JPS61291335A - 半導体移換え装置 - 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】 イ、産業上の利用分野 本発明は、半導体移換え装置に関し、例えばバスケット
中に収納されているウェハをウェハカートリッジに移換
えるに好適な、半導体移換え装置に関する。

口、発明の背景 半導体ウェハ表面に酸化シリコン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。

こうしたＣＶＤ装置を含む種々の処理装置に於いて、多
数の半導体ウェハを円筒形のカートリッジ内に収納し、
カートリッジ毎に一括して処理することは有利である。

ウェハは、シリコン又はゲルマニウム等の半導体結晶イ
ンゴットを薄く切ったもので、例えば厚さ０．６鶴程度
、直径１５０１程度の円板状を呈しており、通常、バス
ケットと呼ばれる容器内に互いに間隙をおいて通常２５
枚が収容される。従って、ウェハを処理装置に装入する
に当たっては、ウェハをバスケットからカートリッジに
移換える必要がある。

ところで、処理装置を大型化して処理能力を向上するた
めに、多数のウェハを収容するカートリッジを使用する
場合、バスケットは２５枚のウェハを収容するように規
格化されているので、規格品のバスケットを使用する限
り、複数個のバスケットから１個のカートリッジにウェ
ハを移換えることとなる。

ところが、バスケットにはウェハの軸方向両端縁部にウ
ェハが収容できない部分があり、そのため、複数のバス
ケットを隣接して並べておいて、バスケットからカート
リッジにウェハを移換えると、前記バスケットの両端縁
部がデッドスペースとなって、この部分に対応するカー
トリッジの部分にはウェハが収容できなくなる。従って
、この部分の延べ寸法だけカートリッジを長くせねばな
らなくなり、その結果、処理装置が余分に大型化してし
まい、効率を下げることとなる。大型のカートリッジに
適応する、例えば１００枚のウェハを収容するバスケッ
トを使用すれば、上記の問題が解決されるが、カートリ
ッジの大きさに対応して専用のバスケットを用意するこ
とは、汎用性を失い、また、搬送等の取扱上からも不都
合である。

近時、多数の半導体ウェ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って、
半導体ウェ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。

竪型炉にあっては、カートリッジ中にウェハを水平にし
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、バスケットもカートリッジと同様
の状態でウェハを収容するようにするのが好都合である
。

この場合にも、複数のバスケットから大型のカートリッ
ジにウェハを移換えるのに、横型炉に於けると同様に、
前述した問題がある。

ハ、発明の目的 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、
複数の収容部と大型の収容部との間で、無駄なスペース
を形成することなく半導体を移換える半導体移換え装置
を提供することを目的としている。

二、発明の構成 本発明は、第一の収容部内を区劃する第一の収容区分と
、第二の収容部内を区劃し、前記第一の収容区分に対応
した第二の収容区分との両収容区分を相対的に位置変更
可能にする位置変更手段と一半導体を支持し、この半導
体を前記第一の収容区分と前記第二の収容区分との間で
移換える支持手段と；前記第一の収容区分及び前記第二
の収容区分に対して相対的に往復動させる駆動手段とを
有する半導体移換え装置に係る。

ホ、実施例 以下、実施例を挙げて本発明の詳細な説明する。

第１５図はバスケットの斜視図で、バスケット２はプラ
スチック製で、その側壁内側には、図示しない２５枚の
ウェハを水平に互いに隔離して収容するよう、つば２ｂ
が設けてあり、前、後面には開口２ｃ、２ｄが設けであ
る。上、下端部には、ウェハが収容できない厚さｈの部
分が不可避的に形成される。

第１６１図は第１５図ｏｍαＷ線矢視部分断面図で、ウ
ェハ１６は凹部２ａに挿入され、つば２ｂに支承されて
バスケット２中に収容される。

第１７図はカートリッジの斜視図で、カートリッジ１は
、４本の支柱（３本の場合もある。）１ａ、天蓋１ｃ及
び底板１ｄからなっていて、いずれも石英ガラス製であ
る。支柱１ａには１００枚のウェハを収容するよう、凹
部１ｂが設けてあって、第１６図と同様の状態でウェハ
を収容する。

