JPS63295348A

JPS63295348A - ウエハ搬送機構

Info

Publication number: JPS63295348A
Application number: JP62129907A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Nagasaki; 恵一長崎; Noboru Maeda; 昇前田; Masayuki Hachitani; 昌幸蜂谷; Hiroshi Aikawa; 相川　博
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1987-05-28
Publication date: 1988-12-01
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPH0755721B2

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】［産業上の利用分野コこの発明は、半導体製造用の気相反応装置などに適用す
るウェハの搬送機構に関する。

［従来の技術］半導体製造の前工程においては、反応炉内でシリコンウ
ェハに作用薄膜が形成される０反応炉の形式として、複
数のウェハを一括して処理するバッチ式と、一枚づつを
処理する枚葉式に大別され、それぞれに長所、短所があ
る。

最近、ＩＣデバイスの需要の増大に伴って、製造工程の
ライン化が行われているが、この場合には、ウェハのハ
ンドリングの自動化が必要であり、その点枚葉式に長所
がある。すなわち、反応炉をインラインに組み入れ、カ
ートリッジより一枚づつを取りだして反応炉に搬送して
処理し、終了後、再びカートリッジに収納し、次工程に
移行するものである。

第３図は、この発明の出願人により特許出願されている
、プラズマＣＶＤ　（Ｃｈｅｍｉ　ｃａ　ＩＶａｐｏｕ
ｒ　　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ−気相成長法）による枚葉
式の気相反応装置に対するウェハ搬送機構を示すもので
ある。ウェハのハンドリングを中心として、この装置に
よるウェハの搬送を述べ“ると、複数のウェハ３が収納
されたカートリッジ２は、第１の載置台４−１に載置さ
れる。載置台４は、上下方向（矢印Ｅ）に可動で、収納
されたウェハ３のうちの最下部のものが、搬送ベル）５
ａ、５ｈ、５．ｃに搭載されて矢印Ａの方向に移動し、
位置決め板４ｂの位置に停止する。第１の搬送アーム６
−１は矢印Ｂの方向に回転して、ウェハ３の下面に吸着
して反対方向に回転し、第１の開口８の位置で停止し、
ウェハ受は爪７ｂによりキャッチされる。第１蓋開閉部
７−１の下降動作により、ウェハ３は第１の開口８より
内部に挿入され、同時に、第１のＭ　７　ａにより開口
８が閉じられる。ウェハ３は図示しない搬送機構により
反応炉９に搬送されて処理が行われ、終了するとやはり
図示しない搬送機構により第２の開口１０の位置で停止
し、第２蓋開閉部７−２の上昇動作により上昇して、第
２の搬送アーム６−２の吸着回転により位置決め板４ｂ
’の位置に停止し、搬送ベル）−５ｄ、５ｅ、５ｒによ
り第２の載置台４−２の位置まで搬送されてカートリッ
ジに収納されるものである。

最近におけるＩＣデバイスの集積度はますます高密度化
しており、ウェハにｍフ捉が付着するときは欠陥となる
ので、各プロセスはすべて高度なり、リンルーム内で行
われている。しかし、上記の装置においては、搬送ベル
トが発塵要素となり、殊にこの場合はベルトが直接ウェ
ハ面に接触するのでウェハに塵埃が付着する危険がはな
はだ大きい。

このような搬送ベルトを使用しない方法として、古くか
らエアベアリングがあるが、この方法は塵埃を巻き上げ
、これがウェハ表面に沈着して却って汚染が増すので不
適当である。これに対して、エア吸着による回転アーム
方一式は、上記の場合にも吸着アーム６として使用され
ているが、塵ヨ臭をエアとともに吸収して、外部に排除
するので汚染の危険は心配ない。しかしながら、上記の
装置においては、カートリッジ２にウェハ３を出し入れ
するためには、ウェハ３をカートリッジ２の切り火き２
ａに挿入することが必要で、このためにカートリッジ２
の付近である程度の距離、ウェハを直線的に搬送しなけ
ればならない、このような動作は回転アームでは難しい
。また、移動間隔が長くなると、回転半径の大きいアー
ムが必要となるなど、可能性が乏しい。一方、インライ
ン装置は、努めて占有スペースが小さいことが要求され
ており、第３図の装置は全体を方形として占有スペース
の効率化を図ったものである。そこで、ウェハの汚染の
危険がなく、かつコンパクト化できるものが必要となる
。

