JPH0661331A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】薄板状の基板を載置して搬送する基板フォーク
において，半導体ウェハを傷つけた原因となる基板フォ
ーク上の鋭いエッジ状のセラミック粒子をなくして，基
板フォークと半導体ウェハの接触に起因する発塵を減少
することができる基板搬送装置を提供することを目的と
する。 【構成】薄板状の基板を載置して搬送する基板フォーク
に，上記基板の平面部を支持する凸部と，上記基板の周
線部を収納する位置に位置決め凸部とを一体に設けた基
板搬送アームにおいて，上記基板フォークの少なくとも
上記基板と接触する部分は，加工成形されたセラミック
表面状態で構成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，基板搬送装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程において歩留りを低下さ
せる最大の原因として，大気中に浮遊する塵が半導体ウ
ェハに付着することによって，半導体素子の歩留りを低
下させるということが知られており，この大気中に浮遊
する塵に起因する歩留りの低下を改善するために，高価
で複雑な構造をしたクリーンルーム内で，半導体を製造
するという手段が取られている。

【０００３】しかし，このクリーンルーム内であって
も，半導体製造装置の基板フォークと半導体ウェハが接
触することに起因する塵を排除するのは非常に困難であ
り，半導体熱処理装置，例えば半導体ウェハを移載する
基板搬送装置に使われている基板フォークは，高温状態
である半導体ウェハと接触しても半導体ウェハに汚染を
与えないような材質であるセラッミックス，例えばアル
ミナをフライスで平板状に平坦加工して用いられてい
た。この平坦化加工された基板フォーク表面を顕微鏡で
観察すると，図７に示すような例えば直径５μｍの鋭い
エッジ状のセラミック粒子が存在していることが確認さ
れた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記のように加工され
た基板フォーク上に，半導体ウェハを載置して搬送する
と，搬送時に発生する振動によって半導体ウェハに横方
向の力が加わり，例えばプラスマイナス１０μｍに加工
された半導体ウェハの裏面は，前記で確認された鋭いエ
ッジ状のセラミック粒子によって削られ，この半導体ウ
ェハから削られた微細破片は大気中に浮遊する塵となっ
り，この塵が半導体ウェハ表面に付着して，半導体素子
の歩留りを低下させてしまうという改善点があった。

【０００５】この発明は，半導体ウェハを傷つけた原因
となる基板フォーク上の鋭いエッジ状のセラミック粒子
をなくして，基板フォークと半導体ウェハの接触に起因
する発塵を減少することができる基板搬送装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【発明が解決するための手段】この発明は，薄板状の基
板を載置して搬送する基板フォークに，上記基板の平面
部を支持する凸部と，上記基板の周線部を収納する位置
に位置決め凸部とを一体に設けた基板搬送アームにおい
て，上記基板フォークの少なくとも上記基板と接触する
部分は，加工成形されたセラミック表面状態であること
を特徴とする基板搬送装置である。

【０００７】

【作用】この発明は，基板フォークの少なくとも被搬送
基板と接触する部分を，粉末状のセラミックを加圧加熱
成形加工された表面状態であることによって，焼結体粒
子そのものの平滑性の高い表面が基板と接触しても基板
が傷つけられることがない。また，基板フォークと基板
を複数の凸部で支持するので，接触面積が小さくなると
ともに，接触摩擦をも小さくし，基板と周設する凸部
は，移載中の振動による横ズレを小さくする。

【０００８】

【実施例】この発明を縦型熱処理装置に実施した一実施
例を，図面を参照して具体的に説明する。

【０００９】図１に示すように，この縦型熱処理装置１
は，耐熱材料例えば石英ガラスからなり円筒状に形成さ
れ，上端部は閉鎖され下端部が開放された反応管２が設
けられ，この反応管２内には耐熱材料，例えば石英ガラ
ス製のウエハボード３に上下方向に所定ピッチで多数枚
積層搭載された被処理体，例えば半導体ウェハ４が挿脱
自在に収容されている。

【００１０】そして，前記反応管２の外周には同軸的に
発熱体，例えば抵抗加熱ヒータ５が設けられており，こ
の抵抗加熱ヒータ５の外周には断熱材６を介して，例え
ばステンレススチール製の筒体状のアウターシェル７が
設けられており，全体として加熱炉を構成している。

【００１１】前記反応管２の一端に処理ガスを供給する
ためのガス導入管８が連結され，また，前記反応管２の
他端には処理ガスを排出するための排出管９が連結さ
れ，この排出官９は，図示しない排気装置に接続され前
記反応管２内を排気可能に構成されている。

【００１２】そして，前記ウェハボード３は，例えば石
英よりなる保温筒１０の上に載置され，この保温筒１３
は，例えば石英よりなる蓋体１１に載置され，この蓋体
１１は昇降機構例えばウェハエレベータ２０により保持
されて，前記ウェハボード３を前記反応管２内の均熱領
域にロード，アンロードできるように構成されている。

