JPH05338729A - ウェハ移し替え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ウェハ移し替え装置において、カセットを固定
したり傾けたりせず、簡単な機構とラフな調整のみで最
適なウェハ溝位置合わせを行うことにより、ウェハ移し
替えミスを無くし信頼性の高い装置を提供すること。 【構成】ウェハカセットと、複数枚のウェハを同時にオ
リフラ合わせするオリフラ機構と、ウェハカセット底部
からウェハを押し上げて取り出す、又は収納するウェハ
昇降機構と、該ウェハをウェハカセット外で保持するウ
ェハ保持機構と、一対の該ウェハ保持機構をそれぞれ連
動させながらウェハ平面にたいして垂直な方向に移動可
能で、かつウェハカセットのウェハ挿入溝の位置基準と
なる部位に噛み合うまたは挟み込む部位を備えたウェハ
溝位置合わせ機構を設けた構造で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウェハ移し替え装置に係
り、特にウェハ移し替えミスを無くしウェハ破損などの
事故を防ぐのに好適なウェハ移し替え装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハ処理工程では、不純物の混
在によるコンタミネーションをできるだけ少なくするよ
う各社いろんな工夫がされており、その良否如何で歩留
まりが大きく変わり、売上げ、利益に大きく影響する。
ウェハ移し替えもコンタミを少なくするために必要な作
業で、工程が変わるときに専用カセットにウェハを移し
替える。また、ＬＳＩの高集積度化，プロセスの複雑化
により、ますます高クリーン化が求められ、無人化，自
動化によるＦＡ化が各社検討されている。当然、ウェハ
移し替え装置も自動化が要求され、移し替え時のミスに
よって生じるウェハ破損などがないよう信頼性の高い装
置の要求が高まってきた。

【０００３】従来のウェハ移し替え装置は、図２に示す
ように、ウェハカセットをガタが無いようにスプリング
１７等でしっかり固定し、その状態でウェハ保持機構へ
ウェハを移していた。これはウェハカセットのウェハを
収納する挿入溝４に余裕があるためウェハ１が不安定に
傾き、ウェハ保持機３のウェハ案内溝１１へスムーズに
移動するためにはガタなどの誤差となる要因をできるだ
け取り除く必要があった。また、これらのウェハの傾き
による誤差を取り除くために、図３のように全体を傾斜
させてウェハを同一方向とし、ウェハを移す方式もあっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、図
２の例ではカセットを固定するための機構が余分に必要
で特に自動化するときにはカセットを頻繁に出し入れし
なければならないので固定及び解除などの機構が複雑に
なるという欠点があった。また、ウェハ保持機構との微
調整も容易ではなく、万一調整がずれた場合やカセット
が固定部で変形していた場合はウェハ１′のようにウェ
ハ保持機のエッジにひっかかってウェハ破損を招くこと
があり信頼性の面で劣っていた。図３の例では、ウェハ
の傾き誤差を減らすという長所はあるが、全体を傾ける
ため機構が複雑になり、しかも、ウェハがカセット内の
挿入溝４やウェハ保持機の案内溝１１をこすりやすく、
摩擦負荷も高くなるためごみ発塵が増大するという欠点
があった。

【０００５】本発明はカセットを特に固定せず、簡単な
機構とラフな調整で、ウェハ移し替え時の移し替えミス
を無くした信頼性の高い装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、一対のウェハ保持機構をそれぞれ連動させながらウ
ェハ平面にたいして垂直な方向に移動可能とし、かつウ
ェハカセットのウェハ挿入溝の位置基準となる穴や突起
を案内として、それに噛み合う突起や穴を備えたウェハ
溝位置合わせ機構を設けたものである。

