JP2580731Y2 - ウェーハ格納・取出し装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は半導体素子の素材となる
シリコン等のウェーハを多数枚重ねて格納し、格納した
状態からウェーハを１枚ずつ取り出すウェーハ格納・取
出し装置に係わり、特に乾燥したウェーハに適したウェ
ーハ格納・取出し装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の素材となるシリコン等のウ
ェーハは、インゴットの状態からスライシングマシンに
て薄く切り出され、外周をウェーハ面取り機によって面
取り加工された後、ラッピングマシンに送られてラップ
される。各加工機間のウェーハの搬送は、一般的にウェ
ーハカセット（以下、単に「カセット」という）にウェ
ーハを１枚ずつ分離格納した状態で行い、カセットが加
工機に搬入されると、各加工機内のウェーハ取出し装置
によってカセットからウェーハを１枚ずつ取り出す。

【０００３】また、ウェーハを多数枚重ねて格納した状
態からウェーハを１枚ずつ取り出す装置が「実用新案出
願公告平３ー４４７５４号」にて開示されている。この
装置は、ウェーハを筒状の格納体に格納した後、ウェー
ハを格納体の下方に設けられたエアシリンダで格納体の
上方に設けられた吸着パッドのウェーハ吸着面に押しつ
けることによって最上段のウェーハの上面位置を決め、
吸着パッドにてウェーハを真空吸着した後吸着パッドを
水平方向に移動させて最上段のウェーハを取り出す。こ
の場合、格納体の上端と吸着パッドのウェーハ吸着面と
の隙間はウェーハの厚さの１枚分より大きく２枚分より
小さくなっており、これによってウェーハが一度に２枚
以上取り出されないようになっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら用いられているカセットによる方法では、カセット１
つに格納できるウェーハの枚数が少なく（一般的に２５
枚程度）、ウェーハ加工機の処理速度が向上している今
日、ウェーハ加工機の処理に対応するためにウェーハが
格納されたカセットを頻繁に交換する必要がある。その
ため、作業者を配置してカセットを交換したり、専用の
交換装置を設けたりしている。また、多くのカセットを
加工機のそばに置くことも必要である。従って、ウェー
ハの製造コストが高くなるとともにウェーハ加工機のス
ペースが大きくなるという問題がある。

【０００５】また、一般的に乾燥した状態のウェーハ
は、ウェーハを多数枚重ねるとウェーハの自重で下方の
ウェーハはウェーハ同士が密着し、荷重を取り除いても
（上方のウェーハを取り除いても）密着力はあまり減少
せず、ウェーハを１枚ずつ取り出すことが容易でない。
これに対して、「実用新案出願公告平３ー４４７５４
号」にて開示されている装置は、ウェーハを多数枚重ね
るだけでなく、さらにエアシリンダで格納体の上方に設
けられた吸着パッドにウェーハを押しつけているため、
なお一層密着力が大きくなる。そのため、この装置で
は、密着力を下げるために吸着パッドにて最上段のウェ
ーハを吸着した後エアシリンダを下方に下げエアシリン
ダによる押しつけ力を逃がしているが、前述したように
一度密着すると荷重を取り除いても密着力の減少はあま
り期待できない。従って、吸着パッドにて最上段のウェ
ーハを吸着したときに、２段目以降のウェーハが最上段
のウェーハに密着したまま吸着パッドによって水平に移
動される可能性が高く、格納体に２段目以降のウェーハ
が当たって分離される段階でウェーハ同士が擦れてウェ
ーハに傷が付く恐れがある。さらに、開示されている前
述の装置ではウェーハの格納体が筒状でありウェーハを
上方からしか装入できないため、ウェーハの格納体への
格納作業が困難であるという問題がある。また、ウェー
ハのサイズが変わった場合に格納体を一式交換しなけれ
ばならず、ウェーハサイズの種類数だけ格納体が必要と
なりコストが高くなるという問題がある。

