特許 7580333 ウエハハンド、半導体製造装置、および半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】ウエハハンド、半導体製造装置、および半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20241101BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241101BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

H01L21/304 631

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021081049

(22)【出願日】2021-05-12

(65)【公開番号】P2022174968

(43)【公開日】2022-11-25

【審査請求日】2023-05-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】武田 直幸

(72)【発明者】

【氏名】田中 博司

【審査官】渡井 高広

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－０７１０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１７９８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２７４００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１０２４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０４８３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０７３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５１６３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３１３８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３５１７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１９０８１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つのキャリー部と、ジョイント部と、を備えるウエハハンドであって、
前記２つのキャリー部は第１方向に並んで配置されており、
前記２つのキャリー部は前記ジョイント部を介して繋がっており、
前記２つのキャリー部はそれぞれ前記ジョイント部から前記第１方向と直交する第２方向に延在しており、
前記２つのキャリー部それぞれの前記第２方向と交差する方向側を向いた側面であって互いに対向する側面の間の間隔が１７０ｍｍ以上であり、
前記２つのキャリー部それぞれの前記第２方向と交差する方向側を向いた側面同士であって互いに相手と逆側を向いている側面同士の間隔が２８０ｍｍ以下であり、
前記２つのキャリー部の内側側面の距離をＡ（ｍｍ）、前記２つのキャリー部の内側側面の前記第２方向の長さをＬ（ｍｍ）とした場合に、Ｌ≧（３００^２‐Ａ^２）^０．５の関係が成り立ち、
前記２つのキャリー部は、それぞれ、前記キャリー部の外側の方が前記キャリー部の内側よりも短く、
前記２つのキャリー部の一方と他方である第１のキャリー部と第２のキャリー部との上にはそれぞれ、前記第２方向側の端部と前記第２方向側とは逆側の端部とに載置部が設けられており、
平面視において、
前記第１のキャリー部の前記第２方向側とは逆側の端部の前記載置部の中心と前記第２のキャリー部の前記第２方向側の端部の前記載置部の中心とを結ぶ直線と、
前記第１のキャリー部の前記第２方向側の端部の前記載置部の中心と前記第２のキャリー部の前記第２方向側とは逆側の端部の前記載置部の中心とを結ぶ直線と、
がなす角のうち、前記第１方向側に開いている角の角度は１１０°以下であり、
前記２つのキャリー部のそれぞれである前記第１のキャリー部と前記第２のキャリー部にはそれぞれ、前記第２方向側と前記第２方向側とは逆側の端部と、にガイドが設けられており、
前記ガイドは前記ウエハハンドに載置されたウエハの面内方向の位置を規制し、
前記ガイドは、前記載置部に設けられている、
ウエハハンド。

【請求項2】

請求項１に記載のウエハハンドであって、
前記２つのキャリー部それぞれの前記第２方向と交差する方向側を向いた側面同士であって互いに相手と逆側を向いている側面同士の間隔が２５０ｍｍ以下である、
ウエハハンド。

【請求項3】

２つのキャリー部と、ジョイント部と、を備えるウエハハンドであって、
前記２つのキャリー部は第１方向に並んで配置されており、
前記２つのキャリー部は前記ジョイント部を介して繋がっており、
前記２つのキャリー部はそれぞれ前記ジョイント部から前記第１方向と直交する第２方向に延在しており、
直径ｄが２９５（ｍｍ）以上の円板形状の載置すべき対象物を、
（ａ）前記第１方向に関して前記対象物の中心からの距離が８５×（ｄ／３００）ｍｍ以上１４０×（ｄ／３００）ｍｍ以下の領域以外では前記２つのキャリー部および前記ジョイント部と平面視で重ならない、
（ｂ）前記第１方向に関して前記対象物の中心からの距離が８５×（ｄ／３００）ｍｍ以上１４０×（ｄ／３００）ｍｍ以下の２つの領域それぞれにおいて、前記２つのキャリー部のうちの１つずつが、前記対象物の前記第２方向側の側面よりも前記第２方向側まで延在している、
の２つの条件を満たすように、載置可能であり、
前記２つのキャリー部の一方と他方である第１のキャリー部と第２のキャリー部との上にはそれぞれ、前記第２方向側の端部と前記第２方向側とは逆側の端部とに載置部が設けられており、
平面視において、
前記第１のキャリー部の前記第２方向側とは逆側の端部の前記載置部の中心と前記第２のキャリー部の前記第２方向側の端部の前記載置部の中心とを結ぶ直線と、
前記第１のキャリー部の前記第２方向側の端部の前記載置部の中心と前記第２のキャリー部の前記第２方向側とは逆側の端部の前記載置部の中心とを結ぶ直線と、
がなす角のうち、前記第１方向側に開いている角の角度は１１０°以下であり、
前記２つのキャリー部のそれぞれである前記第１のキャリー部と前記第２のキャリー部にはそれぞれ、前記第２方向側と前記第２方向側とは逆側の端部と、にガイドが設けられており、
前記ガイドは前記ウエハハンドに載置されたウエハの面内方向の位置を規制し、
前記ガイドは、前記載置部に設けられている、
ウエハハンド。

【請求項4】

請求項３に記載のウエハハンドであって、
前記対象物を、前記（ａ）および前記（ｂ）および
（ｃ）前記２つのキャリー部それぞれの、前記対象物の前記第２方向側の側面よりも前記第２方向側の部分は、前記第１方向に関して前記対象物の中心からの距離が８５×（ｄ／３００）ｍｍ以上１２５×（ｄ／３００）ｍｍ以下の領域に収まる、
の３つの条件を満たすように、載置可能である、
ウエハハンド。

