JP2000156394A - 搬送装置およびそれを用いた半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カセット18内の半導体ウエハ12の収納位置に依
存せずに、確実に搬送先へ半導体ウエハ12の中心を基準
に搬送可能な信頼性の高い搬送装置21および半導体製造
装置を提供する。 【解決手段】カセット18内の半導体ウエハ12の中心位置
と第１の番地との変位量を検出センサ17および駆動源8b
の回転角度量から求め、求めた変位量に応じて搬送先で
ある第４の番地を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は物体の搬送装置およ
びそれを用いた半導体製造装置に係り、特に異種類の雰
囲気条件の処理室を複数連結した半導体製造装置におけ
るカセットやウエハの搬送に好適な装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】サブミクロンオーダのパターンルールが
要求される半導体デバイスの製造装置としては、ウエハ
が複数枚収納されたカセットと、たとえば特開平4−877
85号に記載のような一般的にアーム型と呼称される大気
側に置かれた搬送装置と、導入室と、上記導入室と隣接
した搬送室を中心に気密シール可能な開閉ゲート弁を介
して配置された洗浄、成膜、エッチング、アニールなど
を行う異種類の複数の処理室を備え、大気から隔離した
雰囲気下で各種のプロセスを一貫して行うことによって
半導体ウエハの汚染防止と、スループット向上を狙った
マルチプロセス装置が提案されている。

【０００３】図５は従来の半導体製造装置の搬送装置と
カセット部を抜粋した平面図である。このような半導体
製造装置への半導体ウエハの供給は、複数の半導体ウエ
ハ12を収納したカセット18を自動搬送装置または人手を
介して行われている。この場合、カセット18内の半導体
ウエハ12が自動搬送中の振動や、半導体製造装置にカセ
ット18を供給する際の振動等の何らかの原因でまちまち
にカセット18から飛び出している事が多い。

【０００４】従来は図５に示すように、カセット18の半
導体ウエハ12の出入り口近傍に、飛び出し検出用のセン
サ26を配していた。カセット18から飛び出している半導
体ウエハ12はそのまま、たとえば一般的にはアーム型と
呼称される搬送装置21のキャリア1上に積載し、所定の
導入室（図示せず）内のステージ（図示せず）に移載し
ていた。

【０００５】また一般に搬送装置21の重力方向のテイー
チングを除く直進と回転方向のテーチングおよび一例と
してカセット18と導入室間の半導体ウエハ12の搬送は次
の工程で行われる。

【０００６】キャリア1をカセット18内に進入させ、カ
セット18の半導体ウエハ12収納中心とキャリア1の積載
中心がおよそ合致する位置を、搬送装置21の原点から見
た第１の番地としてコントローラ（図示せず）に記憶す
る。次いでキャリア1をカセット18から退避するように
直進移動させキャリア1が旋回移動できる位置を第２の
番地としてコントローラに記憶させる。次いでキャリア
1を半導体ウエハ12の移載先のステージに対向する位置
を第３の番地としてコントローラに記憶させる。次いで
キャリア1をステージ上に進入させ、半導体ウエハ12の
中心とステージの中心がおよそ合致する位置を第４の番
地としてコントローラに記憶させる。

【０００７】キャリア1は、テイーチングした第１の番
地であるカセット18の中心位置まで延伸移動を行い、次
いでキャリア1が重力方向上に移動し、カセット18内の
半導体ウエハ12をキャリア1上に移載する。次いでキャ
リア1は第２の番地まで縮退移動を行い、続いて導入室
に対向する第３の番地まで回転移動を行う。その後キャ
リア1を第４の番地である導入室内のステージの中心近
傍位置まで延伸移動を行い、その後、キャリア1を重力
方向に移動することで、キャリア1上の半導体ウエハ12
をステージに移載する。移載後キャリア1を第３の番地
まで縮退移動を行う。以上の工程でカセット18内の半導
体ウエハ12を、半導体製造装置の導入室に搬送する。逆
の工程で導入室の半導体ウエハ12はカセット18へ搬送さ
れる。

