JP2005093901A - Transfer system and transfer method - Google Patents

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Fumio Mase
文雄 間瀬
Takehiro Kasahara
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transfer system which can transport an object to a stage while keeping a highly aligned state of the object. <P>SOLUTION: The transfer system for transporting an object 1 having a plurality of positional marks comprises a transfer arm 10 having a means 13 for holding the object 1 to rotate and transport the object in its held state, a stage 20 for accepting and holding the object, a detection means for detecting the plurality of positional marks of the object 1 held in the transfer arm and detecting shifts from a reference position and a reference orientation of the object, and a means for controlling the orientation of the object and the position of the stage when the object is accepted at the stage 20 according to the detected shifts so that the stage 20 accepts the object at a predetermined position and orientation and for controlling the object and the stage in such a manner that the object is always held to at least one of the holding means 13 and the stage 20 upon the transfer. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ウエハなどの物体を搬送する搬送システム及び搬送方法に関し、特に物体の精密なアライメントをした上でアライメントした状態を正確に維持して受け渡す搬送システム及び搬送方法に関する。   The present invention relates to a transport system and a transport method for transporting an object such as a wafer, and more particularly to a transport system and a transport method for accurately maintaining and delivering an aligned state after the object is precisely aligned.

各種の物体を搬送する搬送システムが広く使用されている。搬送する物体に応じて各種の搬送方法が用いられるが、その1つに搬送アームの先端に物体を保持(チャック)するチャック機構を設け、所定の受取位置で物体をチャックした後、搬送アームを回転して所定の受渡位置にあるステージまで物体を搬送する搬送システムが各種の製造工程で広く使用されている。本発明のこのような搬送アームを使用する搬送システム及び搬送方法に関する。特に、半導体製造装置では、ウエハ(物体)を搬送するのに上記のような搬送アームを使用することが多く、ステージは非常に高い位置精度及び方位精度が要求され、しかも高いスループットが要求されるので、搬送時間も短いことが要求される。ここでは、半導体製造装置で使用される搬送システムを例として説明を行う。   A conveyance system for conveying various objects is widely used. Various transport methods are used depending on the object to be transported. One of them is a chuck mechanism for holding (chucking) an object at the tip of the transport arm. After chucking the object at a predetermined receiving position, the transport arm is A transport system that rotates and transports an object to a stage at a predetermined delivery position is widely used in various manufacturing processes. The present invention relates to a transport system and a transport method using such a transport arm. In particular, in a semiconductor manufacturing apparatus, the transfer arm as described above is often used to transfer a wafer (object), and the stage is required to have very high positional accuracy and azimuth accuracy, and high throughput is required. Therefore, it is required that the conveyance time is short. Here, an explanation will be given by taking a transfer system used in a semiconductor manufacturing apparatus as an example.

ステージに搬送されたウエハやマスクなどの物体は、各種の目的に使用されたり各種の処理が施されるが、そのためには搬送された物体の位置及び回転位置(方位)などを検出して物体が所望の位置及び方位になるように調整する必要がある。そのため、ステージは少なくともX軸とY軸の2軸方向に移動可能であるとともに、載置面を回転する回転機構を有する。   Objects such as wafers and masks transported to the stage are used for various purposes and are subjected to various types of processing. For this purpose, the position and rotational position (orientation) of the transported object are detected. Needs to be adjusted so as to have a desired position and orientation. Therefore, the stage can move at least in the two axial directions of the X axis and the Y axis, and has a rotation mechanism that rotates the mounting surface.

ステージには各種の機能を設ける必要があり、これに更に回転機構を設けると構成が複雑になるため非常に高価になるという問題がある。そこで、特開平10−64978号公報は、回転装置を別に設け、物体(被測定物)を回転装置上に載置して被測定物の位置及び方位を検出し、回転して方位を調整した被測定物を搬送アームが受取り、検出した被測定物の位置に応じてステージの受取位置を調整して搬送アームから被測定物を受取るアライメント装置を開示している。
更にこの特許文献は、回転装置上に載置された被測定物(物体)上のマークを検出して被測定物物体の位置及び方位を検出することを開示している。
The stage needs to be provided with various functions, and if a rotation mechanism is further provided on the stage, the configuration becomes complicated, resulting in a problem that it is very expensive. Japanese Patent Laid-Open No. 10-64978 discloses that a rotation device is provided separately, an object (measurement object) is placed on the rotation device, the position and orientation of the measurement object are detected, and the orientation is adjusted by rotation. An alignment apparatus is disclosed in which a transfer arm receives a measurement object, adjusts a receiving position of a stage in accordance with the detected position of the measurement object, and receives the measurement object from the transfer arm.
Furthermore, this patent document discloses that a mark on an object to be measured (object) placed on a rotating device is detected to detect the position and orientation of the object to be measured.

半導体製造工程で使用するステージは、非常に精密な位置及び回転精度を有することが要求される。広い回転範囲について精密な回転精度を有する機構は非常に高価になる。そこで、非常に高精度ではあるが回転範囲の狭い精密回転機構と、回転範囲は大きいが回転精度が比較的低い粗動回転機構とを組み合わせることが行われる。ここで、搬送される物体の位置及び方位があらかじめ調整されて所定の誤差範囲内にあるのであれば、粗動回転機構を省略することが可能になり、その分ステージのコストを低減できる。また、搬送される物体の位置及び方位の誤差が大きいと、精密に物体の位置及び方位を検出して補正するのに要する時間が長くなるが、搬送される物体の位置及び方位があらかじめ調整されて所定の誤差範囲内にあるのであれば、これに要する時間を短縮でき、スループットを向上させることができる。いずれにしろ、物体はアライメントされた状態でステージに搬送されることが望ましい。   A stage used in a semiconductor manufacturing process is required to have a very precise position and rotational accuracy. Mechanisms with precise rotational accuracy over a wide rotational range are very expensive. Therefore, a combination of a precision rotation mechanism with a very high accuracy but a narrow rotation range and a coarse rotation mechanism with a large rotation range but a relatively low rotation accuracy is performed. Here, if the position and orientation of the object to be conveyed are adjusted in advance and are within a predetermined error range, the coarse motion rotation mechanism can be omitted, and the cost of the stage can be reduced accordingly. Also, if the error in the position and orientation of the object being conveyed is large, the time required to accurately detect and correct the position and orientation of the object will increase, but the position and orientation of the object to be conveyed will be adjusted in advance. If it is within the predetermined error range, the time required for this can be shortened and the throughput can be improved. In any case, it is desirable that the object is conveyed to the stage in an aligned state.

特開平10−64978号公報に開示された構成によれば、被測定物をアライメントされた状態でステージに搬送することが可能であるが、別に回転装置を設ける必要があり、その分スペースが大きくなり、システム全体のコストが高くなるという問題がある。このような問題を解決するため、特開2002−270672号公報及び特開平10−335410号公報は、多軸(3軸)回転アームを使用して、搬送する物体(ウエハ)を保持した状態でウエハの中心位置及びオリエンテーションフラット(オリフラ)を検出して、ウエハのアライメントを行った状態で受け渡す構成を開示している。   According to the configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-64978, it is possible to transport the object to be measured to the stage in an aligned state, but it is necessary to provide a separate rotating device, and the space is increased accordingly. Therefore, there is a problem that the cost of the entire system becomes high. In order to solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2002-270672 and 10-335410 use a multi-axis (three-axis) rotating arm and hold an object (wafer) to be transferred. A configuration is disclosed in which the center position of the wafer and the orientation flat (orientation flat) are detected and delivered while the wafer is aligned.

特開平10−64978号公報(全体)Japanese Patent Laid-Open No. 10-64978 (overall) 特開2002−270672号公報(全体)JP 2002-270672 A (Overall) 特開平10−335410号公報(全体)JP-A-10-335410 (Overall)

近年、半導体集積回路の高集積化のニーズに伴い、回路パターンの一層の微細化が要望されており、それに応じてステージの位置精度及び方位精度の一層の向上が求められているが、これによるスループットの低下及びコスト増加は容認されず、スループット及びコストについても一層の向上が求められている。
上記のように、ステージの位置精度及び方位精度の向上をスループットの低下及びコストの増加を伴わずに実現するためには、物体がステージに搬送される段階で物体のアライメント精度を向上させる必要がある。
In recent years, along with the need for higher integration of semiconductor integrated circuits, further miniaturization of circuit patterns has been demanded, and further improvements in stage position accuracy and azimuth accuracy have been demanded accordingly. A decrease in throughput and an increase in cost are not acceptable, and further improvements in throughput and cost are required.
As described above, in order to improve the position accuracy and azimuth accuracy of the stage without lowering the throughput and increasing the cost, it is necessary to improve the alignment accuracy of the object at the stage where the object is transported to the stage. is there.

