JPH0311889Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、半導体の製造工程におけるウエハの
姿勢を所要の向きに整列させる装置に関し、特
に、ウエハを収容した一対のカセツトから、次段
の工程へウエハを搬送する際に、ウエハが搬送用
クリツプに確実に保持されるように、ウエハに形
成されたオリエンテーシヨン・フラツトを一定方
向に向けて、整列させるための装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に半導体ウエハは、プラスチツク等のカセ
ツトに収容しておき、加工処理に際して１個ずつ
カセツトから取りだして、処理手段に搬送する。
この場合、カセツトの対向する側板に多数対の垂
直な溝を刻設し、この溝にウエハを挿入して保持
するタイプのカセツトにあつては、第４図示の如
く、カセツト３の下面の開口からリフター４を挿
入して、所望のウエハ１を所定の高さまで持ち上
げ、搬送用クリツプ５に保持させる。

この際、ウエハ１に形成されているオリエンテ
ーシヨン・フラツト２が、鎖線示のようにクリツ
プ５の保持部に対面する位置にあると、確実な保
持ができず、搬送されなかつたり、あるいは搬送
中に取落したりする事故が生じる。したがつてリ
フター４を作動させる以前に、あらかじめ実線示
の如く、オリエンテーシヨン・フラツト２がクリ
ツプ５による保持に支障のない位置をとるよう
に、ウエハ１を適宜回転させておく必要がある。

これを行うための手段としては、たとえば特開
昭54−34774号公報（発明の名称「物品移換装
置」）に記載されたものがある。これはウエハを
収容したカセツトの底部から、ウエハの面に対し
て垂直方向をなす回動軸を、収容されたウエハの
円周外縁には接触するが、オリエンテーシヨン・
フラツトには接触しない位置まで挿入し、この回
動軸を回転させることにより、ウエハをカセツト
に収容した位置で回転させ、オリエンテーシヨ
ン・フラツトが下部に向いて、回動軸と接触しな
くなつた位置で停止するようにし、各ウエハをそ
れぞれのオリエンテーシヨン・フラツトが下方を
向いた位置に揃えるようにするものである。

さらに該公報には、第２の整列手段として、上
面が水平な棒部材をカセツトの底部から適宜の高
さまで挿入して、ウエハをやや持ち上げることに
より、ほぼ下方を向いたオリエーシヨン・フラツ
トを棒部材の上面に倣う位置に整列する手段を記
載している。これは、たとえば次の熱処理工程に
おける均一性を得るためである。

また、同様にカセツトの底部に回転軸を挿入し
てウエハを回転させることにより、オリエンテー
シヨン・フラツトを下方に向けて整列させる手段
は、特開昭56−43718号公報（発明の名称「半導
体ウエハ出入装置」）、実開昭57−108338号公報
（考案の名称「フアセツト揃え装置」）、特開昭58
−21352号公報（発明の名称「半導体ウエハの方
向決め方式」）にも記載されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

上述各先願手段によれば、オリエンテーシヨ
ン・フラツトは、それぜれ下方を向いて整列する
ことになるが、次工程におけるウエハの処理の態
様によつては、オリエンテーシヨン・フラツトを
上方に向けて整列させることが必要な場合があ
る。

上述各先願手段の中、第１のものは、第２整列
手段の棒部材によりオリエンテーシヨン・フラツ
トを揃えた後、全体を180度回転させることによ
り、この要求を充たすように説明しているが、こ
れはウエハを一旦カセツトからバツフアと称する
別の支持手段に移しかえ、このバツフアを回転さ
せるようにしたものであり、装置全体が大がかり
なものとなつて、設備コストが高価につき、ま
た、多数のウエハをカセツトからバツフアに移し
かえ、180度回転させた後、再びカセツトに収容
する手間がかかり、能率が悪い問題がある。

また、上述先願の中、特開昭56−43718号及び
実開昭57−108338号両公報には、上記回転につい
ては記載がない。

また、上述先願の特開昭58−21352号公報記載
の手段においては、下方を向いて整列したオリエ
ンテーシヨン・フラツトを上方に向けて回転させ
る手段として、ローラーを、オリエンテーシヨ
ン・フラツトに接触する第２の位置に配置して回
転させるように記載し、その具体的実施例とし
て、オリエンテーシヨン・フラツトを下向きに整
列させる第１の位置のローラーから、より大径の
ローラーに交換するか、又、カセツトを大径のロ
ーラーによつて駆動される位置へ移動させること
によつて、行なうようにしている。

