JPH0648575A - ウェーハ移動装置 - Google Patents

ウェーハ移動装置

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JPH0648575A
JPH0648575A JP3312767A JP31276791A JPH0648575A JP H0648575 A JPH0648575 A JP H0648575A JP 3312767 A JP3312767 A JP 3312767A JP 31276791 A JP31276791 A JP 31276791A JP H0648575 A JPH0648575 A JP H0648575A
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wafer
vacuum
boat
paddle
opening
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JP3312767A
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Richard F Foulke
ファウルク，リチャード・エフ
Steven M Lord
ロード，スティーブン・エム
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PUROKONIKUSU INTERNATL Inc
Original Assignee
PROCONICS INTERNATL Inc
PUROKONIKUSU INTERNATL Inc
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Publication date
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    • B65G47/74—Feeding, transfer, or discharging devices of particular kinds or types
    • B65G47/90—Devices for picking-up and depositing articles or materials
    • B65G47/91—Devices for picking-up and depositing articles or materials incorporating pneumatic, e.g. suction, grippers
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェーハの表面に汚れがつかないよう
にして、ウェーハをプラスチック・ボートから（ウェー
ハを拡散炉に導入する）クオルツ・ボートに、あるいは
その逆の移動を迅速に行う。 【構成】 夫々、ウェーハ（１１）の中心よりウェーハ
の縁の近くに配置された少なくとも２つの開口（１５
４）を形成してあるウェーハ・ピック・アップ素子と、
ウェーハを前記ウェーハ・ピック・アップ面に吸着させ
るため前記開口に大気圧より低圧又は真空を与える装置
と、より成り、ピック・アップ素子に対するウェーハの
縁の位置がずれないようにしてウェーハをピック・アッ
プできるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハを自動
的に移動させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
ウェーハの表面に汚れがつかないようにして、ウェーハ
をプラスチック・ボートから（ウェ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動を迅
速に行うことが望まれる。上記の汚れは、ウェーハをク
オルツボートに設置する際に、しばしばウェーハが受入
用のスロットとこすり合うために生じる。これらのスロ
ットはウェーハ自体より若干幅が広いだけであるので、
このようなこすりを生じないようにして充分正確に挿入
することは困難であった。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。
【０００３】アームやリセプタクル等（例えばロボット
の要素）の移動を正しい位置間で再現性良く（すなわ
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。半導体ウェーハを移動させる装置にあって
は、ウェーハ・ボートとウェーハ移送アームを正確に動
かさなければならない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のウェーハ移動装
置は、夫々、ウェーハの中心よりウェーハの縁の近くに
配置された少なくとも２つの開口を形成してあるウェー
ハ・ピック・アップ素子と、ウェーハを前記ウェーハ・
ピック・アップ面に吸着させるため前記開口に大気圧よ
り低圧又は真空を与える装置と、より成り、ピック・ア
ップ素子に対するウェーハの縁の位置がずれないように
してウェーハをピック・アップできるようにする。
【０００５】また、前記開口はそのまわりに盛上部があ
り、前記ウェーハ・ピック・アップ素子の前記開口間の
領域が前記盛上部より下に位置するようにすることによ
りそりのあるウェーハをピック・アップできるようにす
るとよい。
【０００６】さらに、前記の各開口に至る真空ラインに
接続された個別の圧力センサーを有し、いずれかの開口
の圧力センサーの出力変化よりひとつの開口とウェーハ
との初期接触を検出できるようにする。
【０００７】前記盛上部はテフロンで形成されるとよ
い。
【０００８】また、前記開口は４つあり、夫々、ウェー
ハの半径方向を横切る閉口な方向に沿って延びており、
そのまわりを前記盛上部が囲む。
【０００９】さらに、前記ウェーハ・ピック・アップ素
子が支持するウェーハの平面と直角の方向に、ウェーハ
・ホルダーに対して前記ウェーハ・ピック・アップ素子
を移動させる装置と、前記圧力センサーのひとつより、
ひとつの真空開口が閉じ、ウェーハ面と接触し始めたこ
とが検出されるとウェーハの移動速度を落とす装置と、
複数の前記開口が閉じたことが検出されたらウェーハの
移動を停止する装置とを含む。
【００１０】
【作用】本発明の特徴によれば、半導体ウェーハを、そ
の中心より周辺の近くに配置した真空開口で半導体ウェ
ーハをピックアップ（持ち上げる）ことにより、ウェー
ハにそりがある場合でも、ピックアップ素子に対するウ
ェーハの縁の位置が確実に保たれる。好適実施例では、
真空開口部を盛上部で囲み、開口の内側のウェーハの中
央部が開口面より低くなるようにしているため、ウェー
ハのそった部分がパドルの残りの部分と接触することが
なく、ウェーハのそりに対する余裕がある。個々に圧力
センサーを真空開口に設けているため、１つの開口の圧
力変化を検出することでパドルにウェーハが接触し始め
たことを検知できる。ウェーハ・パドルをウェーハに対
して動かす装置は、ひとつの開口が閉じたことが検出さ
れたら、速度を低下させるように働く。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の好適実施例を説明する。
【００１２】構造 図１には、半導体ウエーハ１１を、プラスチック・ボー
ト１２へ、及びプラスチック・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。
