JP2003037145A - ウエハ搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一搬送経路でウエハをカセットから取出
し、カセットに収容することができなかった。 【解決手段】 ウエハ１を収容したカセット２を昇降さ
せるカセット昇降機構１８と、一端側がウエハ１の昇降
経路内に交差して延在され、上面にエア吹出穴２１ｂが
形成され水平配置された回転軸７回りに傾斜可能なウエ
ハ搬送部２１とを備えたウエハ搬送装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハなどの
薄板を傷付けることなくカセットへ供給し、カセットか
ら取り出すことのできるウエハ搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】微細な半導体素子を多数形成する半導体
ウエハは多くの所定の作業を行なう工程へ順次送られ
る。この半導体ウエハの移動、保管は一般的に図５及び
図６に示すカセットが用いられる。図において、１は円
形薄板状の半導体ウエハ、２はこの半導体ウエハを所定
の間隔で多数枚収納するカセットで、中間部に段部３ａ
を形成した一対の側板３、３を各段部３ａ、３ａが近接
するように対向させ、対向する内面に半導体ウエハ１を
一枚ずつ挿入するスリット３ｂを一定間隔で多数形成
し、段部３ａ、３ａで半導体ウエハ１を支持するように
したもので、側板３、３の両端は半導体ウエハ１の一部
が露呈するように端板４で連結されている。めっきやそ
の後の洗浄作業などではカセット２に収納した状態で多
数枚の半導体ウエハ１が一括処理されるが、半導体ウエ
ハ１を一枚ずつ装置に装着して所定の作業がされる工程
ではカセット２から半導体ウエハを取り出して装置に装
着し、作業が完了した半導体ウエハ１を再度カセット２
に収納する必要があった。

【０００３】この取り出し、収納作業を自動で行なうも
のでは、カセット２から装置までの間をベルト搬送やア
ーム搬送、あるいは浮上搬送により行なっている。

【０００４】ベルト搬送は平行配置した一対の無端状ベ
ルト上に半導体ウエハを載置しベルトの回転により搬送
するもので、搬送中は半導体ウエハとベルトの間に相対
的なずれを生じない。

【０００５】しかしながらベルト上への移替え時に擦れ
合いベルトの一部が削れて異物を発生することがあっ
た。また大口径化により半導体ウエハの重量が増大する
と前記擦れ合いが顕著になり、ベルトと密着することに
よりベルト材料が半導体ウエハの表面に転写されること
があった。このように素子形成面に塵や油膜などが付着
すると半導体素子の電気的特性などに悪影響を及ぼす虞
があった。

【０００６】一方、アーム搬送では、負圧を利用しウエ
ハを非接触で吸着し搬送するものがあるが、大口径ウエ
ハは熱処理などの処理がなされると反り、吸着面との間
に隙間を生じ吸引力が低下するためわずかな振動でも落
下するなど吸着の信頼性が低下するという問題があっ
た。

【０００７】また大気圧で最大吸引力が決定されるため
ウエハが大口径化すると反りの問題だけでなくウエハの
自重も搬送の障害となる。また浮上搬送は、搬送面から
エアを吹出しこのエア圧によってウエハを浮上させ、エ
アの吹出し方向を傾斜させることにより搬送面上を非接
触状態で一方向に移動させるもので、搬送面に対して垂
直にエア吹出し穴を形成した搬送面を傾斜させることに
よってもウエハを移動させることができる。

【０００８】この種搬送方法や搬送装置は例えば特開昭
５９−４０４０号公報（先行技術１）や実開平５−１４
０３４号公報（先行技術２）に開示されている。先行技
術１はなだらかに起伏させた面に垂直にエア吹出し穴を
開口させて搬送経路を形成し、この搬送経路の一端側で
ウエハを浮上させ水平方向に押出すと、下降傾斜面でウ
エハは加速されながら下降して搬送経路底部に到達し、
慣性により底部を通過したウエハは上昇傾斜面を減速し
ながら上昇し、搬送経路の他端側で浮上状態を保って静
止させるもので、搬送経路の一端側でわずかな力で押す
だけで、途中はなんら外力を加えることなく水平方向に
離れた他端側に移動させるというものである。

