウェーハの変形が発生し、櫛歯付きウェーハ収納用カセットへ該ウェーハを挿入する際、前記ウェーハが正規の櫛歯位置からずれて収納されることがあった。なお、図５は、図５の（ａ）が、上記ベルヌーイチャックをウェーハ吸着面側から見た平面図を、図５の（ｂ）が、ガス配管側から見た平面図を、図５の（ｃ）が、そのＡ−Ａ断面図をそれぞれ示しているとともに、図５のうち、図２と同様の部品については同じ符号を付けて説明している。 (Experiment 1)
A Bernoulli chuck C for adsorbing a silicon epitaxial wafer (so-called 6-inch silicon epitaxial wafer) having a diameter of about 150 mm as shown in FIG. 5 was prepared. In this Bernoulli chuck C, a gas outlet 7 is formed at the center of the disc-like jig 4 of the Bernoulli chuck C, and four gas outlets 8 are formed on a circumference having a radius of 50 mm from the center. At this time, the formed gas outlets 7 and 8 are formed perpendicular to the wafer suction surface. In order to examine whether the pressure and flow rate of nitrogen gas can be reduced using the Bernoulli chuck C, an adsorption test of a silicon epitaxial wafer (6 inch wafer) having a diameter of about 150 mm was performed. When the cooled silicon epitaxial wafer at normal temperature was adsorbed, the conventional contact scratch due to the contact with the Bernoulli chuck C was not generated at the center of the wafer. However, when adsorbing a wafer immediately after epitaxial growth, deformation of the silicon epitaxial wafer occurs in the same manner as in the conventional single hole Bernoulli chuck C (see FIG. 2), and the wafer is put into a comb-teeth wafer storage cassette. When the wafer is inserted, the wafer may be housed out of the normal comb tooth position. 5A is a plan view of the Bernoulli chuck as viewed from the wafer suction surface side, and FIG. 5B is a plan view of the Bernoulli chuck as viewed from the gas piping side. (C) has shown the AA sectional drawing, respectively, In FIG. 5, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the components similar to FIG.

（実験２）
上記実験１の結果を受けて、ベルヌーイチャックＣの円板状治具４のガス流出口７を塞ぎ、前記中心から半径５０ｍｍの円周上に４つのガス流出口８のみから窒素ガスを流出させることにした。その結果、エピタキシャル成長直後の高温のシリコンエピタキシャルウェーハであっても、大きな変形を生じさせずに吸着できることがわかった。そのため、ウェーハのワレが防止できるとともに、上記のようなウェーハ収納時のトラブルが発生しなくなった。 (Experiment 2)
In response to the result of the experiment 1, the gas outlet 7 of the disk-shaped jig 4 of the Bernoulli chuck C is closed, and nitrogen gas is allowed to flow out only from the four gas outlets 8 on a circumference having a radius of 50 mm from the center. It was to be. As a result, it was found that even a high-temperature silicon epitaxial wafer immediately after epitaxial growth can be adsorbed without causing large deformation. As a result, cracking of the wafer can be prevented, and troubles during wafer storage as described above do not occur.

さらに、ベルヌーイチャックＣのウェーハ吸着面の中心穴を塞いだ状態で、上記特許文献１乃至３のように、ウェーハ吸着面の外縁部付近、すなわち、ウェーハの半径をＲとしたとき、ベルヌーイチャックＣにおけるウェーハ吸着面の幾何学的中心位置から２Ｒ／３を越えた位置にガス流出口があると、該ガス流出口からウェーハ外周端部までわずかな距離しかないため、ウェーハ外周端部における窒素ガス流の線速が速くて、ガスがウェーハ裏面へ回り込まず、ウェーハの吸着ができない場合のあることがわかった。そして、ウェーハ吸着面とウェーハの間が水平でなく、わずかに傾いている場合には、たとえウェーハが吸着できても、ウェーハがウェーハ吸着面の正規の吸着位置からずれて吸着されてしまう可能性があった。また、ウェーハの吸着以外にも、実験２で使用した図５に示されるようなベルヌーイチャックＣは、ガスバッファ部９を設けたため重くなり、ハンドリングが難しくなるといった問題も生じた。さらに、ガス流出口７または８にゴミ等が詰まったり、ガスバッファ部９に高い圧力のガスが供給されたりすると、ガスバッファ部９内の圧力が過度に上昇し、該ガスバッファ部９が破壊されてしまうといった不具合も生じた。 Further, when the center hole of the wafer suction surface of the Bernoulli chuck C is closed, as in Patent Documents 1 to 3, when the vicinity of the outer edge of the wafer suction surface, that is, the radius of the wafer is R, the Bernoulli chuck C When there is a gas outlet at a position exceeding 2R / 3 from the geometric center position of the wafer adsorption surface in FIG. 1, there is only a short distance from the gas outlet to the outer peripheral edge of the wafer. It has been found that the linear velocity of the flow is so fast that the gas does not enter the backside of the wafer and the wafer cannot be adsorbed. If the wafer suction surface and the wafer are not horizontal and slightly tilted, even if the wafer can be sucked, the wafer may be offset from the normal suction position on the wafer suction surface. was there. In addition to the wafer adsorption, the Bernoulli chuck C used in Experiment 2 as shown in FIG. 5 becomes heavy due to the provision of the gas buffer unit 9, and the handling becomes difficult. Furthermore, if dust or the like is clogged in the gas outlet 7 or 8 or a high-pressure gas is supplied to the gas buffer unit 9, the pressure in the gas buffer unit 9 increases excessively, and the gas buffer unit 9 is destroyed. There was a problem that it was done.

