JP4176564B2 - ウェハ移載装置及びこれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウェハをキャリアとボートの間でバッチ式に移し替える際に用いるウェハ移載装置及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術を図12及び図13を参照して説明する。図12は要部の正面図であり、図13はウェハ昇降機の櫛歯部材で半導体ウェハを保持する状態を示す図である。
【0003】
図12及び図13において、拡散工程やCVD工程等で用いる半導体ウェハ移載装置は、装置本体2の内部の所定位置から外部所定高さ位置までの間を昇降動作する第1のウェハ昇降機3と第2のウェハ昇降機4が離間して備えられており、さらに第1のウェハ昇降機3と第2のウェハ昇降機4の間にウェハ把持移送機5が備えられている。また第1のウェハ昇降機3と第2のウェハ昇降機4には、それぞれの図示しない昇降駆動部により駆動される昇降軸6の上端に櫛歯部材7が設けられている。櫛歯部材7は、それぞれ2つの略対称形状をなす櫛状材8,9が、櫛歯開口端を上方にし、歯列方向を水平方向として対向するように設けられたものとなっている。
【0004】
また、ウェハ把持移送機5は、装置本体2の上方側にT字形状をなす支持柱10と、この支持柱10上部の水平腕部材11に沿って第1のウェハ昇降機3と第2のウェハ昇降機4の直上の間を往復動するウェハ把持部材12を備えている。なお、ウェハ把持部材12は、下部に把持動作をする対をなす把持材13a,13bを設けてなる把持部14と、上部に把持部14の把持動作と水平腕部材11に沿っての往復動をするための駆動部15を有するものとなっている。
【0005】
そして、上記のように構成された装置での移載動作は次のようなものとなる。すなわち、先ず装置本体2内部に第1及び第2のウェハ昇降機3,4の櫛歯部材7が位置するようにし、半導体ウェハ16が複数の溝17に立てた状態でそれぞれ収容されたキャリア18を、第1のウェハ昇降機3の櫛歯部材7直上に位置するよう装置本体2の上面上に載せる。また、移送された半導体ウェハ16を収容しようとする空のボート19を、同じく第2のウェハ昇降機4の櫛歯部材7の直上に位置するよう装置本体2の上面上に載せる。
【0006】
次に、第1のウェハ昇降機3の昇降軸6を上昇させ、キャリア18に収容された半導体ウェハ16を、櫛歯部材7の対向する櫛状材8,9の櫛歯部分に一枚ずつ保持する。さらに、ウェハ把持移送機5のウェハ把持部材12をキャリア18の直上方に位置させ、把持材13a,13bを開き把持可能状態にしておき、第1のウェハ昇降機3の昇降軸6により櫛歯部材7をウェハ把持部材12による把持位置まで上昇させる。続いて、把持材13a,13bによって半導体ウェハ16を把持すると共に、第1のウェハ昇降機3の櫛歯部材7を下降させる。
【0007】
その後、半導体ウェハ16を把持したウェハ把持部材12をボート19の直上方位置に水平移動させる。そして、第2のウェハ昇降機4の昇降軸6により櫛歯部材7を上昇させ、櫛状材8,9の櫛歯部分に半導体ウェハ16を一枚ずつ保持可能な状態にする。続いて、ウェハ把持部材12による半導体ウェハ16の把持を解除し、第2のウェハ昇降機4の櫛歯部材7に半導体ウェハ16を保持させる。
【0008】
次に、第2のウェハ昇降機4の櫛歯部材7を下降させ、櫛歯部材7を装置本体2内部にまで下降させることでボート19内に半導体ウェハ16を移し、キャリア18からボート19への半導体ウェハ16の移載を終了する。この後、ボート19に収容された半導体ウェハ16は、例えば図示しない拡散炉やCVD装置等に搬送され、所定の加工が施される。また、加工を終えた半導体ウェハ16は、ボート19に収容された状態で半導体ウェハ移載装置に掛けられ、上記過程の略逆の過程を経てキャリア18に移載、収容される。
【0009】