【０００９】また先行技術２にもウエハキャリアに収納
されたウエハを傾斜させた搬送面上を浮上状態で移動さ
せようにした搬送装置が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところでウエハキャリ
アから取出されたウエハは搬送経路上を移動し、この搬
送経路から取出されて所定の作業が行われ、再度搬送経
路上に供給されて移動しウエハキャリアに収納されて次
工程へ送られる。

【００１１】先行技術１に開示された搬送装置は往復動
作可能であるため、搬送経路の一端にウエハキャリアを
配置し、他端にウエハに対する作業工程の取出し部を配
置することにより、単一の搬送経路でキャリアからの取
出しとキャリアへの収納を行なわせることができる。

【００１２】しかしながら、搬送経路の傾斜部と底部の
隣接部で搬送経路は屈曲し、この部分で搬送経路とウエ
ハ底面との間に大きな隙間が形成されるためウエハの浮
上状態が不安定になり易く、安定して浮上させるために
は前記隣接部の角度を浅くする必要があり、そのために
は搬送経路を長くしなければならない。

【００１３】また下降傾斜面ではウエハの自重がウエハ
を加速させるのに対して上昇傾斜面ではウエハを減速さ
せるため、搬送経路の傾斜角度を浅くすると上昇傾斜面
でウエハを上昇させることが困難となる問題があった。

【００１４】また、搬送経路の巾はウエハの径で決定さ
れ、通常は両側にガイドを配置しているため、異なる径
のウエハを搬送する場合、径小のウエハの移動経路はガ
イド間で一定せず、搬送経路の始端と終端とで位置ずれ
するという問題があった。

【００１５】また先行技術２では、ウエハの搬送方向が
一定であるため、往路と復路の２系統の搬送経路が必要
である上、ウエハキャリアの高さ位置がウエハの取出し
側と供給側で異なるという問題があった。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
を目的として提案されたもので、所定間隔で多数枚のウ
エハを収容したカセットをウエハが略水平となるように
支持して所定間隔で上下動させるカセット昇降機構と、
一端側がウエハの昇降経路内に交差して延在され、上面
にエア吹出穴が形成され、上面の両側にウエハガイドが
形成されて、水平配置された回転軸回りに傾斜可能なウ
エハ搬送部とを備え、ウエハ搬送部の傾斜方向に対応し
てカセット昇降機構の昇降方向を設定したことを特徴と
するウエハ搬送装置を提供する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明によるウエハ搬送装置は、
上面にエア吹出穴が形成されたウエハ搬送部の一端側を
ウエハを収納するカセットの昇降経路内に交差して延在
させ、このウエハ搬送部を水平配置された回転軸回りに
傾斜可能とし、この傾斜方向に対応してカセット昇降機
構の昇降方向を設定したことを特徴とするが、上記カセ
ットを昇降させる機構とウエハ搬送部とを連動して傾斜
させることができる。

【００１８】またウエハ搬送部の他端側にウエハを停止
させるウエハストッパを配置することが可能で、水平配
置された回転軸回りに傾斜可能な可動ベースにウエハ搬
送部を連結することが可能である。

【００１９】上記可動ベースは略水平方向あるいは略鉛
直方向に配置することができる。

【００２０】また本発明によるウエハの搬送装置は、回
転軸をウエハ搬送部の他端側に配置することもでき、こ
れによりウエハ搬送部の他端側でのウエハの取出し、供
給高さ位置がほぼ同じ高さ位置にできる。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１〜図３から説明
する。図において、図５と同一物には同一符号を付し重
複する説明を省略する。図中、５は固定ベースで、水平
状態に設定するための高さ調節手段６が下部の複数箇所
に固定されている。７は固定ベース５の上面に平行配置
された回転軸、８は回転軸７に軸支され傾斜可能な可動
ベース、９は可動ベース８の軸支される側とは反対側の
端部に固定され、可動ベース８の傾斜角度を変える操作
レバー、１０は下端が固定ベース５に固定され、中間部
で操作レバー９を係止して可動ベース８の傾斜角度を固
定する径止部で、回転軸７側からみて可動ベース８を上
昇傾斜面と下降傾斜面に設定し傾斜角を固定する。

