JPS623581B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は板状物移換装置、特にシリコン等の半
導体薄板（ウエーハ）のカートリツジからカート
リツジへの移換装置（フリツプトランスフア装
置）に関する。

半導体装置等の製造段階にあつては、部分領域
に回路素子を形成するシリコン等からなる半導体
薄板（ウエーハ）が取り扱われる。このウエハー
は通常は一側から積層状に挿し込むカートリツジ
に入れられ、ウエーハが林立した状態や、水平状
態に積層される状態で取り扱われている。

ところで、このようなカートリツジにおいて、
その用途によつて材質が異なつている。たとえ
ば、運搬用にはポリプロピレン治具、エツチング
用にはテフロン治具、熱処理用には石英治具が使
用されている。この結果、各作業間でウエーハを
他のカートリツジに移し換える必要性が生じる。

従来、このウエーハのカートリツジ間の移し換
えは、真空吸着工具等を用いて作業者が直接行な
う手作業方式と、真空吸着工具を機械的に動作さ
せて行なう専用機方式とが知られている。

しかし、前者の場合には、ウエーハの破損、ウ
エーハの汚染による歩留低下が生じ易い。すなわ
ち、ウエーハの破損は、カートリツジ取扱いミス
によるカートリツジ、ウエーハの落下、移換時の
カートリツジとの不所望部の当接、移換時のカー
トリツジ溝底との落下接触時の衝撃等によつて生
じる。また、ウエーハの汚染は、作業者の衣服に
附着している塵埃や、床に存在する塵埃が作業者
の動きによつて舞い上がりウエーハに附着するこ
とによつて生じ、この結果、表面にマスク層を形
成したする場合規定通りのパターンができなくな
り、歩留が低下する。

また、後者の専用機の場合は、真空吸着工具で
ウエーハを１枚１枚移し換えるため、その作業性
が低い。

さらに、特開昭50−34481号公報に示すように
カートリツジを180゜回転させて複数のウエーハ
を一度に移し換える方式も考えられた。しかし、
この方式もウエーハ移し換え１回にカートリツジ
を３回も180゜回転させなければならずしかもそ
れぞれ異なつた状態の回転であるため、移し換え
装置の機構が複雑となる。さらに言うならば、上
記それぞれ異なつた状態の回転とは、最初に、空
の第１のカートリツジを左方向に180゜回転させ
ウエーハの入つている第２のカートリツジ上に乗
せる、次に上記第２のカートリツジ上に第１のカ
ートリツジが乗つたままでそれらを右方向に180
゜回転させる、そして、最後に上記第２のカート
リツジを左方向に180゜回転させることにより第
１のカートリツジ上から第２のカートリツジを離
す、というものである。このような複雑な動き
は、複雑な機構を必要とし、ウエーハ移し換え装
置が高価となり、かつ装置の保守・管理が大変で
ある。