また、前面には支柱がなく、開口１ｅが形成される。

バスケット２の凹部２ａとカートリッジ１の支柱１ａの
凹部１ｂとは、同一ピッチで設けられている。

ス新直引り 第１図及び第２図はＣＶＤ装置の下方でウェハをバスケ
ットからカートリッジに移換える状態を示し、第１図は
平面図、第２図は正面図である。

カートリッジ１は、回動する１対のハンドラの一方のハ
ンドラ１７−１に支承され、バスケット２は、カートリ
ッジ１に対向して４ｆ［ｌｉｌ積重ねられ、支持台４上
に載置される。

バスケット２のカートリッジ１とは反対側に、２５枚の
平板２４を有する移換え装置３が位置し、上下方向では
最下段のバスケット２−１中の最下段の凹部とカートリ
ッジ支柱の最下段の凹部とは、同一平面上にある。

ウェハ移換えの手順は次の通りである。

先ず、平板２４が往動して最下段のバスケット２−１中
に侵入し、次に、図示しないウェハを支持してから更に
往動し、カートリッジ１中に侵入してウェハをカートリ
ッジ１中に収容し、次に、元の位置に復動する。かくし
て最下段のバスケット２−１中のウェハは、カートリッ
ジ１の下部に移換えられる。

次に、台板４が２ｈ（ｈは第１５図参照）の寸法だけ下
降し、移換え装置３は７！−２ｈの寸法だ″　　け上昇
する。ここで、βはバスケット２の高さ寸法である。

次に、上記と同様にして、下から２番目のバスケット２
−２中のウェハが、カートリッジ１内の前回移換えられ
たウェハ上に移換えられる。

引き続き、同様にして下から３番目のバスケ。

ト２−３、最上段のバスケット２−４中のウェハが順次
カートリッジ１中に移換えられ、移換え作業が終了する
。

上述した動作により、カートリッジ１中には等間隔にウ
ェハが収容され、カートリッジ１中には無駄なスペース
が全（ない。

かくしてウェハを収容したカートリッジ１は、ハンドラ
１７−１の回動によって図示しないＣＶＤ装置の挿入孔
下に送られ、エレベータテーブル１８によってＣＶＤ装
置内に挿入され、所定の処理が施される。

未処理のウェハカートリッジをＣＶＤ装置に挿入するに
先立って、処理が終了したウェハカートリッジはＣＶＤ
装置から塩出、下降し、他方のハンドラ１７−２に支承
され、エレベータテーブル１８から離脱して回動し、充
分に冷却されてからバスケット２に対向する位置に送ら
れ、前記とは逆の手順によって４個のバスケット２−４
．２−３．２−２．２−１に順次処理済みのウェハが移
換えられる。

移換え装置３及び台板４の上下動は、これらに取付けら
れたラック５．３２と、これに歯合するビニオン６．３
３とにより、いずれも図示しない駆動装置によってなさ
れる。これら上下動は、ラックとピニオンとの組合わせ
によるほか、ねじジヤツキ、油圧シリンダ、其他適宜の
手段によることができる。

これらの上下動及び移換え装置３の動作（詳細は後述す
る。）は、予め設定されたプログラムに従うシーケンス
制御により、自動的に行うことができる。

次に、移換え装置３のウェハ移換え動作（１回の移換え
動作）について説明する。

ウェハの支持は、第３図に示す平板２４によっ支持する
支持台２５を対向して設け、平板２４を間隙をおいて多
数枚重ね合わせて使用する例である。

支持台２５の両性側には、その対向方向にウェハ１６の
位置決めをするための、プラスチック等の軟質材料から
なり、支持台２５よりも僅かに高い突起２６を設けであ
る。支持台２５及び突起２６は、同図のように矩形状を
呈するもののほか、ウェハ１６の外周に平行な円弧状の
ものでも良い。