【００１３】前記反応管２の下部には，前記ウェハボー
ド３に半導体ウェハ４を移載するための機構，例えばウ
ェハ移載機２１が設けられている。

【００１４】図２で示すように，このウェハ積載機２１
は，半導体ウェハ４を載置する薄板状の５枚の基板フォ
ーク３０を，昇降機構２２によって上下移動でき，回転
機構２３によって水平回転移動でき，水平移動機構２４
によって水平方向に伸縮移動できるように構成されてい
る。また，複数の半導体ウェハ４を収納したキャリア３
１が，キャリア積載台３２の上に載置されている。

【００１５】図３に示すように，前記ウェハ移載機２１
は，５枚の前記基板フォーク３０を重ねて所定の間隔，
例えば前記キャリア３１の半導体ウェハ収納ピッチであ
る３／１６インチ間隔で設けられている。そして，前記
ウェハ移載機２１は，前記モータ３７の軸に張設された
ベルト３８に接続され，モータ３７の回転によって，５
枚の前記基板フォーク３０を一度に水平方向に移動させ
ることができる。

【００１６】図４に示すように前記基板フォーク３０
は，厚さは１．３ｍｍ，長さ２４０ｍｍ，幅４０ｍｍの
長方形状で角部が切り落とされた形状からなり，この基
板フォーク３０の表面には，半導体ウェハ４が載置され
るときに，半導体ウェハ４の裏面を支接するための凸部
４０と，半導体ウェハ４の周縁に嵌合するように配置さ
れた凸部４１と，基板フォークを取り付けるための穴部
４２と，この穴部４２に周縁する凸部４３が設けられて
いる。

【００１７】前記基板フォーク３０に備えられた凸部４
０，凸部４１，穴部４２，凸部４３について，さらに詳
しく構造を説明する。

【００１８】図５で示すように，前記凸部４０の形状
は，載置される基板例えば半導体ウェハ４を，傷をつる
エッジがない滑らかな形状，例えば半径１．５ｍｍの半
球状の上部１．２ｍｍ幅の丸みをおびた台形形状で，そ
して，この凸部４０が配置される場所は，載置される半
導体ウェハ４を安定に支持するため，載置時の半導体ウ
ェハ４の外周近くに，例えば，半導体ウェハ４の外周か
ら３ｍｍ内側で，基板フォーク３０先端部近くに１カ
所，基板フォーク３０取付部に２カ所とし，これらの凸
部４０を結ぶ線が三角形状になるように３カ所設けられ
ている。

【００１９】また，前記凸部４１の形状は，一辺が５ｍ
ｍの正方形状で高さが２ｍｍであり，載置される前記半
導体ウェハ４の周囲を囲み角部は，丸められているよう
に前記凸部４０の外周部に３カ所設けられている。

【００２０】また，前記基板フォーク３０を組立固定す
るための穴部４２が基板フォーク３０取付側に，例えば
３カ所あけられている。この穴部４２の上下縁には，前
記基板フォーク３０を複数枚を積層したときの所定の平
行間隔を保持するための，例えば高さ２ｍｍの凸部４３
が周設されている。この凸部４３を機械加工，例えばフ
ライスで加工することによって，載置時の前記半導体ウ
ェハ４との相対位置及び，それぞれの基板フォーク３０
の平行間隔を調整できるように設けらている。

【００２１】また，前記基板フォーク３０はセラッミク
ス原料，例えばアルミナ粒子の粉を成型するための基板
フォーク型内に充填し，所定の圧力と温度によって加圧
加熱して成形されているので，基板フォーク３０の表面
は，顕微鏡で観察しても滑らかな球状のセラミック粒子
から構成されたものとなっている。

【００２２】そして，図３で示すように，前記基板フォ
ーク３０は複数枚例えば５枚を積層し，前記穴部４２に
ネジ３６を連通させ保持部材３５を介して固定され，前
記ウェハ移載機２１の半導体ウェハの載置部分を構成し
ている。

【００２３】次に以上のように構成された装置の動作に
ついて説明する。ウェハ移載機２１上の基板フォーク３
０が，昇降機構２２と回転機構２３の所定の移動によっ
て，キャリア３１の前方に位置されられる。

【００２４】次に，前記基板フォーク３０は，ウェハ移
載機２１の前進水平移動によってキャリア３１内のウェ
ハ間の所定位置に挿入され，昇降機構２２によって基板
フォーク３０が約２ｍｍ上昇させられると５枚の半導体
ウェハ４は基板フォーク３０の３個の凸部４１内に嵌入
載置される。

【００２５】次にウェハ移載機２１の後退水平移動によ
って，半導体ウェハ４はキャリア３１から取り出され，
昇降機構２２と回転機構２３の所定の動作によって，ウ
ェハボード３の前方で所望の位置に移動させられる。

【００２６】次に，基板フォーク３０をウェハ移載機２
１の前進水平移動のよってウェハボード３の方向へ前進
させ，前記ウェハボード３に設けられた図示しない溝部
に半導体ウェハ４を嵌入させ，昇降機構２２によって基
板フォーク３０を２ｍｍ下降させると半導体ウェハ４
は，ウェハボード３に載置される。前記操作を繰り返し
行い，所望枚数の半導体ウェハ４がキャリア３１からウ
ェハボード３へ移載される。

