JP3998662B2

JP3998662B2 - ウエハピッチ変換機

Info

Publication number: JP3998662B2
Application number: JP2004161111A
Authority: JP
Inventors: 守行久留宮; 正人北井
Original assignee: 株式会社東京興業貿易商会
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2024-05-31
Also published as: JP2005340729A

Description

本発明は、半導体製造工程において、ウエハとウエハとの間のピッチを変更する際に用いるウエハピッチ変換機に関する。

一般に、半導体の製造工程において、半導体集積回路を形成する際には、半導体ウエハに対して熱処理や成膜処理等が繰り返し行なわれる。このような処理には、多数枚のウエハを整列保持するウエハ保持具が使用されている。従来のウエハ保持具は、一対の側板に設けられた所定のピッチ溝にウエハの周縁部を差し入れることによって、各ウエハを所定のピッチで平行に収納するものである。

しかしながら、半導体の製造工程において、上記処理をする装置は、必ずしもウエハ収納ピッチが同一であるとは限らないため、このようなウエハ保持具にウエハの収納ピッチを変更できる手段を備えることが望まれていた。

また、従来、ピッチの異なるウエハキャリアへの変更を行なうには、所定のピッチのウエハキャリアからウエハを１枚ずつ取出して、他のピッチのウエハキャリアへ１枚ずつ収納していかなければならず、非常に手間のかかる作業が必要となっていた。

そこで、収納ピッチを変更できる手段を備えたウエハ保持具として、例えば特許文献１に、２種類のピッチに変換できる可変ウエハピッチ保持器が開示される。この可変ウエハピッチ保持器は、ウエハ保持プレート取付けブロックにウエハ保持プレートが固定され、該ウエハ保持プレートにウエハを保持するようになっている。また、固定ウエハ保持プレートは、所定位置に固定されており、ピッチ変換するときの基準となる。そして、ピッチ変換板の可変溝の一面または他面に、引張りばねで連結されたウエハ保持プレート取付けブロックをエアシリンダによって、押付け得る構成となっている。

特開平７−３７９６６号公報

ところが、上記特許文献１の可変ウエハピッチ保持器では、ウエハ保持プレート取付けブロックを連結している引張りばねは、使用回数を重ねるにつれて、弾性係数が僅かながら変化してしまう。これにより、各引張りばねに、弾性係数のばらつきが生じ、ウエハのピッチ間隔に誤差を生じる虞があった。

また、ウエハ保持プレート取付けブロックの間隔毎に引張りばねを配し、このウエハ保持プレート取付けブロックをエアシリンダによって機械的に押付けるように構成されているため、装置が大掛かりなものになり、構造が複雑化し、且つ製造コストの上昇を招いてしまうという問題があった。

さらに、この可変ウエハピッチ保持器では、均一なピッチ間隔を得るには、高度な寸法精度の制御が要求される。その結果、ウエハのピッチ変更作業において、労力およびコストを要するという問題があった。

そこで、本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体ウエハのピッチ間隔を速やかに変更することができ、ピッチ間隔の寸法精度の制御が容易であるウエハピッチ変換機を低コストで提供することにある。

本発明の上記目的は、複数のウエハを平行に保持する均一なピッチで整列された複数のウエハ保持部材と、該複数のウエハ保持部材の中空孔を貫通して延在された支柱と、前記複数のウエハ保持部材のうちの一端に配されたウエハ保持部材を前記複数のウエハ保持部材のピッチを変更する際の基準として、前記複数のウエハ保持部材のうちの他端に配されたウエハ保持部材を前記支柱に沿って摺動させる変換プレートとを備えたウエハピッチ変換機において、前記各ウエハ保持部材が、一端側に配された隣の前記ウエハ保持部材と対向するフランジ面の中心部に形成された円筒状の係合凹部と、該係合凹部の端部内周側面に一体に形成された鉤状の爪と、他端側に配された隣の前記ウエハ保持部材と対向するフランジ面の中心部に形成され、前記係合凹部内に嵌挿された円筒状の係合凸部と、該係合凸部の端部外周側面に一体に形成された鉤状の爪とを有し、前記複数のウエハ保持部材のピッチが、隣合う前記各ウエハ保持部材の互いの前記フランジ面が当接している第１ピッチと、前記係合凹部の爪と前記係合凸部の爪とが当接している、前記第１ピッチより大きい第２ピッチとに変更されることにより、達成される。

