JPH02132842A - 半導体ウエハの移載装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は，半導体ウェハの移載装置に関する．（従来の
技術） 近年の半導体素子の高集積化に伴い，クリーンルーム内
における発塵防止対策は重要である。

クリーンルーム内では発塵量を可能な限り小さくするた
めに，各機械的な機構をケーシングで覆い、発塵量の小
さな部材を用いて機構を構成している．また、クリーン
ルームの天井からフロアに向かってクリーンエアを流し
（クリーンエアのダウンフロー），ルーム内の清浄度を
高めている。更に、各装置の本体下部に排気機構を設け
、装置内で生じた塵埃をクリーンエアのダウンフローに
よりグレーチングフロアに強制的に排除している。

一般に、半導体素子製造プロセスでは、熱処理，エッチ
ング等の諸工程で多数の半導体ウェハが一括処理される
。ウェハをある工程から次工程に移送する場合は，複数
枚のウェハをウェハ処理容器例えばカセットに収納し，
このカセットごと搬送される。ウェハ搬送用のカセット
は，それぞれの処理工程に応じて種々のカセットが使用
される。

このため、前工程で使用したカセットが次工程で使用で
きない場合が生じる。この場合、ウェハを熱処理炉内で
熱拡散処理するときは，カセットから石英製のボートに
ウェハを移し換える必要があ机 このようなウェハの移し換えには専用のウェハ移載装置
が使用される。ウェハ移載装置は、リフト機構と、ウェ
ハの移替え用保持機構と、ローディング機構と、を有す
る。この装置によりウェハを移し換える場合は、リフト
機構の部材によりカセットからウェハを持ち上げ，保持
機構の部材によりウェハを挟持し、このウェハをローデ
ィング機構によりボートに移送し、チャック部材を開動
作させてボート上にウェハを移載する．ボートには所定
のピッチ間隔で複数のウェハ保持溝が形成されているた
め、各ウェハはボート上にて一定の相互間隔で整列搭載
される。なお、ウェハの移し換え操作は、所定のプログ
ラミングに従って全自動的にコンピュータ制御されてい
る。

上記ウェハ移し換え作業は、カセットテーブル上に載置
された複数のカセットに対して繰り返される。すなわち
、複数のカセットに収納されたウェハ群がボート上に次
々に移載さ九る６第１図に示すように、従来のウェハ移
載装置の保持機構では，１対のチャック部材３がそれぞ
わ軸４に取り付けられ、各軸４がケーシング５内の駆動
機構（図示せず）にそれぞれ連結されている．各軸４は
、ケーシング５の本体６のベアリング８に支持されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら，従来のウェハ移載装置においては、駆動
機構（モータ，プーリ、ベルト、ベアリング等の組み合
せからなる）を内蔵するケーシング５がチャック部材３
に近接しており、駆動機構で発生した塵埃がウェハ２に
付着しやすい。すなおち、軸４およびベアリング８の間
には僅かな間隙９が存在する。このため、間隙９を介し
てボックス５内の塵埃が外部に漏れ出し、ウェハ２が汚
染される。

この場合に、ベアリング８にシールタイプのものを採用
して間隙９を無くすことも考えられるが、シールタイプ
のベアリングを採用すると、ベアリング自体から多量の
塵埃が発生し．逆効果となる，このような事情から、保
持機構のベアリング８には発塵量の少ないノンシールタ
イプのベアリングを採用せざるをえない。

また、ケーシング５の蓋７は，機構の軽量化を図るため
ステンレス鋼薄板でつくられている。蓋７が種々の要因
で変形し、蓋７および本体６の接合部に間隙が生じやす
い。このため、保持機構のケーシング５内の塵埃が外部
に漏れ出し，これがウェハに付着する。

このように従来のウェハ移載装置においては、保持機構
で生じた塵埃によりウェハが汚染され、ウェハの歩留ま
りが低下する。

この発明の目的は，各種の機構、特に、ウェハ保持機構
やピッチ変換機構で生じた塵埃がウェハに付着すること
を防止することができるウェハ移載装置を提供するもの
である。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明のウェハの移載装置は、所定の配列ピッチで多数
配列された半導体ウェハ群を保持してウェハ授受間の移
載を行う保持機構を備えた半４体ウェハの移載装置にお
いて，保持機構内の雰囲気を装置本体部の排気機構に導
くように構成したことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明は，移載部で発生する塵埃を排出する如く，排気
機構を設け、装置の大型化や製造コストの上昇を防止し
つつ，チャック機構からの塵埃の漏洩防止が可能になる
。

