JP2002009134A

JP2002009134A - ウェーハ搬送装置

Info

Publication number: JP2002009134A
Application number: JP2000184707A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Tsurumi; 美一鶴見
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2000-06-20
Publication date: 2002-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】ウェーハ搬送装置において、一つの対象物か
ら他の対象物へウェーハを移し替える際に、移し替えに
関係する各部のセッティング位置がずれた場合に、各部
間で異常接触が生ずることによる損壊等の不都合を解消
する。【解決手段】本発明に係るウェーハ搬送装置は、少な
くとも方向転換ができる基台上に、スライド部材と、ウ
ェーハを吸着保持する保持部材とを具備し、一つの対象
物から他の対象物にウェーハを移し替える搬送装置であ
って、該搬送装置の一部に、ウェーハを移し替える各対
象物との位置関係を検知・検出する検知・検出手段を設
けた構成にしたものである。そして、ウェーハの移し替
え動作において、移し替えに関係する各部のセッティン
グ位置がずれた場合に、それを検出して直ちに装置の駆
動を停止するものであり、それによって移し替えに関係
する各部の異常接触を未然に回避して、各部の破損．損
傷等の不都合を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体ウ
ェーハ等の被処理物の表面を化学的処理、即ち、ウェー
ハの表面にケミカル・ベーパー・デポジション（ＣＶ
Ｄ）と称される薄膜を形成する処理システム等における
ウェーハ搬送装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のＣＶＤ薄膜の処理シス
テムとして、例えば、所定の加熱炉内に所要量の半導体
ウェーハを支持ボートまたはカセット等の設備治具にセ
ットして収納すると共に、減圧下において所定の成膜用
ガスを加熱炉内に導入し加熱処理する、いわゆるバッチ
式の処理システムが公知の技術になっている。

【０００３】この公知の処理システムにおいて、処理さ
れる半導体ウェーハは、搬送用のウェーハカセットから
設備治具に移し替える作業が必要である。その理由は、
加熱炉内において高温に加熱されるためであって、ウェ
ーハカセットは一般的に樹脂で形成されているため、耐
熱性の石英で形成されている設備治具に移し替えなけれ
ばならにのである。なお、成膜用ガスとしては、例え
ば、ＳｉＨ₄、ＳｉＨ₂Ｃ₁₂等のシリコン系ガスと、酸素
Ｏ₂ 及びドーパント材としてＰＨ₃ 、Ｂ₂Ｈ₆等のガスで
あって、それぞれが適宜の成膜用ガス供給装置を介して
混合ガスとして加熱炉に供給されるものである。

【０００４】この公知の処理システムにおける半導体ウ
ェーハの移し替え、即ち、従来のウェーハ搬送装置につ
いて図８〜図１５に基づき説明する。まず、図８におい
て、ウェーハ搬送装置１は、いわゆるロボットアームで
あり、回転軸２により回転し且つ上下動する基台３上に
スライド部材４が配設され、該スライド部材４の先端部
側にツイザーと称する半導体ウェーハをピックアップす
るための吸着手段を備えた保持部材５が設けられてい
る。

【０００５】半導体ウェーハ６は、一般に搬送用のウェ
ーハカセット７に多数枚が収納された状態で各種処理シ
ステム間において移送または持ち運ばれるものであり、
この成膜処理システムの場合であっても、処理されるべ
き半導体ウェーハ６を多数枚収納したウェーハカセット
７が設定された位置まで、例えば、移送コンベア等の移
送手段８により移送されてセットされる。

【０００６】このセットされたウェーハカセット７と対
向する側に空の設備治具９がセットされる。この場合
も、ウェーハ搬送装置１を挟んで移送手段８と対向する
側に配設した移送手段１０によって設備治具９が移送さ
れ、設定された位置にセットされるようになっている。

