JPH0343173B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明は、板状体取出し装置に関し、例えばウ
エハカートリツジに収容されている半導体ウエハ
をウエハカートリツジから取出すに好適な板状体
取出し装置に関する。

ロ 従来技術 半導体ウエハ表面に酸化珪素膜等の堆積膜を形
成するためにCVD装置が汎用されているが、近
時、多数の半導体ウエハを上下に積み重ねる如く
に配した状態で処理する竪型炉と称される装置が
注目されてきている。この竪型炉は旧来の横型の
炉とは異なつて、半導体ウエハの装入及び取出し
が容易であり、作業に必要な占有面積も少なくて
済むという利点がある。

こうしたCVD装置を含む種々の処理装置にお
いて、多数の半導体ウエハを円筒形のカートリツ
ジ内に収納し、カートリツジ毎に一括して処理す
ることは有利である。

半導体ウエハ（以下、単にウエハと呼ぶ。）は、
珪素又はゲルマニウム等の半導体結晶のインゴツ
トを薄く切つたもので、例えば厚さ0.6mm程度、
直径150mm程度の円板状を呈しており、通常、バ
スケツトと呼ばれる容器内に互いに間隙をおいて
多数枚が収容されている。

旧来の横型炉にあつては、ウエハは縦にして横
方向に並んでバスケツトに収容されていて、これ
らを一括して半径方向から２個のレバーで挟み込
んでバスケツトから抜き出し、向きを変えること
なくカートリツジに移換えていた。

竪型炉にあつては、カートリツジ中にウエハを
水平にして上下方向に互いに間隙をおいて多数枚
収容し、一括して炉に装入するので、バスケツト
もカートリツジと同様の状態でウエハを収容する
ようにするのが好都合である。

炉内でウエハを処理するに当たり、カートリツ
ジとウエハとの接触面積は、雰囲気ガスの流通を
良好にするために、できるだけ小さいことが望ま
しい。その上、竪型炉用カートリツジでは、ウエ
ハをバスケツトとの間で移換えるために、横方向
の少なくとも一方にウエハが通過できる開口部
（空間部）を設ける必要があり、カートリツジは
この開口部を避けた位置でウエハを支持すること
になる。そのため、カートリツジ１は第８図に示
すように、図示しないウエハを水平に支持する２
本の主柱１ａとこの水平支持を安定にする補助柱
１ｂとを有し、主柱１ａ及び補助柱１ｂにはウエ
ハを支持するための溝１ｅを設けた構造とするの
が良い。同中、１ｃは天蓋、１ｄは底板、１ｆは
ウエハ出し入れのための空間部である。また、カ
ートリツジは、炉内でウエハと共に加熱されるの
で、その材料には石英ガラスが好ましく使用され
る。

ハ 発明に至る経過 本発明者は、検討を重ねた結果、上記の竪型
CVD装置用のカートリツジには、次のような問
題があることを見出した。

上記の主柱及び補助柱の溝は、ウエハが等間隔
をおいて互いに平行に支持されるよう、所定のピ
ツチを以て設けられているが、繰返し使用するう
ちに、炉内での処理による加熱と炉外での放冷と
の繰返しによつて、主柱及び／又は補助柱が変形
し、やがて溝のピツチが僅か乍ら狂うようにな
る。このようになると、第１０図又は第１１図に
示すように、主柱１ａ及び補助柱１ｂによつて支
持されているウエハ２６は、主柱１ａ外に突出た
部分の先端では間隔が不同になり、カートリツジ
１からウエハ２６を取出すためにウエハ取出し具
３４をウエハ２６間に挿入しようとすると、ウエ
ハ取出し具３４の先端がウエハ２６に当たるよう
になる。このような状態でウエハ取出し具３４を
前進させると、ウエハ２６が破損し、また、この
破損の結果、好ましくない塵が発生するようにな
る。

そのほか、他の部分の寸法誤差やウエハ取出し
具の運動の誤差によつても、上記のような問題が
起こり得る。

このような問題を解消したウエハ取出し装置
は、現在迄のところ、未だ提案されておらず、知
られてもいない。

本発明者は、鋭意研究の結果、上記の問題を解
決して本発明をなすに至つた。

ニ 発明の目的 本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもの
であつて、ウエハの水平が保たれていない状態で
も、ウエハを破損することなく、安全にウエハ支
持装置（例えばカートリツジ）からウエハを取出
すウエハ取出し装置を提供することを目的として
いる。

