JP3070202B2 - ウェーハ移し替え装置 - Google Patents

ウェーハ移し替え装置

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JP3070202B2 JP31672291A JP31672291A JP3070202B2 JP 3070202 B2 JP3070202 B2 JP 3070202B2 JP 31672291 A JP31672291 A JP 31672291A JP 31672291 A JP31672291 A JP 31672291A JP 3070202 B2 JP3070202 B2 JP 3070202B2
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照雄 大西
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハ状物品(以下
ウェーハと呼ぶ)の取扱における第1の保持治具と第2
の保持治具との間での移し替え装置、特に半導体装置の
製造プロセスに好適するウェーハ移し替え装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】多数枚のウェーハを整列収納する保持治
具は、保管や運搬、製造などの用途に応じて、多種多様
のものがあり、取り扱い処理上、ウェーハは何回も保持
治具間で移し替えられる。
【0003】例えば、半導体装置を製造する工程には、
ウェットエッチングや洗浄等、ウェーハをウェット処理
する工程や、炉芯管内でウェーハに不純物を拡散する工
程等がある。ウェット処理する工程では、図14に示すよ
うなキャリア(以下、第1の保持治具と称す)(10)が
使用され、不純物拡散工程では、図15に示すような石英
製のボート(以下、第2の保持治具と称す)(20)が使
用される。第1の保持治具(10)は、平行に対向した2
枚の側板(11)の内側に、多数の溝部(12)(12)…を
定ピッチに刻設し、この溝部(12)内にウェーハ(W)
の周縁部を挿入するようにしたものである。溝部(12)
の幅は、ウェーハ(W)の厚さより広くされ、ウェーハ
(W)の周縁部が、比較的余裕をもって溝部(12)内に
挿入できるようにされている。また、側板(11)の両端
部(11a)はH字状に端板(13)が連結され、2枚の側
板(11)(11)の間隔を一定に維持している。他方、
第2の保持治具(20)は、3本のロッド(21)(21)
(21)にウェーハ(W)の外周縁を3点で保持する多数
の切欠き(22)(22)…を定ピッチに形成し、ロッド
(21)の両端部(21a)をコ字型のフレーム(23)の内
側に連結し、コ字型の フレーム(23)の対向する2辺
の中間位置底部寄りに、バー(24)を連結したものであ
る。
【0004】ウェーハ(W)を効果的に処理するため、
第1の保持治具(10)に収納されるウェーハ(W)のピ
ッチは、第2の保持治具(20)に収納されるウェーハ
(W)のピッチよりも大きくされている。従って、ウェ
ーハ(W)を第1の保持治具(10)と第2の保持治具
(20)との間で移し替えるには、図16及び図17に示すよ
うなウェーハ移し替え装置が使用されていた。
【0005】このウェーハ移し替え装置は、第1の保持
治具(10)を鉛直姿勢で昇降させる第1の昇降機構
(1)と、第2の保持治具(20)を鉛直姿勢で昇降させ
る第2の昇降機構(2)と、第1と第2の昇降機構
(1)(2)との間に配置した搬送機構(3)とを具備
したものである。第1と第2の昇降機構(1)(2)
は、それぞれ第1と第2の保持治具(10)(20)を、開
口側を対向させて、それぞれ1ピッチずつ逆方向に昇降
動させる。搬送機構(3)は、例えば、ウェーハ(W)
を載せる無端搬送ベルト(3a)から構成し、各端部(3
a')(3a'')をそれぞれ第1と第2の保持治具(10)
(20)の内寄りに配置する。
【0006】第1の保持治具(10)に収納されたウェー
ハ(W)を第2の保持治具(20)へ移し替えるときは、
先ず、第1の昇降機構(1)によって第1の保持治具
(10)を上死点へ上昇させ、ベルト(3a)の一端部(3
a')が第1の保持治具(10)の最下段に収納されたウェ