【０００７】これらウェーハカセット７及び設備治具９
は、その構成の一例を図９に示してある。一方のウェー
ハカセット７は樹脂で形成されており、他方の設備治具
９は耐熱性の石英で形成されているが、両者の構成は、
実質的に同一であるので、その一方について説明する
と、全体形状が両側面壁１１、１２と上下壁１３、１４
とで矩形のフレーム状に形成されており、両側面壁１
１、１２の内側に、半導体ウェーハ６の端部をそれぞれ
支持する複数のレール状部１５、１６が等間隔（同一ピ
ッチ）で且つ対向する状態で形成されたものである。

【０００８】このようにウェーハ搬送装置１を挟んで両
側の設定された位置にセットされたウェーハカセット７
と設備治具９に対して、ウェーハ搬送装置１で半導体ウ
ェーハ６を一方から他方へ移し替える動作を、図９乃至
図１２に基づいて説明する。まず、図１０（Ａ）〜
（Ｄ）に示したように、ウェーハカセット７に向いてい
るスライド部材４が伸長し、図（Ｂ）に示したように、
保持部材５がウェーハカセット７内に入り込み、ピック
アップしようとする半導体ウェーハ６の下部に位置す
る。

【０００９】次ぎに、図（Ｃ）および図（Ｄ）に示した
ように、回転軸２が上方に持ち上げられると同時に吸着
手段が働き、基台３とスライド部材４および保持部材５
が水平に上昇し、保持部材５によってレール状部１５
（１６）に載置支持されていた半導体ウェーハ６を吸着
しながら持ち上げる。

【００１０】この状態で、図１１に示したように、スラ
イド部材４を元の位置まで後退させることにより、ウェ
ーハカセット７から半導体ウェーハ６を完全に抜き取っ
た状態になる。

【００１１】続いて、図１２に示したように、回転軸２
を、例えば時計方向に１８０°回転させることにより、
スライド部材４の先端側、即ち保持部材５が半導体ウェ
ーハ６を保持したまま設備治具９側に向くことになる。
この状態では、まだ回転軸２が上昇したままである。

【００１２】次ぎに、図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示したよ
うに、スライド部材４が伸長することにより、保持部材
５で保持された半導体ウェーハ６が、図（Ａ）のよう
に、設備治具９内の所定位置に挿着され、次ぎに、回転
軸２が元の位置まで下降すると同時に吸着手段の吸着が
解除されることにより、図（Ｂ）、（Ｃ）に示したよう
に、設備治具９のレール状部１５（１６）に半導体ウェ
ーハ６が載置された状態になる。

【００１３】そして、図１３（Ｄ）に示したように、ス
ライド部材４を元の位置に後退させることにより、一工
程の半導体ウェーハ６の移し替え動作が終了し、続い
て、軸２を反時計方向に１８０°回転させて、図１０
（Ａ）に示した位置にセットし、次の移し替え動作に入
るのである。

【００１４】このようなウェーハ搬送装置１における動
作と、ウェーハカセット７および設備治具９との位置関
係について、オペレーターが予めコンピューターにデー
ターとしてセッティングしておき、そのデーターに基づ
いて自動的に遂行されるものである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オペレ
ーターのセッティングミスまたはウェーハカセット７お
よび設備治具９の劣化による歪み等が生じていた場合に
は、半導体ウェーハ６の移し替え動作が適正に遂行でき
ないのである。例えば、図１４に示したように、ウェー
ハカセット７との間で保持部材５の位置が予定した位置
よりも高い位置にずれていた場合に、スライド部材４が
伸長した時に、保持部材５が半導体ウェーハ６の端部に
接触してウェーハカセット７から突き出して落下させ、
半導体ウェーハ６を破損するという問題点を有してい
る。

