JPH11301849A - ウェーハチャック装置及びウェーハ洗浄システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】搬送機構の簡便化、装置サイズの縮小化を可能
として装置コストの増大を抑制し、搬送時の発塵による
パーティクル汚染を低減できるようにしたウェーハチャ
ック装置を提供する。 【解決手段】内部に空気流路を形成した基体部と、該基
体部先端部に形成された開口部から外方に突出するよう
に該基体部に揺動可動に装着されたチャック部材と、該
チャック部材の中央部に外方に開口するように設けられ
該空気流路と連通する吸着孔と、該基体部後端部に開穿
され該空気流路と連通する吸引孔と、該吸引孔と連通す
る空気吸引手段とを有するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、搬送機構の簡便
化、装置サイズの縮小化を可能とし、発塵によるパーテ
ィクル汚染を低減できるようにしたウェーハチャック装
置に関する。

【０００２】

【関連技術】半導体素子製造において、半導体ウェーハ
（以下、単にウェーハということがある）の表面に付着
した不純物や異物（例えば、研磨加工が終了したウェー
ハには化学的不純物やパーティクルが付着している）は
半導体素子の性能に悪影響を及ぼす。

【０００３】そこで、ウェーハの製造工程の中には、ウ
ェーハ表面に付着した各種の不純物や異物を除去するこ
とを目的として洗浄工程が組み込まれている。この洗浄
工程ではウェーハが種々の方法によって洗浄されるが、
ウェーハの洗浄方法には大別して物理的洗浄方法と化学
的洗浄方法とがある。

【０００４】上記物理的洗浄方法としては、例えば、洗
浄ブラシ等を用いて直接汚れを機械的に除去する方法
や、加圧流体を噴出ノズルにより被洗浄体の一部又は全
体に向け噴射し、この噴流圧によって汚れを機械的に除
去する方法や、被洗浄体を液体中に埋没させ、液中に設
置した振動子により発生させた超音波エネルギーを利用
し、汚れを機械的に除去する超音波洗浄方法等が挙げら
れている。

【０００５】又、上記化学的洗浄方法としては、例え
ば、種々の薬剤、酵素等によりウェーハ表面に付着した
汚れを化学的に分解除去する方法等が挙げられる。上記
物理的洗浄方法と化学的洗浄方法とが併用されることも
ある。

【０００６】一方、上記洗浄方法を実施する際に、ウェ
ーハを各洗浄手段に搬送する方式としては、複数枚のウ
ェーハを一度にプラスチック製のキャリアカセットに収
容して搬送する方式（キャリア方式）と、ウェーハをロ
ボットハンド等でウェーハの両側を把持して搬送する方
式（キャリアレス方式）とが知られている。

【０００７】上記キャリア方式の洗浄装置においては、
ウェーハとキャリアカセットとの接触等によって、ウェ
ーハにパーティクル等が付着してウェーハが汚染される
という難点があるが、口径の異なるウェーハの処理は、
その口径に応じたキャリアカセットを交換することによ
って１台の洗浄装置で行なえる利点がある。

【０００８】ところで、半導体素子の製造分野において
は、近年の半導体デバイスの高集積化の傾向に伴って半
導体ウェーハが大口径化し、複数枚のウェーハをキャリ
アに収容して洗浄する従来の方式によれば、装置の大型
化や多大な労力を要する。

【０００９】一方、キャリアレス方式の洗浄装置におい
ては、上記のようなキャリアカセットに起因するウェー
ハの汚れの問題はないが、口径の異なるウェーハの処理
を１台の洗浄装置で行うことは、洗浄槽内のウェーハホ
ルダーとウェーハ搬送用のロボットハンドの構造上の制
約から大変困難であった。

【００１０】また、このキャリアレス方式ではウェーハ
の大口径化とともに搬送機構部も大型化し、装置サイズ
及び装置コストの増大を招く問題があった。また品質的
にはウェーハをはさみ込む摺動部からの発塵によるパー
ティクル汚染が問題であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題点に鑑みなされたもので、搬送機構の簡便
化、装置サイズの縮小化を可能として装置コストの増大
を抑制し、搬送時の発塵によるパーティクル汚染を低減
できるようにしたウェーハチャック装置を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のウェーハチャック装置は、内部に空気流路
を形成した基体部と、該基体部先端部に形成された開口
部から外方に突出するように該基体部に揺動自在に装着
されたチャック部材と、該チャック部材の中央部に外方
に開口するように設けられ該空気流路と連通する吸着孔
と、該基体部後端部に開穿され該空気流路と連通する吸
引孔と、該吸引孔と連通する空気吸引手段とを有するこ
とを特徴とする。

