JPH0476890B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 半導体ウエーハ１１を、ウエーハのホルダ１
４のある位置に設置する装置で、該ホルダには前
記位置においてその形状に既知の変化部１３２が
ある装置において、 前記半導体ウエーハ１１を支持しかつ設置方向
に沿つて前記ウエーハのホルダ１４の方へ並進さ
せられる支持部材４２と、 前記設置方向を横切る横断方向に沿つて前記支
持部材４２又は前記ウエーハのホルダ１４を動か
す第１の移動装置２０と、 前記支持部材に設けられ、前記支持部材と前記
形状の変化部間の前記横断方向に沿う相対的な整
合を検出するための検出装置と、 前記設置方向に沿つて、前記ウエーハのホルダ
１４に対して、前記支持部材４２と検出装置を動
かす第２の移動装置とを含むことを特徴とするウ
エーハ設置装置。

２ 請求の範囲第１項記載の装置において、前記
検出装置は、 前記支持部材４２と形状のずれが整合している
ときの方が整合していないときより多くのエネル
ギー・ビームが経路に沿つて伝送されるように、
エネルギー・ビームを向けるエネルギー・ビーム
源４００と、 前記経路に沿う前記エネルギー・ビームの量の
差を検出するエネルギー・ビーム・センサーとか
ら成ることを特徴とするウエーハ設置装置。

３ 請求の範囲第１項記載の装置において、 前記ホルダの形状の変化部１３２は複数あり、
前記第１の移動装置は、前記検出装置が順次、前
記複数の形状の変化部１３２を通過するよう、前
記支持部材４２又は前記ウエーハのホルダ１４を
動かすことを特徴とするウエーハ設置装置。

４ 請求の範囲第３項記載の装置は、さらに、 前記第１の移動装置２０が前記検出装置に前記
形状変化部１３２を通過させるときに、前記支持
部材４２と形状変化部１３２の相対整合について
の情報を記憶する第１の処理装置と、 前記の記憶した整合情報を処理し、それに基い
て、前記支持部材４２が前記設置方向に沿つて動
いて前記導体ウエーハ１１を前記複数の形状変化
部１３２に載せることができるよう、前記第１の
移動装置の所望位置を決定する第２の処理装置、 を含むことを特徴とするウエーハ設置装置。

５ 請求の範囲第１項記載の装置において、 前記形状変化部は前記ウエーハの受口１３２で
あり、前記検出装置はエネルギー・ビーム又は検
出要素を前記受口に通す装置を含むことを特徴と
するウエーハ設置装置。

６ 請求の範囲第５項記載の装置において、 前記受口はウエーハ支持スロツト１３２より成
り、前記スロツト１３２は前記横断方向に沿つて
配列されることを特徴とするウエーハ設置装置。

７ 請求の範囲第６項記載の装置において、 前記第２の移動装置は、前記ウエーハ１１を前
記スロツト１３２対に一度にひとつずつ設置する
ため、前記設置方向に沿つて前記支持部材４２を
順次前後に動かす装置を含むことを特徴とするウ
エーハ設置装置。

８ 請求の範囲第６項記載の装置は、さらに、前
記第１の移動装置２０により動かされる前記ホル
ダー１４又は支持部材４２の前記横断方向に沿う
位置を測定する位置測定装置６０と、 前記第１の移動装置を作動して前記支持部材４
２と検出装置に複数の前記スロツト１３２を通過
させる測定制御装置４８と、 前記位置測定装置６０と前記検出装置の出力を
処理して、前記支持部材４２により前記設置方向
に沿つて運ばれたウエーハ１１が前記スロツト１
３２に受けいれられるように前記支持部材４２と
スロツト１３２とが整合する前記横断方向に沿う
複数の整合位置を決定する第１の処理装置と、 を含むことを特徴とするウエーハ設置装置。

９ 請求の範囲第８項記載の装置は、さらに、前
記第１の移動装置２０を作動して前記支持部材４
２又はホルダー１４を順次前記整合位置の夫々に
動かし、前記第２の移動装置を前記の各位置で作
動して前記支持部材４２の運ぶ前記ウエーハ１１
を前記スロツト１３２に動かすウエーハ積載制御
装置を含むことを特徴とするウエーハ設置装置。

１０ 請求の範囲第９項記載の装置において、 前記ホルダー１４には前記の各ウエーハ１１ご
とに２つの前記スロツト１３２があり、さらに各
スロツト１３２対の整合位置を処理してそれに基
いて、前記設置方向とほぼ平行な軸を中心とし
て、前記設置方向に沿つて動かした場合にウエー
ハ１１が前記スロツト１３２対に受け入れられる
ように、ウエーハ１１を回転させなければならな
い回転角度を決定する第２の処理装置を設けたこ
とを特徴とするウエーハ設置装置。

１１ 請求の範囲第１０項記載の装置は、さら
に、前記ウエーハ１１を前記スロツト１３２に設
置する前に、前記支持部材１２を前記回転軸のま
わりを前記回転角度だけ回転させる装置１７０，
１７２，１７４，１７６を含むことを特徴とする
ウエーハ設置装置。

１２ 請求の範囲第９項記載の装置において、 前記ウエーハのホルダーは前記ウエーハを炉に
入れるのに適したクオルツ・ホルダー１４であ
り、前記支持部材、検出装置、第１と第２の移動
装置は前記クオルツ・ホルダーとともに働くこと
を特徴とするウエーハ設置装置。

１３ 請求の範囲第６項記載の装置において、 前記検出装置は、少なくとも前記支持部材４２
とスロツト１３２が整合しているときにはスロツ
ト１３２と交差する経路に沿つてエネルギー・ビ
ームを向け支持部材４２とスロツト１３２が整合
しているときの方が不整合のときより多くの前記
ビームが通過するように配置されたエネルギー・
ビーム源と、 前記経路に沿つて通過した前記ビームの量の差
を検出するように配置されたエネルギー・ビー
ム・センサーと、 より成ることを特徴とするウエーハ設置装置。

１４ 請求の範囲第１３項記載の装置において、 前記エネルギー・ビーム源は前記経路に沿つて
光ビームを向ける光源４００であり、前記エネル
ギー・ビーム・センサーは光センサーであること
を特徴とするウエーハ設置装置。