したがつて、本発明の目的は、カートリツジか
らカートリツジへの板状物の移換作業の高能率化
を図ることにある。

また、本発明の他の目的は板状物の移換時の汚
染や損傷を防ぐことにある。

さらに、本発明の他の目的は、複雑な機構を有
することなく板状物の移換ができる板状物移換装
置を提供することにある。

このような目的を達成するための本発明の要旨
は、一側から積層状に複数の板状物を押し込んで
収容し、かつ、板状物挿入口の背後が開口されて
いる構造のカートリツジ内の板状物をほぼ同一構
造の空のカートリツジに移し換える板状物移換装
置であつて、回転テーブルと、この回転テーブル
の周縁部に互いに向かい合いかつ半径方向に揺動
可能に取り付けられる複数のカートリツジ収容枠
と、一端部をこれらのカートリツジ収容枠の一部
に固定し、他端を回転テーブルの下方に静止する
基板の溝カムに臨ませかつ前記回転テーブルが所
定角度回動するうちにそれぞれのカートリツジ収
容枠を徐々に起き上がらせてカートリツジのそれ
ぞれの板状物挿入口を近接対面させ、その後再び
互いに離れるように傾斜状態を変化させて正回転
あるいは逆回転し、所望角度あるいは元の０度の
回転位置でカートリツジを水平状態にもどるよう
にさせる作動子と、前記カートリツジの対面時に
板状物を収容したカートリツジの背後からカート
リツジ内にプツシヤを移動させて前記カートリツ
ジ内の板状物を対面する空のカートリツジに押し
入れるようにするプツシヤ機構とを有することを
特徴とする板状物移換装置にある。以下実施例に
より本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明のウエーハ移換装置を適用した
装置群の観念的な図である。すなわち、第１装置
群１と第２装置群２との間にあつて、ウエーハ３
を収容する治具（カートリツジ）が第１・第２装
置群１，２で異なることから、カートリツジを換
える例を示す。同図に示すように、第１装置群１
から搬送されてきたウエーハ３を収容した第１カ
ートリツジ４は、以後に詳細に説明するウエーハ
移換装置の回転テーブル５に載せられ、180度円
弧運動して、再び第１装置群１に供給される。こ
の際、第２装置群２の一側部からは空の第２カー
トリツジ６が送り出され、この第２カートリツジ
６は前記第１カートリツジ４の供給装置と180度
離れる回転テーブル縁位置で回転テーブル５に載
り、180度回転移動して再び第２装置群２に供給
される。ところで、ウエーハ３は、回転テーブル
５に第１・第２カートリツジ４，６が載つている
状態で移し換えられる。この結果、ウエーハ３は
太い矢印７で示すように、第１カートリツジ４か
ら第２カートリツジ６に乗り移つて間欠的に連続
して第１装置群１から第２装置群２に移動する。

つぎに、第２図〜第６図を用いて、ウエーハ移
換装置を説明する。第２図には回転テーブル５が
示されている。この回転テーブル５の中央下面に
は回転軸８が固定され、この回転軸８には90度ず
つ回転するようなゼネバ９が固定されている。そ
して、このゼネバ９はモータ１０の駆動軸に連結
されるギヤヘツド１１の回転軸１２からハスバ歯
車機構１３を介して回転する回転板１４のピン１
５に爪部１６を介して噛み合うようになつてい
る。したがつて、モータ１０の回転によつて、回
転テーブル５は90度ずつ間欠回転する。また、こ
の回転テーブル５の周縁部の２箇所にはウエーハ
３を収容するカートリツジ１７を取り付けるカー
トリツジ取付枠１８が第３図および第４図で示す
ようにピン１９を介して回転テーブル５の半径方
向に揺動自在に取り付けられている。このカート
リツジ取付枠１８はカートリツジ１７の背面と一
端面とを支えるようになつている。また、カート
リツジ１７の背面は開口されており、この実施例
ではこの開口空間を利用することから、第２図で
示すようにカートリツジ取付枠１８のカートリツ
ジ背面を支える背面支板２０はカートリツジ１７
の背面の周縁部を支える枠状となつている。ま
た、これら２つのカートリツジ取付枠１８は、回
転テーブル５の周縁部の180度離れた位置に設け
られるとともに、カートリツジ取付枠１８が回転
テーブル５の中心方向に起き上がるように揺動
し、その背面支持板２０が回転テーブル５に垂直
の状態となつた際、それぞれのカートリツジ取付
枠１８に取り付けられたカートリツジ１７のウエ
ーハ挿入口は互いに対面するようになる。また、
カートリツジ１７はカートリツジの端面に設けら
れる窪部２１をカートリツジ取付枠１８の嵌合突
部２２に挿嵌入するだけで簡単かつ正確にカート
リツジ取付枠１８に取り付けられる。したがつ
て、前記両カートリツジの対面時、相互のカート
リツジ１７のウエーハ収容溝の高さは正確に対応
するようになつている。

