JPH02271643A - ウエハ搬送装置 - 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、半導体ウェハに対しプラズマＣＶ　Ｄ。

エンチングなどの処理を施す半導体製造装置に組み込ん
で使用するウェハ搬送装置に関する。

〔従来の技術〕

真空準備室内に置かれたウェハカセットと真空準備室に
隣接するプロセス反応室の室内に装備したウェハステー
ジとの間で、ウェハを一枚ずつ受け取り、搬送、受け渡
し操作するウェハ搬送装置として従来より様々な装置が
既に実用化されている。また、その−例としてウェハを
水平姿勢に受容保持する短冊板形のウェハホルダをハン
ドとして取付けたロボットとしてのハンド駆動機構を真
空準備室の室内に配備し、該ハンド駆動機構の操作によ
りウェハホルダをウニバカセントとプロセス反応室の間
で前進、後退、昇降、水平旋回移動してウェハの受け取
り、ＷＩ送、受け渡しを行うようにしたものが例えば特
開昭６３−２３３３２゜実開昭６３−１５２２４４など
で公知である。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、前記のウニノー搬送装置でウニ／％の受け取
り、搬送、受け渡しを正確、高速で操作するには、機能
面で次記の点が重要課題となる。

（１１ウエハの受け取り、受け渡しの際に、ウエノ＼が
ウェハホルダ上に指定したセンタ位置に正しく位置決め
して受容保持されること。

（２）ハンド駆動機構の操作でウェハホルダを移動する
際に、その起動、停止に伴う慣性力でウエノ１の受容位
置が不用意にずれ動かないこと。

かかる点、従来の装置では、前記の＋１１項に関しては
ウェハホルダの上面に溝内径をウエノ１の外径寸法に合
わせたウェハ保持用の凹溝、ないしストッパを設け、ま
た（２）項に関してはうエバホルダの上面に摩擦抵抗の
大きな材料用いたウエノ１の滑り止め用バンドを備える
などして対処している。

しかしながら、ウェハカセット内に並べて収容されたウ
ェハは、カセットからの取り出し方向には拘束されてな
いために、カセットを真空準備室内に搬入、セットする
際の僅かな姿勢の乱れでウェハが多少飛び出すなどして
必ずしも正規の位置に収容されてない場合が多々ある。

したがって、この状態のままカセット内にウェハホルダ
を挿入し、下方からウェハをすくい上げて受け取るとす
ると、ウェハがウェハホルダ上で指定したセンタ位置に
正しく載らず、不安定な姿勢のまま取り出されることに
なる。このために次の搬送行程の途中でウェハが不測に
ウェハホルダから脱落したり、運よく脱落しなくても次
の工程で相手側のステージヘウエハを受け渡す際に正し
い位置に移載することができないと言った搬送トラブル
、受け渡しミスが発生する。なお、ハンド駆動機構は通
常のロボットと同様に、ハンドであるウェハホルダの位
置データを基に自動運転制御される。

また、ウェハホルダに滑り止め用パッドを備えたもので
も、搬送速度を高速にすると、前進、後退、水平旋回の
起動、停止時に働く慣性力でウェハがウェハホルダの上
で不用意にずれ動くおそれがある。しかもウェハの載置
位置が正規の位置からずれると前記のように相手側のス
テージに対し正しい位置に受け渡すことができなくなる
問題があり、したがってウェハを低速搬送しなければな
らず、結果としてウェハ搬送のスルーブツトが低下する
。