［発明の目的］この発明は、ウェハの表面に塵ホ史の付着、汚染・の危
険がなく、かつコンパクトなウェハ搬送機構を提供する
ことを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］この発明は、ベース盤上に、ウェハの搬送方向に対して
一定の角度をなす直線状のガイドレールと、ガイドレー
ルに沿って移動する移動ブロックとを設け、移動プロ・
ツクに垂直方向に貫通した回転シャフトの上端に、ウェ
ハを吸着する吸着アームと、回転シャフトの下端に回転
アームとをそれぞれ固定し、回転アームの先端にカムロ
ーラを取り付ける。またベース磐に、カムローラが軟合
し。

移動ブロックの移動により、回転アームおよび吸着アー
ムを回転させ、吸着アームに吸着されたウェハの中心を
、ウェハの搬送方向に直線的に移動させる形状の曲線を
有するカム７１４分設けたものである。上記の回転シャ
フトには、カムローラをカム溝の曲線に接触させる押圧
力を付勢するスプリングを設ける。また、上記の移動ブ
ロックの下部に移動ブロックを駆動するモータおよびベ
ルトとよりなる駆動機構を有するものである。

［作用］この発明によるウェハ搬送機構においては、エア吸着ア
ームによりウェハを吸着して搬送するので、この部分に
おいて塵り臭がウェハに付着する危険はない。ただし、
移動ブロックの駆動機構にはベルトが使用されているが
、この場合はベルトがウェハに直接接触するものでなく
、またこの駆動機構は移動ブロックの下部に設けるので
、ベルトの発生する塵埃は、クリンルーム内のクリンエ
アが上方より下降する、いわゆるダウンフローにより下
方に排出され、これがウェハの表面に沈着する危険は回
避される。

次に、この発明によるウェハ搬送機構は、カム機構によ
り、移動ブロックの移動に伴って、吸着アームが９０度
まで回転しながら、吸着されたウェハの中心が搬送方向
に直線的に移動し、ウェハはカートリッジに直線的に挿
入される。この場合、吸着アームが９０度回転する、す
なわち吸着アームは最初の位置では搬′送方向に対して
直角で、漸次方向が変化してカートリッジ内の停止位置
で搬送方向となるもので、単純に直線搬送する機構に比
較して、ウェハの搬送方向の長さが短縮できるものであ
る。

［実施例］第１図はこの発明に対する先行技術としてのウェハ搬送
機構を示すもので、図において搬送アーム６（第３図の
搬送アーム６に相当するもの）が矢印ＢまたはＣの方向
に回転して、吸着されたウェハ３は図示の位置に停止す
る。ここで、搬送アーム６は下降して、ウェハ３の下面
に吸着アーム１２の吸着面１２ａが接触して吸着し、搬
送アーム６がさらに下降して退避すると、吸着アーム１
２を取り付けた移動ブロック１１が、ガイドレール１０
に沿って矢印Ｆの方向に移動し、左端に設けられたカー
トリッジ２の切り込み２ａの内部に吸着面１２ａが侵入
してウェハ３を挿入する。ウェハの取り出しはこの逆に
行われる。

移動ブロック１２の移動は、モータＩ３により駆動され
るベルト１４に、移動ブロック１１が結合されて行われ
る。ここで、モータ１３およびベルト１４は、移動ブロ
ック＋１の下部に設けられるので、ここで発生する塵ｓ
従は、クリンルーム内のダウンフローエアにより下方に
排出され、ウェハ３の表面に付着する危険が回避される
ものである。

以上の機構においては、ウェハ３が搬送される距Ｗ　Ｌ
　＋に対して、移動ブロック１１の長さ１１が、搬送方
向に対しである程度必要であり、吸着アーム１２はカー
トリッジ２の切り込み２ａに侵入するために長さ１２が
必要、である。また、ウェハの吸着位置が中心から１３
だけ外方に偏っているため、これらの合計の長さＬ２だ
け、機構の搬送方向の長さが余分に必要である。ＣＶＤ
装置をインラインで使用する場合は、占有面積が限られ
ており。

特に枚葉式の場合は、複数の装置が並列に使用されるの
で各装置はできるだけコンパクトとすることが必要であ
り、この意味で上記の搬送方向の長さＬ２を短縮するこ
とが望ましい。この発明は、この点を改良するものであ
る。

第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はこの発明によるウェハ
搬送機構の実施例における構造を示すもので、図（ａ）
は平面図、図（ｃ）は図（ａ）のＪ−Ｊにおける垂直断
面図、図（ｃ）は図（ａ）におけるカム機構の動作とウ
ェハの搬送を説明する平面図である。