（実験３）
ガス流出口の平均位置がベルヌーイチャックのウェーハ吸着面の幾何学的中心以外にあるときの、ウェーハ吸着状況を調べる為に、図６に示すようなベルヌーイチャックＣによるウェーハ吸着試験を行った。このベルヌーイチャックＣの中には特許文献１のベルヌーイチャックと同様に、ガス流通経路を形成した石英プレートとガス流出口を形成した石英プレートを貼り合わせて製造されているものもある。また、ガス流出口５の平均位置はウェーハ吸着面の幾何学的中心からずれていて、ベルヌーイチャックＣの一部に偏って形成されている。このようなベルヌーイチャックＣでウェーハを吸着する場合、ウェーハ外周部へ向かうガス流が不均一になるため、ウェーハに不均一な浮力が与えられ、ウェーハがウェーハ吸着面の幾何学的中心からずれて吸着されたり、ウェーハと円盤状冶具４とが接触してしまうことがあった。 (Experiment 3)
In order to examine the wafer adsorption state when the average position of the gas outlet is outside the geometric center of the wafer adsorption surface of the Bernoulli chuck, a wafer adsorption test using a Bernoulli chuck C as shown in FIG. 6 was performed. Some Bernoulli chucks C are manufactured by bonding a quartz plate having a gas flow path and a quartz plate having a gas outlet, as in the Bernoulli chuck of Patent Document 1. Further, the average position of the gas outlet 5 is deviated from the geometric center of the wafer suction surface and is formed so as to be biased to a part of the Bernoulli chuck C. When the wafer is adsorbed by such a Bernoulli chuck C, the gas flow toward the outer periphery of the wafer becomes non-uniform, so that non-uniform buoyancy is given to the wafer, and the wafer deviates from the geometric center of the wafer adsorption surface. The wafer may be adsorbed or the wafer and the disk-shaped jig 4 may come into contact with each other.

本発明者は、上記のような実験１〜３を行い、ベルヌーイチャックでウェーハを吸着する際に発生するウェーハの変形やワレの原因が、ベルヌーイチャックのウェーハ吸着面の幾何学的中心に形成されるガス流出口から大量、高圧の窒素ガスをウェーハ主表面に対し吹き付けることにあることを突き止め、ガス流出口の配置や位置、角度、形状を鋭意検討した。その結果、ウェーハ主表面近傍に形成されるガス流がウェーハ全面においてウェーハ中心近傍から外周部へ向かって均一に形成されるとともに、ウェーハ主裏面に該ガス流が回りこむような線速になるようにガス流出口の配置や位置、角度、形状を決定すれば、ガス流出口から流出される窒素ガスの圧力、流量を小さくでき、ウェーハのゆがみやワレ、及びウェーハ中心部に発生するキズが防げることに想到し、本発明を完成させた。 The inventor performs the above experiments 1 to 3, and the cause of wafer deformation and cracking that occurs when the wafer is attracted by the Bernoulli chuck is formed at the geometric center of the wafer attracting surface of the Bernoulli chuck. We have sought to blow a large amount of high-pressure nitrogen gas from the gas outlet to the main surface of the wafer, and intensively studied the arrangement, position, angle and shape of the gas outlet. As a result, the gas flow formed in the vicinity of the main surface of the wafer is uniformly formed from the vicinity of the center of the wafer to the outer peripheral portion on the entire surface of the wafer, and the linear velocity is such that the gas flow flows around the main back surface of the wafer. If the arrangement, position, angle, and shape of the gas outlet are determined, the pressure and flow rate of the nitrogen gas flowing out from the gas outlet can be reduced, and wafer distortion and cracks and scratches at the center of the wafer can be prevented. In view of this, the present invention has been completed.

