JPS62115738A - 半導体ウエハの整列方法および装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体の製造工程におけるウェハの姿勢を所
要の向きに整列させる装置に関し、特に、ウェハに形成
されたオリエンテーション・フラットを一定方向に向け
て、１１列させるための装置に関する。

（従来の技術） 半導体製造工程には、半導体ウェハ（以下単にウェハと
称する）の洗浄やエツチングなどの液処理工程や、ウェ
ハの不純物拡散や酸化膜形成などの熱処理工程があり、
液処理工程ではテフロンなどの耐液性材料で形成された
治具に複数のウェハを収納して一括処理し、熱処理工程
では石英やシリンコン、炭化ケイ素などの耐熱性の良好
な材料で形成された治具に複数のウェハを収納して一括
処理している。

このように処理条件が異なるとウェハを支持する冶具の
材料が異なり、そのため例えばウェハを洗浄乾燥した後
拡散する場合は、液処理用冶具から熱処理用冶具へとウ
ェハを移し替える必要があり、また、拡散済みのウェハ
を洗浄する場合は、上記と逆に熱処理用治具から液処理
用治具へと半導体ウェハを移し替える必要がある。

この場合、カセットの対向する側板に多数対の垂直な溝
を刻設し、この溝にウェハを挿入して保持するタイプの
カセットにあっては、第６図示の如く、カセット（３）
の下面の開口からりフタ−（４）を挿入して、所望のウ
ェハ（１）を所定の高さまで持ち上げ、搬送用クリップ
（５）に保持させる。

この際、ウェハ（１）に形成されているオリエンテーシ
ョン・フランＩ−（２）が、鎖線図示のようにクリップ
（５）の保持部に対面する位置にあると。

確実な保持ができず、搬送されなかったり、あるいは搬
送中に取落したりする事故が生じる。したがってリフタ
ー（４）を作動させる以前に、あらかじめ実線図示の如
くオリエンチーシコン・フラット（２）がクリップ（５
）の保持に支障のない位置をとるように、ウェハ（１）
を適宜回転させておく必要がある。

これを行うための手段としては、たとえば特開昭５４−
３４７７４号公報（発明の名称「物品移換装置」）に記
載されたものがある。これはウェハを収容したカセット
の底部から、ウェハの面に対し垂直方向をなす回転軸を
、収容されたウェハの円周外縁には接触するがオリエン
テーション・フラットには接触しない位置まで挿入し、
こに回転軸を回転させることにより、ウェハをカセッ１
へに収容した位置で回転させ、オリエンチーシコン・フ
ラットが下部に向いて、回転軸と接触しなくなった位置
で停止するようにし、各ウェハをそれぞれのオリエンテ
ーション・フラットが下方を向いた位置に揃えるように
するものである。

さらに同公報は、第２の整列手段として、上面が水平な
棒部材をカセットの底部から適宜の高さにまで挿入して
、ウェハをやや持ち上げることにより、はぼ下方を向い
たオリエンテーション・フラットを棒部材の上面に倣う
位置に整列させる手段を記載している。

また、同様にカセットの底部に回動軸を挿入してウェハ
を回転させてることにより、オリエンテーション・フラ
ットを下方に向けて整列させるための手段は、実開昭５
７　１１９５４０号公報や特公昭６０−５０１４３６号
公報にも記載されている。

特に、特公昭６０−５０１４３６号公報においては、ウ
ェハの外周縁と係合するＶ字形状の溝を一定ピッチで切
設した単一の回転軸を、ウェハのオリエンテーション・
フラットとは当接しないがウェハの外周縁とは接触して
、ウェハを回転させる第１の位地と、ウェハのオリエン
テーション・フラットに係合し、ウェハを回転させるこ
とができる第２の位置とに昇降自在にした装置が開示さ
れている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述各先願の手段のよれば、少なくともオリエンテーシ
ョン・フラットは、それぞれ下方を向いて整列すること
になるが、次工程におけるウェハの処理の態様によって
は、オリエンチーシコン・フラン１−を上方に向けて整
列させることが必要な場合がある。

上述各先願の手段の中、特開昭５４−３４７７４号公報
に記載の装置は、第２′Ｍ１列手段の棒部材によりオリ
エンテーション・フラットを揃えた後、全体を１８０度
回転させることにより、この要求を充たすように説明し
ているが、ウェハを一旦カセッ１−からバッファと称す
る別の支持手段に移しかえ、このバッファを回転させる
ようにしたものであり、装置全体が大がかりなものとな
って、設備コストが高価につき、また、多数のウェハを
カセットからバッファに移しかえ、１８０度回転させた
後、再びカセットに収容する手間がかかり、能率が悪い
問題かある。

