JP2720166B2 - ウエーハ支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体ウエーハを保持して回転させると
ともに、ウエーハの保持部材の偏芯回転を可能にしたウ
エーハ支持装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ウエーハにイオン注入を行うイオン注入装置で
は、イオン注入すべきウエーハをプラテンに固定し、そ
のウエーハを平面上で回転させることにより、ウエーハ
に対するイオン注入角度を異ならせ、一枚をウエーハに
対して異なる角度で複数回のイオン注入が行われてい
る。

このようなイオン注入について、回転機構を持たない
プラテンでは、１回のイオン注入を行った後、一旦ウエ
ーハをプラテンからチャンバーの外に出し、ウエーハを
任意の角度に回転させてから、再びチャンバー内のプラ
テンに戻してイオン注入を行うという手順を繰り返すこ
とが行われている。ウエーハの角度を変える過程におい
て、搬送作業を伴うため、設定角度と実際にイオンを注
入する角度との間に誤差を生じやすく、しかも、一枚の
ウエーハに対して数回の搬送を行うため、ウエーハ上に
塵の付着可能性が高くなり、また、一枚のウエーハに対
する処理時間が長くなることにより、一定時間内のウエ
ーハの処理枚数（スループット）が少ないという欠点が
あった。

このため、従来、回転機構を備えたプラテンが用いら
れており、ウエーハを保持するための馬蹄形またはＶ字
形に並んだ回転するコマ状のバンパーの内、最下点に位
置する二つを、同方向に回転させ、ウエーハの縁を摩擦
し、ウエーハを回転させるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来の回転機構を備えたものは、転がり摩
擦によりウエーハを回転させているので、回転中にスリ
ップする可能性があり、設定した角度どおりウエーハが
セットされるかどうか信頼性に欠け、ウエーハを駆動輪
により直接摩擦するため、その回転中、ウエーハ裏面が
プラテンと接していて摩擦されることにより、塵が発生
しやすく、また、ウエーハがプラテンに密着していない
ため、ウエーハの冷却能力が劣るなどの欠点があった。

このため、発明者は、ウエーハの保持と回転とを一体
化して精度の高い角度設定により、イオン注入を行うよ
うにした特願昭62−25236号「ウエーハ支持装置」を提
案している。

ところで、このようなウエーハ支持装置において、ウ
エーハを載置する載置部の回転中心に対して、載置部上
にウエーハを押さえるための保持部の回転中心が偏芯し
ている場合には、載置部の回転時にウエーハと保持部と
の間に回転に伴う力が作用してウエーハとの摩擦を生
じ、ウエーハに傷を生じさせるおそれがある。

そこで、この発明は、偏芯した保持部の回転に伴っ
て、保持部とウエーハとが摩擦するのを防止することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明のウエーハ支持装置は、第１図および第２図
に例示するように、ウエーハ（４）を載置して回転する
載置部（プラテンカップ６）と、この載置部に載せられ
た前記ウエーハを押さえて前記載置部上に保持させる第
１の保持部材（クランプリング38）と、この第１の保持
部材の外側にベアリング（40）を介在させて取り付けら
れた第２の保持部材（アウタークランプ42）と、この第
２の保持部材を固定する固定部材（クランプブロック4
4）と前記第２の保持部材との間に設けられて前記載置
部の中心に対して前記第２の保持部材を偏芯回転させる
偏芯回転機構（46）とを備えたことを特徴とする。

また、この発明のウエーハ支持装置においては、前記
偏芯回転機構（46）は、前記固定部材と前記第２の保持
部材との間に設けられて前記第２の保持部材を水平方向
に移動可能に支持するリニアベアリング（リニアベアリ
ング対48）を備えて構成することができる。

〔作用〕

このような構成によれば、載置部（プラテンカップ
６）に載せられて保持されるウエーハ４の回転中心に対
応し、第１の保持部材（クランプリング38）の外側にベ
アリング（40）を介在させて取り付けられた第２の保持
部材（アウタークランプ42）を偏芯回転させることがで
き、ウエーハ４の確実な保持とともに、保持部との摩擦
が防止される。

そして、この発明のウエーハ支持装置においては、偏
芯回転機構（46）は、前記固定部材と前記第２の保持部
材との間に設けられて前記第２の保持部材を水平方向に
移動可能に支持するリニアベアリング（リニアベアリン
グ対48）を設けることにより、円滑な偏心回転ができ、
摩擦による傷の発生からウエーハを防護できる。