また、上記目的は、前記係合凹部の爪および前記係合凸部の爪が、樹脂から形成されたことにより、効果的に達成される。

さらに、上記目的は、前記係合凹部の爪が、前記係合凹部の端部内周側面に、全周にわたって設けられており、かつ、前記係合凸部の爪が、前記係合凸部の端部外周側面に、全周にわたって設けられていることにより、効果的に達成される。

本発明に係るウエハピッチ変換機によると、複数のウエハを略平行に保持する複数のウエハ保持部材と、該ウエハ保持部材を摺動自在に支持する支持体とを備え、各ウエハ保持部材は、一端側に配された隣のウエハ保持部材と連結するための係合凹部と、他端側に配された隣のウエハ保持部材と連結するための係合凸部とを有し、係合凹部の側面に設けられた爪と係合凸部の側面に設けられた爪との係合によって連結されるようにした。そして、複数のウエハ保持部材の一端を基準として、複数のウエハ保持部材の他端に備えられた変換プレートを摺動することによって各ウエハ保持部材間のピッチを変換するようにした。これにより、ウエハのピッチ間隔を速やかに変更することができ、かつ、各ウエハ保持部材間にばね等の弾性部材を介在していないため、ピッチ間隔の寸法精度を容易に制御することができる。この結果、ウエハ製造工程において、製造効率の向上をはかることができる。

また、各ウエハ保持部材は、係合凹部側面に設けられた爪と係合凸部の側面に設けられた爪との係合によって連結される簡素化された構成である。これにより、装置の小型化を図り、設置スペースに限りがある様々な装置に適用することができ、かつ、ウエハピッチ変換機の製造コストおよび労力を軽減することができる。

また、爪が係合凹部の側面に全周にわたって設けられ、かつ、爪が係合凸部の側面に全周にわたって設けられていることによって、各爪の耐久性を向上することができるとともに、より高い寸法精度でピッチ変換を行なうことができる。

さらに、本ウエハピッチ変換機の構成は、モータなどの機械的要素を要さないため、ピッチ変換操作が容易であり、ウエハの製造効率の向上を図ることができる。

以下、図面を参照にしながら、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施例１に係るウエハピッチ変換機１を示す上面図であり、図２は、そのウエハピッチ変換機１の側面図である。なお、本実施例１に係るウエハピッチ変換機は、ピッチ間隔４．７６２５ｍｍを７．１ｍｍに、あるいは、ピッチ間隔７．１ｍｍを４．７６２５ｍｍに変換するものとするが、本発明はこれに限定されるものではなく、使用目的に応じて適宜変更可能である。

図１および図２において、ウエハピッチ変換機１に隣接するように配されたキャリア２のカセット置き台３には、複数のウエハ４（本実施形態では、ピッチ４．７６２５ｍｍである２５枚のウエハ）を収納するカセット５（ピッチ４．７６２５ｍｍ用）が載置されている。ウエハピッチ変換機１は、各ウエハ４を略平行に保持するように均一なピッチで整列された複数のウエハ保持部材６と、該各ウエハ保持部材６にウエハ４を案内する案内部材７と、ウエハ保持部材６を支持するための支持体８とを備えている。

支持体８は、各ウエハ保持部材６の中空部を貫通して垂直方向に延在し、両端が上下の基台９，９に固定されている支柱１０（本実施形態では４本）と、該支柱１０にベアリング１１，１１を介して摺動自在に支持されている変換プレート１２とから構成されている。

また、案内部材７は、一方の面にはピッチ変換前のピッチ（本実施形態では、４．７６２５ｍｍ）に対応するように形成された溝を有し、他方の面にはピッチ変換後のピッチ（本実施形態では、７．１ｍｍ）に対応するように形成された溝を有する。そして、この案内部材７は、垂直方向に延在し、両端が上下の基台９，９に固定されている回転軸１３に回転自在に支持されており、上部（図２上側）に設けられたつまみ部材１４を溝１４ａに沿って、図１中の矢印Ａ−Ｂ方向に回動することによって、２種類のピッチの切り替えを行ない、ウエハ４を案内するようになっている。

