JP2590363B2 - ピッチ変換機 - Google Patents

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、半導体ウエハ等の板状体の配列ピッチを変
換するためのピッチ変換機に関する。

（従来の技術） 一般に、半導体製造装置では、石英等を用いて形成さ
れたボートに載置されたウエハ群を熱処理部へ搬入、搬
出することにより多量のウエハに対する熱拡散処理等を
まとめて行っている。

従って、ウエハに対するこのような熱拡散処理を行う
場合には、複数枚のウエハ群を整列収納した収納治具、
たとえばカセット等からウエハ移送装置を用いてウエハ
群を取出し、これをボート上に載置するローディング作
業を行う必要がある。また拡散処理終了後には、ボート
上に載置されたウエハ群をウエハ移送装置を用いて再び
元のカセットに収納するアンローディング作業を行う必
要がある。

このような作業を行うため、従来のウエハ移送装置に
は、開閉自在に形成された一対のチャックが設けられて
おり、これら各チャックの相対向する内面には、互いに
平行に形成された複数の垂直保持溝が形成されている。

そして、ローディング作業を行う場合には、カセット
内に整列収納された複数のウエハ群をウエハ押上装置を
用いて上方所定位置まで移送し、移送されたウエハ群を
前記チャックを用いてその両側から挟持し、ボートへ向
け搬送する。ボート上には一定間隔で複数の収納溝が形
成されているため、ローディングされたウエハは一定間
隔でこの溝に沿って整列収納載置されることになる。こ
のようなローディング作業は、カセットフロア上に載置
された複数のカセットに対し繰返し行われるので、複数
のカセット内に収納されたウエハ群はボート上に次々と
移載されることになる。

ところで、前記カセット内には、一般に3/16インチピ
ッチ間隔で最大25枚のウエハが収納され、通常このウエ
ハ群は前記ウエハ移送装置を用いて同じピッチ間隔でボ
ート上に移載される。

しかし、これらウエハに対する各種処理を行う都合
上、ボート上に複数枚のウエハをカセット内とは異なる
ピッチ間隔、たとえば6/16インチピッチ、9/16インチピ
ッチのように２倍、３倍…のピッチ間隔で移載すること
が要求されることも多い。

このようなピッチ間隔を変えたウエハ移送を行うこと
は、従来のような固定された溝のものでは実行不可能で
ある。

そこで、ピッチ変換を実行するための種々の提案が成
されているが、そのピッチを無段階に可変するものが実
用性に優れており、このような要求を満足する提案が実
開昭61−66944号公報に開示されている。

これは、第７図に示すように、複数のウエハ１をそれ
ぞれの面が互いに平行になるように保持する複数のチャ
ック2aからなるチャック機構２と、このチャック2aをそ
れぞれ独立に動作させてウエハ１間のピッチを可変する
複数のリンク部材３と、前記複数のリンク部材３を同時
に駆動する駆動機構４から構成されている。

そして、前記リンク部材３は、その支点位置3aがそれ
ぞれ異なっていて、前記駆動機構の回転によってリンク
部材３の一端をそれぞれ等距離移動することで、その他
端が支点位置に応じて異なる距離だけ移動し、これによ
ってピッチ変換を実行しようとするものである。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の装置では、チャック部材2aを独立に駆
動するために、各チャック部材2a毎にリンク部材３を要
し、しかも各リンク部材３の構成がそれぞれ異なるもの
であるので、構成が極めて煩雑であって装置が大型化す
るという問題があった。

しかも、リンク部材３の一端を等距離移動させた場合
の場合の多端の移動は厳密には円弧状に沿うものであ
り、直線移動すべきチャック部材2aを円弧状の軌跡によ
って移動させているため、移動時の抵抗が大きく、円滑
な移動を確保することができない。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来
問題を解決し、リードねじを使用することで簡易な構成
により確実に被処理体の配列ピッチを変換し、かつ、螺
合部からのゴミの飛散を防止することができるピッチ変
換機を提供することにある。

