JPH0220041A - 半導体ウエハの係合方法および装置 - Google Patents

半導体ウエハの係合方法および装置

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JPH0220041A
JPH0220041A JP1121673A JP12167389A JPH0220041A JP H0220041 A JPH0220041 A JP H0220041A JP 1121673 A JP1121673 A JP 1121673A JP 12167389 A JP12167389 A JP 12167389A JP H0220041 A JPH0220041 A JP H0220041A
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arm
jaws
frame
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JP1121673A
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Jan I Ben
ジャン　アイ　ベン
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    • Y10S414/141—Associated with semiconductor wafer handling includes means for gripping wafer

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はおおむね、半導体ウェハのような平坦なディス
ク形状の物品を搬送する方法に関する。
［従来の技術］ 今日、半導体デバイスは一般的に単結晶半導体材料（例
えば、シリコン）の薄いウェハから製造されている。半
導体デバイスを製造するために、各ウェハを一連の製造
工程にかけなければならない。この一連の製造工程は通
常、製造プラントの別々の場所に配置された異なる加工
機により行われる。大多数の製造装置では、ウェハはウ
ェハカセット治具に収納された状態で装置間を搬送され
る。ウェハカセット治具はウェハを一枚づつ収容するサ
イズに各々区切られた複数のポケットを有する。−殻内
に、各カセット治具は１バッチ２５枚のウェハを収容す
る。カセットが装置の所に到着したら、通常、加工のた
めにウェハをカセ−／　ト治具から一枚づつ取り出さな
ければならない。この作業を行うために人手をあてにす
るよりも、現在では、殆どの半導体製造装置に自動ウェ
ハロード／アンロード装置が設けられている。
殆どのウェハロード／アンロード装置は、ウェハをカセ
ット治具から取出して製造装置の加工位置に搬送するた
めに、２種類の別々の機構を使用している。２種類の機
構のうち最初の機構は、通常、へらの形状をしている。
このへらはカセット治具の所定のポケット内に挿入し、
そこからウェハを取り出したり、あるいは、該ポケット
内にウェハを収容したりすることができる。別の機構は
、−殻内に、移動可能な真空ピックアップ装置の形をし
ている。この装置はへらと加工位置との間でウェハを搬
送することができる。
［発明が解決しようとする課題］ カセット治具と製造装置の加工位置の間でウェハを搬送
するために、２種類の別々の機構を使用しなければなら
ないと、ウェハのロード／アンロードシステムが機械的
に複雑になるばかりか、非効率である。その結果、この
ようなシステムは搬送速度が比較的に遅く、しかも、高
価である。従って、半導体ウェハの搬送用の簡単な技術
の開発が熱望されている。
［課題を解決するための手段］ 要するに、本発明によれば、半導体ウェハ（特に、ウェ
ハカセット治具のポケットに収容されている半導体ウェ
ハ）を開放可能に係合する装置が提供される。本発明の
装置は、−殻内に、自動制御で運動するようにプログラ
ムされたロボットにより保合できるようにされたフレー
ムを有する。
ウェハカセット治具のポケット内に収まる大きさのｉ手
アームがフレームに配設されていて、フレームから遠方
に延びる。このアームは、ウェハのエツジ部分を係合す
るための顎（あご）を有する。
この顎はフレームから離れた一端から垂下している。第