【０００７】

【作用】本発明のウェハ移し替え装置は、まず、ウェハ
が複数枚入ったカセットをテーブルに置き、ローラ回転
式のオリフラ合わせ機によりオリフラ端面を鉛直下方ま
たは上方に揃える。次に、カセット上のウェハ挿入溝の
基準穴（または突起）がウェハ溝位置合わせ機構部の突
起（または穴）に案内されるまでカセットを上昇する。
もし、カセットとウェハ溝位置合わせ機構部とにずれが
あれば、カセットの基準穴（または突起）に沿って突起
が導かれるため、ウェハ溝位置合わせ機構部はウェハ平
面の垂直方向に移動し、相方のずれを取り除くことがで
きる。また、ウェハ溝位置合わせ機構部と同時にウェハ
保持機構が連動して移動するため、凹凸が噛み合ったと
きはカセットのウェハ挿入溝とウェハ保持機構のウェハ
案内溝が完全に一致する。また、穴と突起が確実に噛み
合えば、カセットとウェハ保持機構のウェハ挿入溝の相
対位置がずれることがないのでカセットを固定した状態
と同等の効果を得ることができる。この状態でウェハ昇
降機構によりウェハをカセットからウェハ保持機構に移
動するが、カセットとウェハ保持機構のウェハ溝位置
（カセットのウェハ挿入溝とウェハ保持機構のウェハ案
内溝）が相対的にずれないために、ウェハ移動中にカセ
ットがずれてウェハを破損することはない。カセットに
ウェハを戻すときも同様である。また、カセットテーブ
ル上のカセット位置ぎめをルーズに、そしてウェハ保持
機構の位置あわせもラフでよいので調整やその機構が簡
単である。このように、微調整やカセット固定機構が不
要でも確実な信頼性の高いウェハ移し替えができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。

【０００９】図１に本発明であるウェハ溝位置合わせ機
構付きウェハ移し替え装置の概略図を示す。移し替え前
はウェハカセット２には今から移し替えられる複数枚の
ウェハ１が収納されており、該ウェハ１はウェハ挿入溝
４に各々分離して挿入されている。ウェハを収納したウ
ェハカセット２はカセットテーブル１４に乗せられ、カ
セット位置決め１５ａ〜ｃで軽く保持されている。更
に、カセットテーブル１４の下にはオリフラ合わせ用ロ
ーラ７が設けられ、ウェハ１を少し持ち上げた状態で回
転することによりウェハ１を回転させ、それぞれ不揃い
だったオリフラ端面８を整列することができる（図では
鉛直下方）。通常オリフラ合わせローラ７はウレタンゴ
ムのような摩擦係数が高く、摩耗の少ない材料が使用さ
れる。ウェハ昇降機６はオリフラ端面８を押し上げてカ
セット２からウェハ１を取だしたり、逆にウェハ保持機
３で保持されたウェハを下降してカセット２に収納した
りする。ウェハ１が上昇，下降するときは、ウェハはウ
ェハ挿入溝４とウェハ保持機３のウェハ案内溝１１に沿
って移動する（図１の状態）。また、ウェハ挿入溝４と
ウェハ保持機３のウェハ案内溝１１は同一ピッチで、と
くにウェハ案内溝１１はウェハを導きやすくかつ払い出
しやすい形状となるよう工夫されている。ウェハ保持機
３はカセット上部にありウェハ１をカセットから出しき
ったところでウェハ保持機回転軸１２を中心としてモー
タ等により（図示せず）回転し、ウェハ１を空中で保持
する機構で、ウェハ案内溝１１に各々のウェハ１が保持
される。ウェハ１とのコンタミを最小限にすることか
ら、カセット２，ウェハ昇降機６，ウェハ保持機３はテ
フロン系の材料を使用することが多い。一対のウェハ保
持機スライダ５はそれぞれスライダ軸１３上をウェハ平
面にたいして垂直方向にのみ移動可能で、ウェハ保持機
回転軸１２を介してウェハ保持機３をがたなく連動可能
としている。また、ウェハ保持機スライダ５にはカセッ
トの案内穴１０に対向する面に錐状突起９をそれぞれ少
なくとも１つ設けてある。カセットの案内穴１０は錐状
突起９を導きやすく、噛み合った時点でがたが無いよう
な形状となっている。カセットテーブル１４はカセット
２とウェハ保持機スライダ５が噛み合うように上昇下降
可能となっている。本実施例でウェハ溝位置合わせ機構
とは錐状突起９を持つウェハ保持機構スライダ５とスラ
イダ軸１３とをいう。

