JP2552090B2 - ウェーハ受渡し機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハの複数枚を収
納し得るウェーハキャリヤと前記ウェーハの一枚を載置
し得るステージ台との間で前記ウェーハの受け渡しを行
なうウェーハ受渡し機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、自動化された半導体製造装置ある
いは検査装置のラインにおけるウェーハの搬送は、ウェ
ーハの多数枚を収納できるウェーハキャリヤを搬送する
ことで行なわれていた。また、ウェーハキャリヤで送ら
れたウェーハの製造装置あるいは検査装置への受け渡し
は、ウェーハ受渡し機構により半導体製造装置または検
査装置のステージ台とウェーハキャリヤとの間で行なわ
れていた。

【０００３】図４（ａ）および（ｂ）は従来の一例を示
すウェーハ受渡し機構の平面図および部分破断側面図で
ある。従来、この種のウェーハ受渡し機構は、例えば、
図４に示すように、ウェーハキャリヤ９をステップ状に
上昇および下降させるエレベータ機構１８と、エレベー
タ機構１８の下降によりウェーハ２１と接触しウェーハ
２１をウェーハキャリヤ９から引出すベルト１９と、ベ
ルト１９より引出されたウェーハ２１を吸着保持しステ
ージ台６にウェーハ２１を移載するアーム２０を備えて
いた。

【０００４】このウェーハ受渡し機構の動作は、まず、
ウェーハ２１が収納されたウェーハキャリヤ９をエレベ
ータ機構１８により一ステップ下降させる。このことに
よりウェーハ２１はベルト１９上に載置される。次に、
ベルト１９が走行することによりウェーハ２１はウェー
ハキャリヤ９より引出される。そして、ウェーハ２１が
所定の位置に来ると、ベルト１９の走行は停止し、アー
ム２０が旋回し下降してウェーハ２１を吸着保持する。
次に、ウェーハ２１を保持したアーム２０は逆方向に旋
回しステージ台６上で停止し、下降してからウェーハ２
１の保持を解除しウェーハ２１をステージ台６に載置す
る。

【０００５】また、逆に、製造装置より処理されたウェ
ーハ２１を再びウェーハキャリヤ９に収納する場合は、
まず、ステージ台６に載置されているウェーハ２１をア
ーム２０で吸着保持し、アーム２０が旋回しベルト１９
上にウェーハ２１を移載する。そして、ベルト１９の走
行によりウェーハ２１は一ステップ上昇したウェーハキ
ャリヤ９の一つの棚に収納される。

【０００６】ウェーハ受渡し機構は、製造装置の処理室
や加工室あるいは検査装置などの前に配置され、ウェー
ハキャリヤ９によって収納され搬送されたウェーハ２１
を一枚ずつウェーハキャリヤ９から引出し製造装置また
は検査装置のステージ台６に移載し、処理が完了したウ
ェーハ２１を再びウェーハキャリヤ９に収納することを
特徴としていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のウェー
ハ受渡し機構では、ラインの流れを円滑にするために製
造装置あるいは検査装置の処理時間とウェーハ受渡し機
構の受渡し時間と一致させタイミングをとる必要があっ
た。しかしながら、処理速度の早いウェーハ文字認識装
置のような検査装置では、処理時間に受渡し時間とのタ
イミングを合せるのが非常に困難であった。例えばベル
ト走行速度を早して受渡し時間を合せるようにしても、
ウェーハが落下しない程度の速度まで上げることができ
ずタイミングがとれないという問題がある。また、この
ウェーハ受渡し機構は長尺なベルト搬送機構をもってい
るので、一方向に長いスペースを必要とし装置の周囲に
無駄なスペースを生じさせる欠点がある。さらに、製造
装置とステージ台の配置によってはスペースがなくこの
ベルト搬送機構が取付けができなくなるという欠点があ
る。

【０００８】従って、本発明の目的は、ウェーハの受け
渡しを早くし得るとともに製造装置あるいは検査装置の
早い処理速度でもタイミングがとれかつスペースを有効
に利用きるウェーハ受渡し機構を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、ウェー
ハを複数枚収納し得るウェーハキャリヤと前記ウェーハ
の一枚を載置し得るステージ台との間で前記ウェーハの
受け渡しを行なうウェーハ受渡し機構において、前記ウ
ェーハの一枚を着脱するウェーハチャックと、複数の前
記ウェーハチャックを一端に積み重ねて取付けるととも
に該ウェーハチヤックのそれぞれを独立して少なくとも
二方向に向きを変える第１のリンクと、この第１のリン
クの他端と一端とを回転自在に連結する第２のリンク
と、この第２のリンクを任意の角度だけ旋回させ得る回
転機構と、前記ウェーハチャックと前記第１のリンクお
よび前記第２のリンクを含む構成体を上昇および下降さ
せる昇降機構とを備えるウェーハ受渡し機構である。