本発明の他の目的は、配列ピッチが比較的狭い場合に
も、異なるリード角のねじ溝を精度高く形成して、精度
の高いピッチ変換を行うことができるピッチ変換機を提
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） 請求項１に記載の発明は、複数枚の被処理体の配列ピ
ッチをピッチ変換するピッチ変換機において、複数の被
処理体を一枚ずつ支持する複数の支持部と、各々の前記
支持部と螺合される領域毎に異なるリード角のねじ溝が
形成されたリードねじと、前記リードねじと前記複数の
支持部との螺合部を覆うカバーと、前記カバー内を排気
する手段と、を有し、前記リードねじの正逆回転により
各々の前記支持部を前記ねじ溝に沿って移動させ、かつ
前記排気手段によりカバー内を排気して、前記被処理体
の配列ピッチを変換することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、複数枚の被処理体の配列ピ
ッチをピッチ変換するピッチ変換機において、複数の被
処理体を一枚ずつ支持する複数の支持部と、複数の前記
支持部のうち前記被処理体の配列方向で複数に分割され
た領域内の各々の支持部とそれぞれ螺合され、かつ、前
記支持部と螺合する領域毎に異なるリード角のねじ溝が
形成された複数本のリードねじと、複数本の前記リード
ねじを正逆方向に同期回転させる手段と、を有し、複数
本の前記リードねじの正逆回転により前記被処理体の配
列ピッチを変換することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、複数本
の前記リードねじと前記支持部との螺合部を覆うカバー
と、前記カバー内を排気する手段と、をさらに設けたこ
とを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか
において、前記リードねじには、ねじ軸方向の中心を境
にした両側にてリード送り方向が異なるねじ溝であっ
て、かつ、前記中心から遠いほどリード角が小さい前記
ねじ溝が形成されていることを特徴とする。

（作用） 本発明においては、特殊なねじを使用することで、板
状体のピッチ変換を可能としている。すなわち、通常の
ねじではボルトーナット方式等が構成され、単に直線移
動が可能となるのみであるが、本発明のリードねじに
は、第１図（Ａ）に示すように、ねじ切りの基準点を共
通とするリードが異なる複数のねじ溝10a,10b,10c,10d
等が形成されている。

この各ねじ溝のリードは、同図に示すようい整数倍の
関係になっている。

したがって、リードねじをθ（ラジアン）回転するこ
とで、ねじ溝10aに螺合する移動片はθ・l1/πだけ基準
点より移動し、同様にねじ溝10b,10c,10dに螺合する各
移動片は、θ・l2/π，θ・3/π，θ・4/πだけ基準点
より移動することになる。ここで、上記リードの関係
は、l2＝２・l1,l3＝３・l1l4＝４・l1となっているの
で、各移動片の間隔は、θ・l1/πと等しくなり、リー
ドねじの回転角θに比例してこの間隔を無段階に可変す
ることができる。

この結果、上記移動片と共にチャック部を移動させる
ことで、このチャック部に支持される板状体の配列ピッ
チを無段階で可変することができる。

なお、ねじ溝の形成としては、第１図（Ｂ）に示すよ
うに、中心を境にしてリード送り方向が異なるように形
成するものが好ましく、この場合、中心に対してピッチ
変換が実行されるので、末端の移動片の移動距離は、第
１図（Ａ）の場合に較べて半分になる。

請求項１の発明では、上述のリードねじを用いること
で、簡易な公正ながら正確なピッチ変換を行えることに
加えて、螺合部にて発生するゴミが排気されて、カバー
内より外に飛散することがないので、被処理体のピッチ
変換雰囲気を清浄に維持できる。

請求項２の発明では、１本のリードねじ上にリード角
の異なる複数種のねじ溝を形成することが困難であるこ
とに鑑み、ピッチ変換駆動を複数本のリードねじに分割
して実施させることで、各リードねじに形成されるねじ
溝を精度高く形成でき、ピッチ変換精度を高くできる。
特に、被処理体の配列ピッチは、例えば1/8〜1/4インチ
と狭いため、狭い領域に密接して複数種のねじ溝を形成
することがかなり困難であり、複数本のリードねじを使
用することが効果的である。

（実施例） 次に、本発明を半導体製造装置に使用されるウエハの
ピッチ変換機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。

