JP2004193344A - Substrate transport apparatus and substrate transfer method - Google Patents

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JP2004193344A JP2002359539A JP2002359539A JP2004193344A JP 2004193344 A JP2004193344 A JP 2004193344A JP 2002359539 A JP2002359539 A JP 2002359539A JP 2002359539 A JP2002359539 A JP 2002359539A JP 2004193344 A JP2004193344 A JP 2004193344A
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義明 佐々木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the need for installing an alignment mechanism apart from a transfer robot and to install a substrate rotating mechanism in a substrate holding part of the transfer robot. <P>SOLUTION: A substrate transport equipment is provided with a base mount 20 which is capable of moving in an X-axis direction in order to go to the front of a cassette or a treatment chamber; an arm which is elastic to R-axis direction to the base mount 20 and capable of pivoting in a θ-direction; a transfer robot having a substrate holding part G fixed to a tip of the arm; a luminescence device and a photodetector which are arranged upper and lower sides of a substrate entrance of the cassette and irradiate a light in the direction intersecting a pass of the substrate taken out from the cassette by the transfer robot; an operating means for calculating position deviation and rotation deviation from a reference point Og of the substrate holding part of the substrate, based on a light receiving signal; and control equipment for controlling an X-axis driving system, an R-axis driving system, and a θ-axis driving system by adding a correcting signal for correcting the calculated position deviation and rotation deviation, and making the substrate carry in a treatment chamber to a suitable position and a suitable direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板を、カセットと処理室との間で搬送する基板搬送装置及び基板搬送方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造プロセスにおいては、被処理体である半導体ウエハ(基板)に多種の工程処理を施すため、多数枚のウエハを多段に収容したカセット(例えば、FOUPと呼ばれる蓋付きの収納容器など)から、1枚のウエハを取り出して処理室へ搬入したり、処理済みのウエハを処理室から取り出して再びカセットに搬送したりする搬送動作が不可欠であり、従来では、その搬送手段として多関節アーム型の搬送ロボットが多く利用されている。
【0003】
この種の処理システムでは、処理室内へのウエハの搬入位置や方向性が処理実績に大きな影響を与えるため、ウエハを適正な位置及び角度(方向)で搬入する必要がある。実際は処理室の前にロードロック室があるので、そのロードロック室への搬入の適正化を図ることが重要である。
【0004】
ところで、ウエハはカセット内に水平状態で多段に収容されているが、その段階で各ウエハは多少の位置ずれや回転ずれを持って収容されていることが多い。そのため、搬送ロボットの基板保持部を基準通りにカセット内に挿入してウエハをピックアップしても、ずれを持ったままウエハが搬送ロボットの基板保持部に保持されてしまい、そのまま処理室(あるいはロードロック室)へ基板を搬入すると問題を生じる可能性がある。
【0005】
そこで、従来では、搬送ロボットとは別にウエハの位置合わせ機構を設けておき、この位置合わせ機構に一旦ウエハを搬送することで、位置を適正に修正した上で再びウエハを搬送ロボットが保持して処理室へ搬入するようにしている(例えば、特開2002−26108号公報参照)。
【0006】
また、特にウエハの回転ずれを修正するために、搬送ロボットの基板保持部に基板回転機構を設けたものもある(例えば、特開2002−151576号公報参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−26108号公報
【特許文献2】
特開2002−151576号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、搬送ロボットと別に位置合わせ機構を設けたものは、位置合わせ機構を余分に設けなくてはならないので、設備コストがアップする問題があった。また、カセットからウエハを取り出す毎に位置合わせ機構を経由してウエハを搬送しなければならないので、スループットが低下する問題があった。
【0009】
また、搬送ロボットの基板保持部に回転ずれを修正するための基板回転機構を設けたものは、基板回転機構を余分に設けなくてはならないので、アームの先端重量が大きくなると共に、設備コストがアップするという問題があった。
【0010】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、搬送ロボットと別に位置合わせ機構を設けたり、搬送ロボットの基板保持部に基板回転機構を設けたりする必要がなく、スループットの低下を防止し得ると共に、基板保持部の重量増加の防止と設備のコストダウンを図ることのできる基板搬送装置及び基板搬送方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、請求項1の発明は、複数枚の基板を多段に収容したカセットと、基板に所定の処理を施す処理室との間で基板を搬送する基板搬送装置において、前記カセットまたは処理室の前へ行くために水平なX軸方向への移動が可能な基台と、該基台に対してR軸方向に伸縮可能且つθ方向に旋回可能なアーム部と、該アーム部の先端に取付けられ、前記カセットまたは処理室に対し出し入れされる基板を保持する基板保持部とを備えた搬送ロボットと、前記カセットの基板出入口の上下に設けられ、前記搬送ロボットによりカセットから取り出される基板の通過経路と交差する方向に光を照射する発光器及び該発光器からの光を受光する受光器と、前記受光器の受光信号に基づいて前記搬送ロボットにより取り出された基板の前記基板保持部の基準点からの位置ずれ量及び回転ずれ量を演算する演算手段と、該演算手段の演算した位置ずれ量及び回転ずれ量を補正する補正信号を加えて前記搬送ロボットのX軸駆動系、R軸駆動系、θ軸駆動系を制御することにより基板を処理室に対し適正位置に適正向きにて搬入させる制御装置とを備えたことを特徴とする。
【0012】
請求項2の発明は、前記発光部及び受光部が、カセットからの基板の取り出し高さに応じて一体的に昇降可能とされていることを特徴とする。
【0013】
