JPH0755721B2

JPH0755721B2 - ウエハ搬送機構

Info

Publication number: JPH0755721B2
Application number: JP12990787A
Authority: JP
Inventors: 恵一長崎; 昇前田; 昌幸蜂谷; 博相川
Original assignee: 日立電子エンジニアリング株式会社
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1987-05-28
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPS63295348A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、半導体製造用の気相反応装置などに適用す
るウエ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
エハに作用薄膜が形成される。反応炉の形式として、複
数のウエ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、ウエハのハン
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（Chemical Vapour Deposition−気相
成長法）による枚葉式の気相反応装置に対するウエハ搬
送機構を示すものである。ウエハのハンドリングを中心
として、この装置によるウエハの搬送を述べると、複数
枚のウエハ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４−１は、上下方向
（矢印Ｅ）に可動で、収納されたウエハ３のうちの最下
部のものが、その切り欠き4aの位置に対応して配置され
る搬送ベルト5a,5b,5c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、ウエハ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、ウエハ受け爪7bによりウエハ３がキャッチされる。
第１蓋開閉部７−１の下降動作により、ウエハ３は第１
の開口８−１より内部に挿入され、同時に、第１の蓋7a
により開口８が閉じられる。ウエハ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８−２
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、搬送ベルト5d,5e,5fによ
り、第１の載置台４−１と同様な動作をする第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、ウエハに塵埃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ク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エハ面
に接触するのでウエ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、これがウエ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
回転アーム方式は、上記の場合にも吸着アーム６−1,6
−２として使用されているが、塵埃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
エハ３を出し入れするためには、ウエハ３をカートリッ
ジ２の切り欠き2a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、ウエハを直線
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、その適用の可能性
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、ウエ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、ウエハの表面に塵埃の付着、汚染の危険が
なく、かつコンパクトなウエ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］このような目的を達成するためのこの発明のウエハ搬送
機構の特徴は、直線状のウエハの搬送方向に対して一定
の鋭角の角度をなしてベース盤上に配置された直線状の
ガイドレールと、このガイドレールに沿って移動する移
動ブロックと、この移動ブロックに鉛直方向に貫通して
設けられた回転シャフトと、この回転シャフトの上端に
固定され搬送方向に対して交差する方向に配置されウエ
ハを吸着する吸着アームと、回転シャフトの下端に固定
され先端にカムローラを有する回転アームと、ベース盤
に設けられカムローラが係合するカム側壁とを備えてい
て、移動ブロックが前記ガイドレール上を移動したとき
にこの移動に応じて吸着アームを交差する方向から搬送
方向に沿わせる方向に回転させる回転をカム側壁がカム
ローラを介して回転アームに与えるものである。

［作用］このように、ベース盤に固定される関係でカム面を設け
て、移動ブロックが搬送方向に移動したときにこの移動
に応じて吸着アームを交差する方向から搬送方向に沿わ
せる方向に回転させる回転をカム面がカムローラを介し
て回転アームに与えるので、移動ブロックが所定量移動
したときには吸着アームが搬送方向に沿う状態になり、
元の位置では、吸着アームは、搬送方向に対して交差す
る状態で配置されているので、ウエハ搬送方向の搬送路
の長さを短くできる。

しかも、エア吸着アームによりウエハを吸着して搬送す
るので、この部分において塵埃がウエハに付着する危険
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エハに直接接
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、これがウエハの表面に
沈着する危険は回避される。

次に、この発明によるウエハ搬送機構にあっては、特
に、ウエハ搬送方向に対して吸着アームが直角になるよ
うに搬送方向に対する交差角を選択した場合には、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、吸着されたウエハの中心が搬
送方向に直線的に移動し、ウエ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、ウエ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エハ搬送
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６−1,6−２に相当し、これらを代表するも
のとして）が矢印Ｂ（第３図搬送アーム６−１参照）ま
たはＣ（第３図搬送アーム６−２参照）の方向に回転し
て、吸着されたウエハ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、ウエハ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12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が侵入してウエハ３を挿入す
る。ウエハの取り出しはこの逆に行われる。

移動ブロック11の移動は、モータ13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11の下部
に設けられるので、ここで発生する塵埃は、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、ウエハ
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、ウエハ３が搬送される距離L₁に
対して、移動ブロック11の長さl₁が、搬送方向に対して
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l₂が必要である。ま
た、ウエハの吸着位置が中心からl₃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エハ
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
エハの搬送を説明する平面図である。