平板２４は、第４図に示すように、スペーサ２７を挟ん
で所定間隔に２５枚重ね合わされていて、その一端はキ
ャップ２８中にスペーサ２７と共に嵌着されて一体とな
っており、互いに平行に位置している。キャンプ２８に
はベアリング２９を介して、ボールねじ用雄ねじ３０ａ
が螺設された送り軸３０が回動可能に取付けである。

送り軸３０は軸受３６に内装されたボールねじ（図示省
略す）の雌ねじに螺合していて、送り軸３０の回動によ
って平板２４が図示しないガイドに案内されて往復動で
きるようにしである。

このような装置を使用してバスケットからカートリッジ
ヘウエハを移換える手順は、第５図に示す通りである。

第５図（８１はハスケント２中にウェハ１６が収容され
ている状態を示し、ウェハ１６はハスケソト２のつば２
ｂ上に載置されている。

先ず、第４図の送り軸３０を回転させて平板２４をバス
ケット２中のウェハ１６の間隙に送り込み、第５図（ｂ
）に示す状態とする。

次に、第２図のピニオン３３を回転させて平板２４を上
昇させ、第５図（Ｃ１に示すように、支持台２５でウェ
ハ１６を支持する。このとき、バスケット２のつば２ｂ
はウェハ１６から離れる。

次に、第４図の送り軸３０を回転させて図に於いて右方
に位置するカートリッジ内へ平板２４と共にウェハ１６
を送り込み、第５図（ｄ）に示す状態とする。このとき
、ウェハ１６の縁部はカートリッジの支柱１ａの溝１ｂ
に浮いた状態で挿入される。

次に第２図のピニオン３３を逆回転させて平板２４を下
降させ、第５図（Ｑ）に示すように、カートリッジの支
柱１ａの溝１ｂの底面でウェハ１６を支持させる。この
とき、それ迄ウェハ１６を支持していた支持台２５は、
ウェハ１６から離れ、突起２６もウェハ１６の下面より
も下に位置する。

最後に、第４図の送り軸３０を逆回転させて平板２４を
図に於いて左方向に移動させ、第５図（ｆ）に示すよう
に、平板２４をカートリッジから抜き出す。

かくして２５枚のウェハはバスケットからカートリッジ
に一括して移換えられる。

第３図の支持台２５、突起２６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６図に示すよ
うに、ピン状の支持台４５、突起４６としても良い。

上記突起２６．４６は、前述したようなウェハの位置決
め用として機能するほか、次のような機能をも果たす。

第５図（Ｃ）の状態（バスケット２中で平板２４が上昇
して支持台２５上にウェハ１６が載置された状態）で、
バスケット２のつば２ｂのピッチに狂いが生じている場
合、一部のウェハが支持台２５に支持されずに、なおバ
スケットのつば２ｂに支持された侭の状態にあることが
ある。

このような場合、平板２４を移動させて同図（ｄ）の状
態に移行する際に、ウェハ１６の外側には平板２４上に
支持台２５よりも僅かに高い突起２６が設けであるので
、突起２６がこのウェハ１６の外周に掛ってこのウェハ
１６を平板２４と共に移動させ、このウェハ１６はバス
ケット２のつば２ｂから離れると支持台２５上に載置さ
れてバスケット２中に取残されることがない。突起２６
によって移動させられるウェハは、その周縁部の一部が
バスケット２のつば２ｂに対して摺動することとなるが
、この摺動は軽微であって、実用上問題になる程度では
ない。また、カートリッジはウェハの処理中にウェハと
共に加熱されるので、カートリッジの変形〃による溝の
ピッチが狂うことがあるが、処理済みのウェハをカート
リッジからバスケットに移換える場合も前記と同様であ
る。第６図の突起４６についても同様であることは言う
迄もない。

処理済みのウェハをカートリッジからバスケットに移換
えるには、第５図の手順の逆の手順（ｆｌ〜（ａ）に従
って行う。

実施口重 この例は、第７図に示すように、階段状の支持台４０上
にバスケット２−１．２−２．２−３．２−４を隣同士
が１！−２ｈ　（ｊ２及びｈは第１５図参照）の寸法だ
け順次高くなるように並べて載置し、これらバスケット
の並んだ方向に直角方向に位置する移換え装置３によっ
てカートリッジ１にウェハを移換える例である。なお、
図面の共通する部分は、前記実施例１に於いて付した符
号と同一の符号を付して示す（以下同様）。