この手段は、サイズが異なる２種のローラーを
必要に応じて交換すること、あるいはカセツトを
各ローラーによる駆動位置に移動させることが必
要となる。

すなわち、上述先願手段は、大小２種の駆動ロ
ーラーを必要とし、かつ、ウエハの汚損防止のた
めの、ローラーのウエハに接触する部分の洗浄作
業ないしローラーの交換が簡単には実施できず、
また、ウエハの規格寸法が異なるものに適用する
ために、ローラーを交換することも容易ではな
い。

さらに上述先願手段は、いずれも一時に適用可
能なカセツト個数が一個のみであり、複数個のカ
セツトに収容した多数のウエハを、一括的に同時
に回転させて整列させることができない。作業能
率向上させるためには、可及的に多数のウエハを
一括して処理できることが望ましく、複数個のカ
セツトについて、収容したウエハの整列処理がで
きることが要望されており、これは、たとえばカ
セツトに収容したウエハを処理液に浸漬して表面
処理を行なう場合等に、複数個のカセツト内のウ
エハを、一括してオリエンテーシヨン・フラツト
の向きを整列させ、搬送用カセツトから浸漬用カ
セツトに移しかえることが可能であることが望ま
しいが、上述各先願手段では、この要求に応じる
ことはできない。

本考案は、上述課題を解決する手段を提供する
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案装置においては、一対のカセツトの下方
で、ウエハの面に対してほぼ直交するように、軸
受けの両側に対称的に突出し、水平方向に片持ち
支持されて軸回りに回転駆動される一対の主軸
と、各主軸の外面にこれと一体的に、かつ、交換
可能に環装された摩擦係数の大きいスリーブとか
らなる駆動軸を設け、この駆動軸を、ウエハを回
転させるためにカセツト下方の基準位置からカセ
ツトの底部に挿入し、かつ、ウエハの外周縁には
当接するが、オリエンテーシヨン・フラツトを下
方に向いたときにはこれに接触しない高さの第１
の位置と、それから更に上昇してオリエンテーシ
ヨン・フラツトにも接触する高さの第２の位置と
の、二段階に上昇できるようにし、まず、第１の
位置において上述各従来手段に準じてオリエンテ
ーシヨン・フラツトが下方を向くまでウエハを回
転させ、次いで、駆動軸を第２の位置に上昇させ
て、あらかじめ定めた回数だけ回転させる。この
回数は、駆動軸に接触して回転させられるウエハ
が180度回転するように、ウエハと駆動軸の外径
比に応じて選定する。

〔作用〕

第１の位置に上昇した駆動軸を、所要時間回転
駆動することにより、一対のカセツト内の各ウエ
ハは、それぞれオリエンテーシヨン・フラツトが
下方を向く姿勢まで回転する。次いで、駆動軸を
第２の位置まで上昇させて、下方を向いたオリエ
ンテーシヨン・フラツトに当接させ、所定の回数
回転させることにより、各オリエンテーシヨン・
フラツトが上方を向く姿勢に回転させることがで
きる。

また、一対のカセツトに、対応する一対の駆動
軸を下方から挿入し、一対のカセツト内のすべて
のウエハを一括して、それらのオリエンテーシヨ
ン・フラツトを上方を向く姿勢に整列させること
ができる さらに、一対の駆動軸を片持ち式に支持して、
それぞれスリーブを還装してあるので、スリーブ
を容易に着脱することができ、洗浄ないし交換が
きわめて容易である。

〔実施例〕

第１図は、本考案装置の１実施例の要部断面
図、第２図は、同装置の駆動部の構成を示す斜視
図である。

ウエハ１を収容するカセツト６は、前後一対の
面板７を下部が内方へ傾斜した左右一対の側板８
で連接し、函状に形成される。側板８の内面に
は、多数の張出し部９が左右対向して突設し、ウ
エハ１を保持する溝を形成する。面板７の下部の
側板８の外方には、カセツト６を固定するための
受座１０が突設してある。

カセツト座板１１は、水平に固定してあり、そ
の上面に適数個の当り１２を突設し、カセツト６
がこれに当接して、定位置に載置されるようにし
てある。また、装置の適所に固設した軸受１３の
軸１４に、上端部にストツパー１６を立設したレ
バー１５を搖動可能に軸支し、レバー１５の中段
に設けたピン１７と、カセツト座板１１の下面に
垂設したピン１８とに架設したスプリング１９に
より、レバー１５を内方に向けて付勢し、ストツ
パー１６がカセツト面板７の受座１０を押えて、
カセツト６を固定するように構成する。