【００２２】１１はボールねじ機構で、モータ１２とね
じ軸１３、ガイド軸１４、ナット１５で構成され、ねじ
軸１３及びガイド軸１４の両端部は可動ベース８とコの
字状枠部１６によって支持されている。モータ１２は回
転軸１２ａが可動ベース８を貫通し、一端が可動ベース
８に固定されている。ねじ軸１３は下端部が可動ベース
８を貫通し、中間部が可動ベース８に軸支されモータ１
２の回転が伝達される。ガイド軸１４はねじ軸１３の両
側に平行配置され、下端が可動ベース８に固定されてい
る。枠部１６は脚部１６ａ、１６ｂの下端が可動ベース
８に固定され各脚部１６ａ、１６ｂの上部を橋絡する橋
絡部１６ｃにねじ軸１３の上端が軸支され、ガイド軸１
４の上端が固定されている。ナット１５は両側部分がガ
イド軸１４にガイドされ、中央部がねじ軸１３に螺着さ
れ、モータ１２を回転制御することによりねじ軸１３の
回転に応じてナット１５は上下動して高さ調節される。
１７はナット１５に固定され、図５に示すカセット２を
内部に収容する半導体ウエハ１が水平となるように支持
するカセット支持部で、中央部に貫通穴１７ａが穿設さ
れ、ナット１５に対して反対側に切欠き１７ｂが形成さ
れている。上記貫通穴１７ａ及び切欠き１７ｂはカセッ
ト２の端板４で区画された窓部分と対向しカセット２に
収納された半導体ウエハ１の一部と対向する。ボールね
じ機構１１とカセット支持部１７とでカセット昇降機構
１８を構成している。１９はカセット支持部１７の貫通
穴１７ａ内に配置され、上面に沿って半導体ウエハ１を
搬送する第１のウエハ搬送部で、可動ベース８に直立さ
せた支柱２０ａに支持されている。２１は一端がカセッ
ト支持部１７の切欠き１７ｂ内に挿入され他端が外方に
延び、上面に沿って半導体ウエハ１を搬送する第２のウ
エハ搬送部で、第１の搬送部１９と同様に、可動ベース
８に直立させた支柱２０ｂ、２０ｃに支持されている。
上記第１,第２のウエハ搬送部１９、２１の内部には図
４に示すように与圧されたガスを導くガス供給路１９
ａ、２１ａが形成され、このガス供給路１９ａ、２１ａ
と連通するガス吐出穴１９ｂ、２１ｂが各搬送部１９、
２１の表面に開口している。このガス吐出穴１９ｂ、２
１ｂの軸は搬送部１９、２１の表面に対して直交してい
る。第１,第２のウエハ搬送部１９、２１からなるウエ
ハ搬送部は上面がカセット支持部１７に支持されたカセ
ット２内の半導体ウエハ１と平行に配置されている。２
２は第２の搬送部２１の表面両側部分に突設されたウエ
ハガイドで、間隔は径大の半導体ウエハ１の直径よりや
や広い巾に設定されている。２３は第２の搬送部２１の
外端部分に突設され、搬送部２１上を移動する半導体ウ
エハ１を停止させるストッパを示す。

【００２３】この装置では図示省略するが、第１のウエ
ハ搬送部１９の上面と、第２のウエハ搬送部２１の両端
部上面には半導体ウエハ１の有無を検出するセンサが配
置され、第１,第２のウエハ搬送部１９、２１には圧縮
ガスを供給するパイプが接続され、開閉バルブによりガ
スの供給、停止が制御される。また、カセット２に収納
されたウエハ１の配列間隔に対応してカセット昇降機構
１８の高さ位置を検出するゲージやセンサが配置されて
いる。またカセット２の収納上下高さ位置を検出するリ
ミットスイッチが配置され、カセット昇降機構１８の動
作を制限している。

【００２４】以下にこの装置の動作を説明する。先ずカ
セット支持部１７を上昇させその上に半導体ウエハ１を
収納したカセット２を載置する。半導体ウエハ１は素子
形成面を上にしている。次に操作レバー９を係止部１０
の下段位置に係止させる。こうすることにより可動ベー
ス８は回転軸７側から操作レバー９側に下降傾斜し、ウ
エハ搬送部１９、２１はカセット２側からストッパ２３
側に降下する傾斜面を形成する。次にカセット昇降機構
１８によりカセット２を降下させ、カセット２に収納し
た半導体ウエハ１が第１,第２のウエハ搬送部１９、２
１に近接すると、その表面に配置したセンサが半導体ウ
エハ１を検出し、カセット昇降機構１８を停止させる。