【００１３】前記チャック部材は、前記空気流路と連通
する吸着孔を中央部に外方に開口するように設けかつ外
周部に環状溝を設けてなる筒状チャック部材本体と、該
環状溝に嵌着する環状弾性パッキン部材と、内周部に支
持段部を設け該支持段部に該環状弾性パッキン部材を挿
着支持するベースリング部材と、から構成するのが好適
である。

【００１４】前記環状弾性パッキン部材をシリコーンゴ
ム又はフッ素系エラストマーから形成すれば、耐久性が
向上するとともにその揺動動作がスムーズに行われる利
点がある。

【００１５】前記空気吸引手段としては、真空ポンプ、
封水ポンプ又はアスピレータが好適に使用される。

【００１６】本発明のウェーハハンドリング装置は、ロ
ボット手段の適宜位置に上記したウェーハチャック装置
を取りつけてなるものであり、純水を満たしたカセット
供給槽の中のウェーハを取り出したり、ブラシ洗浄後リ
ンス槽でリンスする際に好適に用いられる。

【００１７】本発明のウェーハ洗浄システムは、カセッ
トに収容されたウェーハの排出搬送を行う第１ロボット
手段と、該第１ロボット手段によって搬送されたウェー
ハを洗浄するブラシ洗浄部と、該ブラシ洗浄部で洗浄さ
れたウェーハをリンス洗浄するリンス洗浄部と、該リン
スされたウェーハを乾燥する乾燥部と、乾燥後のウェー
ハをカセットに収容するウェーハ洗浄システムにおい
て、該第１ロボット手段及び第２ロボット手段のウェー
ハ吸着部として上記ウェーハチャック装置を用いること
を特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基いて説明する。

【００１９】図１は本発明のウェーハチャック装置の一
つの実施の形態を示す平面図、図２は同上の要部の分解
斜視図、図３は図２のチャック部材本体と環状弾性パッ
キン部材とベースリング部材とを組み合わせた状態を示
す要部の分解斜視図、図４は図１の要部斜視図、図５は
図１のウェーハチャック装置の断面図及び図６は本発明
のウェーハチャック装置の真空系の１例を示す概略説明
図である。

【００２０】図１において、１２は本発明に係るウェー
ハチャック装置である。該ウェーハチャック装置１２は
内部に空気流路１４を形成した基体部１６を有している
（図５）。該基体部１６は、上板１６ａ及び下板１６ｂ
からなり、ビス等の固着手段によって互いに固着される
ようになっている。該上板１６ａの下面には空気流路１
４となる長溝１４ａが穿設されている。該基体部上板１
６ａの先端部表面には開口部１８が開穿されている（図
２及び図３）。

【００２１】２０はチャック部材で、筒状チャック部材
本体２２を有している。該筒状チャック部材本体２２の
中央部には外方に開口しかつ該空気流路１４と連通する
吸着孔２４が開穿されている。２６は該筒状チャック部
材本体２２の外周部に設けられた環状溝である。

【００２２】２８は該環状溝２６に嵌着する環状弾性パ
ッキン部材である。該環状弾性パッキン部材２８はシリ
コーンゴムやフッ素系エスストマーのように耐薬品性、
耐熱性に優れた弾性材料によって形成されている。

【００２３】３０はベースリング部材で、内周部に支持
段部３２が形成され、該支持段部３２には上記環状弾性
パッキン部材２８が挿着支持される。３４は該ベースリ
ング部材３０の下端部に間欠的に設けられたスリット
で、吸着孔２４から吸入される空気が通過できるように
構成されている。

【００２４】該チャック部材本体２２の外周部に該環状
溝２６を介して環状弾性パッキン部材２８を嵌着し、該
環状弾性パッキン部材２８をベースリング部材３０の支
持段部３２に支持させることによってチャック部材２０
が構成される（図３）。

【００２５】該チャック部材２０を下板１６ｂの上面に
載置し、該チャック部材本体２２の上部を前記開口部１
８から上方に突出させた状態で、該上板１６ａ及び下板
１６ｂをビス等の固着部材で固着することによって該チ
ャック部材２０は該上板１６ａ及び下板１６ｂ間に挟持
固定される（図４及び図５）。この時、該開口部１８の
径はチャック部材本体２２の直径よりも大となってお
り、該開口部１８に該チャック部材本体２２の上部は揺
動できる間隙を介して挿入された状態となっている。