【請求項5】

請求項３に記載のウエハハンドであって、
前記対象物を、前記（ａ）および前記（ｂ）に代えて、
（ｄ）前記第１方向に関して前記対象物の中心からの距離が８５×（ｄ／３００）ｍｍ以上１２５×（ｄ／３００）ｍｍ以下の領域以外では前記２つのキャリー部および前記ジョイント部と平面視で重ならない、
（ｅ）前記第１方向に関して前記対象物の中心からの距離が８５×（ｄ／３００）ｍｍ以上１２５×（ｄ／３００）ｍｍ以下の２つの領域それぞれにおいて、前記２つのキャリー部のうちの１つずつが、前記対象物の前記第２方向側の側面よりも前記第２方向側まで延在している、
の２つの条件を満たすように、載置可能である、
ウエハハンド。

【請求項6】

請求項１または３に記載のウエハハンドであって、
前記第１方向側に開いている前記角の前記角度は６７°以上である、
ウエハハンド。

【請求項7】

請求項１、３、または６のいずれか１項に記載のウエハハンドであって、
前記載置部の上面に開口を有する吸着穴が設けられており、
前記開口からの吸引により前記載置部の前記上面に載置されたウエハを吸着する、
ウエハハンド。

【請求項8】

請求項１、３、６、または７のいずれか１項に記載のウエハハンドであって、
前記載置部の上面の傾斜は３°未満である、
ウエハハンド。

【請求項9】

請求項１から８のいずれかに記載のウエハハンドを備える半導体製造装置。

【請求項10】

ウエハハンドを用い半導体ウエハの搬送を行う半導体装置の製造方法であって、
中央部において外周部よりも薄い厚みを有する半導体ウエハを準備する工程を備え、
前記半導体ウエハは径ｄ（ｍｍ）が２９５ｍｍ以上であり、
前記ウエハハンドは第２方向に延在する２つのキャリー部を備え、
前記第２方向と直交する第１方向に関して前記半導体ウエハの中心から８５×（ｄ／３００）ｍｍ以上１４０×（ｄ／３００）ｍｍ以下の領域以外では、前記半導体ウエハが前記ウエハハンドと平面視で重ならないような状態で、前記半導体ウエハを前記２つのキャリー部に載置し搬送する工程をさらに備え、
前記２つのキャリー部の一方と他方である第１のキャリー部と第２のキャリー部との上にはそれぞれ、前記第２方向側の端部と前記第２方向側とは逆側の端部とに載置部が設けられており、
平面視において、
前記第１のキャリー部の前記第２方向側とは逆側の端部の前記載置部の中心と前記第２のキャリー部の前記第２方向側の端部の前記載置部の中心とを結ぶ直線と、
前記第１のキャリー部の前記第２方向側の端部の前記載置部の中心と前記第２のキャリー部の前記第２方向側とは逆側の端部の前記載置部の中心とを結ぶ直線と、
がなす角のうち、前記第１方向側に開いている角の角度は１１０°以下であり、
前記２つのキャリー部のそれぞれである前記第１のキャリー部と前記第２のキャリー部にはそれぞれ、前記第２方向側と前記第２方向側とは逆側の端部と、にガイドが設けられており、
前記ガイドは前記ウエハハンドに載置されたウエハの面内方向の位置を規制し、
前記ガイドは、前記載置部に設けられている、
半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はウエハハンド、半導体製造装置、および半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハの移載には、ウエハハンドが用いられる。ウエハハンドは例えば特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－１５１０３５号広報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

半導体ウエハを収納するキャリアでは、左右両内壁に上下方向に多重に形成された溝のそれぞれにより半導体ウエハを支持して、半導体ウエハを収納している。キャリア内に収納された半導体ウエハは当該半導体ウエハの外周部のみで支持されているため、支持されていない中央部では自重により下向きに撓みが発生する。段差付きウエハのようにウエハの厚みを薄くしたウエハでは大きな撓みが発生する。キャリアに上下方向に多重に収納された半導体ウエハをキャリアから取り出すには、半導体ウエハ間にウエハハンドを差し込む必要があるが、半導体ウエハの撓みによりウエハハンドを差し込む隙間が小さくなると、半導体ウエハとウエハハンドとが意図しない箇所で接触するという問題が起きる。

【0005】

本開示は上記のような問題点を解決するためになされたもので、半導体ウエハをキャリア内に出し入れする際の、半導体ウエハとウエハハンドとの意図しない箇所での接触を抑制できるウエハハンドを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のウエハハンドは、２つのキャリー部と、ジョイント部と、を備え、２つのキャリー部は第１方向に並んで配置されており、２つのキャリー部はジョイント部を介して繋がっており、２つのキャリー部はそれぞれジョイント部から第１方向と直交する第２方向に延在しており、２つのキャリー部それぞれの第２方向と交差する方向側を向いた側面であって互いに対向する側面の間の間隔が１７０ｍｍ以上であり、２つのキャリー部それぞれの第２方向と交差する方向側を向いた側面同士であって互いに相手と逆側を向いている側面同士の間隔が２８０ｍｍ以下であり、２つのキャリー部の内側側面の距離をＡ（ｍｍ）、２つのキャリー部の内側側面の第２方向の長さをＬ（ｍｍ）とした場合に、Ｌ≧（３００^２‐Ａ^２）^０．５の関係が成り立ち、２つのキャリー部は、それぞれ、キャリー部の外側の方がキャリー部の内側よりも短く、２つのキャリー部の一方と他方である第１のキャリー部と第２のキャリー部との上にはそれぞれ、第２方向側の端部と第２方向側とは逆側の端部とに載置部が設けられており、平面視において、第１のキャリー部の第２方向側とは逆側の端部の載置部の中心と第２のキャリー部の第２方向側の端部の載置部の中心とを結ぶ直線と、第１のキャリー部の第２方向側の端部の載置部の中心と第２のキャリー部の第２方向側とは逆側の端部の載置部の中心とを結ぶ直線と、がなす角のうち、第１方向側に開いている角の角度は１１０°以下であり、２つのキャリー部のそれぞれである第１のキャリー部と第２のキャリー部にはそれぞれ、第２方向側と第２方向側とは逆側の端部と、にガイドが設けられており、ガイドはウエハハンドに載置されたウエハの面内方向の位置を規制し、ガイドは、載置部に設けられている、ウエハハンドである。