本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、従来
装置を改良することにより、ウェハの位置決め精度が高
く、かつ搬送トラブルのおそれなしにウェハを高速搬送
できるようにしたウェハ搬送装置を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明のウェハ搬送装置は
、前後、昇降、水平旋回の自由度を持つハンド駆動機構
に取付けたウェハホルダに対し、その上面倒に溝内径が
ウェハの外径とほぼ一敗するウェハ受渡用の凹溝部、お
よびウェハ外径よりも一回り大きなウェハ受取用の凹溝
部を階段状に並べて成形するとともに、前記ハンド駆動
機構に並置してその動作領域内に、ウェハホルダ上に受
容されたウェハを前記のウェハ受渡用凹溝部に対し中心
位置決めするセンタリング機構を配備し、ウェハ受け取
り後の搬送工程の途上で、ウェハホルダに対するウェハ
の受容位置をセンタリング機構の中心位置決め操作によ
り修正して受渡用凹溝部内に保持させるよう構成したも
のである。

〔作用〕

上記の構成で、ハンド駆動機構、センタリング機構はプ
ロセス反応室と真空仕切弁を介して隔離された真空準備
室内に配備されている。また、センタリング機構は、ウ
ェハの外径に対応した円弧状の周壁を有する２個のセグ
メントに分割されたステージと、各セグメントをステー
ジのセンタに対して左右に開閉する駆動部とを組合せた
ものであり、ハンド駆動機構の側方に並べてその動作領
域内に設置されている。そして、待機時にはステージの
各セグメントが左右に開いて後退位置しており、センタ
リング操作の際に各セグメントを待機位置からセンタに
向は引き寄せ、ステージ上に載っているウェハをセグメ
ントの周壁の間に抱え込むようにしてウェハをハンドリ
ング機構のセンタに中心位置決めさせる。

次にウェハをカセットから一枚ずつ取り出してプロセス
反応室内のウェハステージに受け渡す場合の搬送動作に
ついて述べる。真空準備室内でカセットからウェハを取
り出す際には、まずノ＼ンド駆動機構の前進操作でウェ
ハホルダをカセット内に挿入し、続く上昇操作でウェハ
をすくい上げてウェハホルダに受容させる。この場合に
カセット内でのウェハ収容位置が正規の位置より多少ず
れていても、この収容位置のずれ分をカバーして溝内径
の大きなウェハ受取用凹溝部にウェハが確実に載って受
容保持される。

次に、ウェハホルダをカセットより引出した上で続く旋
回操作によりウェハホルダを前記のセンタリング機構に
移動し、かつウェハホルダに形成したウェハ受渡用凹溝
のセンタをハンドリング機構のセンタ位置に合わせた上
で、ウェハホルダを下降操作してウェハを一旦センタリ
ング機構のステージ側に受け渡す、ここでステージのセ
グメントを待機位置からセンタに向けて引き寄せるよう
に閉じると、この過程でステージのセグメントが左右よ
りウェハを抱え込み、ウェハの中心がセンタリング機構
のセンタと一致するように中心位置決めされる。したが
ってこの位置でウェハホルダを上昇操作し、かつセンタ
リング機構のステージを開放してウェハをセンタリング
機構から受け取ると、必然的にウェハはウェハ受渡用凹
溝内に正しく収まって受容保持されることになる。

そして、前記のセンタリング操作が済むと、次の工程で
ハンド駆動機構の操作でウェハホルダが真空仕切弁を通
じてプロセス反応室内に搬入され、続くウェハホルダの
下降操作によりウェハが室内に配備したウェハステージ
に受け渡しされる。しかも、この搬送過程では、ウェハ
外径とほぼ同一寸法に設定したウェハ受渡用凹溝内に収
まって拘束保持されているので、搬送途上で不用意にウ
ェハの受容位置がずれたり、脱落したりする搬送トラブ
ルのおそれはなく、さらにプロセス反応室内のウエハス
テージヘウエハを受け渡す際には、高い位置決め精度で
確実にウェハを移載することができる。

なお、プロセス反応室内でウェハ処理した後にウェハを
回収してカセットに戻す際には、前記した搬送動作と逆
な順序で操作することにより、前記と同様に搬送トラブ
ルのおそれなしにウェハをカセット内に正しく収容する
ことができる。

