JP2505915B2 - 基板搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄板状の基板を負圧吸着して搬送する基板
搬送装置、特には半導体素子製造用露光装置等におい
て、マスク（レチクル）やウエハ等の基板を負圧吸着し
て搬送する基板搬送装置に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体素子の製造に用いられる露光装置として、所謂
ステッパと呼ばれる装置が知られている。半導体素子製
造用ステッパは、半導体ウエハを投影レンズ下でステッ
プ移動させながら、マスク（レチクル）上に形成されて
いるパターンの像を投影レンズで縮小し、１枚のウエハ
上の複数箇所に順次露光して行くものである。

このようなステツパを含む露光装置（半導体素子製造
装置）では、マスクやウエハ等の基板を負圧により吸着
保持し、吸着保持された基板をロボットハンドにより搬
送している。また、このような露光装置において、基板
を搬送する搬送装置では、基板の保持確認を吸着圧力を
測定することにより行なったり、吸着圧力の変化を測定
圧力と元圧との差が所定値を越えた場合に信号を発する
所謂差圧センサーを使用して検出するということが行な
われている。

〔発明が解決しようとしている課題〕

このような露光装置で処理される半導体素子、特にDR
AMは1M（メガ）ビットから4M（メガ）ビット、更には10
M（メガ）ビットへと高集積化が進み、線幅も微細化さ
れると同時に半導体素子個々もも大型化している。この
大型化のため１枚のウエハ上の半導体素子の数は低下す
る。しかしながら、半導体素子の価格は、処理能力やメ
モリー容量に比例して上昇するものではないのが現実で
ある。従って、露光装置にはより細い線幅、より高精度
の位置合わせのみでなく、生産性を向上させる為、より
高いスループットも要求されている。

ここで、露光装置のスループットを向上させる為に
は、基板、例えばウエハの搬送部においても、スループ
ットを向上させる必要がある。また、特にステッパのウ
エハ搬送部において、上述したように半導体素子個々の
大型化のため１枚のウエハ上の半導体素子の数が低下
し、更には露光照明部の改良等により本体側の処理時間
が短くなり、ウエハの供給及び回収速度はもとより、ウ
エハカセットからウエハを取り出してプリアライメント
を終了させ、トップステージに受け渡せる状態までの時
間を短縮する必要がある。

ウエハ搬送部のスループットを向上させるには、アク
チュエーター等をより高速で動作させる事が必要とな
る。しかしながら、ウエハは非常に破損し易く、また大
口径化の為に取り扱いは非常に困難になってきており、
特にウエハハンドリングにおいては非常に注意が必要に
なってきた。

しかしながら、基板搬送装置において、基板の吸着確
認を吸着部分の圧力のみを測定する絶対圧測定で行う方
法では、負圧源からの元圧が非常に高い場合には、不完
全な吸着状態においても、測定圧力が絶対圧の規格を満
足してしまえば、正常と見なして基板の搬送動作を開始
してしまい、基板を落下させたり破損するという問題が
生じる。これに対し上述の記絶対圧の規格を高い圧力に
設定すると、装置へ供給されている元圧が低下した場
合、それが充分搬送に耐えうる圧力であっても基板吸着
エラーとなり、完全なダウンタイムになってしまい生産
性を低下させてしまう。また、基板吸着部分の圧力と元
圧を単に比較するだけの方法では、元圧の低下時におい
ても正常と判断され、基板の搬送が通常と同様に行なわ
れるという問題が生じた。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、そ
の目的は、基板を落下させたり破損させることのない基
板搬送装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を達成するために、本発明の基板搬送装置
は、基板を負圧吸着するためのフィンガーを持つロボッ
トハンドと、負圧源から前記フィンガーに負圧を提供す
るための負圧供給路中で負圧供給口付近の負圧を測定す
る第１圧力センサと、前記負圧供給路中で前記フィンガ
ー付近の負圧を測定する第２圧力センサと、前記基板を
前記フィンガーに吸着する際の前記第１及び第２圧力セ
ンサの測定結果に応じて前記ロボットハンドの移動速度
を制御する制御手段を有している。また、前記制御手段
は、前記測定結果に応じて前記ロボットハンドに、前記
基板を前記フィンガーに受渡す動作を再度繰返させた
り、前記基板の次の基板を前記フィンガーに受渡す動作
を行なわせたりしている。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示した実施例に基づいて詳細に説
明する。

