JPS62111837A - 板状体取出し装置 - 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、板状体取出し装置に関し、例えばウェハカー
トリッジに収容されている半導体ウェハをウェハカート
リッジから取出すに好適な板状体取出し装置に関する。

口、従来技術 半導体ウェ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
体ウェハを−Ｌ下に積み重ねる如くに配した状態で処理
する縦型炉と称される装置が注目されてきている。この
縦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、作業に必要な内存面積も
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。

半導体ウェハ（以下、単にウェハと呼ぶ。）は、珪素又
はゲルマニウム等の半解体結晶のインゴットを薄く切っ
たもので、例えば厚さ０．６ｎ程度、直径１５０１程度
の円板状を呈しており、通常、ハスケソトと呼ばれる容
器内に互いに間隔をおいて多数枚が収容されている。

旧来の横型炉にあっては、ウェハは縦にして横方向に並
んでバスケッ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ットから抜
き出し、向きを変えることなくカートリッジに移換えて
いた。

縦型炉にあっては、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隔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
。

炉内でウェハを処理するに当たり、カートリッジとウェ
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、縦型炉
用カー１〜リツジでは、ウェハをバスケットとの間で移
換えるために、横方向の少なくとも一方にウェハがｉ］
Ｉｉ過できる開口部（空間部）を設ける必要があり、カ
ートリッジはこの空間部を避けた位置でウェハを支持す
ることになる。そのため、カートリッジ１は、第７図に
示すように、図示しないウェハを水平に支持する２木の
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にばつはウェハ出し入れの
ための空間部である。また、カートリッジは、炉内でウ
ェ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０発明に至る経過 本発明者は、検討を重ねた結果、上記の縦型ＣＶＤ装置
用のカートリッジには、次のような問題があることを見
出した。

」１記の主柱及び補助柱の溝は、ウェハが等間隔をおい
て互いに平行に支持されるよう、所定のピンチを以て設
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って、主柱及
び／又は補助柱が変形し、やがて溝のピッチが僅か乍ら
狂うようになる。

このようになると、第１６図又は第１７図に示すように
、主柱１ａ及び補助柱１ｂによって支持されているウェ
ハ６６は、主柱１ａ外に突出た部分の先端では間隔が不
同になり、カートリッジ１がらウェハ６６を取出すため
に前後からアーム５４．５３を近付け、アーム５３．５
４の先端に設けられた凸部５３ｂ、５４ｂによってウェ
ハ６６の周辺部下側に位置させようとすると、一方のア
ーム５４の凸部５４ｂがウェハ６６に当るようになった
り、ウェハ６６を２枚重ねて支持しようとするようにな
ったりする。このような状態でウェハ取出し具５４を前
進させると、ウェハ６６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ェハ取出し具の運動
の誤差によっても、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ェハ取出し装置は、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
発明をなすに至った。

ニ０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って
、板状体（例えばウェハ）の水平が保たれていない状態
でも、板状体を破損することなく、安全に板状体支持装
置（例えばカートリッジ）から板状体を取出す板状体取
出し装置を提供することを目的としている。

ホ１発明の構成 本発明は、板状体を挿入又は取出すための空間部から挿
入された前記板状体をその周辺部で支持する板状体支持
装置から、互に対向する第一及び第二の板状体取出し具
間に前記板状体をその周辺部で支持して取出す板状体取
出し装置であって、前記第一及び第二の板状体取出し具
の少なくとも１つに於ける板状体支持部の所定箇所が、
前記板状体支持装置のうち前記空間部に臨む板状体支持
位置の近傍で前記板状体周辺部に近接若しくは接触して
から、この板状体の支持位置に移動するように構成され
た板状体取出し装置に係る。

へ、実施例 以下、カーＩ・リッジ中に収容されているウェハを取出
してこれをバスケットに移換えるのに本発明を適用した
例について説明する。

バスケット２はプラスチック製で、第８図に示すように
、両側壁内側にはウェハが嵌入する溝２ａ及びウェハを
支持するつば２ｂが多数段けられ、少なくとも一方の他
の側にはウェハを出入させるように開口部２ｄを設けで
ある。

第１４図は、ウェハ１６を収納したカーＩ・リッジ１を
示し、同図ｆａ）は平面図、同図ｆｂｌは同図（ａ）の
Ｘｌｌ！ｉｌＡ　−Ｘｌ’Ｊ　ｂ線に沿う矢視断面図で
ある。