本実施例のウエハ移送装置は、第２図に示すように、
複数のカセット20を載置するカセットステージ22と、ボ
ート30が載置されたボートステージ32とが互いに隣接し
てほぼ直線的に配置され、これら各ステージ22、23に沿
ってチャック装置40が移動する移動溝42が設けられてい
る。

また、装置本体300の内部は、ほぼ中空形状に形成さ
れ、第３図に示すようにその内部底面には前記移動溝42
に沿って一対のレール50,50が設けれ、このレール50に
沿ってスライダ52が移動するよう形成されている。

このスライダ42は、図示しないモータを用いてボール
ネジ54を回転駆動することによりそのスライド位置が制
御される。そして、前記チャック装置40と、ウエハ押し
上げ装置60とが隣接配置され、これら両装置40,60を用
いて、カセット20からウエハを取出し、ボート30へ移送
する作業およびこの逆工程の作業が行われる。

実施例において、前記カセットステージ22には第３図
に示すようなテーブル挿通口24が一定の間隔で複数設け
られており、前記各カセット20は、その底部に設けられ
た開口部がこの挿通口24上に位置するようテーブル22上
に載置されている。そして、このように載置される各カ
セット20は、その両壁内面に、ウエハを一定間隔で収納
保持する縦溝20aが平行に形成されている。

半導体装置においては、このカセット20に収納された
ウエハ群を一つの単位として取扱うことが多い。このた
め、前記収納用の溝20aは、3/16ピッチ間隔で25本設け
られ、最大25枚のウエハを１単位としてカセット20内に
収納できるように形成されている。

また、前記ウエハ押上装置60は、第３図に示すよう
に、そのテーブル62を挿通口24を介してステージ22の上
方に向け移動できるように形成されている。

このテーブル62の表面には、前記カセット20の収納溝
2aのピッチ間隔に合わせて25本のウエハ支持溝が形成さ
れ、ウエハｗをその下端部側から一定のピッチ間隔で支
持する。

従って、第３図に示すように、挿通口24を介してテー
ブル62を上方に移動させることにより、カセット20内に
収納される複数枚のウエハｗはテーブル62によりその下
端が支持された状態で上方へ移送される。

そして、上方所定位置まで移送されたウエハｗは、ウ
エハ挟持手段として機能するチャック装置40を用いて挟
持され、所定の移動経路を経てボート30に向け移載され
る。尚、ボート30に対するウエハｗの移し換えは、第４
図に示すようにカセット20に対する方法と同様にして実
行される。

前記チャック装置40は、第３図に示すように図中上下
方向へ昇降するヘッド44と、このヘッド44にアーム46を
介して取付けられ、図中左右方向へ開閉可能なピッチ変
換駆動部100と、このピッチ変換駆動部100に支持され、
ウエハｗを挟持する保持体として用いられる一対のチャ
ック48、48とを有する。

ここで、上記一対のチャック48,48は、第５図に示す
ように、ウエハｗ一枚ごとにチャック可能なチャック部
80毎に分割されており、しかも各チャック部80の間隔を
上記ピッチ変換駆動部100によって変換可能に構成して
いる。

このピッチ変換駆動部100は、リードねじ101をモータ
（図示せず）等によって回転駆動することで、このリー
ドねじ101に螺合しているナット部83（後述する）を移
動し、ピッチ変換を可能としている。

ここで、本実施例装置の特徴的構成であるリードねじ
101について説明する。

このリードねじ101に形成されるねじ溝は、第１図
（Ｂ）に示すようにして形成されている。すなわち、同
図は、縦軸をねじ軸の円周長さ（ねじ径をｄとした場合
にはπ・ｄ）を示し、横軸はナット部83の移動量を示し
ている。このリードねじ101には、リードが異なる複数
本のねじ溝が形成されており、軸の長手方向の中心より
右側の第１のリードねじ10aのリード（リードねじを１
回転した場合にねじ溝に沿って移動する軸線方向の距
離）をl1とした場合には、第２のリードねじ10b以降の
リードは下記の関係となっている。

l2＝２・l1 l3＝３・l1 l4＝４・l1 等となっている。

このようなねじ溝を得るためには、溝ねじのリード角
を変えて形成すれば良く、一般にリード角αは、そのリ
ードをｌとし、ねじ径をｄとした場合には、 tanα＝π・d/lとなり、各ねじ溝が上記関係を満足す
るようにリード角α1,α2,α３…等を設定すればよい。