【０００８】導入室内のステージに搬送された半導体ウ
エハ12は、真空搬送装置によって処理室に搬送される。
真空搬送装置のキャリア1は半導体ウエハ12の外径を基
準に積載しており、基準を飛び出し検出センサ26の検出
位置すなわち受容する飛び出し量に応じて半導体ウエハ
12の口径より大きくしていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】飛び出し検出センサ26
が半導体ウエハ12の飛び出しを検知した場合、半導体製
造装置の制御部27は搬送不可能と判断し、オペレータに
カセット18の再供給を要求する。この場合当然のことな
がら装置の稼動は停止状態になり、稼働率および信頼性
の低下の一因となるという課題がある。

【００１０】また、飛び出し検出センサ26の検知領域
が、どの程度飛び出した際に検知するかの設定は、真空
搬送装置側のキャリア1の積載径と関連することから、
難しかった。調整が不十分な状態で搬送が行われた場
合、導入室内に搬送された半導体ウエハ12は真空搬送装
置のキャリア1に正常に移載されず、真空搬送過程で半
導体ウエハ12の位置がずれ、落下等の搬送事故の原因と
なるという課題がある。

【００１１】さらに半導体ウエハ12の飛び出し量を想定
し、真空搬送装置のキャリア1の積載径を予め大きくす
ることは、搬送先での半導体ウエハ12の位置ずれも、か
なりの余裕で許容できなければならないという必要が生
じる。このような理由から装置間はもとより複数のカセ
ット18を積載する構成の一台の半導体製造装置において
も、ウエハの飛び出し量のばらつきによる装置間搬送で
の搬送事故が多発している。またこのため装置間自動搬
送の構築が困難であるという課題があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては半導体ウエハの搬送工程を次のよ
うに行う。

【００１３】キャリアが延伸移動する際に半導体ウエハ
の端面を検知する検知手段を、キャリアの積載中心位置
から既知の所望の位置に設ける。キャリアを第１の番地
まで延伸移動させる。キャリアがカセットに進入する際
に、キャリアに設けた検出器が搬出しようとしている半
導体ウエハの端面を検出する。検出時のキャリアの延伸
移動量を駆動源の回転量から、後述する数1を用いて演
算する。

【００１４】上記演算で得られた延伸移動量に既知の半
導体ウエハの半径を加算し、カセット内に収納されてい
る半導体ウエハの中心位置を演算する。次いで第１の番
地と演算したウエハの中心位置との差を比較演算し、キ
ャリアの積載中心位置と搬出しようとしているウエハの
中心位置との差である変位量を求める。次いで第４の番
地を変位量に応じて補正した新しい第４の番地をコント
ローラに記憶させる。

【００１５】キャリアを第１の番地まで延伸移動させ、
カセット内の半導体ウエハをキャリア上に積載した後、
第２の番地まで縮退移動させ、キャリアを移載先のステ
ージに対向する第３の番地まで回転移動させる。上記演
算作業と本キャリアの第３の番地までの移動工程は並行
して行う。次いでキャリアを新しい第４の番地まで延伸
移動させることで、半導体ウエハの中心とステージの積
載中心がおよそ合致する位置に半導体ウエハを移載す
る。

【００１６】逆にステージからカセットへ半導体ウエハ
を移載する工程は、前述してきた工程を逆に採ることで
得られる。すなわち、キャリアをテイーチングした第４
の番地まで延伸移動させ、キャリアに設けた検出器でス
テージ上の半導体ウエハの端面を検出する。この時のキ
ャリアの延伸移動量を駆動源の回転量から数1を用いて
演算し、延伸移動量に既知の半導体ウエハの半径を加算
し、ステージ上のウエハの中心位置を演算する。次いで
第４の番地と演算したウエハの中心位置との差を比較演
算し、キャリアの積載中心位置とステージ上のウエハの
中心位置との差である変位量を求める。次いで第１の番
地を変位量に応じて補正した新しい第１の番地をコント
ローラに記憶させる。キャリアを第４の番地まで延伸移
動させ、ステージ上の半導体ウエハをキャリア上に積載
する。

【００１７】次いでキャリアを第３の番地まで縮退移動
させ、キャリアをカセットに対向する第２の番地まで回
転移動する。上記演算作業はキャリアの第２の番地まで
の移動工程と並行して行う。キャリアを新しい第１の番
地まで延伸移動させることでキャリア上の半導体ウエハ
の中心とカセットの収納中心がおよそ合致する位置に半
導体ウエハを移載する。