請求項3の発明は、複数枚の基板を多段に収容したカセットと基板に所定の処理を施す処理室との間で基板を搬送する基板搬送方法において、基板搬送のための搬送ロボットとして、自身が前記カセットまたは処理室の前へ行くために水平なX軸方向への移動が可能であり、カセットまたは処理室に対し基板の出し入れを行うために基板保持部が前記X軸と直交する水平なY軸方向へ移動可能であり、しかも前記基板保持部が基板保持の基準点を通る鉛直なθ軸周りに旋回可能である多関節アーム型の搬送ロボットを使用し、前記カセットの基板出入口の上下に、前記搬送ロボットにより取り出される基板の通過経路と交差する方向に光を照射する発光器及び該発光器からの光を受光する受光器を設け、前記カセットから基板を取り出す際の前記受光部の受光信号に基づいて前記搬送ロボットにより取り出された基板の基準点からの位置ずれ量及び回転ずれ量を演算し、その演算した位置ずれ量及び回転ずれ量を補正する補正信号を加えて前記搬送ロボットのX軸駆動系、Y軸駆動系、θ軸駆動系を制御することにより基板を処理室に対し適正位置にて搬入させることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。図1は、本発明の基板搬送装置を半導体製造プロセスにおける基板処理装置に適用した第1実施の形態の全体構成を示す平面図である。
【0015】
この基板処理装置Mは、複数のカセットEを載置するためのロードポートAと、複数の処理室Bと、1つの搬送室Cとを有する。カセット(搬送容器)Eには、複数枚例えば25枚程度の基板(本例では半導体ウエハ)Wを上下方向に所定ピッチで多段に収容される。処理室Bは、基板Wに所定の処理を施すための室、搬送室Cは、ロードポートA(カセットE)と処理室Bとの間で基板Wを搬送するための室である。搬送室Cには、搬送動作を行うための搬送ロボットFが備わっている。
【0016】
搬送室Cは平面視長方形の室であり、搬送室Cの長手方向に沿ってレール10が設けられ、そのレール10に沿って搬送ロボットFが移動できるようになっている。ここでは、レール10に沿っての搬送ロボットFの移動方向をX軸方向と定めており、その移動機構をX軸駆動系(図示せず)と呼ぶ。また、このX軸方向と直交する方向をY軸方向とする。
【0017】
搬送室Cの片方の側面には、搬送室Cの長手方向に沿って複数のロードポートAが並んでいる。各ロードポートA上の各カセットEは、ドア11を介して搬送室Cと接続されている。ロードポートAに収容されるカセットEは、基板Wを各々水平状態で上下方向に多段に収容し得るものであり、前面に蓋付きの基板出入口13を有し、その前面の基板出入口13を通して、基板Wの出し入れを行うようになっている。なお、搬送室CとカセットEは大気圧に保持される。
【0018】
搬送室Cの他方の側面には、搬送室Cの長手方向に沿って複数の処理室Bが並んでいる。各処理室Bはロードロック室Dを介して搬送室Cに接続されており、ロードロック室Dと搬送室Cとの間、ロードロック室Dと処理室Bとの間には、それぞれゲートバルブ14、15が設けられている。ロードロック室Dには、図示しないが、基板Wの載置台や処理室Bとの間で基板Wを移載する移載アームなどが装備されている。なお、処理室B及びロードロック室Dは真空引き及び窒素パージ可能となっている。
【0019】
搬送ロボットFは、処理室Bに基板Wを搬入する際にはロードロック室Dに基板Wを受け渡し、処理室Bから基板Wを搬出する際にはロードロック室Dから基板Wを受け取る。従って、厳密には搬送ロボットFは処理室Bに直接アクセスするのではなく、ロードロック室Dを介して間接的にアクセスすることになる。しかし、搬送動作の上では処理室Bに対するアクセスであるから、ロードロック室Dに対するアクセスを、ここでは処理室Bに対する搬入出動作として見なす。
【0020】
搬送ロボットFは、レール10上を移動する基台20の上に装備されることでX軸方向に移動可能とされており、X軸方向への移動により、各ロードポートAまたは処理室B(ロードロック室D)の前へ位置決めされる。搬送ロボットFは、多関節アーム型のロボットであり、旋回及び伸縮(屈伸)が可能なアーム部T並びに図示しない昇降機構を有している。そして、昇降機構を駆動したり、アーム部Tを動かしたりすることにより、アーム部Tの先端の基板保持部(ピック)Gを、鉛直方向のZ軸方向へ移動させたり、基台20上の旋回中心Ofを支点にアーム部Tを旋回させたり、アーム部Tを伸縮させたりすることができる。ここで、アーム部Tの旋回する方向をθ方向、伸縮する方向をR方向(半径方向)とする。このX軸方向、R方向及びθ方向への基板保持部Gの移動により、カセットEまたは処理室B(ロードロック室D)に対しての基板Wの出し入れが行われる。ここでは、R軸方向の駆動制御を行う駆動系をR軸駆動系、θ軸方向の駆動制御を行う駆動系をθ軸駆動系と呼ぶ。
【0021】
この基板処理装置Mでは、ロードポートAのドア11の搬送室C側、つまりカセットEの基板出入口13の外側に、搬送ロボットFの正規の基板保持位置(基準位置)に対する基板Wの位置ずれを検出するセンサSが設けられている。図2はセンサSと基板出入口13との関係を示す図で、(a)は正面図、(b)は側面図である。また、図3は、搬送ロボットFとセンサS、基板W、カセットEとの関係を示す平面図である。
【0022】
図2に示すように、ロードポートAは、基板Wを出し入れするための開口及び該開口を開閉するドアを備えており、ドアを開いた際に、カセットEの前面蓋(図示略)を開いて基板出入口13を開放する。それにより、搬送ロボットFは、カセットEに対して基板Wを出し入れすることができるようになる。
【0023】
基板Wの出し入れは水平な姿勢のまま行われる。そこで、センサSを構成する発光器31と受光器32は基板Wの通過経路を挟む上下位置に配設されている。上側に配された発光器31は、搬送ロボットFの基板保持部GによりカセットEから取り出される基板Wの通過経路と交差する下向きに光を照射し、下側に配された受光器32は、発光器31からの光を受光する。この場合の発光器31は、基板Wの幅方向(基板の取り出し方向と直交する左右方向)に連続したライン状にビーム30を照射するライン型の発光器よりなる。つまり、検出のためのビーム30は、基板Wの通過経路に対して交差する平面状に照射される。また、受光器32は、ライン状に照射されるビーム30を受光できるアレイ型の受光器32よりなる。
【0024】
ここで、カセットEに収容された全段の基板Wを検出できるように、発光器31は最上段の基板Wの上側のレベルに配置され、受光器32は最下段の基板Wの下側のレベルに配置されている。また、ビーム30を照射するラインの長さは、基板Wの直径よりも当然大きく設定されている。なお、発光器31と受光器32は上下を逆に取り付けてもよい。
【0025】
この基板処理装置は、上記の構成の他に、前記センサSの信号に基づいて基板Wの位置ずれ量や回転ずれ量を演算する演算手段(図示省略)と、その演算した位置ずれ量及び回転ずれ量を補正する補正信号を加えて前記搬送ロボットのX軸駆動系、R軸駆動系、θ軸駆動系を制御することにより基板を処理室に対し適正位置にて搬入させる制御装置50とを有している。
【0026】
次に、センサSの信号に基づいて行われる「位置ずれ検出」の原理について説明する。演算手段は、基板Wの取り出し動作に伴うセンサS(受光器32)からの受光信号により、基板保持部Gの基準点Og(正規位置の基板中心に相当する位置)に対する基板Wの中心位置ずれ量と基準方向に対する基板Wの回転ずれ量(ずれ角)を演算する。即ち、基板保持部Gが基板Wを保持したまま動いた際には、基板Wがライン状のビーム30で形成される検出面(ビームの集合面)を横切るので、センサSの出力が変化する。そこで、そのセンサSの出力の変化と、基板保持部Gの移動時の座標データとに基づいて、基板Wの中心位置と方向とを算出し、それを基準位置や基準方向のデータと比較することで、基板Wの位置ずれ量と回転ずれ量を割り出すのである。
【0027】
図4(a)はビーム30(検出面)のセンシング位置と基板Wの関係を示し、(b)はそのときのセンサ出力を示している。センサSは固定されているが、基板Wが動くので、ビーム30がスキャンされることになる。例えば、ビーム30によるセンシング位置A、B、C、Dが(a)のようであると、センサ出力は(b)のようになる。つまり、基板Wによってビーム30が遮られない場所では出力が「L」であるが、基板Wによってビーム30が遮られる場所では出力が「H」になる。従って、このデータから基板Wのエッジ部の位置座標を得ることができ、互いに離間した3点のエッジ座標を知ることで、基板Wの中心位置を幾何学的に割り出することができる。
【0028】
次に基板Wの方向性検出について述べる。この種の基板Wには、外周エッジ部の特定箇所に方向認識のためのノッチN(オリエンテーションフラットの場合もある)が設けられている。そこで、このノッチNの座標をまず求める。図5(a)はビーム30(検出面)のセンシング位置E、F、G、H、I、JとノッチNの関係を示し、(b)はそのときのセンサ出力を示している。ノッチNの位置算出は、(b)に示すようなセンサ出力と、そのときの基板保持部Gの基準点Ogの座標とから割り出すことができる。ノッチNの位置座標が分かると、そのノッチNの位置座標と基板Wの中心座標とから、基板Wのずれ角θ1を算出することができる。なお、基板Wの向き及び中心座標は、センサ信号をそのときの基板保持部Gの基準点Ogの座標(正規位置の基板中心に相当する位置)情報と共にメモりに格納し、全ての信号を取得後、その信号を解析することで得ることになる。