底板１ｄとからなっている。各支柱１ａにはウェハ１６
を支持するための溝１ｂが例えば２５個設＆−１られて
いて、ウェハ１６はその縁部を溝１ｂに係止して水平に
互いに間隔をおいてカーＩ・リッジ１中に載置されてい
る。支柱１ａば、ウェハ１６の出入を可能にするよう、
第１４図に於いて右側半分にのみ設けられている。

第１５図は、ウェハ１６を収容したバスケット２を示し
、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸＶ
−１−ＸＶ−線に沿う矢視断面図である。

プラスチック製バスケソｌ−２の側壁２ａには内方へ突
出する多数のつば２ｂが設けられ、っば２ｂ上に例えば
２５枚のウェハ１６が一枚ずつその周縁が係止して」−
下方向に載置されている。ハスゲット２は、ウェハ１６
の出入を可能にするよう、前面及び背面には壁を設けて
いない。

第１２図は、カートリッジ１中のウェハ１６を、互いに
対向するアーム３．４を使用してバスケット２に移換え
る手順を示すフローチャートである。

第１２図（ａｌに示すように、対向する一対のアーム３
．４の間に軸を一致させてウェハ１６を収容したカート
リッジ１と空のバスヶソｌ−２とを位置させ、同図（ｂ
）に示すように、アーム３．４を前進させてこれらの先
端縁部でウェハ１６を支持するようにし、同図（ｃ）に
示すように、その侭アーム３．４を図に於いて左方に移
動させてウェハ１６をカートリッジ１中に収容し、最後
に同図（ｄｌに示すように、アーム３．４を後退させる
。

第１２図（ａｌの状態におけるバスケット２、カートリ
ッジ１並びにアーム３及び４の位置関係は、第１３図に
斜視図で示す通りである。

バスケット２の前面及び背面には、前述したように壁が
設けられておらず、アーム３．４が貫通ム３．４が通過
できるに充分な間隔をおいて設けられ、開口部１ｅ、１
ｆが形成されている。従って、アーム３．４は、バスケ
ット２及びカートリッジ１に対して、開口部２ｃ、２ｄ
、１ｅ、１ｆを経由して挿入、離脱が可能になっていて
、第１図（ａｌの状態から同図（ｂ）、（ｃ）、（ｄｌ
の状態へと往復動が可能である。

第１２図（ｂｌの状態に於けるウェハ移換え装置を第９
図に平面図で、第１０図に正面図（一部は断面）で示す
。

雌ねじが螺設されたスライダ５にはアーム３が、雌ねじ
が螺設されたスライダ６にはアーム４が夫々水平に固着
され、アーム３．４は互いに向合って位置している。

フレーム１１の側壁１１ａ、Ｉｌｂには親ねじ９．１０
が平行に貫通していて、親ねじ９にはスライダ５が、親
ねじ１０にはスライダ６が夫々螺合し、親ねじ９はスラ
イダ６に、親ねじ１ｏばスライダ５に夫々接触すること
なく貫通していて、親ねじ９．１０の回動によってスラ
イダ５．６が別個に親ねじ９．１０に沿って往復動でき
るようにしである。７及び８はスライダ５．６の案内軸
である。

第９図及び第１０図は、第１２図（ａｌの状態から親ね
じ９．１０を回転させてスライダ５．６をウェハ１６に
向かって前進させ、第１２図Ｆｂ）の状態とした時点を
示している。

フレーム１１は、２対のカム１４．１５上に載置され、
カム１４．１５の回転によってガイド１２．１３の間で
上下動するようにしである。

カー１〜リツジ中に収容されているウェハをバスケット
に移換えるに至るアームの運動は、部分断面図で第１１
図に示す通りである。

第１１図（ａｌはカートリッジ１中にウェハ１６が収容
されている状態を示し、ウェハ１６はカートリッジ１の
支柱１ａ及び補助柱１ｂの溝１ｅに支持され、図示しな
い搬送手段によって対向する一対のアーム３．４の間に
搬送されるｌ（第１２図（ａ）の状Ｂ）。

この状態から、第１１図（ｂ）に示すように、アーム３
．４をカートリッジ１に向って移動させ、アーム３．４
の端縁の支持部３ａ、４ａがウェハ痔、 １６の縁部間府に位置するようにする（第１２図（１）
）の状態）。アーム３．４の移動は第１０図の親ねじ９
．１ｏの回動によってなされる。このときのアーム４の
支持部４ａの運動については後に詳述する。