１５ 請求の範囲第１３項記載の装置において、 前記ホルダー１４には前記の各ウエーハ１１ご
とに２つのスロツト１３２があり、前記支持部材
に配置された前記２つの源と２つのセンサーがあ
り、夫々の指向するビームは、整合下では、前記
スロツト対の夫々のスロツト１３２と交差するこ
とを特徴とするウエーハ設置装置。

１６ 請求の範囲第１５項記載の装置は、さら
に、 前記第１の移動装置２０により動かされる前記
ホルダー１４又は支持部材４２の、前記横断方向
に沿う位置を測定する位置測定装置６０と、 前記第１の移動装置２０を作動して前記支持部
材４２と検出装置に前記スロツト１３２対を通過
させる測定制御装置４８と、 前記位置測定装置６０の出力と前記検出装置の
両方のセンサーの出力を処理して、前記エネルギ
ー・ビームとスロツト１３２とが整合する、前記
横断方向に沿う位置を決定する第１の処理装置
と、を含むことを特徴とするウエーハ設置装置。

１７ 請求の範囲第１５項記載の装置において、
前記支持部材４２は前記ホルダー１４の内部に入
れられる中央部４６、前記ホルダーの外側ではあ
るが、前記横断方向に沿つて前記ホルダーとほぼ
同じ位置に配置される少なくともひとつの外方部
１５６を有し、前記中央部４６と外方部１５６は
前記ホルダーの片側をまたぎ、前記検出装置は前
記中央部より前記外方部へと光を向ける装置を含
むことを特徴とするウエーハ設置装置。

１８ 請求の範囲第１７項記載の装置において、
前記光源４００とセンサーは前記外方部１５６に
配置され、前記中央部４６には前記光源４００か
らの光を反射する鏡１６０が配置されることを特
徴とするウエーハ設置装置。

１９ 請求の範囲第１８項記載の装置において、
前記中央部４６の両側には２つの鏡１６０があ
り、前記２つの外方部１５６には２対の光源４０
０とセンサーがあり、夫々前記ホルダー１４の一
側をまたぐことを特徴とするウエーハ設置装置。

２０ 請求の範囲第１５項記載の装置において、
前記光源４００とセンサーは前記支持部材４２へ
伸びた２つの光フアイバー経路４０２を含み、光
源４００とセンサは前記部材４２から遠い位置に
配置されることを特徴とするウエーハ設置装置。

２１ 請求の範囲第１５項記載の装置において、 前記光ビームは、前記スロツト１３２と交差す
る領域では前記横断方向に沿つて計測して前記ス
ロツト１３２の幅の1.5倍以下の幅を有しており、
前記検出装置による前記スロツト１３２の位置の
分解能を上げることを特徴とするウエーハ設置装
置。

２２ 請求の範囲第１６項記載の装置において、 前記第１の処理装置は、前記スロツト１３２を
通る前記ビームの通過量が最大となる、前記横断
方向に沿う位置を求めることにより前記整合位置
を決定する装置を含むことを特徴とするウエーハ
設置装置。

２３ 請求の範囲第１１項記載の装置において、 前記測定制御装置４８は、前記支持部材４２を
前記回転角だけ回転させた後、前記支持部材４２
と検出装置を動かして再び前記複数のスロツト１
３２を通過させる装置を含み、前記第２の処理装
置は前記回転角度の変化により前記スロツト１３
２に対する前記支持部材４２の整合具合が改良さ
れたかどうかを決定する装置を含むことを特徴と
するウエーハ設置装置。

２４ 請求の範囲第１１項記載の装置において、 前記測定制御装置４８は前記支持部材４２と検
出装置を動かして、前記複数のスロツト１３２の
一部のみを通過させる装置を含み、前記第２の処
理装置は前記一部のスロツト１３２のみについて
の出力から全てのスロツト１３２についての前記
回転角を決定する装置を含むことを特徴とするウ
エーハ設置装置。

２５ 請求の範囲第１項記載の装置において、 前記支持部材４２は、ウエーハを50以上載せる
ことのできるホルダ１４にウエーハ１１を設置す
るのに十分な薄手のウエーハ・ピツク・アツプ素
子であつて、ウエーハに対する不活性接触を与え
るテフロンの層に剛性を与えるアルミニウムの層
で成層した素子より成ることを特徴とするウエー
ハ設置装置。

２６ 請求の範囲第２５項記載の装置において、
前記アルミニウムには、ウエーハ接触面の真空開
口に真空を導くたの管で満たされた溝があり、前
記溝は前記テフロン層に成層された前記アルミニ
ウムの表面に開口しており、前記管は前記成層に
先立つて溝内に配設されることを特徴とするウエ
ーハ設置装置。

２７ 請求の範囲第１項記載の装置において、前
記第１及び第２の移動装置は、 移動方向に沿う上面及び下面を備えたトラツク
１１２，７８，８２、 前記トラツクに支持されるトロリイ２０，７
６，８０ 前記トラツクの上面と下面に前記トロリイを支
持するローラ１９０、及び、 トロリイとローラ間のトラツクの下面に取り付
けられた撓み材１８５，１８７より成り、この撓
み材は前記ローラを前記トラツクの上面と下面に
強固に圧接することにより、前記トロリイとトラ
ツクの間にスロツプや運動のずれが生じないよう
にトロリイをトラツクに支持することを特徴とす
るウエーハ設置装置。

２８ 請求の範囲第２７項記載の装置において、
前記上面と、下面の各々には、夫々、ひとつのロ
ーラを支持する２つの傾斜面１８８が形成されて
いることを特徴とするウエーハ設置装置。

２９ 請求の範囲第２７項記載の装置において、
前記上面は前記下面よりなめらかであることを特
徴とするウエーハ設置装置。

３０ 請求の範囲第２７項記載の装置において、
前記撓み材は、トロリイより下ローラを支持する
構造体に延在する２つの可撓性プレートより成る
平行四辺形構成であることを特徴とするウエーハ
設置装置。

３１ 請求の範囲第２７項記載の装置において、
前記トロリイには、上、下のローラに前と後の組
ローラがあつて、合計８つより成るローラをもつ
ことを特徴とするウエーハ設置装置。