【0029】
次に位置ずれ補正の原理について述べる。ロボット制御手段は、上述のように演算した位置ずれ量及び回転ずれ量を補正する補正信号を加えて搬送ロボットFのX軸駆動系、R軸駆動系、θ軸駆動系を制御することにより、搬送ロボットFに、基板Wをロードロック室Dに対し適正位置にて搬入させる。例えば、図6(a)に示すように、基板Wの中心位置Owと、搬送ロボットFの基板保持部(ピック)の基準位置Ogとが、X軸方向にX1、Y軸方向にY1だけずれており、基板Wが基板保持部Gに対してθ1だけ回転ずれしている場合には、基板Wが正規位置にあるときの旋回量θ、伸縮量(アーム部の旋回中心Ofから基板保持部の基準点Ogまでの距離、アーム部の半径ともいう。)R、水平移動量Xに対して、旋回補正量Δθ、伸縮補正量ΔR、水平移動補正量ΔXを補正値として組み込んだデータに基づいて、搬送ロボットFを制御する。
【0030】
即ち、X軸方向及びY軸方向には、基準位置よりX1、Y1だけ余計に基板保持部Gを動かすことで、基板Wを適正位置にてロードロック室Dに受け渡すことができる。また、図6(b)に示すように、θ1の回転ずれを補正するため、基板保持部(ピック)の基準位置Ogを基台20上のアーム部Tの旋回中心Ofを中心としてθ1だけ余計に回転させることで、基板Wを適正位置にてロードロック室Dに受け渡すことができる。なお、基板中心Owはθ1の回転に伴いX軸方向及びY軸方向に更にずれが生じることになるが、そのずれ量はX軸とY軸方向の補正で解消することができる。
【0031】
図7は回転ずれθ1の補正の原理を説明するための図である。(a)のように基板Wがθ1だけ回転ずれを生じている場合、(b)のように基台20の移動により搬送ロボットの中心(アーム部の旋回中心)OfをX軸方向にXだけ移動しながら、アーム部Tの半径RをR’に調節することで、Y軸方向の位置(R)を維持しながら、基板Wの回転ずれθ1を修正することができる。
【0032】
その修正を2連結アームで行おうとすると、図8(a)、(b)に示すように基台20の移動によりアーム部Tの旋回中心OfをX軸方向にXだけ移動しながら、2つのアームの屈曲角をαからβに制御してアーム部Tの半径(旋回中心Ofから基準点Ogまでの距離)をRからR’に調節することにより、Y軸方向の位置(R)を維持しながら、基板Wの回転ずれθ1を修正することができる。この場合、2つのアームの長さは等しくなっているので、X,R’,Bを数学的に容易に算出できる。
【0033】
また、回転ずれの修正を3連結アームで行うとすると、図9(a)、(b)に示すように、アーム部Tの旋回中心OfをX軸方向にXだけ移動しながら、基端側の2つのアームの屈曲角をαからβに制御してアーム部Tの半径をRからR’に調節することにより、Y軸方向の位置(R)を維持しながら、基板Wの回転ずれθ1を修正することができる。
【0034】
次に作用と共に基板を搬送する方法について簡単に説明する。カセットEから基板Wを取り出す場合、搬送ロボットFが該当するロードポートAの前に移動して止まる。そして、搬送ロボットFは基板保持部Gを延ばしてカセットE内の基板Wを保持した後、基板保持部Gを後退させてカセットE内から基板Wを取り出す。その際、基板WがセンサSの発光部31と受光部32の間を通過することにより、基板Wの位置情報が収集される。即ち、受光部32の信号と基板保持部Gの移動位置情報とに基づいて、基板Wの基準点Ogからの位置ずれ量及び回転ずれ量が演算される。次に、搬送ロボットFは、搬入すべき処理室Bの前に移動して止まる。そして、アーム等を操作することにより、処理室Bの前のロードロック室Dに保持した基板Wを搬入する。
【0035】
その際、先に演算した位置ずれ量及び回転ずれ量を補正する補正信号を加えて搬送ロボットFのX軸駆動系、R軸駆動系、θ軸駆動系を制御することにより、基板Wはロードロック室Dに対して適正位置にて搬入される。このように直接、搬送ロボットFで位置ずれを補正しながら、処理室Bへ向けて基板Wを搬入するので、従来のように搬送ロボットと別に位置合わせ機構を設けたり、基板保持部Gに基板回転機構を設けたりする必要がなくなる。従って、設備の簡素化によるコストの低減が図れると共に、スループットの向上を図ることができる。
【0036】
なお、上記実施形態では、基板Wの回転ずれによるノッチNの位置が基板保持部Gと重ならない位置にあるときには、センサSのビームが基板保持部Gに邪魔されずにノッチNの部分を確実に透過するので、問題なくノッチNの検出ができるが、ノッチNの位置が基板保持部Gと重なる位置にあるときには、センサSのビームが基板保持部Gに邪魔されるため、ノッチNの検出ができないおそれがある。それを防止するためには、基板保持部Gを石英等の透明体で構成するのが望ましい。そうすれば、ノッチNが基板保持部Gに隠れていても検出できるようになる。但し、ノッチNは基板Wの円周上の0°、90°、180°、270°の位置にあることが多いので、その近傍の角度範囲においてノッチNを検出できれば、実際には問題が起こることは少ないと言える。また、図10に示すように、少なくとも180°の位置に存在する可能性があることを考慮して、基板保持部Gの該当位置に窓41を設けておけば、窓41を通してノッチNを確実に検出することができる。
【0037】
また、上記実施の形態のように、カセットEの全基板搭載枚数に応じた間隔を開けて発光部31と受光部32を配置すると、発光部31と受光部32の距離が開き過ぎてしまい、センサSの検出精度が落ちる可能性がある場合は、図11に示すように、発光部31と受光部32を少なくとも1枚分の基板Wの出し入れが可能な間隔まで狭めて配置し、カセットEからの基板Wの取り出し高さに応じて発光部31と受光部32を昇降機構(簡易的に矢印で示す)43で一体的に昇降できるようにすればよい。
【0038】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、前記実施の形態では、基板として半導体ウエハを想定したが、他の円形の基板等であってもよい。また、前記実施の形態では、スカラー型の搬送ロボットに本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、平行リンク型、フロックレッグ型、レール上を基板保持部が移動する直動型のように伸縮(進退)、旋回可能であり、X軸上を移動する搬送ロボットにも適用することができる。
【0039】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【0040】
(1)請求項1の発明によれば、複数枚の基板を多段に収容したカセットと、基板に所定の処理を施す処理室との間で基板を搬送する基板搬送装置において、前記カセットまたは処理室の前へ行くために水平なX軸方向への移動が可能な基台と、該基台に対してR軸方向に伸縮可能且つθ方向に旋回可能なアーム部と、該アーム部の先端に取付けられ、前記カセットまたは処理室に対し出し入れされる基板を保持する基板保持部とを備えた搬送ロボットと、前記カセットの基板出入口の上下に設けられ、前記搬送ロボットによりカセットから取り出される基板の通過経路と交差する方向に光を照射する発光器及び該発光器からの光を受光する受光器と、前記受光器の受光信号に基づいて前記搬送ロボットにより取り出された基板の前記基板保持部の基準点からの位置ずれ量及び回転ずれ量を演算する演算手段と、該演算手段の演算した位置ずれ量及び回転ずれ量を補正する補正信号を加えて前記搬送ロボットのX軸駆動系、R軸駆動系、θ軸駆動系を制御することにより基板を処理室に対し適正位置に適正向きにて搬入させる制御装置とを備えているので、直接搬送ロボットで位置ずれを補正しながら処理室へ向けて基板を搬入することができ、従来のように搬送ロボットと別に位置合わせ機構を設けたり、基板保持部に基板回転機構を設けたりする必要がなくなる。従って、設備の簡素化による基板保持部の軽量化及びコストの低減が図れると共に、スループットの向上を図ることができる。
【0041】
(2)請求項2の発明によれば、前記発光部及び受光部が、カセットからの基板の取り出し高さに応じて一体的に昇降可能とされているので、発光部と受光部の間隔を狭めることができ、基板の位置ずれ検出精度を上げることができる。
【0042】
(3)請求項3の発明によれば、複数枚の基板を収容したカセットと、基板に所定の処理を施す処理室との間で基板を搬送する基板搬送方法において、基板搬送のための搬送ロボットとして、前記カセットまたは処理室の前へ行くために水平なX軸方向への移動が可能な基台と、該基台に対してR軸方向に伸縮可能且つθ方向に旋回可能なアーム部と、該アーム部の先端に取付けられ、前記カセットまたは処理室に対し出し入れされる基板を保持する基板保持部とを備えた搬送ロボットを使用し、前記カセットの基板出入口の上下に、前記搬送ロボットにより取り出される基板の通過経路と交差する方向に光を照射する発光器及び該発光器からの光を受光する受光器を設け、前記カセットから基板を取り出す際の前記受光部の受光信号に基づいて前記搬送ロボットにより取り出された基板の前記基板保持部の基準点からの位置ずれ量及び回転ずれ量を演算し、その演算した位置ずれ量及び回転ずれ量を補正する補正信号を加えて前記搬送ロボットのX軸駆動系、R軸駆動系、θ軸駆動系を制御することにより基板を処理室に対し適正位置に適正向きにて搬入させるので、直接搬送ロボットで位置ずれを補正しながら処理室へ向けて基板を搬入することができ、従来のように搬送ロボットと別に位置合わせ機構を設けたり、基板保持部に基板回転機構を設けたりする必要がなくなる。従って、設備の簡素化による基板保持部の軽量化及びコストの低減が図れると共に、スループットの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を基板処理装置に適用した実施の形態の構成を示す平面図である。