しかしながら上記の従来技術においては、例えばキャリア18の半導体ウェハ16を立てた状態で収容する溝17の位置と、第1のウェハ昇降機3の櫛歯部材7の対向する櫛状材8,9の櫛歯開口位置が正確に一致するように、予め位置合わせ、そのための正確な調整が必要であり、位置調整に手間がかかり時間を要するものであった。
【0010】
また、こうした位置調整が不十分であったり、半導体ウェハ16に熱加工による反りがあって変形していたり、さらにキャリア18及びボート19に製作誤差があったりして、櫛歯部材7の櫛状材8,9の櫛歯部分に円滑に収容できず、半導体ウェハ16が櫛状材8,9の櫛歯やキャリア18の溝17壁と擦れあい、それによって発塵の虞が生じ、また半導体ウェハ16の疵付き、割れなどの問題を起こす虞があった。
【0011】
また、半導体ウェハ16の厚さが厚いものと薄いものとでは、キャリア18の溝17に収容した場合に同じ溝幅であると、半導体ウェハ16の倒れる角度が異なるため櫛歯開口位置が一致せず、それぞれの場合に合わせて正確に位置合わせする必要が有り、半導体ウェハ16の厚さが厚いものと薄いものとの装置共用ができなかった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところはウェハ搬送体の溝位置と櫛歯部材の櫛歯位置の位置合わせが比較的簡単で、手間を要することがなく、またウェハに変形等が有っても疵付きや割れなどの問題を起こす虞がなく、さらにウェハの厚さに関係なく共用することができるウェハ移載装置及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明のウェハ移載装置及びこれを用いた半導体装置の製造方法は、第1のウェハ搬送体と第2のウェハ搬送体との間で、一方のウェハ搬送体の溝内に立てた状態で保持された複数枚のウェハを他方のウェハ搬送体に、前記ウェハを保持する櫛歯部材を備えた第1及び第2のウェハ昇降機とウェハ把持移送機を用いて移載する装置であって、前記第1及び第2のウェハ搬送体に対応して設けられた前記第1及び第2のウェハ昇降機は、前記第1及び第2のウェハ搬送体の溝内に保持されたウェハに対応して前記櫛歯部材の位置を位置修正する位置修正機構を備えており、該位置修正機構が、前記櫛歯部材の歯列方向の動きをガイドするガイド部材と、前記櫛歯部材を歯列方向互いに逆となる方向に引張するよう付勢された弾性部材とを備え、前記第1及び第2のウェハ搬送体の溝内に保持されたウェハが前記櫛歯部材に接触することによって歯列方向に往復動して位置修正を行うものであり、且つ、位置修正動した後に前記弾性部材により前記櫛歯部材を元位置に自動復帰させる復帰機能を有しているものであることを特徴とするものであり、
また、第1のウェハ搬送体と第2のウェハ搬送体との間で、一方のウェハ搬送体の溝内に立てた状態で保持された複数枚の半導体ウェハを、前記半導体ウェハを保持する櫛歯部材を備え、前記第1及び第2のウェハ搬送体に対応して設けられた第1及び第2のウェハ昇降機とウェハ把持移送機により他方のウェハ搬送体に移載するウェハ移載装置を用いた半導体装置の製造方法であって、前記ウェハ移載装置が、前記第1及び第2のウェハ昇降機に、前記櫛歯部材の歯列方向の動きをガイドするガイド部材と、前記櫛歯部材を歯列方向互いに逆となる方向に引張するよう付勢された弾性部材とを備え、前記第1及び第2のウェハ搬送体の溝内に保持された半導体ウェハが該櫛歯部材に接触することにより歯列方向に往復動して前記櫛歯部材の位置を位置修正すると共に、位置修正後に前記弾性部材により前記櫛歯部材を元位置に自動復帰させる復帰機能を有する位置修正機構を備えていることを特徴とする方法である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を、図1乃至図11を参照して説明する。図1は斜視図であり、図2は要部の正面図であり、図3はウェハ昇降機の櫛歯部材で半導体ウェハを保持する状態を示す図であり、図4は位置修正機構の平面図であり、図5は位置修正機構の正面図であり、図6は位置修正機構の側面図であり、図7はウェハ移載の第1の工程を示す要部の正面図であり、図8はウェハ移載の第2の工程を示す要部の正面図であり、図9はウェハ移載の第3の工程を示す要部の正面図であり、図10はウェハ移載の第4の工程を示す要部の正面図であり、図11はウェハ移載の第5の工程を示す要部の正面図である。