【００１３】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５３がある。
【００１４】トロリイ２０，２２はカバー１８のスロッ
ト２４，２６を通って延びている。スロットの両側に沿
って唇状部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ットホーム２８を有
する。トロリイ２２は、プラスチック・ボート１２を支
持する、上端プラットホーム３０を有する。
【００１５】両トロリイ２０，２２はトロリイの上下方
部（図１４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。ドリップ・シールド１
１８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
リップ・シールド１１８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。
【００１６】ウエーハ移動アーム３２はカバー１８のス
ロット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４
２はその中央の脚４６にウエーハをつかむための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、ウエーハを中央より縁寄りでつ
かむよう配置されている。
【００１７】図８と図１０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ッチングされた）テフロ
ン・シートは（ニユージャージー州、ウエイン、ケムプ
レスト社の）ケムグリップ・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、スロット
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、アルミニウムの溝に挿入する。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（図示せす）が各真空ラインごとに設けられて
いて、各開口１５４の真空状態を個々に制御し、検出す
る。
【００１８】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。
【００１９】真空ラインの圧力センサーは２つの開口の
真空度、即ちウエーハ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。
【００２０】図１３にはクオルツ・ボートのトロリイ２
０の駆動機構を示してある。サーボ・モータ４８ははす
ばカップリング５１を介してスプロケット４９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
てはウインフレッド・エム・バーグ社製のケーブル・チ
エイン・ベルトがあり、このベルトはバックラッシュが
なく、延性がほとんどない）が（他のスプロケットと同
様にベアリングで支持される）スプロケツト４９とスプ
ロケット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）がスプロケット４９と５３を支
持し、一方のスプロケットを他方のスプロケットに対し
て動かすことにより、チエイン５５の張りを調整でき
る。スプロケット５３はクラッチ装置５７とはすばカッ
プリング５２を介してスプロケット５０に結合してい
る。トロリイ２０はアルミニウム・トラック１１０（図
２）上に置かれ、スプロケット５０と５６間に懸ってい
るチエイン５４に結合される。スプロケット５０，５６
の支持体はＺ軸（図２）に沿って移動可能でチエイン５
４の張りを調整できる。トロリイ２０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。インクリメント光エンコ
ーダ６０ははすばカップリング５６を介してスプロケッ
ト６１に結合する。冗長インクリメント形光エンコーダ
４７を設けることができる（はすばカップリング４５０
を介してスプロケット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、０．００
０３インチの分解能をもっている。
【００２１】図１３にはプラスチック・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
カップリング６５を介してスプロケット６３に結合して
いる。チエイン６７がスプロケット６３とスプロケット
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。スプロケット６９はクラッチ
装置７１とはすばカップリング６６を介してスプロケッ
ト６４に結合している。トロリイ２２はアルミニウムト
ラック１１２（図２，図１４）上に置かれ、スプロケッ
ト６４と７０間にかかるチエイン６８につながれる。ス
プロケット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。インクリメント形光エンコ
ーダ７４がはすばカップリングを介してスプロケット７
０に結合される。クラッチ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。クラッチ
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ットに直
結しているため、影響がなく、クラッチにすべりが生じ
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。図２と図３にはウエーハ移動アーム３２に支持機構
を示してある。垂直軸３４，３６は垂直アルミニウム・
トラック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
トラック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・トラック８２に取
り付けられたトロリイ８０に取り付けられる。
【００２２】図２、図３及び図４には、ウエーハ移動ア
ーム３２の駆動機構が示されている。ステップ・モータ
８６がクラッチ９０を介してスプロケット８８に結合す
る。チエイン９２がスプロケット８８と９４の間にかか
る。スプロケット９４は垂直部材３００を貫通するシャ
フト９８を介してスプロケット９６と結合する。チエイ
ン１００は、スプロケット９６，１０２，１０４，１０
６に巻かれ、カップリング１０７を介して垂直アーム３
４に結合する。垂直アーム３４を並進させるためチエイ
ン１００を動かすカップリング１０７には、アーム３４
に取り付けられたブロック１１１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、
カップリング１０７を介して垂直アーム３４に結合する
チエイン１００を駆動するステップ・モータ８６により
制御される。ブロックの対応する穴に挿入されたピン１
０９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。
キャリッジ７６が垂直運動を可能ならしめるトラック７
８に乗りキャリッジ８０が水平運動を可能ならしめるト
ラック８２に乗る。