すなわち、上記実験から、図１に示すようにベルヌーイチャックＣのウェーハ吸着面４の幾何学的中心位置にガス流出口がなく、複数のガス流出口５が該中心位置に対する周方向に分散配置され、なおかつ、ウェーハの半径をＲとしたとき、複数のガス流出口５が全て前記中心位置から半径２ｍｍ以上、２Ｒ／３以下のリング状領域にある本発明のベルヌーイチャックであれば、ガス流出口５からウェーハ外周端部までの距離が十分あるので、前記ガス流出口５から流出されたガスの線速はウェーハ外周端部で十分遅くなり、ウェーハの裏面側に回りこみやすくなる。これにより本発明のベルヌーイチャックＣはウェーハに浮力を与えやすくなるため、厚膜のシリコンエピタキシャルウェーハや直径約１５０ｍｍ以上（６インチ以上）のシリコンエピタキシャルウェーハを確実に吸着できるうえ、ウェーハの変形やワレも非常に少なくすることができる。また、温度の下がったシリコンエピタキシャルウェーハを吸着する場合においても、ウェーハの中心部にベルヌーイチャックとの接触キズを発生させることがない。なお、図１は、図１の（ａ）が、上記ベルヌーイチャックをウェーハ吸着面側から見た平面図を、図１の（ｂ）が、ガス配管側から見た平面図を、図１の（ｃ）が、そのＡ−Ａ断面図をそれぞれ示しているとともに、図１のうち、図２と同様の部品については同じ符号を付けて説明している。 That is, from the above experiment, as shown in FIG. 1, there is no gas outlet at the geometric center position of the wafer suction surface 4 of the Bernoulli chuck C, and a plurality of gas outlets 5 are distributed in the circumferential direction with respect to the center position. In addition, when the radius of the wafer is R, the plurality of gas outlets 5 are all gas outlets if the Bernoulli chuck of the present invention has a ring-shaped region having a radius of 2 mm or more and 2R / 3 or less from the center position. Since there is a sufficient distance from 5 to the outer peripheral edge of the wafer, the linear velocity of the gas flowing out from the gas outlet 5 is sufficiently slow at the outer peripheral edge of the wafer, and it is easy to wrap around the back side of the wafer. As a result, the Bernoulli chuck C of the present invention easily imparts buoyancy to the wafer, so that a thick silicon epitaxial wafer or a silicon epitaxial wafer having a diameter of about 150 mm or more (6 inches or more) can be reliably adsorbed, and deformation or cracking of the wafer can be achieved. Can also be very little. Further, even when a silicon epitaxial wafer with a lowered temperature is adsorbed, a contact scratch with the Bernoulli chuck does not occur at the center of the wafer. 1A is a plan view of the Bernoulli chuck as viewed from the wafer suction surface side, and FIG. 1B is a plan view of the Bernoulli chuck as viewed from the gas piping side. (C) has shown the AA sectional drawing, respectively, and it has attached and demonstrated the same code | symbol about the components similar to FIG. 2 among FIG.

このとき、複数のガス流出口５の位置は、前記中心位置から半径２ｍｍ以上０．５Ｒ以下のリング状領域にあることが好ましく、さらには、半径２ｍｍ以上０．２Ｒ以下のリング状領域にあることが好ましい。このような領域にガス流出口５があれば、ウェーハの中心から外周にわたって、より広い範囲に均一なガス流を形成できるので、図７に示すように、ウェーハに浮力を与えてベルヌーイチャックに吸着させる吸着圧力と、ウェーハをベルヌーイチャックに保持させておく最低保持圧力とを両方とも低くでき、それに応じてガス流出量も小さくすることができる。ここで、最低保持圧力とは、ベルヌーイチャックに吸着させておいたウェーハがベルヌーイチャックから落下する寸前の圧力のことである。 At this time, the positions of the plurality of gas outlets 5 are preferably in a ring-shaped region having a radius of 2 mm or more and 0.5 R or less from the center position, and further in a ring-shaped region having a radius of 2 mm or more and 0.2 R or less. It is preferable. If there is a gas outlet 5 in such a region, a uniform gas flow can be formed in a wider range from the center to the outer periphery of the wafer. Therefore, as shown in FIG. Both the adsorption pressure to be applied and the minimum holding pressure for holding the wafer on the Bernoulli chuck can be lowered, and the gas outflow can be reduced accordingly. Here, the minimum holding pressure is a pressure just before the wafer adsorbed on the Bernoulli chuck drops from the Bernoulli chuck.