（実施例） 以下，この発明の一実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

クリーンルーム内に多段式の熱処理炉（図示せず）が設
置され、各段の炉口前には多数枚のウェハの収納された
ウェハボートを反応管内に非接触で搬入搬出するソフト
ランディング装置が設けられている．ウェハ移載装置が
、ソフトランディング装置に並ぶように設置されている
。ウェハ移載装置は，熱処理炉の炉軸（Ｘ軸）に沿って
延びている。ウェハ移載装置は、コンピュータシステム
に接続され、これにより装置の保持機構、リフト機構、
並びにローディング機構の動作が制御される。

第１図に示すように、ウェハ移し換え装置１１は，グレ
ーチングフロア（以下フロアと略記する）１０上に設置
されている。装置１１の下部には複数のファン２４が設
けられている。このファン２４がまわると、装置１１内
にダウンフローが生じ、装置１１内で生じた塵埃がフロ
ア１０に向かって強制的に排除される。装置１１の上面
に、複数のカセット２２例えば２５枚のウェハが収納さ
れたカセットを載置するためのカセットステージｌｌａ
と、熱処理用耐熱材で形成された石英製ウェハボート２
３を載置するためのボートステージｌｌｂと、　が設け
られている．ステージｌｌａ，　ｌｌｂは、それぞれＸ
軸に沿って延びている。

カセットステージｌｌａには開口が形成されている。こ
の開口の直下にリフト機構の部材２５が待機している。

リフト部材２５は，図示しない昇降装置に支持され，Ｚ
軸に沿って昇降する。部材２５の上面にはウェハ保持用
の溝が３／１６インチのピッチ間隔に形成されている。

ステージｌｌａ，　Ｉｌｂの間に、一枚または複数枚の
ウェハ取出しハンドリング機構例えば保持機構１３がＸ
軸に沿って移動するための開口が形成されている。保持
機構１３の連結部材１２の下部は装置１１内のスライド
レールにスライド可能に連結されている．連結部材１２
は、中空をなし、その最下部にファン２０が設けられて
いる。

第２図に示すように，保持機構１３の上部は装置１ｌの
上面より突出している。連結部材ｌ２の上にケーシング
１４，　１５からなるボックスが設けられている。ケー
シング１４は厚板のアルミ部材でつくられ，ケーシング
１５は薄板の鋼でつくられている。ケーシング１５は，
カバーの役割を有し、ケーシング１４にビス止めされて
いる。

ケーシング１４からステンレス鋼製の２対の軸１７が水
平に延び出している。各対の軸１７の先端には、それぞ
れチャック部材１８が取り付けられている。

１対のチャック部材１８は，互いに向き合い、カセット
ステージｌｌａの上方に位置している。なお，各チャッ
ク部材１８の内面には、ウェハ保持用の溝が３７１６イ
ンチのピッチ間隔に形成されている。

各対の軸１７は、それぞれ軸受２７．　２８によりケー
シング１４に支持されている。軸受２７．　２８には，
発塵景を抑制するため、ノンシールタイプのステンレス
鋼製のベアリングを採用する。

保持機構について説明すると、１対のアーム２９により
軸１７がベルト３０の往路に連結されている。

また、他の１対のアーム２９（図示せず）により他の軸
１７（図示せず）がベルト３０の復路に連結されている
。ベルト３０は、プーり３２とプーり３３との間に掛け
わたされている。一方のプーり３２は、シンクロナスモ
ータ３１の駆動軸に嵌め込まれている。

モータ３１の駆動軸を正転させると、１対のチャック部
材１８がＹ軸に沿って互いに接近し（保持機構の閉動作
）、モータ３１の駆動軸を逆転させると、１対のチャッ
ク部材１８がＹ軸に沿って互いに離隔する（保持機構の
開動作）．なお、ベルト３０はウレタン樹脂でつくられ
、プーり３２，　３３は陽極酸化処理したアルミニウム
合金（アルマイト）でつくられている。

反転機構について説明すると、ステッピングモータ３８
が連結部材１２内に設けられている。モータの駆動軸３
９は、Ｚ軸を向き、オルダムカップリング３７の下端部
に連結されている。更に，オルダムカップリング３７の
上端部は反転軸４０の下端突起４３に連結されている。

