JPH0656864B2 - 半導体ウエハの搬送位置決め方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体ウエハに成膜，エッチング等の各種
プロセス処理を行うウエハ処理装置に対し、ロボット操
作によりウエハカセットから１枚宛取り出したウエハ
を、前記処理装置へ搬入する途上でロボットに装備のウ
エハ保持具に対して正しいセンタリング位置に修正保持
させるための搬送位置決め方式に関する。

〔従来の技術〕

まず第５図，第６図により通常使用されている頭記ウエ
ハ搬送用ロボットの構成，並びにウエハカセットとウエ
ハ処理装置との間で行うウエハ搬送動作に付いて説明す
る。図において、１は複数枚のウエハ２を上下段に並べ
て収容したカセット、３はプラズマＣＶＤ装置等のプロ
セス反応室に連なるロードロック室、４はロードロック
室３の前段に設けた中継準備室、５ａ，５ｂは中継準備
室４の入口，出口側通路を仕切るゲート弁、６は中継準
備室内に配備して室外より搬入されたウエハを受容保持
する中継トレーである。なおロードロック室側にはウエ
ハを前記中継トレー６から反応室内へ搬入するウエハ搬
送ロボットを備えている。ここで中継準備室４に入口に
対向して、室外側にはウエハ搬送用のロボット７が設置
されている。

このロボット７は周知のメカニカルパンタグラフ型ロボ
ットであって、その構成の一例は駆動部71と、駆動部の
出力軸に結合されて上下（Ｚ方向），旋回（θ方向）に
操作されるアーム72と、アーム72の上で左右方向に直線
移動操作されるアーム73と、該アーム73の先端に取付け
たウエハ保持具74とから構成されたものであり、かかる
構成でアーム72，73を移動操作することにより、ウエハ
保持具74をＸ，Ｙ，Ｚの座標系上で移動操作することが
できる。また該ロボット７はウエハ保持具74のセンタ01
を基準点として所望の動きを与えるように制御部８に与
えたプログラム指令による数値制御で移動操作される。
一方、ウエハ保持具74はウエハ吸着トレーとしてそのト
レーの面上に真空吸着機構の吸引穴75が開口している。

かかる構成でロボット７の操作によりカセット１から所
定の順位で１枚のウエハ２を取り出してウエハ保持具74
の上面に吸着保持させ、矢印Ｐの搬送経路をたどって開
放したゲートバルブ5bを通じて中継準備室４内に搬入
し、ここでウエハ２を中継トレー６に受け渡す。なお中
継トレー６は、その中央部がロボット７側のウエハ保持
具74と干渉し合わないように切欠いた２分割の受け皿構
造であり、その周縁には内周側に傾斜したテーパ付きガ
イド部を備えている。ここで中継トレー６へのウエハ受
け渡しが済むと、ロボット７のウエハ保持具74を室外に
後退させ，ゲートバルブ5bを閉じた上で中継準備室４を
真空排気する。次いでロードロック室３との間のゲート
バルブ5aを開き、図示されてないロック室側の搬送ロボ
ットにより中継トレー６上に受容保持されているウエハ
２を受取り、ここから図示されてないプロセス反応室内
へ送り込む。ここで所定のウエハ処理が済み、ウエハが
搬出経路を通じて室外に搬出されると、続いて前記と同
様にロボット７の操作で次に処理するウエハ２がカセッ
ト１より取り出されて中継準備室４に送りこまれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで前記のウエハ搬送過程では、ロボット７による
中継トレー６への受け渡しの際にしばしば中継トレー６
に対するウエハ２の受け渡し位置がずれ、これに中継ト
レー６のテーパガイド面滑り具合の不安定さ等が加わっ
てウエハが中継トレー６上で斜め姿勢に引っ掛かる等の
移し替えミスの生じることがある。なおこのようなウエ
ハ受け渡し位置のずれ発生の原因は、ウエハ外径寸法の
公差等の他にカセット１内でのウエハ２の収容位置のず
れ，ロボット７のウエハ保持具74でカセット１からウエ
ハ２を吸着して取り出す際の滑り等でウエハ保持具74に
対してウエハ２が正しいセンタリング位置に保持されな
いことが要因となるもので、このようなセンタリング位
置にずれがあるとロボット７の搬送精度が如何に高くて
も中継トレー６への受け渡し位置にずれが生じるように
なる。しかもこのような移し替えミスが生じると次のウ
エハ搬送工程に支障を来してウエハの自動搬送が崩れる
ので、その都度装置の運転を停止して作業員によるウエ
ハ位置修正をしなければならない等、装置全体でのスル
ープットの低下をもたらす。

