JPH0573641B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明は、板状体取出し装置に関し、例えばウ
エハカートリツジに収容されている半導体ウエハ
をウエハカートリツジから取出すに好適な板状体
取出し装置に関する。

ロ 従来技術 半導体ウエハ表面に酸化珪素膜等の堆積膜を形
成するためにCVD装置が汎用されているが、近
時、多数の半導体ウエハを上下に積み重ねる如く
に配した状態で処理する縦型炉と称される装置が
注目されてきている。この縦型炉は旧来の横型の
炉とは異なつて、半導体ウエハの装入及び取出し
が容易であり、作業に必要な占有面積も少なくて
済むという利点がある。

こうしたCVD装置を含む種々の処理装置にお
いて、多数の半導体ウエハを円筒形のカートリツ
ジ内に収納し、カートリツジ毎に一括して処理す
ることは有利である。

半導体ウエハ（以下、単にウエハと呼ぶ。）は、
珪素又はゲルマニウム等の半導体結晶のインゴツ
トを薄く切つたもので、例えば厚さ0.6mm程度、
直径150mm程度の円板状を呈しており、通常、バ
スケツトと呼ばれる容器内に互いに間隔をおいて
多数枚が収容されている。

旧来の横型炉にあつては、ウエハは縦にして横
方向に並んでバスケツトに収容されていて、これ
らを一括して半径方向から２個のレバーで挟み込
んでバスケツトから抜き出し、向きを変えること
なくカートリツジに移換えていた。

縦型炉にあつては、カートリツジ中にウエハを
水平にして上下方向に互いに間隔をおいて多数枚
収容し、一括して炉に装入するので、バスケツト
もカートリツジと同様の状態でウエハを収容する
ようにするのが好都合である。

炉内でウエハを処理するに当たり、カートリツ
ジとウエハとの接触面積は、雰囲気ガスの流通を
良好にするために、できるだけ小さいことが望ま
しい。その上、縦型炉用カートリツジでは、ウエ
ハをバスケツトとの間で移換えるために、横方向
の少なくとも一方にウエハが通過できる開口部
（空間部）を設ける必要があり、カートリツジは
この空間部を避けた位置でウエハを支持すること
になる。そのため、カートリツジ１は、第７図に
示すように、図示しないウエハを水平に支持する
２本の支柱１ａとこの水平支持を安定にする補助
柱１ｂとを有し、支柱１ａ及び補助柱１ｂにはウ
エハを支持するための溝１ｅを設けた構造とする
のが良い。同図中、１ｃは天蓋、１ｄは底板、１
ｆはウエハ出し入れのための空間部である。ま
た、カートリツジは、炉内でウエハと共に加熱さ
れるので、その材料には石英ガラスが好ましく使
用される。

ハ 発明に至る経過 本発明者は、検討を重ねた結果、上記の縦型
CVD装置用のカートリツジには、次のような問
題があることを見出した。

上記の主柱及び補助柱の溝は、ウエハが等間隔
をおいて互いに平行に支持されるよう、所定のピ
ツチを以て設けられているが、繰返し使用するう
ちに、炉内での処理による加熱と炉外での放冷と
の繰返しによつて、主柱及び／又は補助柱が変形
し、やがて溝のピツチが僅か乍ら狂うようにな
る。このようになると、第１６図又は第１７図に
示すように、主柱１ａ及び補助柱１ｂによつて支
持されているウエハ６６は、主柱１ａ外に突出し
た部分の先端では間隔が不同になり、カートリツ
ジ１からウエハ６６を取出すために前後からアー
ム５４，５３を近付け、アーム５３，５４の先端
に設けられた凸部５３ｂ，５４ｂによつてウエハ
６６の周辺部下側に位置させようとすると、一方
のアーム５４の凸部５４ｂがウエハ６６に当るよ
うになつたり、ウエハ６６を２枚重ねて支持しよ
うとするようになつたりする。このような状態で
ウエハ取出し具５を前進させると、ウエハ６６が
破損し、また、この破損の結果、好ましくない塵
が発生するようになる。