【００１８】この操作によって、搬送に要する時間は、
補正せずに搬送する工程と同一の時間で実行でき、さら
に搬送先の積載中心位置に確実に移載できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例を示
すアーム型搬送装置の側面図である。図２は本発明の第
１の実施例を示すキャリアの斜視図であり、図３は本発
明の第２の実施例を示すキャリアの斜視図である。なお
本明細書において、同一符号を用いた部材は、同等の機
能を有する部材であることを示している。

【００２０】本実施例による搬送装置21は、半導体ウエ
ハ12を積載するキャリア1、キャリア1を延伸、縮退、回
転移動動作を行わせる複数の腕からなるアーム部2、ア
ーム部2を駆動する駆動部3、駆動部3を駆動するドライ
バ4a，4b、ドライバ4a，4bを制御するコントローラ5、
キャリア1の延伸移動量を補正する演算部6、ウエハの端
面を検出するセンサ部7から構成される。

【００２１】第１の腕8は駆動源8bに接続されており、
第２の腕10は回転自在な軸受け11を介して第１の腕8と
結合しており、半導体ウエハ12を積載するキャリア1は
回転自在な軸受け11を介して第２の腕10と結合してい
る。第２の腕10の回転軸13と駆動源8aの出力軸14および
キャリア1の回転軸13と第２の腕10の回転軸13には各々
プーリ15が結合しており、各々のプーリ15をベルト16で
結合している。キャリア1の延伸および縮退移動は駆動
源8bを回転させることで得られ、キャリア1の回転移動
は駆動源8aを回転させることで得られる。キャリア1に
はキャリア1の積載中心位置から所定の位置にすなわち
キャリア1の回転軸13から所定の位置に半導体ウエハ12
の端面を検出する透過型の検出センサ17を一対設けてい
る。

【００２２】本実施例では検出の信頼性を向上するため
に透過型の光センサを使用しているが、図３に示す第２
の実施例のように反射型型の検出センサ17または静電容
量型の検出センサを使用しても同様の効果が得られる。

【００２３】図４は本発明による搬送装置を使用した半
導体製造装置の一実施例を示している。この装置は、カ
セット18およびカセット18内に収納されている半導体ウ
エハ12を、ロードロック室内のステージ20に搬入および
搬出する搬送装置21、ロードロック室に隣接し、各種の
処理を行う処理室22、上記処理室22にウエハを搬送する
真空搬送装置23、上記真空搬送装置23を収納する搬送室
24などから構成される。

【００２４】本発明による搬送は以下のように行われ
る。テイーチングは従来と同一の方法で行う。キャリア
1をカセット18の収納中心とキャリア1の積載中心がおよ
そ合致する第１の番地まで延伸移動するようにコントロ
ーラ5からドライバ4bを介して駆動源8bを回転させる。
キャリア1が延伸移動しカセット18へ進入する過程でキ
ャリア1上に設けた検出センサ17が半導体ウエハ12の端
面を検出し、検出信号をセンサ部7へ送る。センサ部7で
は検出センサ17の信号と駆動源8bの回転量を監視してお
り、検出信号を受信した時の駆動源8bの回転量ΘSから
キャリア1の延伸移動量を数2を用いて演算する。

【００２５】数1はアーム型搬送装置21における駆動源8
bの回転角度量Θとキャリア1の延伸移動量Lの関係を示
している。数1において、r1は第１の腕8の関節間の長
さ、r2は第２の腕10の関節間長さ、LSはキャリア1の回
転軸13と検出センサ17の検出位置までの長さである。一
般にアーム型搬送装置21において第１の腕8の長さr1と
第２の腕10の長さr2は等しく、この場合数1は単純化さ
れた数2で表される。

【００２６】

【数１】

【００２７】

【数２】

【００２８】以下本実施例で述べるアーム型搬送装置21
はこの条件に従う。数2から演算した延伸移動量Lに半導
体ウエハ12の半径Rを加算した値が、搬出しようとして
いる半導体ウエハ12の中心までに要する延伸移動量LCと
なり、この延伸移動量LCとコントローラ5から指令され
た第１の番地までのキャリア1の延伸移動量X1とを比較
演算し、数３及び数４により、搬出しようとしている半
導体ウエハ12の中心位置と第１の番地の差である変位量
Xδを演算する。