【００１０】また、前記ウェーハチャックの数は前記ウ
ェーハキヤリヤに収納し得るウェーハの枚数を割り切れ
る数であることが望ましい。さらに、前記ステージ台と
前記ウェーハキャリアとの間の距離に考慮し、前記ステ
ージ台と前記ウェーハキャリヤと結ぶ直線に垂直である
方向に前記昇降機構を移動させ位置決めする位置決め機
構を設けることである。

【００１１】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１２】図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例を
示すウェーハ受渡し機構の平面図および部分拡大破断
図、図２は図１のウェーハ受渡し機構の部分破断図であ
る。このウェーハ受渡し機構は、図１に示すように、ウ
ェーハ２１の一枚を着脱するウェーハチャック１Ａ，１
Ｂ，１Ｃと、複数のウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃ
を一端に積み重ねて取付けるとともにウェーハチャック
１Ａ，１Ｂ，１Ｃのそれぞれを独立して少なくとも二方
向ａおよびｂに向きを変える第１リンク２と、この第１
リンク２の他端と一端とを回転自在に連結する第２リン
ク３と、この第２リンク３を任意の角度（例えば、１８
０度）だけ旋回させ得る主軸１７ａを含む回転機構１３
と、ウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃと第１リンク２
および第２リンク３を含む構成体を上昇および下降させ
る昇降機構１４とを備えている。

【００１３】ウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃは先端
に吸着穴をもつ管状部材であって、後端に真空ポンプの
排気管と接続する排気穴を有している。また、ウェーハ
チャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃの間にはウェーハチャック１
Ａ，１Ｂ，１Ｃの向きａおよびｂに変えるロータリーソ
レノイド５Ａ，５Ｂ，５Ｃが設けられている。このロー
タリソレノイド５Ａ，５Ｂ，５Ｃには電磁コイルが内蔵
され、この電磁コイルに流す電流の向きを変えることに
よりウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃの向きａ，ｂを
切替えている。さらに、ウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，
１Ｃの旋回軸７を固定あるいは固定を解放するクラッチ
４が第１リンク２の下側に設けられている。

【００１４】一方、図２に示すように、第１リンク２お
よび第２リンク３は旋回軸８を介して連結され、この旋
回軸８の下端には第１リンク２を第２リンク３に対し所
定の角度に旋回させるモータ１０およびクラッチ１１と
が設けられている。すなわち、この第１リンク２と第２
リンク３およびウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃとで
トッグル機構を構成している。従って、ウェーハキャリ
ヤ９からウェーハ２１を引出しあるいは収納する場合
に、クラッチ４を切り旋回軸７の回転を解放させること
により、ウェーハの引出し収納が円滑に行なわれるよう
にしている。

【００１５】また、ウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃ
の数はウェーハキャリヤ９に収納し得るウェーハの枚数
を割切れる数にすることである。例えば、図に示すよう
に、ウェーハキャリヤ９に収納されるウェーハ２１の枚
数が６枚であれば、ウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃ
は３個とすれば、２回の動作でウェーハキャリヤ９のウ
ェーハ２１の全数を引出しや収納ができる。

【００１６】第２リンク３を旋回させる回転機構１３は
第２リンクに取付けられた主軸１７ａを所定角度（１８
０度）だけ回転させるロータリアクチュエータ１２であ
る。また、ウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃと第１リ
ンク２および第２リンク３を含む構成体を上昇および下
降させる昇降機構１４は、図２に示すように、主軸１７
ａの下端とロッドエンドを連結し基台１６に取付けられ
る油圧シリンダ１５を備えている。そして、ロータリ一
アクチュエータ１２のスプラインキーと係止し主軸１７
ａが回転できかつ直線摺動できるように、主軸１７ａは
スプライン軸に形成されている。勿論、この昇降機構１
４は、従来例のエレベータ機構と同じようにモータによ
るねじ送り機構でも良い。

【００１７】次に、このウェーハ受渡し機構の動作につ
いて説明する。まず、図１（ａ）に示すように、第２リ
ンク３が旋回しウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃを定
位置に載置されたウェーハキャリヤ９の前で停止する。
次に、旋回軸８を中心とする第１リンク２の回転と旋回
軸７を中心とするウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃの
回転により、ウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃが伸
び、図１（ｂ）に示すように、ウェーハキャリヤの棚で
ある溝内にウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃの先端部
が挿入される。そして、図２に示す昇降機構の動作によ
りウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃが下降され、吸着
部がウェーハ２１と接触しウェーハ２１を吸着保持す
る。そして、クラッチ４の解放によりウェーハチャック
１Ａ，１Ｂ，１Ｃは旋回軸７で回転自由となり、第１リ
ンク２の旋回によりウェーハ２１はウェーハキャリヤ９
から円滑に引出される。