【図2】同装置における基板の位置ずれ検出用センサとカセット及び基板との関係を示す図で、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図3】同装置における搬送ロボットと前記センサとカセット及び基板との関係を示す平面図である。
【図4】前記センサによる基板中心の検出原理の説明図であり、(a)はセンサの発するビームの位置と基板との関係を示す平面図、(b)はセンサの出力を示す図である。
【図5】前記センサによる基板の回転ずれの検出原理の説明図であり、(a)はセンサの発するビームの位置と基板との関係を示す平面図、(b)はセンサの出力を示す図である。
【図6】前記搬送ロボットによる位置ずれ補正の原理説明図で、(a)は基板保持部と基板の位置ずれの関係を示す平面図、(b)は回転ずれ補正の説明のための平面図である。
【図7】前記回転ずれ補正の原理説明図であり、(a)は補正前の状態、(b)は補正後の状態を示す図である。
【図8】2連結アームを用いて前記回転ずれ補正を行う場合の原理説明図であり、(a)は補正前の状態、(b)は補正後の状態を示す図である。
【図9】3連結アームを用いて前記回転ずれ補正を行う場合の原理説明図であり、(a)は補正前の状態、(b)は補正後の状態を示す図である。
【図10】本発明の他の実施形態の要部構成を示す平面図である。
【図11】本発明の更に他の実施形態の要部構成を示す正面図である。
【符号の説明】
M 基板処理装置
A ロードポート
B 処理室
C 搬送室
D ロードロック室
E カセット
F 搬送ロボット
G 基板保持部
S センサ
T アーム部
W 基板
Og 基準点
10 レール
13 基板出入口
20 基台
30 ビーム
31 発光部
32 受光部
50 制御装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate transfer apparatus and a substrate transfer method for transferring a substrate such as a semiconductor wafer between a cassette and a processing chamber.
[0002]
[Prior art]
For example, in a semiconductor device manufacturing process, a cassette (for example, a storage container with a lid called a FOUP) containing many wafers in multiple stages in order to perform various kinds of processing on a semiconductor wafer (substrate) as an object to be processed. Etc.), it is essential to carry out a transport operation of taking out one wafer and carrying it into the processing chamber, or taking out a processed wafer from the processing chamber and transporting it again to the cassette. Articulated arm type transfer robots are widely used.
[0003]
In this type of processing system, the position and direction of the wafer carried into the processing chamber greatly affect the processing results, and therefore, it is necessary to carry the wafer at an appropriate position and angle (direction). Actually, since there is a load lock chamber in front of the processing chamber, it is important to optimize the loading into the load lock chamber.
[0004]
By the way, wafers are stored in a cassette in a horizontal state in multiple stages, and at that stage, each wafer is often stored with some positional deviation or rotational deviation. Therefore, even if the wafer is picked up by inserting the substrate holding unit of the transfer robot into the cassette as standard, the wafer is held by the substrate holding unit of the transfer robot with a shift, and the wafer is directly held in the processing chamber (or loaded). Loading the substrate into the lock chamber) can cause problems.
[0005]
Therefore, conventionally, a wafer positioning mechanism is provided separately from the transfer robot, and once the wafer is transferred to the positioning mechanism, the position is appropriately corrected, and then the wafer is again held by the transfer robot. It is carried into a processing chamber (for example, refer to JP-A-2002-26108).
[0006]
In addition, there is a type in which a substrate rotation mechanism is provided in a substrate holding unit of a transfer robot in order to particularly correct a rotational deviation of a wafer (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-151576).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-26108
[Patent Document 2]
JP-A-2002-151576
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case where a positioning mechanism is provided separately from the transfer robot, an additional positioning mechanism must be provided, and there has been a problem that equipment costs are increased. Further, since the wafer must be transferred via the alignment mechanism every time the wafer is taken out of the cassette, there is a problem that the throughput is reduced.
