JPS6225434A - 半導体ウエハの整列装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、半導体の製造工程におけるウェハの姿勢を所
要の向きに整列させる装置に関し、特にウェハを収容し
たカセットから、次段の工程ヘウエハを搬送する際に、
ウェハが搬送用クリップに確実に保持されるように、ウ
ェハに形成されたオリエンテーション・フラットを一定
方向に向けて、整列させるための装置に関する。

［従来の技術］ 一般に半導体ウェハは、プラスチック等のカセットに収
容しておき、加工処理に際して１個ずつカセットから取
りだして、処理手段に搬送する。

この場合、カセットの対向する側板に多数対の垂直な溝
を刻設し、この溝にウェハを挿入して保持するタイプの
カセットにあっては、第４図示の如く、カセット（３）
の下面の開口からりフタ−（４）を挿入して、所望のウ
ェハ（１）を所定の高さまで持ち上げ、搬送用クリップ
（５）に保持させる。

この際、ウェハ（１）に形成されているオリエンテーシ
ョン・フラット（２）が、鎖線示のようにクリップ（５
）の保持部に対面する位置にあると、確実な保持ができ
ず、搬送されなかったり、あるいは搬送中に取落したり
する事故が生じる。しだがってリフター（４）を作動さ
せる以前に、あらかじめ実線示の如く、オリエンテーシ
ョン・フラット（２）がクリップ（５）の保持に支障の
ない位置をとるように、ウェハ（１）を適宜回転させて
おく必要がある。

これを行うための手段としては、たとえば特開昭５４−
３４７７４号公報（発明の名称「物品移換装置」）に記
載されたものがある。これはウェハを収容したカセット
の底部から、ウェハの面に対し垂直方向をなす回動軸を
、収容されたウェハの円周外縁には接触するがオリエン
テーション・フラットには接触しない位置まで挿入し、
この回動軸を回転させることにより、ウェハをカセット
に収容した位置で回転させ、オリエンテートジョン・フ
ラットが下部に向いて、回転軸と接触しなくなった位置
で停止するようにし、各ウェハをそれぞれのオリエンテ
ーション・フラットが下方を向いた位置に揃えるように
するものである。

さらに該公報は、第２の整列手段として、上面が水平な
棒部材をカセットの底部から適宜の高さにまで挿入して
、ウェハをやや持ち上げることにより、はぼ下方を向い
たオリエンテーション・フラットを棒部材の上面に倣う
位置に整列させる手段を記載している。・ また、同様にカセットの底部に回動軸を挿入してウェハ
を回転させてることにより、オリエンテーション・フラ
ットを下方に向けて整列させる手段は、特開昭５６−４
３７１８号公報（発明の名称「半導体ウェハ出入装置」
）や、実開昭５７−１０８３３８号公報（発明の名称「
ファセット揃え装置」）にも記載されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述各先願手段によれば、オリエンテーション・フラッ
トは、それぞれ下方を向いて整列することになるが、次
工程におけるウェハの処理の態様によっては、オリエン
テーション・フラットを上方に向けて整列させることが
必要な場合がある。

上述各先願手段の中、第１のものは、第２整列手段の棒
部材によりオリエンテーション・フラットを揃えた後、
全体を１８０度回転させることにより、この要求を充た
すように説明しているが、これはウェハを一旦カセット
からバッファと称する別の支持手段に移しかえ、このバ
ッファを回転させるようにしたものであり、装置全体が
大がかりなものとなって、設備コストが高価につき、ま
た、多数のウェハをカセットからバッファに移しかえ、
１８０度回転させた後、再びカセットに収容する手間が
かかり、能率が悪い問題がある。

また、上述先願手段の後二者には、上記回転については
記載がない。

本発明は、上述問題点を解決する手段を提供するもので
ある。

［問題を解決するための手段］ 本発明装置においては、ウェハを回転させるためにカセ
ットの底部に挿入される回転軸を、カセット下方の基準
位置から、ウェハの外周縁には接するが、オリエンテー
ション・フラットが下方に向いたときにはこれに接触し
ない高さの第１の位置と、それから更に上昇してオリエ
ンテーション・フラットにも接触する高さの第２の位置
との、二段階に上昇できるようにし、まず、第１の位置
において上述先願手段に準じてオリエンテーション・フ
ラットが下方に向くまでウェハを回転させ、次いで、回
転軸を第２の位置に上昇させて、あらかじめ定めた回数
だけ回転させる。この回数は、回転軸に接触して回動さ
せられるウェハが１８０度回転するように、ウェハと回
転軸の外径比に応じて選定する。