３２ 請求の範囲第１項記載の装置において、 前記ウエーハのホルダ１４は炉に入れるタイプ
でスロツト１３２付の２つの上方レール１２８を
備え、 さらに、前記レール１２８の一方を、レールに
沿つて隔置した２つの位置で受け入れる２つの凹
部を有する第１の保持部材１２０と、 他方のレールをレールに沿う第１の位置で受け
入れるひとつの凹部を有する第２の保持部材１２
３と、 前記他方のレールとレールに沿う第２の位置で
係合するための平らで凹部のない面を有する第３
の保持部材１２２を含む、前記レールは３つの位
置でのみ拘束され、第４位置についてはレールの
間の不整合を補償するように自然の位置をとるよ
うにしたことを特徴とするウエーハ設置装置。

３３ 請求の範囲第３２項記載の装置において、
前記第１の保持部材１２０は固定され、前記第２
と第３の保持部材１２３，１２２は自在に取り付
けられていることを特徴とするウエーハ設置装
置。

発明の背景 この発明は、物体の自動高精度位置ぎめ、例え
ば半導体ウエーハをホルダーないしボートに位置
ぎめないし設置する装置に関する。

半導体ウエーハの面に汚れがつからいようにし
て、ウエーハをプラスチツク・ボードより（ウエ
ーハを拡散炉に導入する）クオルツ・ボートに、
あるいはその逆の移送を迅速に行うことが望まれ
る。上記の汚れは、ウエーハをクオルツ・ボート
に設置する際に、しばしばウエーハが受入用のス
ロツトとこすり合うために生じる。これらのスロ
ツトはウエーハ自体より若干幅が広いだけである
ため、このようなこすりを生じないようにして充
分正確に設置することは困難であつた。汚れは、
移動を行う装置内部の部品のこすれやすべりから
も生じ得る。

アームやリセプタクル等（例、ロボツトの要
素）の移動を正しい位置間で再現性良く（即ち、
一時的に離れた後同じ場所に戻ること）できるこ
とが望まれる。半導体ウエーハを移動させる装置
にあつては、ウエーハ・ボートとウエーハ移送ア
ームを正確に動かさなければならない。

発明の概要 一側面における本発明の特徴によれば、支持部
材（パドル）と、支持部材により要素（例えば半
導体ウエーハー）が位置ぎめされる既知の形状変
化部（例えばスロツト）として認められる既知の
位置との整合を検出するセンサーが支持部材に設
けられる。

好適実施例では、検出は位置ぎめに先立つて行
う。検出を行うには、エネルギー・ビーム（例、
光）を、半導体ウエーハのホルダーに形成したス
ロツトと交差する径路に沿つて通過させる。セン
サーの出力を処理して、ウエーハ・パドルが整合
していて支持されているウエーハーがスロツトの
中心にはめられるような位置にホルダーがあるか
否かを判定する。これらの整合位置情報を記憶
し、後で実際にウエーハを移動するときに用い
る。ホルダーの２つのレールの各々のスロツトを
検出する２つのセンサーがウエーハ・パドルに設
けられる。パドル中央に設けられた鏡がパドルの
外方部に配置された光源とセンサー間の光を反射
する。実際には中央部のみがボートの内部に入る
構成である。

他の面での本発明の特徴によれば、ウエーハ・
パドルはアルミニウムにテフロンを成層した構造
である。好適実施例では、アルミニウムは溝つき
でその内に管がつまつていて、この管により真空
をテフロン表面の開口に与える。

他の面での本発明の特徴によれば、トラツクの
上、下面に設けたローラの組でトロリイを支持
し、可撓性素子でローラをトラツク面に対して圧
接させる。好適実施例では、このようなトラツ
ク／トロリイ装置を用いてウエーハ・ホルダを支
持し、ウエーハパドルに対して並進させる。２重
の組の上述のトラツクとトロリイによりウエー
ハ・パドルは平面内を正確に並進する。ステツ
プ・モータの駆動するチエインとスプロケツトが
あり、スプロケツトに結合したエンコーダでトロ
リイの位置を測定する。

他の面での本発明の特徴によれば、半導体ウエ
ーハのクオルツ・ボートを保持するため、その２
つの上部レールをレールをはめる溝（凹部）によ
る３点と、溝（凹部）なしの平らな面を第４点と
して２つのレールを把持することにより、レール
間に不整合があるボートでも取扱える。

本発明の種々の側面は数多くの利点を有する。
センサーをウエーハ・パドル自体に設けたことに
より、パドル又はウエーハー・ホルダの絶対位置
を知る必要がなくなり、したがつて製造公差の要
件がそれほどきびしくなくて足り、時間や環境の
変化による変動にも自動的に対応できる。スロツ
トの壁をこすることなくウエーハをホルダー・ス
ロツトに入れることができるから粒子による汚れ
の発生を避けることができる。ウエーハ・ホルダ
とパドル・アームは、移動機構からの汚れを発生
することなく、精度よく所定の位置間を並進す
る。ウエーハの載置とピツクアツプを無衝撃で行
つているため、ウエーハ縁からの粒子のはげおち
を防止でき、汚れをさらに少なくできる。そりの
あるウエーハは、本発明の真空ピツクアツプによ
り処理でき、ボートのひずみは本発明のボート保
持装置により対処できる。

本発明のその他の特徴、利点については好適実
施例についての以下の記載及び請求の範囲から明
らかである。

好適実施例の説明 以下、本発明の好適実施例を説明する。

図 面 第１図は好適実施例の若干線図風の透視図、 第２図はカバーを取り外した好適実施例の一部
を切り欠いた図、 第３図は好適実施例の一部を切欠いた、平面
図、 第４図は第３図の線４−４に沿う断面図、 第５図はクオルツ・ボートとその保持装置の透
視図、 第６図はプラスチツクボート、その保持装置、
及びウエーハ整合機構の透視図、 第７図は代表的なウエーハ、 第８図はウエーハ操作パドルの透視図、 第９図は吸引開口と光学位置系を示すウエーハ
操作パドルの断面図、 第１０図は第９図の線１０−１０に沿う断面
図、 第１１図はクオルツ・ボート、ウエーハ操作パ
ドル、の一部を切欠いた平面図であつて、線図で
示すレンズ、光フアイバ系、光源、光スロツト検
出装置のセンサーを含む図、 第１２ａ図と第１２ｂはウエーハ操作パドルと
アームの平面図で、アームを２つの異なる角度位
置で示したもの（第１２ｂ図はアームの一端の部
分図）、 第１３図はプラスチツクとクオルツボートのト
ロリイ駆動機構の平面図、 第１４図は第１３図の線１４−１４に沿う断面
図、 第１５図はウエーハ操作パドルとウエーハ整合
機構を示すプラスチツク・ボートの断面図、 第１６図はウエーハを無衝撃で載置し、ピツク
アツプする機構の線図である。