ステージに搬送される物体のアライメント精度を向上させる上で重要なことは、アライメント精度を軸ブレなども含めた搬送アームの回転精度以上にはできないことである。上記の特開2002−270672号公報及び特開平10−335410号公報に開示された構成では、多軸(3軸)搬送アームを使用しているが、開示された多軸搬送アームの場合、各軸の誤差が相乗的に影響するため、高い位置精度及び方位精度を得るのが難しいという問題がある。従って、上記の特許文献に開示されたような多軸搬送アームを使用する場合、ウエハ(物体)の中心とオリフラは容易に検出できるが、十分な高精度でアライメントしたウエハを受け渡すのは難しいという問題がある。   What is important in improving the alignment accuracy of the object conveyed to the stage is that the alignment accuracy cannot be higher than the rotation accuracy of the conveyance arm including the shaft shake. In the configuration disclosed in the above Japanese Patent Laid-Open No. 2002-270672 and Japanese Patent Laid-Open No. 10-335410, a multi-axis (three-axis) transfer arm is used. There is a problem that it is difficult to obtain high position accuracy and azimuth accuracy because the error of the axis synergistically affects. Therefore, when using a multi-axis transfer arm as disclosed in the above-mentioned patent document, the center and orientation flat of the wafer (object) can be easily detected, but it is difficult to deliver the wafer aligned with sufficiently high accuracy. There is a problem.

ウエハの露光装置や検査装置では、ウエハの中心位置とオリフラ位置の検出精度では十分な位置決め処理は難しく、ウエハに形成された位置マークを検出して位置決め処理を行う必要がある。従って、特開2002−270672号公報及び特開平10−335410号公報に開示された構成は、あまり高精度でないアライメントを行うための構成であり、より高精度のアライメントを行うためには使用できない。   In a wafer exposure apparatus and inspection apparatus, sufficient positioning processing is difficult with the detection accuracy of the center position and orientation flat position of the wafer, and it is necessary to perform positioning processing by detecting a position mark formed on the wafer. Therefore, the configurations disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2002-270672 and 10-335410 are configurations for performing alignment with less precision and cannot be used for performing higher-precision alignment.

一方、特開平10−64978号公報に開示された構成では、1軸搬送アームを使用しており、搬送アームによる誤差は多軸の場合に比べて非常に小さい。また、この構成では、被測定物上の位置マークを検出して位置ずれ及び方位ずれを検出しており、ウエハの中心位置とオリフラを検出する場合に比べてはるかに高精度の位置決めが可能である。   On the other hand, in the configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-64978, a uniaxial transfer arm is used, and the error due to the transfer arm is very small compared to the case of multi-axis. In this configuration, position marks on the object to be measured are detected to detect misalignment and azimuth misalignment, enabling positioning with much higher accuracy than when detecting the center position and orientation flat of the wafer. is there.

しかし、特開平10−64978号公報は、回転装置で方位が調整された被測定物を1軸搬送アームを使用してステージに搬送すると記載されているだけで、具体的動作及び構成を記載していない。公知技術から考えて、1軸搬送アームの先端には被測定物をチャックする手段が設けられていると思われるが、回転装置のチャック機構の有無については何ら記載されていない。また、回転装置、1軸搬送アーム及びステージがそれぞれチャック機構を有するとしても受渡時のチャック機構の動作については記載されていない。   However, Japanese Patent Laid-Open No. 10-64978 only describes that a measurement object whose orientation is adjusted by a rotating device is transported to a stage using a single-axis transport arm, and describes a specific operation and configuration. Not. In view of the known technology, it is considered that a means for chucking the object to be measured is provided at the tip of the single-axis transport arm, but there is no description about the presence or absence of the chuck mechanism of the rotating device. Further, even if each of the rotating device, the one-axis transport arm, and the stage has a chuck mechanism, the operation of the chuck mechanism at the time of delivery is not described.

検出又は補正された物体の位置及び方位を維持するには、物体がいずれかの装置にチャックされていることが必要である。一方の装置から他方の装置に物体を受け渡す時、一方の装置がチャックを解除した後に、他方の装置がチャックする場合、物体は一旦いずれの装置にもチャックされない状態になり、他方の装置がチャックする場合位置ずれや方位ずれが発生する。このずれはそれほど大きくなることはないと考えられるが、高精度のアライメントを行う場合には無視できない。たとえ物体を高精度にアライメントしても、ステージへの受渡時にいずれにもチャックされない状態を生じると、ステージが物体をチャックする時にずれを生じてアライメント精度が低下する。   In order to maintain the position and orientation of the detected or corrected object, it is necessary that the object is chucked by any device. When an object is transferred from one device to the other device, if one device releases the chuck and the other device chucks, the object is temporarily not chucked by any device, and the other device When chucking, positional deviation and azimuth deviation occur. Although this deviation is considered not to be so great, it cannot be ignored when performing highly accurate alignment. Even if the object is aligned with high accuracy, if a state occurs in which the object is not chucked at the time of delivery to the stage, a deviation occurs when the stage chucks the object, thereby lowering the alignment accuracy.

上記のように、特開平10−64978号公報は、チャク機構についての記載がなく、被測定物の受渡時のチャック機構の動作に関しても記載していない。更に、特開2002−270672号公報は、3軸搬送アームの先端及びステージに相当するハンドにチャック機構を有することを記載しているが、ウエハの受渡時のチャック機構の動作に関しては記載していない。更に、特開平10−335410号公報は、3軸搬送アームの先端がウエハを保持可能であることは記載しているが、測定テーブルのチャック機構についは記載しておらず、3軸搬送アームと測定テーブルのウエハの受渡時の動作については記載していない。更に、特開平10−335410号公報は、アライメントを行ったウエハの搬送先のステージについては記載しておらず、ステージとのウエハの受渡については記載していない。
以上のように、前述の特許文献は、いずれも物体の受渡時のチャック動作については記載していない。
As described above, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-64978 does not describe the chuck mechanism and does not describe the operation of the chuck mechanism when delivering the object to be measured. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-270672 describes that the tip corresponding to the tip of the triaxial transfer arm and the hand corresponding to the stage have a chuck mechanism, but does not describe the operation of the chuck mechanism at the time of wafer delivery. Absent. Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 10-335410 describes that the tip of the three-axis transfer arm can hold the wafer, but does not describe the chuck mechanism of the measurement table. The operation at the time of delivery of the wafer of the measurement table is not described. Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 10-335410 does not describe the stage to which the aligned wafer is transferred, and does not describe the delivery of the wafer to the stage.
As described above, none of the above-mentioned patent documents describes a chucking operation when an object is delivered.

本発明は、高精度にアライメントした物体を高精度のアライメント状態を維持したまま搬送できる高スループット及び低コストの搬送システム及び搬送方法を実現することを目的とする。   An object of the present invention is to realize a high-throughput and low-cost conveyance system and a conveyance method capable of conveying an object aligned with high accuracy while maintaining a highly accurate alignment state.

上記目的を実現するため、本発明の搬送システム及び搬送方法は、搬送する物体を固定して保持する保持手段を有する回転搬送アームを使用し、回転搬送アームに保持された物体の複数の位置マークを検出することにより基準位置及び基準方位からのずれを検出し、ステージが所定の位置及び方位で物体を受取るように、検出したずれ応じて、受け渡し時の物体の方位及びステージの位置を制御すると共に、受け渡し時に物体が搬送アームの保持手段とステージの少なくとも一方に常に保持されるように制御することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the transport system and the transport method of the present invention use a rotary transfer arm having a holding means for fixing and holding an object to be transferred, and a plurality of position marks of the object held by the rotary transfer arm. Detecting the deviation from the reference position and the reference azimuth, and controlling the azimuth of the object and the position of the stage according to the detected deviation so that the stage receives the object at the predetermined position and azimuth. At the same time, the object is controlled so that the object is always held by at least one of the holding means of the transfer arm and the stage at the time of delivery.