【００２３】図５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１２０，１２２，１２４，
１２６はプラット・ホーム２８に取り付けられる。プラ
ット・ホームの一端に位置する部材１２６は固定される
が他端に位置する部材１２４はプラットホームに自在に
取り付けられる。部材１２４，１２６は一方の下部ボー
ト・レール１３０の両端と係合する。プラットホーム２
８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
ラッ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１２
３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ッ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には、レール間が整合して
いないボートは全ての凹部にははまらなくなり、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つの凹部にピッタリとはまるから、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１３０を受入れるスロッ
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。ウエーハはスロットに入れられ下部レ
ールに支持される。２つのスロッ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、ウエーハをスロットの壁をこすることなく２つ
のスロッ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。
【００２４】図６にはプラスチック・ボート１２の支持
部材を示してある。アルミニウム・チャンネル部１３９
はプラットホーム３０の各端に位置し、可撓性の部材１
３８，１４２を支持する。部材１３８，１４２はテフロ
ンでばね鋼プレート１４３を介してチャンネル部１３９
に取り付けられる。プラットホーム３０の中央部に位置
するアルミニウム・チャンネル部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１３８，１４２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、プラッ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。プラスチック
・ボート１２は、ウエーハを受入れるため、開口した底
部と側部スロット１４４を有する。
【００２５】整合ローラー１４６，１４８はプラットホ
ーム３０の上面を長さ方向に沿って延び、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。図１５に
示すようにローラ１４６はチエイン１５２を介してモー
タ１５０と結合している。
【００２６】図８と図１１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Ｔ
ＩＬ３１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１６８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
って赤外線センサー（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ットの場所に集光し、そ
の場所におけるビーム幅を最少にしてスロット中央を識
別する能力を上げるものとする。
【００２７】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
っ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。
【００２８】光ビームはスロットのところで最も狭くな
るよう集光されるため、スロッ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ット幅と同程度で
あり、スロット幅の１５０％より広くてはならない。
【００２９】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。
【００３０】図９にパルス光源４００、光ファイバー束
４０２とセンサーの整合された状態を示す。光ファイバ
ー束４０２はアーム部材１６８の空洞を通るが、バルス
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。
【００３１】図２、図４、図１２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のスロット１７６を貫通するピン１７４（図
１２）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。図１６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。真空作動アクチュエータ４
１０とばね４１２はピボット・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４１
６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を結合するロッド
４１８は拡大部４２０がピボット・アーム４１４と接触
するまで自由にピボットアームを通って摺る。
【００３２】ゆるやかな載置を行うには、まずアクチュ
エータ４１０を作動してアーム４１４を下方に引っぱっ
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、アクチュエータ４１０を解放する
と、ばね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。
【００３３】ゆるやかに持上げるには、真空アクチュエ
ータを作動するだけでよい。ダンパー４１６はアクチュ
エータの下方運動に抵抗するためパドルをゆっくりと持
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。
【００３４】図１４を参照するに、アルミニウム・トラ
ック１１２は、トラック７８，８２，１１０の代表例で
あるが、その上部と底部に沿って長さ方向に延びる傾斜
面１８８が設けられている。トロリイ２０はトロリイ２
２，７６，８０と同様に、ローラーバー１８９を介して
トラック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１９
０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ャフトのま
わりを回転する。シャフトのスペーサによりローラー１
９０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ャフトに保持する、ローラはキ
ャ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、トラックの面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、スロップやバックラッシュなしで、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