構 造 第１図には、半導体ウエーハ１１を、プラスチ
ツク・ボート１２へ、及びプラスチツク・ボート
１２よりクオルツ・ボート１４（拡散炉へ入れる
ときにウエーハーを支持するボート）へ運ぶウエ
ーハ移動装置１０が示されている。

装置１０にはベース１６（この上にカバー１８
が置かれる）ボートを移動するためのトロリイ２
０，２２及びウエーハ移動アーム３２がある。

トロリイ２０，２２はカバー１８のスロツト２
４，２６を通つて延びている。スロツトの両側に
沿つて唇状部２１が設けられる。トロリイ２０
は、クオルツ・ボート１４を支持する上端プラツ
トホーム２８を有する。トロリイ２２は、プラス
チツク・ボート１２を支持する、上端プラツトホ
ーム３０を有する。

両トロリイ２０，２２はトロリイの上下方部
（第１４図にトロリイ２２について示す）間にボ
ルト止めされる溝状部材１１６を含む。ドリツ
プ・シールド１１８は、カバー１８に取り付けら
れ、部材１１６の形成する溝状開口部内に配置さ
れる。溝状部材１１６と、ドリツプ・シールド１
１８と唇状部２１とにより、洗浄液がカバー１８
に漏れるのを防止する。

ウエーハー移動アーム３２はカバー１８のスロ
ツト３８を通る垂直アーム３４，３６に取り付け
られる。直角部材４０を介してアーム３２はアル
ミニウム・ウエーハ・パドル４２に連結される。
ウエーハパドル４２はその中央の脚４６にウエー
ハーをつかむための４つの吸引開口１５４があ
る。各真空開口１５４には、開口を囲む画ぶち状
の盛上部（0.010インチの盛上り）がある。開口
と盛上部は、ウエハーを中央より縁寄りでつかむ
よう配置されている。

第８図と第１０図を参照するに、パドル４２に
は中央脚４６の片面に成層されたテフロン・シー
ト１３がある。（接着しやすいようエツチングさ
れた）テフロン・シートは（ニユージヤージー
州、ウエイン、ケムプレスト社の）ケムグリツ
プ・エポキシ接着剤でアルミニウムに接着され、
次いで所望の厚さ（約0.020インチ）に加工され
る、中央脚４６の厚さは約0.12インチである。こ
の小さな寸法であればパドルを、スロツトにウエ
ーハをはめることのできるボートの端部のごく近
くまで動かすことができる。吸引管１６４はテフ
ロンシートを接着する前に、アルミニウムの溝を
挿入する。真空付属品、真空ライン（図示せず）
により吸引管１６４を真空源につなぐ。４つのソ
レノイド・バルブと４つのセンサー（図示せず）
が各真空ラインごとに設けられていて、各開口１
５４の真空状態を個々に制御し、検出する。

真空タンクが主真空ラインに接続されており、
これは、主真空源の故障時に主ソレノイド・バル
ブを介して２つの開口１５４の真空度を維持する
のに用いられる。

真空ラインの圧力センサーは２つの開口の真空
度、即ちウエハーを確実につかめる状態か否かを
指示する情報を与える。残りの２つの開口のバル
ブは次いで閉じ、真空タンクにより、この残りの
２つの開口のみの真空が維持される。タンクは、
つかんでいたウエーハをボートに乗せるまでの間
真空を維持することができる。

第１３図にはクオルツ・ボートのトロリイ２０
の駆動機構を示してある。サーボ・モータ４８は
はすばカツプリング５１を介してスプロケツト４
９に結合している。チエイン５５（本書で述べる
他のチエインとしてはウインフレツド・エム・バ
ーグ社製のケーブル・チエイン・ベルトがあり、
このベルトはバツクラツシユがなく、延性がほと
んどない）が（他のスプロケツトと同様にベアリ
ングで支持される）スプロケツト４９とスプロケ
ツト５３間に懸かる。固定下方プレートと可調整
上方プレート（図示せず）がスプロケツト４９と
５３を支持し、一方のスプロケツトを他方のスプ
ロケツトに対して動かすことにより、チエイン５
５の張りを調整できる。スプロケツト５３はクラ
ツチ装置５７とはすばカツプリング５２を介して
スプロケツト５０に結合している。トロリイ２０
はアルミニウム・トラツク１１０（第２図）上に
置かれ、スプロケツト５０と５６間に懸つている
チエイン５４に結合される。スプロケツト５０，
５６の支持体はＺ軸（第２図）に沿つて移動可能
でチエイン５４の張りを調整できる。トロリイ２
０は、トロリイとチエインにボルト止めされた可
撓性の留め具２０１により、チエイン５４に結合
する。増分光エンコーダ６０ははすばカツプリン
グ６１を介してスプロケツト５６に結合する。冗
長増分形光エンコーダ４７を設けることができる
（はすばカツプリング４５０を介してスプロケツ
ト５０に結合される）。エンコーダ６０はトロリ
イ２０のＺ方向の移動について、0.0003インチの
分解能をもつている。

