JPH01315157A

JPH01315157A - 板状体の保持装置

Info

Publication number: JPH01315157A
Application number: JP1045648A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Ishii; 勝美石井; Yasushi Sasaki; 佐々木　康司
Original assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1989-12-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、サイズ及び厚さの異なる半導体ウェハ等の板
状体を、同一の保持部によって正確に保持する装置に関
する。

（従来の技術）半導体ウェハなどの板状体の保持装置は一枚のウェハを
抜き取り、垂直に立てて保持するのに用いたり、ウェハ
、キャリアまたはウェハボートから例えば２５枚のウェ
ハをピッチ間隔状態を維持して同時に垂直に保持するの
に用いたり、ウェハを移し替えたりする場合に使用して
いる。

この種の保持装置の一例として、半導体ウェハの保持装
置を第５図に示す。この保持装置は、半導体ウェハ１を
垂直に上下移動又は搬送するもので、保持部を構成する
ブレード２は、第５図（ａ）に示すようにウェハ１の周
辺曲線（はぼ円弧状）に適合するように形状付けられた
円弧状上縁４を有し、この上縁４には、第５図（ａ）の
Ａ−Ａ断面図である第５図（ｂ）に示すように、　ウェ
ハ１周縁部が挿入支持される上下にテーバ状に開口した
凹状の溝３が形成され、この溝３にウェハ１のエツジが
保持されるようになっている。

そして、凹状の溝３は、必然的にウェハ１の厚さの公差
を含んだ最大厚さより若干大きな幅となるように設定さ
れている。

（発明が解決しようとする課題）上述した従来の保持装置によれば、下記に示す各種問題
がある。

■　前記凹状の溝３の開口幅が通常ウェハ厚よりも大き
く１通常厚のウェハ厚よりもかなり大きいので１通常厚
のウェハを挿入した時に上端でのふらつきが大きく１位
置決め精度が悪い場合が出てくる。

■　凹状の溝３の幅とウェハの厚さとが一致するような
精度を溝に得ようとすると溝の製作公差がきびしくなり
、また加工用の専用治工具が必要となり製作コスト高と
なる。

■　溝３と係合するウェハは、一種類に限定される。

■　少ない範囲ではあるが、ウェハのプロセス面と溝３
の側面が接触する。

■　さらに基本的にはウェハを固定する要素がないため
、ウェハ面に垂直方向及びウェハ面内方向での微動を生
じやすい。

そこで、この発明は板状体の保持精度の向上。

板状体のサイズ及び厚さによらず確実に垂直保持できる
汎用性を確保し、さらに、製作コストを低減することが
できる板状体の保持装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明の板状体の保持装置は、平面とこれと対向する斜
面との間で、板状体を挟持して保持する構成としている
。

ここで、平面と対向する位置で、斜面を離間して複数箇
所に配置するものが好ましく、また、この保持装置を収
容容器に適用することもでき、この場合には収容容器の
板状体保持用の溝を、平面と傾面とで形成することがで
きる。

（作　用）板状体の片面は平面と当接して垂直な整列を確保し、そ
の他方の片面エツジが斜面と当接して広い受入れを保持
されることになる。ここで、前記斜面における板状体の
接触点（反力点）では、第２図に示すように板状体の自
重の水平成分反力Ｒｈが、板状体を前記平面側に押圧す
る力として作用し、かつ、板状体の重力方向と前記反力
点との間のオフセットＨにより、板状体を前記平面に押
圧する回転モーメントＭが作用するので、板状体は平面
に沿って押圧保持され、センターズレがなく、かつ、振
動に対しても微動しない確実な保持を達成することがで
きる。

さらに、一方の面が斜面であることから、板状体を保持
する際の案内として機能し、板状体のサイズ特に厚さが
異なる場合には、前記反力点の位置が異なるだけで、同
様の原理によって保持可能であり、多種類の板状体の保
持に共通して使用することができるという汎用性を有す
る。

