JPH0722177B2 - ウェハの移し替え装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ウェハの移し替え装置であり、特に２枚一組
でセットされている各ウェハを、それぞれ独立した状態
にセットするウェハの移し替え装置に関するものであ
る。

（ロ）従来の技術 一般にウェハ移し替え技術は、半導体プロセスにとって
重要である。この技術は、例えば特開昭60−254612号公
報等がその一例である。

この発明は次のような工程を経てウェハが移し替えられ
る。

まず複数枚のウェハが収容されたウェハ載置台（バスケ
ット）を、イメージセンサやXY駆動機構を介して、ウェ
ハ保持装置の下まで移動する。

次にこのウェハ載置台を上昇させて、ウェハ保持装置の
保持手段がウェハの水平の直径部よりも下となるように
設定し、この保持手段を水平方向に駆動させてウェハを
接触保持する。

続いてこのウェハ載置台を下降させ、別のウェハ載置台
を上昇させる。

続いて、この保持手段をウェハから離間させ、このウェ
ハ載置台にウェハをセットし、ウェハの移し替えが終了
する。

ここで、このウェハ保持装置の保持手段は、ウェハと接
触する側面が鋸の刃の如く、所定間隔で三角形の凹部が
設けられている。しかもこの接触面は斜面または円弧状
に設けられており、ウェハの水平方向の直径位置よりも
下方でウェハと接触し、ウェハが下に落ちないようにな
っている。

一方、ウェハの一方の面を長時間拡散するときは、第16
図のように一枚一枚セットしていると効率が悪いため
に、第13図に示したように、拡散を必要としない面を対
向させ２枚１組でセットする所謂「バック・トゥ・バッ
ク」が使用されるようになってきた。このバック・トゥ
・バックでセットすれば、ウェハのチャージ枚数は倍と
なり、長時間の拡散工程等において効率を高めることが
可能となる。

第14図及び第15図は、第13図の平面図であり、このバッ
ク・トゥ・バックでウェハ載置台（１）にセットされて
いるウェハを、それぞれ１枚ずつに分離するときの状態
を説明した概略図である。

第14図は、ウェハ（２）の両端に前記ウェハ保持装置の
保持手段（３）が近接した状態を示している。図の如
く、三角形の凹部（４）の間に設けられた鋭角な凸部
（爪）（５）は、ウェハ（２）間に挿入できるように、
位置が調整されている。

続いて第15図の如く、前記保持手段（３）をウェハに近
接させ、前記爪（５）をウェハとウェハの間に挿入し、
ウェハを離間させた状態でウェハを保持する。

最後に別の第２のウェハ載置台（６）を前記ウェハ
（２）の下に移動させ、ウェハを第16図の通りセットす
る。

以上のような機構でバック・トゥ・バックのウェハを１
枚１枚分離していた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしこの機構により、バック・トゥ・バックの状態で
セットされているウェハを分離する場合、ウェハとウェ
ハが実質的に接触していると、前記爪（５）をウェハ間
に挿入することは非常に難しくかった。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は前述の課題に鑑みて成され、 奇数番目と偶数番目のウェハのファセット位置を異なら
しめてセットする反転機構と、 前記ファセット位置を異ならしめことで生じるウェハの
露出部分に外力を加え、前記２枚一組のウェハ間隔を広
げる流体吹き付け機構とで解決するものである。

（ホ）作用 奇数番目と偶数番目のウェハとファセット位置を異なら
しめる反転機構で、第７図のようにウェハの一方はウェ
ハと重畳しない部分が生じる。

一方、前記ウェハ保持手段に設けられた溝は、ウェハが
装着されていても若干マージンがあるので、ウェハの動
きを可能とする。

従ってウェハの露出部分に例えばN2ガス等の流体を吹き
付ければ、前記マージンにより第９図の如くウェハ間隔
を広げられ、この間に別の保持手段の爪を完全に挿入で
きる。しかも、若干マージンのある状態でウェハを回転
すれば、ウェハに負荷を加えることなくこの爪に連なる
保持手段の溝に１枚１枚がセットできる。