【０００６】本考案はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ウェーハを多数枚重ねて格納することによって
頻繁なカセットの交換が不要になるとともに、ウェーハ
を１枚ずつ取り出すときにウェーハに傷を付ける恐れが
なく、さらにウェーハの格納作業が容易で、ウェーハサ
イズが変わっても低コストで対応が可能なウェーハ格納
・取出し装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案は、前記目的を達
成するために、ウェーハを多数枚重ねて格納し、格納し
た状態からウェーハを１枚ずつ取り出すウェーハ格納・
取出し装置を、上下方向が開放されウェーハをウェーハ
の厚さ方向に案内するウェーハガイド部と、前記ウェー
ハガイド部の下方に設けられ、最上端にウェーハ載せ台
が固着されたウェーハ上下送りバーを上下に駆動するウ
ェーハ上下送り部と、前記ウェーハガイド部の上方に設
けられ、水平送り機能を有するウェーハ搬送ユニット
と、前記ウェーハ搬送ユニットのスライダに設けられ、
圧縮バネで下方に押しつけられて上方に逃げ可能に構成
されたホルダと、前記ホルダが上方に逃げたときに検出
するリミットスイッチと、前記ホルダに設けられ、ウェ
ーハを吸着する吸着パッドと、前記ホルダに設けられ、
最上段のウェーハが所定の吸着位置に達したことを検出
するウェーハセンサと、前記ウェーハガイド部のウェー
ハ搬出側に上下自在に設けられ、前記吸着パッドより下
方で、前記吸着パッドがウェーハを吸着したときの吸着
面からウェーハ１枚分の厚さより大きくウェーハ２枚分
の厚さより小さい位置に上端面が調整されたウェーハセ
パレータと、前記ウェーハガイド部のウェーハ搬出側に
設けられ、圧縮空気を噴射するエアノズルと、から構成
した。また、前記ウェーハガイド部のウェーハガイドを
４個の柱状体から分割構成して、そのうち２個を固定枠
に取り付け他の２個を可動枠に取り付けるとともに、前
記可動枠を固定枠に固定したときに、ウェーハの外周と
前記柱状体との隙間が一定に保たれ、さらにウェーハの
中心が一定するように、前記柱状体の厚さをウェーハサ
イズに合わせて設定するようにした。

【０００８】

【作用】本考案によれば、ウェーハをウェーハガイドに
沿ってウェーハ載せ台に載せ多数枚重ねて格納した後、
ウェーハ上下送りバーによって上方にウェーハを送り、
ウェーハ搬送ユニットのスライダに設けられたウェーハ
センサによって最上段のウェーハが所定の吸着位置に達
したことが検出されると、ウェーハ上下送りバーによる
上方の送りを停止する。次に、吸着パッドにより最上段
のウェーハを真空等で吸着し、ウェーハ上下送りバーが
僅かに下降するとともにエアノズルから圧縮空気を噴射
して最上段のウェーハと２段目以降のウェーハを分離す
る。この後、ウェーハ搬送ユニットによって吸着パッド
がウェーハを吸着した状態で水平方向に搬出する。

【０００９】また、エアノズルからの圧縮空気の噴射に
よっても２段目以降のウェーハが最上段のウェーハに密
着したまま搬出された場合は、２段目以降のウェーハは
ウェーハセパレータに阻害されてウェーハガイド内に留
まる。この場合、ウェーハ同士の擦れが発生するが、ウ
ェーハはウェーハ上下送りバーによっては単に上方に送
られるだけでウェーハ同士を押しつけるような力は発生
せず、ウェーハ同士の密着力はウェーハの自重によるの
みであり、さらにエアノズルで圧縮空気を噴射すること
によってウェーハ同士の密着力が低下するので、２段目
以降のウェーハが最上段のウェーハに密着したまま搬出
されウェーハセパレータによる分離が行われた場合で
も、ウェーハ同士の擦れによりウェーハに傷が付く恐れ
は非常に小さい。