この発明は上記の点にかんがみ成されたものであり、そ
の目的はロボット操作によりカセットから取り出したウ
エハを、プロセス処理装置に搬入する以前の搬送途上
で，しかもロボット自身の制御機能を活用してウエハ保
持具に対し正しいセンタリング位置に修正保持させるよ
うにしたウエハ搬送位置決め方式を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この発明によれば、ロボ
ットアーム操作によるウエハ保持具の移動軌跡上にウエ
ハの外形寸法に対応してその周上に複数基の光学ライン
センサを分散配備したウエハ外周位置検出装置を備え、
ロボット操作によりカセットから取り出したウエハをウ
エハ処理装置に搬入する以前に前記検出装置へ移送し、
かつウエハ保持具を検出装置のセンタに合わせた上でウ
エハをウエハ保持具より一旦釈放して検出装置側に受け
渡して担持させ、この位置で光学ラインセンサで検出し
たウエハ外周位置のビデオ信号を基に検出装置のセンタ
を仮想中心としてウエハとの中心位置のずれを求め、さ
らにこの位置ずれ量を修正量としてロボットアームの微
動操作によりウエハに対してウエハ保持具をセンタリン
グ修正した後にウエハをロボット側のウエハ保持具で保
持するようにしたものである。

〔作用〕

上記の構成で、ウエハ外周位置検出装置は水平基台上に
複数基の光学ラインセンサを分散してウエハ半径方向に
配備し、かつ該装置にはロボットのウエハ保持具より受
け取ったウエハを一時的にその外周検出位置に保持する
真空吸着機構を備えたものである。

ここでカセットから取り出したウエハをウエハ処理装置
に搬入する以前にウエハ外周位置検出装置まで搬送し、
ここでウエハ保持具を検出装置のセンタに合わせた状態
でウエハをウエハ保持具より検出装置側に着地させ、ウ
エハ保持具を一旦釈放させて検出装置側へ吸着保持させ
た上で光学ラインセンサによりウエハ外周位置を検出す
る。この場合にカセットから取り出した状態でウエハが
ウエハ保持具に対して正しいセンタリング位置に保持さ
れてないと、検出装置のセンタを中心とする仮想中心と
ここに保持されたウエハの中心との間に位置のずれが残
り、この位置ずれの方向，ずれ量が光学ラインセンサの
出力ビデオ信号を処理することにより求められる。ここ
で前記の位置ずれ量を修正量として制御部からの指令に
より検出装置側に保持されているウエハに対してウエハ
保持具が正しいセンタリング位置に来るようにロボット
を微動操作して修正移動し、この位置で再度ウエハを検
出装置側から受け取ってウエハ保持具に吸着保持させ
る。

これによりカセットからのウエハ取り出しの際に生じた
位置のずれが修正され、ウエハ保持具に対して搬送途上
のウエハが正しくセンタリング位置に保持されることに
なる。したがってここからロボットを操作してウエハ保
持具をプロセス処理装置内に搬入することにより、ウエ
ハ処理装置側の中継トレーに対してウエハをミスなしに
正しい位置に受け渡しすることができる。しかもこの修
正動作は別な動力源を要することなくロボット自身の制
御機能で行うことができ、かつウエハサイズの変更，ウ
エハ外径公差のバラツキ等にもフレキシブルに対応させ
ることが可能である。

〔実施例〕

第１図ないし第４図は本発明実施例を示すものであり、
第１図，第２図は装置全体図、第３図，第４図はウエハ
のセンタリング修正動作を行っている状態を表したウエ
ハ外周位置検出装置，並びにウエハ保持具の詳細構造図
を示す。なお第５図，第６図に対応する同一部材には同
じ符号が付してある。