反転軸４０は、Ｚ軸方向に延び、その上端部がケーシン
グ１４内の風箱３４に達している。風箱３４の上にはフ
ァンｌ９が取り付けられている。

なお、反転軸４０は、ベアリング３５を介して連結部材
１２に支持されている。ベアリング３５はＵナット３６
により締め付けられている。

第３図に示すように、反転軸４０の上端から下端部近傍
に至るまで通路４１が形成され、この通路４１は側面の
複数の孔４２にて開口している．次に，第６図を参照し
ながら、カセット２２内のウェハ２１をボート２３に移
し換える場合について説明する。

■　ウェハが等間隔に収納されたカセット２２をステー
ジｌｌａ上の予め定められた位置に載置する。

ウェハ熱処理用ボート２３をステージｌｌｂに載置する
。一つのカセット２２には３／１６インチのビッチ間隔
で２５枚のウェハ２１が収納されている。

各種データ（ウェハサイズ、ピッチ間隔等）をコンピュ
ータシステムに入力する。ウェハ移し換え装置ｌ１のス
イッチをＯＮにして、保持機構１３をＸ軸方向へ移動さ
せ、チャック部材１８がカセット２２の直上に位置する
ところで停止させる。

第６図Ａに示すように、リフト部材２５を上昇させ、ウ
ェハ２１をカセット２２の上方へ一括に持ち上げる。

■　第６図Ｂに示すように、チャック部材１８を閉動作
させ、ウェハ２１を一括に扶持する。

■　第６図Ｃに示すように、リフト部材２５を下降させ
る． （イ）保持機構１３を２軸まわりに反転させる。これに
より，第６図Ｄに示すように、ウェハ２１をボート２３
の直上に位置させる。

■　保持機構１３を静かに下降させる。これにより第６
図Ｅに示すように、ウェハ２１がボート２３の各溝に挿
入される。

０　第６図Ｆに示すように、チャック部材１８を開動作
させ、ウェハ２１をボート２３に移載する．■　保持機
構１３を上昇させ，これを反転させ，次のカセット２２
の直上に移動させる。

上記ω〜■のステップを繰り返して，次のカセット２２
からボート２３の所定位置にウェハ２１を移載する。ボ
ート２３上に２００枚のウェハ２１を移載したところで
、ウェハ移し換え作業を終了する。ボート２３をソフト
ランディング装置により熱処理炉に装入し、ウェハ２１
を一括に拡散熱処理する。

次に、第１図，第２図及び第３図を参照しながら、ウェ
ハ移し換え装置１１における排気動作について説明する
。

ウェハ移載装置１ｌのスイッチをＯＮすると、ファン１
９，　２０．　２４が一斉に回りはじめる。多数のファ
ン２４の回転気流により装置工１の内部にダウンフロー
が生じ，装１ｉ１１１内で生じた塵埃がクリーンルーム
に飛散するのを防止し吸引してグレーチングフロア１０
に吸い込まれる。また、保持機構１３内で生じた塵埃は
、ファン１９の回転気流により反転軸４０の通路４１を
通過して孔４２から連結部材１２内に入り、更にファン
２０の回転気流により部材１２から装置１１の本体内に
入り，更にこれがファン２４の回転気流により装置１１
からグレーチングフロア１０に排出される。

上記第１実施例によれば，保持機構１３で生じた塵埃を
強制的に排除することができ，塵埃によるウェハ２１の
汚染を有効に防止することができる。

また，上記第１実施例によれば，既設のファン２４を利
用できるので、装置全体として構造が極めて簡略になる
。このため、装置の大型化を回避することができ，装置
の製造コストも低減することができる。

更に、中空反転軸４０の排気孔４２が側面に開口する構
成としているので、軸４０をモータの駆動軸３９に容易
に連結することができる。このため、連結部材１２を小
型化することができる。また、装置本体のファン２４の
容量を大きくすることにより、ファン１９．　２０を不
要にすることも可能である。

なお，第５図の変形例に示すように、反転機構を変更す
ることも可能である。この変形例では、反転軸５０を中
空に形成し、通路５１を塵埃が通過するように構成され
ている。中空反転軸５０にはプーリ５２が嵌め込まれて
おり、ベルト５５がプーり５２をモータ５３のプーり５
４との間に掛けわたされている。

上記変形例によれば、装置１１本体と保持機構１３とを
電気的に接続する配線を通路５１内に通過させることが
できるので、更に装置を小型化することができる。

また、第７図の変形例に示すように、排気通路を変更す
ることも可能である。この変形例では，保持機構１３お
よび連結部材１２を外部の排気ダクト５８により連結さ
せている。

上記変形例によれば，排気ダクト５８を付加するだけで
よいので、既存の装置を容易に改造することができ、更
に経済的である。また，デザイン上の自由度が大きいの
で、排気ダクト５８を大口径化することにより、排気能
力の向上を図ることができる。