ーハ(W)の裏面と当接するように、搬送機構(3)を
配置する。他方、第2の保持治具(20)は第2の昇降機
構(2)によって下死点に下降して、ベルト(3a)の他
端部(3a'')がウェーハ(W)を第2の保持治具(20)
の最上段に移送できるようにする。第1の保持治具(1
0)の最下段に収納されたウェーハ(W)の裏面が、ベ
ルト(3a)の一端部(3a')と当接し、ベルト(3a)が
第2の保持治具(20)側へ進行すると、ウェーハ(W)
は第2の保持治具(20)方向へ移送される。ウェーハ
(W)がベルト(3a)の他端部(3a'')まで移送される
と、ウェーハ(W)の先端部が第2の保持治具(20)の
ロッド(21)に形成した切欠き(22)内に保持される。
次に、第1の昇降機構(1)によって、第1の保持治具
(10)を1ピッチ下降し、第2の昇降機構(2)によっ
て第2の保持治具(20)を1ピッチ上昇して上記動作を
繰り返す。このようにして、ウェーハ(W)は第1の保
持治具(10)から第2の保持治具(20)へ1枚ずつ移し
替えられる。第1の保持治具(10)内のウェーハ(W)
が全て第2の保持治具(20)内に移し替えられると、第
2の保持治具(20)は姿勢転換機構(図示せず)によっ
て、水平姿勢とされ、ウェーハ(W)を鉛直姿勢として
不純物拡散工程へ移送する。
【0007】また、ウェーハ(W)を第2の保持治具
(20)から第1の保持治具(10)へ移し替えるときは、
第2の保持治具(20)を上死点から順次下降し、第1の
保持治具(10)を下死点から順次上昇させ、搬送機構
(3)のベルト(3a)を上述した場合と逆方向の第2の
保持治具(20)から第1の保持治具(10)へ進行させ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】第1と第2の保持治具
(10)(20)間でウェーハ(W)を移し替えるには、ウ
ェーハ(W)がベルト(3a)上に載せられる。従って、
ウェーハ(W)の裏面とベルト(3a)とが接合する。
【0009】しかし、ウェーハ(W)にパターン電極等
が形成されていると、この電極等にベルト(3a)上の塵
埃が付着して、ウェーハ(W)から製造される半導体装
置の特性を劣化させるといった不具合があった。特に、
ベルト(3a)とウェーハ(W)裏面の摩耗によるベルト
(3a)からの発塵が避けられない。そして、ベルト(3
a)からの発塵が付着したまま拡散工程へ進むと、高温
炉の中でベルト(3a)の塵が不純物となり他のウェーハ
(W)に拡散する。
【0010】そこで、本発明は上述する欠陥を除去する
ために提案されたもので二つの移し替え治具間で発塵が
なく且つウェーハの損傷がないように移し替えを行える
ようにしたウェーハ移し替え装置を提供することを目的
とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のウェーハ移し替え装置は、ウェーハ状物品
を収納する溝ピッチを異にする第1及び第2の保持治具
と、前記各保持治具をそれぞれの溝ピッチで昇降動させ
る第1及び第2の昇降機構と、ウェーハを吸着して前記
保持治具の一方から他方に水平移動させるよう前記保持
治具間を往復動する吸着治具と、前記第2の保持治具を
ウェーハが水平姿勢となる鉛直姿勢からウェーハが鉛直
姿勢となる水平姿勢へと転換する姿勢転換機構と、鉛直
姿勢の前記第2の保持治具に水平姿勢で中途位置まで収
納されたウェーハの周縁部と当接 し、前記姿勢転換機構
によって、第2の保持治具が鉛直姿勢から水平姿勢に転
換される間、ウェーハを前記中途位置に保持し、その後
ウェーハを前記中途位置から徐々に下降して完全に収納
されるまで後退させる受け部材とを具備し、収納ピッチ
の異なる保持治具間でウェーハを移し替えるようにし
た。
【0012】上記目的を達成するためのより具体的構成
として、ウェーハは鉛直姿勢の第1の保持治具の中途位
置まで水平姿勢で前進されるように第1の保持治具側で
はウェーハ1枚ごとに押し出す枚葉式受け部材を、また
第2の保持治具側では鉛直姿勢に収納されている複数枚
のウェーハを、中途位置から徐々に下降して完全に収納
されるまで後退させる一括方式の受け部材を具備したも
のである。