図３および図４は、ウエハピッチ変換機１の主要部を説明する図である。図３において、（ａ）は、ウエハ保持部材６の上端部材６Ａ（図２に図示されるウエハ保持部材６の最上端の部材）の断面図、（ｃ）は、ウエハ保持部材６の下端部材６Ｃ（図２に図示されるウエハ保持部材６の最下端の部材）の断面図、（ｂ）は、ウエハ保持部材６である中間部材６Ｂ（図２に図示されるウエハ保持部材６において、上端部材６Ａおよび下端部材６Ｃを除いた部材）である。また、図４は、上端部材６Ａと該上端部材６Ａの下に配された中間部材６Ｂとを連結した状態を示す断面図である。

図３に示すように、上端部材６Ａ、中間部材６Ｂ、および下端部材６Ｃのいずれの部材（以下、総称してウエハ保持部材６）も、中心に支柱１０が嵌挿され、上下に摺動できるように、中心孔（中空部）１５が形成されている。また、各ウエハ保持部材６の側面には、凹状の溝１６が形成されており、該溝１６によって各ウエハ４を保持するようになっている。

上端部材６Ａおよび中間部材６Ｂの下部には、下に配されたウエハ保持部材６に連結するための係合凸部１７が形成されており、該係合凸部１７の下端部外周側面には鉤状の爪１８が設けられている。また、中間部材６Ｂおよび下端部材６Ｃの上部には、上に配されたウエハ保持部材６に連結するための係合凹部１９が形成されており、該係合凹部１９の上端部外周側面には鉤状の爪２０が設けられている。この爪１８および爪２０は、係合する際に高い寸法精度と耐久性が要求されるため、各側面の全周にわたって形成されている。

なお、この爪１８および爪２０は、耐久強度が高く、且つ軽量である樹脂から形成されることが望ましく、例えば、ポリウレタン系樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂などが好ましい。

図４に示すように、上端部材６Ａと中間部材６Ｂとは、上端部材６Ａの係合凸部１７が中間部材６Ｂの係合凹部１９に嵌挿され、係合凸部１７の爪１８と係合凹部１９の爪２０とが係合することによって連結される。そして、各ウエハ保持部材６および各ウエハ４は、各ウエハ保持部材６間Ｔ_１だけピッチ変換が可能になっている。

なお、各中間部材６Ｂ間の連結、および中間部材６Ｂと下端部材６Ｃとの間の連結においても、上述した連結構造と同様である。

また、本実施形態では、Ｔ_１＜Ｓ_１（Ｓ_１は、爪１８と爪２０とが係合した状態における係合凸部１７の下端面１７ａと係合凹部１９の底面１９ａとの間のスペース）であるため、ピッチ変換の間隔はＴ_１であるが、Ｔ_１＞Ｓ_１の場合には、ピッチ変換の間隔は、Ｓ_１である。

また、本ウエハピッチ変換機１におけるピッチとは、図４に示すように、各ウエハ保持部材６の溝１６の中心線と中心線との間隔Ｐであり、本実施形態では、このピッチ間隔Ｐを４．７６２５ｍｍから７．１ｍｍに、あるいは７．１ｍｍから４．７６２５ｍｍに変換する。

さらに、本ウエハピッチ変換機１では、図４に示す各ウエハ保持部材間Ｔ_１および各中間部材高さＴ_２の寸法精度が要求されるため、互いの部材が当接する部分、すなわち、各ウエハ保持部材６のフランジ面６ｆ，６ｆ、および爪１８，爪２０は、ばねやゴムなどの弾性部材を介さずに、部材同士が直接当接することが望ましい。

次に、本実施例１におけるウエハピッチ変換機１の作用について説明する。

図１および図２は、ピッチ変換前（ウエハ４のピッチ４．７６２５ｍｍ）のウエハピッチ変換機１を示す上面図および側面図であり、図５および図６は、ピッチ変換後（ウエハのピッチ７．１ｍｍ）のウエハピッチ変換機１を示す上面図および側面図である。また、図７は、ピッチ変換前のウエハ保持部材６の要部断面図であり、図４は、ピッチ変換後のウエハ保持部材６の要部断面図である。