【発明の効果】

【0007】

本開示により、半導体ウエハをキャリア内に出し入れする際に、半導体ウエハとウエハハンドとの意図しない箇所での接触を抑制できるウエハハンドが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１のウエハハンドの平面図である。

【図2】図１のα１－β１線における断面図である。

【図3】キャリアに収納された段差付きウエハの撓みを表す図である。

【図4】キャリアに収納されたウエハの間に実施の形態１のウエハハンドを挿入した状態を示す図である。

【図5】キャリアに収納された段差付きウエハの撓みを表す図である。

【図6】キャリアにウエハが収納された状態を示す図である。

【図7】図６のα２－β２線における断面図である。

【図8】実施の形態２のウエハハンドの一例の平面図である。

【図9】図８のα３－β３線における断面図である。

【図10】載置部の位置と段差付きウエハの撓みの関係を示す図である。

【図11】実施の形態２のウエハハンドの別の一例の平面図である。

【図12】図１１のα４－β４線における断面図である。

【図13】実施の形態３の半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

【図14】比較例のウエハハンドの平面図である。

【図15】キャリアに収納されたウエハの間に比較例のウエハハンドを挿入した状態を示す図である。

【図16】実施の形態３で製造される半導体装置を示す図である。

【図17】実施の形態１の半導体製造装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ－１．構成＞
図１は本実施の形態のウエハハンド２１を示す平面図である。図２は図１のα１－β１線におけるウエハハンド２１の断面図である。図１および図２にはウエハハンド２１に載置された段差付きウエハ５も示されている。段差付きウエハ５は外周部にリム１５を有する。段差付きウエハ５の厚みは中央部においてリム１５の部分におけるよりも薄い。

【0010】

ウエハハンド２１は、２つのキャリー部２（２ａ，２ｂ）とジョイント部３とを備える。２つのキャリー部２は第１方向（図１のｘ方向）に並んでいる。２つのキャリー部２はそれぞれジョイント部３から第２方向（図１のｙ方向）に向けて延在している。２つのキャリー部２はジョイント部３を介して繋がっている。第１方向と第２方向は直交する方向である。

【0011】

以下、２つのキャリー部２それぞれについて、内側とは、他方のキャリー部２の側を意味する。つまり、キャリー部２ａの内側の側面とはキャリー部２ｂ側の側面であり、キャリー部２ｂの内側の側面とはキャリー部２ａ側の側面である。

【0012】

２つのキャリー部２はそれぞれ、平面視で第２方向に直線状に延在した内側の側面を有する。また、２つのキャリー部２はそれぞれ、平面視で第２方向に直線状に延在した外側の側面を有する。

【0013】

ウエハハンド２１は、例えば段差付きの３００ｍｍウエハを搬送するために用いられるウエハハンドである。

【0014】

２つのキャリー部２の内側側面の間隔Ａは１７０ｍｍ以上である。

【0015】

また、２つのキャリー部２の外側側面の間隔Ｂは２５０ｍｍ以下である。

【0016】

２つのキャリー部２は、それぞれ、キャリー部２の外側の方がキャリー部２の内側よりも短くてよい。つまり、内側側面の第２方向側の端部は、外側側面の第２方向側の端部よりも、より第２方向側に位置していてよい。キャリー部２の外側がキャリー部２の内側よりも短いことで、キャリー部２の剛性が高くなる。２つのキャリー部２の先端は、それぞれ、例えば、ウエハハンド２１に載置される段差付きウエハ５の外周に沿うように円弧状になっている。

【0017】

２つのキャリー部２の内側側面の間隔をＡ（ｍｍ）、２つのキャリー部２の内側側面の第２方向の長さをＬ（ｍｍ）とした場合に、Ｌ≧（３００^２‐Ａ^２）^０．５の関係が成り立つようにＡとＬを設計する。ここで、（３００^２‐Ａ^２）^０．５は、段差付きウエハ５の直径を３００ｍｍとしたときの、キャリー部２の内側側面が段差付きウエハ５と平面視で重なっている部分の長さである。これにより、２つのキャリー部２の内側側面のジョイント部３側の端部に段差付きウエハ５が重ならない状態で段差付きウエハ５を２つのキャリー部２に載置した場合に、２つのキャリー部２それぞれが、段差付きウエハ５の第２方向側の側面よりも第２方向側にまで至ることができる。そのため、キャリー部２が存在している第１方向の位置において、キャリー部２を、段差付きウエハ５を第２方向の全体に渡って支えるよう、しっかり差し込むことができる。