次に、第１０図のカム１４．１５を９０°回転させてフ
レーム１１と共にアーム３．４を上昇させ、第１１図（
Ｃ）に示すように、ウェハ１６をアーム３．４の支持部
３ａ、４ａに載置する。このとき、カー　１−リッジ１
の支柱１ａ、補助柱１ｂのａｌｅは（１］） ウェハ１６から離れる。

次に、アーム３．４をウェハ１６を支承した侭バスケッ
ト２へ向かって移動させ、第１１図（ｄｌに帥、 示すように、バスケット２のつば２ｂの間附にウェハ１
６の縁部を侵入させる（第１２図ＦＣ＋の状態）。

次に、第１０図のカム１４．１５を９０°回転させてフ
レーム１１と共にアーム３．４を下降させ、第１１図（
ｅ）に示すように、ウェハ１６をバスケット２のつば２
ｂに載置させる。このとき、アーム３．４の支持部３ａ
、４ａばウェハ１６から離れる。

次に、アーム３．４を後退させ、第１１図（ｆｌに示す
よ・うに、これらをカートリッジ１及びバスケット２か
ら外す（第１２図（１１＋の状態）。

かくして、ウェハ１６はカートリッジ１からバスケット
２へ一括して移換えられ、カートリッジ１に収容された
ウェハ１６は、バスケット２と共に図示しない移送装置
によって移送される。

未処理のウェハをカートリッジに移換えるには、第１１
図（ａ）〜（ｆ）の手順の逆の手順に従えば良い。

なお、第１０図で、フレーム１１を昇降させるためのカ
ム１４．１５に替えて、ねじジヤツキや油圧シリンダ等
適宜の機構を採用することができる。

第１１図（ａｌの状態から同図（ｂｌの状態に移行する
とき、単純にアーム４を前進させると、カートリッジ１
の主柱１ａ、補助柱１ｂの溝１ｅにピンチの狂いがある
場合には、前述したようなトラブルが起る。従って、本
発明では、アーム３．４のうちの少なくともカートリッ
ジの空間部１ｄ側のアーム４は、その支持部４ａの凸部
４ｂが確実にウェハ１６の周辺部下側に位置してからこ
れを支持するようにする。

この例では、アーム４の支持部４ａを２木のリンクの先
端に取付け、カートリッジ１中のウェハ１６のピッチの
誤差が最も少ない主柱１ａに近い位置で支持部４ａの凸
部４ｂ（第２図参照）がウェハ１６の周辺部の下側に位
置するようにアーム４を前進させ、その後、２本のリン
クの動作によって支持部４ａを所定の支持位置に移動さ
せるようにしている。

第１図（ａ）及び中）は、ウェハを支持する位置に至る
迄の支持部の運動を説明するための要部概略平面図であ
る。支持部４ａはリンク２６の先端に回動可能に取付け
られている。実際には、リンクは前記のように２木を使
用するのであるが、図面を簡単にするために他の１本は
図示省略しである。

支持部４ａは、第２図に斜視図で示すように、コの字形
を呈していて、両側先端部には前述したカートリッジの
溝と同一ピッチで凹凸が設けられ、凸部４ｂによってウ
ェハを支持するようにしである。

カートリッジ１からウェハ１６を取出してバスケット２
に移換えるには、第１図（δ）に示すように、支持部４
ａを■の位置から進退させ、バスケット２中を通抜けて
■の位置に位置させる。次に、リンク２６の作用によっ
て支持部４ａを■、■、■、■の位置を経て■の位置に
位置させる。その機構については後に詳述する。

次に、図示しないアーム（第９図及び第１０図のアーム
４）を前進させて支持部４ａを第１図（ｂ）の■の位置
に位置させる。このとき、第２図に示した凸部４ｂは、
主柱１ａの近くで各ウェハ１６の周辺部の下側に位置す
る。カートリッジ１中のウェハ１６の位置は、各ウェハ
の間で僅かのずれがあるが、総べてのウェハの周辺部下
側に支持部４ａの凸部４ｂが位置するところでアームを
停止させる必要がある。それには、光センサ（図示せず
）等の適宜の検知手段によって各ウェハ１６と凸部４ｂ
との関係位置を検知し、これによってアームの前進を停
止させれば良い。

