JPH10335410A - ウエハ搬送装置及びウエハアライメント方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置設置面積の縮小や、設計自由度の増大、
及び簡単な構造で精度の良いウエハアライメント調整を
して搬送可能なウエハ搬送装置及びウエハアライメント
方法を提供する。 【解決手段】 ウエハ１が位置決めされて配置される測
定テーブル２２を中心として一端側が回転される第３ア
ーム１９を有した多関節形のロボットアーム機構１１
と、測定テーブル２２上に位置決めされるウエハ１と対
向する位置で第３アーム１９と一体的に回転してウエハ
１の外形に対応する信号を出力するセンサ１３とを備
え、センサ１３の出力に応じてロボットアーム機構１１
の駆動を制御し、ウエハ１のアライメントを行った後、
搬送するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程に
おけるウエハ搬送装置とウエハアライメント方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程におけるウエハ搬送系
は、ウエハを指定位置に搬送する機能と、ウエハをアラ
イメントする機能が求められる。ウエハのアライメント
では、一般に、円形のウエハの中心位置合わせと、ウエ
ハの回転方向の位置合わせの両方を行っており、回転方
向の位置合わせのために、例えば図６に示すように、円
形のウエハ１は周囲の一部２（以下、この部分を「基準
の部分２」と言う）を直線で切り欠き、この基準の部分
２をオリエンテーション・フラット（オリフラ、ファセ
ットとも言う）として、この基準の部分２の位置を基に
回転方向の原点位置を決めている。そして、従来のウエ
ハ搬送系では、ウエハを指定位置に搬送するウエハ搬送
機能とウエハアライメント機能を、各々単独の機構を設
けることにより実現している。したがって、２種類のハ
ードウエアが必要とされていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のウエハ搬送系では、ウエハを指定位置に搬送するウエ
ハ搬送機能とウエハアライメント機能を実現するのに、
２種類のハードウエアを必要としていたので、次の
（１）〜（３）に述べるような問題点があった。 （１）装置の設置スペースを大きく必要とする。 （２）搬送機構の可搬範囲にウエハアライメント機構を
配置する必要があるため、設計の自由度に制限がある。 （３）アライメント機構の動作としては、ウエハ中心
位置の測定、オリエンテーション・フラット位置の測
定、上記及びの指定位置への矯正動作等があげら
れるが、これらを満足するためには最低１軸の駆動機構
が必要であり、総合的には信頼性の低下につながる。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は装置を設置するためのスペースの
縮小や、設計自由度の増大が図れるとともに、簡単な構
造で精度の良いウエハアライメントを行うことができる
ウエハ搬送装置及びウエハアライメント方法を提供する
ことにある。さらに、他の目的は、以下に説明する内容
の中で順次明らかにして行く。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次の技術手段を講じたことを特徴とする。
すなわち、周囲の一部を切り欠いてなる基準部を有して
いるウエハを所定の位置に搬送する装置において、前記
ウエハが位置決めされて配置されるアライメント測定部
と、前記アライメント測定部を中心として一端側が回転
される基部アームと前記基部アームの他端側にリンク結
合された前記ウエハを着脱自在に保持するウエハ保持ア
ームとを有し、前記ウエハ保持アームを測定前の前記ウ
エハが配置されている位置と前記アライメント測定部と
前記測定後のウエハが搬送される前記所定の位置とに移
動可能な多関節型のロボットアーム機構と、前記アライ
メント測定部上に位置決めされる前記ウエハと対向する
位置で前記基部アームと一体的に回転して前記ウエハの
外形に対応するアライメント用の信号を出力するセンサ
とを備え、前記センサ出力に応じて前記ロボットアーム
機構の駆動を制御し前記ウエハのアライメントを行って
搬送する構成としたものである。

【０００６】本発明のウエハ搬送装置の構造では、ウエ
ハをアライメント測定部に一度搬送した状態でロボット
アーム機構を回転させると、このロボットアーム機構と
一体に回転するセンサによりウエハの外形が測定され、
この外形からウエハの中心位置及び回転方向を検出し
て、これに応じてロボットアーム機構がウエハアライメ
ントを行い、そのウエハを所定の位置まで正確に搬送す
ることができる。すなわち、ウエハを指定位置に搬送す
る機構とウエハをアライメントする機構とを同じスペー
ス内に配置することが可能になる。