一方、前記カートリツジ取付枠１８には棒状の
作動子２３が固定されている。そして、この作動
子２３の下端は球状塊２４に形成されるととも
に、この球状塊２４は第３図および第４図に示す
ように、回転テーブル５の下方に静止状態で配設
される基板２５のカム溝２６に遊嵌している。こ
の基板２５の中心は孔２７が設けられ、この孔２
７内を前記回転テーブル５の回転軸８が非接触状
態で貫通している。また、前記カム溝２６は第３
図で示すように、回転軸８を中心とする繭形状の
溝となつている。したがつて、回転テーブル５が
回転すると、カートリツジ取付枠１８のピン１９
とカム周縁との距離が変動する（たとえば、第４
図〜第６図で示すR₁〜R₃）。ところが、ピン１９
とカム溝２６内に遊嵌している作動子２３の球状
塊２４との長さは一定であり、かつ一端ピン部分
は移動できないことから、この球状塊２４はカム
溝２６内を上下に移動する。このため、作動子２
３の傾斜具合が変動し、カートリツジ取付枠１８
が揺動する。この動きは第４図〜第６図で示すよ
うになる。すなわち、第３図で示すＡ，Ｂ，Ｃと
回転テーブル５が90度回転すると、カートリツジ
１７は徐々に起き上がり、ついには回転テーブル
５上に垂直に立ち、互いのカートリツジ１７のウ
エーハ挿入口を対面するようになる。

他方、このように回転テーブル５が90度回転し
てＣ点に至ると、第２図および第６図で示すよう
に、ウエーハ３を収容する第１カートリツジ４の
背面からプツシヤ機構２８のプツシヤ２９が突出
し、カートリツジ取付枠１８の背面支板２０の空
間部３０を抜けてカートリツジ１７の背面開口部
に侵入して、第１カートリツジ４内のウエーハ３
を第２カートリツジ６内に送り込む。その後、こ
のプツシヤ２９は後退してカートリツジ１７の移
動域から外れる。

その後、ゼネバ機構の働きによつて、回転テー
ブル５はさらに90度回転する。すると、カム溝２
６と作動子２３との関係から、直立（垂直）状態
のカートリツジ１７は徐々に背面支板２０を回転
テーブル面に一致させるような方向に傾斜し、Ｄ
点（第１カートリツジ４にあつてはＤ点、第２カ
ートリツジ６にあつてはＡ点）に達する。そし
て、この状態ではカートリツジ１７はウエーハ収
容口を上面にして水平状態で停止する。この場
合、Ｄ点における第１カートリツジ４は空の状態
となるが、Ａ点に達した第２カートリツジ６は途
中で第１カートリツジ４からウエーハ３を受け取
つているので、第２カートリツジ６にはウエーハ
３が収容されている。そこで、これら、Ｄ点（Ａ
点）でそれぞれカートリツジ１７を降ろす。この
作業が終了すると、モータ１０は逆転し、再び回
転テーブル５を180度反転させる。モータ１０の
正転逆転信号は回転テーブル５に嵌合した正転逆
転用カム３２と、このカムによつて動作するマイ
クロスイツチ３３とから得られる。また、第４図
で示すように、カートリツジ取付枠１８にはカー
トリツジ１７が収容されているか否かを検出する
カートリツジ検出用マイクロスイツチ３４が内蔵
されている。