【００１６】また、保持部材５の位置が、設備治具９と
の関係で、適正な位置にセットされていなかったり、ま
たは、設備治具９が劣化し歪んでいて位置ずれが生じて
いるような場合に、例えば、図１５に示したように、保
持部材５の位置が予定した位置よりも低い位置にセット
されていると、半導体ウェーハ６を保持した状態で設備
治具９に収納するために、スライド部材４が伸長した時
に、保持されている半導体ウェーハ６がレール状部１５
（１６）に衝突してしまい、それによって半導体ウェー
ハ６が破損（割れ、キズ等）するか、または設備治具９
のレール状部１５（１６）が破損したり、著しいときに
は設備治具９を押し倒して損壊してしまうこともある
が、要は、設備治具９が存在する限り半導体ウェーハ６
が破損しても、保持部材５が破損して吸着動作が行えな
くならない限り、搬送動作を繰り返して行うものであっ
て、被害が甚大になるという問題点を有している。

【００１７】更に、上記のような問題点が生じたとき
に、それを修正すべく作業員が目視により一々搬送状況
の確認を行っているが、バッチ処理数が多ければ多いほ
ど、その修正を行うための作業に時間が掛かり、作業能
率が悪いという問題点を有している。

【００１８】従って、従来例におけるウェーハ搬送装置
においては、ウェーハを移し替える被対象物、即ち、ウ
ェーハカセットおよび設備治具との位置関係を検出し
て、適正な位置関係をもって被害が生じないようにし、
且つ効率よく動作させるようにすることに解決しなけれ
ばならない課題を有している。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記従来例の課題を解決
する具体的手段として本発明は、少なくとも方向転換が
できる基台上に、スライド部材と、ウェーハを吸着保持
する保持部材とを具備し、一つの対象物から他の対象物
にウェーハを移し替える搬送装置であって、該搬送装置
の一部に、ウェーハを移し替える各対象物との位置関係
を検知・検出する検知・検出手段を設けたことを特徴と
するウェーハ搬送装置を提供するものである。

【００２０】また、本発明のウェーハ搬送装置において
は、検知・検出手段によって、異常を検出したときに装
置の駆動を停止すると共に、それを報知する手段を備え
たこと；検知・検出手段は、光センサーまたは超音波セ
ンサーであること；検知・検出手段は、パターンマッチ
ング式の撮像手段であること；ウェーハを移し替える対
象物が、ウエハーカセットまたは設備治具であること；
およびウェーハの移し替えは、同時に複数枚のウェーハ
を移し替えできる；を更に付加的要件として含むもので
ある。

【００２１】本発明に係るウェーハ搬送装置は、ウェー
ハを移し替える各対象物との位置関係を検知・検出する
検知・検出手段を設けたことによって、ウェーハ搬送装
置とウェーハを移し替える各対象物との位置関係が常に
適正な状態に維持され、ウェーハの移し替えによる作業
で、各部において異常な接触または衝突が解消されるの
である。

【００２２】更に、各部において異常な接触または衝突
が解消されることで、ウェーハ、保持部材および移し替
えの対象物において、割れ、擦りキズ等の破損または損
傷が解消されるのである。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に本発明を図示の実施の形態に
より更に詳しく説明する。なお、理解を容易にするため
従来例と同一部分には同一符号を付して説明する。ま
ず、図１および図２において、ウェーハ搬送装置１は、
一種のロボットアームであり、回転軸２により回転し且
つ上下動する基台３上にスライド部材４がスライド自在
に配設され、該スライド部材４の先端部側にツイザーと
称する半導体ウェーハをピックアップするための吸着手
段を備えた保持部材５が設けられている。

【００２４】このようなウェーハ搬送装置１の一部、好
ましくはスライド部材４に、ウェーハを移し替える被対
象物との位置関係を検知または検出するためのセンサ
ー、即ち、検知・検出手段２０が所定のアーム部材２１
を介して取り付けてある。

【００２５】アーム部材２１は、スライド部材４の先端
寄りの側面において、横方向に略直角に突出させて形成
したものであり、そのアーム部材２１に取り付けられた
検知・検出手段２０は、保持部材５の向きと略平行にな
るように先端方向に向けて配設してある。

