JPH0779121B2 - ウェハ支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、試料支持装置に係り、特に板ばねを用いて半
導体素子基板（以下、ウェハと略）等の薄板状の試料を
支持するのに好適な試料支持装置に関するものである。

〔従来の技術〕

スパッタ装置では、高真空中内でウェハを処理室へ移送
し、処理後、ウェハを処理室外部へ移送する一連の搬送
工程がある。この工程で大事なことは、ウェハがもろ
く、しかし軽量であるため、ウェハを微少な力でやわら
かく把持し、この状態でウェハを落下させることなく移
送することである。このため、ウェハを支持する技術と
しては、これまで種々のものが提案されている。このう
ち機械的にウェハを支持する技術としては、板ばねやコ
イルばねを利用したものがある。第８図はこの一例とし
て、特開昭56-103441号記載のウェハ支持装置で用いら
れている板ばねを示したものである。図において、１は
１種類の板材を塑性加工で成形した板ばね、２は板ばね
１を固定するためのブロック、３はウェハである。この
装置では、板ばね１をウェハ３の外周に配置し、板ばね
１の弾性力でウェハ３を把持している。この板ばね１内
のウェハ３の挿入および取外しは、板ばね１を支持して
いるブロック２端に近い図中のＡ点を押下し、板ばね１
の内周端1aを外側ブロック２側に変形させることにより
行っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術の板ばねは片持ちはりの形式で板ばねの支
点近傍を押下しており、押下点より先端側に位置してい
るウェハ把持部の変形は押下点の変形量と変角で決ま
る。したがって、本板ばねは支持部からウェハ把持部近
傍までの全体の変形を有効に活用していない。このた
め、ウェハ把持部で、十分ね変形を確保しようとする
と、支点近傍の応力が大きくなり、板ばねが使用中にへ
たりを生じていた。また、板ばねは押下量のばらつきが
変形量として顕著に現われ、これを補うため少し押下量
を増大すると板ばねが降伏し、へたりを生じやすくな
る。さらに、構造上、板ばねの押下位置がウェハ３を介
してブロック２側と反対位置としなければならない場合
には、ウェハ３を把持するため複雑な形状となっている
図中Ｂ部近傍に大きな局部応力が発生し、強度上の耐久
性が低下することが懸念される。一方、板ばね１が単一
部材で成形されているため、製作費は安価であるが、板
ばね１のばね力は一義的に決まり、必ずしもウェハを把
持するのに好適なばね力を得がたい。ウェハの搬送系で
は、このような板ばねの不具合はウェハの落下，破損な
どを誘発し、搬送系の信頼性低下の原因となっていた。

本発明の目的は、板ばねの耐久性を大幅に向上させると
共に、ウェハの外周端を弾性的に安定した状態で支持部
材に係止し、搬送系の信頼性を高めたウェハ支持装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ウェハの外周端をばね部材のばね力で支持
部材等に複数箇所係止して前記ウェハを支持するウェハ
支持装置において、前記ばね部材を、ウェハの半径方向
に大きな弾性変形機能を有する板ばねからなる主部材
と、該主部材に接合され、かつ、該主部材と別個に形成
され前記ウェハの半径方向に小さな弾性変形機能を有
し、前記ウェハの外周端を係止する板ばねからなる補助
部材とで構成したことにより、達成される。

〔作用〕

試料の半径方向及び板厚方向に力を作用させる把持部
分、つまり、試料把持部が同一部分として形成されるた
め、形状が複雑となり外部荷重が付与されたときにそれ
によって応力集中を招くような部分を有する部材である
補助部材は、主部材とは別個に形成して分離し、これに
より、補助部材に外部荷重に対する応力が発生しないよ
うにする。一方、主部材は、形状が複雑な試料把持部が
ないため、その全体の形状を応力集中を減少させるよう
に単純化でき、ばね部材における最大応力を低下させ
る。また、主部材の変形状態のすべてを有効に活用して
補助部材の試料把持部に変位を生じさせる。それによっ
て、所定の変形が生じさせても最大応力は低下し、へた
りが生じなくなる。

試料の把持は、補助部材と主部材のばね力を調整してソ
フトタッチで行うため、破損が生じなくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図によって
説明する。

