JPH03141545A - ウエハ搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はウェハ搬送装置、特に半導体製造または検査用
電子線測定装置、電子線描画装置、電子線表面ｌｌ！察
装型装置において用いられるのに好適なウェハ搬送装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置として次の（１）〜（３）が存在する。

（１）、ウェハを固定ピンに可動ピンで押しつけてウェ
ハを保持装置に固定し、ウェハ表面より接触子がウェハ
上のレジスト、酸化膜等を突き破り、ウェハと電気的接
続を形成する。

（２）、実開昭６２−１７２１４９号、実願昭５５−１
２０５３４号に示されるように、ウェハの外周部を裏面
よりばね力を利用して挾んで保持し、ウェハ表面側の押
え板に内蔵されたウェハの接地用接触子として、板ばね
で押えられた針を保有する。

（３）、静電保持力によりウェハを保持する。ただし、
大気中よりウェハの測定、描画、ＷＡ察などの作業を行
う真空中のＸ−Ｙステージ上までの搬送の間も静電保持
用電力を供給し、ウェハを保持する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記（１）の従来技術によれば、ウェハ外周部のみが固
定されているためウェハ全体の平坦度が維持されがたく
、したがってウェハの平坦度変化による測定、描画時の
場所よる寸法誤差が大きく発生する問題がある。また接
地用接触子がウェハ表面に異物付着をさせる問題もある
。

上記（２）の従来技術もウェハの平坦度維持が困鑑であ
り、同様にウェハの平坦度変化による測定。

描画時の場所による寸法誤差が大きく発生する問題があ
る。

上記（３）の静電保持によるウェハ固定の場合は。

大気より真空内のステージ上ヘウエハ搬送途中も直流電
力の供給が必要であるため、搬送機構の簡素化に難があ
り、絶縁、給電の機構を搬送機構の中に組み入れた複雑
な搬送機構となる。

本発明の一つの目的はウェハ搬送機構を簡素にすること
ができるウェハ搬送装置を提供することにある。

本発明のもう一つの目的はウェハの作業精度の場所によ
る誤差を軽減することができるウェハ搬送装置を提供す
ることにある。

本発明の更にもう一つの目的はウェハ表面への異物の付
着を防止することができるウェハ搬送装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、ウェハと接触する接触面をもつ静電吸
着体と、ウェハを接触面と接触させるように静電吸着体
に関連した予め定められた位置に保持する手段と、ウェ
ハの静電吸着体への静電吸着を作業位置において実行し
、ウェハ搬送中は解除する手段とが備えられる。

〔作用〕

ウェハは作業位置においては静電吸着されるが。

搬送中はウェハ保持手段により保持されるだけで、静電
吸着から解放される。このため、従来技術にみられるよ
うなウェハ搬送機構の複雑化が避けられ、その簡素化が
図られる。

〔実施例〕

第１図および第２図を参照するに、電子線描画装置の本
体１は鏡体２および試料室３を含む。鏡体２内の電子銃
からは電子ビームが放出され、この電子ビームはレンズ
系により集束され、試料室３内の試料である後述のウェ
ハを参照する。

ウェハを電子ビームの垂直面内で２次元的に移動し、か
つ電子ビームによるウェハの照射をオン−オフしたり、
ウェハを照射する電子ビームの断面の大きさを変えるこ
とによりウェハに任意所望パターンを形成することがで
きる。すなわち、描画という作業を行うことができる。

なお、この作業は描画に限られるものではなく、ウェハ
表面のａｍ、エツチングのような処理などであってもよ
い。

本体１は高真空に維持されている。その中の試料室３の
真空度は大体１０−’Ｔｏｒｒである。試料室３には試
料室３と同じ１０”−’Ｔｏｒｒ程度の高真空に維持さ
れている高真空室４および１０″−”Ｔｏｒｒｐｊ度の
真空度にされている低真空室５がそれぞれバルブ６およ
び７を介して順次接続されている。

大気圧中に存在する台８にはロボット９およびプリアラ
イメント装置１ｏが取付けられ１．更に２つのウェハカ
セット１１および１２が載置されている、低真空室５に
はロボット９のアーム９ａが出入りする部分にバルブ（
図示せず）が取付けられている。このバルブは以下ロボ
ット側バルブと呼ばれる。