（実施例）以下、本発明を半導体ウェハの押し上げ装置に適用した
一実施例について、図面を参照して具体的に説明する。

この押し上げ装置とは、カセットに垂直に複数枚収納さ
れている半導体ウェハを一枚づつ複数枚若しくは一度に
全部垂直に保持し駆動機能（第１図１０ｂ）により矢印
で示すように上方に突き上げて搬送し、熱処理炉搬入用
のサセプターに受は渡すもので、以下、押し上げ装置に
おけるウェハ保持装置について説明する。

この保持装置は、第１図（ａ）に示すように垂直平面部
材ｌＯと、これに向い合い、互いにウェハの挿入方向と
直交する方向に離間した２組の斜面部材２０を有し、前
記垂直平面部材１０に対して２組の斜面部材２０を左右
対称になるように所定間隔を有して支持した構成として
いる。

このような保持装置は多数を並設させて組込部とし、−
度に多数のウェハを互いに所定間隔を有して並べて保持
するようにすることも可能である。

この組込部を移動させることにより多数のウェハを同時
に移動できる。

板状体の一例である半導体ウェハ例えば直径１５０ｍｍ
の半導体ウェハは、　この向い合う垂直平面部材１０と
、斜面部材２０の間に円弧状端部が挟まれて保持される
。尚、前記ウェハ１はそのプロセス面１ａ側の下端エツ
ジが斜面部材２０と当接するように設定され、第１図（
ａ）の矢視８図である第１図（ｃ）に示すように、前記
斜面部材２０の一点である反力点５で前記ウェハ１と接
触するようになっている。従って、プロセス面ｌａ自体
とは接触することがなく、ウェハ１の利用有効面積を増
大することができる。

前記垂直平面部材１０は、第１図（ｂ）に示すように、
段付き状の板状部材で構成され、その上側の垂直平面１
１に前記ウェハ１のプロセス面１ａとは反対側の裏面１
ｂが当接するようになっている。

また、前記垂直平面１１の上方はテーパ面１２となって
いて、垂直面１１の下側には、前記斜面部材２０を取り
付けるための２つのネジ穴１３が設けられ、かつ段付き
部に垂直平面１１と直交する水平面１４を有した構成と
なっている。

一方、前記斜面部材２０は１円錐台形体を互に直交する
２垂直面に沿って略等分割した形状となっている。即ち
、斜面部材２０は上面が角部に位置する平坦面と、この
平坦面より周縁に向うのにしたがって、下方に傾斜した
傾斜面とからなる１／４円状の扇形板により構成されて
いる。その斜面２１が前記垂直平面部材１０の水平面１
４と当接した状態でネジ穴１３に取り付けられるように
なっている。

このような形状としているのは、専ら斜面２１の製作上
の便宜からであり、旋盤によって斜面２１を形成した後
に、保持装置の幅を考慮してほぼ４分割したことによる
。尚、斜面２１について言えば、上記実施例のように円
錐台形の傾斜面である曲面であってもよいし、あるいは
平面であってもさしつかえない。

上記垂直平面部材ｌＯ及び斜面部材２０の材質について
は、板状体を支持することができる種々の部材を使用す
ることができる。実施例においては、ステンレス材を使
用しているが、セラミックス材やステンレスにＳｉｏ、
コンテイングをしたもの等も使用できる。斜面２１とウ
ェハ１との反力点５におけるウェハ１の周囲の細かいチ
ッピングを生ずる場合、受圧面積を増加させ１面圧（応
力）を下げるという観点からいえば、縦弾性係数（ヤン
グ率）及び硬度の低い材料を選定することが好ましい。

従って、この意味からいえば４フツ化エチレン系樹脂の
テフロン系強化樹脂が好適に実施できる。

また、前記テフロン系強化樹脂と同等又はそれ以上の機
械的特性を持つ樹脂系材料として、３フツ化エチレン系
樹脂、硬質塩化ビニル、ポリエチレン系高密度樹脂又は
ＡＢＳ樹脂も好適に使用可能である。