【0015】
図1乃至図11において、21は拡散工程やCVD工程等で用いる半導体ウェハ移載装置で、この半導体ウェハ移載装置21には、装置本体22に離間して第1のウェハ昇降機23と第2のウェハ昇降機24が備えられ、さらに両ウェハ昇降機23,24の間にはウェハ把持移送機25が備えられている。そして、第1及び第2のウェハ昇降機23,24は、共に装置本体22の上部の長方形の第1昇降開口26、第2昇降開口27を内部の所定位置から外部所定高さ位置までの間を、装置本体22の内部に設けられた図示しない駆動部によって矢印Aで示すように昇降動すると共に、装置本体22の前後方向である開口長手方向に、矢印Bで示すように往復動するものとなっている。
【0016】
さらにウェハ把持移送機25も、第1及び第2のウェハ昇降機23,24の前後方向の往復動に同期して、同じく装置本体22の内部に設けられた図示しない駆動部によって装置本体22の上部の長方形の移送開口28を前後方向である開口長手方向に、矢印Bで示すように往復動するものとなっている。
【0017】
また、第1のウェハ昇降機23と第2のウェハ昇降機24は、それぞれ駆動部によって昇降及び往復駆動される昇降軸29の上端部分に、位置修正機構30を間に介在させて櫛歯部材31が設けられている。櫛歯部材31は、それぞれ2つの略対称形状をなす櫛状材32,33が、多数の先端に向って拡開するよう形成された櫛歯開口34を上方にし、歯列方向を水平方向として対向するように設けられたものとなっている。なお、櫛歯開口34の底部部分は、片方側の櫛歯方向に傾斜したものとなっている。
【0018】
また、位置修正機構30は、基板35上の相対する位置に二つのリニアガイド部材36,37を、そのガイド方向が互いに平行となるように備えており、さらにガイド部材36,37の上には、略T字形状をなす対称形状をなす2つの櫛状材取付台38,39が、それぞれ互いの突出部分40を対向するようにして固定されている。そして、櫛状材取付台38,39上には櫛状材32,33が、互いの対応する櫛歯開口34を対向させ、歯列方向とガイド部材36,37によるガイド方向を一致させた状態で固定される。また基板35上には、ガイド部材36,37のガイド方向の両方側に、固定金具41a,41bが固定ねじによりねじ止めされている。
【0019】
さらに、固定金具41a,41bと櫛状材取付台38,39の突出部分40の対向する面との間には、引張弾性部材、例えば引張りコイルスプリング42が、調整ねじ等を設けることにより付勢力を調整可能にして取り付けられている。これによって櫛状材取付台38,39が、その中央をガイド部材36,37によるガイド範囲略中央となる基板35の略中央位置を中立点として配置される。なお、固定金具41a,41bには、規制位置調整可能な位置規制部材としてストッパボルト43が設けられており、櫛状材取付台38,39の移動範囲が所定の範囲となるようにしている。そして、このように構成された位置修正機構30は、昇降軸29の上端の取付部材44に取付ねじにより取着される。
【0020】
一方、ウェハ把持移送機25は、装置本体22の上方側に延出し、第1及び第2のウェハ昇降機23,24の対応昇降開口26,27の往復動に同期して移送開口28を往復動するT字形状をなす支持柱45と、この支持柱45上部の水平腕部材46に沿って第1のウェハ昇降機23と第2のウェハ昇降機24の直上との間を往復動するウェハ把持部材47を備えている。なお、ウェハ把持部材47は、下部に把持動作をする対をなす把持材48a,48bを設けてなる把持部49と、上部に把持部49の把持動作と水平腕部材46に沿っての往復動をするための駆動部50を有するものとなっている。また把持材48a,48bには、半導体ウェハ51を把持するために、櫛状材32,33の櫛歯開口34と同ピッチの図示しない把持溝が刻設されている。