バスケット２−１中のウェハがカートリッジ１中に移換
えられると、支持台４０が矢印方向に移動して次のバス
ケット２−２が移換え装置３の前に位置すると共に、移
換え装置３が前記！！−２ｈだけ上昇し、バスケット２
−２中のウェハをカートリッジ１中に移換える。この動
作を繰返してウェハ移換え作業が終了する。

其他は前記実施例１に於けると同様である。但し、この
方法は、第１図のカートリッジ１の右側で行うのが良い
。

なお、バスケットは上記のように積み重ねるはか、水平
に並べておいて、順次送り込むようにしても良い。

実隻拠主 この例は、４個のバスケット中のウェハを２回の移換え
操作によってカートリッジに移換える例である。

この例では、第８図に平面図で、第９図に正面図で、第
１０図に側面図で示す（いずれもウェハは図示省略しで
ある。）ように、カートリッジ１は、回動する１対のハ
ンドラの一方のハンドラ１７−１に支承され、バスケッ
ト２−１．２−２．２−３．２−４は、軸１５に関して
１８０°対称となるように、交互に２つのグループに別
れ、台板１４、側板２１を介して載置台２０上に載置さ
れる。これらバスケットの上下方向の位置は、第１６図
に示した上下のｈの寸法だけを除く位置が上下方向に連
続するようにしである。

他方、軸１９には第３図の平板２４が２５枚ずつ所定の
間隔を以て位置する平板グループ３−１．３−２．３−
３．３−４が取付けである。これら平板グループは、更
に３−１と３−３、及び３−２と３−４の２つのグルー
プに分けられ、この２つのグループは所定の角度（この
例では９０°）を隔てて軸１９から２方向に向いている
。また、平板グループ３−１．３−２．３−３．３−４
は、夫々バスケット２−１．２−２．２−３．２−４に
上下方向の位置を合わせである。

軸１５は、バスケ・ノド２−１．２−３又は２−２．２
−４がカートリッジ１に対向する位置にくるよう、所定
角度（この例では１８０°）回動できるようにしである
。この回動は、平歯車５０．５１及びモータ５２によっ
てなされる。

他方、軸１９は、平板グループ３−１．３−３がカート
リッジ１に対向しているｌバスケット２−１．２−３に
、平板グループ３−２．３−４がカートリッジ１に対向
しているバスケット２−２．２−４に夫々向くように、
回動するようにしである。この回動は、平歯車５３．５
４及びモータ５５によってなされる。また軸１９は、ス
ラストベアリング５６及びカム５７を介して移動台５８
上に立てられていて、カム５７の回動によって所定寸法
だけ上下動可能にしである。移動台５８は、ローラ５９
−１の回動によってカートリッジ１に対向するバスケッ
ト２−１．２−３又は２−２．２−４方向に所定寸法だ
け往復動可能にしてあり、また、ローラ５９−１に対し
て第８図で示す角度θ傾斜した方向のローラ５９−２の
回動によってカートリッジ１の方向に所定寸法だけ往復
動可能にしである。ローラ５９−１と５９−２とは、別
個に上下動できるようになっていて、移動台５８の往復
動方向は、上記２方向のいずれかを選ぶことができる。

ウェハの移換えは、先ず、バスケット２−２．２−４（
２−１，２−３から始めても良い。）をカートリッジ１
に対向させ、平板、り゛ループ３−２．３−４をバスケ
ット２−２．２−４に向ける。このときの平板グループ
の位置は、第８図中に一点鎖線で示しである。

次に、ローラ５９−１を回転させて平板グループ３−２
．３−４をバスケット２−２．２−４中に往動させ、カ
ム５７の回動によってこれらバスケット中のウェハを支
持する。