【0018】

段差付きの３００ｍｍウエハを想定し、例えば間隔Ａ（ｍｍ）が１７０ｍｍ以上２００ｍｍ未満の場合は、Ｌは２４７ｍｍ以上であってよい。例えば間隔Ａ（ｍｍ）が２００ｍｍ以上２３０ｍｍ以下の場合は、Ｌは２２３ｍｍ以上であってよい。

【0019】

ジョイント部３の第２方向側の側面のうち２つのキャリー部２の間の部分は、平面視において、２つのキャリー部２の間の中央部分でより第２方向とは逆方向側に位置するように凹んでいる。これにより、キャリー部２とジョイント部３との境界の付近に段差付きウエハ５の第２方向とは逆方向側の側面が位置するように段差付きウエハ５をキャリー部２上に載置した場合においても、ジョイント部３と段差付きウエハ５とは平面視で重ならない。

【0020】

次に、ウエハを収納するキャリアについて説明する。図６は段差付きウエハ５がキャリア６に収納されている状態を示す平面図である。図７は図６のα２－β２線における断面図である。

【0021】

キャリア６は３００ｍｍウエハ対応のキャリアであり、Ｓｅｍｉ規格に準じたキャリアである。

【0022】

キャリア６には支持部７が設けられている。支持部７はキャリア６の側面から突き出た突起である。支持部７の突出長さは、例えば１０ｍｍ未満である。

【0023】

段差付きウエハ５は、Ｘ方向の両端部の裏面を支持部７に支持された状態で、キャリア６に収納されている。

【0024】

図３は、段差付きウエハ５が図６および図７に示されるようにキャリア６の支持部７にＸ方向の両端側の端部の裏面を支持された状態での、段差付きウエハ５の撓み方を示す図である。

【0025】

図３では、支持部７での高さに対し各Ｘ方向位置での高さの最低値がプロットされている。あるＸ方向位置での高さの最低値とは、当該Ｘ方向位置により指定されるＹ方向に異なる位置の間で最も低い位置での高さである。

【0026】

図３では、段差付きウエハ５が支持部７により支持されている箇所の高さを０（ｍｍ）としてデータが示されている。

【0027】

図３に示されるように、段差付きウエハ５は支持部７の近傍、つまり横軸の値が‐１５０ｍｍまたは１５０ｍｍに近い領域では高く、Ｘ方向に関して中央部分、つまり横軸の値が０ｍｍの近傍では低くなるように撓んでいる。

【0028】

図４は、キャリア６のある一つの段に図３の測定を行った段差付きウエハ５が収納され、当該段差付きウエハ５が収納された段の一つ下の段に半導体ウエハ４が収納されている状態を示す図である。半導体ウエハ４は中央部分が薄化されていないウエハである。図４では、半導体ウエハ４と段差付きウエハ５との間に挿入されたウエハハンド２１のキャリー部２も示されている。

【0029】

図５において、５ａは段差付きウエハ５の下面の高さを表す。４ａは半導体ウエハ４の上面の高さを表す。半導体ウエハ４は薄化されていないため、半導体ウエハ４の上面の高さは面内の位置によらずほぼ一定である。

【0030】

上下に隣り合う段のうち上側の段に段差付きウエハ５が収納され、下側の段に薄化されていない半導体ウエハ４が収納されると、上側の段に収納されたウエハと下側の段に収納されたウエハとの間にウエハハンド２１を挿入する際のクリアランスが小さくなる。

【0031】

支持部７は１０ｍｍ程度の周期で高さ方向に配置されている。段差付きウエハ５の撓みにより、Ｘ方向に関する中央部分では、段差付きウエハ５の下面と半導体ウエハ４の上面の間隔は５ｍｍ程度である。

【0032】

間隔Ａが１７０ｍｍ以上であるウエハハンド２１を用い、図４および図５に示されるようにキャリー部２を段差付きウエハ５と半導体ウエハ４の間に挿入した場合、キャリー部２が挿入されるＸ方向位置においては、段差付きウエハ５の下面と半導体ウエハ４の上面の間隔が６ｍｍ程度以上となる。これにより、キャリー部２と段差付きウエハ５の間のクリアランスＣ、またはキャリー部２と半導体ウエハ４の間のクリアランスＣをより大きく確保できる。例えば、キャリー部２の厚さが４ｍｍの場合、キャリー部２と段差付きウエハ５の間のクリアランスＣ、またはキャリー部２と半導体ウエハ４の間のクリアランスＣをそれぞれ少なくとも１ｍｍ程度ずつ、キャリー部２が存在するすべてのＹ方向の位置で確保できる。これにより、ウエハハンド２１と、半導体ウエハ４または段差付きウエハ５と、の意図しない箇所での接触を抑制できる。

【0033】

また、図４の状態からウエハハンド２１を持ち上げた際に支持部７に接触せずに段差付きウエハ５をウエハハンド２１に載置できるように、例えば１つの支持部７の突出長さを１０ｍｍ未満として、間隔Ｂは例えば２８０ｍｍ以下である。

【0034】

また、図６に示されるように、キャリア６は、ウエハハンド２１が挿入される側とは逆側（つまり、図６においてＹ方向側）において、ウエハの端部を支持するために、ウエハハンド２１が挿入される側よりも狭くなっている。その狭くなっている部分の開口１６の幅Ｄは２５０ｍｍである。間隔Ｂが２５０ｍｍ以下であれば、当該狭くなっている部分にまでウエハハンド２１を挿入し、段差付きウエハ５の端部であってウエハハンド２１が挿入される側とは逆側の端部においても段差付きウエハ５をウエハハンド２１により支持できる。