図７に示されるとおり、ウェーハの半径をＲとすると、ガス流出口位置がベルヌーイチャックのウェーハ吸着面の幾何学的中心位置から２Ｒ／３より大きいリング状領域にあれば、最低保持圧力（ウェーハ吸着後、吸着を維持するために必要なガスの最低圧力）は低く保てるが、吸着圧力（ウェーハを吸着するために必要なガスの最低圧力）は大きくせざるを得ず、ガス流出量もそれに応じて大きくする必要がある。そして、ガス流出量が大きくなれば、ウェーハが変形する可能性も高くなる。しかし、前記中心位置から半径２ｍｍ以上２／３Ｒ以下、より好ましくは半径２ｍｍ以上０．５Ｒ以下、さらに好ましくは半径２ｍｍ以上０．２Ｒ以下のリング状領域にガス流出口５が形成されていれば、保持圧力だけでなく、吸着圧力も低く保てるので、ガス流出量も小さくできる。そして、大量のガスがウェーハ主表面に吹き付けられることがなくなるので、ウェーハの変形する可能性はほとんどなくなる。 As shown in FIG. 7, when the radius of the wafer is R, if the gas outlet position is in a ring-shaped region larger than 2R / 3 from the geometric center position of the wafer suction surface of the Bernoulli chuck, the minimum holding pressure (wafer After adsorption, the minimum gas pressure necessary to maintain adsorption) can be kept low, but the adsorption pressure (minimum gas pressure necessary to adsorb the wafer) must be increased, and the amount of gas outflow is It needs to be increased accordingly. And if gas outflow amount becomes large, possibility that a wafer will change will also become high. However, if the gas outlet 5 is formed in a ring-shaped region having a radius of 2 mm to 2/3 R, more preferably a radius of 2 mm to 0.5 R, and even more preferably a radius of 2 mm to 0.2 R from the center position. Since not only the holding pressure but also the adsorption pressure can be kept low, the gas outflow can be reduced. Since a large amount of gas is not sprayed on the main surface of the wafer, there is almost no possibility of deformation of the wafer.

このとき、複数のガス流出口５の平均位置が前記ウェーハ吸着面の幾何学的中心位置と一致するようにガス流出口５を形成すれば、ウェーハ中心近傍からウェーハ外周部へ向かう放射状のガス流がウェーハ主表面上に形成されるので、均等な浮力をウェーハに与えることができ、ウェーハがずれて吸着されることを防ぐことができる。また、前記ガス流出口５が前記中心位置に対して円周方向に等間隔で配置されていれば、より均一な放射状のガス流が形成できるので、より好適にウェーハを吸着することができる。 At this time, if the gas outlet 5 is formed so that the average position of the plurality of gas outlets 5 coincides with the geometric center position of the wafer adsorption surface, a radial gas flow from the vicinity of the wafer center toward the outer peripheral portion of the wafer. Is formed on the main surface of the wafer, it is possible to impart an even buoyancy to the wafer and prevent the wafer from being offset and attracted. Further, if the gas outlets 5 are arranged at equal intervals in the circumferential direction with respect to the center position, a more uniform radial gas flow can be formed, so that the wafer can be adsorbed more suitably.

そして、前記複数のガス流出口５が、前記ベルヌーイチャックＣのウェーハ吸着面に対し傾斜して設けられれば、ウェーハ主表面にガス流をより形成しやすくなるので、ウェーハをより吸着しやすくなる。特に、ガス流出口５が吸着面に対し外周側方向へ放射状に形成されれば、さらにウェーハ主表面に均一なガス流を形成しやすくなるので、ウェーハをさらに吸着しやすくなる。なお、このようにガス流出口５が傾斜して形成される場合には、ガス流出口５が形成される冶具（図１の場合の円盤状冶具４に相当する）をウェーハ吸着面の反対側から見た際に、その主表面に現れるガス流出口（図１の（Ａ）の符号５´）が、ウェーハ吸着面の幾何学的中心位置から半径２ｍｍ以上、２Ｒ／３以下のリング状領域、特には前記中心位置から半径２ｍｍ以上０．５Ｒ以下のリング状領域にあることが好ましく、さらには、半径２ｍｍ以上０．２Ｒ以下のリング状領域にあることがより好ましい。なお、この場合、ガス流出口５が形成される冶具をウェーハ吸着面から見た場合のガス流出口５の位置は、ガス流出口５がウェーハ吸着面の内側方向に傾斜して形成されない限り、ウェーハ吸着面における幾何学的中心位置から半径２ｍｍ以上、２Ｒ／３以下のリング状領域にあることは言うまでもない。 If the plurality of gas outlets 5 are provided to be inclined with respect to the wafer adsorption surface of the Bernoulli chuck C, a gas flow is more easily formed on the main surface of the wafer, so that the wafer is more easily adsorbed. In particular, if the gas outlets 5 are formed radially toward the outer peripheral side with respect to the adsorption surface, it becomes easier to form a uniform gas flow on the main surface of the wafer, so that the wafer is more easily adsorbed. When the gas outlet 5 is formed in an inclined manner as described above, the jig (corresponding to the disk-shaped jig 4 in the case of FIG. 1) on which the gas outlet 5 is formed is opposite to the wafer suction surface. The gas outlet (reference numeral 5 ′ in FIG. 1A) appearing on the main surface when viewed from the ring-shaped region having a radius of 2 mm or more and 2R / 3 or less from the geometric center position of the wafer adsorption surface In particular, it is preferably in a ring-shaped region having a radius of 2 mm or more and 0.5 R or less from the center position, and more preferably in a ring-shaped region having a radius of 2 mm or more and 0.2 R or less. In this case, the position of the gas outlet 5 when the jig in which the gas outlet 5 is formed is viewed from the wafer adsorption surface is as long as the gas outlet 5 is formed so as to be inclined toward the inner side of the wafer adsorption surface. Needless to say, it is in a ring-shaped region having a radius of 2 mm or more and 2R / 3 or less from the geometric center position on the wafer suction surface.