【0021】
そして、上記のように構成された装置での移載動作は次のようなものとなる。先ず図7に示す第1の工程において、装置本体22の内部の動作開始位置である所定位置に第1のウェハ昇降機23の櫛歯部材31が位置するようにする。そして、半導体ウェハ51がそれぞれ複数の溝52に立てた状態で収容された複数の第1のウェハ搬送体であるキャリア53を、第1昇降開口26をまたぐように装置本体22の上面上に載せ、開口長手方向に配列させる。これにより半導体ウェハ51は、その主面が第1昇降開口26の長手方向に直交し、最初に移載を行うキャリア53に収容された半導体ウェハ51は、第1のウェハ昇降機23の櫛歯部材31の対向する櫛状材32,33の櫛歯開口34の略直上に配置される。
【0022】
また、ウェハ把持移送機25のウェハ把持部材47を最初に移載を行うキャリア53の直上方に位置させ、把持材48a,48bを開き把持可能状態にする。さらに、図示しないが第2のウェハ昇降機24を、その櫛歯部材31が装置本体22の内部の所定位置に位置させる。また移送された半導体ウェハ51を収容しようとする第2のウェハ搬送体である空のボート54を、その図示しない複数の溝に半導体ウェハ51を立てた状態で収容した際に主面が第2昇降開口27の長手方向に直交し、第2のウェハ昇降機24の対向する櫛状材32,33の櫛歯開口34の略直上に配置されるよう装置本体22の上面上に載せる。なお、キャリア53に形成されている溝52及びボート54の溝は、櫛状材32,33の櫛歯開口34と同ピッチのものとなっている。
【0023】
次に、図8に示す第2の工程において、第1のウェハ昇降機23の昇降軸29を上昇動作させて櫛歯部材31を装置本体22の内部の所定位置から上昇させ、キャリア53に収容された半導体ウェハ51を、櫛歯部材31の対向する櫛状材32,33の櫛歯開口34に一枚ずつ保持する。その後、第1のウェハ昇降機23の昇降軸29をさらに上昇動作させて、半導体ウェハ51を保持した櫛歯部材31を、把持材48a,48bを開き把持可能状態にしたウェハ把持部材47による把持位置まで上昇させる。
【0024】
また、櫛歯部材31に半導体ウェハ51を保持する際、半導体ウェハ51の一部に変形等して位置ずれした状態でキャリア53に収容されているものがあると、位置ずれしている半導体ウェハ51に櫛状材32,33の拡開した櫛歯開口34の先端部分が当接し、さらに櫛歯部材31の上昇によって櫛状材32,33が、中立状態にあるコイルスプリング42の片方をさらに引張するようにして図3に2点鎖線で示すように歯列方向に移動し、位置修正機構30が働いて櫛歯開口34に、各半導体ウェハ51がそれぞれ無理な力が働くことなく円滑に保持される。なお、2点鎖線で示すように歯列方向に移動した櫛歯部材31は、その後に引張された片方のコイルスプリング42の付勢力によって、元の位置に戻る。
【0025】
続いて、図9に示す第3の工程において、ウェハ把持部材47の駆動部50を作動させ把持部49を把持動作させて、把持溝を有する把持材48a,48bにより半導体ウェハ51を把持した後、第1のウェハ昇降機23の昇降軸29を下降動作させて、櫛歯部材31を装置本体22の内部の所定位置まで下降させる。
【0026】
次に、図10に示す第4の工程において、ウェハ把持部材47の駆動部50を作動させ、半導体ウェハ51を把持したウェハ把持部材47を水平腕部材46に沿ってボート54の直上方位置に水平移動させる。続いて、第2のウェハ昇降機24の昇降軸29を上昇動作させて、櫛歯部材31を装置本体22の内部の所定位置からウェハ把持部材47により半導体ウェハ51が把持されている把持位置まで上昇させる。
