JP2657187B2 - 並べ換え方法及び並べ換え装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、並べ換え方法及び並べ換え装置に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 例えばプラズマCVD装置では、ウエハの被処理面側で
プラズマ放電を生じさせ、このウエハの被処理面側に堆
積薄膜を形成している。この際、石英ボート上に多数枚
のウエハを搭載し、これらの全てのウエハをバッチ処理
する場合には、このボート上にて隣接する２枚のウエハ
の被処理面がそれぞれ対向するように配列されなければ
ならない。

ところが、ウエハをボートに移し換える前の状態で
は、一般にウエハはウエハキャリア内にてその被処理面
が同一方向に向けて溝に挿入支持されている。従って、
ボート上にて上記のように隣接する２枚のウエハの被処
理面が対向するように配置するためには、予めキャリア
内にてこのようなウエハの配列に並べ換えを行うか、あ
るいはキャリアからボートにウエハを移し換える際にこ
のような並べ換えを行う必要があった。この配列をFRON
T TO FRONT又はBACK TO BACKと言っている。

しかしながら、従来より上記のようなBACK TO BACKの
ための並べ換えを、ウエハ移し換え装置によって完全自
動化することが極めて困難であり、いまだ実用化されて
いないのが現状である。従って、従来はプラズマCVD処
理等を枚葉式によって行うものしかなく、スループット
が極めて悪かった。

そこで、本発明の目的とするところは、BACK TO BACK
のための並べ換えを完全自動化することができる並べ換
え方法及び並べ換え装置を提供することによる。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 請求項１の発明に係る並べ換え方法は、被処理面を同
一方向に向けた状態で、複数枚の処理体を所定のピッチ
の溝に支持する収納容器と、この収納容器の上方にて昇
降かつ水平移動自在であって、収納容器の溝の倍ピッチ
の溝にて処理体を挾持可能な一対のチャック部材と、上
記収納容器の下方より収納容器を介して上下動自在でか
つ回転可能であって、処理体下端を支持する処理体サポ
ートとを用い、前記処理体の上昇によって、収納容器内
の処理体を押し上げ、一枚置きの処理体を前記一対のチ
ャック部材によって支持し、この一対のチャック部材を
上記収納容器上より退避させた状態で、収納容器と干渉
しない位置にて、残りの半数の処理体を支持している処
理体サポートを回転させて被処理面の向きを反転させ、
上記一対のチャック部材に挾持されている半数の処理体
を収納容器内の処理体間に戻すことで、収納容器内の隣
接する２枚の処理体の上記被処理面が対向するように並
べ換えを行うことを特徴とする。

請求項２の発明に係る並べ換え方法は、被処理面を同
一方向に向けた状態で、複数枚の処理体を所定ピッチの
溝に支持する収納容器と、この収納容器の上方にて昇降
かつ水平移動自在であって、収納容器の溝の倍ピッチの
溝にて処理体を挾持し、かつ回転可能なチャック部材
と、上記収納容器の下方より収納容器を介して上下動自
在であって、処理体下端を支持する処理体サポートを用
い、前記処理体サポートの上昇によって、収納容器内の
処理体を押し上げ、一枚置きの処理体を前記一対のチャ
ック部材によって挾持し、この一対のチャック部材を上
記収納容器上により退避させた状態で、収納容器と干渉
しない位置にて、この一対のチャック部材を回転させて
該チャック部材に挾持されている半数の処理体の被処理
面の向きを反転させ、前記一対のチャック部材に挾持さ
れている半数の処理体を収納容器内の処理体間に戻すこ
とで、収納容器内の隣接する２枚の処理体の上記被処理
面が対向するように並べ換えを行うことを特徴とする。

請求項３の発明に係る並べ換え装置は、請求項１に記
載の並べ換え方法に用いられる並べ換え装置であって、
被処理面を同一方向に向けた状態で、複数枚の処理体を
所定ピッチの溝に支持する収納容器と、前記収納容器の
上方にて昇降かつ水平移動自在であって、前記収納容器
の溝の倍ピッチの溝にて処理体を挾持可能な一対のチャ
ック部材と、前記収納容器の下方より収納部を介して上
下動自在でかつ回転可能であって、処理体下端を支持す
る処理体サポートと、を有することを特徴とする。

