JPS58115830A - ウエハ入れ換え装置 - Google Patents

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】 本発明は、集積回路等Ｏ＃Ｐ導体装置製造工楊において
、熱処理作業の自動化に用いられるウェハ入れ換え装置
に関するものである。

集積回路等の半導体装置の製造においては、歩留り向上
、生産性の向上が重要であるため、製造工程の自動化が
進められ、洗浄、イオン注入、レジスト塗布、現像、ド
ライ加工等Ｏ工揚用としては、既に自動化装置が市販さ
れ広く用いられているが、これらの自動化装置はカセッ
ト式自動化装置であり、ウェハ・カセットに処理すぺ龜
りエハを入れて所定の位置に装填すれば自動的に処理さ
れ、処理が終ったウェハは、ウェハ・カセットへ自動的
にｊ１％されるものとなっている。また、ウェハ・カセ
ットは各種自動化装置において共通に使用できると共に
１クエハの運搬にも使用できる丸め、処理の終ったウェ
ハが入っているウェハ・カセットを次に処理すべき装置
まで運んだうえ、装填すれば、順次に工程を進めること
かで龜る。

このように、カセット式自動化製造装置では、作業者が
直接ウェハに触れることなく作業が行なえるため、生産
性の向上中歩留りの向上が図れる。

しかし、熱処理工程ではウェハを耐熱性ボードへ装着し
て処堀するため、ウェハ・カセットから耐熱性ボードヘ
ウエハの入れ換えを行う必要があや、従来、このウェハ
の入れ換え作業には有効な自動化手段がなく、人手によ
り行われるのが常で６つ九〇 これは、耐熱性ボートとウェハの接触部分を極力少くシ
、熱処理工程中においてウェハへ熱ひずみ等の悪い影響
を与えないようにするため、ウェハ・カセットのように
クエへを正確に保持する機能が耐熱性ボートには欠けて
おり、ウェハ・カセ１　　　　　　ットと耐熱性ポート
との間のウェハの入れ換え操作の自動化が困難であり九
ととに起因している。

しかし、人手による方法では作業者から発生するダスト
等の汚染が問題であり、特に熱処理工程では、ウェハに
付着し九これらの汚染が熱処理によりウェハ内部へ拡散
すると共に、熱処理装置そのものの汚染を引１に起すた
め、以後の熱処理ウェハに汚染の影響を与え、製品歩留
９低下等の原因となる。

このため、ウェハ・カセットと耐熱性ボートとの間のク
エハ移し換えについて種々の方法が考案されており、こ
れらの方法は大別して２種に分けられる。

嬉１の方法は米国マイクログラス社より市販されている
ようなウェハ・カセットから一括してウェハを移し換え
る方法であり、ｊｉＩ２の方法は、丙えば文献（原因；
電子）ｉ［学会誌９８０頁１９８１年９月号）に示され
ているような１枚づクウエハを移し換える方法である。

しかし、嬉ｌの方法では、ウェハのオリエンテーション
フラットを一定方向に揃えることが困難であり、また破
損ウェハ等があって−その検出かで亀ないため、それが
多くのウェハに障害を与える原因ともなることにより、
無人運転が不可能であった。第２の方法では、通常、ウ
ェハ・カセットからウェハをと９だす公知の手法として
、ベルト又はエアトラックによる方法を用いるが、ベル
トを用いる方法ではウェハに対するベルトからの汚染が
問題であり、エアトラックによる方法では、エアトラッ
クの通路上ヘウエハ回転機能をもたせる等の手段により
、オリエンテーションフラットの方向を揃えることは、
原理的には可能であっても、Ｍ御が複雑であり、しかも
、ウェットカセットから取り出したウェハは横向きであ
るが、石英製の耐熱性ポートには直立状に載置する九め
、ウェハを立てる機構が必要となり、これらの機能をす
べてエアトラックにより連結する機構では、装置が複雑
かつ、高価とならざるを得す実用的ではない０ また、ウェハ・カセットから真空ビンセットによりウェ
ハを塩９出す方法も公知であや、汚染のな一方法である
が、この方法を、オリエンテーションフラット、検出機
構と組合せ丸うえ、カセットエリ横向ｔＫ取り出し九ウ
ェハを直立状とする手段がなかったため、真空ビンセッ
トによる方法を用いることができなかった。