ホ 発明の構成 本発明は、 １対の主柱１ａ，１ａと、補助柱１ｂとによつ
て前記１対の主柱から前方へ半導体ウエハ２６を
一部突出させて周辺部で支持するように構成さ
れ、前記半導体ウエハを挿入又は取出すための空
間部１ｆが前記１対の主柱の間の前記前方側に形
成された半導体ウエハ支持装置（例えば後述のカ
ートリツジ１）から、半導体ウエハ取出し具（例
えば後述の平板４）によつて前記半導体ウエハを
取出す半導体ウエハ取出し装置において、 前記半導体ウエハ取出し具を往復動させる駆動
機構（例えば後述のモータ２１、平歯車１９，２
２、ピニオン２０及びラツク２３によつて構成さ
れる駆動機構）と、 この駆動機構によつて往復動する前記半導体ウ
エハ取出し具を、所定経路を経由するように案内
する案内手段（例えば後述のレバー７及びガイド
溝２４によつて構成される案内手段）と を有し、 前記半導体ウエハ取出し具が、前記前方から前
記１対の主柱のうち一方の主柱のみに向つてこの
主柱の極く近傍迄往動した後、移動方向を変化
し、前記１対の主柱の間の略中央部に移動して前
記空間部を通り、前記半導体ウエハ支持装置内の
半導体ウエハ支持位置（例えばカートリツジ１内
の半導体ウエハ２６の直下の位置）に移動するよ
うに（例えば後述の平板４先端の両角の移動軌路
ａ，ｂを描くように）、前記所定経路が設定され
ている ことを特徴とする半導体ウエハ取出し装置に係
る。

ヘ 実施例 以下、本発明をウエハの取出しに適用した実施
例について図面を参照しながら説明する。

ウエハ取出し具は、第３図に示すような金属又
はセラミツクス製の平板４を有する。平板４上に
は仮想線で示す１枚のウエハ２６をその周縁部で
支持する支持台５を対向して設け、平板４を図示
しないカートリツジに支持されているウエハの間
隔と同一間隔をおいて多数枚（カートリツジ中に
支持されているウエハと同じ枚数）重合わせて使
用する。

支持台５の両外側には、その対向方向にウエハ
２６の位置決めをするための、プラスチツク等の
軟質材料からなり、支持台５よりも僅かに高い突
起６を設けてある。支持台５及び突起６は、同図
のように矩形状を呈するもののほか、ウエハ２６
の外周に平行な円弧状のものでも良い。

第３図の支持台５、突起６は角柱状のものを横
にした状態としているが、これらに替えて、第４
図に示すように、ピン状の支持台５−２、突起６
−２としても良い。

第１図はカートリツジ１に支持されているウエ
ハ２６の間隙に平板４を挿入する状態を示す平面
図で、平板４は、その先端がカートリツジ１の空
間部１ｆを経由して一方の主柱１ａに近い位置か
ら矢印で示すようにウエハ２６に沿つて往動し、
カートリツジ１中に挿入されて一点鎖線で示す位
置で停止する。

第２図は第１図の状態を示す正面図で、平板４
は、図示省略したスペーサを挟んで多数枚が所定
間隔で重合わされ、平板把持部１４によつて把持
され、一体となつている。平板把持部１４は、台
板２５上に設けられたラツク２３に歯合するピニ
オン２０の回動によつて往復動するようにしてあ
る。図示しないCVD装置で処理を終了したウエ
ハ２６を支持するカートリツジ１は、ハンドラ２
７−１上に載置され、所定の位置に停止してい
る。

第６図は平板把持部１４を往復動させる機構を
説明するためのウエハ取出し装置の部分斜視図で
ある。

一端を中心として回動可能なレバー７には、担
持部１２がレバー７の軸方向に往復動可能に嵌装
されている。レバー７の一端７ａには、台板２５
に設けられたボス１１に例えば冷し嵌め又は焼嵌
めによつて嵌着された軸９がベアリング８を介し
て嵌入していて、レバー７の一端７ａは、ボス１
１上にスラストベアリング１０を介して載設さ
れ、レバー７は軸９の中心軸を中心として回動可
能になつている。