【００２９】

【数３】

【００３０】

【数４】

【００３１】次に積載した半導体ウエハ12の搬送先であ
る第４の番地を、先に演算した変位量分補正し、新しい
第４の番地としてコントローラ5に記憶させる。補正後
の新しい第４の番地までのキャリア1の延伸移動量に要
する駆動源8bの回転角度量ΘTは数５で求める。ここでX
4は古い第４の番地までのキャリア1の延伸移動量であ
る。

【００３２】

【数５】

【００３３】カセット18に進入する際のキャリア1の延
伸移動量はあらかじめコントローラ5から指令された第
１の番地に従う。従ってキャリア1に積載される半導体
ウエハ12の中心とキャリア1の積載中心は必然的にずれ
た状態となる。キャリア1には、図２または図３に示す
ように、真空吸着機能28を有しているので、半導体ウエ
ハ12の積載位置がずれた状態でも保持できる。

【００３４】次いでキャリア1を第２の番地まで縮退移
動させる。次いでキャリア1をキャリア1が導入室19へ対
向する位置である第３の番地まで回転移動する。前述し
た一連の演算は検出センサ17がウエハを検出した後から
キャリア1を第２の番地、第３の番地まで移動するプロ
セス中に行うことができる。次いでキャリア1を補正し
た新しい第４の番地まで延伸移動するのに要する駆動源
8bの回転角度量ΘT回転駆動する指令をコントローラ5か
らドライバ4bに指令し、キャリア1を導入室19内のステ
ージ20上へ進入させる。この時キャリア1の停止位置
は、テイーチングしたキャリア1の積載中心と導入室19
のステージ20中心位置がおよそ合致する位置ではなく、
キャリア1上に積載している半導体ウエハ12の中心位置
と導入室19内のステージ20中心位置がおよそ合致する位
置で停止する。

【００３５】以上の搬送シーケンスによって、カセット
18内に収納されている半導体ウエハ12の飛び出し量がま
ちまちであっても、キャリア1上に積載する半導体ウエ
ハ12の位置を把握し、搬送先のキャリア1の移動量をテ
イーチングした番地ではなく、新たに演算した新しい番
地にしたがって制御することで、常に半導体ウエハ12の
中心と搬送先の積載中心を限りなく近似させた位置に搬
送することができる。

【００３６】同様に導入室19からカセット18に搬出する
際も逆の操作をすることで行える。この場合、数３およ
び数５においてX4とX1を各々いれかえる必要がある。

【００３７】以上本発明による搬送シーケンスを採るこ
とによって、カセット18内の半導体ウエハ12がまちまち
に飛び出していても、搬送のスループットを損なうこと
なく確実に移載先の中心近傍へ搬送が行えるので、搬送
事故に起因した装置の緊急停止が大幅に削減されること
から、連続運転が可能となり稼働率が向上するととも
に、処理後はカセット18内にそろえて収納することがで
きるので装置の信頼性を大きく向上できる。またウエハ
飛び出しセンサが不要となることから、装置の安価に貢
献できる他、確実で信頼性の高い単一の半導体製造装置
内はもとより、複数の半導体製造装置間で行われる自動
搬送システムの構築が容易となる。さらに検出センサ17
を半導体ウエハ12の有無を検出するウエハセンサとして
の機能を兼用させることで、何らかの原因で移載位置に
あるべき半導体ウエハ12がないことを検出できるので装
置の信頼性をさらに向上できる。

【００３８】本実施例ではアーム型の搬送装置について
記述しているが、搬送装置の形態に左右されるものでは
なく、蛙足型搬送装置についても同様に適用できる。

【００３９】なお本発明による搬送装置の適用は、図４
の実施例に限定されるものではなく、カセット内に収納
されている半導体ウエハを枚葉で搬出、搬入する搬送装
置を用いる半導体製造装置、たとえば電子線描画装置ま
たは半導体研磨装置に適用できる事は当然である。また
披搬送物として半導体ウエハに限定されるものではな
く、たとえば薄膜トランジスタを用いた液晶パネル生産
ラインまたはプラズマデイスプレイ用パネルの生産ライ
ン用の搬送装置としても使用でき、その際は本実施例で
示した効果と同様の効果が得られる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、カセット18内の半導体
ウエハ12の飛び出し量に依存せずに、搬送のスループッ
トを損なうことなく一定位置への半導体ウエハ12の搬送
が可能となる。従って飛び出し検出センサ26が不要とな
り搬送事故に起因する装置の緊急停止が削減されること
から、装置の稼働率および信頼性が向上する。さらに処
理後はカセット18内にそろえて収納することができるの
で単一の半導体製造装置内での搬送システムの構築はも
とより、複数の半導体製造装置間で行われる自動搬送シ
ステムの構築が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の搬送装置の縦断面図。