ロリイをトラック上に支持する。底面１８８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。
【００３５】動作 ウエーハ１１を積載した２つのプラスチック・ボート１
２を洗浄し、次いでトロリイ２２のプラットホーム３０
に置き支持部材１３８，１４０により所定の位置に保持
する。プラスチックボート１２の下にあるローラ１４６
に結合したステップ・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（即ちプラットホーム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１４６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。ステップ・モータ１
５０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。
【００３６】空のクオルツ・ボート１４をプラットホー
ム２８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ットを通過させる。パド
ルの高さは、その高さに光路が達してスロット位置での
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・レールとスロッ
トは常に同一の高さになるからである。
【００３７】空のクオルツ・ボート１４の上部レールに
あるスロットの位置を測定するため、ウエーハ・パドル
４２を空のクオルツ・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１
５６はボートの外側に沿って通る。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
ロット１３２を通過させる。測定はこの端で行う。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
ぎたりしてスロットセンサーが満足に作動しない。） スロット１３２の位置は、光センサーの光強度の変化を
検出することによって決定できる。光源からの光は鏡１
６０で反射してセンサーに達する。この光路は、図９に
示すようにスロット１３２が光路と整合していないとき
は遮断される。各スロットの正確な中央部で透過光が最
大となる。パドルと１０個のスロット（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ットと整合させ
るのに必要な回転角度θ（図１２ａ）を求める。全ての
スロットに対して、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ット間隔
のばらつきはレールの長さ方向のずれに比較してずっと
小さいからである）が、所望なら、各スロット対ごとに
個別にウエーハ回転角を求めてもよい。
【００３８】ウエーハの不整合角度θを出したら、パド
ル４２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、ステップモータ１７０を回転させて、カム
１７２を回転させ、ピン１７４（図１２ａ、図１２ｂ）
をアーム３２の部材１６６にあるスロット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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】整合が不充分であれば、新たにウエーハ回
転角度を求め、ステップモータ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ックとして、
ボートの実質上全てのスロットに通し（各端にある１又
は２つのスロットは光で観察できないが、他のスロット
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、各スロット対について、ウエーハが充分スロットの
中央近くで受入れられていてウエーハの縁とスロットの
壁間のこすりが生じないようになっているか判定する。
バック・レールの全てのスロッ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ット
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・レールのスロットがセンサ
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。したがって移動を決定するに際して、
全てのフロントスロットが検出される必要はない。
【００４２】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
のプラスチックボートの第１のボートに動かす。このパ
ドル位置は全ての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・ピック・アップにより、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１５
４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
ートに載せるため図１６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て、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ック・
ボートに戻す。
【００４３】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。
【００４４】クオルツ・ボートからプラスチック・ボー
トへの移送は、無衝撃載置の代りに無衝撃ピック・アッ
プにより、逆の手順でなされる。
【００４５】センサーとして、（１）１つ又は２つのプ
ラスチック・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っているか
否か（センサーブロック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（図５））、（３）
プラスチック・ボートにウエーハが入っているか否か
（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
（ブロック４２０にあり、Ｚ軸に沿って検出し、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・ボートのスロットは
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ットの中心に正確
に整合させることにより、挿入時にウエーハがスロット
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
より飛び散った粒子がウエーハに溶着するおそれがあ
る）。
【００４６】スロットに挿入後、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。
【００４７】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、多少のそりがあっ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