【００１０】また、ウェーハをウェーハガイド部に格納
する場合は、ウェーハガイドを複数の柱状体から構成し
ているのでウェーハガイドとウェーハガイドの間に手を
入れてもよいが、一部を開閉自在にしているので可動側
のウェーハガイドを開いて固定側のウェーハガイドと可
動側のウェーハガイドとの距離を広げて行うこともでき
る。さらに、ウェーハサイズが変わった場合は、スペー
サかウェーハガイドそのものを交換する。

【００１１】

【実施例】本考案に係る実施例のウェーハ格納・取出し
装置が図１から図４に示されている。図１は正面図（ウ
ェーハガイド部は中央付近の断面図）、図２は平面図、
図３は左側面図、図４は図１における最上段のウェーハ
付近の拡大図である。

【００１２】図１から図４において、匡体１５の上側に
ウェーハガイド部２０が設けられており、ウェーハガイ
ド部２０は固定枠２１、可動枠２２、スペーサ２３、ウ
ェーハガイド２４から構成されている。固定枠２１は上
方から見ると略コの字形をしていて匡体１５の上面１５
ａに固着されるとともに、略コの字形の開放方向に移動
自在なスライドガイド２１ａが両側に設けられている。
可動枠２２はスライドガイド２１ａに対応するスライダ
２２ａが取り付けられており、固定枠２１に対して略コ
の字形の開放方向に移動自在となるとともに、つまみ２
２ｂが固定枠２１に設けられたネジ２１ｂにねじ込まれ
ることによって固定枠２１に固定される。固定枠２１と
可動枠２２は共に内側に上方から見ると略４５゜に傾斜
した面が各２面合計４面形成され、その面にスペーサ２
３を挟んでボルト２５によってウェーハガイド２４が取
り付けられている。スペーサ２３の厚さはウェーハガイ
ド２４の対面する２個の相対距離が格納するウェーハの
外径より僅かに大きくなるように設定され、４個のウェ
ーハガイド２４はウェーハ１０を取り囲むように位置す
る。また、ウェーハガイド２４は４個（以下、４個のウ
ェーハガイドを分割して説明するときは２４ａ・２４ｂ
・２４ｃ・２４ｄと記号を付けて区分し、まとめて説明
するときは２４とする。）あり、そのうちウェーハガイ
ド２４ａと２４ｃの上端は後述する吸着パッド５８が最
上段のウェーハ１０ａを吸着したときの最上段のウェー
ハ１０ａ上面の位置よりも高くなっており、ウェーハガ
イド２４ｂと２４ｄの上端は吸着パッド５８が最上段の
ウェーハ１０ａを吸着したときの最上段のウェーハ１０
ａ下面の位置より低くなっていて、最上段のウェーハ１
０ａは搬出側にのみ搬出可能となっている。

【００１３】匡体１５の下側にウェーハ上下送り部３０
が設けられており、ウェーハ上下送り部３０はコラム３
１、上下ガイド３２、ウェーハ上下送りバー３３、ウェ
ーハ載せ台３４、送りナット３５、軸受け３６及び３
７、送りネジ３８、プーリ３９、モータ４０、プーリ４
１、ベルト４２から構成されている。コラム３１は匡体
１５の下側の上面１５ｂに立設され、上方に上下ガイド
３２が設けられている。上下ガイド３２にはウェーハ上
下送りバー３３が上下自在に設けられ、ウェーハ上下送
りバー３３の上端にはウェーハ載せ台３４が固着される
とともに、下端には送りナット３５が取り付けられてい
る。また、コラム３１の上下には軸受け３６及び３７が
設けられて送りネジ３８が回動自在でウェーハ上下送り
バー３３の移動方向と略平行に取り付けられている。送
りネジ３８の先端にはプーリ３９が固着され、コラム３
１に設けられたモータ４０のプーリ４１とベルト４２を
介して接続されている。