【図２】本発明の第１の実施例のキャリアの斜視図。

【図３】本発明の第２の実施例のキャリアの斜視図。

【図４】本発明の半導体製造装置の平面図。

【図５】従来の半導体製造装置のカセットと搬送装置を
抜粋した平面図。

【符号の説明】

1…キャリア、2…アーム部、3…駆動部、4a…ドライ
バ、4b…ドライバ、5…コントローラ、6…演算部、7…
センサ部、8…第１の腕、8a…駆動源、8b…駆動源、10
…第２の腕、11…軸受け、12…半導体ウエハ、13…回転
軸、14…出力軸、15…プーリ、16…ベルト、17…検出セ
ンサ 、18…カセット、19導入室、20…ステージ、21…
搬送装置、22…処理室、23…真空搬送装置、24…搬送
室、25…ピン、26…飛び出し検出センサ、27…制御部、
28…真空吸着機能。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金友 正文 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 DA01 DA17 FA01 FA03 FA11 FA12 GA08 GA43 GA47 GA48 JA05 MA06

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被搬送物を積載する少なくとも一つ以上の
   キャリアと前記キャリアを重力方向に対して鉛直方向に
   延伸および縮退および回転移動を行う複数の腕から成る
   アーム部と前記アーム部に動力を伝達する駆動部から構
   成される搬送装置において、前記キャリアの所定の延伸
   移動量を、前記キャリアに積載した前記被搬送物の中心
   位置と前記キャリアの所定の積載中心位置の変位量に応
   じて補正することを特徴とする搬送装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の搬送装置において、前記キ
   ャリアを所定の移動量延伸移動する過程で前記披搬送物
   の端面を検知するセンサを有し、前記センサの検知位置
   から前記キャリアの延伸移動工程後の前記披搬送物の中
   心位置と前記キャリアの所定の積載中心位置の変位量を
   演算する演算回路と、前記変位量に応じて前記キャリア
   の所定の延伸移動量を補正する補正手段からなることを
   特徴とする搬送装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の搬送装置において、前記キ
   ャリアを第１の所定の移動量延伸移動し前記被搬送物を
   前記キャリアに受け取る第１の工程と、前記キャリアを
   第２の所定の移動量縮退移動する第２の工程と、第３の
   所定の移動量前記キャリアを回転移動する第３の工程
   と、前記キャリアを第４の所定の移動量延伸移動し、前
   記被搬送物を前記キャリアから搬送先に移載する第４の
   工程からなり、前記第４の工程は、前記第１の工程で前
   記披搬送物の端面を前記センサにて検知し、前記第２の
   工程および前記第３の工程間に前記変位量の演算および
   前記第４の所定の移動量の補正を行い、補正した前記第
   ４の所定移動量を前記キャリアを延伸移動することで、
   前記被搬送物を搬送先に移載する工程からなることを特
   徴とする搬送装置。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか記載の搬送装置
   を具備し、前記被搬送物が半導体基板であることを特徴
   とする半導体製造装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の半導体製造装置において、
   所定の位置に配される少なくとも一つ以上の半導体基板
   を複数収納可能なカセットと、前記カセット内の少なく
   とも一つ以上の前記半導体基板を処理する処理台を備え
   たことを特徴とする半導体製造装置。
6. 【請求項６】請求項１から３のいずれかに記載の搬送装
   置において、前記キャリア上の被搬送物の有無を検出す
   る検出機能を具備することを特徴とする搬送装置。
7. 【請求項７】請求項４または５に記載の半導体製造装置
   において、前記処理を行う手段として、所望のガスを使
   用し半導体基板に所望のパターンを形成する手段、常温
   以外の温度雰囲気にて前記半導体基板の処理を行う手
   段、所望のパターンの自己成長させる手段、所望のパタ
   ーンの除去または加工を行う手段、所望のパターンの堆
   積加工を行う手段、半導体基板を平坦化する手段の少な
   くともいずれかの手段を具備することを特徴とする半導
   体製造装置。