【0013】ここで、吸着治具のストロークは、各保持
治具側に設けた受け部材のプッシャ動作により収納され
たウェーハの中心を前進させているので小さくでき、装
置のコンパクト化に役立つ。
【0014】
【作用】上記構成によれば、吸着治具がウェーハの裏面
を吸着し、従来のようにウェーハとベルトの摩擦による
ゴミが発生しないため、ウェーハの裏面に塵埃が付着す
ることがなくなる。
【0015】特に、枚葉式受け部材のプッシャによって
ウェーハの中心が吸着されるようにするため、第1の保
持治具の端板や第2の保持治具のバーが障害とならず、
ウェーハは完全に第2の保持治具内に収納される。ま
た、上記第2の手段によれば、第2の保持治具を鉛直姿
勢から水平姿勢に転換する際に、第2の保持治具の中途
位置に収納されたウェーハが、一括式受け部材がウェー
ハを徐々に下降させるため、ウェーハが落下して衝撃力
が加えられることがない。
【0016】
【実施例】[実施例1]本発明に係る第1の実施例を、
図1乃至図4を参照しながら説明する。但し、従来と同
一部分は同一符号を附して、その説明を省略する。
【0017】第1の実施例に係るウェーハ移し替え装置
は、第1の昇降機構(1)上の第1の保持治具(10)と
第2の昇降機構(2)上の第2の保持治具(20)との間
を往復動する吸着治具(4)を具備したものである。こ
の吸着治具(4)は、当初、上死点にある第1の保持治
具(10)の最下段のウェーハ(W)を吸着し、下死点に
ある第2の保持治具(20)の最上段へウェーハ(W)を
移送できる位置に配置する。
【0018】第1の実施例に係るウェーハ移し替え装置
は以上のように構成され、次に、第1の保持治具(10)
に収納されたウェーハ(W)を、第2の保持治具(20)
へ移し替える方法について説明する。
【0019】先ず、図2に示すように、鉛直姿勢の第1
の保持治具(10)を第1の昇降機構(1)によって上死
点まで上昇し、鉛直姿勢の第2の保持治具(20)を第2
の昇降機構(2)によって下死点まで下降する。そし
て、吸着治具(4)が、第1の保持治具(10)の最下段
に収納されたウェーハ(W)を吸着する。最下段のウェ
ーハ(W)直下には第1の保持治具(10)の端板(13)
があるため、図1に示すように、吸着治具(4)はウェ
ーハ(W)の中心から偏心した第2の保持治具(20)寄
りを吸着する。そして、ウェーハ(W)を吸着した吸着
治具(4)が第2の保持治具(20)方向へ水平方向に移
動して、図2の仮想線に示すように、ウェーハ(W)を
第2の保持治具(20)の最上段に収納する。第2の保持
治具(20)には、バー(24)が連結されているため、図
1及び図2の仮想線に示すように、吸着治具(4)はこ
のバー(24)までしか移動できない。吸着治具(4)は
ウェーハ(W)を偏心して吸着しているため、ウェーハ
(W)は、第2の保持治具(20)内の中途位置に収納さ
れ、ウェーハ(W)の進行側端部がバー(24)に形成し
た切欠き(22)に保持されず、他端部が第2の保持治具
(20)から食み出した状態となる。このような状態で、
吸着治具(4)のウェーハ(W)の吸着を停止して、第
2の保持治具(20)を第2の昇降機構(2)によって1
ピッチ分上昇する。そして、吸着治具(4)を第1の保
持治具(10)側へ戻し、第1の保持治具(10)を第1の
昇降機構(1)によって1ピッチ分下降し、最下段から
2番目のウェーハ(W)を吸着治具(4)に吸着させ
る。そして、上記動作と同様に、ウェーハ(W)を吸着
した吸着治具(4)が水平方向に移動し、ウェーハ
(W)を第2の保持治具(20)内の最上段から2番目に
収納する。このようにして、第1の保持治具(10)を1
ピッチずつ下降させ、また、第2の保持治具(20)を1
ピッチずつ上昇させることにより、順次、第1の保持治
具(10)内のウェーハ(W)を第2の保持治具(20)内
に移し替えていく。すべてのウェーハ(W)が第2の保
持治具(20)内に移し替えられると、図3に示すよう
に、ウェーハ(W)の進行側端部がロッド(21)の切欠
き(22)に保持されず、他端部が第2の保持治具(20)
から食み出した状態となる。そして、姿勢転換機構(図
示せず)によって第2の保持治具(20)を鉛直姿勢から