担持部１２上には角柱１３が固着し、角柱１３
に嵌装された平板把持部１４が、担持部１２上に
載設された昇降用モータ１５とカム１６とによつ
て昇降可能になつている。

担持部１２の下面には、案内軸１７が垂直に固
着していて、案内軸１７には平歯車１９がベアリ
ング１８を介して回動可能に嵌装されている。平
歯車１９の下方にはこれと一体となつたピニオン
２０があり、ピニオン２０は、台板２５に固着さ
れて担持部１２を所定の方向に移動させるラツク
２３と歯合する。

ピニオン２０とラツク２３との歯合は、台板２
５にラツク２３と平行に削設されたガイド溝２４
に案内軸１７が挿入することによつてなされる。

ラツク２０は、担持部１２の下面に固着された
駆動用モーター１とその軸に固着して平歯車１９
と歯合する平歯車２２とによつて回動し、ガイド
溝２４上を移動するようにしてある。

担持部１２の移動時には、担持部１２は、レバ
ー７の軸方向にレバー７と摺動しながら移動す
る。この摺動に於ける摩擦を殆ど無視できる程度
に軽減して担持部の移動を容易ならしめるよう、
レバー７と担持部１２との間には、図示しないボ
ールスライドを介在させてある。

第５図はウエハ取出し装置及びカートリツジの
運動を示す平面図である。但し、第６図に示した
レバー７は図示省略してある。

図示しないCVD装置の装入孔下には、カート
リツジを装入又は排出するためのエレベータテー
ブル２８が位置していて、処理の終了したウエハ
をカートリツジと共にハンドラ２７−１に載置
し、ハンドラ２７−１は図の位置迄回動して停止
する。

平板把持部１４は、既に説明したようにガイド
溝２４に沿つて往動し、平板把持部１４及び平板
は実線で示す位置から第１図で説明したように往
動して一点鎖線で示す位置で停止する。この状態
では、第２図及び第５図から解るように、平板４
の先端は、一方の主柱１ａの近傍からウエハ２６
に沿つてカートリツジ１内に挿入されるので、ウ
エハ２６の水平が正確に保たれていない状態にあ
つても、ウエハ２６の間隙に挿入され、平板４が
ウエハ２６に衝突することはない。何故なら、主
柱１ａ、補助柱１ｂの溝１ｅのピツチが僅か狂つ
てウエハ２６の水平が正確にはたもたれていない
場合、ウエハ２６の正規の位置に対して最も外れ
る箇所はその先端部である。ウエハ２６の傾斜の
支点が主柱１ａの溝、補助柱１ｂの溝及び両溝の
中間のいずれにあつても、主柱１ａ付近でのウエ
ハ２６の上下方向の位置ずれは、ウエハ先端部の
それよりも小さく、僅かであるからである。ウエ
ハ２６の水平が正確に保たれていない場合、とき
として平板４は往動中にその側縁部でウエハ２６
の外周を擦ることがあるが、ウエハの破損や実質
的に障害となる塵の発生を起こすことはない。

平板４の、一方の主柱１ａに最も接近する先端
部４ａの位置は、第１図に示す主柱１ａの外側側
面からの角度θが45゜以内とし、特に好ましくは
10゜以内とするのが良い。

次に、カム１６（第６図参照）が90゜回転して
平板把持部１４と共に平板４を上昇させ、平板４
がウエハ２６を支持し、カートリツジ１のウエハ
支持は解除される。

次に、平板４がウエハ２６を支持した侭、平板
把持部１４がガイド溝２４に沿つて復動し、二点
鎖線で示す位置で停止する。

この間に、レバー２７が反時計方向に90゜回転
し、他方のハンドラ２７−２上の未処理のウエハ
をカートリツジ１−２と共にエレベータテーブル
２８が担持、上昇して図示しないCVD装置に装
入し、処理が開始される。次いでレバー２７が時
計方向に90゜回動し、空のカートリツジ１は元の
位置に戻る。

平板４は往復動経路（直線状の部分が好まし
い。）にバスケツト２を位置させるように、台板
２５の外側に設けられた軸３１を中心としてバス
ケツト支持台３１−１，３１−２が回転できるよ
うにしてある。バスケツト支持台３１−１が時計
方向に90゜回転して三点鎖線で示す位置に空のバ
スケツト２を位置させると、平板把持部１４は二
点鎖線で示す位置から往動し、平板４がバスケツ
ト２中に侵入して（三点鎖線で示す。）からカム
１６（第６図参照）が回転して平板４が下降し、
ウエハ２６をバスケツト２に支持させ、平板把持
部１４は復動して再び二点鎖線で示す位置に位置
する。