〔実施例〕 第１図、第２図は本発明実施例によるウェハ搬送装！全
体の構成図、第３図（ａｌ、（ｂｌはウェハホルダの構
造図、第４図Ｔａｌ〜（ｄ）はウェハと各部品との間の
寸法関係を表した図である。

まず、第１図、第２図において、１は真空準備室、２は
プロセス反応室、３は真空準備室ｌとプロセス反応室２
との間を隔離する真空仕切弁、４はウェハカセット、５
はカセット４の内部に収容されているウェハ、６はウェ
ハホルダ、７はウェハホルダ６を取付けたハンド駆動機
構、８はセンタリング機構である。

ここで、前記のプロセス反応室２の内部には、高周波電
′Ｉｘ２１に接続されたカソード電極２２、カソード電
極２２に対向するアノード電極を兼ねた上下動式のウェ
ハステージ２３、ウェハステージ２３を貫通して固定配
備した複数本からなるウェハ支持ピン２４などがｖｔＵ
ｆＩされている。また、ウェハカセット４は、前面を開
放した多段式の棚容器でその内部には複数枚のウェハ５
が上下段に並べて所定ピッチおきに収容されている。な
お、カセット４は真空準備室１の開閉扉１１より室内に
搬入し、所定の位置にセツティングされる。

一方、ウェハホルダ６は、第３図（Ａ）、（ｂｌに示す
ように平面が長方形である段付き板であり、その段付き
基部６１の前方域で上面倒にはウェハ受渡用の凹溝部６
２．ウェハ受取用の凹溝部６３が階段状に並べて形成さ
れている。ここで、ウェハ５の外径をｄとして、前記し
た凹溝部６２の溝内径Ａはウェハ外径ｄとほぼ同じ（Ａ
≧ｄ）、凹溝部６３の溝内径Ｂは凹溝部６２より一回り
太きく　　（Ｂ＞Ａ）定めである。また凹溝部６２．６
３の溝深さはそれぞれウェハ５の厚さ寸法と同程度とし
、段付き基部６１の厚みは先記したウェハカセット４に
おけるウェハ５の配列ピッチよりは小に定めである。ま
た、ハンド駆動機構７は、前後、上下、水平旋回の方向
に自由度を持ったメカニカルパンタグラフ型ロボットで
あってウェハカセット４の前方に配備されており、その
パンタグラフアーム７１の先端に先記したウェハホルダ
６が取付けけある。

また、センタリング機構８は、ウエノ＼５の外径に対応
した円弧状の周壁を有する２個のセグメント８１．８２
に分割されたステージと、各セグメント８１、８２をス
テージのセンタに対して左右方向に開閉するねし機構８
３と駆動モータ８４からなる駆動部とを組合せたもので
あり、前記したハンド駆動機構７の側方に並べてその動
作領域内に並置配備されている。なお、第１図ではセン
タリング機構８がハンド駆動機構７の後方に並べて描か
れているが、実際の配置は第２図に示すようにハンド駆
動機構７の側方に位置している。かかるセンタリング機
構８は、待機状態でステージの各セグメント８１、８２
が左右に開いて後退位置しており、センタリング操作の
際に各セグメント８１．８２を待機位置から中央に引き
寄せるように閉じると、ステージ上に載っているウェハ
がセグメントの周壁の間に抱え込まれてハンドリング機
構８のセンタに中心位置決めされる。

次に、第４図で先記したウェハホルダ６、センタリング
機構のステージセグメント８１．８２．プロセス反応室
内のウェハステージ２３の各部品とウェハ５との寸法関
係を表す０図中、ウェハ５の外径をｄ、ウェハホルダ６
における受渡用凹溝部６２の溝内径をＡ１受取用凹溝部
６３の溝内径をＢ、センタリング機構のセグメント８１
．８２が開いた状態でのステージの差し渡し寸法をＣ，
プロセス反応室内のステージ２３の凹溝内径をＤとして
、各部品の寸法がｄ≦Ａ＜Ｄ＜Ｂ＜Ｃとなるよに定めで
ある。