すなわち、本発明の搬送システムは、表面に複数の位置マークを有する物体を搬送する搬送システムであって、回転軸を中心として回転可能で、前記物体を保持する保持手段を有し、前記物体を保持した状態で回転して搬送する搬送アームと、少なくとも2軸方向に移動可能で、前記物体を受取って固定するステージと、前記搬送アームに保持された前記物体の前記複数の位置マークを検出し、前記搬送アームに保持された前記物体の基準位置及び基準方位からのずれを検出する物体位置ずれ検出手段と、前記ステージが所定の位置及び方位で前記物体を受取るように、前記物体位置ずれ検出手段の検出したずれ応じて、受け渡し時の前記物体の方位及び前記ステージの位置を制御すると共に、受け渡し時に前記物体が前記搬送アームの前記保持手段と前記ステージの少なくとも一方に常に保持されるように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。   That is, the transport system of the present invention is a transport system that transports an object having a plurality of position marks on the surface, and has a holding means that can rotate about a rotation axis and holds the object. Detecting a plurality of position marks of the object held on the transfer arm; a transfer arm that rotates and conveys the object in a held state; a stage that is movable in at least two axial directions; An object position deviation detecting means for detecting a deviation of the object held by the transfer arm from a reference position and a reference direction, and the object position deviation detection so that the stage receives the object at a predetermined position and direction. The orientation of the object at the time of delivery and the position of the stage are controlled according to the detected deviation of the means, and the object is Always at least one of the stage and lifting means, characterized in that it comprises a control means for controlling so as to maintain.

本発明によれば、回転搬送アームに保持された物体の複数の位置マークを検出することにより基準位置及び基準方位からのずれを検出するので、物体の位置ずれ及び方位ずれを高精度に検出可能であり、ステージが所定の位置及び方位で物体を受取るように、検出したずれ応じて、受け渡し時の物体の方位及びステージの位置を制御するので、回転搬送アームとステージでアライメントが行え、構成が簡単であり、更に、受け渡し時に物体が搬送アームの保持手段とステージの少なくとも一方に常に保持されるように制御するので、高精度にアライメントされた物体をそのままの精度で受け渡すことができる。   According to the present invention, since the deviation from the reference position and the reference azimuth is detected by detecting a plurality of position marks of the object held on the rotary transfer arm, the positional deviation and the azimuth deviation of the object can be detected with high accuracy. Since the stage receives the object at a predetermined position and orientation, the orientation of the object and the position of the stage at the time of delivery are controlled according to the detected deviation, so that the alignment can be performed between the rotary transfer arm and the stage. Further, since the object is controlled so that it is always held by at least one of the holding means of the transfer arm and the stage at the time of delivery, the object aligned with high accuracy can be delivered with the same accuracy.

高い搬送精度を実現するために、搬送アームは1軸回転アームを使用することが望ましく、その場合検出した物体の方位のずれ分だけ1軸回転アームの回転位置を補正して受け渡し時の物体の方位を補正し、検出した前記物体の位置ずれにこの1軸回転アームの回転位置の補正による位置ずれ量を加えた分だけステージの位置を補正する。これにより、1軸回転アームと回転機構のないステージを使用して物体の位置ずれと方位ずれの両方を補正するアライメントをした状態で物体をステージに受け渡せる。   In order to achieve high transfer accuracy, it is desirable to use a single-axis rotary arm as the transfer arm. In that case, the rotation position of the single-axis rotary arm is corrected by the detected deviation of the orientation of the object, and the object at the time of delivery is transferred. The azimuth is corrected, and the position of the stage is corrected by an amount obtained by adding the amount of displacement due to the correction of the rotational position of the uniaxial rotating arm to the detected displacement of the object. As a result, the object can be transferred to the stage in an aligned state in which both the positional deviation and the azimuth deviation of the object are corrected using a stage without a single-axis rotating arm and a rotating mechanism.

図1は、この動作を説明する図である。図示のように、軸11を中心にして回転する1軸回転アーム10の先端部材12に、物体(ウエハまたはマスクなど)1を固定して保持する保持手段13が設けられている。この搬送システムは、物体1を保持手段13に保持して1軸回転アーム10を回転してステージ20に受け渡す。物体1を保持した状態で、物体1上の図示していない位置マークを検出して、保持された状態の物体1の基準位置からのずれΔX、ΔY及び基準方位からのずれΔθを検出する。そして、1軸回転アーム10を正規の受渡位置からΔθの分だけずらした位置に回転する。これにより物体1のステージ20に対する方位は正規の方位になる。その上で、ΔX、ΔYに、軸回転アーム10の回転位置をΔθだけずらすことによるずれを加えた分だけステージ20を正規の受渡位置より移動させて物体1を受取ることにより、物体1はステージ20の所定の位置に所定の方位で保持されることになる。   FIG. 1 is a diagram for explaining this operation. As shown in the figure, a holding means 13 for fixing and holding an object (wafer or mask) 1 is provided on a tip member 12 of a uniaxial rotating arm 10 that rotates about a shaft 11. In this transport system, the object 1 is held by the holding means 13, the uniaxial rotating arm 10 is rotated and transferred to the stage 20. With the object 1 held, a position mark (not shown) on the object 1 is detected, and deviations ΔX and ΔY from the reference position and deviation Δθ from the reference azimuth of the held object 1 are detected. Then, the uniaxial rotating arm 10 is rotated to a position shifted by Δθ from the normal delivery position. As a result, the orientation of the object 1 with respect to the stage 20 becomes a normal orientation. Then, the object 1 is moved to the normal delivery position by receiving the object 1 by moving the stage 20 from the normal delivery position by adding the deviation caused by shifting the rotational position of the shaft rotary arm 10 by Δθ to ΔX and ΔY. It is held in a predetermined orientation at 20 predetermined positions.

高い搬送精度を実現するためには、搬送アームは1軸回転アームを使用することが要求されるが、1軸回転アームの先端に物体を少量回転する回転機構を設けて、検出した物体の方位のずれ分だけ回転機構の回転位置を補正して受け渡し時の物体の方位を補正するようにしてもよい。この場合、検出した物体の位置ずれに回転機構の回転位置の補正による位置ずれ量を加えた分だけステージの位置を補正する必要がある。   In order to achieve high transfer accuracy, the transfer arm is required to use a single-axis rotary arm. However, a rotation mechanism that rotates the object by a small amount is provided at the tip of the single-axis rotary arm to detect the orientation of the detected object. The rotational position of the rotating mechanism may be corrected by the amount of deviation to correct the orientation of the object at the time of delivery. In this case, it is necessary to correct the position of the stage by an amount obtained by adding the amount of displacement due to the correction of the rotational position of the rotation mechanism to the detected displacement of the object.

回転機構を設けることにより、1軸回転アームのみを使用する場合に比べて搬送アームによる搬送精度は低下するが、回転機構の回転量は少量であるので、たとえ2軸でも精度低下は少なく、また回転量が小さいので非常に高精度の回転機構を使用できるので、搬送精度低下を非常に小さくできる。   By providing a rotation mechanism, the conveyance accuracy by the conveyance arm is lower than when only a single-axis rotation arm is used, but the amount of rotation of the rotation mechanism is small, so even with two axes, the decrease in accuracy is small. Since the rotation amount is small, a very high-precision rotation mechanism can be used, so that a decrease in conveyance accuracy can be very small.

物体表面の位置マークは非接触で検出することが要求される場合がほとんどであり、その場合には光検出器で位置マークの光学像を捕らえる。また、搬送アームに保持された物体の位置ずれと方位ずれを高精度に検出するには、物体表面に離れて設けられた2つ以上の位置マークの位置を検出することが望ましい。光検出器は視野が限られており、1個の光検出器で離れた2つ以上の位置マークを検出するには、物体が搬送アームにより回転される時に、複数の位置マークがこの光検出器の視野内を通過するように配置する。この場合、位置マークが光検出器の視野内に入る位置で搬送アームを一時的に停止する。また、そのような配置が難しい場合には、光検出器を移動する移動手段を設けて、各位置マークが光検出器の視野内に入るように光検出器を移動するようにしてもよい。
更に、複数の光検出器を設けて、複数の位置マークを検出するようにしてもよい。
In most cases, the position mark on the surface of the object is required to be detected without contact, and in that case, an optical image of the position mark is captured by a photodetector. Further, in order to detect the positional deviation and the azimuth deviation of the object held on the transfer arm with high accuracy, it is desirable to detect the positions of two or more position marks provided away from the object surface. The light detector has a limited field of view, and in order to detect two or more position marks separated by a single light detector, when the object is rotated by the transfer arm, a plurality of position marks are detected by this light. Position it so that it passes through the field of view of the vessel. In this case, the transport arm is temporarily stopped at a position where the position mark falls within the visual field of the photodetector. Further, when such arrangement is difficult, a moving means for moving the photodetector may be provided so that the photodetector is moved so that each position mark falls within the field of view of the photodetector.
Furthermore, a plurality of photodetectors may be provided to detect a plurality of position marks.