〔実 施 例〕

第１図ないし第５図は、この発明のウエーハ支持装置
の実施例を示す。

第１図および第２図に示すように、プラテンカ機構の
基盤を成すプラテン本体２の下面には、ウエーハ４の載
置部としてのプラテンカップ６を昇降させる昇降手段と
してベローズ８が設置され、ベローズ８の上部にはカッ
プホルダ10が取り付けられている。ベローズ８のベロー
ブプレート12の中心に設けられた流体の孔14からベロー
ズ８内の空間に圧力流体16を流入させることによりベロ
ーズ８の伸長を促し、その上に載置されたカップホルダ
10を垂直に上昇させることができる。カップホルダ10
は、プラテン本体２を垂直に昇降可能に貫通するととも
に、プラテン本体２の下方に付勢するスプリング18を取
り付けたガイドシャフト20によって弾性的に平衡状態に
設置されている。このガイドシャフト20は、カップホル
ダ10の中心軸を中心に放射状に一定角度を以って円周上
に配置され、プラテン本体２を貫通させて摺動可能であ
る。スプリング18は、プラテン本体２の下面とガイドシ
ャフト20に取り付けられた受け部22との間に挿入されて
おり、カップホルダ10を弾性的に保持するものである。

そして、カップホルダ10の上面にインナレース32とと
もにベアリング34を介して回転可能にプラテンカップ６
が取り付けられている。このプラテンカップ６の内周部
にはギヤ24が形成されており、このギヤ24にはモータ26
の回転軸28に取り付けられているギヤ30が噛み合わされ
ている。また、プラテンカップ６は、円形を成してお
り、ウエーハ４を載置するための凹部36が形成されてい
る。

このプラテンカップ６の上部には、載置されたウエー
ハ４をベローズ８の伸長によって上昇されたプラテンカ
ップ６上に保持する第１の保持部材として円形のクラン
プリング38が設置されている。このクランプリング38
は、ベアリング40を介して第２の保持部材であるアウタ
ークランプ42に回転可能に取り付けられている。すなわ
ち、ベローズ８によって押し上げられたプラテンカップ
６がギヤ30、24を介して回転すると、保持されているウ
エーハ４を介してクランプリング38も回転するようにな
っている。

アウタークランプ42の上方には、アウタークランプ42
に対して固定部材としてのクランプブロック44が設置さ
れとり、このクランプブロック44に対してアウタークラ
ンプ42を偏芯回転させるための偏芯回転機構46が取り付
けられている。

偏芯回転機構46は、たとえば、４組のリニアベアリン
グ対48をアウタークランプ42およびクランプブロック44
の角部に設置したものであり、第３図および第４図に示
すように、アウタークランプ42およびクランプブロック
44の対向面部に凹部50、52を設け、各凹部50、52にＸ、
Ｙ軸方向に摺動移動する４組のリニアベアリング対48を
設置し、ボルト54、56を以て固定したものである。

各リニアベアリング対48は、第５図に示すように、
Ｘ、Ｙ軸方向の一方向に移動するリニアベアリング48
A、48Bを互いに移動方向を直交させ、ブラケット58,60
を以て一体化したものである。この場合、リニアベアリ
ング48Aには、ブラケット58をねじ62で取り付け、リニ
アベアリング48Bには、ブラケット60をねじ64で取り付
けるとともに、各ブラケット58、60をねじ66、68を以て
結合することにより、各ニリアベアリング48A、48Bを一
体化したものである。

そして、各リニアベアリング48A、48Bは、レール部70
に摺動軸部72を取り付けたものであり、レール部70を互
いにブラケット58、60を以て固定し、摺動軸部72を互い
にアウタークランプ42またはクランプブロック44にボル
ト54、56によって取り付ける。

このような構成において、プラテンカップ６の上にウ
エーハ４を載置した後、ベローズ８の内部に圧力流体16
を注入してベローズ８を伸長させることにより、カップ
ホルダ10およびプラテンカップ６が上昇する。このと
き、ガイドシャフト20も上に引き上げられ、ガイドシャ
フト20の上部に固定された受け部22と、プラテン本体２
との間に挿入されているスプリング18が圧縮されるので
ある。ガイドシャフト20は、プラテン本体２を貫通して
滑らかに昇降することができ、カップホルダ10およびプ
ラテンカップ６を昇降する際のガイドとして機能する。
この結果、ウエーハ４は、プラテンカップ６の上昇によ
って、第２図に示すように、プラテンカップ６とクラン
プリング38との間に挟まれてクランプが完了する。ま
た、ウエーハ４を外す場合には、ベローズ８内の圧力流
体16の圧力を低下させることにより、圧縮されたスプリ
ング18の反力が働き、カップホルダ10を下降させ、それ
に固定されたプラテンカップ６が下降することでアンク
ランプを完了する。