上記構成によるウェハ搬送装置の搬送動作は次のように
行われる。まず、カセット４からウェハ５を取り出して
プロセス反応室２のウェハステージ２３に受け渡す場合
の搬送操作について述べると、カセット４に収容された
ウェハ５に対し、ハンド駆動機構７の前進操作でウェハ
ホルダ６がウェハ５の下面に挿入される。この場合に、
ウェハ５の収容位置がカセット４より多少突出している
場合には、ウェハホルダ６の段付き基部６１の前端面に
当たってカセット内に押し戻される。続いてウェハホル
ダ６をウェハ受け取り位置に位置決めした後に上昇操作
し、ウェハ５をすくい上げてウェハホルダ６の受取用凹
溝部６３に受容させる。この場合に、受取用凹溝部６３
の溝内径Ｂはウェハ外径ｄより大きいので、ウェハ５の
収容位置が多少ずれていても支障なくウェハホルダ６へ
確実に移載される。

次にウェハホルダ６を後退操作してカセット４から完全
に抜き出した後、水平旋回操作によりつ工゛ハホルダ６
をセンタリング機構８に移動し、かつセンタリング機構
８のセンタ位置にウェハホルダ６で指定したウェハ受渡
用凹溝部６２のセンタを合わせるように位置決めしたと
ころで、２分割したステージセグメント８１と８２との
間に下降してウェハ５をセンタリング機構８のステージ
側に一旦受け渡す、この場合に、第４図で述べたように
寸法ＣＡＢの関係にあるので、ウェハ５はウェハホルダ
６からセンタリング機構８のステージ側に確実に載り移
る。続いてセンタリング機構８のステージセグメント８
１．８２を中央に引き寄せるように閉じると、ウェハ５
はセンタリング機構のセンタ。

つまりウェハホルダ６における凹溝部６２のセンタと合
致するように中心位置決めがなされる。したがって、次
にウェハホルダ６を上昇操作し、さらにセンタリング機
構８のステージセグメント８１８２を開放すれば、ウェ
ハ５はセンタリング機構８からウェハホルダ６に移載さ
れ、同時にウェハ５がウェハ受渡用の凹溝部６２へ確実
に収まるように受容されることになる。

これにより、カセット４から取出したウェハ５の受容位
置がウェハホルダ６の凹溝部６２から外れていても、続
くセンタリング操作により受容位置が修正され、ウェハ
５はウェハホルダ６に対してあらかじめ指定したセンタ
位置に正しく位置決めされることになる。

次にハンド駆動機構７の前進操作により、ウェハホルダ
６は真空仕切弁３を通じてプロセス反応室２内に搬入さ
れ、続く下降操作でウェハ５を室内に配備したウェハ支
持ピン２４の上に移載した後に室外に退避移動される。

一方、ウェハホルダの室外退避後に真空仕切弁３を閉じ
た上で、ウェハステージ２３を上昇湿作すれば、ウェハ
５が支持ピン２４からステージ２３に移載される。この
場合にステージ２４の凹溝内径りはウェハホルダ６の凹
溝部６２の溝内径Ａに対してＤ＞Ａの関係にあり、した
がって支持ピン２４の上に載っているウェハ５は受け渡
しミスなしにステージ２３へ確実に移載される。