第１３図にはプラスチツク・トロリイ２２の駆
動機構も示されている。サーボモータ６２ははす
ばカツプリング６５を介してスプロケツト６３に
結合している。チエイン６７がスプロケツト６３
とスプロケツト６９間にかかる。チエイン６７の
張りはチエイン５５と同様の仕方で調整できる。
スプロケツト６９はクラツチ装置７１とはすばカ
ツプリング６６を介してスプロケツト６４に結合
している。トロリイ２２はアルミニウムトラツク
１１２（第２図、 第１４図）上に置かれ、スプロケツト６４と７
０間にかかるチエイン６８につながれる。スプロ
ケツト６４と７０の支持体はＺ軸方向に移動で
き、チエイン６８の張りを調整できる。トロリイ
２０はトロリイ２２がチエイン５４につながれる
のと同様の仕方でチエイン６８につながれる。増
形光エンコーダ７４がはすばカツプリングを介し
てスプロケツト７０に結合される。クラツチ５７
と７１は、故障時に、トロリイが（ウエーハをパ
ドルに過度の圧力をかけることにより）ウエーハ
を破壊するのを防止する。クラツチのすべりのた
めにサーボ・モータとトロリの関係はずれるが、
エンコーダ６０，７４とトロリイの関係について
は、エンコーダがトロリイを駆動するスプロケツ
トに直結しているため、影響がなく、クラツチに
すべりが生じた場合にトロリイの位置情報がそこ
なわれることはない。

第２図と第３図にはウエーハ移動アーム３２の
支持機構を示してある。垂直軸３４，３６は垂直
アルミニウム・トラツク７８に取り付けられたト
ロリイ７６に取り付けられている。アーム３２を
Ｘ，Ｙ方向に動かすため垂直トラツク７８は、支
持部材８４によりベース１６に強固に取り付けら
れた水平アルミニウム・トラツク８２に取り付け
られたトロリイ８０に取り付けられる。

第２図、第３図及び第４図には、ウエーハ移動
アーム３２の駆動機構が示されている。ステツ
プ・モータ８６がクラツチ９０を介してスプロケ
ツト８８に結合する。チエイン９２がスプロケツ
ト８８と９４との間にかかる。スプロケツト９４
は垂直部材３００を貫通するシヤフト９８を介し
てスプロケツト９６と結合する。チエイン１００
は、スプロケツト９６，１０２，１０４，１０６
に巻かれ、カツプリング１０７を介して垂直アー
ム３４に結合する。垂直アーム３４を並進させる
ためチエイン１００を動かすカツプリング１０７
には、アーム３４に取り付けられたブロツク１１
１の対応する穴に入れられるチエイン１００に取
り付けられたピン１０９がある。パドルの垂直と
水平運動（ＸとＹ方向の運動）は、カツプリング
１０７を介して垂直アーム３４に結合するチエイ
ン１００を駆動するステツプ・モータ８６により
制御される。ブロツクの対応する穴に挿入された
ピン１０９は、アーム３４の運動がＸ方向からＹ
方向に、あるいはＹ方向からＸ方向に変わるとき
に自由に回転する。キヤリツジ７６が垂直運動を
可能ならしめるトラツク７８に乗りキヤリツジ８
０が水平運動を可能ならしめるトラツク８２に乗
る。

第５図を参照するに、クオルツ・ボート１４を
支持するテフロン支持部材１２０，１２２，１２
４，１２６はプラツト・ホーム２８に取り付けら
れる。プラツト・ホームの一端に位置する部材１
２６は固定されるが他端に位置する部材１２４は
プラツトホームに自在に取り付けられる。部材１
２４，１２６は一方の下部ボート・レール１３０
の両端と係合する。プラツトホーム２８の裏側に
位置する部材１２０は部材１２０を固定するアル
ミニウム背面１２１を有し、一方、前面に位置す
る部材１２２，１２３はベースにばね鋼撓み材を
介してプラツトホームに可変に取り付けられる。
固定部材１２０には上部ボート・レール１２８と
平行でこれと係合可能な凹部２０２と、クオル
ツ・ボートの中央バンド１３４と整合する垂直切
欠２０４が形成される。可撓部材１２３には中央
バンドの一方の側にある上部ボート・レールと平
行でこれと係合状態な凹部２１０が形成される。
可撓部材１２２には上部レールと係合する凹部は
ないが、代りに平らで先細の面がある。凹部がな
いため、上部レール調整部材１２２の凹部なしの
面に沿う任意の位置と合わせることができこれに
より２つの上部レール間の角度的な不整合を調整
できる。これにより、上部レールは他の支持部材
の凹部にピツタリとはまることになる。全ての部
材に凹部を設けた場合は、レール間が整合してい
ないボートは全ての凹部にはまらなくなり、どの
凹部により支持されているのか予想できない。こ
こに示す３点構成の場合には、レールは常に部材
１２０と１２２に形成された３つの凹部にピツタ
リとはまるから、正確に、再現性よくボートの位
置ぎめを行うことができる。

支持部材と整合するクオルツ・ボート１４は、
２つの上部レール１２８と１つ又は２つの下部レ
ール１３０を有する。上部レールにはウエーハ１
３０を受入れるスロツト１３２が形成されてい
る。レールは３つの半円バンド１３４と２つの端
部材１３６により相互に連結され、互に平行にさ
れる。ウエーハはスロツトに入れられ下部レール
に支持される。２つのスロツト付の上部レール間
には、ボートの製作時の誤差あるいは拡散炉での
ボートのそりのために、通常ずれがある。このず
れないし不整合はＺ方向に沿う相対的なずれにす
ぎない場合もあるが、通常は、ウエーハをスロツ
トの壁をこすることなく２つのスロツトに挿入さ
せるためには、ウエーハをＹ軸を中心として回転
させる必要がある。

第６図にはプラスチツク・ボート１２の支持部
材を示してある。アルミニウム・チヤンネル部１
３９はプラツトホーム３０の各端に位置し、可撓
性の部材１３８，１４２を支持する。部材１３
８，１４２はテフロンでばね鋼プレート１４３を
介してチヤンネル部１３９に取り付けられる。プ
ラツトホーム３０の中央部に位置するアルミニウ
ム・チヤンネル部１４１は両ボート１２間に位置
する固定テフロン支持部材１４０を支持する。支
持部材１３８，１４０，１４２はボートの両端に
位置する溝１４５内を摺動する。部材１３８，１
４２の可撓性によりボートは所定の位置で確実に
支持され、一方、部材１４０の剛性により、プラ
ツトホームに対するボートの正確な位置ぎめを保
つことができる。プラスチツクボート１２は、ウ
エーハを受入れるため、開口した底部と側部スロ
ツト１４４を有する。