【０００７】また、本発明は上記目的を達成するため
に、次の技術手段を講じたことを特徴とする。すなわ
ち、周囲の一部を切り欠いてなる基準部を有しているウ
エハを所定の位置に搬送する装置におけるウエハアライ
メント方法において、前記ウエハを前記所定の位置へ搬
送するための多関節型のロボットアームを一端を支点と
して回転可能に配置し、前記ロボットアームの回転中心
に前記ロボットアームにより搬送される前記ウエハを位
置決めするアライメント測定部を設けるとともに、前記
アライメント測定部上に位置決めされる前記ウエハの位
置に対向させて前記ロボットアームに前記ウエハの外形
に対応するアライメント用の信号を出力するセンサを設
け、前記センサを前記ロボットアームと一体に回転させ
て前記センサの信号から前記ウエハの中心ずれ及び回転
角度のずれを知り、そのずれを補正するようにしたもの
である。

【０００８】本発明のウエハアライメント方法でも、ウ
エハをアライメント測定部に一度搬送した状態でロボッ
トアームを回転させると、このロボットアームと一体に
回転するセンサによりウエハの外形が測定され、この外
形からウエハの中心位置及び回転方向を同時に検出する
ことができる。また、この検出された信号に応じてロボ
ットアームにウエハアライメントを行わせ、そのウエハ
を所定の位置まで正確に搬送することができる。すなわ
ち、ウエハを指定位置に搬送する機構とウエハをアライ
メントする機構とを同じスペース内に配置することが可
能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の形態を添付図面に
基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる形態は、
本発明の好適な具体例であるから技術的に好ましい種々
の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明
において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、こ
れらの形態に限られるものではないものである。

【００１０】図１乃至図３は本発明のウエハ搬送装置の
一形態例を示すもので、図１は一部を破断して制御系と
共に示す本装置の要部概略構成図、図２は一部を破断し
て機構部分だけで示す本装置における要部概略構成図、
図３は本装置を上側から見て示す要部概略構成図であ
る。

【００１１】図１乃至図３において、ウエハ搬送装置
は、大きくはロボットアーム機構１１と、ウエハ昇降機
構１２と、センサ１３と、制御系４０とで構成されてい
る。また、本例で使用しているウエハは、図６に示した
ウエハ１と同じであり、直線で切り欠かれた基準の部分
２を有するウエハ１を使用する場合として説明する。

【００１２】さらに詳述すると、ロボットアーム機構１
１は、関節機構１４，１５，１６でそれぞれ関節結合さ
れている第１アーム１７，第２アーム１８，第３アーム
１９の、３つのアームで構成されている水平多関節型の
アーム機構である。そして、第１アーム１７は関節機構
１４を支点として、第２アーム１８は関節機構１５を支
点として、第３のアーム１９は関節機構１６を支点とし
て、それぞれ同一面（本例では水平面）に沿って回転で
きる構造になっている。また、第１アーム１７の先端部
分には、ウエハ１を着脱自在に保持することができるハ
ンド部２０が設けられている。

【００１３】ウエハ昇降機構１２は関節機構１６の中心
を貫通して配設されている昇降部材２１を有し、また昇
降部材２１の上部にはウエハ１を図示せぬ手段により位
置決めセットできるアライメント測定部としての測定テ
ーブル２２が形成されている。なお、このウエハ昇降機
構１２の昇降部材２１は、測定テーブル２２が第１アー
ム１７よりも低い位置に配置される「下降位置」と第１
アーム１７よりも高い位置に配置される「上昇位置」と
の、２つの位置に切り換え配置できる構造になってい
る。

【００１４】センサ１３はリニア型測長センサであり、
第３アーム１９と一体に回転する状態にして第３アーム
１９に取り付けられている。このセンサ１３は、測定テ
ーブル２２上にウエハ１が配設されている状態で、第３
アーム１９が関節機構１６を支点として回転すると、ウ
エハ１の下面をトレースしながら回転し、このトレース
により回転中心からウエハ１の外周までの距離を測定
し、そのときの信号を出力する。

【００１５】制御系４０は、本装置全体を予め決められ
た手順で制御する制御部（ＣＰＵ）３１と、第１アーム
１７の回転とハンド部２０の動作を制御する第１アーム
駆動部３２と、第２アーム１８の回転を制御する第２ア
ーム駆動部３３と、第３アーム１９の回転を制御する第
３アーム駆動部３４と、これら第１アーム駆動部３２，
第２アーム駆動部３３，第３アーム駆動部３４の駆動を
制御するアーム駆動制御部３５と、ウエハ昇降機構１２
を制御して昇降部材２１を上下方向に切り換え移動させ
るウエハ昇降機構制御部３６と、センサ１３からの測定
信号より測定テーブル２２の中心からウエハ１の外周ま
での距離を認識してウエハ１の中心ずれ及び回転方向の
位置ずれをそれぞれ検出するアライメント検出部３７等
で構成されている。