搬送アームは高精度の回転位置制御が可能なものを使用することが必要であるが、その場合でも、搬送アームの回転位置を検出するアーム回転位置検出手段を更に設けて、光検出器が各位置マークの位置を検出する時の搬送アームの回転位置を検出し、搬送アームの回転位置の誤差の影響を除くように補正することが望ましい。更に、ステージに物体を受け渡す時の搬送アームの回転位置を検出してフィードバック制御することにより、搬送アームの回転位置の誤差によるずれを除くことが望ましい。
搬送アームの回転位置を検出するには、搬送アームに回転位置を示すスケールを設け、光検出器で位置マークの位置を検出する時に、スケールを検出するようにする。
Although it is necessary to use a transfer arm that can control the rotational position with high precision, even in such a case, arm rotation position detection means for detecting the rotation position of the transfer arm is further provided so that each photodetector It is desirable to detect the rotational position of the transfer arm when detecting the position of the position mark, and correct so as to eliminate the influence of the error in the rotational position of the transfer arm. Further, it is desirable to detect a rotational position of the transfer arm when delivering an object to the stage and perform feedback control to eliminate a deviation due to an error in the rotation position of the transfer arm.
In order to detect the rotation position of the transfer arm, a scale indicating the rotation position is provided on the transfer arm, and the scale is detected when the position of the position mark is detected by the photodetector.

本発明によれば、簡単な構成で、高精度にアライメントした物体を高精度のアライメント状態を維持してステージに搬送することが可能である。これにより、ステージの構成を簡単にして低コスト化が図れると共に、搬送された物体のアライメントが高精度であるので、ステージでのアライメント動作に要する時間を短縮でき、スループットを向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to transport an object aligned with high accuracy to a stage with a simple configuration while maintaining a highly accurate alignment state. As a result, the configuration of the stage can be simplified and the cost can be reduced, and since the alignment of the conveyed object is highly accurate, the time required for the alignment operation on the stage can be shortened and the throughput can be improved.

図2と図3は、本発明の第1実施例の搬送システムの全体構成を示す図であり、図2は上面図であり、図3は側断面図である。この搬送システムは、大気圧中で準備されたウエハ1をロードロック室中に設けられた受取部30に搬送し、ロードロック室を大気圧状態から真空状態に変化させた後、ロードロック室のゲートを開いて受取部30から露光室内のステージ20に搬送するシステムであり、ウエハ1をステージ20に高精度にアライメントされた状態で保持することが要求される。図2において、実線の搬送アームは受取部30にあるウエハ1を保持した状態を示し、破線の搬送アームはウエハ1をステージ30に受け渡す状態を示す。ステージ20は、3軸方向の平行移動と3軸の回りの回転が可能であるが、各回転の範囲は狭く、搬送されるウエハは方位がこの範囲内に入るように高精度でアライメントされていることが必要である。また、高精度でアライメントされていれば従来ステージで行っていたアライメントのかなりの部分を省略できるので、スループットが向上する。   2 and 3 are views showing the overall configuration of the transport system according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view, and FIG. 3 is a side sectional view. This transfer system transfers the wafer 1 prepared in the atmospheric pressure to a receiving unit 30 provided in the load lock chamber, changes the load lock chamber from the atmospheric pressure state to the vacuum state, and then transfers the load lock chamber to the load lock chamber. The system opens the gate and transports it from the receiving unit 30 to the stage 20 in the exposure chamber, and is required to hold the wafer 1 in a state of being accurately aligned with the stage 20. In FIG. 2, the solid transfer arm indicates a state where the wafer 1 in the receiving unit 30 is held, and the broken transfer arm indicates a state where the wafer 1 is transferred to the stage 30. The stage 20 can be translated in three axes and rotated around the three axes, but the range of each rotation is narrow, and the wafer to be transferred is aligned with high accuracy so that the orientation is within this range. It is necessary to be. In addition, if alignment is performed with high accuracy, a considerable part of the alignment that has been performed on the conventional stage can be omitted, thereby improving throughput.

また、受取部30で受取るウエハ1は、ウエハの外径及びノッチ(又はオリフラ)に基づくある程度の精度でのアライメントが行われており、そのアライメント状態で受取部30に固定されているとする。これにより、ウエハ1上の位置マークを検出するCCDカメラの視野を狭くできるので位置マークの高精度の検出が可能になり、位置マーク検出に要する時間も短縮でき、更にウエハ1の基準方位からのずれが小さいのでアームの回転範囲及びステージの移動範囲を小さくできる。   The wafer 1 received by the receiving unit 30 is aligned with a certain degree of accuracy based on the outer diameter and notch (or orientation flat) of the wafer, and is fixed to the receiving unit 30 in the aligned state. As a result, the field of view of the CCD camera for detecting the position mark on the wafer 1 can be narrowed, so that the position mark can be detected with high accuracy, the time required for detecting the position mark can be shortened, and further from the reference orientation of the wafer 1. Since the deviation is small, the rotation range of the arm and the movement range of the stage can be reduced.

図2に示すように、搬送アーム10は、L字形の形状を有し、一方の端は回転軸11に係止されている。回転軸11は、非常な高分解能で回転角度が制御可能であり、搬送アーム10は高精度で回転位置が制御可能である。また、回転軸11は軸方向に移動可能であり、これに応じて搬送アーム10も上下方向に移動可能である。搬送アーム10の他方の端には円形のウエハ1を保持するための先端部材12が設けられ、先端部材12の3箇所に保持部材13が設けられている。搬送アーム10の上には、搬送アームの回転位置を高精度に検出するためのスケール15が設けられている。   As shown in FIG. 2, the transfer arm 10 has an L shape, and one end is locked to the rotating shaft 11. The rotation axis 11 can control the rotation angle with very high resolution, and the transfer arm 10 can control the rotation position with high accuracy. Further, the rotary shaft 11 can move in the axial direction, and the transfer arm 10 can also move in the vertical direction accordingly. A tip member 12 for holding the circular wafer 1 is provided at the other end of the transfer arm 10, and holding members 13 are provided at three locations of the tip member 12. A scale 15 for detecting the rotational position of the transfer arm with high accuracy is provided on the transfer arm 10.

参照番号41は、ウエハ1上に形成された位置マークを検出する位置マーク検出用TVカメラであり、ウエハ1を搬送アーム10に保持して回転した時に、ウエハ1上の2個の位置マークが位置マーク検出用TVカメラ41の視野内を通過するような位置に設置されている。
参照番号45と46はスケール15を検出するためのスケール検出用TVカメラであり、スケール検出用TVカメラ45は、位置マーク検出用TVカメラ41が2個の位置マークをそれぞれ検出する時に、スケール15がスケール検出用TVカメラ45の視野内に入るように設置されており、このようなことが可能であるように、ある長さを有するスケール15が使用される。
Reference numeral 41 denotes a TV camera for position mark detection that detects a position mark formed on the wafer 1. When the wafer 1 is held and rotated by the transfer arm 10, two position marks on the wafer 1 are displayed. It is installed at a position that passes through the visual field of the TV camera 41 for position mark detection.
Reference numerals 45 and 46 are scale detection TV cameras for detecting the scale 15, and the scale detection TV camera 45 detects the scale 15 when the position mark detection TV camera 41 detects two position marks. Is installed in the field of view of the TV camera 45 for scale detection, and a scale 15 having a certain length is used so that this is possible.

スケール検出用TVカメラ46は、搬送アーム10がウエハ1をステージ20に受け渡す時に、すなわち図でウエハ、搬送アーム及びスケールが1’、10’及び15’で示したように位置する時、スケールがスケール検出用TVカメラ46の視野内に入るように設置されている。
以上の3台のTVカメラは、図3に示すように、ロードロック室の外部に設けられ、ロードロック室の筐体5に設けられた観察窓(図示せず)を通してスケールを検出するように構成されている。
この他に、各部の制御を行い、位置マークやスケールの検出処理及び補正演算を行うコンピュータで構成される制御部が設けられている。このための構成は広く知られているので、ここでは詳しい説明は省略する。
The TV camera 46 for scale detection is used when the transfer arm 10 transfers the wafer 1 to the stage 20, that is, when the wafer, the transfer arm and the scale are positioned as indicated by 1 ', 10' and 15 'in the drawing. Are installed in the field of view of the TV camera 46 for scale detection.
As shown in FIG. 3, the above three TV cameras are provided outside the load lock chamber and detect the scale through an observation window (not shown) provided in the load lock chamber casing 5. It is configured.
In addition, a control unit configured by a computer that performs control of each unit and performs detection processing and correction calculation of a position mark and a scale is provided. Since the configuration for this is widely known, detailed description thereof is omitted here.