次にバスケツト支持台３１−１，３１−２を時
計方向に180゜回転させてバスケツト支持台３１−
２上に載置してある未処理のウエハを収容するバ
スケツト２−２を三点鎖線で示す位置に位置さ
せ、平板把持部１４を往動させて平板４をバスケ
ツト２−２中に侵入させ、カム１６を回転させて
平板４を上昇させ、バスケツト２−２中の未処理
のウエハ２６−２を支持させる。この間、処理済
みのウエハを収容したバスケツト２は、図示しな
い搬送手段によつて搬送され、代わりに未処理の
ウエハを収容したバスケツトがバスケツト支持台
３１−１上に載置される。

次に、平板４は再び二点鎖線で示す位置に復動
し、バスケツト支持台３１−１，３１−２は時計
方向に90゜回転して平板４の経路から退避し、未
処理のウエハを支持した平板４は往動してハンド
ラ２７−１上で待機している空のカートリツジ１
中に未処理のウエハ２６−２を挿入し、カム１６
が回転して平板４が下降し、未処理のウエハ２６
−２をカートリツジ１に支持させ、平板４は復動
してカートリツジ１から離脱する。

なお、バスケツト支持台３１−１，３１−２が
回転するとき、二点鎖線で示す位置に待機してい
る平板４にバスケツト２，２−２が衝突しないよ
う、軸３１は図示しない駆動装置によつてガイド
溝２４に平行に移動できるようにしてある。

バスケツト２はプラスチツク製で、第９図に示
すように、両側璧内側にはウエハが嵌入する溝２
ａが及びウエハを支持するつば２ｂが多数設けら
れ、少なくとも一方の他の側にはウエハを出入さ
せるように開口部２ｄを設けてある。

第５図に於いて、図示しないCVD装置に装入
されたウエハの処理が終了すると、レバー２７が
反時計方向に90゜回転し、エレベータテーブル２
８が処理済みのウエハをカートリツジと共にハン
ドラ２７−２上に載置する。

第５図中、破線ａ，ｂは、平板４の往復動でそ
の先端の両角の移動する軌跡を示している。

第７図はカートリツジ１に支持されているウエ
ハ２６を取出してバスケツト２中に収容するステ
ツプを示す断面図である。

同図ａは、ウエハ２６がカートリツジ１の主柱
１ａ及び補助柱１ｂの溝１ｅに嵌入して主柱１ａ
及び補助柱１ｂに支持されている状態を示す。

同図ｂは、ウエハ取出し装置の平板４がカート
リツジ１中に挿入された状態（第５図の一点鎖線
で示す状態）を示す。

同図ｃは、第６図のカム１６が回動して平板４
が上昇し、ウエハ２６が平板４の支持台５に載置
され、カートリツジ１による支持が解除された状
態を示す。

同図ｄは、ウエハ２６を支持した平板４がカー
トリツジから離脱し、バスケツト２中に侵入して
その溝１ａにウエハ２６が嵌入した状態（第５図
の三点鎖線で示す状態）を示す。

同図ｅは、第６図のカム１６が回動して平板４
が下降し、バスケツト２のつば２ｂ上にウエハ２
６が支持され、平板４による支持が解除された状
態を示す。

同図ｆは、平板４がバスケツト２から離脱した
状態（平板４が第５図の二点鎖線で示す位置に再
び位置した状態）を示す。

バスケツト中に収容されている未処理のウエハ
をこのバスケツトから取出し、空のカートリツジ
に収容して支持させる手順は、上記とは逆に、第
７図のｆ，ｅ，ｄ，ｃ，ｂ，ａの順に行えば良
い。

平板４の昇降はカムによつて行つているが、こ
れに替えてねじジヤツキ、油圧シリンダ、其他適
宜の手段によつて良いことは言う迄もない。ま
た、平板把持部１４の往復動は、上記のラツク、
ピニオンの機構によるほか、軌条上を移動させる
等他の適宜の手段によることができる。