水平姿勢に姿勢を転換すると、図4に示すように、ウェ
ーハ(W)は完全に第2の保持治具(20)内に収納され
る。
【0020】[実施例2]第2の実施例に係るウェーハ
移し替え装置を、図5乃至図9を参照しながら説明す
る。第2の実施例に係るウェーハ移し替え装置は、第1
の実施例に係るウェーハ移し替え装置に、第2の保持治
具(20)に収納された全てのウェーハ(W)と当接する
平面形状コ字型の一括式受け部材(6)を、第2の保持
治具(20)の外側に配備したものである。この受け部材
(6)は、第2の保持治具(20)内の中途位置まで収納
されたウェーハ(W)の端縁と当接する位置と、ウェー
ハ(W)が底部のロッド(21)の切欠き(22)に保持さ
れる位置との間で往復動するものである。
【0021】第2の実施例に係るウェーハ移し替え装置
は以上のように構成され、次に、第1の保持治具(10)
に収納されたウェーハ(W)を第2の保持治具(20)へ
移し替える方法について説明する。
【0022】先ず、図5及び図6に示すように、受け部
材(6)の端部(6a)がバー(24)付近に位置するよう
に受け部材(6)を前進させておく。そして、第1の実
施例において説明したように、吸着治具(4)によって
ウェーハ(W)を第1の保持治具(10)から第2の保持
治具(20)へ移し替える。ウェーハ(W)は第2の保持
治具(20)内に完全に収納されず、図5及び図6の仮想
線に示すように、ウェーハ(W)の進行側端縁が受け部
材(6)の端部(6a)と当接する。図7に示すように、
すべてのウェーハ(W)が第1の保持治具(10)から第
2の保持治具(20)へ移し替えられると、図8に示すよ
うに、第2の保持治具(20)を姿勢転換機構(図示せ
ず)によって、第2の保持治具(20)を鉛直姿勢から水
平姿勢へ転換し、ウェーハ(W)を水平姿勢から鉛直姿
勢へ転換する。鉛直姿勢のウェーハ(W)の下端部は、
切欠き(22)内に保持されず、受け部材(6)と当接し
ているため、姿勢を転換しても、ウェーハ(W)は衝撃
的に底部のロッド(21)の切欠き(22)内に落下しな
い。鉛直姿勢に転換したウェーハ(W)は、受け部材
(6)を徐々に下降して、図9に示すように、ウェーハ
(W)の下端部を衝撃力なく底部ロッド(21)の切欠き
(22)内に保持させる。
【0023】第1の実施例においては、第2の保持治具
(20)が鉛直姿勢から水平姿勢に転換した際に、脆いウ
ェーハ(W)の下端部が石英製の第2の保持治具(20)
のロッド(21)から衝撃を受けて、ウェーハ(W)が損
傷する可能性があるが、第2の実施例においては、第2
の保持治具(20)が水平姿勢になった後に、受け部材
(6)によって、ウェーハ(W)を徐々に下降するた
め、ウェーハ(W)が損傷することはない。
【0024】[実施例3]第3の実施例に係るウェーハ
移し替え装置を図10乃至図13を参照しながら説明する。
第3の実施例に係るウェーハ移し替え装置は、第2の実
施例に係るウェーハ移し替え装置に、第1の保持治具
(10)に収納されたウェーハ(W)を一枚ごとに押し出
す枚葉式受け部材のプッシャ(7)を、第1の保持治具
(10)の外側に配備したものである。このプッシャ
(7)は、吸着治具(4)に吸着されるウェーハ(W)
を前進させる位置に配置し、また、ウェーハ(W)を第
1の保持治具(10)に収納された当初の位置とウェーハ
(W)の中心が吸着治具(4)に吸着されるようにする
位置との間を往復動するものである。
【0025】尚、第1の保持治具(10)側に配置する受
け部材のプッシャ(7)を枚葉式とし、第2の実施例に
おいて、第2の保持治具(20)の外側に配置した受け部
材(6)のような一括式としないのは、次のような理由
からである。即ち、第1の保持治具(10)の溝部(12)
は、ウェーハ(W)の厚さより余裕をもって広くされて
いるため、もし、プッシャ(7)を一括式として複数の
ウェーハ(W)を予め前進させておくと、第1の保持治
具(10)を第1の昇降機構(1)によって、1ピッチ分
ずつ下降させるごとに、ウェーハ(W)が前進し、第1
の保持治具(10)から排出・落下するおそれがあるから
である。従って、吸着治具(4)に吸着される直前のウ
ェーハ(W)のみ前進させるように枚葉式のプッシャ