請求項４の発明に係る並べ換え装置は、請求項２に記
載の並べ換え方法に用いられる並べ換え装置であって、
被処理面を同一方向に向けた状態で、複数枚の処理体を
所定ピッチの溝に支持する収納容器と、前記収納容器の
上方にて昇降かつ水平移動自在であって、前記収納容器
の溝の倍ピッチの溝にて処理体を挾持し、かつ回転可能
な一対のチャック部材と、前記収納容器の下方より収納
容器を介して上下動自在であって、処理体下端を支持す
る処理体サポートと、を有することを特徴とする。

（作 用） 請求項１から３に記載の各発明によれば、処理体収納
容器から倍ピッチの処理体の列を取り挙げ、この処理体
の列と残りの処理体の列を相対的に被処理面が対向する
ように回転するので、自動化工程において正確に並び換
えを実行できる。

また、この並べ換えの工程を行うにあたり、請求項１
に記載の並べ換え方法のように、回転駆動機構により処
理体を回転させて被処理面同士を対向させてもよいし、
請求項２に記載の並べ換え方法のように、挾持回転機構
により処理体を回転させて被処理面同士を対向させても
よい。

（実施例） 以下、本発明を半導体ウエハの移し換え装置に適用し
た一実施例について、図面を参照して具体的に説明す
る。

第１図において、このウエハ移し換え装置の右側に
は、キャリアリフター／ストッカー１が配置され、複数
個のウエハ収納容器例えばキャリア20をストック可能に
している。このキャリアリフター／ストッカー１の前面
には、キャリアライナー２が設けられ、さらにこの前面
にはキャリアエレベータ３が設けられている。

前記キャリアリフター／ストッカー１からのキャリア
20の搬送は、前記キャリアライナー２及びこのライナー
２の左端に配置されたファセットライナー４によって実
行される。

このウエハ移し換え装置の中央領域には、BACK TO BA
CKの並べ換えを行うための180゜回転プッシャー５及び
倍ピッチチャージャー６が設けられている。尚、この構
成については詳述する。

さらにこのBACK TO BACKの並べ換え機構の左側には、
各キャリア20内のウエハ枚数をカウントするためのプッ
シャーカウンタ7a,7b及びピッチ変換機構が設けられて
いる。前記プッシャーカウンタ7a,7bは、キャリア20の
下方より押上板を押上げて、この押上板と当接するウエ
ハの枚数をカウント可能となっている。また、本実施例
ではピッチ変換機構として、第１のピッチ変換機構8a,
第１のチャージャー9a及び第２のピッチ変換機構8b,第
２のチャージャー9bを設けている。第1,第２のピッチ変
換機構8a,8bは共にキャリア20の下方より押上げられる
押上板の溝ピッチを２段階に可変できるものであり、そ
の詳細な構造については特願昭63−103403号の特許出願
に開示されている。そして、第１のピッチ変換機構8a
は、キャリア20の溝ピッチである3/16インチより、この
倍ピッチに相当する3/8インチのピッチにピッチ変換可
能となっている。一方、第２のピッチ変換機構8bは、3/
16インチよりその３倍ピッチである9/16インチにピッチ
変換可能となっている。前記第1,第２のチャージャー9
a,9bは、共に一対のチャックを有し、この一対のチャッ
クの対向面に形成さえた溝が、変換後のピッチである3/
8インチあるいは9/16インチピッチとなっている。

前記第1,第２のピッチ変換機構8a,8bの配列方向と平
行な方向に移動可能なボートライナー10が設けられ、こ
のボートライナー10は石英ボート30を搭載し、ピッチ変
換後の終了したウエハを受取って、このウエハ移し換え
装置の左端に位置される熱処理機に搬入し、その後熱処
理の終了したウエハをこのウエハ移し換え装置に搬入す
るために用いられる。

次に、上記実施例装置の特徴的構成であるBACK TO BA
CKの並べ換えのための機構について、第２図を参照して
説明する。

前記倍ピッチチャージャー６は、チャック装置40と、
このチャック装置40に対して昇降自在なヘッド44と、こ
のヘッド44によって水平方向に伸縮自在なアーム46と、
このアームに支持されてウエハｗをチャック可能な一対
のチャック48,48とから構成されている。前記チャック
装置40は、レール50,50に沿って水平移動自在なスライ
ダ52上に支持され、例えばボールネジ54の機構によって
水平移動が可能となっている。一方、前記一対のチャッ
ク48,48は、その内面側に前記ウエハｗをチャックする
ための溝が形成され、この溝は前記キャリア20のピッチ
に対して倍ピッチである6/16インチピッチとなってい
る。