また、前記斜面部材２０の斜面２１の垂直軸に対する角
度に関していえば、後述するようにウェハ１の保持力を
向上する点では少ない角度程よいが、角度を極端に少な
くすると一端保持されたウェハ１を引き出すことが非常
に大きなカが必要になる点で問題がある。

また、前記垂直平面１１．斜面２１及びウェハ１の摩擦
係数の関係でいえば、この摩擦係数をｊａｎ（タンジェ
ント）で角度表現した場合の角度が、ウェハ１を上から
または下ろしても引っ掛からない限界の角度となるが、
通常この限界角度に所定の安全率を考慮して設定すべき
である。上記各材質として石英ガラスを採用した場合、
この摩擦係数が０．８であることから斜面２１と水平の
なす角度は約３８″〜３９１となるが、この時、斜面２
１と垂直平面１１の向い合う角度は５１″〜５２″　と
なる、安全率及び前記水平成分反力Ｒｈを考慮して、前
記垂直平面１１と斜面２１が向い合う角度を１０’とし
ている。

尚、材質によっても差があるが、−船釣にいえば前記垂
直平面１１と斜面２１の向い合う角度は２０６以下が好
ましいといえる。

次に、作用について説明する。

第２図は、垂直平面１１とそれに向い合う斜面２１によ
る保持部の原理の概略を、力学的に示したものである。

つエバ１を垂直平面１１と斜面２１の間に置いた時には
ウェハ１の重量Ｗに対し、斜面２１上でウェハ１と接す
る反力点５に反力Ｒが生じ、その水平方向成分Ｒｈとし
てウェハ１を垂直平面１１に押付けようとする力が得ら
れる。従って、この反力の水平成分Ｒｈによってウェハ
１を垂直に保持することが可能となる。

また、ウェハの重量Ｗと反力点５の間のオフセットＨに
より回転モーメントＭが生じ、これもウェハ１を垂直平
面１１側に押付けようとする方向に作用する。

従って、上記水平成分反力Ｒｈ及び回転モーメントＭの
相乗効果によって、ウェハ１を確実に垂直保持すること
ができる。このように、斜面２１の働き及び垂直平面部
の適当な設定によりウェハ１の保持に十分な斜面反力Ｒ
が得られる。

また、この垂直平面１１と、それに向い合う斜面２１に
より構成される保持部を、水平方向に一定距離離した２
カ所に設けると、第１図に示す構成となり、左右方向の
保持安定が得られると共に、ウェハ１と接する垂直平面
１１が広い領域で確保できるため、ウェハ面に垂直な方
向のウェハ１の揺れに対し、反力点５を１つの支点とし
て１反力点５を挟む各々の側のウェハ１と接する垂直平
面部が、もう一方の支点の役目を果し揺れを防ぐ効果を
生じ、垂直保持能力が確実になる。

また、前記斜面２１の作用としては、上述した保持力の
確保に寄与するばかりでなく、この保持装置の垂直平面
１１と斜面２１との間に対してズしてウェハ１が搬入さ
れる場合には、前記斜面２１によってウェハ１を最終的
に正しく保持できるように案内できるという機能がある
。

さらに、本実施例の効果として、ウェハ１のサイズ及び
厚さが変更された場合でも、前記反力点５の位置が異な
るだけで全く同様にしてウェハ１の垂直保持が可能とな
り、１種類の保持装置を多種類のウェハ保持に兼用でき
るという汎用性が得られる。

次に、第１図の実施例装置のように、２点支持の場合の
左右方向運動に対するウェハ１の安定性について説明す
る。

この保持装置における通常のウェハ保持状態では、第３
図（ａ）に示すように、　ウェハ１の重量Ｗを２つの反
力点５でそれぞれＷ／２づつ受は持って支持することに
なる。