上記の例はウエハ取出し装置を使用してカート
リツジとバスケツトとの間でウエハを移換える例
であるが、ウエハ取出し装置は、上記のように使
用されるには限られるものではなく、例えば、カ
ートリツジから処理済みのウエハを取出し、これ
を次の処理工程に直接搬送するのに使用すること
もできる。

また、ウエハは、必ずしも水平又は略水平に支
持されている必要はなく、垂直、或いは傾斜した
状態で支持されていても良い。また、ウエハ取出
し具は、上記の例のようにウエハを支承してこれ
を支持する以外に、吸着其他の方法でこれを支持
するようにしても良い。

ト 発明の効果 本発明は、ウエハ取出し具が、１対の主柱のう
ち一方の主柱のみに向つてこの主柱の極く近傍迄
往動した後、移動方向を変化し、１対の主柱の間
の略中央部に移動して１対の主柱の間の空間部を
通り、ウエハ支持装置内のウエハ支持位置に移動
するように、ウエハ取出し具の移動経路を設定し
ているので、ウエハ支持装置の寸法精度が低下し
てウエハの位置が正確には保たれない状態であつ
ても、ウエハの位置的誤差が僅かである位置（主
柱の位置）の極く近傍からウエハ取出し具が挿入
されるようになる。何故なら、主柱、補助柱の溝
のピツチが僅か狂つてウエハの水平が正確にはた
もたれていない場合、ウエハの正規の位置に対し
て最も外れる箇所はその先端部である。ウエハの
傾斜の支点が主柱の溝、補助柱の溝及び両溝の中
間のいずれにあつても、主柱付近でのウエハの上
下方向の位置ずれは、ウエハ先端部のそれよりも
小さく、僅かであるからである。その結果、ウエ
ハ取出し具がウエハに衝突するようなことはな
く、ウエハを破損することが避けられ、ウエハ支
持装置からウエハを安全に取出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は本発明の実施例を示すもので
あつて、第１図は平板をカートリツジに挿入する
状態を示す部分平面図、第２図は平板をカートリ
ツジに挿入する状態を示す部分正面図、第３図及
び第４図は平板の部分斜視図、第５図は半導体ウ
エハ取出し具の運動を示す平面図、第６図は半導
体ウエハ取出し装置の部分斜視図、第７図ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ及びｆはカートリツジ中の半導体
ウエハをバスケツトに移換える手順を示す断面
図、第８図はカートリツジの斜視図、第９図はバ
スケツトの斜視図である。第１０図及び第１１図
は比較の半導体ウエハ取出し装置によつて半導体
ウエハ取出し具をカートリツジに挿入しようとす
る状態を示す部分正面図である。 なお、図面に示された符号に於いて、１……カ
ートリツジ、１ａ……主柱、１ｂ……補助柱、１
ｅ……溝、１ｆ……空間部、２……バスケツト、
２ａ……溝、２ｂ……つば、２ｄ……開口部、４
……平板、７……レバー、７ａ……レバーの一
端、９……軸、１２……担持部、１４……平板把
持部、１５，２１……モータ、１６……カム、１
７……案内軸、１９，２２……平歯車、２０……
ピニオン、２３……ラツク、２４……ガイド溝、
２５……台板、２６，２６−２……半導体ウエ
ハ、３１−１，３１−２……バスケツト支持台、
ａ，ｂ……平板先端の角の移動時の軌跡である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １対の主柱と、補助柱とによつて、前記１対
   の主柱から前方へ半導体ウエハを一部突出させて
   周辺部で支持するように構成され、前記半導体ウ
   エハを挿入又は取出すための空間部が前記１対の
   主柱の間の前記前方側に形成された半導体ウエハ
   支持装置から、半導体ウエハ取出し具によつて前
   記半導体ウエハを取出す半導体ウエハ取出し装置
   において、 前記半導体ウエハ取出し具を往復動させる駆動
   機構と、 この駆動機構によつて往復動する前記半導体ウ
   エハ取出し具を、所定経路を経由するように案内
   する案内手段と、 を有し、 前記半導体ウエハ取出し具が、前記前方から前
   記１対の主柱のうち一方の主柱のみに向つてこの
   主柱の極く近傍迄往動した後、移動方向を変化
   し、前記１対の主柱の間の略中央部に移動して前
   記空間部を通り、前記半導体ウエハ支持装置内の
   半導体ウエハ支持位置に移動するように、前記所
   定経路が設定されている ことを特徴とする半導体ウエハ取出し装置。