［作用］ 第１の位置に上昇した回転軸を、所要時間回転駆動する
ことより、カセット内の各ウェハは、それぞれオリエン
テーション・フラットが下方を向く姿勢まで回転する１
次いで回転軸を第２の位置まで上昇させて、下方を向い
たオリエンテーション・フラットに当接させ、所定の回
数回転させることにより、各ウェハをオリエンテーショ
ン・フラットが上方を向く姿勢に回転させることができ
る。

［実施例］ 第１図は本発明の１実施例装置の要部断面図、第２図は
同装置の駆動部構成を示す斜視図である。

ウェハ（１）を収容するカセット（６）は１前後一対の
面板（７）を下部が内方へ傾斜した左右一対の側板（８
）で連接し、面状に形成される。側板（８）の内面には
、多数の張出し部（９）が左右対向して突設し、ウェハ
（１）を保持する溝を形成する。面板（７）の下部の側
板（８）の外方には、カセット（６）を固定するための
受座（１０）が突設しである。

カセット座板（１１）は、水平に固定してあり、その上
面に適数個の当り（１２）を突設し、カセット（６）が
これに当接して、定位置に載置されるようにしである。

また、装置の適所に固設した軸受（１３）の軸（１４）
に、上端部にストッパー（１６）を立設したレバー（１
５）を揺動可能に軸支し、レバー（１５）の中段に設け
たピン（１７）と、カセット座板（１１）の下面に垂設
したピン（１８）とに架設したスプリング（１９）によ
り、レバー（１５）を内方に向けて付勢し、ストッパー
（１６）がカセット面板（７）の受座（１０）を押さえ
てカセット（６）を固定するように構成する。

レバー（１５）の下部（２０）は、くの字状に下方に延
伸し、その下端にローラー（２１）を軸支する。このロ
ーラー（２１）は、後述する第１昇降板（２５）の縁端
部に垂設したカム（３０）の傾斜面（３０’　）に当接
して従動し、第１昇降板（２５）が上昇した実線示の位
置では、レバー（１５）が内方に回動してストッパー（
１６）がカセット（６）を固定し、第１昇降板（２５）
が下降した位置では二点鎖線示の如く、レバー（１５）
が外方へ回動して、カセット（６）が解放される。

なお、第１図示実施例では、カセット（６）を固定する
手段として、カセット（６）の側板（８）の下部に突設
した受座（１０）をストッパー（１６）で押圧するよう
にしているが、これは他の手段でもよく、たとえば面板
（７）の下部に受座を設けるようにしてもよい。

次に第２図において、下部に示すベース板（２２）は装
置に固定されており、その上方に第１昇降板（２５）及
び第２昇降板（３１）を重畳して配置する。第２昇降板
（３１）には、適数個のガイド捧（２４）を下方へ向け
て垂設してあり、これらのガイド捧（２４）は。

ベース板（２２）及び第１昇降板（２５）にそれぞれ嵌
設したブツシュ（２３）及び（２６）に挿入される。か
くして、第１及び第２昇降板（２５）　（３１）は、垂
直方向に昇降可能に支持される。

第１昇降板（２５）の下面にはＵ字状のブラケット（２
７）を設け、ベース板（２２）に取付けた第１エアシリ
ンダ（２８）のロッド（２９）を、これに接続する。ま
た、第１昇降板（２５）には、第２エアシリンダ（３２
）を取付け、そのロッド（３３）を第２昇降板（３１）
に接続する。

かくして、第１エアシリンダ（２８）が作動すると、第
１及び第２昇降板（２５）　（３１）が一体的に昇降し
、一方、第２エアシリンダ（３２）が作動すると、第２
昇降板（３１）のみが昇降する。

第１エアシリンダ（２８）の作動ストロークは、前述の
揺動レバー（１５）を、カセット（６）を固定する位置
と解放する位置とに回動させるために必要な量に選定し
、また、その上限位置は、第２エアシリンダ（３２）が
縮んだ状態で、後述する回動軸（３６）が、カセット（
６）内のウェハ（１）の外縁円周部の下端には当接する
が、オリエンテーション・フラットが下方を向いた場合
には、これから離間する高さになるように選定する。な
お、第１エアシリンダ（２８）が縮んだ状態では、回動
軸（３６）はカセット（６）の下方に離間した基準位置
に置かれる。