図１および図２において、カセット５にピッチ間隔４．７６２５ｍｍで収納された複数のウエハ４は、このピッチ間隔に対応した複数の押出し部を有する押出し板（図示せず）によって、図２の矢印Ｘ１方向に押出され、ウエハピッチ変換機１内に搬入される。この際、案内部材７は、ピッチ間隔４．７６２５ｍｍに対応する溝を有する面が、ウエハ４の通路側に面するように、つまみ１４によって調整される。

そして、各ウエハ４は、この案内部材７を介して、ピッチ間隔４．７６２５ｍｍのウエハを保持するように整列された複数のウエハ保持部材６に保持される。ここで、各ウエハ保持部材６は、図７に示すように、それぞれのフランジ部６ｆ，６ｆが当接した状態である。

次に、ウエハ４を保持した状態で変換プレート１２を図１中の矢印Ｖ方向に摺動させ、図６に示すように、各ウエハ４のピッチを一様に大きくし、ウエハ４のピッチ間隔を７．１ｍｍにする。ここで、各ウエハ保持部材６は、図４に示すように、係合凸部１７の爪１８と係合凹部１９の爪２０との係合によって連結している。なお、この変換プレート１２を摺動させる作業は、手動で行なってもよいし、機械的に行なってもよい。

ピッチ間隔が７．１ｍｍに変換されたウエハ４は、このピッチ間隔に対応した複数の押出し部を有する押出し板（図示せず）によって、図４の矢印Ｘ２方向に押出され、ウエハピッチ変換機１から搬出される。この際、案内部材７は、ピッチ間隔７．１ｍｍに対応する溝を有する面が、ウエハ４の通路側に面するように、つまみ１４によって調整される。

そして、ピッチ変換機１から搬出されたウエハ４は、ピッチ間隔７．１ｍｍで収納するように構成された金属キャリア２１に収納され、対応ピッチが異なる移載装置に対応することができる。なお、逆に、ウエハ４を大きなピッチから小さなピッチに変換する場合には、上述した作用の反対を行なえばよい。

以上のように、本実施例１のウエハ変換機１では、複数のウエハ４を略平行に保持する複数のウエハ保持部材６と、該ウエハ保持部材６を摺動自在に支持する支持体８とを備え、各ウエハ保持部材６は、上に配されたウエハ保持部材６と連結するための係合凹部１９と、下に配されたウエハ保持部材と連結するための係合凸部１７とを有し、係合凹部１９の側面に設けられた爪２０と係合凸部１７の側面に設けられた爪１８との係合によって連結されるようにした。そして、複数のウエハ保持部材６の一端を基準として、複数のウエハ保持部材６の他端に備えられた変換プレート１２を摺動することによって、各ウエハ保持部材６間のピッチを変換するようにした。これにより、ウエハ保持部材６に保持されたウエハ４のピッチ間隔を高速に変更することができ、且つピッチ間隔の寸法精度を容易に制御することができる。この結果、ウエハ製造工程における作業効率の向上を図ることができる。

さらに、本ウエハ変換機１は、構成要素としてモータやエアシリンダなどの機械的要素を用いていないため、ピッチ変換操作が容易であり、また、簡素化された構成にしたことによって、装置の小型化を図ることができ、且つ製造コストおよび労力の軽減を図ることができる。

図８ないし図１１は、本発明の実施例２に係るウエハピッチ変換機１´を示すものであり、実施例１と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。なお、本実施形態のウエハピッチ変換機１´は、ピッチ間隔２．３ｍｍで略平行に並列しているウエハのピッチを４．７６２５ｍｍに変換するものとするが、本発明はこれに限定されるものではなく、使用目的に応じて適宜変更可能である。

図８は、ウエハピッチ変換機１´を用いたウエハ移載装置２１を示す上面図である。同図において、ウエハ移載装置２１は、ピッチ間隔２．３ｍｍで略平行にウエハ４を収納しているウエハボート２２と、該ウエハボート２２から複数（本実施例では２５枚）のウエハ４を取出し、該ウエハ４のピッチ間隔を４．７６２５ｍｍに変換するウエハピッチ変換機１´と、ピッチ間隔を４．７６２５ｍｍに変換されたウエハ４を収納するカセット５´とを、基台２３上に備えている。なお、本実施例では、ウエハボート２２は、２５枚のウエハ４を１セットのウエハ集合体とし、最大で４セットのウエハ集合体を収納できるようになっている。