そのほか、他の部分の寸法誤差やウエハ取出し
具の運動の誤差によつても、上記のような問題が
起こり得る。

このような問題を解消したウエハ取出し装置
は、現在迄のところ、未だ提案されておらず、知
られてもいない。

本発明者は、鋭意研究の結果、上記の問題を解
決して本発明をなすに至つた。

ニ 発明の目的 本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもの
であつて、板状体（例えばウエハ）の水平が保た
れていない状態でも、板状体を破損することな
く、安全に板状体支持装置（例えばカートリツ
ジ）から板状体を取出す板状体取出し装置を提供
することを目的としている。

ホ 発明の構成 本発明は、板状体を挿入又は取出すための空間
部から挿入された前記板状体をその周辺部で支持
する板状体支持装置から、互に対向する第一及び
第二の板状体取出し具間に前記板状体をその周辺
部で支持して取出す板状体取出し装置であつて、
前記第一及び第二の板状体取出し具の少なくとも
一つに於ける板状体支持部の所定箇所が、前記板
状体支持装置のうち前記空間部に臨む板状体支持
位置の近傍で前記板状体周辺部に近接若しくは接
触してから、この板状体の支持位置に移動するよ
うに構成された板状体取出し装置に係る。

ヘ 実施例 以下、カートリツジ中に収容されているウエハ
を取出してこれをバスケツトに移換えるのに本発
明を適用した例について説明する。

バスケツト２はプラスチツク製で、第８図に示
すように、両側壁内側にはウエハが嵌入する溝２
ａ及びウエハを支持するつば２ｂが多数設けら
れ、少なくとも一方の他の側にはウエハを出入さ
せるように開口部２ｄを設けてある。

第１４図は、ウエハ１６を収納したカートリツ
ジ１を示し、同図ａは平面図、同図ｂは同図ａの
ｂ−ｂ線に沿う矢視断面図である。

カートリツジ１は、石英ガラス製であつて、例
えば夫々２の主柱１ａ、補助柱１ｂとこれを支え
る天蓋１ｃ及び底板１ｄとからなつている。各支
柱１ａにはウエハ１６を支持するための溝１ｂが
例えば25個設けられていて、ウエハ１６はその縁
部を溝１ｂに係止して水平に互いに間隔をおいて
カートリツジ１中に載置されている。支柱１ａ
は、ウエハ１６の出入を可能にするよう、第１４
図に於いて右側半分にのみ設けられている。

第１５図は、ウエハ１６を収容したバスケツト
２を示し、同図ａは平面図、同図ｂは同図ａの
ｂ−ｂ線に沿う矢視断面図である。

プラスチツク製バスケツト２の側壁２ａには内
方へ突出する多数のつば２ｂが設けられ、つば２
ｂ上に例えば25枚のウエハ１６が一枚ずつその周
縁が係止して上下方向に載置されている。バスケ
ツト２は、ウエハ１６の出入を可能にするよう、
前面及び背面には壁を設けていない。

第１２図は、カートリツジ１中のウエハ１６
を、互いに対向するアーム３，４を使用してバス
ケツト２に移換える手順を示すフローチヤートで
ある。

第１２図ａに示すように、対向する一対のアー
ム３，４の間に軸を一致させてウエハ１６を収容
したカートリツジ１と空のバスケツト２とを位置
させ、同図ｂに示すように、アーム３，４を前進
させてこれらの先端縁部でウエハ１６を支持する
ようにし、同図ｃに示すように、その侭アーム
３，４を図に於いて左方に移動させてウエハ１６
をカートリツジ１中に収容し、最後に同図ｄに示
すように、アーム３，４を後退させる。

