JPH0691151B2 - 半導体ウエハ搬送機器のウエハセンタリング位置決め装置 - 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てロボット操
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
前記処理装置へ受け渡しするウエハ搬送機器を対象に、
ウエハ搬送途上でウエハをロボットに装着したウエハ保
持具のセンタリング位置へ正しく修正保持させるための
ウエハセンタリング位置決め装置に関する。

〔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。なお中継トレーに受け渡しされたウエ
ハは図示されてないウエハ搬送装置により反応室内に搬
入される。ここで中継準備室４に入口に対向して室外側
にはウエハ搬送機器としてのロボット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）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におけるウエハ吸着面の
センタ01を基準点として所望の動きを与えるように運転
制御部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ウエハ２をフェースアップに吸
着保持する真空吸着機構75の吸引穴が開口している。

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
放したゲート弁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，ゲート弁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との間のゲート弁5aを開
き、図示されてないロードロック室側に配備のウエハ搬
送装置により中継トレー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、ウエハ搬送機器と
してのロボット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、ここに中継トレー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受け渡し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
動作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
えミスが生じると後段でのウエハ搬送工程に支障を来す
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
の目的はウエハ搬送機器の操作によりカセットから取り
出したウエハを、プロセス処理装置へ受け渡しする以前
のウエハ搬送途上で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機器の
ウエハハンドリング位置決め装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明によれば、ロボッ
トアームの先端の上面側に取り付けた吸着式ウエハ保持
具を装備し、ロボットアームの操作によりカセットから
取出したウエハをウエハ処理装置へ受け渡しする半導体
ウエハ搬送機器に対し、ウエハ搬送の途上でウエハをウ
エハ保持具に対してセンタリング位置に修正保持させる
ウエハセンタリング位置決め装置であって、ウエハ保持
具の移動軌跡上に配備した案内基台と、該案内基台のセ
ンタに対して点対象に分散位置して基台面より上方に突
出し起立し、かつ案内基台の半径方向へ可動にガイド支
持された複数本のセンタリングピンと、各センタリング
ピンを同時に同量だけ半径方向へ移動操作する駆動部と
から成り、ウエハ搬送途上でウエハ保持具を前記案内基
台のセンタ位置に移動させ、ここでウエハの吸着を一旦
解除した状態で前記センタリングピンをウエハの周縁に
引き寄せてウエハをウエハ保持具上のセンタリング位置
に修正移動し、この位置でウエハをウエハ保持具へ再度
吸着保持させると共に、前記駆動部が各センタリングピ
ンの基部と嵌合し合うスクロール溝を有する案内基台の
センタに同心配備されたカム板と、該カム板を回転操作
する駆動モータとから成るものとする。

〔作用〕

上記の構成で、案内基台には例えば４本のセンタリング
ピンが基台上に分散開口した半径方向のガイド溝内にガ
イド支持されており、また駆動部は各センタリングピン
の基部と嵌合し合うスクロール溝を有する案内基台のセ
ンタに同心配備されたカム板と、該カム板を回転操作す
る駆動モータとから成る。