続いて、支持部４ａを第１図（ｂｌの■の位置からリン
ク２６の作用によって■、■、［相］の位置を経由して
０の位置に位置させる。

上記■の状態と０の状態は、第３図、第４図に夫々示す
通りである。第３図及び第４図では、支１ａ、補助柱１
ｂの溝１ｅにピンチの狂いがあってウェハ１６が互に平
行でないとしても、主柱１ａの近くではウェハ１６の間
隔の狂いは微少であるので、支持部の凸部４ｂは、第１
図（ｂ）■の位置ではウェハ１６に衝突することなく、
その周辺部下側に位置するようになる。

第り図（ｂｌの■の状態では、第４図に示すように、支
持部の凸部４ｂは、ウェハ１６の周辺部に沿って移動し
ながらウェハ１６を互に平行になるようにそれらの位置
を矯正し、ウェハ１６を支持可能な状態とする。この状
態から、第１０図のカム１４．１５によって支持部を上
昇させれば、ウェハ１６はカートリッジ１から離れ、取
出し可能な状態となる。

第９図及び第１０図のアーム３は、カートリッジ１の補
助柱１ｂ近くでウェハ１６を支持するので、本例のよう
な構造のカートリッジにあっては、上記のような機構を
設ける必要は必ずしもない。

第５図はリンク作動部の構造を示す斜視図である。

アーム４の先端には切込ａ、　２４−４が設けられ、切
込み２４−４の底面にはスライド軸３５が水平に固着さ
れていて、スライド軸３５には、リンク２６．２８を前
後進可能に支持するスライドヘアリング２７．２９が嵌
合している。

スライドベアリング２７．２９にば、リンク２６．２８
を回動可能に支持するために、夫々軸３９．４２が固着
していて、リンク２６．２８の後端は軸３９．４２に回
動可能に嵌合するベアリング４０．４１に夫々固着して
いる。

リンク２６．２８にはガイドピン３０．３２が夫々設け
られ、ガイドビン３０．３２は、切込み２４−４によっ
て形成される上側板状部２４−１に設けられたガイド溝
３１、同じく下側板状部２４−２に設けられたガイド溝
３３に夫々嵌入している。

上側板状部２４−１の孔２４−３には充分な余裕を以っ
てモータ３８が位置していて、モータ３８はアーム４の
軸方向に移動可能に図示しないガイドに取付けられてい
る。軸３９は、モータ３８に取付は板４０ａを介して固
定されていて、モータ３８によって平歯車３７．４３を
介してべアリング３０が回動するようにしである。

第６図はリンク２６．２８の動作を説明するだめの上側
板状部２４１（第５図参照）の下方の主要部分の関係を
示す平面図である。

リンク２６．２８の先端には支持部４ａが回動可能に取
付けられていて、モータ３８（第５図参照）によってヘ
アリング４０（第５図参照）を時計方向に回転させると
、リンク２６は、ガイドピン３０が上側板状部のガイド
溝３１　（一点鎖線で示す）に案内されて時計方向に揺
動すると共に、スライドベアリング２７はスライド軸３
５に沿って少し前進し、リンク２６は一点鎖線で示す位
置に位置する。

リンク２６の上記の動きによってリンク２８は支持部４
ａを介して時計方向に揺動し、リンク２８は、ガイドビ
ン３２がガイド溝３３に案内されることによってスライ
ドベアリング２９がスラ得 イド軸３５に沿って前進ながら一点鎖線で示す位置に位
置する。

その結果、支持部４ａは実線で示す位置から−点鎖線で
示す位置に移動する。

第５図のモータ３８によって軸３９を反時計方向に回転
させると、支持部４ａ、リンク２６．２８は第６図の一
点鎖線で示す位置から実線で示す位置に戻る。

以上のように、リンク２６の揺動と前後進との合成運動
及びリンク２８の揺動と前後進との合成運動の連動によ
って、支持部４ａは第１図（ａ）、（ｂｌに示したよう
に運動する。

以上説明したようにして、支持部４ａ、３ａによってカ
ートリッジ１中のウェハ１６を支持し、第１１図に示し
た手順に従ってウェハ１６をバスケット２に一括して移
換える。この間にウェハを破損したり好ましくない塵が
発生ずることはない。

バスケット中に収容されている未処理のウェハをカート
リッジに移換えるには、上記の例とは逆の手順に従えば
良い。

上記の例はウェハ取出し装置を使用してカートリッジと
バスケットとの間でウェハを移換える例であるが、ウェ
ハ取出し装置は、上記のように使用されるｔｇ限られる
ものではなく、例えば、カートリッジから処理済みのウ
ェハを取出し、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、本発明に暴づく板状体取出し装置は、半導体ウェ
ハのほか、他の板状体、例えば板状ガラス製晶其他の板
状物品の取出しにも同様に適用可能である。