第１２図ａの状態におけるバスケツト２、カー
トリツジ１並びにアーム３及び４の位置関係は、
第１３図に斜視図で示す通りである。

バスケツト２の前面及び背面には、前述したよ
うに壁が設けられておらず、アーム３，４が貫通
できるように開口部２ｃ，２ｄが形成されてい
る。また、カートリツジ１の前後共に主柱１ａ、
補助柱１ｂはアーム３，４が通過できるに充分な
間隔をおいて設けられ、開口部１ｅ，１ｆが形成
されている。従つて、アーム３、４は、バスケツ
ト２及びカートリツジ１に対して、開口部２ｃ，
２ｄ，１ｅ，１ｆを経由して挿入、離脱が可能に
なつていて、第１図ａの状態から同図ｂ、ｃ、ｄ
の状態へと往復動が可能である。

第１２図ｂの状態に於けるウエハ移換え装置を
第９図に平面図で、第１０図に正面図（一部は断
面）で示す。

雌ねじが螺設されたスライダ５にはアーム３
が、雌ねじが螺設されたスライダ６にはアーム４
が夫々水平に固着され、アーム３，４は互いに向
合つて位置している。

フレーム１１の側壁１１ａ，１１ｂには親ねじ
９，１０が平行に貫通していて、親ねじ９にはス
ライダ５が、親ねじ１０にはスライダ６が夫々螺
合し、親ねじ９はスライダ６に、親ねじ１０はス
ライダ５に夫々接触することなく貫通していて、
親ねじ９，１０の回動によつてスライダ５，６が
別個に親ねじ９，１０に沿つて往復動できるよう
にしてある。７及び８はスライダ５，６の案内軸
である。

第９図及び第１０図は、第１２図ａの状態から
親ねじ９，１０を回転させてスライダ５，６をウ
エハ１６に向かつて前進させ、第１２図ｂの状態
とした時点を示している。

フレーム１１は、２対のカム１４，１５上に載
置され、カム１４，１５の回転によつてガイド１
２、１３の間で上下動するようにしてある。

カートリツジ中に収容されているウエハをバス
ケツトに移換えるに至るアームの運動は、部分断
面図で第１１図に示す通りである。

第１１図ａはカートリツジ１中にあるウエハ１
６が収容されている状態を示し、ウエハ１６はカ
ートリツジ１の支柱１ａ及び補助柱１ｂの溝１ｅ
に支持され、図示しない搬送手段によつて対向す
る一対のアーム３，４の間に搬送される（第１２
図ａの状態）。

この状態から、第１１図ｂに示すように、アー
ム３、４をカートリツジ１に向つて移動させ、ア
ーム３，４の端縁の支持部３ａ，４ａがウエハ１
６の縁部間隙に位置するようにする（第１２図ｂ
の状態）。アーム３，４の移動は第１０図の親ね
じ９，１０の回動によつてなされる。このときの
アーム４の支持部４ａの運動については後に詳述
する。

次に、第１０図のカム１４，１５を90゜回転さ
せてフレーム１１と共にアーム３，４を上昇さ
せ、第１１図ｃに示すように、ウエハ１６をアー
ム３，４の支持部３ａ，４ａに載置する。このと
き、カートリツジ１の支柱１ａ、補助柱１ｂの溝
１ｅはウエハ１６から離れる。

次に、アーム３，４をウエハ１６を支承した侭
バスケツト２へ向かつて移動させ、第１１図ｄに
示すように、バスケツト２のつば２ｂの間隙にウ
エハ１６の縁部を侵入させる（第１２図ｃの状
態）。

次に、第１０図のカム１４，１５を90゜回転さ
せてフレーム１１と共にアーム３、４を下降さ
せ、第１１図ｅに示すように、ウエハ１６をバス
ケツト２のつば２ｂに載置させる。このとき、ア
ーム３、４の支持部３ａ，４ａはウエハ１６から
離れる。

次に、アーム３，４を後退させ、第１１図ｆに
示すように、これらをカートリツジ１及びバスケ
ツト２から外す（第１２図ｄの状態）。

かくして、ウエハ１６はカートリツジ１からバ
スケツト２へ一括して移換えられ、カートリツジ
１に収容されたウエハ１６は、バスケツト２と共
に図示しない移送装置によつて移送される。

