JPH02140949A - 板状部材移載装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明は板状部材移載装置に関し、特に半導体ウェハ移
載装置に関するものである。

口、従来技術 半導体装置の製造工程においては、半導体ウェハ（以下
、単にウェハと称する。）をキャリアから取り出し、特
殊ボートに移し替えるウェハ移載装置を使用する。例え
ば熱処理工程などでは、耐熱性ある例えば石英製のボー
トにウェハをのせ、数時間高温にさらすことがある。こ
の場合、処理時間の長いこともあり、生産効率を上げる
ためには、ボート上にできるだけ多くのウェハをのせる
必要性がでてくる。

一方、ボートのウェハの間隔が狭すぎる場合には、ウェ
ハ間の特殊ガス（例えば０□）の濃度分布や処理温度分
布に不均一を生じ、結果的には処理不均一によるウニハ
ネ良を起こしてしまう。

従って、できるだけ多くのウェハをのせることと、ウェ
ハ間隔を広くとることという相反する要求を満たすため
に、ボート上に特殊な配列でウェハをのせる必要性が生
じてくる。

例えば、第１７図において、同図（Ａ）のキャリア１か
らウェハ２を同図（Ｂ）のようにボート１８上に移載し
、等間隔！で配列した場合である（図中、１の黒点はつ
゛エバ上の被処理表面を意味する二以下、同様）。処理
工程によってはこの間隔では不均一を生じることがある
ため、その場合には同図（Ｃ）のように２倍の間隔で配
列することになる。しかし、この場合は同図（日）に比
べて２倍の空間が必要となるため、同一ボートで考える
と、同時処理できるウェハ枚数（各図中の上部の数字は
ウェハの配置番号を示す。）が半分になってしまう。

そこで、同図（Ｄ）の配列が提案されてくる。

即ち、この方式の場合は、ウェハ被処理表面間の間隔を
２倍にしつつ、同時処理できるウェハ枚数が同図（日）
と（Ｃ）のほぼ中間とすることができるため、同図（Ｃ
）に比べて生産効率を高めることができる。

ところが、第１７図（Ｄ）の配列を実現するために従来
は、人間がピンセットで１枚ずつ移載するか、ロボット
で１枚ずつ移載する方法がとられていた。しかし、前者
は作業中にミスをしてウェハを破損したり、ウェハ上に
ゴミ等を付着させてしまい、製品の歩留りを下げる原因
にもなりやすい、一方、後者は、移載そのものの時間が
かかりすぎるため、生産効率が悪いという欠点を有して
いた。

ハ１発明の目的 本発明の目的は、所望の配列にウェハ等を移載でき、し
かも移載に要する時間を短くすることができる信願性の
高い板状部材移載装置を提供することにある。

二１発明の構成 即ち、本発明は、第１の板状部材載置部（例えば後述の
キャリア１）から第２の板状部材載置部（例えば後述の
ボート１８）へ板状部材（例えば後述のウェハ２）を移
載するに際してこの板状部材を挾持する挾持手段（例え
ば後述のグリッパ１１）と、前記第１の板状部材載置部
の板状部材を取り出して支持しながら前記挾持手段側へ
往動前記複数の板状部材支持手段のうち一部の複数の板
状部材支持手段のみを選択的に前記往動及び復動させ得
る選択手段（例えば後述の電磁ソレノイド６）とを有す
る板状部材移載装置に係るものである。

ホ、実施例 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図〜第１２図は第１の実施例を示すものであって、
第１図は半導体ウェハ移載装置の概略斜視図、第２図は
電磁ソレノイドを有するリフタの部分を示す拡大斜視図
、第３Ａ図及び第３Ｂ図は電磁ソレノイドのピンかりフ
タの貫通孔に挿入される状態を示す断面図、第４図はグ
リッパがウェハを挾持する状態を示す正面図、第５図は
第４図と同様の状態を示す側面図（但し、この図ではり
フタ部分は理解容易のために図面の横方向に誇張して表
しである。）、第６図は各アームによってグリッパが移
動する状態を示した平面図、第７図はグリッパに挾持さ
れたウェハをボートに移し変える状態を示した正面図、
第８図は主な動作フローを示す図、第９図は主な動作を
示すタイミングチャート図、第１０図は制御系の構成を
示すブロック図である。