第１図は本発明の基板搬送装置を適用した半導体製造
用の露光装置（ステツパ）の一例を示す側面図、第２図
は第１図の装置のウエハの流れを示す上面図である。こ
れらの図において、１はレチクルパターンを有するレチ
クル（原板）２を照明する照明部、３はレチクルパター
ンをウエハ（基板）14上に縮小投影する投影レンズ、４
はウエハ14を載置するトップステージ、５はトップステ
ージ４を載置するXYステージ、６はXYステージをはじめ
とする装置全体を載置しているベース定盤、７はベース
定盤６を支持し、装置全体の姿勢を保つと共に、装置全
体の振動を抑制するために複数設けられたエアマウント
である。レチクル２は不図示のレチクルステージにより
図の位置に保持され、X,Y,θの各方向に移動可能とされ
ている。また、トップステージ４は載置しているウエハ
14をθ方向に回転させる機能を有している。

第２図を参照して、８はウエハ14をトップステージ４
に載置させるためのロボットハンド、９はトップステー
ジ４にウエハ14を載置させる前に、ウエハ14の外形測定
によりオリフラや中心位置等を合せておくプリアライメ
ントステージ、10は露光処理を終了したウエハ14をトッ
プステージから回収するロボットハンド、11は処理前の
ウエハをいれておくウエハカセット、12は処理後のウエ
ハをいれておくウエハカセット、13はロボットハンド8,
10やプリアライメントステージ９をはじめとするウエハ
搬送部を支持する支持部である。支持部13はベース定盤
６に取り付けられている。

次に、この装置におけるウエハ搬送の流れを述べる。
ウエハカセット11に収納されているウエハ14は、先ず不
図示のロボットハンドによりプリアライメントステージ
９に載置される。プリアライメントステージ９ではウエ
ハ14のオリフラ及び外周を検知して、ウエハ14がトップ
ステージ４に載置されたとき、オリフラが所定の方向と
なり、且つその外周が所定の位置となるようにプリアラ
イメントを行う。プリアライメントが終了したウエハ14
は、予め所定の位置に来ているトップステージ４にロボ
ットハンド８によって載置される。トップステージ４に
載置されたウエハ14は、不図示のアライメントシステム
を介して最終的にアライメントされ、露光が開始され
る。

ウエハ14のステツプアンドリピート露光が終了した
後、ウエハ14はXYステージ５によりウエハ回収位置に移
動され、ロボットハンド10によりトップステージ４から
回収される。そして、この後、不図示のロボットハンド
によりウエハカセット12に収納される。

この露光処理中には、次のウエハ14がウエハカセット
11より取り出され、プリアライメントされ、トップステ
ージ４上へ何時でも供給可能な状態まで進められ、待機
している。そして、トップステージ４上にあるウエハ14
が露光処理終了後回収されると、次のウエハ14が直ちに
トップステージ４上に供給されるという動作が繰り返さ
れる。

第３図は本発明の基板搬送装置の一実施例を示すブロ
ック図で、この図はウエハハンドリング用ロボットハン
ド８、またはハンド10への負圧配管系を示している。ま
た、第４図は第３図の実施例の圧力センサ24,26の出力
に基づいた判断を説明するためのグラフである。

第３図において、20はウエハ14を吸着し搬送する為の
フィンガーで、第１図のハンド８、またはハンド10に設
けられている。以下の説明では、ハンド８に設けられて
いる場合を例にして説明する。21はフィンガー20の吸引
口31に真空源32で発生されている負圧を送るためのホー
ス、22はホース21の途中に設けられ、真空源32からの負
圧をフィンガー20へ与えたり遮断するための電磁弁、23
は電磁弁22をドライブするドライバである。