【００１６】図４は本形態におけるウエハ搬送装置の動
作手順の一例を示すフローチャートで、図５はその動作
の時系列的に変化して行く状態を示す模式図である。そ
こで、図１乃至図３に示したウエハ搬送装置の動作を図
５を加えて、図４のフローチャートに従って説明する。

【００１７】（１）まず、制御部３１が図示せぬ上位装
置から測定前のウエハ１の受け取りを指示されると、制
御部３１はアーム駆動制御部３５、第１アーム部駆動部
３２，第２アーム部駆動部３３及び第３アーム駆動部３
４を介してロボットアーム機構１１の動作を制御する。
これによりロボットアーム機構１１はハンド部２０がウ
エハ受け取り位置に配置させる位置に移動する（ステッ
プＳ１）。また、移動が完了したらハンド部２０がウエ
ハ１を受け取る（ステップＳ２：図５の参照）。ま
た、ハンド部２０がウエハ１を受け取ったら、再びロボ
ットアーム機構１１が動作されて、ウエハ１がウエハ昇
降機構１２の測定テーブル２２の真上に配置される位置
にハンド部２０が移動される（ステップＳ３：図５の
参照）。

【００１８】（２）次に、制御部３１はウエハ昇降機構
制御部３６を介してウエハ昇降機構１２の動作を制御す
る。これにより、ウエハ昇降機構１２は昇降部材２１を
図１に示す下降位置から図２に示す上昇位置まで上昇さ
せる。そして、その上昇途中で測定テーブル２２が真上
のウエハ１をハンド部２０より受け取る（ステップＳ
４）。また、ハンド部２０がウエハ１を測定テーブル２
２上に受け渡したら、制御部３１はロボットアーム機構
１１を制御し、第１アーム１７と第２アーム１８を測定
テーブル２２上に保持されているウエハ１と干渉しない
位置まで退避させる（ステップＳ５：図５の参照）。

【００１９】（３）続いて、ウエハ昇降機構１２が動作
され、昇降部材２１が下降位置まで移動切り換えされる
（ステップＳ６）。次に、第３アーム駆動部３４が動作
され、第３アーム１９が測定テーブル２２上のウエハ１
の下部で回転し、第３アーム１９に取り付けられている
リニア測長センサにより第３アーム１９の回転中心から
ウエハ１の外周端までの位置を、このウエハ１の全周に
渡って測定する（ステップＳ７：図５の参照）。ま
た、この測定からウエハ１の円周部分の位置の変化を測
定する。そして、この測定結果からウエハ１の中心の位
置ずれ量が算出され、さらに基準の部分２の開始と終了
の位置の測定からオリエンテーション・フラットの位置
が算出される。

【００２０】（４）次に、再びウエハ昇降機構１２が動
作され、昇降部材２１が下降位置から上昇位置に向かっ
て移動切り換えされる（ステップＳ８）。また、ロボッ
トアーム機構１１も動作されてハンド部２０がウエハ昇
降機構１２における測定テーブル２２の下に移動し、続
いて下降されて来る昇降部材２１の測定テーブル２２の
上に乗っているウエハ１を再び受け取る（ステップＳ
９：図５の参照）。一方、昇降部材２１は下降位置ま
で移動切り換えされる（ステップＳ１０）。また、ハン
ド部２０がウエハ１を受け取るとき、ハンド部２０は、
上記の算出されたオリエンテーション・フラットの位置
からウエハ１の偏心を補正して中心を基準位置に合わせ
るとともに、回転角度（オリエンテーション・フラット
角度）を満足させる状態で受け取る。これにより、ウエ
ハ１はアライメントされた状態でハンド部２０に載置さ
れたことになる。

【００２１】（５）続いて、アーム駆動制御部３５を介
してロボットアーム機構１１が動作され、ハンド部２０
が受け取ったウエハ１を次の工程へのウエハ受け渡し位
置に移動し、ウエハ１を受け渡す（ステップＳ１１，１
２：図５の参照）。また、受け渡しが完了したら、ロ
ボットアーム機構１１は待機位置に戻って待機する（ス
テップＳ１３）。これで、１サイクルが終了し、以後、
この動作を繰り返す。