【００１０】以下動作の説明を図１，図４に従い行う。

【００１１】まず、ウェハ１の入ったウェハカセット２
をカセットテーブル１４上にセットする。これは人だけ
でなく、今後無人搬送車（ＡＧＶ）等による自動化でセ
ットされる場合が増えてくる。ウェハ入りカセット２が
セットされると、オリフラ合わせローラ７が上昇して、
またはカセット２が下降してオリフラ合わせを行う。オ
リフラ合わせ後、カセット２の案内穴１０がウェハ保持
機構スライダ５の錐状突起９に噛み合うまでカセット２
をゆっくり上昇する。図４に噛み合う動作を示す。
（ａ）はカセット２が上昇してウェハ保持機スライダ５
に接近した状態を示しているが、錐状突起９と案内穴１
０の中心がずれている。当然このときは、ウェハ保持機
構３とウェハ保持機構スライダ５が連動して動くため、
ウェハ挿入溝４とウェハ案内溝１１もずれた状態となっ
ている。しかし多少のずれがあっても、さらにカセット
を上昇すると錐状突起９は案内穴１０に沿って導かれ、
（ｂ）に示すようにウェハ保持機３及びウェハ保持機ス
ライダ５はスライダ軸１３上を矢印の方向に移動する。
錐状突起９と案内穴１０が完全に噛み合ったときカセッ
ト２の上昇を止める。この時、カセット２とウェハ保持
機スライダ５はガッチリ固定されるのでお互いずれるこ
とはない。この状態でウェハ挿入溝４とウェハ案内溝１
１は最適な位置に保持され、しかもウェハ保持機３はウ
ェハ保持機スライダ５にウェハ保持機回転軸１２でガタ
無く回転自在に取り付けられているので、外乱などによ
り溝の位置がずれることは無い。またカセット２とウェ
ハ保持機スライダ５は相対的に噛み合っているから、カ
セットテーブル１４上のカセット位置決め１５もルーズ
な取付けでよく図２の従来例のように固定する必要は無
い。特にここで問題としているのはウェハ平面にたいし
て垂直な方向であり、同図紙面にたいして垂直な方向は
ウェハがスライドするのに十分な余裕があればよいので
ここでは特に言及しない。このように移し替え前にウェ
ハ挿入溝４とウェハ案内溝１１がずれていても、上記の
動作で溝同士が最適な位置に保持されるので、スムーズ
な移し替えが行われる。この状態でウェハ昇降機６がウ
ェハのオリフラ端面８をゆっくりと押し上げ、ウェハ１
はウェハ挿入溝４に沿って上昇する。ウェハがウェハ保
持機３の溝に案内され、カセット２から完全に抜け出し
た位置で停止する。つぎにウェハ１はウェハ保持機３が
回転することにより空中で保持される。保持確認後、ウ
ェハ昇降機６および空になったカセット２は初期の位置
まで下降する。同時に錐状突起９と案内穴１０もはなれ
る。次に、空になったウェハカセット２を取外し、移し
替えられる別のカセット２をウェハ下部にセットする。
再びカセット２がウェハ保持機スライダ５と噛み合うま
で上昇する。そしてウェハ昇降機６がウェハ１のオリフ
ラ端面位置まで上昇し、ウェハ１を支える。支え後、ウ
ェハ保持機３はウェハ１の保持を開放すべく回転し、ウ
ェハ昇降機６はウェハ１と同時にゆっくりと下降する。
ウェハ１は最適な位置に保持されたウェハ挿入溝４とウ
ェハ案内溝１１に沿ってカセット２に収納され、ウェハ
昇降機６は初期位置に戻る。最後に、カセット２を初期
の位置まで下降し、同時に錐状突起９と案内穴１０も開
放する。

【００１２】本実施例では錐状突起と案内穴の凹凸でウ
ェハ溝位置合わせを行った例を示したが、図５にテーパ
部を持つ一対の爪状突起を用いた例を示す。ウェハ保持
機スライダ５には爪状突起１９を設け、カセット２には
特になにも細工しない。つまりカセットが上昇するとカ
セットのエッジが爪状突起１９にぶつかり、テーパ部に
沿ってウェハ保持機スライダ５がスライド軸１３状をス
ライドする。そしてスライド終了後、カセット２とウェ
ハ保持機スライダ５は噛み合い、前実施例で述べた動作
が行われる。