[0009]
In addition, in the case where the substrate holding mechanism of the transfer robot is provided with a substrate rotation mechanism for correcting rotational displacement, an extra substrate rotation mechanism must be provided, which increases the weight of the tip of the arm and reduces equipment costs. There was a problem of up.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, it is not necessary to provide a positioning mechanism separately from the transfer robot, or to provide a substrate rotation mechanism in the substrate holding unit of the transfer robot, to prevent a decrease in throughput. It is another object of the present invention to provide a substrate transfer apparatus and a substrate transfer method capable of preventing increase in the weight of a substrate holding section and reducing the cost of equipment.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 of the present invention is directed to a substrate transfer apparatus for transferring substrates between a cassette containing a plurality of substrates in multiple stages and a processing chamber for performing predetermined processing on the substrates, A base that can move in the horizontal X-axis direction to go to the front of the chamber, an arm that can be extended and retracted in the R-axis direction with respect to the base, and that can pivot in the θ-direction, and a tip of the arm A transfer robot provided with a substrate holding portion for holding a substrate to be taken in and out of the cassette or the processing chamber; and a transfer robot provided above and below a substrate entrance of the cassette and taken out of the cassette by the transfer robot. A light-emitting device that irradiates light in a direction intersecting with the passing path, a light-receiving device that receives light from the light-emitting device, and the substrate that is taken out by the transport robot based on a light-receiving signal of the light-receiving device Calculating means for calculating the amount of displacement and rotation from the reference point of the holding unit; and an X-axis drive system for the transfer robot by adding a correction signal for correcting the amount of displacement and rotation calculated by the calculating means. A control device for controlling the R-axis drive system and the θ-axis drive system to carry the substrate into the processing chamber at a proper position in a proper direction.
[0012]
The invention according to claim 2 is characterized in that the light emitting unit and the light receiving unit can be integrally moved up and down according to the height of taking out the substrate from the cassette.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate transfer method for transferring a substrate between a cassette containing a plurality of substrates in multiple stages and a processing chamber for performing a predetermined process on the substrate, wherein the transfer robot for transferring the substrate comprises Can move in the horizontal X-axis direction in order to go to the cassette or the processing chamber, and a substrate holding unit is provided in a horizontal direction perpendicular to the X-axis in order to take a substrate in and out of the cassette or the processing chamber. Using a multi-joint arm type transfer robot that can move in the Y-axis direction and that can rotate around the vertical θ axis where the substrate holding unit passes through the substrate holding reference point, A light-emitting device for irradiating light in a direction intersecting with a passage path of the substrate taken out by the transfer robot and a light-receiving device for receiving light from the light-emitting device. Based on the light receiving signal of the light receiving unit, a displacement amount and a rotation displacement amount of the substrate taken out by the transfer robot from a reference point are calculated, and a correction signal for correcting the calculated displacement amount and the rotation displacement amount is added. By controlling the X-axis drive system, the Y-axis drive system, and the θ-axis drive system of the transfer robot, the substrate is loaded into the processing chamber at an appropriate position.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a plan view showing an overall configuration of a first embodiment in which a substrate transfer apparatus of the present invention is applied to a substrate processing apparatus in a semiconductor manufacturing process.
[0015]
The substrate processing apparatus M has a load port A for mounting a plurality of cassettes E, a plurality of processing chambers B, and one transfer chamber C. In a cassette (transport container) E, a plurality of, for example, about 25 substrates (semiconductor wafers in this example) W are stored in multiple stages at a predetermined pitch in the vertical direction. The processing chamber B is a chamber for performing predetermined processing on the substrate W, and the transfer chamber C is a chamber for transferring the substrate W between the load port A (cassette E) and the processing chamber B. The transfer chamber C is provided with a transfer robot F for performing a transfer operation.
[0016]
The transfer chamber C is a rectangular chamber in a plan view. A rail 10 is provided along the longitudinal direction of the transfer chamber C, and the transfer robot F can move along the rail 10. Here, the moving direction of the transfer robot F along the rail 10 is defined as the X-axis direction, and the moving mechanism is called an X-axis drive system (not shown). A direction orthogonal to the X-axis direction is defined as a Y-axis direction.
[0017]
A plurality of load ports A are arranged on one side of the transfer chamber C along the longitudinal direction of the transfer chamber C. Each cassette E on each load port A is connected to the transfer chamber C via the door 11. The cassette E accommodated in the load port A is capable of accommodating the substrates W in multiple stages in a vertical state in a horizontal state, has a substrate entrance 13 with a lid on the front surface, and passes through the substrate entrance 13 on the front surface. The substrate W is taken in and out. The transfer chamber C and the cassette E are maintained at the atmospheric pressure.
[0018]
A plurality of processing chambers B are arranged on the other side of the transfer chamber C along the longitudinal direction of the transfer chamber C. Each processing chamber B is connected to the transfer chamber C via the load lock chamber D, and a gate valve is provided between the load lock chamber D and the transfer chamber C and between the load lock chamber D and the processing chamber B, respectively. 14 and 15 are provided. Although not shown, the load lock chamber D is equipped with a mounting table for the substrate W and a transfer arm for transferring the substrate W to and from the processing chamber B. The processing chamber B and the load lock chamber D can be evacuated and purged with nitrogen.
[0019]
The transfer robot F transfers the substrate W to the load lock chamber D when loading the substrate W into the processing chamber B, and receives the substrate W from the load lock chamber D when unloading the substrate W from the processing chamber B. Therefore, strictly speaking, the transfer robot F does not directly access the processing chamber B, but indirectly accesses it via the load lock chamber D. However, since the access is to the processing chamber B in the transport operation, the access to the load lock chamber D is regarded as a loading / unloading operation to the processing chamber B here.
[0020]
The transfer robot F can be moved in the X-axis direction by being mounted on a base 20 that moves on the rail 10, and by moving in the X-axis direction, each load port A or the processing chamber B ( It is positioned in front of the load lock chamber D). The transfer robot F is a multi-joint arm type robot, and has an arm portion T that can turn and expand and contract (bend and extend), and a lifting mechanism (not shown). Then, by driving the elevating mechanism or moving the arm portion T, the substrate holding portion (pic) G at the tip of the arm portion T is moved in the vertical Z-axis direction, The arm portion T can be turned around the turning center Of as a fulcrum, or the arm portion T can be expanded and contracted. Here, the turning direction of the arm portion T is referred to as the θ direction, and the extending / contracting direction is referred to as the R direction (radial direction). The substrate W is moved in and out of the cassette E or the processing chamber B (load lock chamber D) by the movement of the substrate holding unit G in the X-axis direction, the R direction, and the θ direction. Here, a drive system that performs drive control in the R-axis direction is called an R-axis drive system, and a drive system that performs drive control in the θ-axis direction is called a θ-axis drive system.