前記180゜回転プッシャー５は、ウエハ押上回転装置6
0と、このウエハ押上回転装置60の上方に突出形成さ
れ、ウエハｗの下端と当接することでこれを昇降自在に
支持し、かつ、回転可能とする押上板62とから構成され
ている。尚、前記押上板62の上面には、前記キャリア20
の溝20aのピッチと同一ピッチである3/16インチピッチ
の溝が形成されている。そして、この押上板62の上方停
止位置としては、第２図に示すようにキャリア20よりウ
エハｗが完全に離脱される第１の位置と、第３図に示す
ように、ウエハｗの下端側の一部がキャリア20の溝20a
にかかった状態である第２の位置との２ヵ所の停止位置
となっている。

次に、上記実施例装置を用いての、本発明方法の一例
について説明する。

以下の実施例では、処理用のウエハｗを搭載したキャ
リア20を２個、モニター用ウエハw₁を搭載したモニター
用キャリア20を１個、計３個のキャリア20内のウエハを
ボート30に移し換えるものとし、処理用ウエハについて
はBACK TO BACKの並べ換えを行った後にピッチ変換して
移し換えを行うものとする。まず、ボート30内に搭載す
べきウエハの枚数をカウントするために、キャリアリフ
ター／ストッカー１上にあるキャリア20を、キャリアラ
イナー２を介してファセットライナー４に搭載し、この
ファセットライナー４によってキャリア20をプッシャー
カウンタ7aあるいは7bまで移送する。そして、キャリア
20の下方よりプッシャーを押当て、この当接の有無によ
って各キャリア20内のウエハ枚数をカウントすることに
なる。

次に、処理用ウエハｗを搭載した２つのキャリア20に
ついて、BACK TO BACKのための並べ換えを実行する。こ
のために、まず１つのキャリア20を180゜回転プッシャ
ー５の上方に設定する。この際、キャリア20内のウエハ
ｗの配列状態は、被処理面とは反対側の鏡面Ｍが第４図
（Ａ）に示すようにいずれも右方向を向いた状態となっ
ている。また、このウエハｗの配列ピッチはキャリア20
の溝20aのピッチである3/16インチピッチとなってい
る。

次に、ウエハ押上回転装置60の駆動によって、押上板
62を上方に移動し、第３図に示すようにウエハｗの下端
がキャリア20の溝20aに一部かかった状態である第２の
位置までウエハｗを押上げて停止する（第４図（Ｂ）参
照）。

次に、第３図に示すように一対のチャック48,48を閉
鎖駆動することで、キャリア20のウエハｗのうち、倍ピ
ッチのチャックの溝によって１枚おきに半数のウエハｗ
を支持し、その後このチャック状態を維持したまま一対
チャック48,48を上方に移動する（第４図（Ｃ）参
照）。

次に、チャック装置40をレール50,50に沿って移動す
ることで、第４図（Ｄ）に示すように、チャック状態に
あるウエハｗをキャリア20の真上より離脱された位置に
設定する。

その後、押上板62上にある残りの半数のウエハｗを、
押上板62の再度の上昇移動により上方に移動させ第４図
（Ｅ）に示すように、キャリア20より完全に離脱された
上方位置にて停止する。

この状態にて、ウエハ押上回転装置60の駆動によって
押上板62を回転すると、第４図（Ｆ）に示すようち押上
板62上にあるウエハｗの位置が180゜反転した位置とな
り、従って、このウエハｗの鏡面Ｍは、同図の左側を向
くように変換されることになる。

ウエハｗの回転後、押上板62を下降移動することで、
この押上板62上の半数のウエハｗをキャリア20の溝20a
に挿入支持する（第４図（Ｇ）参照）。

次に、一対のチャック48,48に支持されている半数の
ウエハｗを、チャック装置40の水平移動によりキャリア
20の上方位置であって、かつ、既にキャリア20内に収納
されている半数のウエハｗのそれぞれの間に相当する位
置（すなわち１ピッチずれた位置）まで移動し、さら
に、一対のチャック48,48の下降移動によって、第３図
に示す第２の位置まで下降させる（第４図（Ｈ）参
照）。

次に、ウエハ押上回転装置60の駆動によって、押上板
62を上昇させ、前述した第２の位置にて停止する。そう
すると、押上板62に支持されている半数のウエハｗが、
前記一対チャック48,48に支持されている半数のウエハ
ｗの間に挿入されるように位置され、かつ、ウエハｗの
配列ピッチは、キャリア20の溝ピッチである3/16インチ
ピッチとなる。しかも、隣接する２枚のウエハw,wは、
その鏡面Ｍが外側を向き、その反対側の被処理面がそれ
ぞれ対向するように配列されることになり、第４図
（Ｉ）に示す状態より、一対のチャック48,48のチャッ
ク状態を解除した後に、押上板62を下降することで、BA
CK TO BACKの並べ換え処理が終了することになる。