【0035】

次に、ウエハハンドを備える半導体製造装置について説明する。図１７は本実施の形態の半導体製造装置の一例である半導体製造装置２００を示す図である。半導体製造装置２００はウエハ搬送用の装置である。半導体製造装置２００はウエハハンド２１を備える。半導体製造装置２００は例えばウエハハンド２１を駆動する駆動部２５を備え、駆動部２５によりウエハハンド２１を駆動して自動でウエハを搬送する。本実施の形態の半導体製造装置はウエハハンド２１を備える半導体製造装置であればよく、本実施の形態の半導体製造装置は図１７に示される半導体製造装置２００以外の半導体製造装置であってもよい。

【0036】

＜Ａ－２．動作＞
キャリア６に段差付きウエハ５が複数収納された状態から、ウエハハンド２１を用いて段差付きウエハ５を取り出す方法について説明する。取り出す対象の段差付きウエハ５を段差付きウエハ５ａ、段差付きウエハ５ａの一段下に収納されている段差付きウエハ５を段差付きウエハ５ｂと呼ぶ。

【0037】

キャリア６から段差付きウエハ５を取り出す際、ウエハハンド２１の２つのキャリー部２が、取り出す対象の段差付きウエハ５ａとその一段下の段差付きウエハ５である段差付きウエハ５ｂとの間に挿入される。

【0038】

このとき、２つのキャリー部２は、段差付きウエハ５のＸ方向に関する中央部と平面視で重ならないように、キャリア６に図６のマイナスＹ方向側からＹ方向側に向けて挿入される。２つのキャリー部２は、図３に示す撓み量が少ない領域、つまりＸ座標が‐１２５ｍｍ～‐８５ｍｍと８５ｍｍ～１２５ｍｍの領域に挿入される。１つのキャリー部２はＸ座標が‐１２５ｍｍ～‐８５ｍｍの領域に、もう１つのキャリー部２はＸ座標が８５ｍｍ～１２５ｍｍの領域に挿入される。

【0039】

２つのキャリー部２が、段差付きウエハ５のＸ方向に関する中央部と平面視で重ならないように、キャリア６に挿入されることで、２つのキャリー部２を、取り出し対象の段差付きウエハ５ａとその１段下の段差付きウエハ５ｂとの間に挿入することが容易になる。

【0040】

図４に示されるように上側の段に段差付きウエハ５があり下側の段に段差のない半導体ウエハ４がある状況、つまりウエハハンド２１を挿入する隙間が最も小さくなる状況でも十分なクリアランスを確保してウエハハンド２１を挿入可能なよう、ウエハハンド２１は前述したように設計されている。そのため、キャリア６に収納されているウエハの構成に応じてウエハハンド２１を挿入する際のウエハハンド２１の位置を調整する必要がない。位置を調整しないことで、ウエハハンド２１を挿入する位置の設定のミス等による誤動作を防ぐことができる。これにより、生産効率が向上し、また、設定ミスによるウエハ破損を防ぐことができる。

【0041】

ウエハハンド２１を挿入した後、段差付きウエハ５ａと２つのキャリー部２が接触するまでウエハハンド２１を上昇させ、段差付きウエハ５ａが２つのキャリー部２のみによって保持され、支持部７では保持されないようにする。この時、２つのキャリー部２はウエハハンド２１の挿入側と反対方向のウエハ端部まで保持をするため、２つのキャリー部２に保持された段差付きウエハ５ａの挿入側と反対方向のウエハ端部は撓みが小さくなる。

【0042】

次に、段差付きウエハ５ａの上の段に収納されている段差付きウエハ５に接触しない程度にウエハハンド２１をわずかに上昇させる。

【0043】

次に、段差付きウエハ５ａを保持したウエハハンド２１をキャリア６から引き出す。キャリア６から引き出された段差付きウエハ５ａは、その後、ウエハハンド２１によって、段差付きウエハ５ａを処理する装置の処理ステージ等に搬送される。

【0044】

次に、段差付きウエハ５を処理ステージ等からキャリア６に搬送し、段差付きウエハ５をキャリア６に収納する動作を説明する。

【0045】

まず、ウエハハンド２１を処理が完了した段差付きウエハ５（以下、段差付きウエハ５ｃと呼ぶ）の下方向に位置させる。

【0046】

次にウエハハンド２１を上昇させていき、段差付きウエハ５ｃと２つのキャリー部２を接触させて、段差付きウエハ５ｃを、２つのキャリー部２のみにより保持され処理ステージには保持されていない状態にする。

【0047】

次にウエハハンド２１を処理ステージからキャリア６付近まで移動させる。次に、ウエハハンド２１をキャリア６の収納対象位置の支持部７の上方向に位置させる。次に、段差付きウエハ５ｃを収納する予定の上側の段に収納されている段差付きウエハ５の最も撓んでいるウエハ中央部と、ウエハハンド２１で保持している段差付きウエハ５ｃが接触しない位置にウエハハンド２１を挿入する。その後、ウエハハンド２１を降下させていき、段差付きウエハ５ｃと支持部７を接触させて、段差付きウエハ５ｃが支持部７のみにより保持され２つのキャリー部２には保持されていない状態にする。その後、ウエハハンド２１をキャリア６から引き抜き、収納が完了する。