【００１４】ウェーハガイド部２０の上方にはウェーハ
搬送部５０が設けられており、ウェーハ搬送部５０はコ
ラム５１、搬送ユニット５２、スライダ５３、軸５４、
リミットスイッチ５５、圧縮バネ５６、ホルダ５７、吸
着パッド５８、ウェーハセンサ５９から構成されてい
る。コラム５１は匡体１５の上面１５ａに立設されると
ともに、上方に搬送ユニット５２が設けられ、搬送ユニ
ット５２の移動体にはスライダ５３が固着されている。
スライダ５３には軸５４が設けられ、軸５４に揺動自在
にホルダ５７が取り付けられるとともに、ホルダ５７は
圧縮バネ５６によってスライダ５３の突起部５３ａに押
しつけられた状態で固定されている。また、ホルダ５７
には吸着パッド５８とウェーハセンサ５９が取り付けら
れている。さらに、スライダ５３にはリミットスイッチ
５５が設けられている。

【００１５】ウェーハガイド部２０のウェーハ搬出側に
はウェーハ分離部６０が設けられており、ウェーハ分離
部６０はコラム６１、ガイド６２、アーム６３、ウェー
ハセパレータ６４、マイクロメータヘッド６５、引っ張
りバネ６６、エアシリンダ６７、エアノズル６９から構
成されている。コラム６１は匡体１５の上面１５ａに立
設され、上方にガイド６２が設けられている。ガイド６
２にはアーム６３が上下自在に設けられるとともに、ア
ーム６３に上向きの力を加える引っ張りバネ６６と下方
に押し込むマイクロメータヘッド６５が設けられ、アー
ム６３の上端にはウェーハセパレータ６４がウェーハガ
イド部２０方向に位置調整自在に取り付けられている。
これによって、ウェーハセパレータ６４の上下位置がマ
イクロメータヘッド６５により正確に調整可能となり、
ウェーハセパレータ６４の上端は吸着パッド５８の下方
で、吸着パッド５８がウェーハを吸着したときの吸着面
との距離Ｌがウェーハ１枚分の厚さｔより大きくウェー
ハ２枚分の厚さ２ｔより小さい位置に設定されている。
また、ウェーハセパレータ６４の先端（ウェーハガイド
部２０方向）の位置はウェーハサイズが変わった場合に
調整する。また、アーム６３を下方に逃がす機能を有す
るエアシリンダ６７がコラム６１の下方に設けられてい
る。さらに、コラム６１の上方にはエアノズル６９が設
けられている。

【００１６】このように構成されたウェーハ格納・取出
し装置でウェーハの格納及び取り出しを行う方法につい
て説明する。ウェーハ１０を後述する方法によりウェー
ハガイド２４に沿ってウェーハ載せ台３４に載せ多数枚
重ねて格納した後、図示しない制御部から起動が指令さ
れると、ウェーハ上下送り部３０においてモータ４０が
回動しプーリ４１・ベルト４２・プーリ３９を介して送
りネジ３８が回動する。これによって送りナット３５を
介してウェーハ上下送りバー３３が上方に送られるの
で、ウェーハ上下送りバー３３の上端に固着されたウェ
ーハ載せ台３４によってウェーハ１０が上方に送られ
る。ウェーハ１０が上方に送られ最上段のウェーハ１０
ａが所定の吸着位置に達すると、ウェーハセンサ５９に
よって最上段のウェーハ１０ａが検出され、ウェーハ上
下送りバー３３による上方への送りは停止される。次
に、吸着パッド５８により最上段のウェーハ１０ａが真
空等で吸着され、ウェーハ上下送りバー３３が僅かに下
降するとともにエアノズル６９から圧縮空気が噴射され
て、最上段のウェーハ１０ａと２段目以降のウェーハ１
０ｂが分離される。この後、搬送ユニット５２によって
最上段のウェーハ１０ａが吸着パッド５８に吸着された
状態で水平方向に搬出される。最上段のウェーハ１０ａ
が搬出されるときに、もし、２段目以降のウェーハ１０
ｂが最上段のウェーハ１０ａに密着したまま搬出された
場合は、２段目以降のウェーハ１０ｂはウェーハセパレ
ータ６４に阻害されてウェーハガイド２４内に留まり、
最上段のウェーハ１０ａのみが確実に搬出される。