低真空室５にはウェハ支持装置ないしはウェハユニット
が存在する。これは、第３〜８図に示されているように
、ウェハ１３ａを静電吸着する静電吸着体１４およびこ
れを支持する支持台１５を含んでいる。ウェハ１３ａの
外周に接触してウェハを位置決めする接触子である回転
（自転）自在な固定ピン１６および可動ピン１７が存在
する。

固定ピン１６は支持台１５の上面に固定されている。可
動ビン１７は自由に動き得るように支持台１５を貫通し
、支持台１５の下面に揺動可能に取付けられたレバー１
８に固定されている。ばね１９は可動ビン１７をウェハ
１４の外周に常時押付けるようにするためのもので、ア
ーム１８と支持台１５の間に取付けられている。

レバー１８をばね１９の引張り力に抗して動かすと可動
ビン１７がウェハ１３ａの外周からはなれ、ウェハ１３
ａはその固定から解放される。このウェハ固定解除は第
６図に示されるレバー駆動装置２０により行われる。同
図において、取付は台２１は低真空室５に取付けられ、
この取付は台にはモータが取付けられている。モータに
°は駆動軸２３が連結され、この駆動軸にはレバー駆動
アーム２４が取付けられている。駆動軸２３には更にセ
ンサスリット板２５が設けられ、また取付は台２１には
センサスリット板２５のスリットを検出するホトセンサ
２６および２７が取付けられている。これらのホトセン
サは互いに直交しており、スリットが図示の位置のとき
はレバー駆動アーム２４は（１）の位置に、駆動軸２３
、したがってセンサスリット板２５が９０″′だけ回転
したときはレバー駆動アーム２４は（２）の位置を経由
して（３）の位置に切換えられる。レバー駆動アーム２
４が（１）の位置にあるときは可動ビン１７がウェハ１
３ａの外周に接触し、（３）の位置にあるときはレバー
１７がレバー駆動アーム２４により押され、可動ビン１
７がウェハ１３ａの外周から離れる。

支持台１５の下面には一端に針状の接触子をもつ接触子
保持用板ばね２８の他端がねじ止めされ、板ばね２８と
支持台１５の下面の間には電歪素子２９が取付けられて
いる。電歪素子２９に電歪素子電源３０（第９図）から
電圧が印加されると。

電歪素子２９が縮み、これによって板ばね２８の一端に
取付けられた接触子が支持台１５の上面、すなわち静電
吸着体１４の上面から突出しようとしてウェハ１３ａ下
面と接触し、ウェハ１３ａの電気的導通が与えられる。

支持台１４の端部には４つの接点３１が互いに絶縁され
る形で固定されている。これらのうちの２つは電歪素子
２９に接続され、残りの２つは静電吸着体１４に接続さ
れる。

静電吸着体１４はこれに静電吸着電源３１から電圧が印
加されることにより上面にウェハ１３ａを静電吸着保持
する。静電吸着装置としては、たとえば特開昭５９−２
９４３５号に記載されているものを用いることができる
。静電吸着についてその詳細を省略したのはこのためで
ある。

動作を説明するに、バルブ開閉装置４０によりバルブ７
が閉じられた後、低真空室５にはＮ２ガス源制御装置４
１（第９図）によりＮ２ガス源（図示せず）からＮ２ガ
スが導入され、そしてロボット側バルブがバルブ開閉装
置４０（第９図）により開かれる。この状態でレバー駆
動装置２０によりウェハ１３ａの固定が解除される。す
なわち、可動ビン１７がウェハ１３ａの外周から離され
る（第１０図ステップ１）、ロボット９はそのアーム９
ａによりウェハ１３ａを保持して支持台１５からロボッ
ト側バルブを介してカセット１１に移す（第１０図ステ
ップ２）、ウェハ１３ａは作業済のもので、以前ロボッ
ト９によりカセット１１のある場所から取り出したもの
である。したがって、ロボット９がウェハ１３ａをカセ
ット１１に収納するときには、以前にこれを取出したと
ころに収納することになる。ロボット９としては株式会
社メツクス社製モデルＵＴＬ−８０を用いるのが好まし
い。