【0048】

＜Ａ－３．変形例＞
ウエハハンド２１において２つのキャリー部２はそれぞれ、平面視で第２方向に直線状に延在した内側の側面を有する、として説明したが、２つのキャリー部２はそれぞれより一般的な形状であってもよい。また、ウエハハンド２１の形状は３００ｍｍウエハを想定して説明されたが、異なるサイズのウエハを想定したものであってもよい。サイズの大きなウエハであれば、キャリアに収納された際の撓みが大きいため、ウエハハンド２１と同様のウエハハンドが有用である。

【0049】

つまり、ウエハハンド２１は、例えば、下記の条件（ａ）と（ｂ）とを満たすように直径がｄ（ｍｍ）の円板形状の対象物を載置できるウエハハンドであってもよい。

【0050】

ウエハハンド２１が条件（ａ）を満たすことで、図１に示されるように、段差付きウエハ５のｘ方向に関する中央部分を避けて段差付きウエハ５を載置できる。また、ウエハハンド２１が条件（ａ）を満たすことで、ウエハハンド２１によりキャリア６から段差付きウエハ５を取り出す際に、ウエハハンド２１が支持部７に引っかからずに済む。また、ウエハハンド２１が条件（ｂ）を満たすことで、キャリー部２がＹ方向の全体に渡って段差付きウエハ５を支持できる。

【0051】

ウエハハンド２１は、例えば、下記の条件（ａ）と（ｂ）と（ｃ）とを満たすように直径がｄ（ｍｍ）の円板形状の対象物を載置できるウエハハンドであってもよい。

【0052】

条件（ｃ）を満たすことで、ウエハハンド２１の先端を、図６のようなキャリア６の狭まった開口１６に挿入することができる。

【0053】

また、ウエハハンド２１は、例えば、下記の条件（ｄ）と（ｅ）とを満たすように直径がｄ（ｍｍ）の円板形状の対象物を載置できるウエハハンドであってもよい。

【0054】

条件（ｄ）と（ｅ）を満たすことで、条件（ａ）と（ｂ）と（ｃ）を満たす場合と同様の利点が得られる。

【0055】

（ａ）ｘ方向に関して対象物の中心からの距離が８５×（ｄ／３００）ｍｍ以上１４０×（ｄ／３００）ｍｍ以下の領域以外では２つのキャリー部２およびジョイント部３と平面視で重ならない。

【0056】

（ｂ）ｘ方向に関して対象物の中心からの距離が８５×（ｄ／３００）ｍｍ以上１４０×（ｄ／３００）ｍｍ以下の２つの領域それぞれにおいて、２つのキャリー部２のうちの１つずつが、対象物のｙ方向側の側面よりもｙ方向側まで延在している。

【0057】

（ｃ）２つのキャリー部２それぞれの、対象物のｙ方向側の側面よりもｙ方向側の部分は、ｘ方向に関して対象物の中心からの距離が８５×（ｄ／３００）ｍｍ以上１２５×（ｄ／３００）ｍｍ以下の領域に収まる。

【0058】

（ｄ）ｘ方向に関して対象物の中心からの距離が８５×（ｄ／３００）ｍｍ以上１２５×（ｄ／３００）ｍｍ以下の領域以外では２つのキャリー部２およびジョイント部３と平面視で重ならない。

【0059】

（ｅ）ｘ方向に関して対象物の中心からの距離が８５×（ｄ／３００）ｍｍ以上１２５×（ｄ／３００）ｍｍ以下の２つの領域それぞれにおいて、２つのキャリー部２のうちの１つずつが、対象物のｙ方向側の側面よりもｙ方向側まで延在している。

【0060】

円板形状の対象物の直径ｄは例えば２９５ｍｍ以上であってもよい。具体的には、円板形状の対象物の直径ｄは例えば３００ｍｍまたは４５０ｍｍであってもよい。

【0061】

＜Ｂ．実施の形態２＞
図８に示す本実施の形態のウエハハンド２２は、実施の形態１のウエハハンド２１と比べると、載置部８およびガイド９を備える点が異なる。ウエハハンド２２は、その他の点ではウエハハンド２１と同様である。なお、図９は、図８のα３－β３線における断面図である。

【0062】

ウエハハンド２２において、載置部８およびガイド９は、２つのキャリー部２それぞれにおいて、ｙ方向側の端部とｙ方向側とは逆側の端部との２か所に設けられている。

【0063】

ウエハハンド２２に載置部８とガイド９とのうちいずれか片方のみが設けられていてもよい。

【0064】

ガイド９により段差付きウエハ５の面内方向の位置が規制されることで、段差付きウエハ５の適正な位置からのずれが抑制される。

【0065】

各載置部８は上面にウエハを載置するためのものであり、各載置部８の上面は傾斜していない。各載置部８の上面の傾斜は例えば３°未満である。各載置部８の上面の傾斜は例えば１°未満である。ウエハは、各載置部８を介して２つのキャリー部２上に載置される。

【0066】

載置部８が設けられていることにより、望ましくは、図８および図９に示されるように、ウエハハンド２２が段差付きウエハ５の外周部のみと接する状態で、ウエハハンド２２により段差付きウエハ５を保持できる。これにより、ウエハハンド２２と段差付きウエハ５との接触面積を減らすことができる。

【0067】

図１０においては、α３－β３線上で段差付きウエハ５が下凸になっている場合には、α３－β３線上で段差付きウエハ５の下面の最も低い位置の高さがプロットされている。α３－β３線上で段差付きウエハ５が上凸になっている場合には、α３－β３線上で段差付きウエハ５の下面の最も高い位置の高さがプロットされている。図１０において、載置部８の上面の高さを０ｍｍとしている。

【0068】

図１０のデータは、十分高い載置部を用い、段差付きウエハ５とウエハハンド２２が接触しないようにした状態で、α３－β３線上での段差付きウエハ５の高さを測定して得られたものである。