したがって、従来は熱処理作業を自動化することがで龜
ず、半導体装置の製造工程をすべて自動化するうえから
、熱処理作業を自動化することのできる装置の出現が強
く要望されている状況であった。

本発明は、従来のか−る要望を完全に充足する目的を有
し、真空ビンセット等のウェハ搬送機構と、ウェハ・カ
セットから轍り出したウェハを吸着のり・え載置し、か
つ、回転に↓り方向を規正する回転ステージと、回転ス
テージ上の水平なウェハを受は取ってから直立状とする
ウェハ受台等を巧みに組み合せることにより、ウェハ・
カセットと耐熱性ポートとの間におけるクエへの入れ換
えを完全に自動化することのできる極めて効果的な、ウ
ェハ入れ換え装置を提供するものでおる。

以下、実施例を示す図によって本発明の詳細な説明する
。

第１図は全構成の平面図であり、１はカセット台、２は
回転ステージ、３はウェハ受妙台、４は耐熱性ボート、
４１は耐熱性ボートに形成されたウェハを挿入する丸め
の溝、４ｂは耐熱性ボートの縛が形成され九枠体、５は
ボート台、６Ａ〜６０は真空ビンセット、Ｔは光センナ
、８はオリフッ検知器である。

ここにおいて、弗化樹脂または金属等によ如製されたウ
ェハ・カセットは、カセット台１上へ載置されるが、こ
の中へ表面を上方として水平に収容され九りエハは、つ
ぎに述べる動作により、表面を図上下方側として溝４ａ
内へ挿入され、これによって直立状に係持されたうえ、
ボート台５の移動によｐ熱処理装置内へ挿入される。

すなわち、最初に光センナ１によって、ウェハをセット
すべ龜耐熱性ポート４の溝４！１０位置を検知し、電算
機等を主体とする制御装置のメモリ１　　　　　へ記憶
させておき、′）「にクエパの入り九ウェハ・カセット
をカセット台１上へセットし、これについで、真空ビン
セット＠ＡＫよる公知のクエハ取抄出し機構により、ウ
ェハの表面に触れることなくウェハをウェハ・カセット
から取や出し、回転ステージ２にウニ八表面を上方とし
て載置する０なお、この操作にはゴムベルトによるベル
トコンベア式を用いてもよいが、先に述べたようにウェ
ハへの汚染付着の点で好ましくない。を九、載置Ｏ際１
１ＣＩｉ１転ステージ２とウニへの中心とを合せる機構
については後述する。ついで、回転ステージ２では、真
空チャック機構によりつ′エバを真空吸引して固定し、
真空チャック機構と共にウェハを回転させ、その外周を
オリフラ検知器８０′、対向して置かれた投光器と受光
器間へ挿入し、その光量変化からウェハのオリエンテー
ションフラットを検知し、ウェハのオリエンテーション
フラットの方向を規正する。

なお、オリフラ検知器８によれば、破損ウェハの検知も
同時に行うことができる。

以上のとおり、回転ステージ２上へ載置されたウェハに
おけるオリエンテーションフラットの方向を規正してか
ら、真空ビンセット１ｉＢＪｆ−より、ウェハの表面を
上方としてウェハを嶺初ははソ水半状態のウニノ・受台
３へ運び、ウェハ受台３と共に同一させ、ウェハをその
表面が斜め上方となるように傾けて起立させたうえ、真
空ビンセット６Ｃによりウニノ・を吸着し、耐熱性ボー
ト４の溝４麿ヘクエハの下端を挿入して係持させる。

８２図は、このと亀の動作を説明する丸めの側面図であ
り、１０はウニノ１．１１は水平面を示す線である。

ここにおいて、真空ビンセット８Ｃはウニノ１受台３上
のウェハ１０へ向って移動し、ウニノ）１Ｇに１！当し
てウェハ１Ｇと真空ビンセラ）＠０の吸引面とが一致す
ると、ウェハ１０が真空ビンセラ）６０により、吸着さ
れるｉこのと１、クエ／１の吸着完了は真空ビンセット
６０におけるウニノ・１０の吸引用真空系の圧力センナ
により検知する。