次にローラ５９−１を逆回転させて平板グループ３−２
．３−４を復動させ、ウェハをバスケット２−２．２−
４から抜出し、軸１９を角度θ回転して平板グループ３
−２．３−４をカートリッジ１の方へ向ける。このとき
の平板グループ３−２．３−４の位置は、第７図中に実
線で示しである。

次に第９図のローラ５９−２を回転させて平板グループ
３−２．３−４をカートリッジ１中に往動させ、カム５
７を回動してウェハをカートリッジ１中に収容し、ロー
ラ５９−２を逆回転させて平板グループ３−２．３−４
をカートリッジ１から離脱させる。

この間のウェハ、平板、バスケット、カートリッジの相
互の関係は、第５図（ａｌ〜（「）に示したと同様であ
る。

次に軸１５を１８０°回転してバスケット２−１．２−
３をカートリッジ１に対向させると共に、軸１９を１８
０°＋θだけ逆回転させて平板グループ３−１．３−３
をバスケット２−１．２−３に対向させる。

その後は上記と同様にしてバスケット２−１．２−３中
のウェハをカートリッジ１に移換え、移換え作業が終了
する。

上記の他は、前記実施例１に於けると同様である。

なお、平板グループ３−１．３−３及び３−２．３−４
の往復動は、ローラ５９−１．５９−２によるほか、前
記実施例１に於けると同様に、第４図に示したボールね
しによることもできる。

災施拠互 この例は、第１１図及び第１１図の夏刊訂線矢視拡大断
面図である第１２図に示すように、力−トリンジ１を支
承するハンドラ１７−１．１７−２のほかに、これらと
同一中心線に上下動可能にハンドラ１７−１．１７−２
と共に回動し、バスケット２を支承するハンドラ１７−
３を設け、バスケット２、カートリッジ１と同一円周上
に、２５枚の平板２４を有する支持手段７３を設けた例
である。

支持手段７３を固定し、（平板２４の上下動は可能であ
る。）、ハンドラ１７−１．１７−３を円運動させてウ
ェハを移換えるほかは、前記実施例１に於けると同様で
ある。

ハンドラ１７−３の昇降は次のようにして行う。

ハンドラ１７−１．１７−２の軸６１は、ハンバラ１７
−３の軸６２に嵌入するスプライン軸としてあり、軸６
２はスラストベアリング６３を介して支持台７０上に立
てられている。軸６１は支持台７０を貫通し、スラスト
ベアリング６４を介して床上に立てられている。

支持台７０は、ラック６５、ピニオン６６によする平歯
車６８及びモータ６９によってなされる。

ウェハの移換えが終了し、ハンドラ１７−１．１７−２
が（１７−３も）回転する際は、第１０図に示すように
、これらの回動の邪魔にならぬよ良い。

上記のように構成することにより、支持手段の往復動か
不要となり、構造が簡単となる。

尖施拠圭 この例は、横型ＣＶＤ装置に使用するウェハ移換え装置
の例である。

は４個のバスケット２−１．２−２．２−３．２−４が
支持板７１の移動方向に直角の方向に水平に並んで載置
され、図に於いてその左側にカートリッジ１が並んで載
置される。これらバスケット中には２５枚のウェハ１６
が軸を水平に立てられ、並んで収容されている。

ウェハの移換えは、バスケット２−１の上方に位置し、
上下動可能な図示しない支持手段（例えばウェハを機械
的に支持する支持手段やウェハを吸着して支持する支持
手段等の適宜の支持手段）による。支持手段が下降し、
バスケット２−１中のウェハ１６を支持して上昇し、ウ
ェハをバスケｙ）２　１から抜出すと、支持板７１が矢
印ａ方向に移動してカートリッジ１が支持手段下に位置
し、支持手段が下降してウェハをカートリッジ１中に収
容し、支持を解除する。

次に、支持手段が上昇し、支持台７１が元の位置に戻る
と共に、カートリッジ１が前記Ａ−２ｈだけ矢印す方向
に移動し、バスケット２−１．２−２．２−３．２−４
がｌだけ矢印Ｃ方向に移動し、バスケット２−２が支持
手段の下向に位置する。