２の顎がアームの下面に滑動可能に配設されている。こ
の第２の顎は、第１の顎により係合されたウェハエツジ
部分と反対側のウェハエツジ部分を係合するために、第
１の顎に対して接近したり、遠ざかるように運動する。
第２の顎を第１の顎に接近させたり、遠ざけたりするこ
とにより、両顎間にウェハを開放可能に保持させること
ができるようにするため、−殻内にエアーシリンダのよ
うな装置がフレームに配設される。第１および第２の顎
は各々、ウェハの厚さ程度分だけアームから垂下してい
る。これにより、装置は例えば、スパッタリングトレー
のような平坦な表面からウェハをピックアンプしたり、
°あるいは、平坦な表面上にウェハを載置することがで
きる。
本発明の別の目的は、半導体ウェハ（特に、ウェハカセ
ット治具のポケットに収容されている半導体ウェハ）を
開放可能に係合する方法を提供することである。この方
法は、最初に、第１の垂下顎を有するアームをウェハの
近傍に配置し、顎をウェハのエツジの外側に、エツジと
対峙するように位置させることにより行われる。ウェハ
がカセット治具のポケットの一つに収容されたら、アー
ムをポケット内に挿入することによりアームの位置決め
工程も同時に行い、ウェハ上に覆い被せ、次いで、アー
ムを僅かに下降させ、第１の顎をウェハのエツジと対峙
させる。アームが前記のように配置されたら、アームの
下面に沿って摺動可能に配設された第２の顎を第１の顎
に向かって移動させる。−膜内に、両方の顎とも、ウェ
ハの厚さ程度分だけアームの下部に垂下している。
前記の説明から明らかなように、アームが適正に配置さ
れ、そしてその後、第２の顎が第１の顎に向かって移動
することにより、ウェハはそのエツジに沿って互いに対
峙する箇所で係合されるようになる。このようにして、
ウェハ（特に、カセ、ト治具のポケット内に収容されて
いるウェハまたは平坦な表面に載置されたウェハ）を、
その主要な表面のいかなる形状にも全く損傷を与えるこ
となく、シっかりと保持することができる。ウェハを保
持した後、フレーム（アームおよび両方の顎も一緒に）
をロボットまたは同様な構造体により移動させ、ウェハ
を搬送することができる。このようにして、ウェハの係
合と搬送を簡単で効率的な方法により行うことができる
。
［実施例コ 以ド、図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明する
。
第１図および第２図は、それぞれ、半導体ウェハ１２（
特に、カセット治具１６の一連のポケット１４の一つに
収容されたウェハ）を開放可能に係合し、搬送する装置
１０の平面図と断面図である。第２図に明示されている
ように、装置１０は、中空状のフレーム１８、円筒形の
工具チャック２０を有する。工具チャック２０は、その
端部のうちの一方の端部に、チャックの主軸に対して直
交するように、一体止されたプレート２２を有する。
工具チャック２０は、プレート２２の反対側に第２の端
部を有する。この端部はロボットアーム２６の端部のソ
ケット２４内に収まる大きさである。
ロボットアーム２６は周知の方法で自動制御されながら
移動可能に構成されている。工具チャック２０の第２の
端部よりも下側の、工具チャック２０の外周にショルダ
ー２７が配設されており、このショルダーにより、工具
チャックのソケット２４内への進入深度を側限している
。ソケット内に収容されている工具チャック部分の周面
に埋設されたＯ−リング２８により、工具チャック２０
の外面とソケット２４の壁面との間は高度な気密シール
が形成されている。
装置１０はまた、−組みのボルト３２によりプレート２
２の下面に固着された第１の端部を有するアーム３０を
有し、アームはプレートと平行に、プレートよりも長く
延びている。アーム３０の長さは、装置１０により係合
すべき最大のウェハ１２の直径よりも若干大きくなるよ
うに選択する。
第２図に明示されているように、アーム３０をプレート
２２に固着するボルト３２は、各々、アーム中の別々の
−組みの細長開口部３３を通される。
細長開口部３３により、アーム３０の端部からフレーム
１８までの距離を調節することができる。
このような構成により、以下の説明により一層明らかに
なるように、装置１０により保持すべきウェハのサイズ