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
へ受け渡しする搬送途上でウエハ保持具をセンタリング
位置決め装置へ移送し、ここで案内基台のセンタ位置に
ウエハ保持具のセンタを合わせて停止した上でウエハの
吸着を一旦解く。一方、案内基台側ではセンタリングピ
ンが基台の外周側に後退待機しており、ここで駆動モー
タによりカム板を回転操作すると、複数本の各センタリ
ングピンは工作機械のスクロールチャックと同様に同時
に同量だけ案内基台のガイド溝に沿って求心移動し、こ
の過程でセンタリングピンがウエハの外周縁を挟み込ん
で案内基台のセンタ位置へ引き寄せるようになる。これ
によりウエハ保持具上に自由状態に搭載されているウエ
ハはセンタリングピンによる前記の引き寄せ操作でウエ
ハ保持具のセンタリング位置に移動し、カセットからの
取出し過程で生じたセンタリング位置のずれが正しい位
置に修正されることになる。したがってこの修正位置で
ウエハをウエハ保持具に再度吸着保持させ、続いてロボ
ット操作によりウエハ搬送を再開させることにより、ウ
エハを処理装置側の中継トレーへ移し替えミスなしに正
しく受け渡すことができる。しかも前記のセンタリング
ピンの引き寄せ操作により、同じ装置でウエハサイズの
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
センタリング位置決め装置の詳細構造を示す平面図，お
よび側断面図を示すものであり、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８で示すウエハセンタリング位置決め装置がロボッ
ト本体に支持具９を介して装着配備されている。このセ
ンタリング位置決め装置８は案内基台10と、基台10の上
面側へ突出するように分散配備して半径方向がガイド支
持された４本のセンタリングピン11と、各センタリング
ピン11を同時に同じ量だけ半径方向に移動操作する駆動
部12とから構成されている。

ここでセンタリング位置決め装置８の詳細構造を第３
図，第４図により説明すると、まず案内基台10はその上
面にセンタ02を中心として90度間隔にセンタリングピン
11が嵌合する４本の半径方向に伸びたガイド溝13が開口
しており、各ガイド溝13に１本ずつセンタリングピン11
がガイド支持されている。また前記した駆動部12は、案
内基台10の下面側にセンタを合わせて同心配備されたカ
ム板14と、該カム板14を回転操作する駆動モータ15との
組合せから成り、かつカム板14にはセンタリングピン11
の基部と嵌合し合う４本のスクロール溝16が形成されて
いる。かかる駆動部の機構は工作機械等に装備のスクロ
ールチャックと同様な機構であり、駆動モータ15でカム
板14を回転操作することにより、その回転方向に応じて
４本のセンタリングピン11が同時に同量だけガイド溝13
に沿って矢印Ｑ方向に前進，後退移動することになる。
またカム板14は駆動モータ15の駆動軸17に対してラジア
ル軸受18,スラストスリップ板19,および押圧付勢ばね20
で構成されるばね付勢式の継手を介して結合されてい
る。この継手を用いることにより、モータ駆動の際にカ
ム板14に所定トルク以上の負荷が掛かると、カム板14は
モータ駆動軸17に対してスリップするようになる。

次に上記構成によるウエハのセンタリング位置決め動作
に付いて説明する。ウエハ２はロボット７の操作により
ウエハ保持具74を介してカセットより一枚宛取り出さ
れ、続くロボットアームの旋回操作による搬送行程の途
上でプロセス処理装置へ受け渡す以前にウエハセンタリ
ング位置決め装置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
してその中継トレー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
ウエハセンタリング位置決め装置８まで移送されると、
ここでウエハ保持具74をそのウエハ吸着面のセンタ01が
案内基台10のセンタ02と一致するように両者を位置合わ
せして停止し、この位置でウエハ２の吸着を一旦釈放す
る。次に駆動モータ15でカム板14を回転操作し、案内基
台10の外周側に待機位置していた４本のセンタリングピ
ン11をガイド溝13に沿って同時に同量だけウエハ２を外
周より挟み込むようにセンタ02に向けて引き寄せ移動操
作する。これによりカセット１からウエハ２を取り出す
過程でウエハ保持具74との間に生じたセンタリング位置
のずれがセンタリングピン11の引き寄せ過程で修正移動
され、ウエハ２はウエハ保持具74の上でそのセンタ01に
正しくセンタリング位置されるようになる。

このようにしてセンタリング位置の修正操作が行われる
と、次にウエハ保持具74でウエハ２を再度吸着保持し、
ここからロボット７を再始動してウエハ保持具74をプロ
セス処理装置側の中継トレー６に対する指定の受け渡し
位置まで移送し、ここでウエハ保持具の吸着を解いてウ
エハ２を中継トレー６へ受け渡しする。しかもこの受け
渡し搬送過程では、当初にカセット１から取出した際に
生じたセンタリング位置のずれ分が前記のセンタリング
操作により修正されており、これによりウエハ２は受け
渡しミスの発生なしに中継トレー６に対してそのセンタ
リング位置に精度よく受け渡すことができる。