図９は、ウエハピッチ変換機１´の要部を示す斜視図であり、図１０は、ウエハピッチ変換機１´の側面図である。図９および図１０において、ウエハピッチ変換機１´は、複数のウエハ保持部材６からなる１本の上ウエハ保持部材集合体６ａと、複数のウエハ保持部材６からなる２本の下ウエハ保持部材集合体６ｂ，６ｂと、ウエハ保持部材６を支持するための支持体８とからなる。また、ウエハピッチ変換機１´は、上下方向（図１０中矢印Ｙ−Ｙ´方向）に移動できるようになっている。

夫々の下保持部材集合体６ｂ，６ｂは、ウエハピッチ変換機１´が上方向（図１０中矢印Ｙ方向）に移動した場合には、図９中矢印Ｃ方向に閉まり、一方、ウエハピッチ変換機１´が下方向（図１０中矢印Ｙ´方向）に移動した場合には、図９中矢印Ｏ方向に開くようになっている。

なお、ウエハ４を保持する際に、夫々の下保持部材集合体６ｂ，６ｂがウエハ４の周縁部に当接する位置は、少なくともウエハの中心より下方である。また、夫々の下保持部材集合体６ｂ，６ｂが開いたときの下保持部材集合体６ｂ，６ｂの間隔は、少なくともウエハ４の直径より大きく、また、閉まったときの間隔は、少なくともウエハ４の直径より小さくなっている。

支持体８は、各ウエハ保持部材６の中空部を貫通して水平方向に延在し、両端が左右の基台９，９に固定されている１本の上支柱１０ａおよび２本の下支柱１０ｂ，１０ｂと、これらの各支柱１０ａ，１０ｂ，１０ｂにベアリング１１を介して摺動自在に支持されている変換プレート１２とから構成されている。この変換プレート１２は、水平方向（図１０中矢印Ｈ−Ｈ´方向）に摺動するようになっている。

次に、本実施例２におけるウエハピッチ変換機１´の作用について説明する。

図１０は、ピッチ変換前（ウエハ４のピッチ２．３ｍｍ）のウエハピッチ変換機１´を示す側面図であり、図１１は、ピッチ変換後（ウエハのピッチ４．７６２５ｍｍ）のウエハピッチ変換機１´を示す側面図である。

図１０において、ウエハボート２２にピッチ間隔２．３ｍｍで収納された複数のウエハ４のうち、１セット分（２５枚）のウエハ４が、このピッチ間隔に対応した複数の押出し部を有する押出し板２４ａによって、ウエハボート２２の上面より半分以上（好ましくは６割以上）の部分が現れる位置まで上（図１０中矢印Ｕ方向）に押上げられる。

この押上げられたウエハ４を保持するために、ウエハピッチ変換機１´は、下方向（図１０中矢印Ｙ´方向）に移動する。この際、夫々の下保持部材集合体６ｂ，６ｂは、間隔がウエハ４の直径より大きくなるように、図９中の矢印Ｏ方向に開いている。

夫々の下保持部材集合体６ｂ，６ｂは、ウエハ４を保持する位置（ウエハ４の中心より下方）に達すると、図９中の矢印Ｃ方向に閉じて、ウエハ４を保持する。ウエハ４を保持したウエハピッチ変換機１´は、上方向（図８中矢印Ｙ方向）に移動し、変換プレート１２を矢印Ｈ方向に摺動させ、各ウエハ４のピッチを一様に４．７６２５ｍｍにする。