即ち、第１図に示すように、１はウェハ２を収納する例
えばプラスチック又はテフロン製のキャリアで、一対の
垂直支持板部５０．５１間に固定されたキャリア載置台
３の上に必要数のせられている。キャリア１には等間隔
のピッチで区切られた溝１８が多数（例えば２５）あり
、これらの溝に例えば２５枚の（但し、１枚は検査用の
パイロットウェハであってよい。）のウェハ２を等間隔
で収納することができるようになっている。

リフタ部Ａ及び日には夫々リフタ４Ａ、４日がキャリア
１の溝数と同数（２５本）備えられており、支持柱２３
に上下に設けた夫々のガイド板２１．２２に支えられて
モータ９により上下動可能になっている。昇降板８には
電磁ソレノイド６が各リフタと同数側えられ、さらに第
３Ａ図及び第３日図の（Ａ）、（Ｂ）に夫々示すように
励磁することによりピン６ａが突出して、各リフタの楕
円状の貫通孔４ａに挿入されて係合するようになってい
る（第２図参照）。

リフタ４Ａの孔４ａは上下方向に細長いため、その位置
に上下方向の誤差があってもピン６ａは確実に挿入され
る。なお、図中の５４はスプリング、５５はコイル、５
６はプランジャである。昇降板８は、ガイド棒５Ａ、５
日にガイドされながら、モータ９により回転させられる
ボールネジ１０により上下に移動するようになっており
、励磁したソレノイド６に対応するりフタ４Ａを上下動
させることができる。このとき同時に、上記のピン６ａ
が孔４ａに挿入された（即ち、選択された）リフタ４Ａ
又は４日が、孔４ａに対するピン６ａの係合によって、
昇降板８と共に上下動する。

１１はグリッパで、第４図及び第５図に示すように、キ
ャリア１と同一ピッチで同数の溝５２を持った１対のグ
リップ爪１２を備えている。グリップ爪１２は第４図の
一点鎖線で示す方向に支軸Ｑを中心として揺動できるよ
うになっており、リフタ４Ａの上端のウェハ載置部４ｂ
の溝４ｃ内に支持されながら上昇したウェハ２を把持す
ることができる。溝４０の上部はウェハ２よりも幅広で
あるため、ウェハ２を挿入し易く、かつ挿入されたウェ
ハ２は溝４ｃ内でほぼ直立する。

また、図に示すように第１の支持柱２３に設けられた第
２の支持柱１３には固定アーム１３ａが固定され、この
固定アーム１３ａには、図示省略した固定アーム１３ａ
内のモータとベルトにより支軸０１を中心として第１ア
ーム１３ｂが回転可能に取付けられ、さらにこの第１ア
ーム１３ｂには、その回転に連動して支軸０８を中心と
して常に第１アーム１３ｂの回転角の２倍角回転するよ
うに第２アーム１３ｃが取付けられている。そして、そ
の第２アーム１３ｃには、内部に図示省略したモータと
ベルトが設けられ、これにより支軸Ｐを中心として水平
方向θに回転可能にグリッパ１１が取付けられている。

即ち、グリッパ１１は、第６図に仮想線で示すように、
上記回転によりアーム１３ｂ、１３ｃが延ばされること
によりＸ方向に移動できるようになっている。

そして、第１図において、第１の支持柱２３に設けられ
た取付は板（ガイド板）２１には、上述したリフタ部Ａ
及び日が対向する２箇所（即ち、キャリア１が配されて
いる側と後述するボート１８が配されている側）に取付
けられている。支持板部５０−５１間に固定されたガイ
ドシャフト１６及び１７に支えられなからモータ１４で
回転駆動される送りねじ１５により、支持柱２３がｙ方
向に移動するのに伴って、リフタ部Ａ、Ｂはグリッパ１
１と共にｙ方向に往復動でき石ように構成されている。