整合ローラー１４６，１４８はプラツトホーム
３０の上面を長さ方向に沿つて延び、ボートの開
口した底部を介してウエーハと接触可能である。
第１５図に示すようにローラ１４６はチエイン１
５２を介してモータ１５０と結合している。

第８図と第１１図に示すように、ウエーハ・パ
ドル４２は中央脚４６と２つの外方光脚１５６を
有する。赤外線のLEDパルス光源４００（テキ
サス社のTIL３１による約10000パルス／秒、パ
ルス持続時間約10マイクロ秒）からの光はレンズ
４０１、光フアイバー束４０２（アーム部材１６
８の空胴を通る）、及びパドルのレンズ４０３を
通る。鏡１６０で反射した光はレンズ４０５で受
光され、もうひとつの光フアイバー束（図示せ
ず）、もうひとつのレンズ（図示せず）を通つて
赤外線センサー（テキサス社のTI８１、図示せ
ず）に至る。パドルの両側には同一構成の光源レ
ンズ、光フアイバー束及びセンサーが用いられ
る。光源と光フアイバーのセンサー端にあるレン
ズは光源からの光を束に集光し、束からの光をセ
ンサーに集光させる。パドルのレンズは光ビーム
がほぼスロツトの場所に集光し、その場所におけ
るビーム幅を最少にしてスロツト中央を識別する
能力を上げるものとする。

鏡６０は断面が台形である。台形の狭い底部が
光を反射し、わずかに約0.030インチの幅であつ
て同一幅の光ビームのみを反射する。（台形断面
の傾斜脚に対応する）鏡の隣接面は他の光を反射
する。

光ビームはスロツトのところで最も狭くなるよ
う集光されるため、スロツト中央を識別する能力
が高い。かかる場所でのビーム幅はスロツト幅と
同程度であり、スロツト幅の150％より広くては
ならない。

パドルアームがXY平面を動く場合に光フアイ
バー束が連続的に曲げられることを避けるため、
光フアイバー束の両端をアームと一緒に動かし、
パドルが降下してクオルツ・ボート内の測定位置
にきたときにのみ光源とセンサーと整合させる。
他のパドル位置では光測定は不要であるから束は
光源とセンサーからずらす。

第９図にパルス光源４００、光フアイバー束４
０２とセンサーの整合された状態を示す。光フア
イバー束４０２はアーム部材１６８の空洞を通る
が、パルス光源４００とセンサーは上述のパドル
がクオルツボート内の測定位置にきたときのみ整
合するようにするため、アームには取り付けられ
ていない。しかし、その位置は整合状態を確保で
きればどこに取り付けられてもよい。

第２図、第４図、第１２図を参照するに、回転
アーム３２をＹ軸のまわりに回転させてウエーハ
を回転させる機構を示してある。ウエーハ移動ア
ーム３２は中実部材１６６と中空部材１６８より
成る。モータ１７０は部材１６６のスロツト１７
６を貫通するピン１７４（第１２図）を有するカ
ム１７２に結合する。部材１６６はパドル４２を
支持する部材１４０に強固に取り付けられる。部
材１４０と１６８は部材１６６とパドル間のＹ軸
回転を可能とするばね鋼撓み材１４１を介して取
り付けられる。

第１６図に示すのは、ウエーハを激しく置いた
（あるいはもち上げた）場合にウエーハの縁より
ウエーハの破片が飛んで汚れが生じるのを避ける
ため、クオルツ・ボートに対しウエーハをゆるや
かに載置し、ボートより持ち上げる機構である。
真空作動アクチユエータ４１０とばね４１２はピ
ボツト・アーム４１４の一端に取り付けられ、こ
れらは図示しないが、垂直アーム３６又はトロリ
イ７６に支持される。摩擦なしのダンパー４１６
はウエーハ移動アームの部材１６８の遠端に取り
付けられる。ダイパー４１６と部材１６８を結合
するロツド４１８は拡大部４２０がピボツト・ア
ーム４１４と接触するまで自由にピボツトアーム
を通つて摺る。

ゆるやかな載置を行うには、まずアクチユエー
タ４１０を作動してアーム４１４を下方に引つぱ
つてウエーハ移動パドルを若干持上げ、ついでパ
ドルが載置の場所にきたら、アクチユエータ４１
０を解放すると、ばれ４１２の力の下で迅速にア
ーム４１４を上方に動かし、パドルの下方への運
動がダンパー４１６の力のみにより抵抗を受ける
ようにする。

ゆるやかに持ち上げるには、真空アクチユエー
タを作動するだけでよい。ダンパー４１６はアク
チユエータの下方運動に抵抗するためパドルをゆ
つくりと持ち上げることができる。ゆるやかな載
置と持上げを行う際のパドルの垂直運動は100な
いし200ミル程度であり、この運動に要する時間
は約1/2秒である。アーム部材１６８の遠端にあ
る可調整釣合錘１８４は調整によりパドル（ウエ
ーハを積んだ状態で）の下方への衝突の力を約50
グラムにする。真空ラインにある手動で可調整の
可変流量バルブは上昇、降下の速度を調整する。

第１４図を参照するに、アルミニウム・トラツ
ク１１２は、トラツク７８，８２，１１０の代表
例であるが、その上部と底部に沿つて長さ方向に
延びぬ傾斜面１８８が設けられている。トロリイ
２０はトロリイ２２，７６，８０と同様に、ロー
ラーバー１８９を介してトラツク１１２上に支持
される。各バーは45度の傾斜面１８８上に置かれ
た一対のアルミニウム・ローラ１９０を有する。
各ローラー１９０はローラー・バーにプレスばめ
され、止ねじにより保持された固定シヤフトのま
わりを回転する。シヤフトのスペーサによりロー
ラー１９０とローラー・バー１８９間の接触は防
止され、一方、止め輪がローラをシヤフトに保持
する、ローラはキヤリヤを一方のローラ・バーに
結合する平行なばね鋼撓み材１８５，１８７の作
用により、トラツクの面１８８と圧接する。トロ
リイ２０，２２，７６，８０に設けられた、平行
なばね鋼撓み材１８５，１８７は平行四辺形とし
て働き、スロツプやバツクラツシユなしで、変動
を吸収し、トロリイの傾きを防止し、運動の損失
なしでトロリイをトラツク上に支持する。底面１
８８は、撓み材が底面の変動を吸収するため、底
面１８８ほど正確に加工する必要はない。ボー
ト・トロリイ２０，２２には調整機構（図示せ
ず）が設けられており、ボート支持機構とトロリ
イ間の垂直調整と傾きの調整（ＸとＹ軸のまわ
り）を行う。