【００１７】なお、最上段のウェーハ１０ａが搬出さ
れ、搬送ユニット５２によってウェーハが吸着されてい
ない空の吸着パッド５８がウェーハガイド部２０の上方
に戻るときに吸着パッド５８の下面がウェーハセパレー
タ６４に干渉する恐れがあるので、このときはエアシリ
ンダ６７によってウェーハセパレータ６４が下方に逃が
される。また、吸着パッド５８が圧縮バネ５６の押圧力
以上の力で上方向に押された場合は、ホルダ５７が上方
向に逃げリミットスイッチ５５が作動して、異常が検出
される。

【００１８】次に、ウェーハガイド部２０について説明
する。ウェーハ１０をウェーハガイド部２０に格納する
場合は、ウェーハガイド２４を複数の柱状体から構成し
ているのでウェーハガイド２４ａ・２４ｂ・２４ｃ・２
４ｄの間に手を入れてもよいが、一部を開閉自在にして
いるので、可動側のウェーハガイド２４ｃ・２４ｄを開
いて固定側のウェーハガイド２４ａ・２４ｂと可動側の
ウェーハガイド２４ｃ・２４ｄとの距離を広げて行うこ
ともできる。また、ウェーハサイズが変わった場合は、
ボルト２５を外してスペーサ２３を交換する。この場合
スペーサ２３のボルト２５が通る孔に切り欠きを設けて
おくと交換がより容易になる。

【００１９】なお、ウェーハガイド部２０については、
ウェーハガイド２４をスペーサ２３と別部品としたが、
ウェーハガイド２４とスペーサ２３を一体にし、ウェー
ハサイズが変わった場合にはウェーハガイド２４を交換
してもよい。また、ウェーハガイド２４の固定枠２１及
び可動枠２２への取り付けはボルト２５で行ったが、固
定枠２１及び可動枠２２に取り付け案内溝を設けてウェ
ーハガイド２４及び／またはスペーサ２３を上方から挿
入する等の方法でもよい。また、ウェーハガイド２４は
４個設けたが、３個でもよい。さらに、可動枠２２は引
き出し式にしたが、回転式等でもよい。また、ウェーハ
上下送り部３０のウェーハ上下送りバー３３の駆動機
構、搬送ユニット５２の種類、ウェーハセパレータ６４
の上下調整機構は実施例に示した構造・機構に限らず本
考案は適用できる。

【００２０】

【考案の効果】以上説明したように本考案に係るウェー
ハ格納・取出し装置によれば、ウェーハはウェーハガイ
ドに沿ってウェーハ載せ台に載せ多数枚重ねて格納され
後、ウェーハ上下送りバーによって上方に送られ、ウェ
ーハセンサによって最上段のウェーハが所定の吸着位置
に達したことが検出されると、上方の送りが停止され
る。次に、吸着パッドによりウェーハが真空等で吸着さ
れ、ウェーハ上下送りバーが僅かに下降するとともにエ
アノズルから圧縮空気が噴射されて最上段のウェーハと
２段目以降のウェーハが分離される。この後、搬送ユニ
ットによってウェーハが吸着パッドに吸着された状態で
水平方向に搬出される。また、もし、２段目以降のウェ
ーハが最上段のウェーハに密着したまま搬出されても、
２段目以降のウェーハはウェーハセパレータに阻害され
てウェーハガイド内に留まり、最上段のウェーハのみが
確実に搬出される。この場合、ウェーハ同士の擦れが発
生するが、ウェーハはウェーハ上下送りバーによっては
単に上方に送られるだけでウェーハ同士を押しつけるよ
うな力は発生せず、ウェーハ同士の密着力はウェーハの
自重によるのみであり、さらにエアノズルによって圧縮
空気が噴射されることによってウェーハ同士の密着力が
低下するので、ウェーハ同士の擦れによりウェーハに傷
が付く恐れは非常に小さい。

【００２１】また、ウェーハガイド部のウェーハガイド
を複数の柱状体から構成したので、ウェーハをウェーハ
ガイド部に格納するときにウェーハガイドとウェーハガ
イドの間に手を入れることができるとともに、一部を開
閉自在にしたので、可動側のウェーハガイドを開いて固
定側のウェーハガイドと可動側のウェーハガイドとの距
離を広げることができる。これによってウェーハを格納
する作業が容易になる。さらに、ウェーハガイド部のウ
ェーハガイド相互の水平方向距離を部品交換により変更
可能としたので、ウェーハサイズが変わった場合に低コ
ストで対応が可能となる。