従ってこの機構を採用することで、何の問題もなく自動
化が可能となる。

（ヘ）実施例 一般に、一方のウェハ面にだけ拡散を必要とする工程は
非常に多く、この片面拡散において第13図のようにバッ
ク・トゥ・バックのセットを行えば、従来のセット方法
（第16図）でセットできる枚数の倍の能力を持つことが
可能となる。従って処理能力を非常に高めることができ
る。

通常，拡散時間が短いもの，拡散精度を必要とするもの
は、第16図のように１枚１枚セットして拡散している。
例えばエミッタ拡散は拡散時間が短く、hFEを決める重
要な工程なので、このセット方法で処理をしている。

しかしベース拡散は非常に時間をかけて拡散をするため
処理枚数を拡大するためにバック・トゥ・バックでセッ
トしている。

本発明は、前述のように、何らかの理由により２枚一組
でセットされている薄板（ここでは半導体ウェハ）を分
離し、次の工程へ移行させるために第16図のようにウェ
ハを１枚ずつに分離するための機構や１枚１枚のウェハ
をバック・トゥ・バックにセットする機構を有した装置
にかんするものである。

まず洗浄工程から熱処理工程のために石英ボードへ移す
ときは、１枚１枚バラバラな状態から第13図の如く、バ
ック・トゥ・バックの状態へセットする機構が必要であ
る。本発明はリセットのとき重要となる構成，すなわち
石英ボードのウェハのファセットを１枚１枚交互に上と
下にセットしている。

また石英ボードから洗浄工程へ移すときは、バック・ト
ゥ・バックから１枚１枚に分離するリセット機構が必要
である。

次に、第２図乃至第６図のとおり、自動機で２枚一組の
ウェハをバック・トゥ・バックの状態で且つ一方のウェ
ハのファセットを下に、他方のウェハのファセットを上
にセットする前述したセット機構について説明する。

ウェハは、例えば洗浄工程を経た後のものであり、ウェ
ハのファセットは、バラバラの状態にある。

そして通常のファセットアライナーで全てのファセット
が上方または下方にセットされる。

まず第１図の通りセットされている第１のウェハ載置台
（10）（ここでは洗浄治具）が、第12図に示す装置の回
転円盤（11）上にセットされている。

この回転円盤（11）の回転によりこの第１のウェハ載置
台（10）が、ウェハ保持機構（12）の下方に移動され
る。

続いてこの第１のウェハ載置台（10）のウェハ（13）が
ウェハの下方に設けられている第１のウェハ保持手段
（14）により前記ウェハ保持機構（12）の中に移動す
る。

この機構の中には第２図に示す４種類のウェハ保持手段
が配置されており、B1とＡはウェハの中心を通る水平線
の下方にセットされ、ウェハの落下防止のための斜面を
有した溝があり、またB2とＣはウェハの中心を通る水平
線の上方にセットされ、ウェハが上方へ移動できない斜
面を有する溝がある。またこの保持機構は全体が回転す
るようになっており、また第17図の如く、B1,B2,Cに
は、溝が形成されている。

次に、B1で示された第２のウェハ保持手段が矢印のとお
り、ウェハに近接する。この保持手段には破線で示すと
おり溝の底面が斜めに形成され、落下しないようになっ
ている。また第17図の如く交互に溝の深さが異なるので
前記第１のウェハ保持手段（14）が下方へ移動すれば、
深い溝に対応する破線で示したウェハが下落し、奇数番
目または偶数番目のウェハだけを第２のウェハ保持手段
B1にセットできる。

続いてB2で示した第３のウェハ保持手段が近接する。こ
の保持手段B2の溝は破線のとおりに底面が斜めに設けて
あるので第３図のようにウェハを回転させても落下しな
い。

続いて、第12図の回転機構（15）により、奇数番目また
は偶数番目のウェハを、第３図矢印の如くウェハ面が回
転するように回転する。

続いて第１のウェハ保持手段（14）にセットされている
偶数番目または奇数番目のウェハ（13）が第４図のとお
り上昇する。

次に第５図の通り、第３のウェハ保持手段B2が離れ、Ｃ
で示した第４のウェハ保持手段）にセットされる。この
状態で、奇数番目のウェハと偶数番目のウェハのファセ
ットが上下に異なって配置される。