このとき、ガス流出口５が３個以上、より好ましくは４個以上であれば、ウェーハがずれずにベルヌーイチャックのウェーハ吸着面へ吸着される。一方、ガス流出口５が８個を越えると、ベルヌーイチャックの流出口付近の強度が低下し、加工が困難になるとともに、個数の増加に伴ってベルヌーイチャック製造のコストが上昇するので、ガス流出口５は３〜８個が好ましい。 At this time, if the number of gas outlets 5 is 3 or more, more preferably 4 or more, the wafer is adsorbed on the wafer adsorption surface of the Bernoulli chuck without being displaced. On the other hand, if the number of the gas outlets 5 exceeds 8, the strength near the outlet of the Bernoulli chuck is lowered, the machining becomes difficult, and the cost of manufacturing the Bernoulli chuck increases as the number increases. The number of outlets 5 is preferably 3-8.

そして、ウェーハ吸着面に対しガス流出口５が傾斜していない場合は、ガス流出口の直径が２ｍｍ以下であることが好ましい。また、ウェーハ吸着面に対しガス流出口５が傾斜している場合は、ガス流出口５が略楕円形になっているので、その短径は２ｍｍ以下であることが好ましい。ガス流出口の直径または短径が２ｍｍより大きくなると、ガスの流量は大きくなるが、ガスの線速は大きくならないため、ガス流量が多い分だけウェーハ表面に形成されるガス流が不均一になってウェーハにはたらく浮力が安定せず、吸着しづらいベルヌーイチャックになってしまう。 When the gas outlet 5 is not inclined with respect to the wafer adsorption surface, the diameter of the gas outlet is preferably 2 mm or less. Further, when the gas outlet 5 is inclined with respect to the wafer adsorption surface, the gas outlet 5 has a substantially elliptical shape, and the minor axis is preferably 2 mm or less. If the diameter or short diameter of the gas outlet is larger than 2 mm, the gas flow rate increases, but the gas linear velocity does not increase. Therefore, the gas flow formed on the wafer surface becomes non-uniform as the gas flow rate increases. As a result, the buoyancy acting on the wafer is not stable, resulting in a Bernoulli chuck that is difficult to attract.

上記のような本発明のベルヌーイチャックでエピタキシャル成長装置内のサセプター上にあるシリコンエピタキシャルウェーハを吸着する場合、例えば直径約１５０ｍｍウェーハ（６インチウェーハ）用のベルヌーイチャックであっても直径約１２５ｍｍウェーハ（５インチウェーハ）を吸着することができる。さらに、図４のシリンダータイプのエピタキシャル成長装置からウェーハを吸着、取り出しする場合には、直径約１５０ｍｍウェーハ（６インチウェーハ）用のベルヌーイチャックで直径約１００ｍｍウェーハ（４インチウェーハ）を吸着することも可能である。したがって、図２のような従来のベルヌーイチャックでは、吸着対象のウェーハの大きさが異なれば、ベルヌーイチャックの円板状治具４を交換する必要があるが、本発明のベルヌーイチャックでは、そのような交換頻度が少なくなり、より作業効率を向上させることができる。また、前記特許文献１乃至３に記載のベルヌーイチャックでは、ガス流出口が吸着対象のウェーハ外縁部付近にあるため、本発明のベルヌーイチャックのように、本来吸着すべきウェーハより小さい大きさのウェーハを吸着することは原理的に不可能である。 When adsorbing a silicon epitaxial wafer on a susceptor in an epitaxial growth apparatus with the Bernoulli chuck of the present invention as described above, for example, even a Bernoulli chuck for a wafer having a diameter of about 150 mm (6 inch wafer) has a diameter of about 125 mm (5 mm Inch wafer) can be adsorbed. Furthermore, when a wafer is sucked and taken out from the cylinder type epitaxial growth apparatus shown in FIG. 4, it is possible to suck a wafer of about 100 mm in diameter (4 inch wafer) with a Bernoulli chuck for a wafer of about 150 mm in diameter (6 inch wafer). It is. Therefore, in the conventional Bernoulli chuck as shown in FIG. 2, if the size of the wafer to be attracted is different, the disc-like jig 4 of the Bernoulli chuck needs to be replaced. Therefore, it is possible to improve the work efficiency. Further, in the Bernoulli chuck described in Patent Documents 1 to 3, since the gas outlet is in the vicinity of the outer edge of the wafer to be attracted, a wafer having a size smaller than the wafer to be originally attracted as in the Bernoulli chuck of the present invention. It is impossible in principle to adsorb.