特公昭６０−５０１４３６号公報記載の装置は、回転軸
にウェハの外周縁と係合する溝を切設しているが、収納
容器の溝と、ウェハ外周縁との係合部における摩擦が大
きく、確実に、ウェハのオリエンテーション・フラット
を、下方から上方へ１８０°回転させることができない
ことがあった。

実開昭５７−１１９５４０号公報には、下向きに整列し
たオリエンテーション・フラットを上向きに回転させる
記載は全くない。

（問題を解決するための手段） ウェハ収納容器下部に、その軸線回りに回転可能にかつ
ウェハ面とほぼ直交すべく水平に軸支された第１回転軸
と、外周面にウェハ収納容器の溝と同一ピッチの溝が形
成され、第１回転軸に対しその間隔がウェハのオリエン
テーション・フラットの幅とほぼ等しくなるよう平行に
、かつその軸線回りに回転可能に軸支された第２回転軸
と、第１および第２回転を適宜正逆回転させるための回
転駆動手段とから成る半導体ウェハの整列装置において
、いったんウェハのオリエンテーション。

フラットを第１回転軸から第２回転軸方向に回転移動さ
せるべく両回転軸を駆動してオリエンテーション・フラ
ットを下方に整列させた後１両回転軸を逆方向に駆動し
て整列させることが本発明の主要な構成である。

（作用） 第２回転軸の外周面に刻設した断面７字形状の溝とウェ
ハ外周縁との係合による摩擦力は、ウェハ外周縁とウェ
ハ収納容器の溝との係合によって生じる摩擦力より大き
く、第１回転軸の外周面とウェハ外周縁の当接による摩
擦力は、ウェハ外周縁とウェハ収納容器の溝との係合に
よって生じる摩擦力より小さいためウェハを第２回転軸
方向（反時計回り方・向）に回転した時、それらのオリ
エンテーション・フラットが下方に位置し、さらに各回
転軸を回転させてもウェハは、第１回転とウェハ収納容
器の溝とによって保持されたままそれ以上回転せず、第
１回転軸は、空回りの状態となる。そこで各ウェハのオ
リエンテーション・フラットは、下方に整列されること
になる。

次に各回転軸を、逆回転させると、第２回転軸上方の収
納容器の溝とおよび第１回転軸と当接していたウェハ外
周縁が自重で収納容器の溝内を、滑り落ちウェハ外周縁
は、第２回転軸の溝と第１回転軸上方の収納容器の溝と
係合し、ウェハは回転し、オリエンテーション・フラッ
トは上方へ回転移動させることができる。

（実施例） 第１図は、本発明の１実施例装置の要部断面図、第２図
は、同装置の駆動部構成を示す斜視図である。

ウェハ（１）を収容するカセット（６）は、前後一対の
面板（７）を下部が内方へ傾斜した左右一対の側板（８
）で連接し、面状に形成される。側板（８）の内面には
、多数の張り出し部（９）が左右対向して突設し、ウェ
ハ（１）を保持する溝を形成する。

側板（８）の下部外方には、カセット（６）を固定する
ための受座（１０）が突設しである。

カセット座板（１１）は、装置本体に水平に固定してあ
り、その上面に適数個の当り（１２）を突設し。

カセッｌ−（６）がこれに当接して、定位置に載置され
るようにしである。また、装置の適所に固設した軸受（
１３）の軸（１４）に、上端部にスフ１−パー（１６）
を立設したレバー（１５）を揺動可能に軸支し、レバー
（１５）の中段に設けたピン（１７）と、カセット座板
（１１）の下面に垂設したピン（１８）とに架設したス
プリング（１９）により、レバー（１５）を内方に向け
て付勢し、ストッパー（１６）がカセット面板（７）の
受座（ｌＯ）を押さえてカセット（６）を固定するよう
に構成する。