つぎに、プツシヤ機構２８について説明する。
プツシヤ機構２８のプツシヤ２９はガイド板３５
を水平に貫通し、その軸方向に移動可能となつて
いる。また、カートリツジ１７に突出する先端は
細長の押出板３６が取り付けられ、一度にカート
リツジ１７内の全てのウエーハ３を押し出せるよ
うになつている。また、後端をピン３７で揺動可
能に支持されるレバー３８の上端部にピン３９を
介して揺動可能に取り付けられる安全レバー４０
の長溝４１に接続ピン４２を介して遊嵌状態で嵌
合している。前記安全レバー４０には常にプツシ
ヤ２９の接続ピン４２が接触するように、ばね４
３が取り付けられている。また、安全レバー４０
の周縁に臨むようにレバー３８には過負荷防止用
マイクロスイツチ４４が取り付けられ、プツシヤ
２９に必要以上負荷が掛ると、ばね４３に抗して
安全レバー４０がピン３９を中心に回動して過負
荷防止用マイクロスイツチ３４を作動させてモー
タ１０の回転を停止させるようになつている。ま
た、前記レバー３８には補助アーム４５が固定さ
れ、その先端にはカムフオロア４６が回転可能に
取り付けられている。また、このカムフオロア４
６には前記プツシヤ操作カム３１の周面が接触す
るとともに、このプツシヤ操作カム３１の回転軸
４７にはタイミングベルト用のドリブンプーリ４
８が固定されている。そして、前記ギヤヘツド１
１の回転軸１２に固定されるタイミングベルト５
０が掛けられ、モータ１０の回転を正確に伝達す
るようになつている。また、前記カムフオロア４
６とプツシヤ操作カム３１との接触を常に保つた
めに、ばね５１が配設されている。また、前記プ
ツシヤ操作カム３１の回転軸４７にはプツシヤ操
作カム３１の停止位置３１を規定する定位置停止
用カム５２が固定されるとともに、この定位置停
止用カム５２によつて作動する定位置停止用マイ
クロスイツチ５３が配設されている。

また、プツシヤの動きはウエーハに衝撃を与え
ないように、低速、たとえば３〜５ｍ／secで移
動するようにし、かつ、押出板３６は衝撃を柔ら
げるためにテフロン（テフロンコーテイングも含
む。）等の樹脂で形成することが望ましい。

このような実施例によれば、一度にカートリツ
ジ内のウエーハを他のウエーハに移し換えること
ができる。したがつて、移換作業時間が短縮化さ
れ、作業能率を向上させることができる。

また、この実施例によれば、ウエーハに衝撃を
与えないように、押出板をテフロンで形成した
り、移換速度を低速にしたり、あるいはプツシヤ
に必要以上の負荷が作用すると、移換動作を停止
させたりしている。したがつて、ウエーハの破損
を防ぐことができる。

また、この実施例によれば、ウエーハの移換は
自動的に行なわれることから、作業者が周辺を動
きまわる必要も少なくなり、塵埃の舞い上がりに
よるウエーハの汚染等も少なくできる。

さらに、この実施例では駆動源を一つにしてい
るので、経済的である。

なお、本発明は前記実施例に限定されない。す
なわち、前記実施例では回転テーブルの停止時に
ウエーハの移し換えを行なつたが、移し換えは回
転テーブルの移動中であつてもよい。これは、一
定の角度領域に旦つてカートリツジを対面させ、
その間に回転テーブルに直接または間接に取り付
けられるプツシヤ機構によつて行なうようにすれ
ばよい。

また、前記実施例のように、回転テーブルを
180度反転する機構の代わりに、間欠的に一方に
回転させる機構としてもよい。この場合、回転テ
ーブルに固定されかつ電気コード等を有するも
の、たとえばカートリツジ検出用マイクロスイツ
チなどがある場合には、連続回転してもコード等
が巻き付かないような逆転機構を採用しなければ
ならない。

また、前記実施例では一個カートリツジのロー
ダ位置とアンローダ位置が180度離れた位置とな
つているが、これは同じ位置であつてもよく、ま
た、それぞれ実施例とは異なる位置でもよい。こ
れについては、第１装置群と第２装置群の配置関
係、すなわち、ローダ位置およびアンローダ位置
によつて適当に決定すればよい。