のスロットに位置合せすることが困難になる）。５イン
チ（１２５mm)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。
【００４８】スロッ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（電源をいったん切ってから再度
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ュ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ックし、種々の
ステップ・モータをサイクル運転する。２つのトロリイ
を駆動するステップ・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。ウエーハ角度ステップ・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・ステップ・モータ（ア
ームをＸＹ平面で運動させるモータ）も通常のリセット
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。
【００４９】移送の起動ボタンを押すと、センサー出力
がチエックされ、載置されているプラスチック・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
ラスチック・ボートのいずれに入っ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知らせ
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。
【００５０】プラスチック・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
ドルをスロッ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ってくる。ここでパドル回転角度θ
の決定手順を繰り返す：（１）５対のスロットに対して
パドル／スロッ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、スロット／
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。
【００５１】その他の実施例 その他の実施例は、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ット位置を
検出させることができる。トロリイ・トラックに異なる
種類の面を設けてもよい。例えば、面１８８の代りに、
夫々、上、下のトラックに取り付けられたプラスチック
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】好適実施例の若干線図風の透視図、
【図２】カバーを取り外した好適実施例の一部を切り欠
いた図、
【図３】好適実施例の一部を切欠いた平面図、
【図４】図３の線４−４に沿う断面図、
【図５】クオルツ・ボートとその保持装置の透視図、
【図６】プラスチック・ボート、その保持装置、及びウ
エーハ整合機構の透視図、
【図７】代表的なウエーハ、
【図８】ウエーハ操作パドルの透視図、
【図９】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、
【図１０】図９の線１０−１０に沿う断面図、
【図１１】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って、線図で示すレンズ、光
フアイバ系、光源、光スロット検出装置のセンサーを含
む図、
【図１２】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（図１２ｂは
アームの一端の部分図）、
【図１３】プラスチックとクオルツ・ボートのトロリイ
駆動機構の平面図、
【図１４】図１３の線１４−１４に沿う断面図、
【図１５】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、
【図１６】ウエーハを無衝撃で載置し、ピックアップす
る機構の線図である。
【符号の説明】
１１ ウェーハ １４ ホルダ １５ 盛上部 １５４ 開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロード，スティーブン・エム アメリカ合衆国サウス・カロライナ州 29228，ヒルトン・ヘッド・アイランド, オッター・ロード 119

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 夫々、ウェーハ（１１）の中心よりウェ
    ーハの縁の近くに配置された少なくとも２つの開口（１
    ５４）を形成してあるウェーハ・ピック・アップ素子
    と、 ウェーハを前記ウェーハ・ピック・アップ面に吸着させ
    るため前記開口に大気圧より低圧又は真空を与える装置
    と、より成り、 ピック・アップ素子に対するウェーハの縁の位置がずれ
    ないようにしてウェーハをピック・アップできるように
    したことを特徴とするウェーハ移動装置。
  2. 【請求項２】 特許請求の範囲第１項記載の装置におい
    て、 前記開口はそのまわりに盛上部（１５）があり、前記ウ
    ェーハ・ピック・アップ素子の前記開口間の領域が前記
    盛上部より下に位置するようにすることによりそりのあ
    るウェーハをピック・アップできるようにしたことを特
    徴とするウェーハ移動装置。
  3. 【請求項３】 特許請求の範囲第１項記載の装置は、さ
    らに、前記の各開口に至る真空ラインに接続された個別
    の圧力センサーを有し、いずれかの開口の圧力センサー
    の出力変化よりひとつの開口とウェーハとの初期接触を
    検出できることを特徴とするウェーハ移動装置。
  4. 【請求項４】 特許請求の範囲第２項記載の装置におい
    て、 前記盛上部はテフロンで形成されることを特徴とするウ
    ェーハ移動装置。
  5. 【請求項５】 特許請求の範囲第２項記載の装置におい
    て、前記開口は４つあり、夫々、前記ウェーハの半径方
    向を横切る閉口な方向に沿って延びており、そのまわり
    を前記盛上部が囲むことを特徴とするウェーハ移動装
    置。
  6. 【請求項６】 特許請求の範囲第３項記載の装置は、さ
    らに、前記ウェーハ・ピック・アップ素子が支持するウ
    ェーハの平面と直角の方向に、ウェーハ・ホルダー（１
    ４）に対して前記ウェーハ・ピック・アップ素子を移動
    させる装置（２２）と、前記圧力センサーのひとつよ
    り、ひとつの真空開口（１５４）が閉じ、ウェーハ面と
    接触し始めたことが検出されるとウェーハの移動速度を
    落とす装置（６２）と、複数の前記開口（１５４）が閉
    じたことが検出されたらウェーハの移動を停止する装置
    （６２）とを含むことを特徴とするウェーハ移動装置。
JP3312767A 1982-05-24 1991-11-27 ウェーハ移動装置 Pending JPH0648575A (ja)

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