【００２６】検知・検出手段２０としては、例えば、光
を利用した透過センサーまたは音波を利用した超音波セ
ンサー等である。そして、センサーの取り付け位置に関
しては、特に、透過センサーの場合には、照射光が保持
部材５の側面と平行に、且つ搬送しようとする半導体ウ
ェーハ６の外周縁に略接する状態（図１）になる位置
で、しかも、保持部材５の上面と略一致する状態（図
２）になる位置に取り付けられる。なお、超音波センサ
ーにおいても、透過センサーと略同じ位置関係をもって
取り付けられる。

【００２７】これらのセンサー部分の取付位置または方
向等については、アーム部材２１において当然の如く調
整ができるし、また、アーム部材２１においても、スラ
イド部材４に対して突出長さを調整できるものである。
それによって、搬送しようとする半導体ウェーハ６の大
きさが異なる場合でも、適宜それに対応させることがで
きるのである。

【００２８】また、図３に示したように、搬送しようと
する半導体ウェーハ６は、従来例と同様に搬送用のウェ
ーハカセット７に多数枚が収納された状態で各種処理シ
ステム間において移送または持ち運ばれるものであっ
て、処理されるべき半導体ウェーハ６を多数枚収納した
ウェーハカセット７が、ウェーハ搬送装置１によって移
し替えできる設定された位置まで、例えば、移送コンベ
ア等の移送手段８により移送されてセットされる。

【００２９】このセットされたウェーハカセット７と対
向する側に空の設備治具９がセットされる。この場合
も、ウェーハ搬送装置１を挟んで移送手段８と対向する
側に配設した移送手段１０によって設備治具９が移送さ
れ、設定された位置にセットされるようになっている。
なお、これらウェーハカセット７及び設備治具９の構成
も、従来例のものがそのまま利用される。

【００３０】このようにウェーハカセット７と設備治具
９がセットされた状態で、ウェーハ搬送装置１が移し替
えの作動するものであるが、まず、ウェーハカセット７
から半導体ウェーハ６をピックアップするときに、検知
・検出手段２０を作動させて保持部材５との位置関係を
検出する。

【００３１】例えば、図４および図５に示したように、
センサーとして透過センサーが用いられている場合に、
まず、ウェーハカセット７から半導体ウェーハ６を取り
出す工程で、センサーから照射された光が反射してこな
ければ、つまり、反射光が検出されなければ、ウェーハ
カセット７のレール状部１５間を光が透過したことにな
り、それによってウェーハカセット７と保持部材５との
位置関係が適正でないと判断し、ウェーハ搬送装置１の
動作が直ちに停止され、それを適宜の報知手段、例え
ば、ブザーが鳴るとか表示灯が点滅する等によって報知
するのである。

【００３２】この場合には、例えば、オペレーターによ
るセッティングミスによるか、またはウェーハカセット
７の設置の状態の良し悪し、若しくは歪み現象によるも
のかをチェックし、相互間の位置関係のセッティングを
調整しながら検知・検出手段２０を任意に作動させ、適
正なセッティング位置を確認して速やかに適正な状況に
修正できるのであり、仮に、異常な状態があっても半導
体ウェーハ６等を損傷させることがないのである。

【００３３】また、図６（Ａ）に示したように、センサ
ーから照射された光が反射して反射光が検出された時に
は、照射された光がレール状部１５で反射されているの
であるから、保持部材５によってウェーハカセット７の
半導体ウェーハ６を突き落とすことのない状態、即ち、
ウェーハカセット７と保持部材５との位置関係が適正で
あると判断し、図６（Ｂ）で示したように、スライド部
材４が前進し、従来例で説明した図１０（Ｂ）〜（Ｄ）
と同様の動作を行って保持部材５が半導体ウェーハ６を
吸着支持して正確に取り出すことができるのである。