動 作 ウエーハ１１を積載した２つのプラスチツクボ
ート１２を洗浄し、次いでトロリイ２２のプラツ
トホーム３０に置き支持部材１３８，１４０によ
り所定の位置に保持する。

プラスチツクボート１２の下にあるローラ１４
６に結合したステツプ・モータ１５０を短時間作
動して、ローラ１４６を回転し、ウエーハの平ら
な側面１９２が全て下方を向く（即ちプラツトホ
ーム３０と平行になる）までウエーハ１１を回転
させる。ローラ１４８は自由に動き、ウエーハを
所望の位置に案内するのを容易にする。ローラ１
４６はウエーハの平らな側面が下方を向くとウエ
ーハの回転を停止させる。ステツプ・モータ１５
０の作動時間は全てのウエーハが所望の位置に達
するのを確保する長さにする。

空のクオルツ・ボート１４をプラツトホーム２
８に置き、部材１２０，１２２，１２４，１２６
でその場所に保持する。パドルをボートまで下
げ、トロリイ２０を動かしてパドルにスロツトを
通過させる。パドルの高さは、その高さに光路が
達してスロツト位置での光センサー出力に変動が
常に生じるところに調整する。この調整は移動を
行うごとにする必要はない。クオルツ・ボートの
支持部材により、クオルツ・レールとスロツトは
常に同一の高さになるからである。

空のクオルツ・ボート１４の上部レールにある
スロツトの位置を測定するため、ウエーハ・パド
ル４２の空のクオルツ・ボートの内部の一端に動
かす。パドルの中央脚４６が上部レール間を通
り、一方、光脚１５６はボートの外側に沿つて通
る。次いでクオルツ・ボートのトロリイ２０を前
進させ、パドルを（約１インチ／秒の速度）で動
かして支持部材１２３（凹部２１０を有する支持
部材）に最も近いボートの端近くの５つのスロツ
ト１３２を通過させる。側定はこの端で行う。と
いうのは、この位置でのみ両ボートレールは既知
の垂直位置にあることが確保されるからである
（他端では、レールの一方が不整合のため高くな
りすぎたり、低くなりすぎたりしてスロツトセン
サーが満足に作動しない。） スロツト１３２の位置は、光センサーの光強度
の変化を検出することによつて決定できる。光源
からの光は鏡１６０で反射してセンサーに達す
る。この光路は、第９図に示すようにスロツト１
３２が光路と整合していないときは遮断される。
各スロツトの正確な中央部で透過光が最大とな
る。パドルと10個のスロツト（各レールに５つ）
間の位置の整合は、エンコーダ６０と光センサー
の出力から判定できる。この10個の位置情報を処
理して、パドルに担持されるウエーハをスロツト
と整合させるのに必要な回転角度θ（第１２ａ図）
を求める。全てのスロツトに対して、ひとつのウ
エーハ回転角度だけで一般には充分である（２つ
の上部レール間のスロツト間隔のばらつきはレー
ルの長さ方向のずれに比較してずつと小さいから
である）が所望なら、各スロツト対ごとに個別に
ウエーハ回転角を求めてもよい。

ウエーハの不整合角度θを出したら、パドル４
２をＹ軸のまわりにその角度だけ回転させる。こ
れを行うには、ステツプモータ１７０を回転させ
て、カム１７２を回転させ、ピン１７４（第１２
ａ図、第１２ｂ図）をアーム３２の部材１６６に
あるスロツト１７６内を長手方向に移動させる。
これにより、パドル４２には固定されているが部
材１６８にはばね鋼撓み材１４１により可動に取
り付けられている部材１６６は、部材１６８に対
してＹ軸のまわりを回転する。

角度修正の精度を調べるため、パドル４２を再
び動かしてクオルツ・ボート１４に通す。再びエ
ンコーダ６０の出力を記録し、最大光量の位置か
ら整合位置と判定する。

新しい組の位置が充分な整合を示すなら、ウエ
ーハの移動を開始する。

整合が不充分であれば、新たにウエーハ回転角
度を求め、ステツプモータ１７０を作動して、パ
ドル４２を新しい角度に位置ぎめし、再びクオル
ツボートに通す。この手順を、正しい整合が得ら
れるまで何回か繰り返す。正しい整合が得られな
い場合はオペレータにエラー表示する。整合に関
する最終チエツクとして、ボートの実質上全ての
スロツトに通し（各端にある１又は２つのスロツ
トは光で観察できないが、他のスロツト位置を基
にしてその位置を算出することがよりウエーハを
充填できる）、エンコーダ６０と光センサーの出
力より、各スロツト対について、ウエーハが充分
スロツトの中央近くで受入れられていてウエーハ
の縁とスロツトの壁間のこすりが生じないように
なつているか判定する。バツク・レールの全ての
スロツトが検出されそれらの中央がこすりなしの
状態となるよう位置ぎめされなければならない。
フロント・レールについては全てのスロツトを常
に検出する必要はない。これは、レールの不一致
のために往々にしてフロント・レールのスロツト
がセンサーが検出できる位置より高すぎたり、低
くなりすぎたりするためである。したがつて移動
を決定するに際して、全てのフロントスロツトが
検出される必要はない。