この状態で、次にプロセス反応室２をＩ　Ｔｏｒｒ程度
の真空圧力に保持しつつ、図示していないガス供給系か
ら反応ガスを導入し、カソード電極２２とアノード電極
を兼ねたステージ２３との間に高周波電Ｒ２１から高周
波電圧を印加してプラズマを発生させ、ウェハ５にプラ
ズマＣＶＤ、あるいはプラズマエツチング処理を行う、
処理終了後はステージ２３を下降してウェハ５を再び支
持ピン２４の上に移載するとともに、一方では真空仕切
弁３を開いて室外に待機しているウェハホルダ６を室内
に搬入し、ウェハ５を支持ピン２４からすくい上げて受
け取る。この場合に、ウェハホルダ側のウェハ受取用凹
溝部６３の溝内径Ｂはステージ２３の溝内径りに対して
Ｂ＞Ｄの関係にあるので、ウェハ５はウェハホルダ６へ
確実に移載される。

続いて、ウェハ５をカセット４へ戻す搬送経路の途上で
ウェハホルダ６をセンタリング機構８に移動して先述と
同様なセンタリング機作を行った後に、ウェハホルダ６
をカセット４に進入してウェハ５をカセットに収容し、
これで一連の搬送動作が終了する。以下前記と同様な操
作を繰り返し、カセット内に収容されている全てのウェ
ハに対してプロセス処理を実行する。

なお、センタリング機構は図示側以外の機構で実施する
こともできる。

〔発明の効果〕

本発明のウェハ搬送装置は、以上述べたように構成され
ているので、次記の効果を奏する。

（１）ウェハカセット、ないしプロセス反応室内のウェ
ハステージからウェハを受け取った際に、ウェハの受容
位置がウェハホルダ上に指定した受渡用凹溝部と多少ず
れていても、ウェハは脱落することなく溝内径の大きな
受取用凹溝部に受容保持され、さらにセンタリング機構
で行う中心位置決め操作により、ウェハの受容位置が修
正されてウェハ受渡用の凹溝部へ正しく収まり、その凹
溝部内で拘束保持される。これによりウェハホルダから
相手側のステージヘウエハを受け渡す際の高い位置決め
精度が確保でき、搬送トラブル、受け渡しミスなしに確
実にウェハを相手側へ移載することができる。

（２）ウェハがウェハホルダの受渡用凹溝内に収まれば
、続く搬送の移動過程で起動、停止に伴う慣性力が働い
てもウェハの受容位置が不用意にずれ動くことがなく、
シたがって搬送速度の高速化が可能となり、これにより
ウェハ搬送のスルーブツトを従来装置と比べて格段に向
上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明実施例にょるウェハ搬送装置の
構成配置を示す側面図、平面図、第３図（４）、（ｂ）
はウェハホルダの平面図、側断面図、第４図はウェハ外
径と各部品における凹溝との寸法関係図である０図にお
いて、 １：真空準備室、２：プロセス反応室、２３：ウェハス
テージ、４：ウェハカセット、５；ウェハ、６：ウェハ
ホルダ、６２：ウェハ受渡用凹溝部、６３；ウェハ受取
用凹溝部、７：ハンド駆動機構、８：センタリング機構
、ｄ：ウェハ外径、Ａ、Ｂ：凹溝部の溝内径。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）ウェハカセットとプロセス反応室内に装備したウェ
   ハステージとの間でウェハの受け取り、搬送、受け渡し
   を行うウェハ搬送装置であって、前後、昇降、水平旋回
   の自由度を持つハンド駆動機構に搭載したウェハホルダ
   に対し、その上面倒に溝内径がウェハの外径とほぼ一致
   するウェハ受渡用の凹溝部、およびウェハ外径よりも一
   回り大きなウェハ受取用の凹溝部を階段状に並べて成形
   するとともに、前記ハンド駆動機構に並置してその動作
   領域内に、ウェハホルダ上に受容されたウェハを前記の
   ウェハ受渡用凹溝部に対し中心位置決めするセンタリン
   グ機構を配備し、ウェハ受け取り後の搬送工程の途上で
   、ウェハホルダに対するウェハの受容位置を前記センタ
   リング機構のセンタリング操作により修正してウェハ受
   渡用凹溝部内に保持させるようにしたことを特徴とする
   ウェハ搬送装置。