【００１８】次に、ウェーハ２１を保持するウェーハチ
ャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃは第２リンク３の旋回によりス
テージ台６に向い所定の位置で停止する。この動作と同
時にクラッチ４によりウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１
Ｃが係止され、ロータリーソレノイド５Ａ，５Ｂ，５Ｃ
の動作でウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃはｂの方向
の向きになる。次に、第１リンク２が旋回軸８の中心と
して所定の角度で回転し、ウェーハチャック１Ａ，１
Ｂ，１Ｃをステージ台６の向きと平行になるように停止
する。

【００１９】次に、ロータリーソレノイド５Ａの動作に
よりウェーハチャック１Ａの向きをａの方向に変える。
そして、図２の昇降機構によりウェーハチャック１Ａが
下降し、ウェーハ２１の真空保持力を解放させウェーハ
２１をステージ台６に移載する。そして、昇降機構によ
りウェーハチャック１Ａは上昇する。次に、処理済みの
ウェーハが装置側からステージ台６に乗せられると、ウ
ェーハチャック１Ａが再び下降しウェーハ２１を吸着保
持し、再び上昇する。そしてロータリーソレノイド５Ａ
の動作によりウェーハチャック１Ａの向きをｂの方向に
変える。

【００２０】次に、ロータリーソレノイド５Ｂの動作に
よりウェーハチャック１Ｂの向きをａの方向に変える。
そして、ウェーハチャック１Ｂを下降させウェーハ２１
をステージ台６に移載する。次に、前述と同様にステー
ジ台６に乗せられた処理済みのウェーハ２１を吸着保持
し、ロータリーソレノイド５Ｂの動作によりウェーハチ
ャック１Ｂの向きをｂの方向に変える。そして、以下同
様にウェーハチャック１Ｃに保持されたウェーハ２１は
ステージ台６に移載され、処理後、再びウェーハ２１は
ウェーハチャック１Ｃで吸着保持され、ウェーハチャッ
ク１Ｃはロータリーソレノイド５Ｃの動作でｂの向きに
変えられる。

【００２１】次に、第２リンク３が主軸１７ａを中心に
第１リンクは旋回軸８を中心に回転すると同時にウェー
ハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃ自身の旋回によりウェーハ
チャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃの先端部をウェーハキャリヤ
９の前に位置させる。次に、第１リンク２の回転とウェ
ーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃの回転によりウェーハチ
ャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃの先端部をウェーハキャリヤ９
の溝の空間部に挿入させる。そして、図２の昇降機構の
動作により僅かウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃを下
降させ、真空保持を解放しウェーハ２１をウェーハキャ
リヤ９の元の棚に入れる。

【００２２】次に、ウェーハ２１の移載が終了したウェ
ーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、ウェーハチャック１
Ａ，１Ｂ，１Ｃの回転と第１リンク２の旋回によりウェ
ーハキャリヤ９から離脱しウェーハキャリヤ９の前で停
止する。そして、昇降機構によりウェーハチャック１
Ａ，１Ｂ，１Ｃはウェーハキャリヤ９の溝である棚の３
ステップ分下降し、再び、ウェーハチャック１Ａ，１
Ｂ，１Ｃの回転と第１リンク２の回転によりウェーハチ
ャク１Ａ，１Ｂ，１Ｃの先端部をウェーハキャリヤ９の
溝の空間部に挿入する。そして、ウェーハチャク１Ａ，
１Ｂ，１Ｃを下降させウェーハ２１を吸着保持する。

【００２３】次に、前述と同様にウェーハ２１を保持す
るウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１Ｃを旋回させ、ステ
ージ台６の所定位置にウェーハチャック１Ａ，１Ｂ，１
Ｃを位置決めし、ウェーハ２１を順次ステージ台６に移
載する。そして、処理が終了したウェーハ２１をステー
ジ台６から拾い、再びウェーハキャリヤ９の棚に収納す
る。

【００２４】このように、複数枚のウェーハ２１を同時
に吸着保持してウェーハキャリヤ９からの抜き取りある
いは収納を行ない、ウェーハ２１のウェーハキャリヤ９
とステージ台６との搬送を単純な旋回運動で行なうこと
により、従来、一枚ずつ搬送するベルト搬送機構をもつ
ウェーハ受渡し機構に比べ大幅に受け渡し時間を短縮す
ることができた。