【００１３】また、本実施例ではウェハ保持機３は回転
式であるが、ウェハ保持機スライダ５に連動するのであ
ればウェハを挟み込む方向（紙面に垂直な方向）にスラ
イドする方式でもよい。

【００１４】他の応用例として、ウェハ移し替えつまり
ウェハをカセットから取り出し、または収納する機構を
取り入れた装置、例えば図６の洗浄装置のようにウェハ
を取り出しなんらかの処理を終えた後、カセットに収納
するような装置にも適用できることは考えられる。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明に依れば、ウェハカ
セットを固定すること無く、またウェハを傾ける必要も
無く簡単な機構で確実なウェハ移し替えができるという
効果が有る。

【００１６】さらに、ウェハ保持機構とカセットの調整
も簡単で、カセットの位置決めもラフでありながら最適
なウェハ溝位置合わせができ、外乱にたいしてもずれに
くいという効果が有る。

【００１７】カセットの位置決めもラフでいいことか
ら、カセットのセット，払出を自動化した場合も簡単に
対応できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウェハ溝位置合わせ機構付きウェハ移し替え装
置を示す図である。

【図２】カセット固定式のウェハ移し替えを示す図であ
る。

【図３】傾斜を設けたウェハ移し替えを示す図である。

【図４】ウェハ溝位置合わせ動作を示す図である。

【図５】ウェハ溝位置合わせ機構の他の実施例を示す図
である。

【図６】洗浄装置を示す図である。

【符号の説明】

１…ウェハ、２…ウェハカセット、３ａ，３ｂ…ウェハ
保持機、４…ウェハ挿入溝、５ａ，５ｂ…ウェハ保持機
スライダ、６…ウェハ昇降機、７…オリフラ合わせロー
ラ、８…オリフラ、９ａ，９ｂ…錐状突起、１０ａ〜１
０ｄ…案内穴、１１…ウェハ案内溝、１２ａ，１２ｂ…
ウェハ保持機回転軸、１３ａ，１３ｂ…スライダ軸、１
４…カセットテーブル、１５ａ〜１５ｂ…カセット位置
ぎめ、１６…カセットサポート、１７…スプリング、１
８ａ，１８ｂ…傾斜付きカセット位置決め、１９ａ，１
９ｂ…爪状突起、２０…洗浄槽。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇山 史敏 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 高橋 信之 茨城県東茨城郡内原町三湯字訳山500番地 日立那珂エレクトロニクス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェハカセットと、複数枚のウェハを同時
   にオリフラ合わせするオリフラ機構と、複数枚のウェハ
   が収納保持されたウェハカセット底部からウェハを押し
   上げて取り出したりウェハを収納したりするウェハ昇降
   機構と、該ウェハをウェハカセット外で保持するウェハ
   保持機構を有するウェハ移し替え装置において、一対の
   該ウェハ保持機構をそれぞれ連動させながらウェハ平面
   にたいして垂直な方向に移動可能で、かつウェハカセッ
   トのウェハ挿入溝の位置基準となる部位に噛み合うまた
   は挟み込む部位を備えたウェハ溝位置合わせ機構を設け
   たことを特徴とするウェハ移し替え装置。
2. 【請求項２】請求項１において、ウェハカセットのウェ
   ハ挿入溝の位置基準にはウェハ挿入部を挟んで少なくと
   も一対の穴（または錐状突起）を持ち、対応するウェハ
   溝位置合わせ機構には錐状突起（または穴）を持ち、ウ
   ェハカセットとウェハ溝位置合わせ機構を近づけること
   でこれらの凹凸を噛み合わせることを特徴とするウェハ
   移し替え装置。
3. 【請求項３】請求項１において、ウェハ溝位置合わせ機
   構にはウェハカセットを挟み込むテーパ部を持った一対
   の爪状突起を設けたことを特徴とするウェハ移し替え装
   置。
4. 【請求項４】請求項１において、ウェハ溝位置合わせ機
   構はウェハ平面にたいして垂直な方向にのみ移動可能
   で、回転しないことを特徴とするウェハ移し替え装置。