[0021]
In the substrate processing apparatus M, the position shift of the substrate W with respect to the normal substrate holding position (reference position) of the transfer robot F is located on the transfer chamber C side of the door 11 of the load port A, that is, outside the substrate entrance 13 of the cassette E. A sensor S for detection is provided. 2A and 2B are diagrams showing the relationship between the sensor S and the substrate entrance 13, wherein FIG. 2A is a front view and FIG. 2B is a side view. FIG. 3 is a plan view showing the relationship between the transfer robot F and the sensors S, the substrates W, and the cassette E.
[0022]
As shown in FIG. 2, the load port A is provided with an opening for taking in and out the substrate W and a door for opening and closing the opening. When the door is opened, the front cover (not shown) of the cassette E is opened. To open the substrate entrance 13. Thereby, the transfer robot F can move the substrate W in and out of the cassette E.
[0023]
The loading and unloading of the substrate W is performed in a horizontal posture. Therefore, the light emitting device 31 and the light receiving device 32 that constitute the sensor S are disposed at upper and lower positions sandwiching the passage of the substrate W. The light emitter 31 arranged on the upper side irradiates the light downward in a direction intersecting the passage path of the substrate W taken out of the cassette E by the substrate holding part G of the transfer robot F, and the light receiver 32 arranged on the lower side is The light from the light emitter 31 is received. In this case, the light emitter 31 is a line-type light emitter that irradiates the beam 30 in a continuous line in the width direction of the substrate W (the left-right direction orthogonal to the substrate take-out direction). That is, the beam 30 for detection is applied in a plane crossing the passage of the substrate W. The light receiver 32 includes an array-type light receiver 32 that can receive the beam 30 irradiated in a line.
[0024]
Here, the light-emitting device 31 is arranged at a level above the uppermost substrate W, and the light-receiving device 32 is arranged below the lowermost substrate W so that all the substrates W accommodated in the cassette E can be detected. Have been placed on the level. The length of the line for irradiating the beam 30 is naturally set to be longer than the diameter of the substrate W. Note that the light emitter 31 and the light receiver 32 may be mounted upside down.
[0025]
This substrate processing apparatus includes, in addition to the above configuration, an arithmetic unit (not shown) for calculating the amount of displacement and rotation of the substrate W based on the signal of the sensor S, and the calculated amount of displacement and rotation. A control device 50 for loading the substrate into the processing chamber at an appropriate position by controlling the X-axis drive system, the R-axis drive system, and the θ-axis drive system of the transfer robot by adding a correction signal for correcting the shift amount. Have.
[0026]
Next, the principle of “position shift detection” performed based on the signal of the sensor S will be described. The calculating means detects a center position shift of the substrate W with respect to a reference point Og (a position corresponding to the center of the normal position of the substrate) of the substrate holding portion G based on a light receiving signal from the sensor S (light receiver 32) accompanying the operation of taking out the substrate W. The amount and the rotational deviation amount (deviation angle) of the substrate W with respect to the reference direction are calculated. That is, when the substrate holding unit G moves while holding the substrate W, the output of the sensor S changes because the substrate W crosses the detection surface (beam collecting surface) formed by the linear beams 30. . Therefore, the center position and the direction of the substrate W are calculated based on the change in the output of the sensor S and the coordinate data when the substrate holding unit G is moved, and are compared with the reference position and the data of the reference direction. Thus, the amount of positional deviation and the amount of rotational deviation of the substrate W are determined.
[0027]
FIG. 4A shows the relationship between the sensing position of the beam 30 (detection surface) and the substrate W, and FIG. 4B shows the sensor output at that time. Although the sensor S is fixed, the beam 30 is scanned because the substrate W moves. For example, if the sensing positions A, B, C, and D by the beam 30 are as shown in (a), the sensor output becomes as shown in (b). That is, the output is “L” in a place where the beam 30 is not blocked by the substrate W, but is “H” in a place where the beam 30 is blocked by the substrate W. Therefore, the position coordinates of the edge portion of the substrate W can be obtained from this data, and the center position of the substrate W can be geometrically determined by knowing the edge coordinates of three points separated from each other.
[0028]
Next, detection of the direction of the substrate W will be described. This type of substrate W is provided with a notch N (or orientation flat) for direction recognition at a specific portion of the outer peripheral edge portion. Therefore, the coordinates of the notch N are first determined. FIG. 5A shows the relationship between the sensing positions E, F, G, H, I, J of the beam 30 (detection surface) and the notch N, and FIG. 5B shows the sensor output at that time. The position of the notch N can be calculated from the sensor output as shown in (b) and the coordinates of the reference point Og of the substrate holding unit G at that time. When the position coordinates of the notch N are known, the shift angle θ1 of the substrate W can be calculated from the position coordinates of the notch N and the center coordinates of the substrate W. Note that the orientation and center coordinates of the substrate W are stored in a memory together with information on the coordinates of the reference point Og of the substrate holding unit G (a position corresponding to the center of the substrate at the normal position) at that time. After the acquisition, the signal is obtained by analyzing the signal.
[0029]
Next, the principle of position shift correction will be described. The robot control unit controls the X-axis drive system, the R-axis drive system, and the θ-axis drive system of the transfer robot F by adding a correction signal for correcting the position shift amount and the rotation shift amount calculated as described above, The substrate W is carried into the load lock chamber D by the transfer robot F at an appropriate position. For example, as shown in FIG. 6A, the center position Ow of the substrate W and the reference position Og of the substrate holding unit (pic) of the transfer robot F are shifted by X1 in the X-axis direction and Y1 in the Y-axis direction. When the substrate W is rotationally displaced by θ1 with respect to the substrate holding unit G, the amount of rotation θ and the amount of expansion and contraction when the substrate W is at the normal position (from the center of rotation Of the arm unit to the substrate holding unit G). The distance to the reference point Og and the radius of the arm portion are also referred to.) With respect to R and the horizontal movement amount X, the rotation correction amount Δθ, the expansion / contraction correction amount ΔR, and the horizontal movement correction amount ΔX are incorporated as correction values. Then, the transfer robot F is controlled.
[0030]
That is, in the X-axis direction and the Y-axis direction, the substrate W can be transferred to the load lock chamber D at an appropriate position by moving the substrate holding unit G by X1 and Y1 more than the reference position. Further, as shown in FIG. 6B, in order to correct the rotational deviation of θ1, the reference position Og of the substrate holding unit (pic) is added by θ1 about the turning center Of of the arm unit T on the base 20 as a center. , The substrate W can be delivered to the load lock chamber D at an appropriate position. Note that the substrate center Ow further shifts in the X-axis direction and the Y-axis direction with the rotation of θ1, and the shift amount can be eliminated by correcting the X-axis and Y-axis directions.
[0031]
FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of correcting the rotational deviation θ1. When the substrate W is displaced by θ1 as in (a), the center of the transfer robot (the center of rotation of the arm) Of is moved by X in the X-axis direction by moving the base 20 as in (b). By adjusting the radius R of the arm portion T to R ′ while moving, the rotational deviation θ1 of the substrate W can be corrected while maintaining the position (R) in the Y-axis direction.