以上の機構は、後述の露出領域を形成する重要な機構で
ある。

その後、第12図のウェハ保持機構（12）が右方向へスラ
イドし、サブステージ（16）上にセットされ、更にウェ
ハ移動装置（17）で１組ずつ所定のピッチで石英ボード
（18）へセットされる。

次に前述のリセット機構について説明する。石英ボード
（18）上のウェハを本装置上にあるサブステージ（16）
へウェハ移動装置（17）でセットする。ウェハが全てセ
ットされたら、前記ウェハ保持機構（12）をサブステー
ジ（16）まで右へスライドさせる。

続いて第６図の如く、ウェハの下方から上昇して来る第
１のウェハ保持手段（14）により全てのウェハをウェハ
保持機構まで上昇させる。

この時のウェハの状態を示したものが第７図である。図
からも分かるように、斜線で示した領域が、本発明の特
徴とするところであり、ここでは手前から偶数番目のウ
ェハ上部は、前記セット機構によりファセットがずれる
ことで露出されている。

一方、この露出領域（19）は、第８図の通り、ウェハ保
持手段の溝の底面が斜めになっていれば回転しなくとも
実現可能であるが、この場合は露出面積が少ないので、
前述したとおりファセットもずらして露出面積を拡大し
ている。

次に、第８図のとおり、ウェハ（13）の露出領域（19）
に流体を吹き付ける工程がある。

ここではノズル（20）が下降しN2ガスを前記露出領域
（19）に吹き付けている。従って、他方のウェハ（1
3′）は第９図のとおり斜めに傾きウェハ間隔を広げる
ことができる。

ここでは下方から上昇する第１のウェハ保持手段（14）
が上昇しても可能である。

続いて広げられたウェハ上部の間に、第10図，第11図の
如く、Ｃで示された第４のウェハ保持手段が近接し、爪
（21）が挿入されて行き、ウェハが分離される。しかし
ウェハはこの保持手段Ｃにより完全に固定されておら
ず、若干フリーな状態である。またウェハの水平面の直
径位置よりも下に第５のウェハ保持手段A,ここでは落下
防止のウェハホルダーが近接しウェハを接触する。

続いてウェハが分離された状態で180°回転し、ウェハ
の自重により、前記第４のウェハ保持手段Ｃの爪と連続
して設けられた溝（22）に１枚１枚セットされる。実際
の断面は第17図に示す。

ここではウェハへ負荷が加わらないように回転してい
る。つまり回転をしなくても、前記保持手段Ｃがウェハ
を完全にクランプし、ウェハを全て垂直にセットすれ
ば、そのまま別のウェハ載置台にセットできる。しかし
第９図のとおり、ウェハは斜めの状態であり、このウェ
ハをクランプして別のウェハ載置台にセットする間に
は、ウェハに負荷を与える可能性がある。

従って、ウェハがフリーな状態で回転し、自重によりセ
ットしたほうが、ウェハに負荷を与えず好ましいセット
ができる。

続いてウェハ保持機構（12）を左へスライドし、前記第
１のウェハ保持手段（14）を上昇させ、第３のウェハ保
持手段B2を近接させ、第４のウェハ保持手段Ｃを引っ込
める。従って第３のウェハ保持手段B2の深い溝に対応す
るウェハが、下方にセットされている洗浄治具へ落下し
セットされる。

更に第２のウェハ保持手段B1を近接させ、ウェハを前述
と同様に180°回転させる。そして第３のウェハ保持手
段B2を引っ込めて、先にウェハが半分セットされている
洗浄治具を上昇させ、第２のウェハ保持手段B1を引っ込
めて洗浄治具に落下させセットする。

従って全てのウェハはファセットが一致して且つウェハ
の表面も揃ってセットされる。

（ト）発明の効果 以上の説明から明らかな如く、奇数番目と偶数番目のウ
ェハのファセット位置を異ならしめる反転機構で、第７
図のようにウェハの一方はウェハと重畳しない部分が生
じるから、ウェハに流体を吹き付けて間隔を広げること
ができ、ウェハに障害を与えずに１枚１枚分離できる。