を変化させることができる。
プレート２２に固着された端部の反対側のアーム３０の
端部に顎３４が存在する。−膜内に、顎３４はアーム３
０と一体になっており、アームからウェハ１２の厚さ程
度分だけ垂下している。アーム３０と顎３４との合計厚
さはｄであり、カセット治具１６の各ポケット１４の開
口部の高さｈよりも若干小さい値を選択する。このよう
にして、アーム３０は何の障害もなしにポケット１４内
に挿入することができる。
第１図を参照する。アーム３０には一般的に、矩形のス
ロット３６が配設されている。このスロットはプレート
２２の端部から顎３４に向かって滑動する。スロット３
６の一部に覆い被さっているのはブロック３８である。
第２図に示されているように、ブロック３８は、スロッ
ト中を運動するように、スロット中に延びる大きさの垂
下顎４０を有する。顎３４と同様に、顎４０も、ウエノ
１の厚さ程度分だけアーム３０の下部に垂下している。
顎４０には、ウェハ係合面４２が配設されている。この
ウェハ係合面４２は顎３４に配設されたウェハ係合面４
４と真向かいの位置にある。顎３８および顎３４のウェ
ハ係合面４２および４４はそれぞれ、ウェハ１２の互い
に正反対の向きのエツジ部分を係合するように設計され
ている。
ブロック３８はシャフト４６の端部に固着されている。
シャフト４６は、プレート２２の上面に配設されたスプ
リング復帰式のアクチュエータ（−膜内には、エアシリ
ンダ）により駆動される。
圧縮空気が例えば、ロボットアーム２６および工具チャ
ック２０からエアシリンダ４８内に送入されると、シャ
フト４６がアーム３０の主軸と車行に、シリンダから外
方へ移動する。その結果、顎４０は顎３４の方に向かっ
て移動し、顎と顎の間にウェハ１２を保持する。圧縮空
気の送入が中断されると、エアシリンダ４８のスプリン
グアクションにより、シャフト４６はシリンダ内に引っ
込められ、それにより、係合ウェハ１２が開放される。
エアシリンダ４８を使用する代わりに、電磁セレノイド
のようなそのイ也のタイプのスプリング復帰式アクチュ
エータも使用可能である。
カセット治具１６の所定のポケット１４からウェハ１２
を取り出すには、先ず、ロボットアーム２６が装置１０
を移動させてアーム３０をポケット内に挿入し、ウェハ
が顎３４と４０の間に完全に覆い波されるようにアーム
を位置決めする。この時点で、顎３０と４０の両方をウ
ェハ１２の外周の外側に位置させる。次に、ロボットア
ーム２６を移動させてアーム３０を下降させ、顎３４と
４０をウェハと大体同じ平面に位置させる。その後、圧
縮空気を工具チャック２０からエアシリンダ４８内に送
入し、エアシリンダにより顎４０を顎３４に向かって移
動させる。その結果、顎４０と３４の端面４２と４４は
各々、他の顎の他の端面により係合されるウェハのエツ
ジ部分と正反対の位置のウェハエツジ部分を係合する。
エアシリンダ４８が加圧状態に維持されている間、ウェ
ハ１２は顎３４と４０との間に係合されたままの状態に
あり、ロボットアームはアーム３０をポケット１４から
抜脱することができ、これにより、ウェハはカセット治
具１６から取り出される。カセット治具１６からのウェ
ハ１２の取出に続いて、ロボットアーム２６が移動し、
係合ウェハをアンロードすべき所定の位置にまで搬送す
る。ウェハ１２を別のカセット治具（図示されていない
）のポケット内にアンロードすることもできる。この場
合、ロボットアーム２６はアーム３０をウェハが収容さ
れるカセットポケットに挿入するように移動される。ウ
ェハ１２がアンロードすべき位置にまで搬送されたら、
エアシリンダ４８への圧縮空気の送入を中断し、顎４０
を顎３４から離れるように移動させ、ウェハを開放する
。
装置１０の明確な利点は、カセット治具１６のボケ、ト
１４の一つに進入し、ウェハの表面（これらのうちの能
動面にはデリケートな造作が施されている）のいずれに
も接触することな（ウェハ１２を開放可能に係合するこ
とができることである。装置ｌＯによ衣ウェハ１２の係
合は、ウェハの脱落を起こす危険なしに、ロボットアー
ム２６により装置を殆どあらゆる方向に移動させること
ができるほど十分に強固である。従って、例えば、装置
１０をロボットアーム２６により移動させ、カセット治
具１６内に水平に保存されたウェハ１２を取出し、その