未処理のウエハをカートリツジに移換えるに
は、第１１図ａ〜ｆの手順の逆の手順に従えば良
い。

なお、第１０図で、フレーム１１を昇降させる
ためのカム１４，１５に替えて、ねじジヤツキや
油圧シリンダ等適宜の機講を採用することができ
る。

第１１図ａの状態から同図ｂの状態に移行する
とき、単純にアーム４を前進させると、カートリ
ツジ１の主柱１ａ、補助柱１ｂの溝１ｅにピツチ
の狂いがある場合には、前述したようなトラブル
が起る。従つて、本発明では、アーム３，４のう
ちの少なくともカートリツジの空間部１ｄ側のア
ーム４は、その支持部４ａの凸部４ｂが確実にウ
エハ１６の周辺部下側に位置してからこれを支持
するようにする。

この例では、アーム４の支持部４ａを２本のリ
ンクの先端に取付け、カートリツジ１中のウエハ
１６のピツチの誤差が最も少ない主柱１ａに近い
位置で支持部４ａの凸部４ｂ（第２図参照）がウ
エハ１６の周辺部の下側に位置するようにアーム
４を前進させ、その後、２本のリンクの動作によ
つて支持部４ａを所定の支持位置に移動させるよ
うにしている。

第１図ａ及びｂは、ウエハを支持する位置に至
る迄の支持部の運動を説明するための要部概略平
面図である。支持部４ａはリンク２６の先端に回
動可能に取付けられている。実際には、リンクは
前記のように２本を使用するのであるが、図面を
簡単にするために他の１本は図示省略してある。

支持部４ａは、第２図に斜視図で示すように、
コの字形を呈していて、両側先端部には前述した
カートリツジの溝と同一ピツチで凹凸が設けら
れ、凸部４ｂによつてウエハを支持するようにし
てある。

カートリツジ１からウエハ１６を取出してバス
ケツト２に移換えるには、第１図ａに示すよう
に、支持部４ａをの位置から進進させ、バスケ
ツト２中を通抜けての位置に位置させる。次
に、リンク２６の作用によつて支持部４ａを、
、、の位置を経ての位置に位置させる。
その機構については後に詳述する。

次に、図示しないアーム（第９図及び第１０図
のアーム４）を前進させて支持部４ａを第１図ｂ
のの位置に位置させる。このとき、第２図に示
した凸部４ｂは、主柱１ａの近くで各ウエハ１６
の周辺部の下側に位置する。カートリツジ１中の
ウエハ１６の位置は、各ウエハの間で僅かのずれ
があるが、総べてのウエハの周辺部下側に支持部
４ａの凸部４ｂが位置するところでアームを停止
させる必要がある。それには、光センサ（図示せ
ず）等の適宜の検知手段によつて各ウエハ１６と
凸部４ｂとの関係位置を検知し、これによつてア
ームの前進を停止させれば良い。

続いて、支持部４ａを第１図ｂのの位置から
リンク２６の作用によつて、、の位置を経
由しての位置に位置させる。

上記の状態との状態は、第３図、第４図に
夫々示す通りである。第３図及び第４図では、支
持部は第２図の左側凹凸部のみを示してある。

第３図に於いて、仮令カートリツジ１の主柱１
ａ、補助柱１ｂの溝１ｅにピツチの狂いがあつて
ウエハ１６が互に平行でないとしても、主柱１ａ
の近くではウエハ１６の間隔の狂いは微少である
ので、支持部の凸部４ｂは、第１図ｂの位置で
はウエハ１６に衝突することなく、その周辺部下
側に位置するようになる。

第１図ｂのの状態では、第４図に示すよう
に、支持部の凸部４ｂは、ウエハ１６の周辺部に
沿つて移動しながらウエハ１６を互に平行になる
ようにそれらの位置を矯正し、ウエハ１６を支持
可能な状態とする。この状態から、第１０図のカ
ム１４，１５によつて支持部を上昇させれば、ウ
エハ１６はカートリツジ１から離れ、取出し可能
な状態となる。