ここで、第３図（ｂ）に示すように、横方向加重等によ
り外力Ｆが作用し、ウェハ１が動き出す直前の釣り合い
状態では、一方の反力点５の周りの釣り合いは、Ｆ０ｒ１ＣＯ８θ＝＝Ｗ　６ｒ　０ｓｉｎθとなる。こ
こで、θとは、ウェハ１の中心線から反力点５までの開
口角度を表している。従って。

上記式より、Ｆ　／　Ｗ　＝　ｔａｎθが成立する。

このＦ／ＷはＧ（地表Ｋにおける重力・加速度）表示し
た場合の加速度（例えば０．５Ｇの０．５）と同じく、
　Ｇ　＝　９８０ｃｎ　／　ｓｅｅ”に対する加速度の
割合を表し、　　Ｆ／Ｗとθとの関係は第３図（ｃ）に
示す通りである。

第３図（ｃ）に示すように、　θを大きくとればより大
きな横荷重Ｆにも耐えられることが分かる。

尚、本実施例の場合は、直径５０ｍのウェハに対して、
θ＝２１°とし、Ｆ：０．３８Ｗ程度の横荷重、または
０．３８Ｇ程度の横方向加速度が作用しても安定に保持
できるようにしている。

尚θを大きくし過ぎるとウェハプロセス面に悪影響を及
ぼす場合もあるのでθは２０″〜４０＠が好ましい。

尚１本発明は上記実施例に限定されるものではなく５本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本発明に係わる保持装置は、必ずしも上記実施例のよう
に板状体を垂直に保持するものに限らず、傾斜状態ある
いは水平状態で保持するように使用することもできる。

　この場合、第１図（ｂ）に示すように垂直平面１１が
下側になるように傾斜又は水平状態とすれば、保持力は
垂直状態での保持力よりも弱まるとしても従来の溝タイ
プのものより的確に保持することが可能となる。

さらに、本発明の利用分野は板状体を保持する各種機器
に適用でき、例えば半導体ウェハの保持について他の例
を挙げれば、ウェハを収容するカセット又は搬送ボート
の溝形状として適用することも可能である。

この場合、第４図に示すように、カセット又はボートに
形成される溝２５を平面２５ａとこれと対向する斜面２
５ｂとで形成すれば、上記実施例と同様な効果を奏する
ことができる。

尚１本発明を適用した器具では、ウェハ１をズレなく保
持するものであるので、この前後でウェハ１を受は渡す
器具にも本発明を適用すると、受は渡し時のズレの許容
が全くなくなり、かえって受は渡し動作を円滑に実行で
きない場合が考えられるので、好ましくはその前後の器
具にはウェハ１を所定のズレを許容して保持するものが
好ましい。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば板状体を精度良く
位置決め保持することができ、しかも、板状体のサイズ
と厚さが変わっても共用できる汎用性を確保することが
できる。

更に、保持部属力点とそれに向い合う面に生じる摩擦力
は、板状体に対する拘束力となるため板状体の搬送装置
等では、振動に強い装置の実現もできる。

また、板状体の保持能力としては、垂直から水平の範囲
で従来よりも確実に保持でき、より広い範囲での利用が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための概略説明図
、第２図は第１図装置の板状体保持原理を説明するため
の概略説明図、第３図は２点支持の場合の左右方向運動
に対する板状体の安定性を説明するための概略説明図、
第４図は本発明を板状体の収容容器の溝形状に適用した
実施例を説明するための概略説明図、第５図は溝支持に
よる従来の保持装置を説明するための概略説明図である
。１・・・板状体、５・・反力点、１０・・・垂直平面部材、１１・・・垂直平面、２０・・・斜面部材、２１・・・斜面。

Claims

【特許請求の範囲】

　平面とこれと対向する斜面との間で、板状体を挟持し
て保持することを特徴とする板状体の保持装置。