図（ａ），（ｂ）において、ベース盤15の上に、ウエハ
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10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（第２図（ｂ）参照）が貫通し、
その上端に吸着アーム18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にウエハ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、ベース盤15には、カムローラ16aが嵌合するカム溝1
6を設ける。カム溝16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
されたウエハ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（第２図（ａ）
参照）に付勢し、カムローラ16aをカム溝16の一方の側
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11の下部のできる限り低位置に、モータ13
およびベルト14よりなる駆動機構を設け、移動ブロック
11のベルト止め21にベルト14を固定して、移動を行う。

第２図（ｃ）により、カム機構によるウエハの搬送動作
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によりカム溝16の図示左側の側壁1
6bに接触して移動し、回転アーム17、従って吸着アーム
18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、ほぼ90度となる。こ
れにより、吸着面18aに吸着されたウエハ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、ウエハ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、ウエハの基準線OF（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L₁に対して、ガイドレール10の角度θ、およびその
長さ、ウエハ３の吸着位置の偏心（第１図におけるl₃）
と吸着アーム18、回転アーム17の長さを与え、ウエハ３
の中心Ｏの移動方向の直線Ｉ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
エハ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11の長さl₁と吸着アーム12の長さl₂が短縮でき、
さらに、ウエハ３の搬送吸着L₁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11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
18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
よりウエハ３を吸着アーム18に受け渡す方法は、第１図
の場合とほぼ同様で、搬送アーム６に吸着されたウエハ
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、ウエハ３
が吸着アーム18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
がウエハ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結合した全体の動作
としては、搬送アーム６により吸着アーム18の位置に搬
送されたウエハ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11を矢印Ｆの方
向（第２図（ａ）参照）に移動する。これに伴ってカム
ローラ16aがカム溝16に沿って移動し、吸着アーム18が
矢印Ｇの方向に回転しながら移動して、ウエハ３の中心
Ｏは搬送方向の直線Ｉの上を移動し、ウエハ３はカート
リッジ２に挿入される。カートリッジ２よりウエハ３を
取り出すときは、この逆動作である。

［発明の効果］以上の説明により明らかなように、この発明によるウエ
ハ搬送機構においては、エア吸着アームを使用するの
で、従来のウエ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、この駆動機構は、移動ブロッ
ク、すなわちウエハの搬送レベルより十分低い位置に設
けることにより、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、ウエハに付着する危
険が十分回避される。特に、90度回転するような吸着ア
ームを使用すれば、ウエ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、ウエハの汚染がなく、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エハ搬
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、この発明によるウエハ搬送機構
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、ウエハの
搬送動作の説明図、第３図は従来のベルト方式のウエハ
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…ウエハ、４…載置台、4a…切り
欠き、4b…位置決め板、5a〜5f,14…搬送ベルト、6,6−
1,6−２…搬送アーム、７−1,7−２…蓋開閉部、８−1,
8−２…開口、９…反応炉、10…ガイドレール、11…移
動ブロック、11a…摺動輪、12,18…吸着アーム、12a,18
a…吸着面、13…モータ、15…ベース壁、16…カム溝、1
6a…カムローラ、16b…カム溝の側壁、17…回転アー
ム、19…回転シャフト、20…スプリング、21…ベルト止
め、22…エア排気口。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線状のウエハの搬送方向に対して一定の
鋭角の角度をなしてベース盤上に配置された直線状のガ
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、該移動ブロックに鉛直方向に貫通して設けら
れた回転シャフトと、この回転シャフトの上端に固定さ
れ前記搬送方向に対して交差する方向に配置され上記ウ
エハを吸着する吸着アームと、該回転シャフトの下端に
固定され先端にカムローラを有する回転アームと、前記
ベース盤に設けられ該カムローラが係合するカム側壁と
を備え、前記移動ブロックが前記ガイドレール上を移動
したときにこの移動に応じて前記吸着アームを前記交差
する方向から前記搬送方向に沿わせる方向に回転させる
回転を前記カム側壁が前記カムローラを介して前記回転
アームに与えることを特徴とする、ウエハ搬送機構。
【請求項２】前記回転シャフトに、前記カムローラをカ
ム側壁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項記載のウエハ搬送機構。
【請求項３】前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項記載のウエハ搬送機構。