図（ａ）、（ｂ）において、ベース磐１５の上に、ウェ
ハの搬送方向（矢印Ｉ）と角θをなして、直線状のガイ
ドレールｌＯを設け、これに摺動輪１１ａを有する移動
ブロック１１を移動自由に懸架する。移動ブロック１１
には、垂直方向に回転シャフト１９を貫通し、その上端
に吸着アームＩ３を、その下端に回転アーム１７を固定
する。吸着アーム１８はエア排気口２２よりエアを排出
して、吸着面１８ａにウェハ３を吸着する。また回転ア
ーム１７の先端にはカムローラ１６ａが取り付けられる
。一方、ベースｆｉ１５には、カムローラ１６ａが嵌合
するカム溝１６を設ける。

カム溝Ｉ６の曲線の形状は、後記するよう−に、移動ブ
ロック１１の移動に伴って回転アーム１７と吸着アーム
１８とが回転しながら移動し、吸着アーム１８に吸着さ
れたウェハ３が搬送方向に直線移動するように設定され
る。なお、回転シャフト１９にトーション・スプリング
２０を設けて回転アーム１７を矢印Ｇの方向に付勢し、
カムローラ１６ａをカム溝１６０一方の側壁１６ｂに接
触させる。移動ブロック１１の移動のために、移動ブロ
ックｌＩの下部のできる限り低位置に、モータＩ３およ
びベルト１４よりなる駆動機構を設け、移動ブロック１
１のベルト止め２Ｉにベルト１４を固定して、移動を行
う。

第２図（Ｃ）により、カム機構によるウェハの搬送動作
を説明する。移動ブロック１１が移動すると、カムロー
ラ１６ａは、スプリング２０によりカム７１４１６の図
示左側の側壁＋６ｂに接触して移動し、回転アーム！７
、従って吸着アーム！８は、回転シャフト１９を軸とし
て矢印Ｇの方向に回転する。移動が進むに伴って、回転
角は増してカートリッジ２の切り欠き２ａに侵入すると
きは、はぼ９０度となる。

これにより、吸着面１８ａに吸着されたウェハ３もまた
漸次方向が変化して、最初より９０度回転する。この間
において、ウェハ３の中心Ｏは常に、搬送方向線Ｉに沿
って直線的に移動し、カートリッジ２に挿入される。な
お、装置によっては、ウェハの基準！１０Ｆ（オリエン
ティション・フラット）の方向を一定とすることが必要
な場合があるが、この場合は一定角度の方向変換である
ので、差し支えない。

以上のカム溝１６の位置および曲線の形状は、所要の搬
送距離Ｌ□に対して、ガイドレール１ｏの角度θ、およ
びその長さ、ウェハ３の吸着位置の偏心（第１図におけ
るＩｓ）と吸着アームＩ８、回転アーム１７の長さを与
え、ウェハ３の中心０の移動方向の直１ｉＩに対する、
カムローラ１６ａの軌跡を作図することにより容易に求
めることができる。

以上による機構は、最初の位置で吸着アーム１８が搬送
方向に対して直角となっているために、第１図で示した
、単なる直線方向の移動方式に比較して、コンパクト化
されている。すなわち、第１図の搬送方向の余分な長さ
Ｌ２に比較して、第２図（ａ）においては、搬送方向に
はウェハ３の半径Ｌ３程度の余長を必要とするのみで、
移動ブロックＩＩの長さ１□と吸着アーム１２の長さ１
２が短縮でき、さらに、ウェハ３の搬送圧１１　Ｌ　１
には、図（ａ）、（ｃ）に示すように吸着アーム１８の
長さが搬送方向として加わるので、移動ブロックｌ！の
移動ストロークはこれに相当した分が短縮されるもので
ある。なお、搬送方向に対して短縮される代わりに、こ
れと直角方向には吸着アームＩ８と回転アーム１７の長
さ分だけ装置の幅が大きくなるが、第３図の従来の場合
のように、搬送機構の幅方向には、余分なスペースがあ
る場合にはコンパクト化には支障しない。なお、第２図
（ａ）において、搬送アーム６よりウェハ３を吸着アー
ム！８に受は渡す方法は、第１図の場合とほぼ同様で、
搬送アーム６に吸着されたウェハ３は矢印Ｂ（またはＣ
）の方向に回転して図示点線の位置で停止し、ついで搬
送アーム６は下降して、ウェハ３が吸着アーム！８の上
面に接触した位置で一旦停止して、搬送アーム６の吸着
が解放され、代わって吸着アーム１８がウェハ３を吸着
する。そのあと、搬送アーム６はさらに下降して退避す
るが、この場合の下降距離Ｈは、第１図の場合に比較し
て小さくコンパクト化に有利である。（第１図の場合は
、吸着アーム１２の移動に支障を与えないように、搬送
アーム６を十分下降することが必要である）。