このBACK TO BACKの並べ換え処理が終了したキャリア
20は、その後ピッチ変換処理のための位置に移動される
ことになり、一方BACK TO BACK処理を行うための２つ目
のキャリア20が前記180゜回転プッシャー５の上方位置
まで移動され、以降は最初のキャリア20のピッチ変換処
理と、２番目のキャリア20のBACK TO BACK処理とが平行
して実施されることになる。

キャリア20内のウエハｗについてのピッチ変換は、例
えば3/16インチピッチより3/8インチピッチに変換する
場合には、第１のピッチ変換機構8aと第１のチャージャ
ー9aとを用いて実施されることになる。ここで、第１の
ピッチ変換機構8aは、ピッチ変換後のピッチである3/8
インチピッチで溝を形成した一対のチャックを有し、一
方、第１のチャージャー9aは、昇降自在な押上板が多数
のウエハ支持片にて構成され、この多数のウエハ支持片
のピッチを可変できる構成となっている。従って、この
キャリア20を前記一対のチャック押上板との間に配置
し、押上板を上昇させてキャリア20内のウエハｗを支持
し、その後この押上板のピッチを可変した後に、前記一
対のチャックにて挾持することで、ピッチ変換が可能と
なっている。そして、この一対のチャックによって支持
されたウエハｗを、ボートライナー10上のボート30上ま
で移動し、ここに下降移動することで、ピッチ変換され
た状態にてボート30上にウエハｗを搭載することが可能
となる。以降、２番目のキャリア20についても同様にBA
CK TO BACK処理，ピッチ変換処理を行い、ボート30上に
これを搭載することになる。

ここで、本実施例では、ボート30に搭載されるウエハ
は、第５図に示す通りとなっている。

すなわち、ボート30上には予めダミー用ウエハw₂がそ
の両端側に搭載されている。そして、このダミー用ウエ
ハw₂の間に処理用のウエハｗが搭載され、かつ、この処
理用のウエハｗの両端位置及び中心位置にモニター用ウ
エハw₁が搭載されることになる。従って、ボート30上に
実際に各ウエハを搭載するにあたっては、まずボート30
の左側のダミー用ウエハw₂の隣にモニター用ウエハw
₁を、一対のチャックの左端側の溝を用いて搭載し、そ
の後既に搭載されているボート30のうちの右端側のダミ
ー用ウエハw2のうちの１枚を上記一対のチャック左端の
溝を用いてチャックして、これを前記モニター用ウエハ
w₁の隣りに配置する。その後、BACK TO BACK処理及びピ
ッチ変換処理が成された処理用ウエハｗを、ボート30の
左側領域に搭載する。この場合、処理用ウエハｗの数が
奇数枚である場合には、第５図に示すようにボート30の
右端側のダミー用ウエハw₂を移動することで他の処理用
ウエハｗとの関係が同一なるようにしている。同様に、
ボート30のほぼ中心位置にモニター用ウエハw₁,ダミー
用ウエハw₂を配置し、その後BACK TO BACK処理された処
理用ウエハｗを搭載することで、ボート30上への全ウエ
ハの移し換えが完了することになる。

尚、本発明方法は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であ
る。

例えば、上記実施例ではウエハサポートである押上板
62の上方停止位置を第1,第２の２箇所の位置としたが、
いずれの場合にも第１の位置にて実施するものであって
も良い。なお、第２の位置としてウエハの受け渡しをし
た場合には、特にキャリア20内にウエハを戻すときにキ
ャリア20の溝を利用できるので、ウエハとキャリア20と
の干渉を起こさずに円滑な移し換え動作を確保できる点
で優れている。

なお、並べ換えの他の手法としては、残りのウエハに
ついてウエハサポートで回転させたが、キャリアからウ
エハを倍ピッチで押し上げ、残りのウエハをキャリアを
回転させてBACK TO BACK配列させてもよい。

さらに、倍ピッチで押し上げた状態のウエハ列を、一
対のチャック部材でサポートし、この一対のチャック部
材を回転させてウエハの向きを変えたのち、このウエハ
列を上記ウエハサポートに移し、ウエハサポートを下降
させ、キャリア内に戻すことにより並び換えてもよい。