なお、図中の５３は駆動ベルトである。

また、１８は特殊ボートであり、複数のキャリア１内の
ウェハ２を収納するだけのウェハ整列溝１８ａが多数あ
り、これらの隣接溝の間の距離はキャリア１の溝１ａと
同じ間隔となっている。

なお、図中の１９はボート載置台、２１ａは貫通孔、２
２ａは貫通孔、２４ａ、２４ｂは貫通孔（上述のウェハ
載置部４ｂを挿通可能）、２５はモータ取付板である。

また、第１図において図示はしていないが、キャリア載
置台３及びボート載置台１９に、キャリア１及びボート
１８を夫々４個載置できるようにしである。

次に、第８図〜第１０図において動作を説明する。ここ
で、コントローラ３０に対して、ボート１８上における
希望する配列パターンを指示すると、コントローラ３０
は、その指示に従って配列するための移載のデータ（即
ち、１回目の移載のときはキャリア１内の何枚目と何枚
目のウェハ２を、２回目の載置のときは何枚目と何枚目
のウェハ２をという具合に、同時に移載すべきウェハ２
の特定と、移載順序等についての最適な方法）を自動的
に計算できるようになっている。

まず、コントローラ３０による移載開始の信号が送られ
、ｙ軸モータ１４が動作しく第９図Ａ点）、支持柱２３
がｙ方向に移動し、所定のキャリア１下にリフタを位置
させる。そして、その時同時に、固定アーム１３ａに内
蔵されているＸ軸モータ３１及び第２アーム１３ｃに内
蔵されているグリッパ１１の回転のためのモータ３２が
動作することによりグリッパ１１がキャリア１上に移動
する（第４図及び第６図参照）。

また、このとき、コントローラ３０から指示された電磁
ソレノイド６（例えばＮα１、Ｎα４、Ｎα７）て係合
する。

次いで、リフタ部Ａ側のモータ９の起動により送りネジ
１０が回転し、昇降板８が選択されたりフタ４Ａと共に
上昇する（第９図日点）。即ち、コントローラ３０から
指示された位置のウェハ２のみがキャリア１から取り出
されて上昇することになる。

次いで、昇降板８が所定の高さまで上昇すると、上述し
たグリッパ１１のグリップ爪１２が揺動して開き、ウェ
ハ２を把持する（第４図参照）。この時点（第９図Ｃ点
）で、コントローラ３０の指示によりモータ９が逆回転
して昇降板８が元の位置に下降するため、上昇したりフ
タ４Ａも全て元の位置に戻る（下降）ことになる。

次いで、グリッパ１１は、Ｘ軸モータの回転でＸ方向へ
戻され（第９図り点）、特殊ボート１８上のコントロー
ラ３０から指示された位置にＸ方向に移動するが、必要
に応じて回転を行い、ウェハ２の表裏を反転することが
できる。

そして、上述と同様にしてグリッパ１１の移動（即ち、
支持柱２３と共にボート１８載置側（Ｘ方向）へ移動す
ること）が完了した時点（第９図Ｅ点）で、ボート１８
の下部に位置したりフタ部日側の上述と同様の選択され
たりフタ４日が上昇する。ここで、上昇するりフタ４日
の位置と数は上述のりフタ部Ａ側で選択されたりフタ４
日の位置と数に対応していることは勿論である。リフタ
４Ｂがウェハ２に到達した時点（第９図Ｆ点）でグリッ
パ１１のグリップ爪１２が揺動して開き、ウェハ２を解
放する（第７図参照）。次いで、リフタ４日が下降する
ため、その下條途中において、ウェハ２はボート１８上
の所定位置に移載されることになる。これで、１回目の
移載が終了する。

第２回目以降の移載も同様に、コントローラ３０からの
指示に従ったウェハ２の移載を行い、結果的には希望す
る配列パターンをボート１８上に実現することができる
。

また、第１１図及び第１２図について、移載パターンの
一例を説明する。即ち、この移載パターンは第９図のチ
ャートに沿うものであって、第１２図（Ａ）のように、
キャリア載置台３に、夫々例えば２５枚収納用のキャリ
アにウェハが２４枚入ったキャリア■及びキャリア■を
載せ、またボート載置台１９に、例えば２５枚収納用の
空のボート■、ボート■及びボート■を夫々載せた場合
について考える。なお、この場合、キャリア■及び■内
には夫々１〜２４番目までの合計２４枚のウェハが入れ
である。