[0032]
When the correction is to be performed by the two connecting arms, as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), the turning center Of of the arm portion T is moved by X in the X-axis direction by the movement of the base 20, so that the two The position (R) in the Y-axis direction is maintained by controlling the bending angle of the arm from α to β and adjusting the radius of the arm portion T (the distance from the turning center Of to the reference point Og) from R to R ′. Meanwhile, the rotational deviation θ1 of the substrate W can be corrected. In this case, since the lengths of the two arms are equal, X, R ', and B can be easily calculated mathematically.
[0033]
9A and 9B, the rotation center Of of the arm portion T is moved by X in the X-axis direction while the rotation deviation is corrected by the three connecting arms. By controlling the bending angle of the two arms from α to β and adjusting the radius of the arm portion T from R to R ′, the rotational deviation θ1 of the substrate W can be maintained while maintaining the position (R) in the Y-axis direction. Can be modified.
[0034]
Next, a method of transporting the substrate together with the operation will be briefly described. When taking out the substrate W from the cassette E, the transfer robot F moves before the corresponding load port A and stops. Then, the transfer robot F extends the substrate holding unit G to hold the substrate W in the cassette E, and then retracts the substrate holding unit G to take out the substrate W from the cassette E. At that time, the position information of the substrate W is collected by the substrate W passing between the light emitting unit 31 and the light receiving unit 32 of the sensor S. That is, the amount of positional deviation and the amount of rotational deviation of the substrate W from the reference point Og are calculated based on the signal of the light receiving unit 32 and the information on the movement position of the substrate holding unit G. Next, the transfer robot F moves and stops in front of the processing chamber B to be loaded. Then, the substrate W held in the load lock chamber D in front of the processing chamber B is carried in by operating an arm or the like.
[0035]
At this time, the substrate W is loaded by controlling the X-axis drive system, the R-axis drive system, and the θ-axis drive system of the transfer robot F by adding a correction signal for correcting the position shift amount and the rotation shift amount calculated previously. It is carried into the lock chamber D at an appropriate position. As described above, since the substrate W is carried into the processing chamber B while correcting the positional deviation directly by the transfer robot F, a positioning mechanism may be provided separately from the transfer robot as in the related art. There is no need to provide a rotating mechanism. Therefore, the cost can be reduced by simplifying the equipment, and the throughput can be improved.
[0036]
In the above-described embodiment, when the position of the notch N due to the rotational displacement of the substrate W is at a position that does not overlap with the substrate holding unit G, the beam of the sensor S can securely position the notch N without being disturbed by the substrate holding unit G. The notch N can be detected without any problem. However, when the position of the notch N is at a position overlapping the substrate holding portion G, the beam of the sensor S is obstructed by the substrate holding portion G. May not be possible. In order to prevent this, it is desirable that the substrate holding unit G is made of a transparent material such as quartz. Then, even if the notch N is hidden by the substrate holding part G, it can be detected. However, since the notch N is often located at 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° on the circumference of the substrate W, a problem actually occurs if the notch N can be detected in an angular range in the vicinity thereof. It can be said that there are few things. In addition, as shown in FIG. 10, if a window 41 is provided at a corresponding position of the substrate holding unit G in consideration of a possibility that the notch N exists at least at a position of 180 °, the notch N can be surely inserted through the window 41. Can be detected.
[0037]
Further, when the light emitting unit 31 and the light receiving unit 32 are arranged at intervals according to the total number of substrates mounted on the cassette E as in the above embodiment, the distance between the light emitting unit 31 and the light receiving unit 32 is too large, If the detection accuracy of the sensor S is likely to decrease, as shown in FIG. 11, the light emitting unit 31 and the light receiving unit 32 are arranged so as to be narrowed so that at least one substrate W can be taken in and out. The light-emitting unit 31 and the light-receiving unit 32 may be integrally moved up and down by an elevating mechanism (simply indicated by an arrow) 43 in accordance with the height at which the substrate W is taken out.
[0038]
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes and the like can be made without departing from the gist of the present invention. is there. For example, in the above embodiment, a semiconductor wafer is assumed as a substrate, but another circular substrate may be used. Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the scalar type transfer robot has been described. However, the present invention is directed to a parallel link type, a flock leg type, and a linear motion type in which the substrate holding unit moves on a rail. As described above, it can be extended, retracted, and turned, and can be applied to a transfer robot that moves on the X axis.
[0039]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0040]
(1) According to the invention of claim 1, in the substrate transfer apparatus for transferring a substrate between a cassette accommodating a plurality of substrates in multiple stages and a processing chamber for performing predetermined processing on the substrate, A base that can move in the horizontal X-axis direction to go to the front of the chamber, an arm that can be extended and retracted in the R-axis direction with respect to the base, and that can pivot in the θ-direction, and a tip of the arm A transfer robot provided with a substrate holding portion for holding a substrate to be taken in and out of the cassette or the processing chamber; and a transfer robot provided above and below a substrate entrance of the cassette and taken out of the cassette by the transfer robot. A light-emitting device that irradiates light in a direction intersecting with the passing path, a light-receiving device that receives light from the light-emitting device, and a substrate holder of a substrate taken out by the transport robot based on a light-receiving signal of the light-receiving device. Calculating means for calculating the amount of displacement and rotation from the reference point of the unit, and an X-axis drive system of the transport robot by adding a correction signal for correcting the amount of displacement and rotation calculated by the calculating means; The control unit controls the R-axis drive system and the θ-axis drive system to carry the substrate to the processing chamber in the proper position and in the proper direction. It is not necessary to provide a positioning mechanism separately from the transfer robot and to provide a substrate rotating mechanism in the substrate holding unit as in the related art. Therefore, the weight of the substrate holding portion and the cost can be reduced by simplifying the equipment, and the throughput can be improved.
[0041]
(2) According to the second aspect of the present invention, since the light emitting section and the light receiving section can be integrally moved up and down in accordance with the height of taking out the substrate from the cassette, the distance between the light emitting section and the light receiving section is reduced. It can be narrowed, and the displacement detection accuracy of the substrate can be improved.
[0042]
(3) According to the third aspect of the present invention, in a substrate transfer method for transferring a substrate between a cassette accommodating a plurality of substrates and a processing chamber for performing predetermined processing on the substrate, the transfer for substrate transfer is performed. As a robot, a base that can move in the horizontal X-axis direction to go to the cassette or the processing chamber, and an arm portion that can be extended and contracted in the R-axis direction and pivotable in the θ direction with respect to the base. And a substrate holding unit attached to the tip of the arm unit and holding a substrate to be taken in and out of the cassette or the processing chamber, using the transfer robot above and below a substrate entrance of the cassette. A light-emitting device for irradiating light in a direction intersecting with a passage path of the substrate taken out by the light-emitting device and a light-receiving device for receiving light from the light-emitting device; The transfer robot calculates a positional shift amount and a rotational shift amount of the substrate taken out by the transfer robot from a reference point of the substrate holding unit, and adds a correction signal for correcting the calculated position shift amount and the rotational shift amount, thereby performing the transfer. By controlling the X-axis drive system, R-axis drive system, and θ-axis drive system of the robot, the substrate is loaded into the processing chamber in the proper position and in the proper direction. It is not necessary to provide a positioning mechanism separately from the transfer robot and to provide a substrate rotating mechanism in the substrate holding unit as in the related art. Therefore, the weight of the substrate holding portion and the cost can be reduced by simplifying the equipment, and the throughput can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an embodiment in which the present invention is applied to a substrate processing apparatus.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a relationship between a substrate displacement detecting sensor, a cassette, and a substrate in the same apparatus, wherein FIG. 2A is a front view and FIG. 2B is a side view.