そして、プラッテンカップ６の内周部に形成されたギ
ヤ24に、モータ26の回転軸28に取り付けられたギヤ30が
噛み合わされ、モータ26を回転させると、プラテンカッ
プ６とともにウエーハ４が回転し、このとき、クランプ
リング38も回転する。

ところで、第６図に示すように、プラテンカップ６の
回転中心Ｏとクランプリング38の回転中心Ｏ′とが一致
していない場合、たとえば、矢印ａ、ｂ方向に回転させ
ると、クランプリング38の回転中心Ｏ′は、偏芯回転機
構46の偏芯回転により、矢印ｃで示すように円運動を生
じることになる。すなわち、偏芯回転機構46は、Ｘ、Ｙ
軸方向に摺動可能な４組のリニアベアリング対48を以て
構成されており、クランプリング38は、第７図の
（Ａ）、（Ｂ）のｄに示す可動範囲を持つので、その可
動範囲内で回転中心Ｏ′が円運動を行うことができる。
したがって、プラテンカップ６の回転中心Ｏとクランプ
リング38の回転中心Ｏ′とが一致していない場合、第８
図に示すように、クランプリング38を保持するアウター
クランプ42は円を描く平行運動を呈し、この結果、クラ
ンプリング38はプラテンカップ６の回転に応じて円滑な
円運動を生じるので、ウエーハ４との摩擦を防止するこ
とができる。

このようにニリアベアリング対48を用いれば、プラテ
ンカップ６上にウエーハ４を保持するクランプリング38
の機能を損なうことなく、簡単な構成で円滑な偏芯回転
を行うことができる。

なお、実施例では偏芯回転機構46としてリニアベアリ
ング対48を用いたものを例に取って説明したが、偏芯回
転機構46には偏芯回転を行うスプリング手段などを用い
てもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、ウエーハを
載置する載置部の回転中心に対して、載置部上にウエー
ハを押さえるための第１の保持部材の外側にベアリング
を介在させて取り付けられた第２の保持部材の回転中心
が偏芯している場合に、その偏芯に応じて保持部が偏芯
回転機構によって偏芯回転するので、ウエーハを載置部
上に確実に固定できるとともに、ウエーハとの摩擦を生
じることがなく、摩擦によるウエーハの損傷を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のウエーハ支持装置の実施例を示す一
部切欠平面図、第２図は第１図に示したウエーハ支持装
置の中央縦断面図、第３図は第１図に示したウエーハ支
持装置の偏芯回転機構を示す分解斜視図、第４図は第１
図に示したウエーハ支持装置の偏芯回転機構を示す一部
切欠側面図、第５図は第１図に示したウエーハ支持装置
における偏芯回転機構のリニアベアリング対を示す分解
斜視図、第６図ないし第８図はクランプリングの偏芯回
転動作を示す図である。 ４……ウエーハ ６……プラテンカップ（載置部） 38……クランプリング（第１の保持部材） 40……ベアリング 42……アウタークランプ（第２の保持部材） 44……クランプブロック（固定部材） 46……偏芯回転機構 48……リニアベアリング対

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエーハを載置して回転する載置部と、 この載置部に載せられた前記ウエーハを押さえて前記載
   置部上に保持させる第１の保持部材と、 この第１の保持部材の外側にベアリングを介在させて取
   り付けられた第２の保持部材と、 この第２の保持部材を固定する固定部材と前記第２の保
   持部材との間に設けられて前記載置部の中心に対して前
   記第２の保持部材を偏芯回転させる偏芯回転機構と、 を備えたことを特徴とするウエーハ支持装置。
2. 【請求項２】前記偏芯回転機構は、前記固定部材と前記
   第２の保持部材との間に設けられて前記第２の保持部材
   を水平方向に移動可能に支持するリニアベアリングを備
   えてなる請求項１記載のウエーハ支持装置。