さらに、本発明は移換対称物としてウエーハに
限定されない。場合によつては板状物以外でもよ
い。

以上のように、本発明の板状物移換装置によれ
ば、カートリツジからカートリツジへの板状物の
移換が一度に全て行なえることから極めて作業性
が良くなる。

また、本発明によれば、板状物の移換が機械的
に確実に行なえるので、不注意で板状物を破損さ
せるようなこともなくなる。

また、本発明の装置を半導体装置の製造に用い
た場合、移換作業は機械が自動的に行なうことか
ら、作業者が機械の周囲を動き囲る頻度も少なく
なる。この結果、塵埃の舞い上がりも少なくなつ
て、ウエーハの汚染も少なくなり、ウエーハへの
加工歩留の向上を図ることができるなどの多くの
効果を奏する。

さらに、本発明の装置は、カートリツジの背面
を水平状態から垂直状態にするだけ（90゜回転）
で良く、しかもウエハの移し換えが終つたらその
状態をもとにもどすだけであるため、カートリツ
ジを動かす機構はそれほど複雑とならず、安価
で、かつ保守・管理が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のウエーハ移換装置を適用した
装置群の観念的な説明平面図、第２図は本発明の
一実施例による斜視図、第３図はウエーハの動き
を示す平面説明図、第４図〜第６図はそれぞれ第
３図の−線〜−線に沿う断面図である。 １……第１装置群、２……第２装置群、３……
ウエーハ、４……第１カートリツジ、５……回転
テーブル、６……第２カートリツジ、７……矢
印、８……回転軸、９……ゼネバ、１０……モー
タ、１１……ギヤヘツド、１２……回転軸、１３
……ハスバ歯車機構、１４……回転板、１５……
ピン、１６……爪部、１７……カートリツジ、１
８……カートリツジ取付枠、１９……ピン、２０
……背面支板、２１……窪部、２２……嵌合突
部、２３……作動子、２４……球状塊、２５……
基板、２６……カム溝、２７……孔、２８……プ
ツシヤ機構、２９……プツシヤ、３０……空間
部、３１……プツシヤ操作カム、３２……正転逆
転用カム、３３……マイクロスイツチ、３４……
カートリツジ検出用マイクロスイツチ、３５……
ガイド板、３６……押出板、３７……ピン、３８
……レバー、３９……ピン、４０……安全レバ
ー、４１……長溝、４２……接続ピン、４３……
ばね、４４……過負荷防止用マイクロスイツチ、
４５……補助アーム、４６……カムフオロア、４
７……回転軸、４８……ドリブンプーリ、４９…
…ドライヴプーリ、５０……タイミングベルト、
５１……ばね、５２……定位置停止用カム、５３
……定位置停止用マイクロスイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一側から積層状に複数の板状物を押し込んで
   収容し、かつ、板状物挿入口の背後が開口されて
   いる構造のカートリツジ内の板状物をほぼ同一構
   造の空のカートリツジに移し換える板状物移換装
   置であつて、回転テーブルと、この回転テーブル
   の周縁部に互いに向かい合いかつ半径方向に揺動
   可能に取り付けられる複数のカートリツジ収容枠
   と、一端部をこれらのカートリツジ収容枠の一部
   に固定し、他端を回転テーブルの下方に静止する
   基板の溝カムに臨ませかつ前記回転テーブルが所
   定角度回動するうちにそれぞれのカートリツジ収
   容枠を徐々に起き上がらせてカートリツジのそれ
   ぞれの板状物挿入口を近接対面させ、その後再び
   互いに離れるように傾斜状態を変化させて正回転
   あるいは逆回転し、所望角度あるいは元の０度の
   回転位置でカートリツジを水平状態にもどるよう
   にさせる作動子と、前記カートリツジの対面時に
   板状物を収容したカートリツジの背後からカート
   リツジ内にプツシヤを移動させて前記カートリツ
   ジ内の板状物を対面する空のカートリツジに押し
   入れるようにするプツシヤ機構とを有することを
   特徴とする板状物移換装置。