ウエハ４のピッチを変換したウエハピッチ変換機１´は、図８中の矢印Ｚ方向に移動し、図１１に示すように、ピッチ４．７６２５ｍｍのウエハ４を収納するカセット５´の上方に配される。そして、ピッチ変換したウエハ４をカセット５´に収納するため、下方向（図１１中矢印Ｙ´方向）に移動する。ウエハピッチ変換機１´からカセット５´にウエハ４を移す場合には、このピッチ間隔に対応した複数の押出し部を有する押出し板２４ｂをカセット５´の下方から押出した状態で維持しておき、夫々の下保持部材集合体６ｂ，６ｂは、ウエハピッチ変換機１´に保持されているウエハ４の周縁部が押出し板の押出し部に当接する位置に達すると、図９中の矢印Ｏ方向に開いて、ウエハ４の保持を解除する。その後、押出し板２４ｂをゆっくり下方（図１１中矢印Ｄ方向）に移動し、ウエハ４がカセット５´に収納される。

なお、逆に、ウエハ４を大きいピッチ（４．７６２５ｍｍ）から小さなピッチ（２．３ｍｍ）に変換する場合には、上述した作用の反対を行なえばよい。また、各部材の動作は、手動で行なってもよいし、機械的に行なってもよい。

以上のように、本実施例２のピッチ変換機１´では、ウエハボート２２から複数のウエハ４を取出し、該ウエハ４のピッチを変換してカセット５´に収納するために、各ウエハ保持部材６が水平方向に摺動するように構成したが、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

以上、本発明を具体的に説明してきたが、本発明はそれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

本発明の実施例１に係るウエハピッチ変換機の上面図であり、ピッチ変換前の状態を示すものである。上記ウエハピッチ変換機のピッチ変換前の状態を示す側面図である。 (ａ)は、上記ウエハピッチ変換機のウエハ保持部材の上端部材を示す断面図、（ｂ）は、上記ウエハ保持部材の中間部材を示す断面図、（ｃ）は、上記ウエハ保持部材の下端部材を示す断面図である。ピッチ変換後の上記ウエハ保持部材の要部断面図である。上記ウエハピッチ変換機のピッチ変換後の状態を示す上面図である。上記ウエハピッチ変換機のピッチ変換後の状態を示す側面図である。ピッチ変換前の上記ウエハ保持部材の要部断面図である。本発明の実施例２に係るウエハピッチ変換機ウエハピッチ変換機を用いたウエハ移載装置の上面図である。上記ウエハピッチ変換機の要部を示す斜視図である。上記ウエハピッチ変換機のピッチ変換前の状態を示す側面図である。上記ウエハピッチ変換機のピッチ変換後の状態を示す側面図である。

符号の説明

１ウエハピッチ変換機
４ウエハ
６ウエハ保持部材
８支持体
１２変換プレート
１７係合凸部
１８爪
１９係合凹部
２０爪

Claims

複数のウエハを平行に保持する均一なピッチで整列された複数のウエハ保持部材と、
該複数のウエハ保持部材の中空孔を貫通して延在された支柱と、
前記複数のウエハ保持部材のうちの一端に配されたウエハ保持部材を前記複数のウエハ保持部材のピッチを変更する際の基準として、前記複数のウエハ保持部材のうちの他端に配されたウエハ保持部材を前記支柱に沿って摺動させる変換プレートと
を備えたウエハピッチ変換機であって、
前記各ウエハ保持部材は、
一端側に配された隣の前記ウエハ保持部材と対向するフランジ面の中心部に形成された円筒状の係合凹部と、
該係合凹部の端部内周側面に一体に形成された鉤状の爪と、
他端側に配された隣の前記ウエハ保持部材と対向するフランジ面の中心部に形成され、前記係合凹部内に嵌挿された円筒状の係合凸部と、
該係合凸部の端部外周側面に一体に形成された鉤状の爪とを有し、
前記複数のウエハ保持部材のピッチは、隣合う前記各ウエハ保持部材の互いの前記フランジ面が当接している第１ピッチと、前記係合凹部の爪と前記係合凸部の爪とが当接している、前記第１ピッチより大きい第２ピッチとに変更されることを特徴とするウエハピッチ変換機。
前記係合凹部の爪および前記係合凸部の爪は、樹脂から形成された請求項１に記載のウエハピッチ変換機。
前記係合凹部の爪は、前記係合凹部の端部内周側面に、全周にわたって設けられており、かつ、前記係合凸部の爪は、前記係合凸部の端部外周側面に、全周にわたって設けられている請求項１または２に記載のウエハピッチ変換機。