［発明の効果］ 請求項１から３に記載の各発明によれば、当初その被
処理面が同一方向を向くように配列されていた処理体列
を、隣接する各２枚の処理体の被処理面がそれぞれ対向
するように並べ換える動作を、完全自動化することがで
き、プラズマCVD等のバッチ処理のスループットを大幅
に向上することが可能となる。

また、並べ換えの工程は、請求項１及び２に記載の各
発明のように、回転駆動機構又は挾持回転機構のいずれ
か一方を回転させて被処理面同士を対向させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施するためのウエハ移し換え
装置の一構成例を説明するための概略説明図、第２図
は、BACK TO BACKの並べ換えを行うための一対のチャッ
ク，キャリア，ウエハサポートの位置関係を示す概略説
明図、第３図は、ウエハサポートの停止位置を説明する
ための概略説明図、第４図（Ａ）〜（Ｉ）は、それぞれ
BACK TO BACKの並べ換えを行うための各動作工程を説明
するための概略説明図、第５図は、ボートに移し換えら
れたウエハの配列状態を説明するための概略説明図であ
る。 20……収納容器、30……ボート、 48,48,……一対のチャック部材、 62……処理体サポート。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理面を同一方向に向けた状態で、複数
   個の処理体を所定ピッチの溝に支持する収納容器と、 この収納容器の上方にて昇降かつ水平移動自在であっ
   て、収納容器の溝の倍ピッチの溝にて処理体を挾持可能
   な一対のチャック部材と、 上記収納容器の下方より収納容器を介して上下動自在で
   かつ回転可能であって、処理体下端を支持する処理体サ
   ポートとを用い、 前記処理体の上昇によって、収納容器内の処理体を押し
   上げ、一枚置きの処理体を前記一体のチャック部材によ
   って支持し、 この一対のチャック部材を上記収納容器上より退避させ
   た状態で、収納容器と干渉しない位置にて、残りの半数
   の処理体を支持している処理体サポートを回転させて被
   処理面の向きを反転させ、 上記一対のチャック部材に挾持されている半数の処理体
   を収納容器内の処理体間に戻すことで、収納容器内の隣
   接する２枚の処理体の上記被処理面が対向するように並
   べ換えを行うことを特徴とする並べ換え方法。
2. 【請求項２】被処理面を同一方向に向けた状態で、複数
   枚の処理体を所定ピッチの溝に支持する収納容器と、 この収納容器の上方にて昇降かつ水平移動自在であっ
   て、収納容器の溝の倍ピッチの溝にて処理体を挾持し、
   かつ回転可能なチャック部材と、 上記収納容器の下方より収納容器を介して上下動自在で
   あって、処理体下端を支持する処理体サポートとを用
   い、 前記処理体サポートの上昇によって、収納容器内の処理
   体を押し上げ、一枚置きの処理体を前記一対のチャック
   部材によって挾持し、 この一対のチャック部材を上記収納容器上より退避させ
   た状態で、収納容器と干渉しない位置にて、この一対の
   チャック部材を回転させて該チャック部材に挾持されて
   いる半数の処理体の被処理面の向きを反転させ、 前記一対のチャック部材に挾持されている半数の処理体
   を収納容器内の処理体間に戻すことで、収納容器内の隣
   接する２枚の処理体の上記被処理面が対向するように並
   べ換えを行うことを特徴とする並べ換え方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の並べ換え方法に用いられ
   る並べ換え装置であって、被処理面を同一方向に向けた
   状態で、複数枚の処理体を所定ピッチの溝に支持する収
   納容器と、 前記収納容器の上方にて昇降かつ水平移動自在であっ
   て、前記収納容器の溝の倍ピッチの溝にて処理体を挾持
   可能な一対のチャック部材と、 前記収納容器の下方より収納容器を介して上下自在でか
   つ回転可能であって、処理体下端を支持する処理体サポ
   ートと、 を有することを特徴とする並べ換え装置。
4. 【請求項４】請求項２に記載の並べ換え方法に用いられ
   る並べ換え装置であって、 被処理面を同一方向に向けた状態で、複数枚の処理体を
   所定のピッチの溝に支持する収納容器と、 前記収納容器の上方にて昇降かつ水平移動自在であっ
   て、前記収納容器の溝の倍ピッチの溝にて処理体を挾持
   し、かつ回転可能な一対のチャック部材と、 前記収納容器の下方より収納容器を介して上下動自在で
   あって、処理体下端を支持する処理体サポートと、 を有することを特徴とする並べ換え装置。