また、板状体は、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、板状体取出し具は、上記の例のよ
うに板状体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。

１−、発明の効果 以上説明したように、本発明に基づく板状体取出し装置
は、互に対向する第一及び第二の板状体取出し具の少な
くとも一つに於ける板状体支持部の所定箇所が、板状体
支持装置の空間部（板状体を挿入又は取出すための空間
部で、充分な広さを有する。）に臨む板状体支持位置の
近傍で板状体の周辺部に近接若しくは接触してから、板
状体支持位置へ移動するように構成しているので、次の
ような効果が奏せられる。

板状体支持装置の変形によってこれに支持されている板
状体の位置に狂いが生じていても、この狂いの最も少な
い支持位置近傍に先ず板状体取出し装置の板状体支持部
の所定箇所が近接若しくは接触させるようにしているの
で、この板状体支持部が板状体に衝突することがなく、
この板状体支持部が所定の支持位置に移動する間に上記
板状体の位置の狂いが矯正される。その結果、板状体を
ら安全に取出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１５図は本発明の実施例を示すものであって
、 第１図（ａｌ及び（ｂ）は板状体取出し具の支持部の運
動を説明するための概略平面図、 第２図は支持部の斜視図、 第３図はカートリッジ中の半導体ウェハに支持部が近接
した状態を示す立面図、 第、４図はカートリッジ中の半導体ウェハの支持位置に
支持部が移動した状態を示す立面図、第５図はリンク機
構の概略斜視図、 第６図はリンク機構の運動を説明するための概略平面図
、 第７図はカートリッジの斜視図、 第８図はバスケットの斜視図、 第９図は半導体ウェハ移換え装置の要部平面図、第１０
図は半導体ウェハ移換え装置の要部正面図、 第１１図（ａ）、（ｂｌ、（Ｃ１、（ｄｌ、（ｅｌ及び
（ｆｌは半導体ウェハ移換えの手順を示す断面図、 第１２図（ａｌ、（ｂ）、（Ｃ）及び（ｄ）は半導体ウ
ェハ移換えの手順の概要を示す概略平面図、 第１３図は第１２図（ａ）の概略部分斜視図、第１４図
（ａ）はカートリッジの平面図、同図（ｂ）は同図（ａ
）ノＸＩｖ′ｂ−ＸＩＶｂｖＡ矢視１ｔＪ？ＷＥ、第１
５図（ａ）はバスケットの平面図、同図（ｂ）は同図（
ａ）　（Ｄ　ＸＶ　ｂ　−４’Ｖ　ｂ　Ｌ’ｌ　矢視断
面図である。 第１６図及び第１７図は本発明に基く板状体取出し装置
以外の装置を使用してカートリッジ中の半導体ウェハを
支持しようとするときの半導体ウェハと取出し具との位
置関係を示す立面図である。 なお、図面に示された符号に於いて、 １　　　　　・・・・カートリッジ １ａ　　　・・・・主柱 １ｂ　　　・・・・補助柱 １ｅ　　・・・・溝 １ｆ　　　・・・・空間部 ２　　　　・・・・バスケット ２ａ　　　・・・・溝 ２ｂ　　　・・・・つば ２ｄ　　　・・・・開口部 ３．４．５３．５４ ・・・・板状体取出し具（アーム） ３ａ、４ａ・・・・支持部 ３ｂ、４ｂ、５３ｂ、５４ｂ ・・・・凸部 １６．６６・・・・半導体ウェハ ２６．２８・・・・リンク ２７．２９・・・・スライドベアリング３０．３２・・
・・ガイドピン ３１．３３・　・　・　・ガイド溝 ３５　　　・・・・スライド軸 である。 代理人　弁理士　　逢　坂　　　宏 第１ （ａ） 図 （ｂ） 第６図 第７図 第８図 区 ＯＪ 沫 第１６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、板状体を挿入又は取出すための空間部から挿入され
   た前記板状体をその周辺部で支持する板状体支持装置か
   ら、互に対向する第一及び第二の板状体取出し具間に前
   記板状体をその周辺部で支持して取出す板状体取出し装
   置であって、前記第一及び第二の板状体取出し具の少な
   くとも一つに於ける板状体支持部の所定箇所が、前記板
   状体支持装置のうち前記空間部に臨む板状体支持位置の
   近傍で前記板状体周辺部に近接若しくは接触してから、
   この板状体の支持位置に移動するように構成された板状
   体取出し装置。