レバー１５の下部２０は、くの字状に下方に延
伸し、その下端にローラー２１を軸示する。この
ローラー２１は、後述する第１昇降板２５の縁端
部に垂設したカム３０の傾斜面３０’に当接して
従動し、第１昇降板２５が上昇した実線示の位置
では、レバー１５が内方に回動してストツパー１
６がカセツト６を固定し、第１昇降板２５が下降
した位置では二点鎖線示の如く、レバー１５が外
方へ回動して、カセツト６が解放される。

なお、第１図示実施例では、カセツト６を固定
する手段として、カセツト６の側板８の下部に突
設した受座１０をストツパー１６で押圧すように
しているが、これは他の手段でもよく、たとえば
面板７の下部に受座を設けるようにしてもよい。

次に第２図のおいて、下部に示すベース板２２
は装置に固定されており、その上方に第１昇降板
２５及び第２昇降板３１を重畳して配置する。第
２昇降板３１には、適数個のガイド棒２４を下方
へ向けて垂設してあり、これからのガイド棒２４
は、ベース板２２及び第１昇降板２５にそれぞれ
嵌設したブツシユ２３及び２６に挿入される。か
くして、第１及び第２昇降板２５，３１は、垂直
方向に昇降可能に支持される。

第１昇降板２５の下面にはＵ字状のブラケツト
２７を設け、ベース板２２に取付けた第１エアシ
リンダ２８のロツト２９を、これに接続する。ま
た、第１昇降板２５には、第２エアシリンダ３２
を取付け、そのロツト３３を第２昇降板３１に接
続する。

かくして、第１エアシリンダ２８が作動する
と、第１及び第２昇降板２５，３１が一体的に昇
降し、一方、第２エアシリンダ３２が作動する
と、第２昇降板３１のみが昇降する。

第１エアシリンダ２８の作動ストロークは、前
述の搖動レバー１５を、カセツト６を固定する位
置と解放する位置とに回動させるために必要な量
に選定し、また、その上限位置は、第２エアシリ
ンダ３２が縮んだ状態で、後述する回動軸３６
が、カセツト６内のウエハ１の外縁円周部の下端
には当接するが、オリエンテーシヨン・フラツト
が下方を向いた場合には、これから離間する高さ
になるように選定する。なお、第１エアシリンダ
２８が縮んだ状態では、回動軸３６はカセツト６
の下方に離間した基準位置に置かれる。

一方、第２エアシリンダ３２の作動ストローク
は、上記の第１エアシリンダ２８による上昇位置
から、さらに回動軸３６が、下方を向いたオリエ
ンテーシヨン・フラツトに当接する高さに上昇さ
せる量とする。

第２昇降板３１の上面に、一対の軸受板３４を
立設し、これに主軸３５を回動可能に支承する。
主軸３５は、その中央部が軸受板３４に支えら
れ、両側に対称的に突出して、片持ち状態に支持
される。主軸３５の軸受板３４から突出した部分
には、それぞれ円筒状のスリーブ３６を嵌着し、
両端部に設けたネジに環状ナツト３７を螺着し
て、スリーブ３６の抜け止めとし、かつ、スリー
ブ３６の適所にピン３８を挿通して、スリーブ３
６を主軸３５と一体的に回転させる。

一対の主軸３５は、軸受板３４から片持ち式に
突出して支持されており、スリーブ３６を主軸３
５の遊端から嵌挿して装着してあるため、環状ナ
ツト３７とピン３８を外すと、スリーブ３６を主
軸３５から抜取って、取り外すことができる。す
なわち、直径の異なるスリーブを交換して使用す
ること、あるいは傷がついたりもしくは汚れたス
リーブを新品と交換もしくは洗浄をすることが、
きわめて簡易に行える。

スリーブ３６は、たとえば硬質ゴム等の比較的
摩擦係数が大きく、かつ、ウエハに当接する際に
ウエハを損傷するおそれが少ない材質を使用す
る。また、スリーブの長さは、適用対象のカセツ
トに応じて定められ、少なくともカセツトに収容
可能な最大枚数のウエハを、同時に回転させるこ
とができる寸法とする。