また、本発明のベルヌーイチャックを用いれば、バランスのよい浮力が吸着対象のウェーハに与えられるので、厚膜のエピタキシャル層を成長させたシリコンエピタキシャルウェーハや直径約１５０ｍｍ以上（６インチ以上）の大口径エピタキシャルウェーハであっても速やかに吸着可能である。したがって、これらのウェーハを吸着する際、ウェーハとサセプターの間に窒素ガスを吹き込む必要がないので、ウェーハをエピタキシャル成長装置から取り出す時間が短縮でき、装置の稼動効率を向上させることができる。そして、サセプターや成長装置内に設置される治具に付着したパーティクルを舞い上げることもないため、エピタキシャルウェーハの主表面を舞い上がったパーティクルで汚すこともなくなる。さらに、ウェーハ取り出し時間の短縮により、エピタキシャル層表面に生ずるクモリを防止できるとともに、エピタキシャル成長装置内のベルジャー等の石英部品の交換頻度を減らすことができるため、石英部品交換時のエッチングによる劣化を防ぐことが可能となる。 Further, if the Bernoulli chuck of the present invention is used, balanced buoyancy is imparted to the wafer to be attracted, so that a silicon epitaxial wafer with a thick epitaxial layer grown or a large diameter of about 150 mm or more (6 inches or more) is used. Even an epitaxial wafer can be adsorbed quickly. Therefore, when adsorbing these wafers, it is not necessary to blow nitrogen gas between the wafer and the susceptor. Therefore, the time for taking out the wafer from the epitaxial growth apparatus can be shortened, and the operation efficiency of the apparatus can be improved. Further, since particles adhering to a jig installed in the susceptor or the growth apparatus are not soared, the main surface of the epitaxial wafer is not contaminated with soaring particles. Furthermore, shortening the wafer take-out time can prevent spatter from occurring on the surface of the epitaxial layer, and the frequency of replacement of quartz parts such as bell jars in the epitaxial growth apparatus can be reduced, thereby preventing deterioration due to etching during quartz part replacement. Is possible.

以下、本発明の具体的な実施例とその使用状態の詳細について説明を行う。まず、本発明の直径約１５０ｍｍウェーハ（６インチウェーハ）用ベルヌーイチャックを準備した。前記ベルヌーイチャックのウェーハ吸着盤（円板状治具：厚さ３ｍｍ）には、短直径（短径）１．８ｍｍ、長直径（長径）３．６ｍｍの略楕円形をしたガス流出口が４個設けられており、ガス配管からガス流出口へ至るガス供給路はウェーハ吸着面に対し３０°傾斜している。そして、これらのガス流出口は、ウェーハ吸着盤のウェーハ吸着面とは反対側において、ガス流出口の中心がウェーハ吸着面の幾何学的中心位置から半径５ｍｍの円周上、すなわち該ウェーハ吸着盤をウェーハ吸着面から見た場合に、ガス流出口がウェーハ吸着面の幾何学的中心位置から約１０ｍｍの円周上に表れ、９０°間隔で配置されている。この直径約１５０ｍｍウェーハ（６インチウェーハ）用ベルヌーイチャックを用いて、エピタキシャル成長直後のシリコンエピタキシャルウェーハをサセプターから５０枚取り出し、ウェーハ収納用カセットへ収納する作業を行った。その結果、ウェーハのワレは０枚、カセットの隣の櫛歯へずれて挿入されるウェーハ変形トラブルは０枚、ウェーハ１枚あたりの取り出し時間は平均約１秒、フィルター通過前の窒素ガス圧力は０．０３ＭＰａであった。 Hereinafter, specific examples of the present invention and details of the state of use will be described. First, a Bernoulli chuck for a wafer having a diameter of about 150 mm (6 inch wafer) according to the present invention was prepared. The Bernoulli chuck wafer suction disk (disk-shaped jig: 3 mm thick) has four gas outlets having a substantially elliptical shape with a short diameter (short diameter) of 1.8 mm and a long diameter (long diameter) of 3.6 mm. The gas supply path from the gas pipe to the gas outlet is inclined by 30 ° with respect to the wafer adsorption surface. These gas outlets are located on the opposite side of the wafer suction surface from the wafer suction surface, and the center of the gas outlet is on the circumference having a radius of 5 mm from the geometric center position of the wafer suction surface, that is, the wafer suction plate. When viewed from the wafer suction surface, the gas outlets appear on a circumference of about 10 mm from the geometric center position of the wafer suction surface and are arranged at intervals of 90 °. Using this Bernoulli chuck for a wafer having a diameter of about 150 mm (6 inch wafer), 50 silicon epitaxial wafers immediately after epitaxial growth were taken out of the susceptor and stored in a wafer storage cassette. As a result, there were no wafer cracks, no wafer deformation troubles that were shifted to the comb teeth next to the cassette, the average removal time per wafer was about 1 second, and the nitrogen gas pressure before passing through the filter was It was 0.03 MPa.