なお、前記構成においてセンタリングピン11の移動範囲
をあらかじめ十分大きく設定して置くことにより、直径
の異なる各種サイズのウエハに対してもフレキシブルに
対応させることができる。また先記のセンタリングピン
引き寄せ操作の過程でセンタリングピン11を介してウエ
ハ２に過大な力が加わるとウエハが破損するおそれがあ
るが、かかる点前述のようにカム板14と駆動モータ15の
駆動軸との間をばね付勢式継手を介して結合し、所定値
以上の負荷に対してはカム板がスリップするように構成
したことにより、ウエハ２を４本のセンタリングピン11
で挟持した際に過大な力がウエハに加わるのを巧みに逃
がすことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば、上記の構成を採用
した結果、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位置のず
れを、そのウエハ搬送経路の途上に配備したセンタリン
グ位置決め装置で正しいセンタリング位置に修正した上
で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受け渡し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。しかもそのセンタリング位置修正を
センタリングピンの引き寄せ操作により行うので、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できる。

【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図はそれぞれ第
１図におけるウエハセンタリング位置決め装置の詳細構
造を示す平面図，および側断面図、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:ウエハ処理装置のロードロッ
ク室、4:中継準備室、6:中継トレー、7:ウエハ搬送機器
としてのロボット、74:ウエハ保持具、75:ウエハ吸着機
構、8:ウエハセンタリング位置決め装置、10:案内基
台、11:センタリングピン、12:駆動部、13:ガイド溝、1
4:カム板、15:駆動モータ、16:スクロール溝、01:ウエ
ハ保持具のセンタ、02:案内基台のセンタ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットアームの先端の上面側に取り付け
   た吸着式ウエハ保持具を装備し、ロボットアームの操作
   によりカセットから取出したウエハをウエハ処理装置へ
   受け渡しする半導体ウエハ搬送機器に対し、ウエハ搬送
   の途上でウエハをウエハ保持具に対してセンタリング位
   置に修正保持させるウエハセンタリング位置決め装置で
   あって、ウエハ保持具の移動軌跡上に配備した案内基台
   と、該案内基台のセンタに対して点対象に分散位置して
   基台面より上方に突出し起立し、かつ案内基台の半径方
   向へ可動にガイド支持された複数本のセンタリングピン
   と、各センタリングピンを同時に同量だけ半径方向へ移
   動操作する駆動部とから成り、ウエハ搬送途上でウエハ
   保持具を前記案内基台のセンタ位置に移動させ、ここで
   ウエハの吸着を一旦解除した状態で前記センタリングピ
   ンをウエハの周縁に引き寄せてウエハをウエハ保持具上
   のセンタリング位置に修正移動し、この位置でウエハを
   ウエハ保持具へ再度吸着保持させると共に、前記駆動部
   が各センタリングピンの基部と嵌合し合うスクロール溝
   を有する案内基台のセンタに同心配備されたカム板と、
   該カム板を回転操作する駆動モータとから成ることを特
   徴とする半導体ウエハ搬送機器のウエハセンタリング位
   置決め装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のウエハセンタ
   リング位置決め装置において、案内基台には４本のセン
   タリングピンが基台上に分散開口した半径方向のガイド
   溝内にガイド支持されていることを特徴とする半導体ウ
   エハ搬送機器のウエハセンタリング位置決め装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載のウエハセンタ
   リング位置決め装置において、カム板が駆動モータ軸に
   対して所定トルク以上の負荷が加わった際にスリップす
   るばね付勢式の継手を介して結合されていることを特徴
   とする半導体ウエハ搬送機器のウエハセンタリング位置
   決め装置。