図4は、先端部材12と保持部材13、及びステージ20と受取部30の部分の形状と、ウエハを受け渡す時の動作を説明する図である。図4の(A)に示すように、先端部材12は円形のウエハ1の半分に対応した形状を有しており、3箇所に保持部材13が設けられている。保持部材13は、ここでは真空状態で使用するために静電チャックを使用するが、大気圧中で使用する搬送システムであれば真空吸着機構も使用できる。
ステージ20と受取部30は、実際には形状は異なるが、ウエハの受け渡し動作のための構造は基本的には同じなので、共通に示している。図4の(B)に示すように、ステージ20と受取部30の上面の右側の部分は、ウエハ1の半径より少し小さい半径より外側の部分24が切り欠かれている。保持部材13は、この切り欠かれた部分24でウエハ1の下面に接触する。切り欠かれた部分より若干小さい半径の円形部分22には、静電チャックが設けられている。
FIG. 4 is a diagram for explaining the shape of the tip member 12, the holding member 13, the stage 20 and the receiving portion 30, and the operation when delivering the wafer. As shown in FIG. 4A, the tip member 12 has a shape corresponding to half of the circular wafer 1, and holding members 13 are provided at three locations. Here, the holding member 13 uses an electrostatic chuck for use in a vacuum state, but a vacuum suction mechanism can also be used as long as it is a transfer system used in atmospheric pressure.
Although the stage 20 and the receiving unit 30 are actually different in shape, the structures for the wafer transfer operation are basically the same, and are shown in common. As shown in FIG. 4B, a portion 24 on the right side of the upper surface of the stage 20 and the receiving unit 30 is cut out at a portion 24 outside the radius slightly smaller than the radius of the wafer 1. The holding member 13 contacts the lower surface of the wafer 1 at the notched portion 24. An electrostatic chuck is provided in the circular portion 22 having a radius slightly smaller than the cut-out portion.

保持部材13が受取部30に静電チャックされているウエハ1を受け取る時には、図4の(C)に示すように、搬送アームを右側に回転して、先端部材12がウエハ1の右側に位置し、降下しても保持部材13がウエハに接触しない位置まで移動し、保持部材13が一旦ウエハの下になる位置まで降下する。その後、図4の(A)に示すような位置まで搬送アームを左側に回転した後、搬送アーム10を上昇させて保持部材13がウエハ1の下面に接触する位置で停止する。そして、保持部材13の静電チャックを起動してウエハ1を保持部材13にチャックし、その後受取部30の静電チャックを解除する。その後、搬送アーム10を回転しても保持部材13が受取部30に接触しない位置まで上昇させる。   When the holding member 13 receives the wafer 1 electrostatically chucked by the receiving unit 30, as shown in FIG. 4C, the transfer arm is rotated to the right side, and the tip member 12 is positioned on the right side of the wafer 1. Then, even if it is lowered, the holding member 13 moves to a position where it does not come into contact with the wafer, and the holding member 13 is lowered to a position once below the wafer. Thereafter, after the transfer arm is rotated to the left as shown in FIG. 4A, the transfer arm 10 is raised and stopped at a position where the holding member 13 contacts the lower surface of the wafer 1. Then, the electrostatic chuck of the holding member 13 is activated to chuck the wafer 1 on the holding member 13, and then the electrostatic chuck of the receiving unit 30 is released. Thereafter, the holding member 13 is raised to a position where it does not come into contact with the receiving portion 30 even if the transport arm 10 is rotated.

保持部材13に保持したウエハ1をステージ20に受け渡す時には、搬送アームを受け渡し位置まで回転して、ウエハ1がステージ20に接触するまで降下させる。そして、ステージ20の静電チャックを動作させてウエハ1をステージ20にチャックした後、保持部材13の静電チャックを解除する。その後、搬送アームを若干降下させて保持部材13がウエハ1の裏面に接触しないようにした後、搬送アームを逆方向に回転する。以上ウエハの受け渡し時の動作である。   When the wafer 1 held on the holding member 13 is transferred to the stage 20, the transfer arm is rotated to the transfer position and lowered until the wafer 1 contacts the stage 20. Then, after the electrostatic chuck of the stage 20 is operated to chuck the wafer 1 on the stage 20, the electrostatic chuck of the holding member 13 is released. Thereafter, the transfer arm is lowered slightly so that the holding member 13 does not contact the back surface of the wafer 1, and then the transfer arm is rotated in the reverse direction. This is the operation at the time of wafer transfer.

図6は、第1実施例において、受取部30に保持されたウエハ1をステージ20に搬送する場合も動作を説明するフローチャートであり、図6はこの動作途中における状態変化を示す図である。
ステップ101では、図4を参照して説明した手順で受取部30に保持されたウエハ1を搬送アーム10の保持部材13に保持する。図6の(A)は、この搬送アーム10がウエハ1を受け取った状態を示す。
ステップ102では、ウエハ1上に設けられた第1の位置マークが位置マーク検出用TVカメラ41の視野内に入る位置まで搬送アーム10を回転する。図6の(B)はこの状態を示し、図示のようにスケール15がスケール検出用TVカメラ45の視野内に入っている。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation even when the wafer 1 held by the receiving unit 30 is transferred to the stage 20 in the first embodiment, and FIG. 6 is a diagram showing a state change during the operation.
In step 101, the wafer 1 held by the receiving unit 30 is held on the holding member 13 of the transfer arm 10 by the procedure described with reference to FIG. FIG. 6A shows a state in which the transfer arm 10 has received the wafer 1.
In step 102, the transfer arm 10 is rotated to a position where the first position mark provided on the wafer 1 falls within the field of view of the position mark detection TV camera 41. FIG. 6B shows this state, and the scale 15 is within the field of view of the TV camera 45 for scale detection as shown.

ステップ103では、位置マーク検出用TVカメラ41のカメラ座標における第1位置マークの位置を検出する。この検出は公知の画像処理手法を使用して行われる。
更にステップ104では、スケール検出用TVカメラ45がスケール15を検出し、スケール検出用TVカメラ45のカメラ座標におけるスケール15を検出して搬送アームの角度を求める。
In step 103, the position of the first position mark in the camera coordinates of the position mark detection TV camera 41 is detected. This detection is performed using a known image processing technique.
Further, in step 104, the scale detection TV camera 45 detects the scale 15, detects the scale 15 in the camera coordinates of the scale detection TV camera 45, and obtains the angle of the transfer arm.

検出した位置マーク検出用TVカメラ41のカメラ座標における第1位置マークの位置を座標変換して、搬送システムのグローバル座標における第1位置マークの位置を算出する。前述のように、回転軸11は非常な高分解能で回転角度が制御可能であるが、その誤差の影響を更に低減するため、ここではスケール検出用TVカメラ45が検出したスケール15の位置で補正を行う。但し、回転軸11の回転位置精度が十分であれば、スケール検出用TVカメラ45が検出したスケール15の位置を利用しての補正は必要でない。   The position of the first position mark in the camera coordinates of the detected position mark detection TV camera 41 is coordinate-converted to calculate the position of the first position mark in the global coordinates of the transport system. As described above, the rotation angle of the rotary shaft 11 can be controlled with very high resolution, but in order to further reduce the influence of the error, correction is made here at the position of the scale 15 detected by the TV camera 45 for scale detection. I do. However, if the rotational position accuracy of the rotary shaft 11 is sufficient, correction using the position of the scale 15 detected by the scale detection TV camera 45 is not necessary.

ステップ105では、ウエハ1上に設けられた第2の位置マークが位置マーク検出用TVカメラ41の視野内に入る位置まで搬送アーム10を回転する。図6の(C)はこの状態を示し、図示のようにスケール15がスケール検出用TVカメラ45の視野内に入っている。スケール15は、図6の(B)と(C)の両方の状態でスケール検出用TVカメラ45の視野内に入ることが必要であるので、図示のような長さを有する。   In step 105, the transfer arm 10 is rotated to a position where the second position mark provided on the wafer 1 falls within the field of view of the TV camera 41 for position mark detection. FIG. 6C shows this state, and the scale 15 is within the field of view of the TV camera 45 for scale detection as shown. Since the scale 15 needs to enter the field of view of the TV camera 45 for scale detection in both the states (B) and (C) of FIG. 6, the scale 15 has a length as illustrated.