以上による各部の構成および動作を総合した全体の動作
としては、搬送アーム６により吸着アーム１８の位置に
搬送されたウェハ３は、吸着アーム１８に吸着され、モ
ータ１３の駆動によりベルト１４が移動ブロックＩＩを
矢印Ｆの方向に移動する。これに伴ってカムローラ１６
ａがカム溝１６に沿って移動し、吸着アームＩ８が矢印
Ｇの方向に回転しながら移動して、ウェハ３の中心０は
搬送方向の直線■の上を移動し、ウェハ３はカートリ・
ソジ２に挿入される。カートリッジ２よりウェハ３を取
り出すときは、この逆動作である。

［発明の効果コ以上の説明により明らかなように、この発明によるウェ
ハ搬送機構においては、エア吸着アームを使用するので
、従来のウェハに直接ベルトが接触する方式における汚
染の危険が排除される。ただし、移動ブロックの駆動に
ベルトを使用するが５この駆動機構は、移動ブロック、
すなわちウェハの搬送レベルより十分低い位置に設ける
ことによリ、クリンルーム内でダウンフローするクリン
エアにより外部に排出されて、ウェハに付着する危険が
十分回避される。また、９０度回転する吸着アームを使
用することにより、ウェハの必要な搬送距離に対して、
機構の搬送方向の長さを短縮して、装置のコンパクト化
が図られたものである。

説明上、枚葉式ＣＶＤ装置を例としたが、これに限らず
半導体製造ラインの各装置に適用することができるもの
で、ウェハの汚染がなく、かつコンパクトな搬送機構を
提供できる効果には優れたものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に対する先行技術としてのウェハ搬
送機構の概略の構造を示す平面図、第２図（ａ）、（ｂ
）および（ｃ）は、この発明によるウェハ搬送機構の実
施例の構造図で、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は図（ａ
）のＪ−Ｊ部の垂直断面図、図（ｃ）は、ウェハの搬送
動作の説明図、第３図は従来のベルト方式のウェハ搬送
機構を使用した枚葉式プラズマＣＶＤ装置の斜視外観図
である。１・−・プラズマＣＶＤ装置、２・−・カートリッジ、
２ａ・・・カートリッジの切り込み、３・・・ウェハ、４・・−載置台、４ａ・・・切り欠き
、４ｂ・・−位置決め板、　　５．１４・・−ベルト、
６・・・搬送アーム、　　　７−・・Ｍ開閉部、８・・
−第１の開口、９・・・反応炉、ＩＯ・・・第２の開口
、１１・・−移動ブロック、　　Ｉｌａ・・・摺動輪、
１２．１８−・−吸着アーム、　１２ａ、１３ａ　・＝
吸着面、１３・・・モータ、　　　　　　１５・・・ベ
ース磐、１６・・・カム溝、　　　　　　１６ａ・・・
カムローラ、１６ｂ・・・カム溝の側壁、　Ｉ７・・・
回転アーム、１９・・・回転シャフト、　　２０・・・
スプリング、２Ｉ・・・ベルト止め、　　　２２・・・
エア排気口。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、ベース盤上に、ウェハの搬送方向に対して一定
の角度をなす直線状のガイドレールと該ガイドレールに
沿って移動する移動ブロックとを設け、該移動ブロック
に垂直方向に貫通して設けた回転シャフトの上端に上記
ウェハを吸着する吸着アームと、該回転シャフトの下端
に先端にカムローラを有する回転アームとをそれぞれ固
定し、かつ上記ベース盤に該カムローラが嵌合するカム
溝を設け、該カム溝の形状を、上記移動ブロックの移動
により、上記回転アームおよび吸着アームを９０度回転
させ、上記吸着アームに吸着されたウェハの中心を、上
記ウェハの搬送方向に直線的に移動させる曲線とするこ
とを特徴とする、ウェハ搬送機構。
（２）、上記回転シャフトに、カムローラをカム溝の上
記曲線に接触させる押圧力を付勢するスプリングを設け
た、特許請求の範囲第１項記載のウェハ搬送機構。
（３）、上記移動ブロックの下部に、該移動ブロックを
駆動するモータおよびベルトよりなる駆動機構とを設け
た、特許請求の範囲第１項記載のウェハ搬送機構。