【００２５】これと同時にバルブを開き圧縮ガスをガス
吐出穴１９ｂ，２１ｂから噴出させる。このガス圧によ
って半導体ウエハ１は浮上しスリット３ｂから浮き上る
とスリット３ｂとの間の摩擦から解放される。このと
き、カセット１、ウエハ搬送部１９、２１は傾斜してい
るため、浮上した半導体ウエハ１にはガス圧によって持
上げられる力と重力とが作用し、これらを合成した搬送
面方向の力によって半導体ウエハ１は搬送面に沿って降
下し、ウエハガイド２２、２２にガイドされて移動し、
浮上状態を保ってストッパ２３によって係止される。

【００２６】半導体ウエハ１がカセット２から離脱する
と、第１のウエハ搬送部１９のセンサが「ウエハなし」
状態を検出し、引き続き第２のウエハ搬送部２１上のカ
セット２位置にあるセンサが「ウエハなし」状態を検出
する。そしてストッパ２３位置にあるセンサが「ウエハ
なし」状態から「ウエハあり」状態を検出し、カセット
昇降機構１８の停止状態を持続させる。

【００２７】このようにして半導体ウエハ１をカセット
２から取出し、ストッパ２３位置まで移動させると、真
空吸着ピンセットなどの適切な取出し手段を用いて半導
体ウエハ１をウエハ搬送部から取出し、所定の作業ポジ
ションに移動させる。このようにしてストッパ２３位置
から半導体ウエハ１が取出されると、この位置のセンサ
は「ウエハあり」状態から「ウエハなし」状態に変化す
る。

【００２８】こうして半導体ウエハ１の有り無しを検出
する３つのセンサが全て「ウエハなし」状態を検出する
と、カセット昇降機構１８を作動させ、上記動作を繰返
して、カセット２から半導体ウエハ１を順次取出すこと
ができる。

【００２９】次に、所定の作業が行なわれた半導体ウエ
ハ１をカセット２に収納する。先ず空のカセット２をカ
セット昇降機構１８上に載置し、下限位置まで降下させ
る。これにより第１のウエハ搬送部１９と第２のウエハ
搬送部２１の一部が相対的にカセット２内に入り込む。
次に操作レバー９を係止部１０の上段位置に係止させ
る。こうすることにより可動ベース８は操作レバー９側
から回転軸７側に降下傾斜し、ウエハ搬送部１９、２１
はストッパ２３側からカセット２側に向かって降下する
傾斜面を形成する。ウエハの有無を検出するセンサは全
て「ウエハなし」状態で、このような状態でガス吐出穴
１９ｂ、２１ｂからガスを吐出する。次に真空吸着手段
などの適切な保持手段を用い素子形成面を上にして半導
体ウエハ１の下面を保持し、ストッパ２３とウエハガイ
ド２２で囲まれる領域に供給する。これによりストッパ
２３位置のセンサは「ウエハあり」状態となる。この領
域ではガスが吐出しているため保持手段から解放された
半導体ウエハ１はガス圧により第２の搬送部２１から浮
上する。

【００３０】このときガス圧による浮力と自重によって
半導体ウエハ１には第２の搬送部２１の表面に沿う下向
きの力が作用し自動的に下方に移動しカセット２内に収
納される。これによりストッパ２３位置のセンサは「ウ
エハなし」状態となり、カセット２位置の２つのセンサ
は「ウエハあり」状態となる。この状態で、カセット２
内に半導体ウエハ１が収納されたことを検知すると、カ
セット昇降機構１８を作動させて、カセット２を１ステ
ップ上昇させる。

【００３１】カセット２が上限位置に来るまで上記動作
を繰返し、半導体ウエハ１の収納が完了したカセット２
をカセット昇降機構１８から取出す。また半導体ウエハ
１を連続して取出しまたは収納するだけでなく、ストッ
パ２３位置を下げて一枚の半導体ウエハを取出し、半導
体ウエハに対して所望の作業をした後、ストッパ２３位
置を上げて、作業が完了した半導体ウエハをカセットに
収納し、カセットの高さ位置を変えて上記動作を繰返
し、半導体ウエハを１枚ずつ取出し、収納することがで
きる。