つぎに、ウェハ１◎を吸着し九真空ビンセット６０を耐
熱性ボート４の挿入すべき溝４１の上方まで移動させえ
うえ、その位置くおいて移動を停止すせてから、真空ビ
ンセット６Ｃを降下させてウェハＩＱの下端な１１１４
ｍへ挿入し、吸引を停止することにより、耐熱性ボート
４０１１１１４１ヘウエハ１０を載置する。

以上の動作をくり返し行うことにより、カセット台１に
載置されたウェットカセット中のウェハ１０を耐熱性ボ
ート４へ移し換えることができる。

なお、本発明では、後述のクエハ皐り出し時との共通性
を考慮のうえ、第２図に示すとおり、傾斜し九耐熱性ボ
ート４ヘウエノ５１０ｔセットす゛ると共に、耐熱性ボ
ート４上にセットしたウニノＳ１０の表面が斜め上方を
向くようにして―る０以上では、ウェットカセットから
耐熱性ボート４へのウェハ１０（Ｚ）移し換えについて
説明したが、つぎに耐熱性ボート４からウニ／Ｓ・カセ
ットへのウーエハ１０の移・し換えについて説明する。

すなわち、ウニノー１０を耐熱性ポー）４からウェハ・
カセツＦへ移し換える場合には、前述の各動作を逆にし
て行えばよい０ まず、真空ビンセット６０を用い、ウニノ・１０を耐熱
性ボート４の溝４１から、ウニノ１受台３へ移し、りぎ
にウニノ１受台３を水平にし丸後、クエハ１０をウェハ
受台３から回転ステージ２へ運び、回転ステージ２にお
いて、ウェハｌ０Ｃ）オリエンテーションフラット合せ
を行−１これの方向を規正してからウェハ・カセット内
にウェハ１０を運べばよい。

ただし、以上の＃作において最も問題なのは、真空ビン
セット６Ｃが耐熱性ボート４上のウェハ１０を真空吸引
する動作である。すなわち、耐熱性ボート４に係持され
九りエハ１０は耐熱性ボートの溝４ａに一端を挿入し良
状態であるため、傾斜状に直立しているが、耐熱性ボー
ト４が水平であれば、その傾斜方向は一定せず、真空ビ
／セツ）６０により吸着するのが困難となる。このため
こ＼では耐熱性ボート４をポート台５と共に、嬉２図の
とおりのある一定の角１１に傾斜させ、耐熱性ボート４
上のすべてのウェハ１０が真空ピンセ１　　　　　　ッ
ト６０の儒に傾斜するもやとし、真空ビンセット６０が
ウェハ１０へ押当すれば、ウェハ１０が真空ピンセット
藝の吸着面と一致し、吸着されるものとしている。なお
、ウェハの吸着完了の検出は先に説明したとおり真空ビ
ンセット６Ｃにおけるウェハ１０の吸引による吸着用真
空度の変化を圧力セ／すにより検出して行うが、この例
では、り「のとおり、ストレインセンナを併用し、この
動作が確実に行なえるようにしている・第３図は、スト
レインセ／すを用い友真空ビ／セット６０等の構成を示
す伺断面図であり、１２はクエハ徴引部、１３はストレ
インゲージ、１４はこれらの支持＾、１５は真空吸引用
のパイプである。

こ−において、真空ビンセット６Ｃによるウェハ１０４
Ｄ吸着は、真空ビンセット６０が真空引きされた状態に
ｊＩＰ％Ａてウェハ１０へ接近し、ウェハ１ＯＫ８面よ
り抑圧して、ウェハ１０と真空ビンセット＠Ｃの吸引面
とを一致させることによ）行なわれる。