レバー（１５）の下部（２０）は、くの字状に下方に延
伸し、その下端にローラー（２１）を軸支する。このロ
ーラー（２１）は、支持板（３１）の縁端部に垂設した
カム（３０）の傾斜面（３０’）に当接して従動し、支
持板（３１）が上昇した実線図示の位置では、レバー（
１５）が内方に回動してストッパー（１６）がカセット
（６）を固定し、支持板（３］　）が下降した位置では
二点鎖線図示の如く、レバー（１５）が外方へ回動して
、カセット（６）がストッパー（１６）から解放される
。

なお、第１図示の実施例では、カセット（６）を固定す
る手段として、カセッ１−（６）の側板（８）の下部に
突設した受座（１０）をス１−ツバ−（１６）で押圧す
るようにしているが、これは他の手段でもよく。

たとえば面板（７）の下部に受座を設けるようにしても
よい。

次に第２図において、支持板（３１）下部所要部には装
置本体に固定されたエアシリンダ（３２）のロンド（３
３）が接続されており、支持板（３１）はエアシリンダ
（３２）の作動により図示しないガイド捧を介しく所定
ストローク垂直方向に昇降し得るよう構成されている。

エアシリンダ（３２）の作動ストロークは、前述の揺動
レバー（１５）を、カセット（６）を固定する位置と解
放する位置とに回動させるために必要な麓に選定し、ま
た、その上限位置は、第１回転軸（３６ａ）および第２
回転軸（３６ｂ）が、カセット（６）内のウエノ買１）
の外縁円周部の下端には当接するが、オリエンテーショ
ン・フラットが下方を向いた場合には、これから離間す
る高さになるように選定する。なお、エアシリンダ（３
２）が縮んだ状１１１！では、第１および第２回転軸（
３６ａ）および（３６ｂ）はカセット（６）の下方に離
間した基準位置に置かれる。

支持板（３１）の上面に、一対の軸受板（３４）を立設
し、これに２本の主軸（３５ａ）　（３５ｂ）を回動可
能に支承する。

各主軸（３５ａ）（３５ｂ）は、その中央部が軸受板（
３４）に支えられ、両側に対照的に突出して、片持ち状
態に支持される。主軸（３５ａ）　（３５ｂ）の軸受板
（３４）から突出した部分には、それぞれ円筒状のスリ
ーブ（Ｓ）を嵌着して、両端部に設けたネジに環状ナラ
ｈ　（３７ａ）　（３７ｂ）を螺着して、スリーブ（Ｓ
）の抜は止めとし、かつ、必要に応じてスリーブ（Ｓ）
の適所にピン（３８ａ）　（３８ｂ）を挿通して、スリ
ーブ（Ｓ）を主軸（３５ａ）（３５ｂ）と一体的に回転
させる。

環状ナツト（３７ａ）　（３７ｂ）とピン（３８ａ）　
（３８ｂ）を外すと、スリーブ（Ｓ）を主軸（３５ａ）
　（３５ｂ）から抜取り、簡単に取りはずすことができ
、直径の異なるスリーブを交換して使用すること、ある
いは傷かつ６＜たりもしくは汚れたスリーブを新品と交
換もしくは洗浄することができる。

なお、スリーブ（Ｓ）としては、たとえば硬質ゴム等の
比較的摩擦係数が大きく、かつ、ウェハに当接する際に
ウェハを損傷するおそれが少ない材質ものを使用する。

また、スリーブ（Ｓ）の長さは、適用対象のカセットに
応じて定められ、少なくとも力セラ１−に収容可能な最
大枚数のウェハを、同時に回転させることができる寸法
とする。

図示の実施例においては、第２回転（３６ｂ）のスリー
ブ（Ｓ）に、カセット（６）の側板（８）に設けたウェ
ハ収納用溝と同一ピッチの溝（５５）が、その断面がＶ
字型形状に切設されたものと使用しており、第３図に示
すように、ウェハ（１）の外周縁端部と溝（５５）のテ
ーパ一部とが係合するようになっている。この溝（５５
）の断面形状は、第３図のように軸方向に沿った断面が
Ｖ字型形状のもに限定されるものでなく、例えば第４図
に示すように、台形状であっても良い。

要するに、ウェハ（１）の外周縁端部と、溝のテーパ一
部とが係合し、ウェハ（１）の自重により、その係合部
に充分な摩擦力を生じ、ウェハを円滑かつ確実に回転さ
せることができればよい。

図示の実施例では、第１回転軸（３６ａ）および第２回
転軸（３６ｂ）を、軸受板（３４）の両側に対称的に配
置して、２組のカセットを同時に処理する装置を示して
いるが、カセットを１個だけ処理すれば足る場合には、
各回転軸（３６ａ）　（３６ｂ）を片側だけに設ければ
よいことは云うまでもない。