【００３２】尚、本発明は上記実施例にのみ限定される
ものではなく、例えば可動ベース８を回動させる回転軸
７は第２の搬送部２１の上面外端部に設定することがで
きる。これにより操作レバー９、係止部１０を図１実施
例とは反対側に配置しなければならないが、ウエハ搬送
部を傾斜させても半導体ウエハ１の取出し位置と供給位
置をほぼ同じ高さに設定させることができ、ウエハ保持
手段を自動化させた場合、接続が容易となる。また、操
作レバー９は油圧シリンダなどの昇降機構を用いること
ができる。

【００３３】また可動ベース８はほぼ水平配置したが、
上下方向に配置し、可動ベースと平行にカセット昇降機
構を配置し、可動ベースと直交してウエハ搬送部を配置
することができる。これによりウエハ搬送部を傾斜させ
るための可動ベースの揺動が容易となる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、搬送経路
の始端と終端の間が平坦で、搬送経路と半導体ウエハの
間隔がほぼ一定であるため半導体ウエハを浮上させるガ
ス圧が一定であるため、半導体ウエハの移動経路が安定
し、径の異なるウエハでも搬送経路終端での位置ずれを
抑えることができる。

【００３５】またウエハを双方向に搬送でき、カセット
の高さ位置を一定にしてウエハの取出しと収納ができ、
取出し側と供給側の高さ位置もほぼ同じ高さ位置に設定
できる。

【００３６】さらに搬送経路の傾斜角を任意に設定でき
るため、ウエハの径に応じて最適な傾斜角に設定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す平面図

【図２】 図１装置の側断面図

【図３】 図１装置のＡ−Ａ断面図

【図４】 図１装置のウエハ搬送部を示す要部拡大側断
面図

【図５】 ウエハを収納するカセットの一部断面正面図

【図６】 図４に示すカセットの一部断面側面図

【符号の説明】

１ ウエハ ２ カセット ７ 回転軸 １８ カセット昇降機構 １９ 第１ウエハ搬送部 １９ｂ、２１ｂ ガス吐出穴 ２１ ウエハ搬送部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上松 清治 滋賀県大津市晴嵐２丁目９番１号 関西日 本電気株式会社内 (72)発明者 中川 嘉和 滋賀県大津市晴嵐２丁目９番１号 関西日 本電気株式会社内 (72)発明者 桂木 正弘 滋賀県大津市晴嵐２丁目９番１号 関西日 本電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 DA01 FA01 FA03 FA07 FA11 GA46 GA49 GA56 GA62 JA14 JA22 JA23 JA32 LA12 LA15

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定間隔で多数枚のウエハを収容したカセ
   ットをウエハが略水平となるように支持して所定間隔で
   上下動させるカセット昇降機構と、 一端側がウエハの昇降経路内に交差して延在され、上面
   にエア吹出穴が形成され、上面の両側にウエハガイドが
   形成されて、水平配置された回転軸回りに傾斜可能なウ
   エハ搬送部とを備え、 ウエハ搬送部の傾斜方向に対応してカセット昇降機構の
   昇降方向を設定したことを特徴とするウエハ搬送装置。
2. 【請求項２】カセット昇降機構とウエハ搬送部が連動し
   て傾斜可能であることを特徴とする請求項１に記載のウ
   エハ搬送装置。
3. 【請求項３】ウエハ搬送部の他端側にウエハを停止させ
   るウエハストッパを配置したことを特徴する請求項１に
   記載のウエハ搬送装置。
4. 【請求項４】水平配置された回転軸回りに傾斜可能な可
   動ベースにウエハ搬送部を連結したことを特徴とする請
   求項１に記載のウエハ搬送装置。
5. 【請求項５】可動ベースが略水平配置されたことを特徴
   とする請求項４に記載のウエハ搬送装置。
6. 【請求項６】可動ベースが略鉛直配置されたことを特徴
   とする請求項４に記載のウエハ搬送装置。
7. 【請求項７】回転軸をウエハ搬送部の他端側に配置した
   ことを特徴とする請求項１に記載のウエハ搬送装置。