すなわち、この発明によりロボット７の側方にはロボッ
トアームに取付けられたウエハ保持具74の移動軌跡上に
符号９で示すウエハ外周位置検出装置（以下、単に検出
装置という）がロボット本体に支持具を介して装着配備
されている。この検出装置９は水平基台91と、水平基台
91の上面側で基台のセンタ02を中心としてその外周位置
に分散配備した複数基（図示例では４基）の光学ライン
センサ92と、各光学ラインセンサ92の上方に対向させた
投光器93と、および光学ラインセンサ92に並べてその内
周側に配備した真空吸着機構94とから構成されている。
なお光学ラインセンサ92は通常の光学計測系で多用され
ている一次元のイメージセンサであり、かつ各光学ライ
ンセンサ92はウエハ２の外周位置を検出するようにウエ
ハのサイズに合わせてその半径方向に設置されている。
また光学ラインセンサ92はウエハのサイズ，およびその
オリエンテーションフラット2aの位置の変更を考慮して
あらかじめ長目の検出範囲を持ったラインセンサが用意
されている。

一方、第３図，第４図に詳記されているように、ロボッ
ト側のウエハ保持具74には検出装置９の光学ラインセン
サ92，真空吸着機構92等との干渉を避けるために中央部
には逃げ溝76が設けてある。なお図中77は真空吸引穴75
に通じる真空吸着機構の真空ポンプ、95は検出装置９側
に設けた真空吸着機構94の吸引穴に通じる真空ポンプで
ある。

次に上記構成によるウエハの搬送位置決め動作に付いて
説明する。まずウエハ２はロボット７の操作でカセット
１より１枚宛取り出され、その搬送途上でプロセス処理
装置へ搬入する以前に検出装置９へ移送され、ここで後
述するセンタリング修正操作を行った後にプロセス処理
装置側に移送されてその中継トレー６に受け渡しされ
る。すなわちカセット１から取り出したウエハ２がロボ
ット操作によりウエハ保持具74の上面に吸着保持された
まま検出装置９の位置まで移送されると、あらかじめ定
めたプログラム制御によりウエハ保持具74のセンタ01が
検出装置９の基台のセンタ02と一致する位置で停止し、
ここからロボットアームを下降操作してウエハ２を検出
装置側の真空吸着機構94の上に着地させ、さらにウエハ
保持具74のウエハ吸着を一旦釈放した上でウエハ２を検
出装置側に吸着保持させる。なおこのロボットアーム下
降の際にはウエハ保持具74に逃げ溝76が開口しているの
で検出装置側と干渉し合うことはない。

さてウエハ２が検出装置９の上に受容保持されると、そ
の位置で周上に並ぶ各光学ラインセンサ92がウエハ２の
外周位置を検出し、制御部８では各光学ラインセンサ92
のビデオ信号を処理して検出装置９の基台のセンタ02を
中心とする仮想中心とここに保持されたウエハ２の中心
との位置ずれを演算して求める。続いて前記により求め
た中心位置ずれ量を修正量として制御部８よりロボット
７に修正指令を与え、これに基づいてロボット７はロボ
ットアームをＸ，θ方向に微動操作してウエハ保持具74
のセンタ01がウエハ２の中心にくるようにセンタリング
させる。次に検出装置９側でのウエハ吸着を釈放し、同
時にロボットアームをＺ軸方向で上昇操作してウエハ２
を再びウエハ保持具74に受け渡して吸着保持させる。こ
れによりウエハのセンタリング修正作業が終了し、ウエ
ハ２はウエハ保持具74のセンタ01に中心を合わせて正し
いセンタリング位置に保持されることになる。つまり当
初にカセット１からウエハ２を１枚宛取り出す際に生じ
た位置ずれがこのセンタリング修正作業により修正され
ることになる。