主軸（３５ａ）に設けられたプーリ（３９ａ）と主軸（
３５ｂ）設けられたプーリ（３９ｂ）とにベル１−（４
０ｂ）を張設し、軸受板（３４）の間の主軸（３５）に
設けられたプーリ（３９ａ）とその下方で軸受板（３４
）で支承された中間軸（４１）に設けられたプーリ（４
２）とにベルト（４０ａ）を架装する。中間軸（４１）
の両端は、軸受板（３４）の外方へ突出し、そこにプー
リ（４３）及び回転数１ｔ３１１１用デイスク（４７）
を嵌着する。

プーリ（４３）と、支持板（３１）の適所に取付けた減
速機つきモータ（４５）の出力軸に設けたプーリ（４６
）とに、ベルト（４４）を架装し、モータ（４５）の回
転を中間軸（４１）を介して、主軸（３５ａ）に伝達す
る。

一方、中間軸（４１）の一端に設けたディスク（４７）
は、周縁上の一部に切欠き（４７ａ）が形成してあり、
この周縁部を挟んで、Ｕ字状ホルダー（４８）を設置し
、これに光源（４８）及び光電素子（５０）を対向して
装着し、ディスク（４７）が１回転するごとに光電素子
（５０）から電気的パルス信号が発生するように構成す
る。

次に、上述構成の実施例の装置の作動を、第５図により
説明する。

まず、所要のウェハ（１）を収容したカセット（６）を
、カセット座板（１１）の所定箇所に載置する。

この場合、各ウェハにおけるオリエンテーション・フラ
ットの向きは、通常ランダムであり、一定していない。

エアシリンダ（３２）を作動させて、支持板（３１）を
上昇させ、第１回転軸（３６ａ）および第２回転軸（３
６ｂ）を基準位置から上昇させて、それらの外周面をカ
セット（６）内に保持されたウェハ（１）の外周縁下端
部に当接させる。この場合、ウェハ（１）がカセット内
の保持位置からやや持ち上げられた状態になるように、
エアシリンダ（３２）の作動ストロークの上限位置を設
定する（第５図Ａ）。

次いでモータ（４５）を駆動し１両回転軸（３６ａ）（
３６ｂ）を−力方向に回転させると、これに当接してい
る各ウェハ（１）は、各回転軸（３６ａ）（３６ｂ）に
従動して逆向きに回転する。それぞれのウェハ（１）の
オリエンテーション・フラット（２）が下方に向いた姿
勢まで回転すると、第１回転軸（３６ａ）がウェハ（１
）の外周縁から離間する。

しかし、第２回転軸（３６ｂ）の溝（５５）とウェハ（
１）の外周縁部が係合していることから、ウェハ（１）
は、第５図Ｂのようにカセット（６）の左側の溝内を摺
動しながら回転を設け、第５図Ｃのようにオリエンテー
ション・フラット（２）が下方に摺動する。

この第５図Ｃの状態では、第１回転軸（３６ａ）および
第２回転軸（３６ｂ）は、それぞれウェハ（１）の外周
縁端部（外周縁とオリエンテーション・フラットの境界
部）に当接しており各ウェハ（１）は、カセッ１−（６
）から若干浮いた状態で、各回転軸（３６ａ）　（３６
ｂ）上に保持されティる。

この状態から、各回転軸（３６４）　（３６ｂ）を同一
方向に駆動すると第５図りのように、第２回転軸（３６
ｂ）、　がオリエンテーション・フラットと対向するた
め゛、各ウェハ（１）の右側外周縁がカセット（６）の
内壁に当接し、第１回転軸（３６ａ）と、ウェハ（１）
の外周縁部と接触してウェハ（１）を回転させようとす
るが、ウェハ（１）はカセット（６）内壁との間の摩擦
力のため回転させることはできず、第１回転軸（３６ａ
）は空回りすることになる。

かかる状態で、第１回転軸（３６ａ）を回転し続けると
、カセット（６）内の全てのウェハ（１）のオリエンテ
ーション・フランｌ−が整列することになる。

しかる後、第１回転軸（３６ａ）及び第２回転軸（３６
ｂ）を逆回転させると、第１回転軸（３６ａ）の外周面
が、ウェハ（１）の外周縁とオリエンテーション・フラ
ット（２）との境界部に当接しているため、前記力セラ
ｈ（６）内壁との間の摩擦力に打勝って、各ウェハ（１
）が逆方向若干回転する。