【0027】
そして、ウェハ把持部材47に把持された半導体ウェハ51を、櫛歯部材31の対向する櫛状材32,33の櫛歯開口34に一枚ずつ保持可能な状態にする。続いて、ウェハ把持部材47による半導体ウェハ51の把持を解除し、第2のウェハ昇降機24に設けられた櫛歯部材31の櫛状材32,33の櫛歯開口34に半導体ウェハ51を保持させる。この時、上記の第2の工程と同様に、ウェハ把持部材47が把持する半導体ウェハ51の位置が、変形等により位置ずれしていると、位置修正機構30が働いて櫛歯部材31の櫛状材32,33の各櫛歯開口34に、半導体ウェハ51がそれぞれ無理な力が働くことなく円滑に保持される。
【0028】
次に、図11に示す第5の工程において、第2のウェハ昇降機24の昇降軸29を下降動作させ、櫛歯部材31を把持位置から装置本体22の内部の所定位置まで下降させる。この下降過程で櫛歯部材31に保持された各半導体ウェハ51は、装置本体22上に載せられているボート54の対応する溝に収容される。このときボート54の溝と櫛歯部材31に保持された各半導体ウェハ51の位置がずれている場合、上記第2の工程と同様に位置補正機構30が働き、ウェハ51は無理な力が働くことなく、円滑にボート54に収納される。
【0029】
以上の工程を経て、最初のキャリア53に収容された複数の半導体ウェハ51を一度にボート54に移載した後、第1及び第2のウェハ昇降機23,24、ウェハ把持移送機25を駆動部によって、次の移載を行うキャリア53位置まで矢印Bで示す方向に移動させる。そして、上記第1の工程から第5の工程までの各工程をキャリア53を変えながら繰り返すことで、装置本体22上に載せられている各キャリア53からボート54への半導体ウェハ51の移載を行うことができる。
【0030】
この後、ボート54に収容された半導体ウェハ51は、例えば図示しない拡散炉やCVD装置等に搬送され、所定の加工が施される。また、加工を終えた半導体ウェハ51は、ボート54に収容された状態で半導体ウェハ移載装置21に掛けられ、上記工程の略逆の工程を繰り返し行うことでキャリア54に移載、収容される。
【0031】
以上の通り、上記構成とすることで、例えば半導体ウェハ51を収容あるいは把持するキャリア53の溝52やボート54の溝、ウェハ把持部材47の把持溝の位置と、第1及び第2のウェハ昇降機23,24の櫛歯部材31の対向する櫛状材32,33の櫛歯開口34の位置が正確に位置合わせされておらず、微少のずれがある場合でも、位置修正機構30によって位置を自動的に調節しながら確実に半導体ウェハ51を収容あるいは把持することができ、その後も元の位置に自動復帰するため、予め行う位置合わせでの位置調整等に手間をかけたり、時間を多くかけたりしなくてもよく、取り扱いが簡単である。
【0032】
また、半導体ウェハ51に反り等の変形があったり、キャリア53やボート54、ウェハ把持部材47に製作誤差があったりする場合でも、位置修正機構30により位置を自動的調節するため、半導体ウェハ51を円滑に収容、把持することができ、半導体ウェハ51と溝壁との擦れによる発塵の虞が減少し、また半導体ウェハ51の疵付き、割れなどの発生を抑制することができる。
【0033】
さらに、半導体ウェハ51の厚さが異なっていて、キャリア53の溝52やボート54の溝、ウェハ把持部材47の把持溝に収容、把持した際に倒れる角度が異なるような場合でも、位置修正機構30により自動的に位置調節するため、厚さの異なる半導体ウェハ51においても装置を共用することができる。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ウェハ搬送体等の溝位置と櫛歯部材の櫛歯位置の位置合わせが比較的簡単に行え、手間を要せず、またウェハに変形等が有る場合でも疵付きや割れなどの問題を起こす虞がなく、さらにウェハの厚さに関係なく共用することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図2】本発明の一実施形態における要部の正面図である。