【００２７】次に複数枚の半導体ウェハ４が収納された
ウェハボード３は昇降機構２２の上昇によって，前記熱
処理炉の反応管２内に移動させられる。

【００２８】反応管２は予め抵抗加熱ヒ−タ５によっ
て，例えば１０００℃に加熱されており，ガス供給管８
から水蒸気等の処理ガスが供給され半導体ウェハ４の表
面に酸化膜を形成し，半導体ウェハ４を処理した後の高
温処理済みガスは，排出管９から図示しない排気装置に
よって排出される。

【００２９】前記熱処理を終了した後，昇降機２２の下
降によって半導体ウェハ４が熱処理炉の下方に移動させ
られる。半導体ウェハ４が所定の温度例えば５０℃まで
自然冷却された後，前記半導体ウェハ４の移載とは逆の
手順で熱処理終了された半導体ウェハ４をウェハボード
３からキャリア３１に移載して，所定の熱処理が終了す
る。

【００３０】図６に示すように，基板フォーク３０はア
ルミナを加圧成形加工後，半導体ウェハ４と接触する部
分は，何ら機械加工を行わないため，基板フォーク３０
表面は加圧成形加工でできた焼結体粒子からなる平滑な
面状態が保たれ，滑らかな面が形成されており，前記半
導体ウェハ４が載置された状態で横方向に力が加わって
も，基板フォーク表面には図７で示すような機械加工時
に発生する鋭いエッジ状のセラミック粒子が存在しない
ため，前記半導体ウェハ４が削られることはない。

【００３１】また，基板フォーク３０に内設した複数の
凸面４０は，基板例えば半導体ウェハ４全裏面を基板フ
ォーク３０板平面で接するのに比べ，半導体ウェハ４全
裏面を基板フォーク３０上の凸部４０だけで接するの
で，半導体ウェハ４との接触面積を小さくし接触による
摩擦部分を小さくするとともに，周設した凸部４１は移
載中の振動による横ズレを少なくする。

【００３２】さらに，基板フォーク３０加圧成形時に，
半導体ウェハ４を載置するときの基板フォーク３０の相
対位置が正しくなるように，機械加工できる凸部４３を
前記基板フォーク３０に取付部に設け，基板フォーク３
０と凸部４３とを一体加圧成形加工しいるので，位置合
わせは，加圧成形された凸部４３をフライス等で削るだ
けで簡単に相対位置を合わせを調整でき，また，相対位
置合わせ用の特殊な部材も不要となる。

【００３３】基板フォーク３０の全形状とウェハ載置に
必要な形状，例えば凸部４０，４１，４３，穴部４２の
すべてを含み加圧成形加工しているため，表面は滑らか
な焼結粒子で形成され，基板フォーク３０の取付け基準
面となる凸部４３を機械加工するだけで，その他の部分
を機械加工する必要がなく，基板フォーク３０の表面の
焼結粒子に傷が発生することがない。

【００３４】また，基板フォーク３０と半導体ウェハ４
との接触面は，内設された凸部４０によって接合面積が
小さくなり，周設された凸部４１は，載置時の横ズレを
防ぎ，取付部に設けられた凸部４３は，載置時の半導体
ウェハとの相対位置を機械加工例えばフライスによって
正確に加工調整できる。

【００３５】なお，この発明は前記実施例に限定され
ず，半導体ウェハに限らず液晶基板となるガラス基板等
の平板状の被搬送物を搬送する装置であれば，どのよう
な装置であっても適用することができる。

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば，
基板と基板フォークに載置して搬送しても，塵の発生が
少なく半導体素子の歩留りを大幅に改善することができ
る。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を縦型熱処理装置に適応した全体の断
面図である。

【図２】図１の半導体ウェハ搬送装置部の斜視説明図で
ある。

【図３】図２の移載機部の説明図である。

【図４】基板ホークの斜視図である。

【図５】図４の基板ホークの断面図である。（１）は孔
部拡大図。（２）は凸部拡大図である。

【図６】基板フォーク加圧成形後のアルミナ粒子の断面
図である。

【図７】従来加工されたアルミナの拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 縦型熱処理装置 ２ 反応管 ３ ウエハボード ４ 半導体ウェハ ２０ ウェハエレベータ ２１ ウェハ移載機 ２２ 昇降機構 ２３ 回転機構 ２４ 水平移動機構 ３０ 基板フォーク ３１ キャリア ３２ キャリア積載台

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 薄板状の基板を載置して搬送する基板フォークに，上記
   基板の平面部を支持する凸部と，上記基板の周線部を収
   納する位置に位置決め凸部とを一体に設けた基板搬送ア
   ームにおいて，上記基板フォークの少なくとも上記基板
   と接触する部分は，加工成形されたセラミック表面状態
   であることを特徴とする基板搬送装置。