まず、キャリア■の１．４．７．１０．１３．１６．１
９．２２番の合計８枚のウェハ２を上述した動作により
、第１１図（Ａ）のようにボート■の同じ番号の箇所に
向きを変えずにそのまま入れる。

次いで、キャリア■の２．５．８．１１．１４．１７．
２０．２３番の合計８枚のウェハ２を同様にして、第１
１図（Ｂ）のように、ボート■の同じ番号の箇所に、上
述したグリッパ１１を回転することによりウェハ２の向
きを反転させて入れる。

次いで、キャリア■の３．６．９．１２．１５．１８．
２１．２４番の合計８枚のウェハ２を向きを変えずに１
、第１１図（Ｃ）のようにボート■のＪ、４．７．１０
．１３．１６．１９．２２番の箇所へ入れる（この時点
でキャリア■は空になる。）。

次いで、キャリア■の２．５．８．１１．１４．１７．
２０、２３番のウェハ２を向きを反転させて、第１１図
（Ｄ）のようにボート■の同じ番号の箇所に入れる。

次いで、キャリア■の１．４．７．１０．１３．１６．
１９．２２番のウェハ２を向きを変えずに、第１１図（
Ｅ）のようにボート■の同じ番号の箇所に入れる。

次いで、キャリア■の３．６．９．１２．１５．１８．
２１．２４番のウェハ２を向きを反転させて、第１１図
（Ｆ）のようにボート■の２．５．８．１１．１４１．
１７．２０．２３番の箇所へ入れる（この時点でキャリ
ア■も空になる。）。

また、第１２図（日）に示すように、上述した逆の動作
、即ち、ボート■〜■からキャリア■及び■にウェハ（
例えば熱処理ずみのウェハ）を移載する場合についても
同様に行なえる。また、第１３図（Ａ）及び（Ｅｌ）に
示すように、２４枚入りのキャリア４個から４個のボー
トへ夫々ウェハ２を２４枚ずつ一度に移載することもで
きる（同図（日）は上述と逆の動作である。）。

以上に説明したように、本例による半導体ウェハ移載装
置によれば、複数（本例では２５本）のりフタ４Ａ、４
日のうち一部の複数のりフタ４Ａ、４日（例えば、第１
１図及び第１２図Ａの例でいえば最初にキャリア■の１
．４．７．１０．１３．１６．１９．２２番のウェハ１
に夫々対応する８木のりフタ）のみを選択的に往復上下
動させ得る電磁ソレノイド６を有しているので、上述し
たように所望の配列パターンに効率良くウェハ１を最小
移載回数で確実に移載できる。しかも、電磁ソレノイド
６による選択は制御された電気信号で複数ウェハに対し
て迅速に行えるため、移載に要する時間を短くすること
ができ、最高効率の移載方法を設定でき、信頼性の高い
半導体ウェハ移載装置を提供できる。

第１４図及び第１５図は本発明の他の実施例を示すもの
である。

この例の移載装置は、上述した例とほぼ同様の構造であ
るが、著しく異なる点は、リフタ４Ａ、４Ｂの選択がギ
アの組み合わせによって行われていることである。但し
、図面には理解容易のため、５木のりフタ（５ビツト分
）の選択について示している（他のりフタは図示省略）
。即ち、モータ４０が昇降板８に固定され、このモータ
４０にはギア４１が取付けられていて、このギア４１に
はギア４２が噛み合わされている。そして、ギア４２上
には上記と同様のギア４１が設けられていて、さらにこ
のギア４１には上記と同様のギア４２が噛み合わされて
いる。即ち、第１４図に示すように、上記したギア４２
とその上に設けられたギア４１を１組として、上述した
ように５組のギア４２及び４１が順次噛み合わされてい
る。そして、夫々の組に設けられた回転支軸４５を介し
てほぼ半円板状のフラグ４３がギアの１組おきに上下に
取付けられている。これによって各フラグのサイズを大
きくとれる。それらのフラグ４５がギアの回転角度に応
じて、リフタ４Ａ、４日に設けられた夫々はぼコ字状の
係合部４４に係合することによって、上述の例と同様に
夫々のりフタを選択的に上下動可能にしである。なお、
ギア４１と４２のギア比は１：２となっている。また、
第１４図は第１５図における“２８″“の状態（００１
１１）を表している。