【0069】

載置部８の配置に関する角度Θは、平面視において、載置部８ｄの中心（例えば段差付きウエハ５の周方向における中心、以下周方向の中心という）と載置部８ｂの周方向の中心とを結ぶ直線と、載置部８ａの周方向の中心と載置部８ｃの周方向の中心とを結ぶ直線と、がなす角のうち、第１方向側に開いている角の角度である。

【0070】

載置部８ａはキャリー部２ａのｙ方向側の端部の載置部８である。載置部８ｂはキャリー部２ｂのｙ方向側の端部の載置部８である。載置部８ｃはキャリー部２ｂのｙ方向とは逆側の端部の載置部８である。載置部８ｄはキャリー部２ａのｙ方向とは逆側の端部の載置部８である。

【0071】

図１０に示されるように、Θが小さい場合には、α３－β３線上で段差付きウエハ５は上凸である。Θが小さい場合には、段差付きウエハ５は第２方向の中央部分で支持されることになるため、第２方向の前後の両端部が下に下がる。そのため、第２方向に沿った線上では上凸になる。

【0072】

また、図１０に示されるように、Θが大きくなるとα３－β３線上で段差付きウエハ５の下凸の度合いが大きくなる。

【0073】

ウエハハンド２２の載置部８以外の部分と段差付きウエハ５との接触を抑制するためには、Θを小さくすることが望ましい。例えば、載置部８の高さを１ｍｍとすると、Θが１１０°以下の場合には、図１０に示される測定を行った段差付きウエハ５を保持する際に、段差付きウエハ５とウエハハンド２２との接触を抑制できる。

【0074】

より好ましくは、Θは９０°以下である。さらに好ましくは、Θは８５°以下である。Θは８５°以下の場合、図１０に示されるように段差付きウエハ５はα３－β３線上で上凸である。そのため、ウエハハンド２２の載置部８以外の部分と段差付きウエハ５との接触はより抑制される。Θが小さい場合には段差付きウエハ５は第２方向の中央部分で支持されることになるため、第２方向の前後の両端部が下に下がる。しかし、段差付きウエハ５は、ジョイント部３と段差付きウエハ５とが平面視で重ならないようにウエハハンド２２に載置されるため、段差付きウエハ５の第２方向の両端部が下に下がったとしても、段差付きウエハ５がジョイント部３と接触しない。

【0075】

Θを例えば６７°以上とすることで、段差付きウエハ５を安定的に保持することができる。

【0076】

以上より、Θは、例えば６７°以上１１０°以下である。より好ましくは、Θは例えば６７°以上８５°以下である。

【0077】

図１１および図１２はそれぞれ図８および図９に対応する図であり、本実施の形態の別の例を示す図である。図１２は、図１１のα４－β４線における断面図である。ウエハハンド２２には、図１１および図１２に示されるように、吸着穴１０が設けられていてもよい。載置部８の上面に吸着穴１０の開口が設けられている。

【0078】

ウエハハンド２２は、載置部８の上面に設けられた当該開口からの吸引により、載置部８に載置された段差付きウエハ５を吸着する。これにより、段差付きウエハ５の落下が抑制される。また、例えば、ウエハハンド２２の高速移動または反転を行うことができる。

【0079】

この時、段差付きウエハ５を吸着する領域は段差付きウエハ５の外周部のリム１５であることが好ましい。リム１５は研削されておらず厚いため、吸着されるのがリム１５であることで、吸着により段差付きウエハ５に損傷が与えられる可能性が抑えられる。

【0080】

実施の形態１で説明した半導体製造装置２００は、ウエハハンド２１の代わりにウエハハンド２２を備えていてもよい。

【0081】

＜Ｃ．実施の形態３＞
本実施の形態では、実施の形態１または２のいずれかのウエハハンドを用いた半導体装置の製造方法について説明する。

【0082】

＜Ｃ－１．半導体装置の構成＞
図１６は本実施の形態で製造される半導体装置の一例である半導体素子５０を示す図である。半導体素子５０はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。

【0083】

半導体素子５０は、裏面側に設けられたコレクタ電極６４と、コレクタ電極６４上に設けられたｐ型コレクタ層６１と、ｐ型コレクタ層６１上に設けられたｎ型バッファ層６０と、ｎ型バッファ層６０上に設けられたｎ^－型ドリフト層５１と、ｎ^－型ドリフト層５１上に設けられたｐ型ベース層５２と、ｐ型ベース層５２上の部分的な領域に設けられたｎ^＋型エミッタ層５３と、ｐ型ベース層５２上のうちｎ^＋型エミッタ層５３が設けられていない領域に設けられたｐ^＋型コンタクト層５４と、ｎ^＋型エミッタ層５３およびｐ^＋型コンタクト層５４に電気的に接続されたエミッタ電極６３と、を備える。ここで、ｎ^＋型またはｐ^＋型は当該領域の不純物濃度がｎ型またはｐ型の領域の不純物濃度よりも高いことを表す。ｎ^－型またはｐ^－型は当該領域の不純物濃度がｎ型またはｐ型の領域の不純物濃度よりも低いことを表す。