【００２６】３６は前記基体部上板１６ａの後端部表面
に開穿された吸引孔で、該吸引孔３６は前記空気流路１
４に連通している。本発明のウェーハチャック装置１２
は図６に示すように、通常は、ロボット手段４２等の適
宜位置に取りつけられてウェーハハンドリング装置４４
として用いられる。このウェーハハンドリング装置４４
は、後述するウェーハ洗浄システム等において、純水を
満たしたカセット供給槽の中のウェーハを取り出した
り、ブラシ洗浄後リンス槽でリンスする際に好適に用い
られる。

【００２７】図６において、３８は空気吸引手段で該吸
引孔３６と連通している。該空気吸引手段３８をオンと
して該吸引孔３６から空気を吸引することによって該空
気流路１４及び前記吸着孔２４は減圧状態となり、該吸
着孔２４にウェーハＷを近接させることによってウェー
ハＷは該吸着孔２４に吸着されチャックされる。

【００２８】該空気吸引手段３８をオフとすれば該吸着
孔２４に吸着チャックされたウェーハＷの吸着力は消滅
するのでウェーハＷを取外すことができる。なお、図６
において、符号４０は配管等の圧力をチェックするため
の圧力センサーである。

【００２９】該空気吸引手段３８としては、真空ポン
プ、封水ポンプ又はアスピレータ等を用いることができ
るが、ウェーハＷをチャックしたまま薬液槽や純水槽に
漬ける動作を行なう必要があるので、薬液や純水を空気
とともに吸引しても支障の生じない封水ポンプやアスピ
レータ等が好適に用いられるが、真空ポンプの場合には
バッファタンクやトラップ手段を設けることによって使
用することができる。

【００３０】上記の構成により、空気吸引手段３８をオ
ンとすれば、空気流路１４及び吸着孔２４は減圧状態と
なり、該吸着孔２４をウェーハＷに近接させることによ
ってウェーハＷは該吸着孔２４に吸着チャックされる。
この時、チャック部材２０は揺動可能、即ち環状弾性パ
ッキン部材２８を介してチャック部材本体２２は揺動可
能に支持されているため、吸着時にはチャック部材本体
２２の吸着面とウェーハＷ面とが必ずしも正対していな
くても吸着できる余裕を有している。

【００３１】また、一旦、吸着面に吸着された後に、水
流のある薬液槽や純水槽に漬けられ、ウェーハＷに水流
等による力が加わった場合でもチャック部材本体２２が
揺動可能とされているために吸着面から外れたり又はウ
ェーハ自体が割れたりする事態を回避できる利点があ
る。

【００３２】本発明のウェーハチャック装置１２は、前
述したように、ロボット手段の先端部に取りつけられて
ウェーハハンドリング装置として用いられるが、このウ
ェーハハンドリング装置を用いることによって、新規な
ウェーハ洗浄システムを構成することができる。図７に
本発明のウェーハハンドリング装置を用いたウェーハ洗
浄システムの一例の概略平面説明図を示す。

【００３３】図７において、符号１２０はウェーハ洗浄
システムで、第１ロボット手段１２１を有している。該
第１ロボット手段１２１は、ウェーハＷを収納し、純水
で満たされたカセット供給槽１２３内のカセット１２２
からウェーハＷを一枚ずつ取り出してブラシ洗浄部１２
４に供給する作用を行う。この第１ロボット手段１２１
の先端部に設けられたウェーハ吸着部又は吸着ハンド１
２１ａとして本発明のウェーハチャック装置１２が用い
られる。

【００３４】１２６，１４０はリンス洗浄部で、該ブラ
シ洗浄部１２４で洗浄されたウェーハＷをリンス洗浄す
る。リンス洗浄部１２６，１４０は必要に応じて一段又
は複数段で構成される。

【００３５】該リンス洗浄されたウェーハＷはＩＲラン
プ２８を備えた乾燥部３０で乾燥される。この乾燥され
たウェーハＷは第２ロボット手段１３２によってカセッ
ト取出し槽１３４内のカセット１３６に収納される。こ
の第２ロボット手段１３２に設けられたウェーハ吸着部
１３２ａとして本発明のウェーハチャック装置１２が用
いられる。