ステップ106では、位置マーク検出用TVカメラ41が第2位置マークの位置を検出し、ステップ107で、スケール検出用TVカメラ45がスケール15を検出し、搬送アームの角度を検出する。
以上のようにして、第1及び第2位置マークの位置及びそれらを検出した時の搬送アームの角度が検出される。
In step 106, the position mark detection TV camera 41 detects the position of the second position mark. In step 107, the scale detection TV camera 45 detects the scale 15 and detects the angle of the transfer arm.
As described above, the positions of the first and second position marks and the angle of the transport arm when they are detected are detected.

ステップ108では、これらの検出値に基づいて、搬送アームに保持されたウエハ1の基準位置からのずれΔX、ΔY及び基準方位からのずれΔθを算出し、図1で説明した手法を使用して、Δθをステージ20にウエハ1を受け渡す時の搬送アームの回転角度の補正値とし、更にΔX及びΔYに搬送アームの回転角度をΔθだけ補正することによる位置ずれ分を加算して受渡位置におけるステージ20の位置の補正値を算出する。   In step 108, based on these detection values, deviations ΔX and ΔY from the reference position of the wafer 1 held on the transfer arm and deviation Δθ from the reference direction are calculated, and the method described in FIG. 1 is used. , Δθ is a correction value of the rotation angle of the transfer arm when the wafer 1 is transferred to the stage 20, and further, a position shift amount obtained by correcting the rotation angle of the transfer arm by Δθ is added to ΔX and ΔY, and at the transfer position. A correction value for the position of the stage 20 is calculated.

ステップ109では、ステージ20及び搬送アーム10を基準の受渡位置から上記の補正値分補正した受渡位置に移動する。図6の(D)はこの状態を示す。
回転軸11の回転位置精度が十分であれば、このままステップ111に進んでウエハ1をステージ20に受け渡すことも可能であるが、ここでは、ステップ110で、スケール検出用TVカメラ46がスケール15を検出して、搬送アーム10が補正した受渡位置の回転角度になるようにフィードバック制御を行い、搬送アーム10の回転位置を正確に制御する。
ステップ111では、図4で説明した手法を使用してウエハ1をステージ20に受け渡す。
In step 109, the stage 20 and the transfer arm 10 are moved from the standard delivery position to the delivery position corrected by the above correction value. FIG. 6D shows this state.
If the rotational position accuracy of the rotating shaft 11 is sufficient, it is possible to proceed to step 111 and transfer the wafer 1 to the stage 20 as it is, but here, in step 110, the TV camera 46 for scale detection uses the scale 15 And the feedback control is performed so that the rotation angle of the delivery position corrected by the transfer arm 10 is performed, and the rotation position of the transfer arm 10 is accurately controlled.
In step 111, the wafer 1 is delivered to the stage 20 using the method described in FIG.

以上説明したように、第1実施例の搬送システムでは、搬送アームに保持したウエハの上に設けられた複数の位置マークを検出するので、ウエハの位置ずれ及び方位ずれを高精度に検出できる。そして、搬送アームからステージに受け渡す時にはウエハが搬送アームとステージのいずれかに保持された状態で受け渡し、検出した位置ずれ及び方位ずれの分だけ搬送アームの回転位置及びステージの位置を補正して受け渡すので、検出したずれを正確に補正して受け渡すことができる。また、搬送アームは1軸回転アームであるので高精度の回転位置制御が可能である上、スケールの読み取りによる補正も行うので、高精度の搬送が可能である。これにより、ウエハを受け取った後のステージにおけるウエハの位置及び方位の補正に要する時間を短縮でき、搬送システムにおける上記の処理はステージを使用した処理が行われている間に行えばよいので、ステージを使用した処理におけるスループットが改善される。   As described above, since the transfer system of the first embodiment detects a plurality of position marks provided on the wafer held by the transfer arm, it is possible to detect wafer positional deviation and azimuth deviation with high accuracy. When the wafer is transferred from the transfer arm to the stage, the wafer is transferred while being held on either the transfer arm or the stage, and the rotation position of the transfer arm and the position of the stage are corrected by the detected positional deviation and azimuth deviation. Since it is delivered, the detected deviation can be accurately corrected and delivered. Further, since the transfer arm is a single-axis rotary arm, it is possible to control the rotational position with high accuracy and to perform correction by reading the scale, so that high-accuracy conveyance is possible. As a result, the time required for correcting the position and orientation of the wafer on the stage after receiving the wafer can be shortened, and the above processing in the transfer system may be performed while the processing using the stage is being performed. Throughput in processing using is improved.

また、第1実施例の搬送システムでは、1軸回転搬送アームを使用しているので低コストであり、ステージの回転機構も簡単な構成にでき、しかも別にウエハの回転装置を設ける必要がないので、全体を低コストにできる。   In addition, since the transfer system of the first embodiment uses a uniaxial rotary transfer arm, the cost is low, the stage rotation mechanism can be simply configured, and there is no need to provide a separate wafer rotation device. The whole can be made low-cost.

図7は、本発明の第2実施例の搬送アーム10の先端部材12の構造を示す図である。第2実施例の搬送システムの他の部分は、第1実施例と同じである。図7に示すように、先端部材12は、搬送アーム10に設けられた軸51に回転可能に係止されている。先端部材12の一部14と搬送アーム10に設けられた部材52の間にピエゾ素子53が設けられており、ピエゾ素子53を駆動することにより先端部材12が軸51の回りを微小量回転する。この先端部材12の回転機構は、ピエゾ素子53を使用するため、回転範囲が非常に小さいが、回転精度は非常に高精度にできる。   FIG. 7 is a view showing the structure of the tip member 12 of the transfer arm 10 according to the second embodiment of the present invention. Other parts of the transport system of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. As shown in FIG. 7, the tip member 12 is rotatably locked to a shaft 51 provided on the transport arm 10. A piezo element 53 is provided between a portion 14 of the tip member 12 and a member 52 provided on the transfer arm 10, and the tip member 12 rotates a small amount around the shaft 51 by driving the piezo element 53. . Since the rotation mechanism of the tip member 12 uses the piezo element 53, the rotation range is very small, but the rotation accuracy can be very high.

第2実施例の搬送システムでウエハを受取部30からステージ20に搬送する場合の動作は、図5で説明した第1実施例の動作と類似しており、ステップ108と109のみが異なる。第2実施例の搬送システムでは、ステップ101から107の動作を行った後、先端部材12を回転機構により検出したウエハの方位のずれΔθ分だけ回転する。そして、検出したΔXとΔYに先端部材12をΔθ分だけ回転することによるずれを加算してステージの受渡位置の補正量を算出する。そして、ステージをこの補正量分だけ補正した受渡位置に移動し、搬送アームを基準の回転位置になるようにフィードバック制御して回転した後、ウエハの受渡を行う。   The operation when the wafer is transferred from the receiving unit 30 to the stage 20 in the transfer system of the second embodiment is similar to the operation of the first embodiment described with reference to FIG. 5, and only steps 108 and 109 are different. In the transfer system of the second embodiment, after performing the operations from Step 101 to Step 107, the tip member 12 is rotated by the wafer orientation deviation Δθ detected by the rotation mechanism. Then, a correction amount of the delivery position of the stage is calculated by adding a deviation caused by rotating the tip member 12 by Δθ to the detected ΔX and ΔY. Then, the stage is moved to the delivery position corrected by the correction amount, and the transfer arm is rotated by feedback control so as to reach the reference rotation position, and then the wafer is delivered.

第1実施例では、搬送アームを回転した時に第1及び第2位置マークが順次位置マーク検出用TVカメラ41の視野を通過するように設定したが、第1及び第2位置マークを異なる位置マーク検出用TVカメラで同時に検出することも可能である。本発明の第3実施例は、2個の位置マーク検出用TVカメラを使用する。第3実施例における他の構成は、第1実施例と同じである。   In the first embodiment, the first and second position marks are set so as to sequentially pass through the field of view of the TV camera 41 for position mark detection when the transport arm is rotated. It is also possible to detect simultaneously with a TV camera for detection. The third embodiment of the present invention uses two position mark detection TV cameras. Other configurations in the third embodiment are the same as those in the first embodiment.