【００２２】従って、ウェーハを多数枚重ねて格納でき
るとともに、ウェーハを１枚ずつ取り出すときにウェー
ハに傷を付ける恐れがなく、さらにウェーハの格納作業
が容易で、ウェーハサイズが変わっても低コストで対応
が可能なウェーハ格納・取出し装置を提供することがで
きる。また、本考案に係るウェーハ格納・取出し装置を
使用すると一度に５００〜６００枚のウェーハが格納で
きるので、例えばウェーハ面取り機に使用すると８時間
以上の処理に対応でき、ウェーハ面取り機の夜間無人運
転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る実施例のウェーハ格納・取出し装
置の正面図

【図２】本考案に係る実施例のウェーハ格納・取出し装
置の平面図

【図３】本考案に係る実施例のウェーハ格納・取出し装
置の左側面図

【図４】図１における最上段のウェーハ付近の拡大図

【符号の説明】

１０ａ最上段のウェーハ １０ｂ２段目以降のウェーハ ２０ ウェーハガイド部 ２１ 固定枠 ２２ 可動枠 ２１ ウェーハガイド ３０ ウェーハ上下送り部 ３３ ウェーハ上下送りバー ３４ ウェーハ載せ台 ５０ ウェーハ搬送部 ５２ 搬送ユニット ５３ スライダ ５８ 吸着パッド ５９ ウェーハセンサ ６０ ウェーハ分離部 ６４ ウェーハセパレータ ６９ エアノズル

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B65G 1/00 - 1/20 B65G 49/07 B65G 59/02 - 59/04 B65G 60/00 B65H 1/04 H01L 21/68

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハを多数枚重ねて格納し、格納し
   た状態からウェーハを１枚ずつ取り出すウェーハ格納・
   取出し装置であって、 上下方向が開放され、ウェーハをウェーハの厚さ方向に
   案内するウェーハガイド部と、 前記ウェーハガイド部の下方に設けられ、最上端にウェ
   ーハ載せ台が固着されたウェーハ上下送りバーを上下に
   駆動するウェーハ上下送り部と、 前記ウェーハガイド部の上方に設けられ、水平送り機能
   を有するウェーハ搬送ユニットと、 前記ウェーハ搬送ユニットのスライダに設けられ、圧縮
   バネで下方に押しつけられて上方に逃げ可能に構成され
   たホルダと、 前記ホルダが上方に逃げたときに検出するリミットスイ
   ッチと、 前記ホルダに設けられ、 ウェーハを吸着する吸着パッド
   と、 前記ホルダに設けられ、最上段のウェーハが所定の吸着
   位置に達したことを検出するウェーハセンサと、 前記ウェーハガイド部のウェーハ搬出側に上下自在に設
   けられ、前記吸着パッドより下方で、前記吸着パッドが
   ウェーハを吸着したときの吸着面からウェーハ１枚分の
   厚さより大きくウェーハ２枚分の厚さより小さい位置に
   上端面が調整されたウェーハセパレータと、 前記ウェーハガイド部のウェーハ搬出側に設けられ、圧
   縮空気を噴射するエアノズルと、 から構成されたことを特徴とするウェーハ格納・取出し
   装置。
2. 【請求項２】 前記ウェーハガイド部のウェーハガイド
   は、４個の柱状体から分割構成されるとともに、そのう
   ち２個が固定枠に取り付けられ、他の２個が可動枠に取
   り付けられ、 前記可動枠を固定枠に固定したときに、ウェーハの外周
   と前記柱状体との隙間が一定に保たれるとともにウェー
   ハの中心が一定するように、前記柱状体の厚さをウェー
   ハサイズに合わせて設定される ことを特徴とする請求項
   １に記載のウェーハ格納・取出し装置。