【００２２】したがって、本形態例による装置では、ウ
エハ１をアライメント測定部（測定テーブル２２）に一
度搬送した状態で、このアライメント測定部を中心とし
て第３アーム１９を回転させると、この第３アーム１９
と一体に回転するセンサ１３によりウエハ１の外周形状
が測定され、この測定結果からウエハ１の中心ずれ及び
回転方向のずれを同時に検出することができる。また、
この測定結果に応じてロボットアーム機構１１にウエハ
アライメントを行わせ、そのウエハ１を所定の位置まで
正確に搬送することができる。すなわち、ウエハ１を指
定位置に搬送する機構とウエハ１をアライメントする機
構とを同じスペース内に配置することが可能になるの
で、設備の省スペース化と、設計の自由度の向上が図れ
るとともに、従来装置に比べて駆動部等の削減も図れて
信頼性が向上する。さらに、この形態例による装置で
は、大気雰囲気または真空雰囲気の何れでも使用するこ
とが可能で、特に真空槽内の搬送系に採用した場合で
は、アライメント完了後のプロセスチャンバーへの搬送
距離が短縮されて、搬送中の振動等によるズレ要因を削
減でき、精度の良い搬送が可能になる。

【００２３】なお、本形態例の構造では、ロボットアー
ム機構１１が第１アーム１７と、第２アーム１８と、第
３アーム１９の３つのアームでなる多関節構造として構
成されている場合について説明したが、これ以外の構
造、すなわち第１アーム１７と第３アーム１９で構成し
ても差し支えないものである。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば設
備の省スペース化と、設計の自由度の向上、及び駆動部
を減らして信頼性を向上させることができるとともに、
ズレ要因を減らして精度の良い搬送が可能になる等の効
果を期待することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の要部概略構成図である。

【図２】本発明装置の要部概略構成図である。

【図３】本発明装置の要部概略構成図である。

【図４】本発明装置の動作手順の一例を示すフローチャ
ートである。

【図５】本発明装置の動作説明図である。

【図６】一般的なウエハの一例を示す図である。

【符号の説明】

１ ウエハ １１ ロボットアーム機構 １２ ウ
エハ昇降機構 １３ センサ １４，１５，１６ 関節機構 １７ 第１アーム（ウエハ保持アーム） １８ 第２
アーム １９ 第３アーム（基部アーム） ２０ ハンド部
２１ 昇降部材 ２２ 測定テーブル（アライメント測定部） ３１
制御部 ３７ アライメント検出部 ４０ 制御系

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周囲の一部を切り欠いてなる基準部を有
   しているウエハを所定の位置に搬送する装置において、 前記ウエハが位置決めされて配置されるアライメント測
   定部と、 前記アライメント測定部を中心として一端側が回転され
   る基部アームと前記基部アームの他端側にリンク結合さ
   れた前記ウエハを着脱自在に保持するウエハ保持アーム
   とを有し、前記ウエハ保持アームを測定前の前記ウエハ
   が配置されている位置と前記アライメント測定部と前記
   測定後のウエハが搬送される前記所定の位置とに移動可
   能な多関節型のロボットアーム機構と、 前記アライメント測定部上に位置決めされる前記ウエハ
   と対向する位置で前記基部アームと一体的に回転して前
   記ウエハの外形に対応するアライメント用の信号を出力
   するセンサとを備え、 前記センサ出力に応じて前記ロボットアーム機構の駆動
   を制御し前記ウエハのアライメントを行って搬送する、 ことを特徴とするウエハ搬送装置。
2. 【請求項２】 前記ロボットアーム駆動機構が、前記基
   部アームと前記ウエハ保持アームとの間に、一端側が前
   記基部アームの他端側にリンク結合されているとともに
   他端側が前記ウエハ保持アームにリンク結合されている
   アームを有してなる請求項１に記載のウエハ搬送装置。
3. 【請求項３】 周囲の一部を切り欠いてなる基準部を有
   しているウエハを所定の位置に搬送する装置におけるウ
   エハアライメント方法において、 前記ウエハを前記所定の位置へ搬送するための多関節型
   のロボットアームを一端を支点として回転可能に配置
   し、 前記ロボットアームの回転中心に前記ロボットアームに
   より搬送される前記ウエハを位置決めするアライメント
   測定部を設けるとともに、 前記アライメント測定部上に位置決めされる前記ウエハ
   の位置に対向させて前記ロボットアームに前記ウエハの
   外形に対応するアライメント用の信号を出力するセンサ
   を設け、 前記センサを前記ロボットアームと一体に回転させて前
   記センサの信号から前記ウエハの中心ずれ及び回転角度
   のずれを知り、そのずれを補正するようにした、 ことを特徴とするウエハアライメント方法。