を九、通常はウェハ１０ｔ−吸着すると、真空ビ／セツ
）８０における真空系の圧力が急激に変化するため、圧
力センｔＫよりこれを検知し、真空ビンセット６０をウ
ェハ１Ｇ側へ移動させる動作を停止するが、何らかの原
因により検知されなかったり、または、吸着できなかっ
た場合は、ウェハ１０を史に押圧し、これを破損させる
ことになるＯ このような場合でも、クエＩＳｌ＆引部１２と支持１４
０間にストレインゲージ１３が介在すれば、ウニノ・１
０との押当による圧力をこのセンサが検出するため、ウ
ニノー１０が破損する前に、真空ビンセット６０Ｃ１押
圧動作を停止し、再度フェノＳ取り出し動作を反復する
ことにより、ウニノＳ１０ｔ）破損が肪止できると共に
、確実にウニノＳ１０の移し換え動作を自動的に行なう
むとがで龜る。

第４図は、耐熱性ボード４０溝４畠を検出のための光セ
ンサを含む溝検知機構の構成を示す側面図であり、７ｍ
は光センサ１の発光部ｓｏｂは同受光部、１７はエアシ
リンダ、２１人、２１Ｂは光セ／す１を上下、左右方向
へ移ｒＩｋさせる九めのガイドねじ、２２Ａ、２２Ｂは
ガイドねじ２１Ａ、２１Ｂを回転させるための篭−タ、
２３はスフイデイングレール、２４はストッパ、２５は
光センナ支持台である。

と−において、耐熱性ボート４の溝４１を検出する動作
はつぎのとおりに行なわれる。

まず、エアシリンダＩＴにより光センナ支持台２５を図
と左方へ移動させることにより、光センサＴを耐熱性ボ
ート４のｗ＃４畠が形成された枠体４ｂの上方へ移動さ
せ、耐熱性ボード４０１１１４　ｍを光層ンｔ１により
順次走査で龜るよう、耐熱性ボート４をメート台５と共
に紙面の表裏方向へ移動させることによや溝４ａの位置
を検出し、その位置データを制御装置のメ量りへ記憶さ
せる。

ついで、耐熱性ボー）４に対するウェハローディングの
際に邪魔とならぬよう、光センナ支持台２５をエアシリ
ンダ１７によって元の位置までスライドさせゐことＫよ
り、光セｙｔｒを元の位置まで引込めた後、ウェハ１０
をウェハ・カセツＦから耐熱性ボート４へ入れ換え４８
作を開始する・なお、ζ〜では、溝検出動作を確実にし
、検出ンスを鋳止する丸め一光センｔ７を枠体４ｂｏ溝
４ｍがない部分と対向して移＃ｊｊさせゐと亀、受光部
１ｂの受光光量が最大となる点に光センナＴを設定する
ものとしており、モータ２２Ａ、２２Ｂによってガイド
ねじ２１人、２１Ｂを回転させることにより、光センサ
ーを上下、左右方向へ移−させ、検出感度の最適化を行
なうものとなっている。

また、溝検出感度の最適化は、受光部の光量変化を検出
する増幅ｌＩＯ利得を調整することによりでも行なわれ
る。

ａｌＢ図は、ウェハ・カセット内においてウェハ１０の
位置ずれが生じた場合に発生するオリ７ツ検知ａ８によ
る検知のｗＡ６を防止する丸め、回転ステージ２０部分
において用いられるウニ八位置合せ機構と回転ステージ
２とのａｍ断面図でＩＣ１３１Ａ、３１Ｂはクエへ位置
修正具、３２は回転ステージ２への真空導入部、３３は
回転ステージ駆動用Ｏモータ、で参る。

こ−において、クエへ〇カセットと耐１１１１に性ホー
ド４との相互間におけるウェハ１０の移し換えに当って
は、真空ビンセラ）＠Ａ［九はＩＢＫよりウェハ１０の
中心が回転ステージ２０中心と一致しこのと龜、たとえ
ばウェハ・カセットから耐熱性ボー）４へのウェハ搬送
の際、ウェハ・カセッ１ＫＴｈい？ウェハ１ｏの位置が
偏移を生じていた９すると、回転ステージ２とウェハＩ
Ｑとの中心が一致せず、これによってウェハ１ｏのオリ
エン？−シＭ７７ツツトに対する検出ミス、あるいは、
耐熱性ボート４への装着ミスを生ずる原因となゐが、第
Ｓ図に示すウェハ位置合せ機構を用いることＫよりこれ
らの問題発生が防止される。