ロボット９はそのアーム９ａによりカセット１１内の別
の場所にある新しいウェハを取出し、プリアライメント
装置１０に移される。ここで、その新しいウェハは、そ
のオリエンテーションフラット部が所定方向を向くよう
にプリアライメントされる（第１０図ステップ３）。プ
リアライメント装置としては株式会社メツクス社製モデ
ル０Ｆ−１００を用いるのが好ましい、プリアライメン
トされた新しいウェハはロボット９により支持台１５の
静電吸着体１４の表面に移動され、そしてウェハは固定
される。つまり、レバー駆動装置２０により可動ピン１
７をウェハの外周に押付け、この可動ピンおよび固定ピ
ン１６によりウェハをはさむ形で固定する（第１０図の
ステップ４）。

ロボット９のアーム９ａを低真空室５から退出後口ボッ
ト側バルブが閉じられる。Ｎｚガスの低真空室５への導
入はもちろん停止され、排気装置５０により低真空室５
が１０　””Ｔｏｒｒ程度の真空度に排気される。

バルブ開閉装置４０によりバルブ７が開かれ。

ロッド駆動装置４２′　（第９図）により駆動されるロ
ッド４２により、新しいウェハを支持体１５により支持
した新ウェハユニットは低真空室５内のステーションか
ら高真空室４内のステーションへ移される。高真空室４
内のステーションには上段ウェハ受部４３および下段ウ
ェハ受部４４を有するエレベータ４５があって、このエ
レベータはエレベータ駆動装置４６により昇降するよう
になっている。

低真空室５からの新ウェハユニットは上段ウェハ受部４
３に移される（第１０図ステップ５）。

下段ウェハ受部４４に作業済ウェハユニット（これは新
ウェハユニットと同じで、ちがう点は作業済である点の
み）があるとすれば、その作業済ウェハユニットはロッ
ド４２により低真空室５のステーションに移される（第
１０図ステップ６）。

もちろん、ステップ５の場合は上段ウェハ受部４３がバ
ルブ７の高さ位置に、ステップ６の場合は下段受部４４
がバルブ７の高さ位置に移動される。

バルブ７が閉じられる。高真空室４は排気装置５０によ
り継続的に排気されているので、しばらくすると、高真
空室４内は１０−”Ｔｏｒｒオーダーの定常状態となる
。この状態において、バルブ開閉装置４０によりバルブ
６が開かれる。試料室３内の作業位置、すなわち描画位
置での描画という作業が終った作業済ウェハユニット（
これは新ウェハユニットと同じで、相違するのはウェハ
が作業済であるのみ）がウェハ移送用のステーションに
あるとすれば、この作業済ウェハユニットはロッド駆動
装置４２′により駆動されるロッド５２により高真空室
４内の下段ウェハ受部４４に移され（ステップ７）、そ
して上段ウェハ受部４３にある新ウェハユニットはロッ
ド５２により試料室３内の移送用ステーションに移され
る（ステップ８）。

もちろん、ステップ７においては下段ウェハ受部がバル
ブ６の高さ位置に、ステップ８においては上段ウェハ受
部４３がバルブ６の高さ位置にそれぞれ位置づけられる
。

試料室３内の移送用ステーションに移された新ウェハユ
ニットはロッド５２により更に作業位置、すなわち描画
位置に移される。この状態は第７および８図に示されて
いる。同図において、ウェハ２次元移動台６０に固定さ
れたピン固定台６１に、支持台１５に設けられたピン６
２がはまって新ウェハユニットが作業位置にセットされ
る。この状態において４つの接点３１は２次元移動台６
０に固定された各々の接点ばね６５とそれぞれ接触し、
これによって初めて静電吸着電源３０および電歪素子電
源３１から静電吸着体１４および電歪素子２９にそれぞ
れ電圧が印加される。これによって新ウェハが静電吸着
体に静電吸着され、かつこの状態で新ウェハに電気的導
通が与えられる。

接点ばね６５は常時静電吸着電源３１および電歪素子電
源３０に接続されていてもよいが、新ウェハユニットが
作業位置に第７および８図のようにセットされたときに
接続されるようにしてもよい。その制御やロボット９．
プリアライメント装＠１０．バルブ開閉装置４０．ロッ
ド駆動装置４２′、エレベータ駆動装置４６．ウェハ２
次元移動台恥動装置７０．排気装置５０．レバー駆動装
置２０およびＮｚガス源制御装置４１の制御は制御装置
７１によって制御される。