第９図及び第１０図のアーム３は、カートリツ
ジ１の補助柱１ｂ近くでウエハ１６を支持するの
で、本例のような構造のカートリツジにあつて
は、上記のような機構を設ける必要は必ずしもな
い。

第５図はリンク作動部の構造を示す斜視図であ
る。

アーム４の先端には切込み２４−４が設けら
れ、切込み２４−４の底面にはスライド軸３５が
水平に固着されていて、スライド軸３５には、リ
ンク２６，２８を前後進可能に支持するスライド
ベアリング２７，２９が嵌合している。

スライドベアリング２７，２９には、リンク２
６，２８を回動可能に支持するために、夫々軸３
９，４２が固着していて、リンク２６，２８の後
端は軸３９，４２に回動可能に嵌合するベアリン
グ４０，４１に夫々固着している。

リンク２６，２８にはガイドピン３０，３２が
夫々設けられ、ガイドピン３０，３２は、切込み
２４−４によつて形成される上側板状部２４−１
に設けられたガイド溝３１、同じく下側板状部２
４−２に設けられたガイド溝３３に夫々嵌入して
いる。

上側板状部２４−１の孔２４−３には充分な余
裕を以つてモータ３８が位置していて、モータ３
８はアーム４の軸方向に移動可能に図示しないガ
イドに取付けられている。軸３９は、モータ３８
に取付け板４０ａを介して固定されていて、モー
タ３８によつて平歯車３７，４３を介してベアリ
ング３０が回動するようにしてある。

第６図はリンク２６，２８の動作を説明するた
めの上側板状部２４−１（第５図参照）の下方の
主要部分の関係を示す平面図である。

リンク２６，２８の先端には支持部４ａが回動
可能に取付けられていて、モータ３８（第５図参
照）によつてベアリング４０（第５図参照）を時
計方向に回転させると、リンク２６は、ガイドピ
ン３０が上側板状部のガイド溝３１（一点鎖線で
示す）に案内されて時計方向に揺動すると共に、
スライドベアリング２７はスライド軸３５に沿つ
て少し前進し、リンク２６は一点鎖線で示す位置
に位置する。

リンク２６の上記の動きによつてリンク２８は
支持部４ａを介して時計方向に揺動し、リンク２
８は、ガイドピン３２がガイド溝３３に案内され
ることによつてスライドベアリング２９がスライ
ド軸３５に沿つて前進しながら一点鎖線で示す位
置に位置する。

その結果、支持部４ａは実線で示す位置から一
点鎖線で示す位置に移動する。

第５図のモータ３８によつて軸３９を反時計方
向に回転させると、支持部４ａ、リンク２６，２
８は第６図の一点鎖線で示す位置から実線で示す
位置に戻る。

以上のように、リンク２６の揺動と前後進との
合成運動及びリンク２８の揺動と前後進との合成
運動の連動によつて、支持部４ａは第１図ａ，ｂ
に示したように運動する。

以上説明したようにして、支持部４ａ，３ａに
よつてカートリツジ１中のウエハ１６を支持し、
第１１図に示した手順に従つてウエハ１６をバス
ケツト２に一括して移換える。この間にウエハを
破損したり好ましくない塵が発生することはな
い。

バスケツト中に収容されている未処理のウエハ
をカートリツジに移換えるには、上記の例とは逆
の手順に従えば良い。

上記の例はウエハ取出し装置を使用してカート
リツジとバスケツトとの間でウエハを移換える例
であるが、ウエハ取出し装置は、上記のように使
用されるのに限られるものではなく、例えば、カ
ートリツジから処理済みのウエハを取出し、これ
を次の処理工程の直接搬送するのに使用すること
もできる。