次に、第８図および第９図を参照しながら、第２実施例
の装置について説明する。なお，この第２実施例と上記
の第１実施例とが共通する部分の説明は省略する。

この第２実施例の装置の保持機構６３は，ウェハ２１の
配列ピッチ間隔を変換するためのピッチ変換機構６０を
有する。ピッチ変換機構６０は、チャック部材１８の相
互間隔を、例えば、当初の３７１６インチから６７１６
インチや９／ｌ６インチに変更することができるように
構成されている。すなわち，この機構６０を用いること
により、チャック部材１８で扶持した状態でウェハ２１
の相互ピッチ間隔が所望のものに変更される。

各排気ダクト６６により、ピッチ変換機構６０のケーシ
ング内と、保持機構６３の上室６５と、が互いに連通さ
れている。上室６５内には小型のブロワ７０が設置され
ている。ブロワ７０の吹き出し口は、下室６４に向かっ
て開口している。

反転軸４０が連結部材１２から下室６４まで設けられ、
その通路４１が下室６４にて開口している。下室６４内
にはモータ３１等からなる駆動機構が収納されている。

上記第２の実施例の装置によりウェハを移し換えるとき
に、ブロワ７０を運転し，ピッチ変換機構６０で生じた
塵埃を上室６５に吸い込む。塵埃を含む気流は、上室６
５から下室６４に至り、反転軸４０の通路４１を介して
連結部材１２に入り、更に、装１ｉ！１１の本体を通過
してフロア１０に到達する。

上記第２実施例によれば、ピッチ変換機構６０は発塵量
が比較的大きいにも拘らず、塵埃によるウェハ２１の汚
染を防止することができる。このため、ウェハの製品歩
留まりを飛費的に向上させることができた。

なお、上記第２実施例では、吸気能力に優れた小型のブ
ロワ７０を使用するため，装置の大型化を回避すること
ができる。

ホールド手段の各機構から装置本体に至るまでの排気通
路は、種々のルートを選定することが可能である。例え
ば，搬送手段に反転機構を採用する場合は、反転軸内部
に通路を形成し，これを介して塵埃を装置本体に導く。

また、外部ダクトにより各機構内部を装置本体に連通さ
せてもよい。

排気手段は、塵埃の発生源に最も近い位置に設けること
が望ましい。従って，扶持動作機構またはピッチ変換機
構の内部に設けることが好ましい。

しかし、これ以外の箇所、例えば、搬送手段、装置本体
，並びに連結部材に設けてもよい。また、これら全ての
箇所に排気手段を設けると，更に排気効果が向上する。

上記実施例ではウェハをカセットから持ち上げ、ホール
ド手段の動作機楕でウェハを保持し，場合によってはピ
ッチ変換機構でウェハ相互のピッチ間隔を変換する。こ
のとき，ホールド手段の各機構で生じた塵埃を、排気手
段により装置本体内に吸引し、これを更に装置本体の外
部に排除するので、塵埃が機構からウェハの方へ漏れ出
さなくなり，塵埃によるウェハの汚染が防止される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本願発明のウェハ移載装置によれ
ば、保持機構で生じる塵埃を強制的にクリーンルームの
外部に排除することができるので、塵埃によるウェハの
汚染を有効に防止することができ、半導体素子製品の歩
留まりを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のウェハ移載装置を長手方
向から見て模式的に示す断面説明図、第２図は第１図の
装置の保持機構の部分を示す拡大説明図、第３図，第４
図は保持機構の反転軸を示す斜視説明図、第５図は第１
図の実施例の変形例として、別の反転機構を示す模式説
明図、第６図は第１図のそれぞれカセットからボートに
ウェハを移し換える場合の動作を説明するための模式説
明図、第７図は第１図の実施例の変形例として、外部に
排気通路を有する装置を示す模式説明図、第８図は本発
明の他の実施例のウェハ移載装置を長手方向から見て模
式的に示す断面説明図，第９保持機構を模式的に示す縦
断面図である。 ｌ１・・・装置本体　　　　１３・・・保持機構１８・
・・チャック部材　　２０・・・ファン２２・・・カセ
ット ２３・・・ボート ４０・・・中空反転軸 ６３・・・保持機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定の配列ピッチで多数配列された半導体ウェハ群を保
   持してウェハ授受間の移載を行う保持機構を備えた半導
   体ウェハの移載装置において、上記保持機構内の雰囲気
   を装置本体部の排気機構に導くように構成したことを特
   徴とする半導体ウェハの移載装置。