新ウェハユニットが作業位置にセットされると、ロッド
５２は退去され、バルブ６は閉じられ、作業、すなわち
描画が行われる（ステップ９）。

以後は以上のステップがくり返され、これによりカセッ
ト１１内のウェハ全部の作業を自動的に行うことができ
る。カセット１１内のウェハの作業が終った後はカセッ
ト１２内のウェハの作業を行うことができる。そのステ
ップは以上説明したそれらと同じである。

ロッド４２の先端には１字形の係合部が設けられている
。これは支持台１５の凹状係合部に係合され、この係合
は第１１図に示されるようにロッド４２をロッド駆動装
置４２により９０”回転することにより解除される。ロ
ッド５２の場合も同様である。

以上説明した実施例によれば、ウェハ搬送中はウェハは
固定ピンおよび可動ピンにより一定位置に保持され、静
電吸着はなされないので、ウェハ搬送機構の簡素化が図
られる。また、ウェハの作業中は静電吸着も働くので、
ウェハの平坦度が強制的に向上されることになる。更に
、平坦度を変化させずに、静電吸着中にウェハ表面に接
触子である針が突きささる形になってウェハの電気的導
通が与えられると共にウェハ表面への異物の付着が防止
される。加えて、高真空室中のステーションにおいて、
新ウェハは作業済ウェハの上側にあるので、新ウェハの
異物付着がより効果的に防止される。