24はフィンガー20に送られている負圧のフィンガー20
付近での圧力を測定し、測定圧力をアナログ電気信号に
変換する圧力センサ、25は圧力センサ24からの電気信号
をデジタル信号に変換するA/D変換器、26はフィンガー2
0に送られている負圧の電磁弁22より手前の圧力、即ち
元圧を測定し、測定圧力をアナログ電気信号に変換する
圧力センサ、27は圧力センサ26からの電気信号をデジタ
ル信号に変換するA/D変換器で、30はフィンガー20を移
動させるためのアクチュエータであるところのモータ、
31はモータ30をドライブするためのドライバ、32はドラ
イバ31を制御するためのコントローラである。40は上位
からの動作指令によりA/D変換器24,27からのデジタル信
号を取り込み、フィンガー20が適切な動作を行うようコ
ントローラ32に指令を与えるためのCPUであり、CPU40は
電磁弁22の動作を制御するためにドライバ23に対しても
駆動指令を出力する。

第４図は圧力センサ24,26の測定圧力（出力信号）を
それぞれ縦軸、横軸を取ったもので、CPU40によりコン
トローラ32に対し与える指示の判断基準を示している。
この図において、101は圧力センサ24,26の測定圧力が一
致している状態を示す直線である。即ち、圧力センサ2
4,26の測定圧力の関係が、この直線101上にある時に
は、フィンガー20にウエハ14が負圧のリークなく吸着さ
れていることになる。

102,103,104,105,及び106は、圧力センサー24,26の測
定圧力の状態により分類したエリアである。エリア103
はリークが非常に少ない状態を示し、以下「完全吸着エ
リア」と呼ぶ。エリア102はフィンガー20にウエハ14が
乗っていない状態、即ち完全にリークしている状態を示
し、以下「ウエハ無しエリア」と呼ぶ。エリア104は比
較的リークが多い状態を示し、以下「第１不完全吸着エ
リア」と呼ぶ。エリア105はリークが非常に多い状態を
示し、以下「第２不完全吸着エリア」と呼ぶ。エリア10
6は真空源32からの元圧が低い状態を示し、以下「元圧
異常エリア」と呼ぶ。次に、この実施例におけるウエハ
搬送について述べる。先ず、CPU40の指令によりモータ3
0が動作し、フィンガー20がウエハ14を取れる状態（フ
ィンガー20にウエハ14が乗っている状態）まで動作を行
なった後、CPU40はドライバ23に指令を与え、電磁弁22
をONしフィンガー20の吸引口31に負圧が到達するように
する。ここで、CPU40は圧力センサ24の値が安定したら
圧力センサ24,26の測定圧力（電気信号）を読み取り、
圧力センサ24,26の測定圧力の関係が、第４図に示すエ
リア102〜106のどのエリアの状態であるかを判断し、各
エリア102〜106に対応する以下の動作を行なわせる。

（１）ウエハ無しエリア102の時：フィンガー20上にウ
エハ14が無いと判断し、コントローラ32に指令を出して
モータ30を駆動し、フィンガー20をウエハカセット11か
ら取出されたウエハ14を受取る位置に再度行かせる。

（２）完全吸着エリア103の時：ウエハ14がフィンガー2
0に確実に吸着されたと判断し、コントローラ32に指令
を出してモータ30を駆動し、フィンガー20を所定速度で
次の処理のための位置に移動する。

（３）第１不完全吸着エリア104の時：ウエハ14はフィ
ンガー20の上にあるが、ウエハ14のそり等により吸着状
態が悪いとし、フィンガー20の移動速度を（２）の場合
に比較して十分遅い速度で、且つ動作によりウエハ14を
フィンガー20より落下したり、ウエハ14を破損しない速
度で（２）の場合と同様の次の処理に進む。

（４）第２不完全吸着エリア105の時：ウエハ14はフィ
ンガー20の上にあるが、ウエハ14のそり等により吸着状
態が非常に悪いと判断し、CPU40は装置外部に警報を発
すると共に、次のウエハ14を処理するようにコントロー
ラ32に指示を与える。