また、本発明に基づく板状体取出し装置は、半
導体ウエハのほか、他の板状体、例えば板状ガラ
ス製品其他の板状物品の取出しにも同様に適用可
能である。

また、板状体は、必ずしも水平又は略水平に支
持されている必要はなく、垂直、或いは傾斜した
状態で支持されていても良い。また、板状体取出
し具は、上記の例のように板状体を支承してこれ
を支持する以外に、吸着其他の方法でこれを支持
するようにしても良い。

ト 発明の効果 以上説明したように、本発明に基づく板状体取
出し装置は、互に対向する第一及び第二の板状体
取出し具の少なくとも一つに於ける板状体支持部
の所定箇所が、板状体支持装置の空間部（板状体
を挿入又は取出すための空間部で、充分な広さを
有する。）に臨む板状体支持位置の近傍で板状体
の周辺部に近接若しくは接触してから、板状体支
持位置へ移動するように構成しているので、次の
ような効果が奏せられる。

板状体支持装置の変形によつてこれに支持され
ている板状体の位置に狂いが生じていても、この
狂いの最も少ない支持位置近傍に先ず板状体取出
し装置の板状体支持部の所定箇所が近接若しくは
接触させるようにしているので、この板状体支持
部が板状体に衝突することがなく、この板状体支
持部が所定の支持位置に移動する間に上記板状体
の位置の狂いが矯正される。その結果、板状体を
破損したり好ましくない塵が発生するというトラ
ブルを起す虞れがなく、板状体を板状体支持装置
から安全に取出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１５図は本発明の実施例を示すもの
であつて、 第１図ａ及びｂは板状体取出し具の支持部の運
動を説明するための概略平面図、第２図は支持部
の斜視図、第３図はカートリツジ中の半導体ウエ
ハに支持部が近接した状態を示す立面図、第４図
はカートリツジ中の半導体ウエハの支持位置に支
持部が移動した状態を示す立面図、第５図はリン
ク機構の概略斜視図、第６図はリンク機構の運動
を説明するための概略平面図、第７図はカートリ
ツジの斜視図、第８図はバスケツトの斜視図、第
９図は半導体ウエハ移換え装置の要部平面図、第
１０図は半導体ウエハ移換え装置の要部正面図、
第１１図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ及びｆは半導体ウエ
ハ移換えの手順を示す断面図、第１２図ａ、ｂ、
ｃ及びｄは半導体ウエハ移換えの手順の概要を示
す概略平面図、第１３図は第１２図ａの概略部分
斜視図、第１４図ａはカートリツジの平面図、同
図ｂは同図ａのｂ−ｂ線矢視断面図、第
１５図ａはバスケツトの平面図、同図ｂは同図ａ
のｂ−ｂ線矢視断面図である。第１６図
及び第１７図は本発明に基く板状体取出し装置以
外の装置を使用してカートリツジ中の半導体ウエ
ハを支持しようとするときの半導体ウエハと取出
し具との位置関係を示す立面図である。なお、図
面に示された符号に於いて、 １…カートリツジ、１ａ…主柱、１ｂ…補助
柱、１ｅ…溝、１ｆ…空間部、２…バスケツト、
２ａ…溝、２ｂ…つば、２ｄ…開口部、３，４，
５３，５４…板状体取出し具（アーム）、３ａ，
４ａ…支持部、３ｂ，４ｂ，５３ｂ，５４ｂ…凸
部、１６，６６…半導体ウエハ、２６，２８…リ
ンク、２７，２９…スライドベアリング、３０，
３２…ガイドピン、３１，３３…ガイド溝、３５
…スライド軸、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 板状体を挿入又は取出すための空間部から挿
   入された前記板状体をその周辺部で支持する板状
   体支持装置から、互に対向する第一及び第二の板
   状体取出し具間に前記板状体をその周辺部で支持
   して取出す板状体取出し装置であつて、前記第一
   及び第二の板状体取出し具の少なくとも一つに於
   ける板状体支持部の所定箇所が、前記板状体支持
   装置のうち前記空間部に臨む板状体支持位置の近
   傍で前記板状体周辺部に近接若しくは接触してか
   ら、この板状体の支持位置に移動するように構成
   された板状体取出し装置。