第１図〜第４図で、４は板ばね、５および６は版ばね４
を構成する主部材および該部材と別個に形成した補助部
材、７は板ばね４を固定するリング、８は試料、例え
ば、ウェハ３の位置を決めるためのホルダである。尚、
この他に、裏面からウェハ３を支えてウェハ３の位置を
決めるものであれば容易に使用できる。まず板ばね４は
全体の変形を与える主部材５とウェハ３を把持する補助
部材６に分離してそれぞれ板材より塑性加工により成形
した後、この両部材をスポット溶接あるいは接着剤ある
いは機械的に嵌め合わす方法などで接合し製作する。こ
こで、補助部材６は、ウェハ３の半径方向及び板厚方向
に力を作用させる把持部分が同一部分である試料把持部
となり、また、ウェハ挿入側に丸味を有する凸部6aを設
け、ウェハ３が何らかの原因で挿入時あるいは取外し時
に板ばねと接触しても、その外周端を損傷させることな
く、なめらかに移動できるようにしておく。

次に、第１図に示すように板ばね４をリング７の円周方
向に配設する。ウェハ３は、第３図に示すように板ばね
４の端部4aを押下して外側へ変形させた後、挿入する。
その後、第４図に示すように押下力を除き、板ばね４を
内側へ戻しウェハ３を把持する。この場合、板ばね４は
補助部材６のみでウェハ３と接触した状態となる。この
ため、板ばね４の全体変形を確保するために決まる主部
材５の剛性を組合せて、ウェハ３を把持するのに好適な
ばね力を付与することができる。また、板ばね４は主部
材５と補助部材６とに分けたことにより、板ばねの押下
に対して、単一部材にするとウェハ把持に発生する局部
応力を低下させることができる。それによって、板ばね
はへたりを生じなくなり、耐久性が向上する。

第５図は本発明の第２の実施例を示すもので、補助部材
６の他の実施例であり、補助部材６のウェハ３との接触
部近傍6bにスリット９を配設し、この部分をウェハ３の
外径に沿うように塑性加工させたものである。本実施例
では、補助部材６の先端6bが平たんな場合に比較して、
板ばねとウェハの接触部が多くなり、ウェハを一段と安
定した状態で把持できるようになる。

第６図は本発明の第３の実施例を示すもので、主部材の
他の実施例であり、板ばね４の主部材５のホルダ側底面
5aに凸部5bを配設したものである。本実施例では、上記
一実施例を示す第２図のように主部材５の底面部5aが平
たんな場合に比較して、主部材５自体の最大応力を減少
させ、変形を大きくすることができ、主部材自体が他の
条件のためへたりを伴なうような場合に有効である。

第７図は本発明の第４の実施例を示すもので、補助部材
６を主部材５の側面5cに接合したものである。本実施例
では、上記一実施例の第２図に示す板ばね４と比較し
て、補助部材６の主部材５への接合面6cが平たんであ
り、両部材間の接合が容易である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、板ばねの耐久性を大幅に向上させると
共に、ウェハの外周端を弾性的に安定した状態で支持部
材に係止し、搬送系の信頼性を向上できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す試料支持装置の斜視
外観図、第２図は、第１図の装置の板ばねの側面図、第
３図は、第１図の装置で板ばねを押下したときの変形状
況とウェハの位置関係を示す側面図、第４図は、第３図
において押下力を除いた状態の側面図、第５図は、本発
明の第２の実施例を示す板ばね要部の斜視外観図、第６
図および第７図は本発明の第３および第４の実施例を示
す版ばねの側面図、第８図は、従来装置の板ばねの斜視
外観図である。 ４……板ばね、５……主部材、６……補助部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 陽一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 市橋 一晃 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 川島 壮介 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (56)参考文献 実開 昭57−138333（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−45877（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−4669（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−116234（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェハの外周端をばね部材のばね力で支持
   部材上に複数箇所係止して前記ウェハを支持するウェハ
   支持装置において、 前記ばね部材を、ウェハの半径方向に大きな弾性変形機
   能を有する板ばねからなる主部材と、該主部材に接合さ
   れ、かつ、該主部材と別個に形成され前記ウェハの半径
   方向に小さな弾性変形機能を有し、前記ウェハの外周端
   を係止する板ばねからなる補助部材とで構成したことを
   特徴とするウェハ支持装置。