ウエーハの移動では、まず、パドル４２を、第
１のボートの一端と第１のウエーハ間にある２つ
のプラスチツクボートの第１のボートに動かす。
このパドル位置は全たに移動について同じであ
る。オープニング１５４に吸引力を与える外部の
真空源を作動し、圧力センサー（図示せず）によ
り４つの真空開口のひとつが、第１のウエーハと
この開口を囲む盛上り部１５との接触により完全
に又は部分的に閉じたことが検出されるまで、ト
ロリイ２２を前進させる。次いでトロリイ２２の
速度をただちに落とし、少なくとも２つの上部開
口とひとつの下方開口が閉じたら、トロリイを完
全に停止させる。かかる３点ウエーハ、ピツク・
アツプにより、ウエーハには（全ての４つの開口
でウエーハに力を加える場合に生じる）屈曲応力
は生じない。オープニング１５４の吸引力で第１
のウエーハを保持するパドル４２を、次いで上昇
させ、すでにトロリイ２０により第１のウエーハ
を受け入れる正確な位置に位置ぎめされているク
オルツ・ボート上に移送し、さらにクオルツ・ボ
ートのところまで降下させる。ウエーハを無衝撃
でクオルツ・ボートに載せるため第１６図に示す
無衝撃載置機構を作動し、パドルの最終降下をダ
ンパー４１６で制御する。次いで真空オープニン
グ１５４の吸引を停止し、クオルツ・ボートを若
干動かし、パドルからウエーハを離す。パドルを
クオルツ・ボートより上昇させプラスチツク・ボ
ートに戻す。

全てのウエーハがクオルツボートに渡されるま
で上記の移送手順を繰り返す。

クオルツボートからプラスチツク・ボートへの
移送は、無衝撃載置の代りに無衝撃ピツク・アツ
プにより、逆の手順でなされる。

センサーとして、(1)１つ又は２つのプラスチツ
クボートがトロリイ２２に載せられているか、(2)
クオルツ・ボートにウエーハが入つているか否か
（センサーブロツク４２２の赤外線光源／センサ
ー及びボートを通るＺ方向に沿う光路（第５
図））、(3)プラスチツクボートにウエーハが入つて
いるか否か（クオルツ・ボートのと同様な赤外線
光源／センサー）(4)クオルツ・ボートは載置され
ているか否か（ブロツク４２０にあり、Ｚ軸に沿
つて検出し、クオルツ・ボートにより遮断される
赤外線光源／センサー）、を検出するものがある。

クオルツ・ボートのスロツトは約0.030インチ
幅であり、ウエーハは約0.025インチ幅である。
ウエーハの縁をスロツトの中心に正確に整合させ
ることにより、挿入時にウエーハがスロツトにこ
すられる事態は生じず、こすりによる汚れの発生
を避けることができる（こすりのためにウエーハ
とボートより飛び散つた粒子がウエーハに溶着す
るおそれがある）。

スロツトに挿入後、すべてのウエーハが一方向
（Ｘ軸のまわり）に等しく傾くようにするため、
高さ可調整の脚（図示せず）を利用して装置をＸ
軸より約15度傾かせることができる。

パドルに真空開口を設けているので、そりのひ
どいウエーハ（例、ウエーハの径１インチにつき
１ミル）でも支持することができる利点がある。
真空開口のまわりを盛り上げているのでウエーハ
はパドル面から離れて支持され、多少のそりがあ
つてもウエーハをパドルの残りの部分に接触させ
ることなく支持でき、そりに対する余裕がある。
真空開口をウエーハの周辺近くに配置してあるの
で、ウエーハの縁の位置でのそりの影響を軽く減
できる、というのは、（パドルに対して既知の位
置でウエーハを支持する）真空開口とウエーハ縁
との距離が短いため、そりのために縁が大きく変
位することはあり得ないからである。これと対照
的に、ウエーハをその中央で支持する場合だと、
ウエーハの縁の位置が大きくばらつくことになる
（このため、ウエーハの縁をボートのスロツトに
位置合せすることが困難になる）。５インチ（125
mm）のウエーハではかなりのそりを受けやすい
が、本装置はそのようなウエーハでも問題なく取
り扱える。

スロツトの測定またはウエーハの移送に先立
ち、装置を較正工程（電源をいつたん切つてから
再度入れることにより開始する）に通す。この工
程では（他の全ての動作と同様コンピユータの制
御の下で行なわれる）、電源と真空が正常かどう
かをチエツクし、種々のステツプ・モータをサイ
クル運転する。２つのトロリイを駆動するステツ
プ・モータを一方の限度位置まで駆動し、モータ
の絶対計数基準として各モータのカウンタをゼロ
に設定する。ウエーハ角度ステツプ・モータもサ
イクル運転してその上下限に動かし、次いでその
中心位置に設定する。ウエーハ・アーム・ステツ
プ・モータ（アームをXY平面で運動させるモー
タ）も通常のリセツト位置に設定する。フロン
ト・パネルには、装置の起動／停止とウエーハ移
送の起動／停止を行うボタン（図示せず）が設け
られる。後者は非常時に移送を停止するのに用い
る。

移送の起動ボタンを押すと、センサー出力がチ
エツクされ、載置されているプラスチツク・ボー
トの数（１か２か）と、クオルツ・ボートが載置
されているか否かを判定する。ウエーハがクオル
ツ・ボートとプラスチツク・ボートのいずれかに
入つているかの検査も行う。この情報より装置に
ウエーハの移送の方向を送らせる。ウエーハが両
方の場所にある場合にはエラー表示を（例えばフ
ロント・パネルに数値エラー・コードを表示する
ことにより）行う。

プラスチツク・ボートよりクオルツ・ボートへ
の移送では、クオルツ・トロリーを中心に置き、
パドルをスロつト検出のため所定の高さまで降下
させる。次いでクオルツ・ボートを並進させてパ
ドル／センサーをボートの一端にもつてくる。こ
こでパドル回転角度θの決定手順を繰り返す：(1)
５対のスロツトに対してパドル／スロツト整合位
置を測定する、(2)パドルを回転させ不整合を修正
する、(3)回転後、スロツト／パドルの整合を検査
する、(4)最良の整合回転角度が得られるまで手順
を繰り返す。

その他の実施例 その他の実施例は、後述の請求の範囲内にあ
る。例えば、装置を、異なる大きさのウエーハや
異なる形態のボートに適合するよう容易に変形で
きる。パドルにセンサーを付加して、クオルツ・
ボートの下部レールのスロツト位置を検出させる
ことができる。トロリイ・トラツクに異なる種類
の面を設けてもよい。例えば、面１８８の代り
に、夫々、上、下のトラツクに取り付けられたプ
ラスチツクバーを使用することにより、運転がよ
り静かになり、摩耗も少なくなる。センサーを追
加して、ウエーハの前面又は裏面であるかを検出
することにより、ボートが後向きに設置されてい
るかどうかを検知できる。