【００３６】尚、１３８はハンド洗浄部であり、第１ロ
ボット手段１２１のウェーハ吸着ハンド１２１ａを洗浄
するために設けられている。

【００３７】このようにウェーハ洗浄システム１２０に
おいては、ウェーハＷの吸着の際に薬液や純水を吸引す
ることは避けられないが、本発明のウェーハチャック装
置１２を用いれば、何らの支障もなくウェーハＷの吸着
を行うことができる利点がある。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、ウ
ェーハの搬送保持機構を真空チャック方式とすることに
より、搬送機構の簡便化、装置サイズの縮小化を可能と
して装置コストの増大を抑制することができ、その上、
搬送時の発塵によるパーティクル汚染を低減することが
できるという効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のウェーハチャック装置の一つの実施
の形態を示す平面図である。

【図２】 同上の要部の分解斜視図である。

【図３】 図２のチャック部材本体と環状弾性パッキン
部材とベースリング部とを組み合わせた状態を示す要部
の分解斜視図である。

【図４】 同上のチャック部材本体にウェーハを吸着チ
ャックした状態を示す要部の斜視図である。

【図５】 図１のウェーハチャック装置の断面図であ
る。

【図６】 本発明のウェーハチャック装置の真空系の１
例を示す概略説明図である。

【図７】 本発明のウェーハ洗浄システムの一例を示す
概略平面図である。

【符号の説明】

１２：ウェーハチャック装置、１４：空気流路、１４
ａ：長溝、１６：基体部、１６ａ：上板、１６ｂ：下
板、１８：開口部、２０：チャック部材、２２：筒状チ
ャック部材本体、２４：吸着孔、２６：環状溝、２８：
環状弾性パッキン部材、３０：ベースリング部材、３
２：支持段部、３４：スリット、３６：吸引孔、３８：
空気吸引手段、４０：圧力センサー、４２：ロボット手
段、４４：ウェーハハンドリング装置、１２０：ウェー
ハ洗浄システム、１２１：第１ロボット手段、１２１
ａ：ウェーハ吸着部又は吸着ハンド、１２３：カセット
供給槽、１２２、１３６：カセット、１２４：ブラシ洗
浄部、１２６，１４０：リンス洗浄部、１２８：ＩＲラ
ンプ、１３０：乾燥部、１３２：第２ロボット手段、１
３２ａ：ウェーハ吸着部、１３４：カセット取出し槽、
１３８：ハンド洗浄槽、Ｗ：ウェーハ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に空気流路を形成した基体部と、該
   基体部先端部に形成された開口部から外方に突出するよ
   うに該基体部に揺動可動に装着されたチャック部材と、
   該チャック部材の中央部に外方に開口するように設けら
   れ該空気流路と連通する吸着孔と、該基体部後端部に開
   穿され該空気流路と連通する吸引孔と、該吸引孔と連通
   する空気吸引手段とを有することを特徴とするウェーハ
   チャック装置。
2. 【請求項２】 前記チャック部材が、前記空気流路と連
   通する吸着孔を中央部に外方に開口するように設けかつ
   外周部に環状溝を設けてなる筒状チャック部材本体と、
   該環状溝に嵌着する環状弾性パッキン部材と、内周部に
   支持段部を設け該支持段部に該環状弾性パッキン部材を
   挿着支持するベースリング部材と、からなることを特徴
   とする請求項１記載のウェーハチャック装置。
3. 【請求項３】 前記環状弾性パッキン部材がシリコーン
   ゴム又はフッ素系エラストマーから形成されることを特
   徴とする請求項２記載のウェーハチャック装置。
4. 【請求項４】 前記空気吸引手段が真空ポンプ、封水ポ
   ンプ又はアスピレータであることを特徴とする請求項３
   記載のウェーハチャック装置。
5. 【請求項５】 ロボット手段に請求項１〜４のいずれか
   １項記載のウェーハチャック装置を取りつけてなること
   を特徴とするウェーハハンドリング装置。
6. 【請求項６】 カセットに収容されたウェーハの排出搬
   送を行う第１ロボット手段と、該第１ロボット手段によ
   って搬送されたウェーハを洗浄するブラシ洗浄部と、該
   ブラシ洗浄部で洗浄されたウェーハをリンス洗浄するリ
   ンス洗浄部と、該リンスされたウェーハを乾燥する乾燥
   部と、乾燥後のウェーハをカセットに収容するウェーハ
   洗浄システムにおいて、該第１ロボット手段及び第２ロ
   ボット手段のウェーハ吸着部として請求項１〜４のいず
   れか１項記載のウェーハチャック装置を用いることを特
   徴とするウェーハ洗浄システム。