軸受板３４の間の主軸３５に設けられたプリー
３９と、その下方で軸受板３４に支承された中間
軸４１に設けられたプリー４２とに、ベルト４０
を架装する。中間軸４１の両端は、軸受板３４の
外方へ突出し、そこにそれぞれプリー４３及び回
転数計測用デイスク４７を嵌着する。

プリー４３と、第２昇降板３１の適所に取付け
た減速機つきモーター４５の出力軸に設けたプリ
ー４６とに、ベルト４４を架装し、モーター４５
の回転を中間軸４１を介して、主軸３５に伝達す
る。

一方、中間軸４１の一端に設けたデイスク４７
は、その周縁上の一部に切欠き４７ａが形成して
あり、この周縁部を挟んで、Ｕ字状ホルダー４８
を設置し、これに光源４９及び光電素子５０を対
向して装着し、デイスク４７が１回転するごとに
光電素子５０から電気信号パルスが発生するよう
に構成する。

次に上述構成の図示装置の作動を、第３図によ
り説明する。

まず、所要のウエハ１を収容した一対のカセツ
ト６を、カセツト受座１１の所定個所に載置す
る。この場合、各ウエハにおけるオリエンテーシ
ヨン・フラツトの向きは、通常ランダムであり、
一定していない。

第１エアシリンダ２８を作動させて、２つの昇
降板２５及び３１を一体的に上昇させ、一対の主
軸３５に被着した一対のスリーブ３６を、鎖線示
の基準位置から上昇させて、その外周面を対応す
る一対のカセツト６内に保持されたウエハ１の外
周下端部に当接させる。この場合、ウエハがカセ
ツト内の保持位置からやや持ち上げられた状態に
なるように、第１エアシリンダ２８の作動ストロ
ークの上限位置を設定することが望ましい。

（第３図 Ａ） 次いでモーター４５を駆動し、一対のスリーブ
３６を一対の主軸３５とともに回転させると、こ
れに当接している各ウエハ１は、スリーブ３６に
従動し逆向きに回転する。そして、それぞれのウ
エハのオリエンテーシヨン・フラツト２が下方に
向いた姿勢まで回転すると、スリーブ３６がウエ
ハの外縁から離問するため、ウエハ１の回転は停
止する。（第３図 Ｂ） カセツト内のウエハを、すべてオリエンテーシ
ヨン・フラツトが下方を向いた姿勢に整列させる
ために、この段階では、少なくともウエハが１回
転するに足るだけの時間、モーター４５が駆動さ
れるように適宜のタイマー手段等を使用して、モ
ーター４５を制御する。あるいは後述する第２の
位置での回転回数制御と同様に、デイスク４７と
光電装置４９，５０による電気信号パルスを計数
して、所要回数回転させるようにしてもよい。

次いで、第２エアシリンダ３２を作動させて、
第２昇降板３１を上昇させ、一対のスリーブ３６
を下向きに整列したオリエンテーシヨン・フラツ
ト２に当接させ、モーター４５を再起動して、各
ウエハ１を回転させる。（第３図 Ｃ） この回転駆動は、下向きに整列したオリエンテ
ーシヨン・フラツトが上向きになるように、ウエ
ハを180度回転させるものであるので、スリーブ
３６とウエハ１との直径比で定まる所要回数だ
け、主軸３５を回転させる。そために、中間軸４
１に付設したデイスク４７と光電装置４９，５０
により、光電装置が発生する電気信号パルスを計
数して、主軸３５の回転回数を計測し、所要回数
だけ回転した時に、モーター４５を停止させる。
（第３図 Ｄ） この所要回転回数は、次式により求められるこ
とは、容易に理解できよう。

Ｎ＝Ｄ／2d ただし Ｎ：所要回転回数 Ｄ：ウエハの直径 ｄ：スリーブの直径 なお、図示実施例では、主軸３５と中間軸４１
に付設したプリー３９及び４２の直径を同一とし
ているので、両者の回転数は同一となる。したが
って、デイスク４７と光電装置による主軸３５の
回転制御は、デイスクに設けた切欠き部４７ａが
１か所だけである場合は、整数値の回転数に限ら
れ、ウエハ１を正確に180度回転させるためには、
ウエハの外周長さの1/2がスリーブ３６の外周長
さの整数倍になるように、スリーブ３６の直径を
設定しなければならない。

これは、前述のように、主軸３５の先端に螺着
した環状ナツト３７と、スリーブ３６を主軸３５
に固着しているピン３８とを外することにより、
スリーブ３６を容易に主軸３５から離脱させるこ
とができるので、所要直径のスリーブを複数組用
意しておいて、適宜交換して装着すればよい。