第１５図は、第１４図の例におけるリフタの選択状態の
すべての組合わせを示したものである。

即ち、まず、第１５図において、モータ４０のギア４１
が１回転することにより左側（モータ４０側）のフラグ
４３から順に１８０°、９０°、４５゜２２．５°、］
、１．２５　’と５つのフラグ４３が夫々図の矢印の方
向に回転する。なお、図中の“０°′はリフタが上昇不
能な状態、“１゛はリフタが上昇可能な状態を示し、ま
た、フラグ４３の形状を半円板状よりも多少切り欠いで
ある（図中の５７）のは、上述した”０”′及び“１″
゛の状態を５ビツトで合計３２通りのパターンを作るた
めである。

例えば、図において“１５゛の状態（１１１１０）を初
期状態とすると、モータ４０が１回転することによって
、上述したように左側のフラグ４３から順に回転して“
１２′の状態（００１１０）になる。そして、さらにモ
ータ４０が１回転するごとに上述と同様にして１３“’
　　（１０１１０）→パ１０°“　（０１０１０）→・
・・・・・・・・“８”　　（０００１０）→°“９″
”　　（１００１０）→°“１４°“　（０１１１０）
と順に夫々の状態になってから初期状態゛１５゛に戻る
ことになる。

従って、この例の場合、図に示すフラグ４３の夫々の配
列パターンと夫々の状態の移り変わる順序を変えなけれ
ば、どの状態を初期状態にしてもよく、全部で３２通り
の配列パターンを実現できる。

また、フラグ４３の配置のみで、所望のりフタの選択を
行えるので、その選択を装置設計の時点で決めたり、フ
ラグの配置変更、形状変更で適宜変化させることができ
る。

第１６図は、本発明の更に他の実施例を示すものである
。

この例によれば、グリッパ１１は回転機構６３に接合さ
れているため、必要に応じてθ方向に回転することによ
り、ウェハ２の向きを変えることができるようになって
いる。ホルダ１３ａはグリッパ１１を保持するとともに
、ｙ軸シャフト６５に嵌合してｙ方向に移動できるよう
になっている。

また、ホルダ６６ａ、６６ｂは、ｙ軸シャフト６５を保
持して、Ｘ軸シャフト６７ａ、６７ｂに嵌合し、Ｘ方向
に移動自在になっている。図示したグリッパの移動機構
以外は、上述した例と同様であってよい。

従って、この例では、グリッパの移動が各シャフト６５
．６７ａ、６７ｂを用いてｘ、ｙ方向に行われるので、
その移動時の負担や構成は簡略化できる。

以上、本発明を例示したが、上述の例は本発明の技術的
思想に基づいて更に変形可能である。

例えば半導体ウェハ等の支持手段（リフタ４Ａ、４日）
の一部のみを複数個選択的に上下動させる選択手段は、
上述したものの他、スイッチ等といった適宜のスイッチ
ング動作を伴うものを用いてもよいし、上下動機構やり
フタ部Ａ及び日等も様々な構造であってよい。また、上
述した選択手段による選択のパターンはその時の状況に
合わせて種々変形できる。即ち、ユーザー側でプログラ
ムしたり、予めメーカ側で最適と思われる選択パターン
をプログラムしておくことも勿論できる。