一方、第２エアシリンダ（３２）の作動ストロークは、
上記の第１エアシリンダ（２８）による上昇位置から、
さらに回動軸（３６）が、下方を向いたオリエンテーシ
ョン・フラットに当接する高さに上昇させる量とする。

第２昇降板（３１）の上面に、一対の軸受板（３４）を
立設し、これに主軸（３５）を回動可能に支承する。

主軸（３５）は、その中央部が軸受板（３４）に支えら
れ、両側に対称的に突出して、片持ち状態に支持される
。主軸（３５）の軸受板（３４）から突出した部分には
、それぞれ円筒状のスリーブ（３６）を嵌着し、両端部
に設けたネジに環状ナツト（３７）を螺着して、スリー
ブ（３６）の抜は止めとし、かつ、スリーブ（３６）の
適所にピン（３８）を挿通して、スリーブ（３６）を主
軸（３５）と一体的に回転させる。

環状ナツト（３７）とピン（３８）を外すと、スリーブ
（３６）を主軸（３５）から抜取り、取りはずすことが
でき、直径の異なるスリーブを交換して使用すること、
あるいは傷がついたりもしくは汚れたスリーブを新品と
交換もしくは洗浄することができる。

スリーブ（３６）は、たとえ”ば硬質ゴム等の比較的摩
擦係数が大きく、かつ、ウェハに当接する際にウェハを
損傷するおそれが少ない材質を使用する。

また、スリーブの長さは、適用対象のカセットに応じて
定められ、少なくともカセットに収容可能な最大枚数の
ウェハを、同時に回転させることができる寸法とする。

なお、図示の実施例では、スリーブ（３６）を被着した
主軸（３５）を、軸受板（３４）の両側に対称的に配置
して、２組のカセットを同時の処理する装置を示してい
るが、カセットを１個だけ処理すれば足る場合には、主
軸（３５）及びスリーブ（３６）を片側だけに設ければ
よいこと、は云うまでもない。

軸受板（３４）の間の主軸（３５）に設けられたプリー
（３９）と、その下方で軸受板（３４）に支承された中
間軸（４１）に設けられたプリー（４２）とに１．ベル
ト（４０）を架装する。中間軸（４１）の両端は、軸受
板（３４）の外方へ突出し、そこにそれぞれプリー（４
３）及び回転数計測用ディスク（４７）を嵌着する。

プリー（４３）と、第２昇降板（３１）の適所に取付け
た減速機つきモーター（４５）の出力軸に設けたプリー
　（４６）とに、ベルト（４４）を架装し、モーター（
４５）の回転を中間軸（４１）を介して、主軸（３５）
に伝達する。

一方、中間軸（４１）の一端に設けたディスク（４７）
は、その周縁上の一部に切欠き（４７ａ）が形成してあ
り、この周縁部を挟んで、Ｕ字状ホルダー（４８）を設
置し、これに光源（４９）及び光電素子（５０）を対向
して装着し、ディスク（４７）が１回転するごとに光電
素子（５０）から電気信号パルスが発生するように構成
する。

次に上述構成の図示実施例装置の作動を、第３図により
説明する。

まず、所要のウェハ（１）を収容したカセット（６）を
、カセット座板（１１）の所定個所に載置する。この場
合、各ウェハにおけるオリエンテーション・フラットの
向きは１通常ランダムであり、一定していない。

第１エアシリンダ（２８）を作動させて、２つの昇降板
（２５）及び（３１）を一体的に上昇させ、主軸（３５
）に被着したスリーブ（３６）を鎖線示の基準位置から
上昇させて、その外面をカセット（６）内に保持された
ウェハ（１）の外周下端部に当接させる。この場合、ウ
ェハがカセット内の保持位置からやや持ち上げられた状
態になるように、第１エアシリンダ（２８）の作動スト
ロークの上限位置を設定することが望ましい。（第３図
Ａ） 次いでモーター（４５）を駆動し、スリーブ（３６）を
主軸（３５）とともに一方向に回転させると、これに当
接している各ウェハ（１）は、スリーブ（３６）に従動
して逆向きに回転する。そして、それぞれのウェハのオ
リエンテーション・フラット（２）カ下方に向いた姿勢
まで回転すると、スリーブ（３６）がウェハの外縁から
離間するため、ウェハ（１）の回転は停止する。（第３
図Ｂ） カセット内のウェハを、すべてオリエンテーション・フ
ラットが下を向いた姿勢に整列させるために、この段階
では、少なくともウェハが１＠転するに足るだけの時間
、モーター（４５）が駆動されるように適宜のタイマー
手段等を使用して、モーター（４５）を制御する。ある
いは後述する第２の位置での回転回数制御と同様に、デ
ィスク（４７）と光電装置（４９）（５０）による電気
信号パルスを計数して、所要回数回転させるようにして
もよい。