あるいは、主軸３５と中間軸４１とのプリー３
９及び４１の直径比を適切に選定することによっ
て、主軸３５の回動量をウエハの外周長さに応じ
て制御するようにしてもよいが、装置の構造上、
プリーよりもスリーブの方が交換容易であり、ス
リーブの交換で対応する方が実用的である。

なお、前述した第１の位置における回転制御
を、タイマ手段でなく第２の位置と同様にパルス
計数によって行う場合の所要回転回数を「N₁」
とすると、 N₁＝Ｄ／ｄ とすればよいことは、云うまでもない。

かくして、カセツト６に収容されているウエハ
１のすべてについてオリエンテーシヨン・フラツ
トが上方を向いた姿勢に整列させた後、第１及び
第２エアシリンダ２８，３２を作動させて、第１
及び第２昇降板２５，３１を下降させる。これに
より、レバー１５が外方へ回動して、ストツパー
１５はカセツト６の受座１１０から離れ、カセツ
ト６を解放する。しかる後、カセツト６をカセツ
ト座板１１から取外し、次段の処理工程に送る。

〔考案の効果〕

（１）下方を向いて整列したオリエンテーシヨ
ン・フラツトを、上方に向けて一括的に180度
回転させるに際して、従来技術のように、ウエ
ハを収容したカセツトごと回転させたり、ある
いは直径の異なるローラーを交換して使用する
等の、複雑な機構を必要としない。

（２）ウエハを回転させるための駆動軸は、片持
ち構造の主軸にスリーブを嵌着しものであるた
め、直径の異なるスリーブを容易に交換して適
用することができ、規格の異なる各種のウエハ
について、汎用的に使用できる。

（３）スリーブが容易に着脱できるため、傷つい
た場合等に新品との交換が容易であり、また、
汚れた場合に容易に取外して洗浄することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の１実施例の要部断面図、第
２図は、同装置の駆動部を示す斜視図、第３図
は、本考案装置の作動を示す説明図、第４図は、
カセツトからウエハを取り出す手段を示す概略
図、である。 １……ウエハ、２……オリエンテーシヨン・フ
ラツト、３……カセツト、４……リフター、５…
…搬送用クリツプ、６……カセツト、７……面
板、８……側板、９……張出し部、１０……受
座、１１……カセツト座板、１２……位置決め当
たり、１３……軸受、１５レバー、１６……スト
ツパ、１７，１８……ピン、１９……スプリン
グ、２１……カムローラー、２２……ベース板、
２４……ガイド板、２５……第１昇降板、２７…
…ブラケツト、２８……第１エアシリンダ、３０
……カム、３１……第２昇降板、３２……第２エ
アシリンダ、３４……軸受板、３５……主軸、３
６……スリーブ、３７……環状ナツト、３８……
ピン、４１……中間軸、４５……モーター。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 一対の側板に対向して多数組の垂直方向の溝
   を刻設したカセツトに収容したウエハのオリエ
   ンテーシヨン・フラツトを、上方に向けて整列
   させる半導体ウエハの整列装置において、 一対のカセツトの下方で、ウエハの面に対し
   てほぼ直交するように、軸受の両側に対称的に
   突出し、水平方向に片持ち式に支持されて軸回
   りに回転駆動される一対の主軸と、 各主軸の外面にこれと一体的に、かつ、交換
   可能に還装された摩擦係数の大きい一対のスリ
   ーブとからなる駆動軸と、 前記駆動軸を、対応する一対のカセツト内の
   各ウエハの外周縁の下端に当接し、かつ、オリ
   エンテーシヨン・フラツトが下方に向いたとき
   には、これに接触しない第１の位置と、下方に
   向いたオリエンテーシヨン・フラツトに当接す
   る第２の位置との、２段階の高さにカセツトの
   底部に挿入する駆動軸昇降手段と、 前記第１の位置に上昇した駆動軸を、該駆動
   軸の回転に従動するウエハが少なくとも１回転
   する期間駆動し、次いで、前記第２の位置に上
   昇した駆動軸を、従動するウエハが180度回転
   する期間駆動する駆動装置と、よりなることを
   特徴とする半導体ウエハの整列装置。 (2) 一対のカセツトを、駆動軸上方の所定の位置
   に位置決めをする位置決め機構を備える請求項
   １記載の半導体ウエハの整列装置。