〔発明の効果〕 本発明によれば、ウェハ搬送機構を簡素にすることがで
きるウェハ搬送装置が提案される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にもとづくウェハ搬送装置を適用した電
子線描画装置の一実施例の平面図、第２図は第１図の■
〜■線に沿う概略拡大断面図、第３図は第１および２図
中のウェハユニットの拡大平面図、第４図は第３図の■
〜■線に沿う主要部の概略断面図、第５図は第３図の一
部の拡大断面図、第６図は第３図の一部の拡大断面図、
第７図は作業位置におけるウェハユニット付近の平面図
。 第８図は第７図の一部の拡大断面図、第９図は制御系の
ブロック図、第１０図は動作フローチャートを示す図、
第１１図は第２図の■〜■線に沿う断面図である。 ３・・・試料室、４・・・高真空室、５・・・低真空室
、９・・・ロボット、１１，１２・・・ウェハカセット
、１ｏ・・・プリアライメント装置、１４・・・静電吸
着体、２８第１図 第 ３ 図 第 図 第 図 ７ 第 図 ｔ） ６１ 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェハを支持する手段と、そのウェハを予め定めら
   れた位置とこれとは異なる作業位置に選択的に位置づけ
   るように前記ウェハ支持手段を前記ウェハと共に搬送す
   るウェハ搬送装置であって、前記ウェハ支持手段は前記
   ウェハと接触する接触面をもつ静電吸着体と、前記ウェ
   ハを前記接触面と接触させるように前記静電吸着体に関
   連した予め定められた位置に保持する手段と、前記ウェ
   ハの前記静電吸着体への静電吸着を前記作業位置におい
   て実行し、前記ウェハを搬送している間は解除する手段
   とを備えているウェハ搬送装置。 ２、前記作業位置において前記ウェハに電気的導通を与
   える手段を備えている請求項１にもとづくウェハ搬送装
   置。 ３、前記ウェハの前記静電吸着体への静電吸着実行中に
   前記ウェハの電気的導通を与える手段を備えている請求
   項１にもとづくウェハ搬送装置。 ４、前記ウェハ保持手段は前記ウェハの外周と接触する
   複数の接触子を有し、これらの接触子により前記ウェハ
   を前記予め定められた位置に保持することを特徴とする
   請求項１、２または３にもとづくウェハ搬送装置。 ５、前記接触子のうちの一つを前記ウェハの外周と弾性
   的に接触させたり、その接触を解除させたりする手段を
   備え、前記接触子のうちの一つの前記ウェハの外周への
   接触の解除によって前記ウェハが前記予め定められた位
   置から取出され得ることを特徴とする請求項４にもとづ
   くウェハ搬送装置。 ６、前記接触子の各々はピン状であることを特徴とする
   請求項５にもとづくウェハ搬送装置。 ７、ウェハを支持する手段と、そのウェハを予め定めら
   れた位置とこれとは異なる作業位置に選択的に位置づけ
   るように前記ウェハを搬送するウェハ搬送装置であって
   、前記ウェハ支持手段は前記ウェハと接触する接触面を
   もつ静電吸着体と、この静電吸着体が支持されるウェハ
   支持体と、前記ウェハを前記接触面に接触させるように
   前記静電吸着体に関連した予め定められた位置に保持す
   る手段と、前記ウェハの前記静電吸着体への静電吸着を
   前記作業位置において実行し、前記ウェハを搬送してい
   る間は解除する手段を備え、前記ウェハ保持手段は前記
   ウェハの外周と接触する、前記ウェハ支持体に設けられ
   た複数個の接触子を備えているウェハ搬送装置。 ８、前記複数の接触子のうちの一つを前記ウェハの外周
   に弾性的に接触させたり、その接触を解除したりする手
   段を備え、その一つの接触子の前記ウェハの外周への接
   触の解除によって前記ウェハが前記予め定められた位置
   から取出され得ることを特徴とする請求項７にもとづく
   ウェハ搬送装置。 ９、前記作業位置において前記ウェハに電気的導通を与
   える手段を備えている請求項８にもとづくウェハ搬送装
   置。 １０、前記電気的導通を与える手段は前記ウェハに前記
   接触面側から接触し得る電気的導通子とこの電気的導通
   子が取付けられる電歪素子とを有し、この電歪素子に電
   気信号を与えてこれを歪ませることにより前記電気的導
   通子を前記ウェハに接触させることを特徴とする請求項
   ９にもとづくウェハ搬送装置。 １１、ウェハと接触する接触面をもつ静電吸着体と、こ
   の静電吸着体が支持される支持体と、前記ウェハを前記
   接触面に接触させるように前記静電吸着体に関連して予
   め定められた位置に保持する手段とを備え、この保持手
   段は前記ウェハの外周と接触する、前記ウェハ支持体に
   設けられた複数の接触子を備えているウェハ支持装置。 １２、前記複数の接触子のうちの一つを前記ウェハの外
   周に弾性的に接触させたり、その接触を解除したりする
   手段を備え、その一つの接触子の前記ウェハの外周への
   接触の解除によって前記ウェハが前記予め定められた位
   置から取出され得ることを特徴とする請求項１１にもと
   づくウェハ支持装置。 １３、第１、第２および第３のステーションと、その第
   ２のステーションに配置された上段ウェハ受部と下段ウ
   ェハ受部を有するエレベータと、第１のウェハユニット
   を前記第１のステーションから前記上段ウェハ受部に移
   動し、第２のウェハユニットを前記下段ウェハ受部から
   前記第１のステーションに移動する手段と、第３のウェ
   ハユニットを前記第３のステーションから前記下段ウェ
   ハ受部に移動し、前記第１のウェハユニットを前記上段
   ウェハ受部から前記第３のステーションに移動する手段
   とを備え、前記第１、第２および第３のウェハユニット
   の各々はウェハと接触する接触面をもつ静電吸着体と、
   この静電吸着体が支持される支持体と、前記ウェハを前
   記接触面に接触させるように前記静電吸着体に関連した
   予め定められた位置に保持する手段と、前記ウェハの前
   記静電吸着体への静電吸着を前記第３のステーションに
   おいて実行し、前記ウェハを搬送している間は解除する
   手段とを備え、前記ウェハ保持手段は前記ウェハと接触
   する、前記支持体に設けられた複数個の接触子を備え、
   前記エレベータは前記第１、第２および第３のウェハユ
   ニットの前記第１および第３のステーションに対する受
   け渡しに当り昇降可能にされていることを特徴とするウ
   ェハ搬送装置。 １４、前記第３のステーションにおいて前記静電吸着実
   行中に前記ウェハに電気的導通を与える手段を備えてい
   る請求項１３にもとづくウェハ搬送装置。 １５、前記電気的導通を与える手段は前記ウェハに前記
   接触面側から接触し得る電気的導通子とこれが取付けら
   れる電歪素子とを有することを特徴とする請求項１４に
   もとづくウェハ搬送装置。