【図3】本発明の一実施形態におけるウェハ昇降機の櫛歯部材で半導体ウェハを保持する状態を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態における位置修正機構の平面図である。
【図5】本発明の一実施形態における位置修正機構の正面図である。
【図6】本発明の一実施形態における位置修正機構の側面図である。
【図7】本発明の一実施形態におけるウェハ移載の第1の工程を示す要部の正面図である。
【図8】本発明の一実施形態におけるウェハ移載の第2の工程を示す要部の正面図である。
【図9】本発明の一実施形態におけるウェハ移載の第3の工程を示す要部の正面図である。
【図10】本発明の一実施形態におけるウェハ移載の第4の工程を示す要部の正面図である。
【図11】本発明の一実施形態におけるウェハ移載の第5の工程を示す要部の正面図である。
【図12】従来技術の要部の正面図である。
【図13】従来技術におけるウェハ昇降機の櫛歯部材で半導体ウェハを保持する状態を示す図である。
【符号の説明】
22…第1ウェハ昇降機
23…第2のウェハ昇降機
24…ウェハ把持移送機
30…位置修正機構
31…櫛歯部材
32,33…櫛状材
34…櫛歯開口
36…リニアガイド部材
42…コイルスプリング
51…半導体ウェハ
52…溝
53…キャリア
54…ボート
Claims (3)
- 第1のウェハ搬送体と第2のウェハ搬送体との間で、一方のウェハ搬送体の溝内に立てた状態で保持された複数枚のウェハを他方のウェハ搬送体に、前記ウェハを保持する櫛歯部材を備えた第1及び第2のウェハ昇降機とウェハ把持移送機を用いて移載する装置であって、前記第1及び第2のウェハ搬送体に対応して設けられた前記第1及び第2のウェハ昇降機は、前記第1及び第2のウェハ搬送体の溝内に保持されたウェハに対応して前記櫛歯部材の位置を位置修正する位置修正機構を備えており、該位置修正機構が、前記櫛歯部材の歯列方向の動きをガイドするガイド部材と、前記櫛歯部材を歯列方向互いに逆となる方向に引張するよう付勢された弾性部材とを備え、前記第1及び第2のウェハ搬送体の溝内に保持されたウェハが前記櫛歯部材に接触することによって歯列方向に往復動して位置修正を行うものであり、且つ、位置修正動した後に前記弾性部材により前記櫛歯部材を元位置に自動復帰させる復帰機能を有しているものであることを特徴とするウェハ移載装置。
- 前記第1及び第2のウェハ昇降機と前記ウェハ把持移送機は、複数のウェハを同時に保持、移送するものであることを特徴とする請求項1記載のウェハ移載装置。
- 第1のウェハ搬送体と第2のウェハ搬送体との間で、一方のウェハ搬送体の溝内に立てた状態で保持された複数枚の半導体ウェハを、前記半導体ウェハを保持する櫛歯部材を備え、前記第1及び第2のウェハ搬送体に対応して設けられた第1及び第2のウェハ昇降機とウェハ把持移送機により他方のウェハ搬送体に移載するウェハ移載装置を用いた半導体装置の製造方法であって、前記ウェハ移載装置が、前記第1及び第2のウェハ昇降機に、前記櫛歯部材の歯列方向の動きをガイドするガイド部材と、前記櫛歯部材を歯列方向互いに逆となる方向に引張するよう付勢された弾性部材とを備え、前記第1及び第2のウェハ搬送体の溝内に保持された半導体ウェハが前記櫛歯部材に接触することにより歯列方向に往復動して前記櫛歯部材の位置を位置修正すると共に、位置修正後に前記弾性部材により前記櫛歯部材を元位置に自動復帰させる復帰機能を有する位置修正機構を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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