【００３４】そして、半導体ウェーハ６を支持した状態
でウェーハ搬送装置１を１８０°回転させて設備治具９
側に向け、設備治具９に半導体ウェーハ６を収納する工
程において、図７に示したように、再度センサーから光
を照射して設備治具９との位置関係を検知する。

【００３５】センサーから照射された光の反射光が検出
されなければ、ウェーハカセット７のレール状部１５間
を光が透過したことになり、それによって支持されてい
る半導体ウェーハ６がレール状部１５と衝突することの
ない状態、即ち、設備治具９と保持部材５との位置関係
が適正であると判断し、スライド部材４が前進して、従
来例で説明した図１３（Ａ）〜（Ｄ）と同様の動作を行
って半導体ウェーハ６を適正な状態に移し替えて収納で
きるのである。

【００３６】これとは逆に、センサーから照射された光
が反射して反射光が検出された時には、照射された光が
レール状部１５かまたは側壁部１１で反射されているの
であるから、設備治具９と保持部材５との位置関係が適
正でないと判断し、ウェーハ搬送装置１の動作が直ちに
停止され、それを前記同様に適宜の手段によって報知
し、半導体ウェーハ６を破損させることなく、オペレー
ターによって速やかに適正な状況に修正するのである。

【００３７】更に、検知・検出手段として、前記のセン
サーの外に、例えば、撮像手段を用いることができる。
この場合には、予め保持部材５とウェーハカセット７お
よび設備治具９との位置関係を正確に設定した状態で、
ウェーハカセット７および設備治具９の一部を画像とし
て取り込んで置き、その画像と実際の稼働時に撮像手段
で撮影した映像とを表示部においてパターンマッチング
させることにより、保持部材５のずれを瞬時に修正しな
がら移し替え作業を遂行するものである。

【００３８】いづれにしても、本発明に係るウェーハ搬
送装置１は、装置の一部にウェーハを移し替えるための
対象物となるウェーハカセット７および設備治具９との
位置関係を検知・検出する検知・検出手段２０を設けた
ことにより、ウェーハの移し替え動作において、移し替
えに関係する各部のセッティング位置が何らかの理由で
ずれていた場合に、それを検出して直ちに装置の駆動を
停止するものであり、それによってウェーハカセット
７、設備治具９、半導体ウェーハ６および搬送に寄与す
る各部材の異常接触を回避し、異常接触による損傷を未
然に防ぐことができるのである。

【００３９】また、移し替えに関係する各部のセッティ
ング位置の調整においても、検知・検出手段２０を任意
に作動させて調整を行うことにより、微妙な位置関係を
目視で調整するよりも遙かに効率的で正確あり、位置調
整の作業性が著しく容易になるのである。なお、前記実
施の形態では、ウェーハカセット７から設備治具９にウ
ェーハを移し替える場合について説明したが、これとは
逆に、ＣＶＤ処理装置で処理した後に、設備治具９から
ウェーハカセット７に移し替える場合も、勿論同様にウ
ェーハ搬送装置１が使用できるものである。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るウェー
ハ搬送装置は、少なくとも方向転換ができる基台上に、
スライド部材と、ウェーハを吸着保持する保持部材とを
具備し、一つの対象物から他の対象物にウェーハを移し
替える搬送装置であって、該搬送装置の一部に、ウェー
ハを移し替える各対象物との位置関係を検知・検出する
検知・検出手段を設けた構成にしたことにより、ウェー
ハの移し替え動作において、移し替えに関係する各部の
セッティング位置がずれた場合に、それを検出して直ち
に装置の駆動を停止するものであり、それによって移し
替えに関係する各部の異常接触を未然に回避して、各部
の破損．損傷等による物質的および人為的損害を防止す
ることができるという優れた効果を奏する。