比較例Comparative example

比較例として、ベルヌーイチャックのウェーハ吸着盤の中央に直径４ｍｍの円形ガス流出口を１つ設けた直径約１５０ｍｍウェーハ（６インチウェーハ）用の従来のベルヌーイチャックを準備した。この従来の直径約１５０ｍｍウェーハ（６インチウェーハ）用ベルヌーイチャックを用いて、エピタキシャル成長直後のシリコンエピタキシャルウェーハをサセプターから５０枚取り出し、ウェーハ収納用カセットへ収納する作業を行った。その結果、ウェーハのワレは２枚、カセットの隣の櫛歯へずれて挿入されるウェーハ変形トラブルは３枚、ウェーハ１枚あたりの取り出し時間は平均約６秒、フィルター通過前の窒素ガス圧力は０．２５ＭＰａであった。 As a comparative example, a conventional Bernoulli chuck for a wafer having a diameter of about 150 mm (6 inch wafer) in which one circular gas outlet having a diameter of 4 mm was provided at the center of the wafer suction disk of the Bernoulli chuck was prepared. Using this conventional Bernoulli chuck for a wafer having a diameter of about 150 mm (6 inch wafer), 50 silicon epitaxial wafers immediately after epitaxial growth were taken out of the susceptor and stored in a wafer storage cassette. As a result, there were 2 wafer cracks, 3 wafer deformation troubles that were shifted and inserted into the comb teeth next to the cassette, the average removal time per wafer was about 6 seconds, and the nitrogen gas pressure before passing through the filter was It was 0.25 MPa.

以上、本発明のベルヌーイチャックを図面を参照して説明したが、上述したベルヌーイチャックは、ガス流出口を備えるウェーハ吸着面を有するとともに、該ウェーハ吸着面にウェーハを対向配置し、前記ガス流出口からガスを噴出することにより、ベルヌーイ効果を利用して前記ウェーハを吸着し、前記ウェーハを非接触状態に保持しつつ搬送することができるウェーハ搬送装置であり、図１に示すような構成をなすものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。また、本発明のベルヌーイチャックは、エピタキシャル成長装置からウェーハを取り出す作業に使用されるだけでなく、レジスト塗布装置やエッチング装置等、ウェーハ搬送が必要な装置に組み込んで利用することが可能である。 The Bernoulli chuck of the present invention has been described above with reference to the drawings. The Bernoulli chuck described above has a wafer suction surface provided with a gas outlet, and a wafer is disposed opposite to the wafer suction surface. 1 is a wafer transfer apparatus capable of adsorbing the wafer by using the Bernoulli effect and transferring the wafer while keeping the wafer in a non-contact state by ejecting gas from However, the present invention is not limited to this. The Bernoulli chuck of the present invention is not only used for the operation of taking out a wafer from an epitaxial growth apparatus, but can also be used by being incorporated in an apparatus requiring wafer conveyance such as a resist coating apparatus or an etching apparatus.