【0084】

半導体素子５０では、ｎ^＋型エミッタ層５３およびｐ^＋型コンタクト層５４の表面を含む面から、ｐ型ベース層５２を貫通しｎ^－型ドリフト層５１に達するトレンチが形成されている。当該トレンチ内にゲート絶縁膜５７を介して埋め込みゲート電極５８が設けられることでトレンチゲートが構成されている。埋め込みゲート電極５８は、ゲート絶縁膜５７を介してｎ^－型ドリフト層５１に対向している。ゲート絶縁膜５７は、ｐ型ベース層５２およびｎ^＋型エミッタ層５３に接している。埋め込みゲート電極５８にゲート駆動電圧が印加されると、ゲート絶縁膜５７に接するｐ型ベース層５２にチャネルが形成される。埋め込みゲート電極５８とエミッタ電極６３との間には層間絶縁膜５９が設けられている。

【0085】

実施の形態１または２のウエハハンドを用いて製造される半導体装置は、ＩＧＢＴに限らず、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）またはダイオードまたはＲＣ－ＩＧＢＴ（Ｒｅｖｅｒｓｅ－Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＩＧＢＴ、逆導通ＩＧＢＴ）であってもよい。

【0086】

実施の形態１または２のウエハハンドを用いて製造される半導体装置に用いられる半導体は、例えば、シリコン半導体、炭化珪素半導体、窒化ガリウム半導体のいずれかである。

【0087】

＜Ｃ－２．製造方法＞
図１３は本実施の形態の半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。以下では半導体素子５０を製造する場合を想定して説明する。

【0088】

まず、半導体ウエハ４の表面に、半導体素子５０の表面側の構造を形成する（ステップＳ１）。

【0089】

次に、半導体ウエハ４の表面上に、表面保護膜を形成する（ステップＳ２）。表面保護膜は、以後の工程で半導体ウエハ４の裏面側の加工を行う際に、ステップＳ１で形成された半導体素子５０の表面側の構造を保護する。

【0090】

次に、半導体ウエハ４の裏面側を研削およびエッチングし、半導体ウエハを薄化する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、まず裏面を研削砥石による機械加工で研削する。この際に半導体ウエハ４の裏面の中央部のみを研削し、半導体ウエハ４の裏面の外周部を研削しない。これにより、外周部にリムがある段差付きウエハ５が形成される。ステップＳ３では、その後、段差付きウエハ５の裏面をウエットエッチングし、段差付きウエハ５を適切な厚さまで薄化する。当該ウエットエッチングにおいては、例えばフッ酸又は硝酸を含む薬液を用いる。

【0091】

次に、段差付きウエハ５の裏面側に、半導体素子５０の裏面側の構造を形成する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、段差付きウエハ５の裏面側からのイオン注入と熱処理により、ｎ型バッファ層６０及びｐ型コレクタ層６１を順に形成し、その後段差付きウエハ５の裏面上にコレクタ電極６４を形成する。

【0092】

実施の形態１または２のウエハハンド２１またはウエハハンド２２は、例えば、ステップＳ３で半導体ウエハが薄化された後の、半導体ウエハの搬送において用いられる。例えば、ステップＳ３において半導体ウエハ４が薄化されて得られた段差付きウエハ５は、実施の形態１または２のウエハハンド２１またはウエハハンド２２によりキャリア６内に収納される。段差付きウエハ５は薄化されているので、キャリア６内で自重により撓んだ状態で保持される。段差付きウエハ５がキャリア６内で自重により撓んだ状態で保持されていても、実施の形態１または２のウエハハンドで搬送をすることで、ウエハハンドにウエハの撓んだ領域が接触することを防いで搬送することが可能となる。ステップＳ４からＳ６工程を行う装置への搬入およびステップＳ４およびＳ５工程を行う装置からキャリア６内への搬送にも実施の形態１または２のウエハハンドを用いる。

【0093】

実施の形態１または２のウエハハンド２１またはウエハハンド２２は、ステップＳ３の後だけでなく、ステップＳ３以前においても用いられてもよい。

【0094】

段差付きウエハ５の厚みに応じて段差付きウエハ５の撓み方は異なるが、実施の形態１または２のウエハハンド２１またはウエハハンド２２を用いることで、ウエハハンドを挿入する際にその都度位置合わせを実施する必要がなくなり、生産性を向上できる。

【0095】

＜Ｄ．比較例＞
図１４は比較例のウエハハンド１００を示す図である。ウエハハンド１００は、実施の形態１または２のウエハハンドと比べ、キャリー部２が短い。そのため、ウエハハンド１００にウエハを載置する際は、ジョイント部３がウエハと重なる。そのため、キャリア６に収納されているウエハを取り出す際、図１５に示されるようにクリアランスＣが小さく、ウエハハンド１００とウエハが接触しやすい。

【0096】

図７に示されるような状況においてウエハを取り出す際には、取り出す対象のウエハの一段下のウエハも撓んでいるため、ウエハハンド１００の位置を下側に調整することで、上下のウエハとの間でクリアランスを確保できる可能性がある。しかし、下側にあるウエハの状態に応じてウエハハンド１００の挿入位置を調整すると、ウエハハンド挿入位置の設定ミス等による誤動作が起きる可能性があり、生産効率の低下、または設定ミスによるウエハ破損につながる可能性がある。上述した実施の形態１または実施の形態２のウエハハンドによれば、そのような不都合を回避することができる。

【0097】

なお、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

【符号の説明】

【0098】

２，２ａ，２ｂ キャリー部、３ ジョイント部、４ 半導体ウエハ、５，５ａ，５ｂ，５ｃ 段差付きウエハ、６ キャリア、７ 支持部、８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 載置部、９ ガイド、１０ 吸着穴、１５ リム、１６ 開口、２１，２２，１００ ウエハハンド、５０ 半導体素子、２００ 半導体製造装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】