【００２５】すなわち、一枚ずつウェーハを送るベルト
搬送機構をもつ従来のウェーハ受渡し機構に対し本発明
のリンク送り機構をもつウェーハ受渡し機構であれば、
ウェーハの落下を考慮することなくリンクの旋回速度を
上げることができるので、従来のウェーハ受渡し機構に
よる搬送時間を数分の一以下に短縮できる。さらに、一
枚ずつ送る従来のウェーハ受渡し機構に対し本発明では
複数枚送れるので、その枚数分の一に短縮できる。

【００２６】図３は本発明の他の実施例を示すウェーハ
受渡し機構の平面図である。このウェーハ受渡し機構
は、図３に示すように、ステージ台６とウェーハキャリ
ヤ９間の距離が変っても、適用できるように、図２の昇
降機構の基台１６を移動させ位置決めする位置決め機構
１７を設けたことである。それ以外は前述の実施例と同
じである。

【００２７】また、この位置決め機構１７の送り方向
は、ステージ台６の中心とウェーハキャリヤ９の中心と
を結ぶ線に直交する方向である。例えば、ステージ台６
をＰ１からＰ２に、ウェーハキャリヤ９をＳ１からＳ２
に移動させ、ステージ台６とウェーハキャリヤ９の距離
を広げる場合（取付ける装置の変更の場合）には、位置
決め機構１７により昇降機構の基台１６をＯ１からＯ２
に移動すれば、旋回半径ｒをもつ第２リンク３の旋回角
度の変更で対処できる。

【００２８】このウェーハ受渡し機構は、前述の実施例
のウェーハ受渡し機構に比べ汎用性があるという利点が
ある。また、取付ける製造装置を変更しないまでも、初
期に行なわれる製造装置への取付け段階におけるステー
ジ台へのウェーハの微細な位置決め調整が容易にできる
という利点がある。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ウェハキ
ャリアとステージ台間をウェーハの複数枚を吸着保持し
ながら搬送する複数のウェーハチャックと、このウェー
ハチャックを移動させるトッグルリンク機構とを設ける
ことによって、従来のウェーハを一枚ずつ送るベルト搬
送機構と比べ複数枚のウェーハが同時に搬送することが
でき、さらに、真空吸着保持してウェーハを保持しなが
らウェーハを搬送できるので、ウェーハの落下を考慮す
ることなく早い搬送速度に設定できる。その結果、ウェ
ーハの受け渡し時間を短縮でき処理速度の早い製造装置
や検査装置でもタイミングを合せることができるという
効果がある。

【００３０】また、従来の長尺なベルト搬送機構を必要
とすることなく、単にウェーハキャリヤとステージ台間
を旋回するリンク機構で済むので、装置の周囲のスペー
スを有効に利用できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すウェーハ受渡し機構の
平面図および部分拡大破断図である。

【図２】図１のウェーハ受渡し機構の部分破断図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例を示すウェーハ受渡し機構
の平面図である。

【図４】従来の一例を示すウェーハ受渡し機構の平面図
および部分破断側面図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ ウェーハチャック ２ 第１リンク ３ 第２リンク ４，１１ クラッチ ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ ロータリーソレノイド ６ ステージ台 ７，８ 旋回軸 ９ ウェーハキャリヤ １０ モータ １２ ロータリーアクチュエータ １３ 回転機構 １４ 昇降機構 １５ 油圧シリンダ １６ 基台 １７ 位置決め機構 １７ａ 主軸 １８ エレベータ機構 １９ ベルト ２０ アーム ２１ ウェーハ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板であるウェーハを複数枚収納
   し得るウェーハキャリヤと前記ウェーハの一枚を載置し
   得るステージ台との間で前記ウェーハの受け渡しを行な
   うウェーハ受渡し機構において、前記ウェーハの一枚を
   着脱するウェーハチャックと、複数の前記ウェーハチャ
   ックを一端に積み重ねて取付けるとともに該ウェーハチ
   ャックのそれぞれを独立して少なくとも二方向に向きを
   変える第１のリンクと、この第１のリンクの他端と一端
   とを回転自在に連結する第２のリンクと、この第２のリ
   ンクを任意の角度だけ旋回させ得る回転機構と、前記ウ
   ェーハチャックと前記第１のリンクおよび前記第２のリ
   ンクを含む構成体を上昇および下降させる昇降機構とを
   備えることを特徴とするウェーハ受渡し機構。
2. 【請求項２】 前記ウェーハチャックの数は前記ウェー
   ハキヤリヤに収納し得るウェーハの枚数を割り切れる数
   であることを特徴とする請求項１記載のウェーハ受渡し
   機構。
3. 【請求項３】 前記ステージ台と前記ウェーハキャリヤ
   と結ぶ直線に垂直である方向に前記昇降機構を移動させ
   位置決めする位置決め機構を備えることを特徴とする請
   求項１または請求項２記載のウェーハ受渡し機構。