本発明のベルヌーイチャックを示した概略図である。It is the schematic which showed the Bernoulli chuck of this invention. 従来のベルヌーイチャックを示した概略図である。It is the schematic which showed the conventional Bernoulli chuck. 縦型エピタキシャル成長装置の概略図である。It is the schematic of a vertical epitaxial growth apparatus. シリンダータイプのエピタキシャル成長装置の概略図である。It is the schematic of a cylinder type epitaxial growth apparatus. 実験に利用したベルヌーイチャックを示した概略図である。It is the schematic which showed the Bernoulli chuck | zipper utilized for experiment. 従来のベルヌーイチャックの別の一例を示した概略図である。It is the schematic which showed another example of the conventional Bernoulli chuck. 本発明と従来のベルヌーイチャックのガス流出口位置とウェーハ吸着圧力及びウェーハ最低保持圧力との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the gas outflow port position of this invention and the conventional Bernoulli chuck, wafer adsorption pressure, and wafer minimum holding pressure.

符号の説明Explanation of symbols

Ｃ：ベルヌーイチャック
１、３：配管
２：フィルター
４：円板状治具（ウェーハ吸着面）
５、７、８：ガス流出口
５´：ウェーハ吸着面とは反対側から見たときのガス流出口（破線）
６：ピン
９：ガスバッファ部
３１：縦型エピタキシャル成長装置
３２、４２：シリコンエピタキシャルウェーハ
３３、４３：サセプター
３４、４４：石英製ベルジャー
４１：シリンダータイプのエピタキシャル成長装置 C: Bernoulli chuck 1, 3, piping 2: filter 4: disk-shaped jig (wafer suction surface)
5, 7, 8: Gas outlet 5 ': Gas outlet when viewed from the side opposite to the wafer suction surface (broken line)
6: Pin 9: Gas buffer section 31: Vertical epitaxial growth apparatus 32, 42: Silicon epitaxial wafer 33, 43: Susceptor 34, 44: Quartz bell jar 41: Cylinder type epitaxial growth apparatus

Claims

ウェーハの主表面に対向するウェーハ吸着面と、前記ウェーハ吸着面の外周外側に配置されて前記ウェーハの保持位置を定めるウェーハ保持部と、前記ウェーハ吸着面から、対向する前記ウェーハの表面に向けて該ウェーハを吸着するためのガスを流出するガス流出口と、を有する円板状治具を備えた、前記ウェーハの搬送に用いるベルヌーイチャックであって、
前記ウェーハ吸着面の幾何学的中心位置とは異なる位置に、３個以上８個以下の前記ガス流出口が前記幾何学的中心位置に対する円周方向に等間隔に配置されるとともに、前記ウェーハ保持部によって保持位置が定められる前記ウェーハの半径をＲとしたとき、これら複数個のガス流出口は全て、その直径もしくは短径が２ｍｍ以下で、前記ウェーハ吸着面の前記幾何学的中心位置から半径２ｍｍ以上、２Ｒ／３以下のリング状領域にあり、かつこれら複数個のガス流出口の平均位置が前記ウェーハ吸着面の前記幾何学的中心位置と一致し、さらに、これら複数個のガス流出口が、前記ウェーハ吸着面に対し外側方向へ放射状に形成され、かつ前記ウェーハ吸着面に対し傾斜して設けられることを特徴とするベルヌーイチャック。 A wafer suction surface that faces the main surface of the wafer, a wafer holding portion that is disposed outside the outer periphery of the wafer suction surface and defines the holding position of the wafer, and from the wafer suction surface toward the surface of the wafer that faces the wafer A Bernoulli chuck used for transporting the wafer , comprising a disk-shaped jig having a gas outlet for discharging a gas for adsorbing the wafer ;
A position different from the geometric center position of the wafer suction surface, with three or more eight or less of the gas outlet is arranged at equal intervals in the circumferential direction with respect to the geometric center position, wherein the wafer holding when the radius of the wafer holding position is determined to be R by parts, all these multiple pieces of the gas outlet is below its diameter or minor diameter of 2 mm, a radius from the geometric center position of the wafer suction surface 2mm or more, 2R / 3 Ri less ring shaped region near, and the average position of the plurality of gas outlet coincides with the geometric center position of the wafer chucking surface, further, a plurality of gas flow thereof A Bernoulli chuck characterized in that outlets are formed radially outward with respect to the wafer suction surface and are inclined with respect to the wafer suction surface .

前記複数個のガス流出口は、前記幾何学的中心位置から半径２ｍｍ以上０．５Ｒ以下のリング状領域にあることを特徴とする請求項１記載のベルヌーイチャック。 2. The Bernoulli chuck according to claim 1, wherein the plurality of gas outlets are in a ring-shaped region having a radius of 2 mm to 0.5 R from the geometric center position.

前記複数個のガス流出口は、前記幾何学的中心位置から半径２ｍｍ以上０．２Ｒ以下のリング状領域にあることを特徴とする請求項１記載のベルヌーイチャック。 The Bernoulli chuck according to claim 1, wherein the plurality of gas outlets are in a ring-shaped region having a radius of 2 mm to 0.2 R from the geometric center position.