一方、ロボット７は前記のセンタリング修正作業が済む
と、その修正位置から再始動して制御部８の指令により
ウエハ保持具74をプロセス処理装置側の中継トレー６に
対する指定した受け渡し位置まで移送し、ここでウエハ
保持具74の真空吸着を釈放してウエハ２をウエハ保持具
74から中継トレー６の上へ受け渡す。しかもこの受け渡
しの過程では、当初にカセット１から取り出した際に生
じた保持位置のずれ分が先記のセンタリング修正動作に
より修正されており、これによりウエハ２は従来のうよ
うな受け渡しミスの発生なしに中継トレー６に対してそ
の中央位置に精度良く，かつ円滑に移し替えられるよう
になる。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば、ロボットアーム操
作によるウエハ保持具の移動軌跡上にウエハの外形寸法
に対応してその周上に複数基の光学ラインセンサを分散
配備したウエハ外周位置検出装置を備え、ロボット操作
によりカセットから取り出したウエハをウエハ処理装置
に搬入する以前に前記検出装置へ移送し、かつウエハ保
持具を検出装置のセンタに合わせた上でウエハをウエハ
保持具より一旦釈放して検出装置側に受け渡して担持さ
せ、この位置で光学ラインセンサで検出したウエハ外周
位置のビデオ信号を基に検出装置のセンタを仮想中心と
してウエハとの中心位置のずれを求め、さらにこの位置
ずれ量を修正量としてロボットアームの微動操作により
ウエハに対してウエハ保持具をセンタリング修正した後
にウエハをロボット側のウエハ保持具で保持するように
したことにより、ロボット操作でカセットよりウエハを
取り出す過程で生じたウエハ保持具に対するウエハの保
持位置のずれを、そのウエハ搬送途上で行うセンタリン
グ修正作業により正しいセンタリング位置に修正位置決
めして次の工程へ搬送させることができ、これによりウ
エハをウエハ処理装置側へ搬入させる際にその中継トレ
ーへ受け渡しミスなしに位置精度よく，かつ円滑に受け
渡すことができる。しかもセンタリングの位置決め修正
動作には別な動力源を要することなくロボット自身の制
御機能を利用して行うことができ、ウエハサイズの変
更，ウエハ外径公差のバラツキ等にもフレキシブルに良
好に対応できる等の効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は本発明実施例の全体構成を示す平面配
置図，およびその側面図、第３図，第４図はそれぞれセ
ンタリング位置決め動作を行っている状態を表したウエ
ハ外周位置検出装置，並びにウエハ保持具の詳細構造を
示す平面図，およびその側面図、第５図，第６図は従来
実施されているカセットとプロセス処理装置との間のウ
エハ搬送系統図である。各図において、 １：カセット、２：ウエハ、３：ロードロック室、４：
中継準備室、６：中継トレー、７：ロボット、72，73：
ロボットアーム、74：ウエハ保持具、８：制御部、９：
ウエハ外周位置検出装置、91：水平基台、92：光学ライ
ンセンサ、93：投光器、94：真空吸着機構、01：ウエハ
保持具のセンタ、02：検出装置の基台のセンタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端にウエハ保持具を備えたロボットアー
   ムの操作によりカセットから１枚宛取り出したウエハ
   を、ウエハ処理装置内へ搬入する移送途上でウエハ保持
   具に対して正しいセンタリング位置に修正させる半導体
   ウエハの搬送位置決め方式であって、ロボットアーム操
   作によるウエハ保持具の移動軌跡上にウエハの外形寸法
   に対応してその周上に複数基の光学ラインセンサを分散
   配備したウエハ外周位置検出装置を備え、ロボット操作
   によりカセットから取り出したウエハをウエハ処理装置
   に搬入する以前に前記検出装置へ移送し、かつウエハ保
   持具を検出装置のセンタに合わせた上でウエハをウエハ
   保持具より一旦釈放して検出装置側に受け渡して担持さ
   せ、この位置で光学ラインセンサで検出したウエハ外周
   位置のビデオ信号を基に検出装置のセンタを仮想中心と
   してウエハとの中心位置のずれを求め、さらにこの位置
   ずれ量を修正量としてロボットアームの微動操作により
   ウエハに対してウエハ保持具をセンタリング修正した後
   にウエハをロボット側のウエハ保持具で保持するように
   したことを特徴とする半導体ウエハの搬送位置決め方
   式。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の搬送位置決め
   方式において、ウエハ外周位置検出装置は水平基台上に
   複数基の光学ラインセンサを分散してウエハ半径方向に
   配備したものであり、かつ該装置にはロボットのウエハ
   保持具より受け取ったウエハを一時的にその外周検出位
   置に保持する真空吸着機構を備えていることを特徴とす
   る半導体ウエハの搬送位置決め方式。