(7)を、吸着位置と同一高さに配置する。
【0026】次に、このウェーハ移し替え装置におい
て、ウェーハ(W)を第1の保持治具(10)から第2の
保持治具(20)へ移し替える方法について説明する。先
ず、上記2実施例と同様、第1と第2の昇降機構(1)
(2)上に、それぞれ第1と第2の保持治具(10)(2
0)を鉛直姿勢に対向し、第1の昇降機構(1)によっ
て第1の保持治具(10)を上死点へ上昇させ、第2の昇
降機構(2)によって第2の保持治具(20)を下死点へ
下降する。このとき、プッシャ(7)は図10の仮想線に
示すように、第1の保持治具(10)の外側に待機させて
おく。そして、図10及び図11の実線に示すように、第1
の保持治具(10)の最上段のウェーハ(W)をプッシャ
(7)によって若干前進させ、ウェーハ(W)の中心が
下方で待機している吸着治具(4)と対向するようにす
る。そして、図10に示すように、吸着治具(4)が上昇
して、ウェーハ(W)の中心を吸着する。ウェーハ
(W)の中心を吸着した吸着治具(4)が水平移動し、
ウェーハ(W)を第2の保持治具(20)内に収納する。
第2の保持治具(20)の中心から外寄りにはバー(24)
が連結されているが、吸着治具(4)がウェーハ(W)
の中心を吸着していることから、図12及び図13に示すよ
うに、ウェーハ(W)の進行側端部はロッド(21)の切
欠き(22)内に保持されるまで、吸着治具(4)は移動
できる。従って、ウェーハ(W)は、完全に第2の保持
治具(20)内に収納される。その後、吸着治具(4)の
ウェーハ(W)の吸着を解除して、第2の保持治具(2
0)を第2の昇降機構(2)によって1ピッチ分上昇す
る。吸着治具(4)を第1の保持治具(10)の方へ戻
し、第1の保持治具(10)を第1の昇降機構(1)によ
って1ピッチ分下降する。そして、上述したように、プ
ッシャ(7)によって前進したウェーハ(W)の中心を
吸着する。吸着治具(4)が第2の保持治具(20)方向
へ水平移動して、第2の保持治具(20)に先に収納され
たウェーハ(W)の下の段に、次のウェーハ(W)を収
納する。このようにして、鉛直姿勢の第2の保持治具
(20)内に全てのウェーハ(W)が移し替えられた後、
姿勢転換機構によって第2の保持治具(20)を水平姿勢
に転換する。この時、ウェーハ(W)は第2の保持治具
(20)内に完全に収納され、ウェーハ外周縁の3点がロ
ッド(21)の切欠き(22)に保持されているため、ウェ
ーハ(W)が第2の保持治具(20)内で落下せず、損傷
することなく、姿勢転換される。
【0027】第3の実施例に係るウェーハ移し替え装置
において、ウェーハ(W)を第1の保持治具(10)から
第2の保持治具(20)へ移し替える際は、第2の保持治
具(20)の外側に配置する一括式コ字型受け部材(6)
は不要であるが、ウェーハ(W)を第2の保持治具(2
0)から第1の保持治具(10)へ移し替える際に、この
受け部材(6)をプッシャとして使用する。即ち、第2
の保持治具(20)に収納されたウェーハ(W)を、この
受け部材(6)によって第1の保持治具(10)側へ一括
して若干押し出し、吸着治具(4)がウェーハ(W)の
偏心した位置を吸着する。すると、ウェーハ(W)は第
1の保持治具(10)内に完全に収納される。第2の保持
治具(20)の切欠き(22)は、ウェーハ(W)の厚さと
ほぼ同じであり、ウェーハ(W)を確実に保持している
ため、第2の保持治具(20)が第2の昇降機構(2)に
よって、1ピッチずつ下降しても、ウェーハ(W)が前
進して落下することはない。
【0028】尚、第3の実施例において、枚葉式のプッ
シャ(7)を下死点から1ピッチ分下側に配置すること
により、吸着治具(4)が昇降動することなく、水平移
動だけするようできる。
【0029】以上は3実施例を説明したもので、本発明
はこの3実施例に限定することなく本発明の要旨内にお
いて設計変更することができる。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、吸着治具がウェーハを
吸着して、水平方向に移動しウェーハを移し替えるた
め、発塵がなくウェーハに塵埃等が付着することが阻止
できる。そして、発塵による後工程での品質が低下する