なお、このような第１のねじ溝10a,第２のねじ溝10…
ｂは、第１図（Ｂ）の左側にも配置され、この左側のね
じ溝は、右側のものに対して、同一方向回転に対するリ
ード送り方向が逆方向になるように逆ねじとして形成さ
れている。

なお、上記の各ねじ溝は、１ターン以内の範囲で形成
すれば足り、必ずしもねじ切りの基準点（第１図（Ｂ）
の中心位置）より連続して形成する必要はなく、各チャ
ック部80が移動する領域と対応する部分に形成すればよ
い。

そして、本実施例の場合には、一度に25枚のウエハｗ
をチャック出来るように、上記チャック部80は25個設け
られ、したがって、上記ねじ溝は第１図（Ｂ）の右側，
左側でそれぞれ12個づつ計24本設けられ、その中心に13
番目に対応する固定のチャック部80が配置されるように
なっている。

前記チャック部80は、第５図，第６図に示すように、
ウエハｗをチャックするための溝81aを形成したチャッ
ク片81に上下で２本のガイド軸85,85を挿通するための
ガイド孔を82,82を形成しており、さらに前記ねじ溝に
螺合されるナット部83が形成されている。

なお、前記チャック部80には上下端よりスリット状の
切欠部84,84が形成されており、この切欠部84,84より一
方の部分はカバー86内に収納され、その他方側であるチ
ャック片81のみが露出した形となっている。そして、上
記カバー86内を必要に応じて真空引きする構成を採用す
ることもできる。

次に、作用について説明する。

本実施例の場合、当初ウエハｗが搭載されているカセ
ットの配列ピッチは、3/16インチであり、このピッチの
ままでボートに搭載する場合にはピッチ変換は不要であ
る。しかし、プロセスの種類等に応じてウエハｗの配列
ピッチを変換する場合もあり、このピッチとしては1/8
〜1/4インチの間のピッチが採用されることが多く、ユ
ーザーによってはmm単位で整数値となるピッチを採用す
る場合もある。

このようににカセットでの配列ピッチとは異なるピッ
チでボート上にウエハｗを搭載する場合には、以下の工
程にしたがってピッチ変換が実行されることになる。

先ず、一対のチャック48,48によってウエハｗをチャ
ックする。この場合には、当然一対のチャック48,48の
各チャック部80の間隔は3/16インチとなっている。

次に、ピッチ変換を要する場合には、リードねじ101
を一方向に回転する。そうすると、このリードねじ101
のねじ溝に螺合するナット部83を有するチャック部80
は、各ねじ溝に沿ってナット部83が直線移動すること
で、そのピッチを変換することになる。

すなわち、リードねじをθ（ラジアン）回転すること
で、ねじ溝10aに螺合する移動片はθ・l1/πだけ基準点
より離れた位置に移動し、同様にねじ溝10b,10c,10dに
螺合する各移動片は、θ・l2/π，θ・l3/π，θ・l4/
πだけ基準点より離れた位置に移動することになる。こ
こで、上記リードの関係は、l2＝２・l1,l3＝３・l1l4
＝４・l1となっているので、各移動片の間隔は、θ・l1
/πと等しくなり、リードねじの回転角θに比例してこ
の間隔を無段階に可変することができる。

そして、第１図（Ｂ）の場合には長手方向の中心に対
して、左右の両側でリード送り方向を互いに逆方向とす
る同様のねじ溝が形成されているので、本実施例の場合
には、リードねじ101の回転にも拘らず不動である中心
の13番目のチャック部80に対して、ピッチを拡げる場合
には他のチャック部80が遠ざかるように移動し、ピッチ
を狭める場合には近づくように移動することになり、ウ
エハｗの配列ピッチを任意に可変することができる そして、本実施例のように半導体の製造装置として使
用する場合には、稼動部より生ずるゴミがウエハｗに付
着すると歩留まりが悪化するため、この稼動部分をカバ
ー86で覆うようにすることが望ましく、特に、チャック
片81に切欠部84,84を形成して、この切欠部84,84内にカ
バー86の一部に挿入されるように構成することで、駆動
部からのゴミの飛散を確実に防止することができる。ま
た、好ましくはこのカバー86内を排気して、発生するゴ
ミを排出することにより、クリーンルーム内でより適切
に実施することが可能となる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であ
る。