次いで、第２エアシリンダ（３２）を作動させて、第２
昇降板（３１）を上昇させ、スリーブ（３６）を下向き
に整列したオリエンテーション・フラット（２）に当接
させ、モーター（４５）を再起動して、各ウェハ（１）
を回転させる。（第３図Ｃ） この回転駆動は、下向きに整列したオリエンテーション
・フラットが上向きになるように、ウェハを１８０度回
転させるものであるので、スリーブ（３６）とウェハ（
１）の直径比で定まる所要回数だけ、主軸（３５）を回
転させる。そのために、中間軸（４１）に付設したディ
スク（４７）と光電装置（４９）　（５０）により、光
電装置が発生する電気信号パルスを計数して、主軸（３
５）の回転回数を計測し、所要回数たけ回転した時に、
モーター（４５）を停止させる。

（第３図　Ｄ） この所要回転回数は、次式により求められることは、容
易に理解できよう。

Ｎ　＝□ ｄ ただし　　Ｎ：所要回転回数 Ｄ：ウェハの直径 ｄニスリーブの直径 なお、図示実施例では、主軸（３５）と中間軸（４１）
に付設したブリー（３９）及び（４２）の直径を同一と
しているので、両者の回転数は同一となる。したがって
、ディスク（４７）と光電装置による主軸（３５）の回
転制御は、ディスクに設けた切欠き部（４７ａ）が１か
所だけである場合は、整数値の回転数に限られ、ウェハ
（１）を正確に１８０度回転させるためには、ウェハの
外周長さの１７２がスリーブ（３６）の外周長さの整数
倍になるように、スリーブ（３６）の直径を設定しなけ
ればならない。

これは前述した如く、主軸（３５）の先端に螺着した環
状ナツト（３７）と、スリーブ（３６）を主軸（３５）
に固着しているピン（３８）を外すことにより、スリー
ブ（３６）を容易に主軸（３５）に対して着脱できるの
で、所要直径のスリーブを用意しておいて、適宜交換し
て使用すればよい。

これは、主軸（３５）と中間軸（４１）とのブリー（３
９）及び（４２）の直径比を適切に選定することにより
。

主軸（３５）の回動量をウェハの外周長さに応じて制御
するようにしてもよいが、装置の構造上、ブリーよりも
スリーブの方が交換容易であり、スリーブの交換で対応
する方が実用的である。

なお、前述した第１の位置における回転制御を、タイマ
ー手段でなく第２の位置と同様にパルス計数によって行
う場合の所要回転回数を「Ｎ１」とすると、 Ｎエ　＝□ とすればよいことは、云うまでもない。

かくして、カセット（６）に収容されているウエハ（１
）のすべてについてオリエンテーション・フラットが上
方を向いた姿勢に整列させた後、第１及び第２エアシリ
ンダ（２８）　（３２）を作動させて、第１及び第２昇
降板（２５）　（３１）を下降させる。これにより、レ
バー（１５）が外方へ回動して、ストッパー（１６）は
カセット（６）の受座（１０）から離れ、カセット（６
）°を解放する。しかる後、カセット（６）をカセット
座板（１１）から取り外し１次段の処理工程に送る。

［発明の効果］ （１）ウェハをカセットに収容したままで、オリエンテ
ーション・フラットを下向きから上向きにを変えること
ができる。

（２）オリエンテーション・フラットを下向きに整列さ
せるための回転駆動軸を、僅かに上昇させるだけで、効
果的にオリエンテーション・フラットの向きを、上向き
に変えることができる。

（３）ウェハを１８０度回転させる際には、駆動軸の回
転回数を光電型エンコーダによって計数制御するので、
オリエンテーション・フラットを正確に上向きに整列さ
せることができる。