図8は、本発明の第3実施例の搬送システムにおける搬送アーム及び位置マーク検出用TVカメラなどの配置を示す図である。図示で破線で示すように、第1及び第2位置マーク検出用TVカメラ41、42が搬送アーム10によりウエハ1が回転された時に、ウエハ1上の第1及び第2位置マークが第1及び第2位置マーク検出用TVカメラ41、42の視野内に同時に入るように配置されている。この時、スケール15がスケール検出用TVカメラ45の視野内に入る。そして、第1及び第2位置マークの位置が同時に検出され、それと同時にスケール15が検出されて搬送アーム10の回転位置が検出される。すなわち、第3実施例では、第1実施例のステップ105から107がステップ102から104と同時に実行される。スケール検出用TVカメラ45はスケール15をこの時だけ検出すればよいので、スケール15は第1実施例ほど大きい必要はない。   FIG. 8 is a diagram showing the arrangement of the transfer arm, the position mark detection TV camera, and the like in the transfer system of the third embodiment of the present invention. As shown by broken lines in the figure, when the first and second position mark detecting TV cameras 41 and 42 are rotated by the transfer arm 10, the first and second position marks on the wafer 1 are the first and second position marks. It arrange | positions so that it may enter into the visual field of 2nd position mark detection TV cameras 41 and 42 simultaneously. At this time, the scale 15 enters the field of view of the TV camera 45 for scale detection. Then, the positions of the first and second position marks are detected at the same time, and at the same time, the scale 15 is detected and the rotation position of the transfer arm 10 is detected. That is, in the third embodiment, steps 105 to 107 of the first embodiment are executed simultaneously with steps 102 to 104. Since the scale detection TV camera 45 only needs to detect the scale 15 at this time, the scale 15 need not be as large as the first embodiment.

図9は、本発明の第4実施例の搬送システムにおける搬送アーム及び位置マーク検出用TVカメラなどの配置を示す図である。第4実施例の搬送システムは、第3実施例において、2個の位置マーク検出用TVカメラを設ける替わりに、位置マーク検出用TVカメラ41を図8の第2位置マーク検出用TVカメラ42の位置41’に移動する移動機構43を設け、参照番号41で示す位置にある位置マーク検出用TVカメラ41で第1位置マークを検出した後、移動機構43により位置41’に移動して第2位置マークを検出する。他は第3実施例と同じである。   FIG. 9 is a diagram showing the arrangement of the transfer arm, the position mark detection TV camera, and the like in the transfer system of the fourth embodiment of the present invention. In the transport system of the fourth embodiment, instead of providing two position mark detection TV cameras in the third embodiment, the position mark detection TV camera 41 is replaced with the second position mark detection TV camera 42 of FIG. A moving mechanism 43 that moves to the position 41 ′ is provided, and the first position mark is detected by the TV camera 41 for position mark detection at the position indicated by the reference numeral 41, and then moved to the position 41 ′ by the moving mechanism 43. Detect position marks. Others are the same as the third embodiment.

以上本発明の実施例を説明したが、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。例えば、上記の実施例では、ウエハを搬送する例を示すが、レチクルやマスクなどどのような物体を搬送する場合にも適用可能である。
また、上記の実施例では、ウエハの裏面を保持部材で静電チャックしたが、例えば、ウエハのエッジをクランプして保持する機構を使用することも可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, an example in which a wafer is transferred is shown, but the present invention can be applied to any object such as a reticle or a mask.
In the above embodiment, the back surface of the wafer is electrostatically chucked by the holding member. However, for example, a mechanism that clamps and holds the edge of the wafer can be used.

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で、物体を高精度にアライメントして、アライメントした状態を維持しながらステージに搬送することが可能であるので、ステージにおけるアライメント時間を短縮して、この搬送システムが使用される装置全体のスループットを向上させることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to align an object with high accuracy and transport it to the stage while maintaining the aligned state, thereby shortening the alignment time on the stage. As a result, the throughput of the entire apparatus in which this transport system is used can be improved.

本発明の搬送システム及び方法において、位置と方位を補正して受け渡す原理を説明する図である。In the conveyance system and method of this invention, it is a figure explaining the principle which correct | amends and delivers a position and an azimuth | direction. 本発明の第1実施例の搬送システムの全体構成を示す平面図である。It is a top view which shows the whole structure of the conveyance system of 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例の搬送システムの全体構成を示す側断面図である。1 is a side sectional view showing an overall configuration of a transport system according to a first embodiment of the present invention. 第1実施例の搬送システムの搬送アームの先端部材及び保持部材と、ステージ又は受取部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the front-end | tip member and holding member of a conveyance arm of the conveyance system of 1st Example, and a stage or a receiving part. 第1実施例における搬送動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the conveyance operation in 1st Example. 第1実施例における搬送動作を説明する図である。It is a figure explaining conveyance operation in the 1st example. 本発明の第2実施例の搬送アームの先端部材を示す図である。It is a figure which shows the front-end | tip member of the conveyance arm of 2nd Example of this invention. 本発明の第3実施例の搬送アームと位置マーク及びスケール検出用TVカメラの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the conveyance arm of 3rd Example of this invention, a position mark, and the TV camera for scale detection. 本発明の第4実施例の搬送アームと位置マーク及びスケール検出用TVカメラの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the conveyance arm of 4th Example of this invention, a position mark, and the TV camera for scale detection.

符号の説明Explanation of symbols

1…ウエハ(物体)
10…搬送アーム
11…回転軸
12…先端部材
13…保持部材
20…ステージ
30…受取部
1 ... wafer (object)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Transfer arm 11 ... Rotary shaft 12 ... End member 13 ... Holding member 20 ... Stage 30 ... Receiving part

Claims (14)