例えば、リードねじ101に形成するねじ溝としは、中
心を境にしてそれぞれ逆ねじを構成するものが好ましい
が、第１図（Ａ）に示すように、端部を基準としてリー
ド送り方向が同一のねじ溝を構成するものでもよい。

また、チャック部の数が多い場合には、上記実施例の
ように１本のリードねじで賄うことが出来ない場合もあ
るので、ねじ切りの基準位置を一定とする複数本のリー
ドねじを配置することが好ましい。そして、複数本のリ
ードねじは、ウエハの配列方向で複数に分割された領域
内の各々の支持片とそれぞれ螺合され、この複数本のリ
ードねじを同期回転させて駆動する方式を採用すること
もできる。

また、リードねじと係合する移動片としては、ナット
部83に限らずねじ溝に沿って移動する突起形状のもので
あれば良く、移動を円滑に実行するためにベアリングを
介して係合させるものでもよい。また、リードねじ側を
突起させ、移動片側を溝とする方式でも同様に実施する
ことができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればリードねじを回
転するという簡易な駆動によって、このリードねじに形
成されたリードが整数倍の関係となるねじ溝にそれぞれ
螺合している移動片及びこれに固定されたチャック部を
移動することができる。

そして、上記リードねじ構造によって、チャック部の
間隔を無段階に可変することができ、このチャック部に
一枚づつ支持される板状体のピッチを無段階で変換する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施例であるリー
ドねじのリードを説明するための概略説明図、 第２図は、本発明が適用されるウエハ移し換え装置の一
例を示す概略斜視図、 第３図は、チャックとウエハ押し上げ機の位置関係を示
す概略説明図、 第４図は、チャックとボートとの位置関係を示す概略説
明図、 第５図は、チャック及びピッチ変換駆動部の平面図、 第６図は、チャック部の概略斜視図、 第７図は、従来のピッチ変換機の概略説明図である。 10a,10b,10c,10d……ねじ溝、 80……チャック部、 83……移動片（ナット部）、 86……カバー、 101……リードねじ、 l1,l2,l3,l4……リード、 ｗ……板状体。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数枚の被処理体の配列ピッチをピッチ変
   換するピッチ変換機において、複数の被処理体を一枚ず
   つ支持する複数の支持部と、 各々の前記支持部と螺合される領域毎に異なるリード角
   のねじ溝が形成されたリードねじと、 前記リードねじと前記複数の支持部との螺合部を覆うカ
   バーと、 前記カバー内を排気する手段と、 を有し、前記リードねじの正逆回転により各々の前記支
   持部を前記ねじ溝に沿って移動させ、かつ前記排気手段
   によりカバー内を排気して、前記被処理体の配列ピッチ
   を変換することを特徴とするピッチ変換機。
2. 【請求項２】複数枚の被処理体の配列ピッチをピッチ変
   換するピッチ変換機において、 複数の被処理体を一枚ずつ支持する複数の支持部と、 複数の前記支持部のうち前記被処理体の配列方向で複数
   に分割された領域内の各々の支持部とそれぞれ螺合さ
   れ、かつ、前記支持部と螺合する領域毎に異なるリード
   角のねじ溝が形成された複数本のリードねじと、 複数本の前記リードねじを正逆方向に同期回転させる手
   段と、を有し、複数本の前記リードねじの正逆回転によ
   り前記被処理体の配列ピッチを変換することを特徴とす
   るピッチ変換機。
3. 【請求項３】請求項２において、 複数本の前記リードねじと前記支持部との螺合部を覆う
   カバーと、前記カバー内を排気する手段と、 をさらに設けたことを特徴とするピッチ変換機。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、 前記リードねじには、ねじ軸方向の中心を境にした両側
   にてリード送り方向が異なるねじ溝であって、かつ、前
   記中心から遠いほどリード角が小さい前記ねじ溝が形成
   されていることを特徴とするピッチ変換機。