すると、ウェハ（１）は第５図Ｅに示す如く、カセット
（６）の左側内壁にその外周縁が当接し、第２回転軸（
３６ｂ）の溝（５５）とウェハ（１）の外周縁とが係合
することとになる。

この場合、第２回転軸（３６ｂ）の溝（５５）とウェハ
（１）の外周縁との係合により伝達される回転力が、ウ
ェハ（１）の外周縁がカセット（６）の左側内壁に当接
した時の摩擦力より大きいため、各ウェハ（１）は、そ
れぞれのオリエンテーション・フラット（２）が整列し
た状態で速やかに回転し、第５図Ｆに示す如く、オリエ
ンテーション・フラット（２）が全て上方を向いた状態
で、カセット（６）内で整列させることができる。

ウェハ（１）の状態が、第５図りから同図Ｆに至るまで
の第１もしくは第２図転軸の回転数を、前記した光源（
４９）および光電素子（５０）によりあらかじめ実測し
ておき、必要に応じて、その回転数をモータ（４５）の
制御回路（図示せず）に設定して、各ウェハ（１）を整
列させることも可能である。

なお、上述した実施例においては、第１および第２回転
軸をシリンダ（３２）等から成る昇降駆動手段により所
定距離上昇し、両回転軸がウェハの外周縁に当接する位
置に配置するように記載したが。

あらかじめかかる位置に配置しておく構成とすることも
でき、その場合には昇降駆動手段は不要となる。

（発明の効果） （１）ウェハをカセットに収納したままの状態で、ウェ
ハのオリエンテーション・フラットをいったん下向きに
整列させた後、一括して上向きに整列させる場合、従来
のような複雑な機構を必要とせず、極めて簡易な構成で
実施することができる。

（２）ウェハのオリエンテーション・フラットをいった
ん下向きに整列させた後、一括して上向きに整列させる
場合、ウェハの外周縁が回転軸の溝に係合して所定角度
回転させられるため、カセットに収納された全てのウェ
ハのオリエンテーション・フラットの向きを確実に整列
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に係る整列装置の一実施例を示す要部
概要図、 第２図は、同装置の１実施例を示す斜視図、第３図は、
第２回転軸の溝形状の一列を示す一部断面図、 第４図は、他の例を示す一部断面図、 第５図は、本発明に係る整列装置におけるウェハの状態
を示す概要図、 第６図は、カセットからウェハを取出す手段を示す要部
側面図である。 （１）ウェハ （２）オリエンテーション・フラット （６）カセット （３６ａ）第１回転軸 （３６ｂ）第２回転軸 第１図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸線回りに回転可能な第１および第２回転軸のう
   ち、第２回転軸の外周面にウェハ収納容器の溝と同一ピ
   ッチの溝を形成するとともに、両回転軸とウェハ面に直
   交すべく水平に、かつ互いに平行にその間隔がウェハの
   オリエンテーション・フラットの幅とほぼ等しくなるよ
   うウェハ収納容器下部に軸支し、いったんウェハのオリ
   エンテーション・フラットを第１回転軸から第２回転軸
   方向に回転移動させるべく両回転軸を駆動してオリエン
   テーション・フラットを下方に整列させた後、両回転軸
   を逆方向に駆動して整列させるようにしたことを特徴と
   する、半導体ウェハの整列方法。
2. （２）ウェハ収納容器下部に、その軸線回りに回転可能
   にかつウェハ面とほぼ直交すべく水平に軸支された第１
   回転軸と、外周面にウェハ収納容器の溝と同一ピッチの
   溝が形成され第１回転軸に対しその間隔がウェハのオリ
   エンテーション・フラットの幅とほぼ等しくなるよう平
   行にかつその軸線回りに回転可能に軸支された第２回転
   軸と、第１および第２回転軸を適宜正逆回転させるため
   の回転駆動手段とからなる成る半導体ウェハの整列装置
   。
3. （３）第２回転軸外周面の溝がウェハ外周線に係合する
   位置が、第１回転軸がウェハ外周縁に当接する位置と同
   一、もしくは若干低くなるよう両回転軸を軸支した特許
   請求の範囲第２項記載の半導体のウェハの整列装置。