FIG. 3 is a plan view showing a relationship among a transfer robot, the sensor, a cassette, and a substrate in the apparatus.
4A and 4B are explanatory diagrams of the principle of detecting the center of the substrate by the sensor, wherein FIG. 4A is a plan view showing the relationship between the position of a beam emitted by the sensor and the substrate, and FIG. 4B is a diagram showing the output of the sensor. .
5A and 5B are explanatory diagrams of a principle of detecting a rotational displacement of a substrate by the sensor, wherein FIG. 5A is a plan view showing a relationship between a position of a beam emitted by the sensor and the substrate, and FIG. 5B is a diagram showing an output of the sensor. It is.
FIGS. 6A and 6B are explanatory diagrams of the principle of positional deviation correction by the transfer robot, wherein FIG. 6A is a plan view showing the relationship between positional deviation between the substrate holding unit and the substrate, and FIG. 6B is a plan view for explaining rotational deviation correction; It is.
FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams illustrating the principle of the rotation shift correction, in which FIG. 7A illustrates a state before correction, and FIG. 7B illustrates a state after correction.
FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams illustrating the principle of the case where the rotational displacement is corrected using two connecting arms, wherein FIG. 8A illustrates a state before correction and FIG. 8B illustrates a state after correction.
9A and 9B are explanatory diagrams illustrating the principle of the case where the rotational displacement is corrected using the three connecting arms, wherein FIG. 9A illustrates a state before correction, and FIG. 9B illustrates a state after correction.
FIG. 10 is a plan view showing a main part configuration of another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a front view showing a configuration of a main part of still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
M substrate processing equipment
A load port
B processing room
C transfer room
D Load lock room
E cassette
F Transfer robot
G board holder
S sensor
T arm
W substrate
Og reference point
10 rails
13 Substrate doorway
20 bases
30 beams
31 Light emitting unit
32 Receiver
50 Control device

Claims (3)

複数枚の基板を多段に収容したカセットと、基板に所定の処理を施す処理室との間で基板を搬送する基板搬送装置において、前記カセットまたは処理室の前へ行くために水平なX軸方向への移動が可能な基台と、該基台に対してR軸方向に伸縮可能且つθ方向に旋回可能なアーム部と、該アーム部の先端に取付けられ、前記カセットまたは処理室に対し出し入れされる基板を保持する基板保持部とを備えた搬送ロボットと、前記カセットの基板出入口の上下に設けられ、前記搬送ロボットによりカセットから取り出される基板の通過経路と交差する方向に光を照射する発光器及び該発光器からの光を受光する受光器と、前記受光器の受光信号に基づいて前記搬送ロボットにより取り出された基板の前記基板保持部の基準点からの位置ずれ量及び回転ずれ量を演算する演算手段と、該演算手段の演算した位置ずれ量及び回転ずれ量を補正する補正信号を加えて前記搬送ロボットのX軸駆動系、R軸駆動系、θ軸駆動系を制御することにより基板を処理室に対し適正位置に適正向きにて搬入させる制御装置とを備えたことを特徴とする基板搬送装置。In a substrate transfer apparatus for transferring substrates between a cassette accommodating a plurality of substrates in multiple stages and a processing chamber for performing predetermined processing on the substrates, a horizontal X-axis direction is required to go to the cassette or the processing chamber. A base that can be moved to and from the base, an arm that can be extended and retracted in the R-axis direction with respect to the base, and that can be turned in the θ direction, attached to the tip of the arm, and put in and out of the cassette or the processing chamber. A transfer robot provided with a substrate holding unit for holding a substrate to be processed, and light emission provided above and below a substrate entrance of the cassette and irradiating light in a direction intersecting a passage path of a substrate taken out of the cassette by the transfer robot. And a light-receiving device for receiving light from the light-emitting device; and a displacement amount of a substrate taken out by the transport robot based on a light-receiving signal of the light-receiving device from a reference point of the substrate holding portion. Calculating means for calculating the amount of rotational deviation, and adding a correction signal for correcting the amount of positional deviation and the amount of rotational deviation calculated by the calculating means to add an X-axis drive system, an R-axis drive system, and a θ-axis drive system of the transfer robot. A control device for controlling the substrate to be carried into a processing chamber in a proper position in a proper direction by controlling the substrate transfer apparatus. 前記発光部及び受光部が、カセットからの基板の取り出し高さに応じて一体的に昇降可能とされていることを特徴とする請求項1記載の基板搬送装置。2. The substrate transport apparatus according to claim 1, wherein the light emitting unit and the light receiving unit can be integrally moved up and down in accordance with the height of taking out the substrate from the cassette. 複数枚の基板を収容したカセットと、基板に所定の処理を施す処理室との間で基板を搬送する基板搬送方法において、基板搬送のための搬送ロボットとして、前記カセットまたは処理室の前へ行くために水平なX軸方向への移動が可能な基台と、該基台に対してR軸方向に伸縮可能且つθ方向に旋回可能なアーム部と、該アーム部の先端に取付けられ、前記カセットまたは処理室に対し出し入れされる基板を保持する基板保持部とを備えた搬送ロボットを使用し、前記カセットの基板出入口の上下に、前記搬送ロボットにより取り出される基板の通過経路と交差する方向に光を照射する発光器及び該発光器からの光を受光する受光器を設け、前記カセットから基板を取り出す際の前記受光部の受光信号に基づいて前記搬送ロボットにより取り出された基板の前記基板保持部の基準点からの位置ずれ量及び回転ずれ量を演算し、その演算した位置ずれ量及び回転ずれ量を補正する補正信号を加えて前記搬送ロボットのX軸駆動系、R軸駆動系、θ軸駆動系を制御することにより基板を処理室に対し適正位置に適正向きにて搬入させることを特徴とする基板搬送方法。In a substrate transfer method for transferring a substrate between a cassette accommodating a plurality of substrates and a processing chamber for performing a predetermined process on the substrate, a substrate is transferred to the cassette or the processing chamber as a transfer robot for transferring the substrate. A base that can be moved in the horizontal X-axis direction, an arm that can be extended and contracted in the R-axis direction with respect to the base, and that can pivot in the θ direction, Using a transfer robot provided with a substrate holding section for holding a substrate to be taken in and out of a cassette or a processing chamber, in a direction intersecting a passage path of a substrate taken out by the transfer robot above and below a substrate entrance of the cassette. A light emitting unit for irradiating light and a light receiving unit for receiving light from the light emitting unit are provided, and the light is picked up by the transport robot based on a light receiving signal of the light receiving unit when the substrate is taken out from the cassette. X-axis drive system of the transfer robot by calculating a displacement amount and a rotation displacement amount of the obtained substrate from the reference point of the substrate holding unit, and adding a correction signal for correcting the calculated displacement amount and the rotation displacement amount. A substrate transfer method for controlling the R-axis drive system and the θ-axis drive system to load a substrate into a processing chamber at a proper position in a proper direction.
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