後、ウェハをサセプタ（図示されていない）の垂直壁面
のポケットにアンロードすることもできる。
装置１０の別の明確な利点は、平坦な表面に載置された
ウェハ１２をピックアップすることができ、また、アー
ムにより係合されたウェハを平坦な表面に配置すること
ができることである。装置１０がこれらの作業をやって
のける能力は、主に、ウェハの厚さ程度分だけ顎３４お
よび４０がアーム３０の下部に垂下していることによる
。
前記の具体的な実施例は単に本発明を例証する目的で開
示しただけである。従って、当業者ならば、本発明にも
とることなく、本発明を様々に変更あるいは改良するこ
とができるであろう。
［発明の効果コ 以上、説明したように、本発明によれば、単一の装置で
ウェハの保合と搬送の両方の作業を実施することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は半導体ウェハを開放可能に係合するための、本
発明に従って構成された装置の平面図である。 第２図は第１図の装置の断面図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）第１の垂下顎（３４）を有する長手アーム（３０
    ）をウェハ（１２）上に配置し、該第１の顎をウェハの
    エッジの外側に位置させ； 該アームを下降させて第１の顎をウェハのエッジの一部
    分と対峙させ；そして、 アームの下面に沿って滑動可能に配設された第２の顎（
    ４０）を第１の顎に向かって移動させて両方の顎でウェ
    ハを係合し、そして、両顎間にウェハを保持する； ことを特徴とするウェハを開放可能に係合する方法。
  2. （２）ウェハ（１２）はウェハカセット治具（１８）の
    ポケット（１４）内に収蔵され；そして、アーム（３０
    ）をウェハが収蔵されているカセット治具のポケット内
    に挿入することにより、アームをウェハ上に位置させる
    ； ことを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. （３）係合されたウェハ（１２）はアーム（３０）を移
    動させることにより搬送し；そして、その後、第２の顎
    （４０）を第１の顎（３４）から離すように移動させる
    ことによりウェハを開放する；ことを特徴とする請求項
    １記載の方法。
  4. （４）フレーム（１８）； 前記フレームに配設され、該フレームから外方へ延びる
    長手アーム（３０）； 前記フレームから離れた位置で前記フレームから垂下す
    る第１の顎（３４）、前記第１の顎はウェハのエッジの
    一部分を係合することができる；前記第１の顎により係
    合されたウェハエッジ部分と反対側のウェハエッジ部分
    を係合するために、アームの下面に沿って第１の顎に向
    かって、および第１の顎から滑動可能に配設された第２
    の顎（４２）；および、 第１の顎と第２の顎の間にウェハを保持するために、第
    ２の顎を第１の顎に向かって移動させる手段（４８）； とからなることを特徴とするウェハを開放可能に係合す
    る装置。
  5. （５）前記アーム（３０）は係合すべきウェハ（１２）
    を有するカセット（１６）のポケット（１４）内に挿入
    できる大きさであることを特徴とする請求項４記載の装
    置。
  6. （６）前記フレームは、 第１の端部と第２の端部を有する円筒状工具チャック（
    ２０）、前記第１の端部はロボットにより係合させるの
    に必要な大きさであり；そして、アームを調節可能に配
    設するための、工具チャックの第２の端部に固着された
    プレート（２２）；を有することを特徴とする請求項４
    記載の装置。
  7. （７）第２の顎を移動させるための前記手段はエアシリ
    ンダ（４８）からなることを特徴とする請求項４記載の
    装置。
JP1121673A 1988-05-25 1989-05-17 半導体ウエハの係合方法および装置 Pending JPH0220041A (ja)

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