また、上述した挾持手段（グリップ１１）も様々なもの
が考えられ、その他、例えば上述したキャリア１やボー
ト１８自体が適宜の位置に移動するようにしてもよい。

なお、本装置は、上述した移載順を逆に行うことにより
、熱処理工程などの後に、ボート１８からキャリア１に
ウェハを戻すことができることは言うまでもない。

なお、本発明は上述した半導体ウェハの他にも、例えば
薄い板状のガラス、ＣＤ（コンパクトディスク）、レコ
ード等の移載に適用できる。

へ１発明の作用効果 本発明は、上述したように、複数の板状部材支持手段の
うち一部の複数の板状部材支持手段のみを選択的に往復
動させる選択手段を有しているので、例えばウェハ等を
効率良く所望の配列パターンに移載でき、その上移載に
要する時間も短くできる信頼性の高い板状部材移載装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１６図は本発明の実施例を示すものであって
、 第１図は半導体ウェハ移載装置の概略斜視図、第２図は
りフタ部を示す拡大斜視図、 第３Ａ図（Ａ）及び第３Ｂ図（Ａ）は電磁ソレノイドの
ビンかりフタの貫通孔に挿入される状態を示す各断面図
、第３Ａ図（Ｂ）及び第３Ｂ図（Ｂ）はりフタの一部分
の各側面図、第４図はグリッパがウェハを挾持する状態
を示す第１図の一部断面正面図、 第５図は第４図と同様の状態を示す第１図の一部断面側
面図（但し、この図では一部を図面の横方向に誇張して
表しである。） 第６図は各アームによってグリッパがＸ方向に移動する
状態を示した平面図、 第７図はグリッパに挾持されたウェハをボートに移し変
える状態を示した一部断面正面図、第８図は主な動作を
示すフローチャート、第９図は主な動作を示すタイミン
グチャート、第１０図は制御系の構成を示すブロック図
、第１１図（Ａ）、（日）、（Ｃ）、（Ｄ）、（ε）、
ＣＦ）はウェハのボートへの配列パターンの一例を示す
側面図（但し、ボートの上部枠は図示省略した。）（後
述の第１２図（Ａ）のパターン）、 第１２図（Ａ）及び（日）はウェハの移載パターンを示
す平面図、 第１３図（Ａ）及び（日）はウェハの移載パターンの他
の例を示す平面図、 第１４図はりフタを選択的に往復動させる他の選択手段
を示す斜視図、 第１５図は第１４図のすべての選択パターンの組合わせ
を示す図、 第１６図は他の例によるグリッパ移動機構の斜視図 である。 第１７図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は従来のウェ
ハ移載方法を工程順に示す各平面図である。 なお、図面に示す符号において、 １・・・・・・・・・キャリア ２・・・・・・・・・半導体ウェハ ３・・・・・・・・・キャリア載置台 ４Ａ１４日・・・・・・・・・リフタ ４ａ、２１ａ、２２ａ、２４ａ、２４ｂ・・・・・・・
・・貫通孔 ４ｂ・・・・・・・・・ウェハ載置部 ５Ａ、５Ｂ、１６．１７・・・・・・・・・ガイド６・
・・・・・・・・１ｍソレノイド ６ａ・・・・・・・・・ピン ８・・・・・・・・・昇降板 ９．１４．３１．３２．４０・・・・・・・・・モータ
１０．１５・・・・・・・・・送りねし１１・・・・・
・・・・グリッパ １２・・・・・・・・・グリップ爪 １３．２３・・・・・・・・・支持柱 １３ａ・・・・・・・・・固定アーム １３ｂ・・・・・・・・・第１アーム １３ｃ・・・・・・・・・第２アーム １８・・・・・・・・・ボート １９・・・・・・・・・ボート載置台 ４１．４２・・・・・・・・・ギア ４３・・・・・・・・・フラグ ４４・・・・・・・・・係合部 ４５、ＯＩ、０□、Ｐ、Ｑ・・・・・・・・・支軸Ａ、
Ｂ・・・・・・・・・リフタ部 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、第１の板状部材載置部から第２の板状部材載置部へ
   板状部材を移載するに際してこの板状部材を挾持する挾
   持手段と、前記第１の板状部材載置部の板状部材を取り
   出して支持しながら前記挾持手段側へ往動しかつ前記挾
   持後に原位置へ復動する複数の板状部材支持手段と、前
   記複数の板状部材支持手段のうち一部の複数の板状部材
   支持手段のみを選択的に前記往動及び復動させ得る選択
   手段とを有する板状部材移載装置。