（５）元圧異常エリア106の時：真空源32からの元圧が
異常に低下しており、フィンガー20によるウエハ搬送は
不能と判断し、CPU40は装置外部に警報を発すると共
に、一切の搬送を停止して元圧が回復するのを待つ。

ここで、（３）や（４）の場合には、CPU40は、電磁
弁22をOFFし、次にフィンガー20を一度ウエハ14より遠
ざけてから再度フィンガー20がウエハ14を取れる状態に
復帰させ、この後電磁弁22をONするという、所謂リトラ
イを行う様にしても良い。これによれば、不完全吸着が
ゴミ等の異物を挟んだことにより生じた場合は、回復す
る可能性がある。

第５図は本発明の他の実施例を示すブロック図、第６
図は第５図の実施例の動作を示すフローチャートであ
る。

第５図において、24,26は第３図の実施例に示された
圧力センサ、51,52,53はそれぞれ固定の基準値を示す信
号を発生する基準信号発生器、54は圧力センサ24と基準
信号発生器51のそれぞれからの信号を比較してON/OFF信
号を出力する比較器、55は圧力センサ24と基準信号発生
器52のそれぞれからの信号を比較してON/OFF信号を出力
する比較器、56は圧力センサ26と基準信号発生器53のそ
れぞれからの信号を比較してON/OFF信号を出力する比較
器である。また、57,58は圧力センサ26の信号を固定さ
れた比率で比例分配する分配器、59は圧力センサ24と分
配器57のそれぞれからの信号を比較してON/OFF信号を出
力する比較器、60は圧力センサ24と分配器58のそれぞれ
からの信号を比較してON/OFF信号を出力する比較器、61
は比較器54,55,56,59,60からの信号を取り込み、その信
号を処理して不図示のアクチュエータを制御するための
指令を出力するシーケンサである。

第４図を参照して、基準信号発生器51は圧力センサ24
の測定圧力における第２不完全吸着エリア105の上限値
と等価の信号を発生するものであり、比較器54はこれに
より圧力センサ24の測定圧力が第２不完全吸着エリア10
5の上限値に対して高いか低いかを判断する。基準信号
発生器53は圧力センサ26の測定圧力における元圧異常エ
リア106の上限値と等価の信号を発生するものであり、
比較器56はこれにより圧力センサ26の測定圧力が元圧異
常エリア106の上限値に対して高いか低いかを判断す
る。

分配器57は、圧力センサ24の測定圧力におけるウエハ
無しエリア102の上限値と等価の信号を、圧力センサ26
の測定圧力信号を比例分配することにより発生させる。
これにより、比較器59は圧力センサ24の測定圧力がウエ
ハ無しエリア102の上限値、即ち第２不完全吸着エリア1
05の下限値に対して高いか低いかを判断する。また、分
配器58は、圧力センサ24の測定圧力における第１不完全
吸着エリア104の上限値と等価の信号を、圧力センサ26
の測定圧力信号を比例分配することにより発生させる。
比較器60はこれにより圧力センサ24の測定圧力が第１不
完全吸着エリア104の上限値、即ち完全吸着エリア103の
下限値に対して高いか低いかを判断する。

基準信号発生器52は、圧力センサ24のノイズレベルよ
り僅かに高い基準信号を発生するものであり、比較器55
はこれにより圧力センサ24の測定圧力が大気圧か負圧が
ある状態かどうかを判断する。

次に、この実施例の動作を第６図に沿って述べる。先
ず、ステップ201において、シーケンサ61は不図示のア
クチュエータを駆動し、ウエハ吸着搬送用のフィンガー
20上にウエハ14が乗るようにフィンガー20を移動する。
この移動が終了すると、ステップ202において、第３図
に示す電磁弁22をONして吸着用負圧をフィンガー20に送
る。ステップ203では、電磁弁22をONした後、負圧が充
分フィンガー20に到達するまでの時間、次の動作をウエ
イト状態とする。