【００４１】また、本発明のウェーハ搬送装置において
は、検知・検出手段を設けたことにより、移し替えに関
係する各部のセッティング位置の調整作業においても、
当該検知・検出手段を任意に作動させながら調整を行う
ことにより、微妙な位置関係の調整であっても効率的に
且つ正確に調整でき、位置調整の作業性が著しく容易に
なるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るウェーハ搬送装置の
要部を示す平面図である。

【図２】同ウェーハ搬送装置の要部を示す側面図であ
る。

【図３】同ウェーハ搬送装置の使用（設置）状態を示す
略示的平面図である。

【図４】同ウェーハ搬送装置における検知・検出手段で
の検知・検出状況を説明するための説明図である。

【図５】同ウェーハ搬送装置における検知・検出手段で
の検知・検出状況を説明するための略示的側面図であ
る。

【図６】図（Ａ）は同ウェーハ搬送装置でウェーハをピ
ックアップする直前の動作状態を説明するための略示的
側面図であり、図（Ｂ）は同ウェーハ搬送装置でウェー
ハをピックアップする状況を説明するための略示的側面
図である。

【図７】同ウェーハ搬送装置における検知・検出手段で
の検知・検出状況を説明するための略示的側面図であ
る。

【図８】従来例のウェーハ搬送装置の使用状態を示す略
示的平面図である。

【図９】同従来例のウェーハ搬送装置で使用されるウェ
ーハカセットまたは設備治具を示す正面図である。

【図１０】図（Ａ）〜（Ｄ）は同従来例のウェーハ搬送
装置で一つの対象物からウェーハをピックアップする工
程を順次示す略示的側面図である。

【図１１】同従来例のウェーハ搬送装置でウェーハをピ
ックアップした状態を示す略示的側面図である。

【図１２】同従来例のウェーハ搬送装置でウェーハをピ
ックアップした後に１８０°回転させた状態を示す略示
的側面図である。

【図１３】図（Ａ）〜（Ｄ）は同従来例のウェーハ搬送
装置でピックアップしたウェーハを他の対象物に収納す
る工程を順次示す略示的側面図である。

【図１４】同従来例のウェーハ搬送装置でウェーハをピ
ックアップする工程で一つの対象物との間で位置ずれが
生じていたときの状況を示す略示的図である。

【図１５】同従来例のウェーハ搬送装置でピックアップ
したウェーハを収納する工程で他の対象物との間で位置
ずれが生じていたときの状況を示す略示的図である。

【符号の説明】

１ウェーハ搬送装置；２回転軸；３基台；
４スライド部材；５保持部材；６半導体ウェー
ハ；７ウェーハカセット；８、１０搬送手段；
９設備治具；１１、１２側面壁；１３上面壁；
１４底面壁；１５、１６レール状部；２０検
知・検出手段；２１アーム部材２１。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも方向転換ができる基台上に、
スライド部材と、ウェーハを吸着保持する保持部材とを
具備し、一つの対象物から他の対象物にウェーハを移し
替える搬送装置であって、該搬送装置の一部に、ウェーハを移し替える各対象物と
の位置関係を検知・検出する検知・検出手段を設けたこ
とを特徴とするウェーハ搬送装置。
【請求項２】検知・検出手段によって、異常を検出し
たときに装置の駆動を停止すると共に、それを報知する
手段を備えた請求項１に記載のウェーハ搬送装置。
【請求項３】検知・検出手段は、光センサーまたは超音波センサーである請求項１または
２に記載のウェーハ搬送装置。
【請求項４】検知・検出手段は、パターンマッチング式の撮像手段である請求項１または
２に記載のウェーハ搬送装置。
【請求項５】ウェーハを移し替える対象物が、ウエハーカセットまたは設備治具である請求項１に記載
のウェーハ搬送装置。
【請求項６】ウェーハの移し替えは、同時に複数枚のウェーハを移し替えできる請求項１に記
載のウェーハ搬送装置。