（４）ウェハを回転させるための駆動軸は、片持ち構造
の主軸にスリーブを嵌着したものであるため。

直径の異なるスリーブを容易に交換して使用することが
でき、各種の規格の異なるウェハについて、汎用的に適
用できる。

（５）スリーブが容易に着脱できるため、傷ついた場合
の新品との交換することが容易であり、また。

汚れた場合には簡単に取外して洗浄することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の要部断面図、第２図は同装
置の駆動部を示す斜視図、第３図は本発明の作動を示す
説明図、第４図はカセットからウェハを取り出す手段を
示す概略図である。 （１）・・・・ウェハ、（２）・・・・オリエンテーシ
ョン・フラット、（３）・・・・カセット、（４）・・
・・リフター、（５）・・・・搬送用クリップ、 （６）・・・・カセット、（７）・・・・面板、（８）
・・・・側板。 （９）・・・・張出し部、（１０）・・・・・受座、（
１１）・・・・カセット座板、（１２）・・・・位置決
め当り、（１３）・・・・軸受、（１５）・・・・レバ
ー、（１６）・・・・ストッパー、（１７）　（１８）
・・・・・ピン、（１９）・・・・スプリング、　（２
１）・・・・カムローラー、（２２）・・・・ベース板
、（２４）・・・・ガイド棒、（２５）・・・・第１昇
降板、（２７）・・・・ブラケット、（２８）・・・・
第１エアシリンダ、（３０）・・・・カム、（３１）・
・・・・第２昇降板、（３２）・・・・第２エアシリン
ダ、（３４）・・・・・・軸受板、（３５）・・・・主
軸、（３６）・・・・スリーブ、（３７）・・・・環状
ナツト、　（３８）・・・・ピン、（４１）・・・・中
間軸、（４５）・・・・モーター。 以上 ￥３１」 （Ａ）　　　　　　　　　（６） コ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の側板に対向して多数組の垂直方向の溝を刻
   設したカセットに収容したウェハのオリエンテーション
   ・フラットを、上方に向けて整列させる半導体ウェハの
   整列装置において、 前記カセットの下方で、ウェハの面に対してほぼ直交す
   るように水平に支持され、かつ、軸回りに回転可能な駆
   動軸と、 前記駆動軸を、カセット内のウェハの外周縁の下端に当
   接し、かつ、オリエンテーション・フラットが下方に向
   いたときには、これに接触しない第１の位置と、下方に
   向いたオリエンテーション・フラットに当接する第２の
   位置との、２段階の高さにカセットの底部に挿入する駆
   動軸昇降手段と、前記第１の位置に上昇した駆動軸を、
   該駆動軸の回転に従動するウェハが少なくとも１回転す
   る期間駆動し、次いで、前記第２の位置に上昇した駆動
   軸を、従動するウェハが１８０度回転する期間駆動する
   駆動装置と、より成ることを特徴とする半導体ウェハの
   整列装置。
2. （２）駆動軸が、軸受から水平方向に片持ち支持されて
   軸回りに回転駆動される主軸と、該主軸の外面にこれと
   一体的に、かつ、交換可能に環装されたスリーブとから
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載
   の半導体ウェハの整列装置。
3. （３）一対の主軸が、軸受の両側に対称的に突出し、こ
   れにそれぞれスリーブを環装したことを特徴とする特許
   請求の範囲第（２）項に記載の半導体ウェハの整列装置
   。
4. （４）第１の位置における駆動軸の回転期間を、タイマ
   ー手段により制御することを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項に記載の半導体ウェハの整列装置。
5. （５）第１の位置における駆動軸の回転期間を、駆動軸
   と同期して回動するエンコーダ手段が発生する電気信号
   パルスを、所要数計数することにより定めることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項に記載の半導体ウェハ
   の整列装置。
6. （６）第２の位置における駆動軸の回転回数を、駆動軸
   と同期して回動するエンコーダ手段が発生する電気信号
   パルスを計数することにより、制御することを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項に記載の半導体ウェハの整
   列装置。
7. （７）駆動軸と駆動源の出力軸との間に、中間軸を配置
   し、該中間軸にエンコーダ手段を付設したことを特徴と
   する特許請求の範囲第（５）項又は第（６）項に記載の
   半導体ウェハの整列装置。
8. （８）エンコーダ手段が、周縁部に少なくとも１つの透
   光部を有する不透光性ディスクと、該周縁部を挟んで対
   設した光源及び光電素子とから構成されるものである特
   許請求の範囲第（５）項ないし第（７）項のいずれかに
   記載の半導体ウェハの整列装置。