ことなく、ウェーハから製造される製品の歩留まりを向
上することができる。
【0031】また、ウェーハ移し替え装置に受け部材、
すなわちプッシャを具備することにより、移し替えられ
たウェーハの姿勢を転換するときに、ウェーハが損傷す
ることがなくなる。加えて、プッシャによるウェーハの
前進移動は吸着治具の動作範囲を小さくしてストローク
を短くできるのでコンパクトで能率向上できる装置を提
供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の平面図。
【図2】本発明の第1の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の縦断面正面図。
【図3】本発明の第1の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の縦断面正面図。
【図4】本発明の第1の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の縦断面正面図。
【図5】本発明の第2の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の平面図。
【図6】本発明の第2の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の縦断面正面図。
【図7】本発明の第2の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の縦断面正面図。
【図8】本発明の第2の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の縦断面正面図。
【図9】本発明の第2の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の縦断面正面図。
【図10】本発明の第3の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の平面図。
【図11】本発明の第3の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の縦断面正面図。
【図12】本発明の第3の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の平面図。
【図13】本発明の第3の実施例に係るウェーハ移し替え
装置の縦断面正面図。
【図14】第1の保持治具(10)の斜視図。
【図15】第2の保持治具(20)の斜視図。
【図16】従来のウェーハ移し替え装置の平面図。
【図17】従来のウェーハ移し替え装置の縦断面正面図。
【符号の説明】
4 吸着治具 6 受け部材 7 受け部材(プッシャ) 10 第1の保持治具 11 側板 11a 端部 12 溝部 13 端板 20 第2の保持治具 21 ロッド 22 切欠き 23 フレーム 24 バー W ウェーハ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ウェーハ状物品を収納する溝ピッチを異に
    する第1及び第2の保持治具と、前記各保持治具をそれ
    ぞれの溝ピッチで昇降動させる第1及び第2の昇降機構
    と、ウェーハを吸着して前記保持治具の一方から他方に
    水平移動させるよう前記保持治具間を往復動する吸着治
    具と、前記第2の保持治具をウェーハが水平姿勢となる
    鉛直姿勢からウェーハが鉛直姿勢となる水平姿勢へと転
    換する姿勢転換機構 と、鉛直姿勢の前記第2の保持治具
    に水平姿勢で中途位置まで収納されたウェーハの周縁部
    と当接し、前記姿勢転換機構によって、第2の保持治具
    が鉛直姿勢から水平姿勢に転換される間、ウェーハを前
    記中途位置に保持し、その後ウェーハを前記中途位置か
    ら徐々に下降して完全に収納されるまで後退させる受け
    部材とを具備し、収納ピッチの異なる保持治具間でウェ
    ーハを移し替えるようにしたことを特徴とするウェーハ
    移し替え装置。
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