しかもウェハ間隔を広げられるので、ウェハ保持手段の
爪をスムーズに挿入できる。さらにはウェハの厚さに関
係なく挿入できるので自動化が可能となる。

またウェハのファセットをずらしたり、ウェハの設置高
さを異ならしめることで、一方のウェハの一部を露出さ
せることができるので、この露出領域に流体を吹き付け
れば、効率よくウェハ間隔を広げることができる。従っ
てウェハ保持手段の爪をウェハ間に完全にいれることが
できる。

また一連の保持手段によりウェハはバック・トゥ・バッ
クに自動的にセットできるため、作業効率を向上させる
ことができる。

以上本発明は、片面の拡散（これはバイポーラだけに限
らずモスや化合物半導体等にも当てはまる）のときに非
常に有効な装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図はウェハがセットされた時の図、第２図乃至第６
図は反転機構を説明するための図、第７図乃至第11図は
ウェハを分離する機構を説明するための図、第12図は本
移し替え装置の図、第13図はウェハ載置台にバック・ト
ゥ・バックでセットされている図、第14図および第15図
は従来の方法でウェハを分離する時の説明図、第16図
は、ウェハが１枚１枚分離されてセットされている図、
第17図は保持手段の断面図である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウェハを２枚一組でセットし且つ一
   方のウェハを反転させファセット位置を他方のウェハの
   ファセット位置と異ならしめるウェハの反転機構を有し
   たウェハの移し替え装置であって、 所定のウェハ保持手段にファセットがアライニングされ
   てセットされている複数枚のウェハと、別のウェハ保持
   手段を近接または接触させ、 前記別のウェハ保持手段により奇数番目または偶数番目
   のウェハのみを反転させ、 奇数番目と偶数番目のウェハのファセット位置を異なら
   しめてセットする反転機構を有したウェハの移し替え装
   置。
2. 【請求項２】前記ウェハの中心を通る水平線の上方およ
   び下方で、奇数番目または偶数番目のウェハの両端に前
   記別のウェハ保持手段を近接または接触させ、前記奇数
   番目または偶数番目のウェハを180°回転させる反転機
   構を有することを特徴とした請求項第１項記載のウェハ
   の移し替え装置。
3. 【請求項３】前記ファセット位置を異ならしめことで生
   じるウェハの露出部分に外力を加え、前記２枚一組のウ
   ェハ間隔を広げる機構を有することを特徴とした請求項
   第１項記載のウェハの移し替え装置。
4. 【請求項４】前記吹き付け機構により広げられたウェハ
   間へ保持手段に設けられた凸部を挿入することで、前記
   ２枚一組のウェハを分離するウェハ分離機構を有するこ
   とを特徴とした請求項第３項記載のウェハの移し替え装
   置。
5. 【請求項５】前記２枚一組のウェハは、非処理面を背中
   合わせにセットした状態でセットされることを特徴とし
   た請求項第１項、第２項、第３項または第４項記載のウ
   ェハの移し替え装置。
6. 【請求項６】半導体における処理を施され且つファセッ
   トがアライニングされた一連のウェハがセットされた第
   １のウェハ載置台とウェハ保持機構とを近接させ、 前記第１のウェハ載置台から第１のウェハ保持手段にウ
   ェハを移し、 前記ウェハの中心を通る水平線の上方および下方で、奇
   数番目または偶数番目のウェハの両端に第２のウェハ保
   持手段および第３のウェハ保持手段を近接または接触さ
   せ、 前記第２のウェハ保持手段および第３のウェハ保持手段
   にセットされた奇数番目または偶数番目のウェハを反転
   させ、 前記反転されたウェハまたはそのままのウェハを移動さ
   せ、奇数番目と偶数番目のウェハのファセット位置を異
   ならした状態でウェハをセットする反転機構を有したウ
   ェハの移し替え装置。
7. 【請求項７】前記ファセット位置を異ならしめることで
   生じるウェハの露出部分に流体を吹き付けて、ウェハ間
   隔を広げ、 前記広げられたウェハ間に第４のウェハ保持手段に設け
   られた凸部を挿入し、 前記ウェハの下方に第５のウェハ保持手段を当接し、前
   記ウェハを180°回転することで前記第４のウェハ保持
   手段の凸部に連なる溝に前記ウェハをセットするウェハ
   分離機構を有することを特徴とした請求項第６項記載の
   ウェハの移し替え装置。