ステップ204では、比較器56の出力により真空源32か
らの元圧が所定の圧力以上であることをチェックする。
所定の圧力以下の場合、即ち負圧が所定圧力に達してい
ない場合、NO側のステップ205に進み、装置外部に元圧
異常を知らせ、元圧が正常になるのを待つ。元圧が所定
の圧力以上である場合は、即ち負圧が所定圧力に達して
る場合、ステップ206に進み、ステップ205により警報ON
が実行されている場合は警報をOFFし、そうでない場合
は、そのままステップ207に進み、ウエハ14の有無を確
認する。

比較器59の出力により、ウエハ14がフィンガー20上に
無いと判断された場合は、NO側へ進み、リトライや次の
ウエハがあるべき場所へフィンガー20を移動させる。ウ
エハ14がフィンガー20上にあると判断された場合は、YE
S側へ進みステップ208で比較器60の出力により完全吸着
かどうかの判断をする。完全吸着であれば、YES側へ進
みステップ209の通常搬送を行わせる。

不完全吸着であればNO側へ進み、ステップ210で比較
器54の出力により不完全吸着の度合い、即ち第２図の第
１不完全吸着エリア104か第２不完全吸着エリア105かの
判定を行う。第１不完全吸着エリア104側であればYES側
へ進み、ステップ211でウエハ14を破損しないよう安全
で且つ通常に比べて低速での搬送を行う。第２不完全吸
着エリア105であればNO側に進み、ステップ212で装置外
部に吸着異常を知らせ、更にリトライや次のウエハがあ
るべき場所へフィンガー20を移動させる。

ウエハ14を吸着したフィンガー20を移動した後、フィ
ンガー20から次の工程にウエハ14を受渡す場合、シーケ
ンサ61は、電磁弁22をOFFした後、比較器55の出力によ
りウエハ14の吸着が確実にOFFされていることをチェッ
クし、それからフィンガー20を受渡しのために下降動作
させる。これは、電磁弁22をOFFしても電磁弁トラブル
等により、ウエハ14がフィンガー20に吸着されたままで
いる可能性があり、この場合、上記下降動作を行うとウ
エハ14を破損してしまうからである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、基板吸着圧力
と元圧との関係に応じて基板の搬送速度を最適に制御す
ることができるので、基板搬送装置において、基板の破
損や装置のダウンタイムの減少を図ることができる。

このことにより、本発明を半導体露光装置のウエハ搬
送装置に適用した場合には、半導体素子の生産性を向上
させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される半導体製造用の露光装置の
一例を示す図、第２図は第１図の装置の上面図、第３図
は本発明の基板搬送装置の一実施例を示す図、第４図は
第３図の実施例の圧力判定基準を示す図、第５図は本発
明の基板搬送装置の他の実施例を示す図、第６図は第５
図の実施例の動作を示すフローチャートである。 8,10…ロボットハンド,20…フィンガー,21…ホース,22
…電磁弁,24,26…圧力センサ,26…CPU,30…モータ,32…
真空源．

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板を負圧吸着するためのフィンガーを持
   つロボットハンドと、負圧源から前記フィンガーに負圧
   を供給するための負圧供給路中で負圧供給口付近の負圧
   を測定する第１圧力センサと、前記負圧供給路中で前記
   フィンガー付近の負圧を測定する第２圧力センサと、前
   記基板を前記フィンガーに吸着する際の前記第１及び第
   ２圧力センサの測定結果に応じて前記ロボットハンドの
   移動速度を制御する制御手段を有することを特徴とする
   基板搬送装置。
2. 【請求項２】前記制御手段は、前記測定結果に応じて前
   記ロボットハンドに、前記基板を前記フィンガーに受渡
   す動作を再度繰返させる請求項１記載の基板搬送装置。
3. 【請求項３】前記制御手段は、前記測定結果に応じて前
   記ロボットハンドに、前記基板の次の基板を前記フィン
   ガーに受渡す動作を行なわせる請求項１記載の基板搬送
   装置。