すなわち、まず、ウェハ１ｏが真空ビンセット６人また
は６ＢＫよｐ回転ステージ２上へ載置されると、ウェハ
位置修正具３１ム、３１ＢをエアシリｙｌＩＴ人、１７
ＢＫよって押し上げることにより、１１５図において実
線によｐ示し九とおｐ、ウェハ１００中心が回転ステー
ジ２の中心と正確に一致するものとな９、中心を一致さ
せたところで、回転ステージ２を真空吸引しながらエア
シリンダ１７０により押し上げ、破線によｐ示すとおｐ
１ウェハ１０を持ち上げ丸うえ、オリ７ツ検知ｍ８を突
出させ、破線によｐ示し良状態となったところで、回転
ステージ２をモータ３３に工９回転させ、先に述ぺ九オ
リエンテーシ■ンフラットの方向規正を行なう。なお、
このと亀、ウェハ位置修正具３１人、３１Ｂは砿４１１
Ｋより示す位置まで降下させておく。

ｔ＆、オリエンテーシ曹ンフラットの方向規正が終了し
九ならば、オリ７ツ検知器８七元の位置まで引込め、か
つ、回転ステージ２を降下させ九後、ウェハ１０を真空
ビンセット６Ｂｔ九は６ムによりウェハ受台３壜たはウ
ェハ・カセットの位置まで搬送する。

以上の説明により明らかなとおり、本発明によれば、耐
熱性ボートとウェハ・カセットとの間におけるウェハの
入れ換えが自動的に行なえると共に、オリエンテーシＷ
／フラットの方向規正が正確に行なえ、かつ、破損ウェ
ハの検出が行なえるため、完全な無人運転が可能となる
・ し九がって、省力化と、生産性の向上とが実現し、ウェ
ハの入れ換えを行う作業者からの汚染が防げると共に、
ウェハの移送をすべて真空ビンセットにより行なつ工い
るため、極めて清浄であり、歩留９の向上が実現する・ なお、本発明により、熱処理炉のウェハ・カセット式完
全自動化が自在とな９、各種半導体の製造上顕著な効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、１ｍ１図は全構成の平面図
、籐２図はウェハ受台、真空ビンセット、ステージおよ
びウニへ位置会せ機構の要部断面図である。 １・・・・カセット台、２・・・・回転ステージ、３・
・・・ウェハ受台、４・・・・耐熱性ボ）％　４ｍ・・
・・溝、５・・φ・ボート台、６１〜６Ｃ・・・・真空
ビンセット、Ｔ・・・・光センナ、ｉｔ・・Φ・オリフ
ッ検知器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体製造工程におけるウェハ・カセットと耐熱性ボー
   トとの関においてウェハの移し換えを行なうウェハ入れ
   換え装置において、前記ウェハ・カセットの載置される
   ★セット台と、前記ウェハ・カセット内からの前記ウェ
   ハが載置されかつ咳ウェハを吸着する機構を有すると共
   に前記ウェハの方向を回＠により規正する回転ステージ
   と、該回転ステ゛−ジ上の前記ウェハの形状を検知する
   形状検知機構と、前記回転ステージ上からの前記ウェハ
   が斜め直立状態として載置されるウェハ受台と、該ウェ
   ハ受台上からの前記ウェハが挿入される溝を有する前記
   耐熱性ボートと、諌ボーＦが載置されるボート台と、前
   記耐熱性ボートの挿入溝を検知する溝検知機構と、前記
   ウェハ・カセットと回転ステージとの間および咳回転ス
   テージと前記ウェハ受台との間ならびに咳ウェハ受台と
   前記耐熱性ボートの婢との関において前記りエハｆ：憂
   動させる搬送機構とを設けたことを特徴とするウェハ入
   れ換え装置。