表面に複数の位置マークを有する物体を搬送する搬送システムであって、
回転軸を中心として回転可能で、前記物体を保持する保持手段を有し、前記物体を保持した状態で回転して搬送する搬送アームと、
少なくとも2軸方向に移動可能で、前記物体を受取って保持するステージと、
前記搬送アームに保持された前記物体の前記複数の位置マークを検出し、前記搬送アームに保持された前記物体の基準位置及び基準方位からのずれを検出する物体位置ずれ検出手段と、
前記ステージが所定の位置及び方位で前記物体を受取るように、前記物体位置ずれ検出手段の検出したずれに応じて、受け渡し時の前記物体の方位及び前記ステージの位置を制御すると共に、受け渡し時に前記物体が前記搬送アームの前記保持手段と前記ステージの少なくとも一方に常に保持されるように制御する制御手段とを備えることを特徴とする搬送システム。
A transport system for transporting an object having a plurality of position marks on a surface,
A transfer arm that is rotatable about a rotation axis, has holding means for holding the object, and rotates and conveys the object while holding the object;
A stage that is movable in at least two axes and receives and holds the object;
Object position deviation detecting means for detecting the plurality of position marks of the object held by the transfer arm and detecting deviations from the reference position and reference direction of the object held by the transfer arm;
The azimuth of the object and the position of the stage at the time of delivery are controlled according to the deviation detected by the object position deviation detection means so that the stage receives the object at a predetermined position and azimuth. A transport system comprising: control means for controlling an object to be always held by at least one of the holding means and the stage of the transport arm.
前記搬送アームは、1軸回転アームであり、
前記制御手段は、前記物体位置ずれ検出手段の検出した前記物体の方位のずれ分だけ前記1軸回転アームの回転位置を補正することにより、受け渡し時の前記物体の方位を補正し、前記物体位置ずれ検出手段の検出した前記物体の位置ずれに前記1軸回転アームの回転位置の補正による位置ずれ量を加えた分だけ前記ステージの位置を補正するように制御する請求項1に記載の搬送システム。
The transfer arm is a uniaxial rotating arm,
The control means corrects the orientation of the object at the time of delivery by correcting the rotational position of the one-axis rotary arm by the amount of deviation of the orientation of the object detected by the object position deviation detection means. 2. The transport system according to claim 1, wherein control is performed so as to correct the position of the stage by an amount obtained by adding a positional shift amount by correcting the rotational position of the one-axis rotary arm to the positional shift of the object detected by the shift detection unit. .
前記搬送アームは、1軸回転アームと、該1軸回転アームの先端に設けられた保持した前記物体を少量回転する回転機構で構成され、
前記制御手段は、前記回転機構の回転位置を、前記物体位置ずれ検出手段の検出した前記物体の方位のずれ分だけ補正することにより、受け渡し時の前記物体の方位を補正し、前記物体位置ずれ検出手段の検出した前記物体の位置ずれに前記回転機構の回転位置の補正による位置ずれ量を加えた分だけ前記ステージの位置を補正するように制御する請求項1に記載の搬送システム。
The transfer arm is composed of a uniaxial rotating arm and a rotating mechanism that rotates a small amount of the held object provided at the tip of the uniaxial rotating arm,
The control means corrects the orientation of the object at the time of delivery by correcting the rotational position of the rotation mechanism by an amount of deviation of the orientation of the object detected by the object position deviation detection means, and the object position deviation The transport system according to claim 1, wherein the position of the stage is controlled to be corrected by an amount obtained by adding a positional shift amount obtained by correcting the rotational position of the rotating mechanism to the positional shift of the object detected by the detection unit.
前記物体位置ずれ検出手段は、前記物体の表面の前記複数の位置マークの光学像を捕らえる光検出器であり、前記物体が前記搬送アームにより回転される時に、前記複数の位置マークが前記光検出器の検出範囲を通過するように配置されており、
前記光検出器は、各位置マークが前記光検出器の検出範囲内に位置するように前記搬送アームを回転した状態で各位置マークの位置を検出する請求項1に記載の搬送システム。
The object position deviation detecting means is a photodetector that captures an optical image of the plurality of position marks on the surface of the object, and the plurality of position marks are detected by the light when the object is rotated by the transport arm. It is arranged to pass through the detection range of the instrument,
The transport system according to claim 1, wherein the photodetector detects the position of each position mark in a state where the transport arm is rotated so that each position mark is positioned within a detection range of the photodetector.
前記物体位置ずれ検出手段は、前記物体の表面の前記複数の位置マークの光学像を捕らえる複数の光検出器であり、
前記複数の光検出器は、前記物体が前記搬送アームにより回転される時に、前記複数の位置マークが対応する前記複数の光検出器の検出範囲を通過するように配置されており、
各光検出器は、各位置マークが前記光検出器の検出範囲を通過する時に各位置マークの位置を検出する請求項1に記載の搬送システム。
The object position deviation detection means is a plurality of photodetectors that capture optical images of the plurality of position marks on the surface of the object,
The plurality of photodetectors are arranged such that when the object is rotated by the transfer arm, the plurality of position marks pass through detection ranges of the corresponding plurality of photodetectors,
The transport system according to claim 1, wherein each photodetector detects the position of each position mark when each position mark passes through a detection range of the photodetector.
前記物体位置ずれ検出手段は、前記物体の表面の前記複数の位置マークの光学像を捕らえる光検出器と、前記光検出器を移動する移動手段とを備え、
前記光検出器は、各位置マークが前記光検出器の検出範囲内にある時に各位置マークの位置を検出する請求項1に記載の搬送システム。
The object position deviation detecting means includes a photodetector that captures an optical image of the plurality of position marks on the surface of the object, and a moving means that moves the photodetector.
The transport system according to claim 1, wherein the photodetector detects a position of each position mark when each position mark is within a detection range of the photodetector.
前記光検出器が各位置マークの位置を検出する時の、前記搬送アームの回転位置を検出するアーム回転位置検出手段を更に備え、
前記物体位置ずれ検出手段は、前記光検出器の検出した前記複数の位置マークの位置と前記アーム回転位置検出手段の検出した前記搬送アームの回転位置から、前記物体の基準位置及び基準方位からのずれを検出する請求項3から6のいずれか1項に記載の搬送システム。
Arm rotation position detection means for detecting the rotation position of the transfer arm when the light detector detects the position of each position mark;
The object position deviation detection means is based on the positions of the plurality of position marks detected by the photodetector and the rotation position of the transfer arm detected by the arm rotation position detection means from the reference position and reference direction of the object. The conveyance system according to any one of claims 3 to 6, wherein a deviation is detected.
前記ステージに前記物体を受け渡す時に前記搬送アームが位置する近傍で、前記搬送アームの回転位置を検出する別のアーム回転位置検出手段を備え、
前記制御手段は、前記別のアーム回転位置検出手段の検出した前記搬送アームの回転位置から、前記ステージに前記物体を受け渡す時の前記搬送アームの回転位置をフィードバック制御する請求項7に記載の搬送システム。
Another arm rotation position detecting means for detecting the rotation position of the transfer arm in the vicinity where the transfer arm is positioned when the object is delivered to the stage;
8. The feedback control according to claim 7, wherein the control unit feedback-controls the rotation position of the transfer arm when the object is delivered to the stage from the rotation position of the transfer arm detected by the another arm rotation position detection unit. Conveying system.
前記アーム回転位置検出手段は、前記搬送アームに設けられた回転位置を示すスケールと、前記光検出器が各位置マークの位置を検出する時に前記スケールを検出するように配置された回転位置検出器とを備える請求項7又は8に記載の搬送システム。   The arm rotation position detection means includes a scale indicating a rotation position provided on the transfer arm, and a rotation position detector arranged to detect the scale when the light detector detects the position of each position mark. A transport system according to claim 7 or 8. 表面に複数の位置マークを有する物体の搬送方法であって、
前記物体を搬送アームに保持した状態で、前記複数の位置マークを検出し、前記搬送アームに保持された前記物体の基準位置及び基準方位からのずれを検出し、
前記物体をステージに受け渡す時に、前記ステージが所定の位置及び方位で前記物体を受取るように、検出したずれ応じて前記物体の方位及び前記ステージの位置を補正し、
前記物体が前記搬送アームと前記ステージの少なくとも一方に常に保持されるようにして受け渡すことを特徴とする搬送方法。
A method for conveying an object having a plurality of position marks on a surface,
In a state where the object is held on the transfer arm, the plurality of position marks are detected, and a deviation from a reference position and a reference direction of the object held on the transfer arm is detected,
Correcting the orientation of the object and the position of the stage according to the detected deviation so that the stage receives the object at a predetermined position and orientation when delivering the object to the stage;
Transferring the object so that the object is always held by at least one of the transfer arm and the stage.
前記搬送アームは、1軸回転アームであり、
検出した前記物体の方位のずれ分だけ前記1軸回転アームの回転位置を補正することにより、受け渡し時の前記物体の方位を補正し、
検出した前記物体の位置ずれに前記1軸回転アームの回転位置の補正による位置ずれ量を加えた分だけ前記ステージの位置を補正する請求項10に記載の搬送方法。
The transfer arm is a uniaxial rotating arm,
By correcting the rotational position of the one-axis rotary arm by the detected deviation of the orientation of the object, the orientation of the object at the time of delivery is corrected,
The transport method according to claim 10, wherein the position of the stage is corrected by an amount obtained by adding a positional shift amount obtained by correcting the rotational position of the one-axis rotary arm to the detected positional shift of the object.
前記搬送アームは、1軸回転アームと、該1軸回転アームの先端に設けられた保持した前記物体を少量回転する回転機構で構成され、
回転機構の回転位置を、検出した前記物体の方位のずれ分だけ補正することにより、受け渡し時の前記物体の方位を補正し、
検出した前記物体の位置ずれに前記回転機構の回転位置の補正による位置ずれ量を加えた分だけ前記ステージの位置を補正する請求項10に記載の搬送方法。
The transfer arm is composed of a uniaxial rotating arm and a rotating mechanism that rotates a small amount of the held object provided at the tip of the uniaxial rotating arm,
By correcting the rotation position of the rotation mechanism by the detected deviation of the orientation of the object, the orientation of the object at the time of delivery is corrected,
The transport method according to claim 10, wherein the position of the stage is corrected by an amount obtained by adding a positional shift amount obtained by correcting the rotational position of the rotating mechanism to the detected positional shift of the object.
前記複数の位置マークの位置を検出する時に、前記搬送アームの回転位置を更に検出し、
検出した前記複数の位置マークの位置と前記搬送アームの回転位置から、前記物体の基準位置及び基準方位からのずれを検出する請求項11又は12に記載の搬送方法。
When detecting the position of the plurality of position marks, further detecting the rotational position of the transfer arm,
The transport method according to claim 11 or 12, wherein a deviation from a reference position and a reference direction of the object is detected from the detected positions of the plurality of position marks and the rotation position of the transport arm.
前記ステージに前記物体を受け渡す時に前記搬送アームが位置する近傍で、前記搬送アームの回転位置を更に検出し、
受け渡す時の前記搬送アームの回転位置から、前記ステージに前記物体を受け渡す時の前記搬送アームの回転位置をフィードバック制御して補正する請求項13に記載の搬送方法。
Further detecting the rotational position of the transfer arm in the vicinity where the transfer arm is located when delivering the object to the stage,
The transfer method according to claim 13, wherein the rotation position of the transfer arm when the object is transferred to the stage is corrected by feedback control from the rotation position of the transfer arm when the transfer is performed.
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