次に、前記と同様にしてバスケット２−２中のウェハが
カートリッジ１中に移換えられ、前記の動作を繰返して
第１４図に示すように、カートリッジ１中にウェハ１６
が総て収容され、移換え作業が終了する。

処理済みのウェハをカートリッジから複数のバスケット
に移換えるには、上記と逆の順序によれば良い。

上記いずれの実施例でも、カートリッジ中に、第１５図
に示したバスケットのｈ寸法のデッドスペースに対応す
る無駄なスペースを形成することなく、バスケットとカ
ートリッジとの間でウェハを移換えることができる。

へ、発明の詳細 な説明したように、本発明に基づく半導体移換え装置は
、第一の収容部内を区劃する第一の収容区分と、第二の
収容部内を区劃し、第一の収容区分に対応した第二の収
容区分との再収容区分を相対的に位置変更可能にする構
成としているので、第一の収容部の収容区分の半導体を
収容できない部分（例えばバスケットの相対向する両端
縁）が、第二の収容部（例えばカートリッジ）内にこれ
に対応して半導体を収容できない無駄なスペースを形成
することがないように、上記の位置変更をすることがで
きる。その結果、半導体処理装置（例えばＣＶＤ装置）
の処理能力を効率的に増大させ種々の大きさの第二の収
容部に対して汎用生を有している。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例を示し、第１図〜第１２
図は竪型ＣＶＤ装置用の、第１３図及び第１４図は横型
ＣＶＤ装置用のウェハ移換え装置の例を示す。 第１図はＣＶＤ装置周辺の平面図、 第２図は同じく正面図、 第３図及び第６図はウェハを支持する平板の斜視図、 第４図はウェハ支持手段の要部正面図、第５図（ａｌ、
（ｂｌ、（Ｃ１、（ｄｌ、（１１４１及び（ｆｌはウェ
ハ移換えの手順を示す断面図、 第７図はウェハ移換えの他の例を示す側面図、第８図は
ＣＶＤ装置周辺の他の例を示す平面図、第９図は同じく
正面図、 第１０図は同じく側面図、 第１１図はＣＶＤ装置周辺の更に他の例を示す平面図、 第１２図は第１１図の■’−’ＸＩＩ線矢視拡大断面図
、第１３図はウェハ移換え装置の移換え動作開始前の平
面図、 第１４図はウェハ移換え装置のウェハを移換えた直後の
平面図、 第１５図はバスケットの斜視図、 第１６図は第１５図（７）Ｂ’Ｔ−ＸＷ線矢視断面図、
第１７図はカートリッジの斜視図、 である。 なお、図面に示された符号に於いて、 １・・・・・・・・・カートリッジ １ａ・・・・・・・・・カートリッジの支柱１ｂ・・・
・・・・・・凹部 ２．２−１．２−２．２−３．２−４ ・・・・・・用バスケット ２ａ・・・・・・・・・つば ２ｂ・・・・・・・・・凹部 ３．７３・・・・・・・・・ウェハ支持手段３−１．３
−２．３−３．３−４ ・・・・・・・・・平板グループ ５．３２．６５・・・・・・・・・ランク６．３３．６
６・・・・・・・・・ビニオン１５．１９．６１．６２
・・・・・・・・・回動軸１６・・・・・・・・・ウェ
ハ １７−１．１７−２．１７−３．１７−４・・・・・・
・・・ハンドラ ２４・・・・・・・・・平板 ５７・・・・・・・・・カム ５８・・・・・・・・・移動台 ５９−Ｌ　５９−２・・・・・・・・・ローラ７１・・
・・・・・・・支持板 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　第一の収容部内を区劃する第一の収容区分と、第二
   の収容部内を区劃し、前記第一の収容区分に対応した第
   二の収容区分との両収容区分を相対的に位置変更可能に
   する位置変更手段と；半導体を支持し、この半導体を前
   記第一の収容区分と前記第二の収容区分との間で移換え
   る支持手段と；前記第一の収容区分及び前記第二の収容
   区分に対して相対的に往復動させる駆動手段とを有する
   半導体移換え装置。