JP2005116807A - 基板保持装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 並んで配置される基板の配置状態が変動した場合であっても、基板を確実に保持する基板保持装置を提供する。
【解決手段】 制御手段３２が各半導体ウェハ２２の配置状態を示すマッピング情報に基づいて、連動モータ３２を制御し、リンク機構３１によって第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃを連動させる。これによって各保持体３０は、複数の半導体ウェハ２２をそれぞれ保持可能な位置に変位する。変位した各保持体３０は、上下方向Ｚに並んで配置される半導体ウェハ２２の間に進入し、半導体ウェハ２２を保持する。各保持体３０は、複数の半導体ウェハ２２を保持するにあたって、その各半導体ウェハ２２の配置状態に応じた位置に調整されており、各半導体ウェハ２２の配置状態が変動する場合であっても、確実に複数の半導体ウェハ２２を同時に保持することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板を複数枚同時に保持する基板保持装置に関し、たとえば半導体ウェハまたはガラス基板などの薄板状基板を複数保持する基板保持装置に関する。
複数の半導体ウェハは、上下方向に並んだ状態でカセットに収容されて搬送される。また半導体製造装置は、半導体ウェハがプロセス側収容部に上下方向に複数並んだ状態で、予め定める処理を行う。基板保持装置は、複数枚同時に半導体ウェハを保持して、カセットとプロセス側収容部とにわたって、半導体ウェハを複数同時に移送するために用いられる。
この場合、カセットに収容される半導体ウェハのピッチと、プロセス側収容部に収容される半導体ウェハのピッチとが異なることがある。これに対応するために、従来技術の基板保持装置は、予め定められるカセットおよびプロセス収容部の初期形状に基づいて、保持する半導体ウェハのピッチを調整する。この調整量は、システム導入時に予め設定される（たとえば特許文献１参照）。
特開２０００−１７４０９９号公報
図１６は、プロセス側収容部１，２を説明するための斜視図である。プロセス側収容部１，２は、処理プロセスで生じる熱によって、経年変形する場合がある。図１６（１）は、プロセス側収容部１の初期状態を示し、図１６（２）は、プロセス側収容部２が経年変形した状態を示す。
図１６（１）に示すように、初期状態のプロセス側収容部１は、水平方向Ａに並ぶ一対の突出片４ａ，４ｂが設けられ、複数の突出片４ａ，４ｂが上下方向Ｚに等間隔に並ぶ。各一対の突出片４ａ，４ｂは、半導体ウェハ３の縁辺部を下方から支持して、半導体ウェハ３を乗載する。初期状態のプロセス側収容部１に収容される各半導体ウェハ３は、それぞれ水平に配置され、それらのピッチＰが一定に保たれる。
半導体製造装置が、半導体ウェハ３に加熱処理を施す場合、プロセス側収容部は、長期間加熱されることで経年変形を生じることがある。図１７は、経年変形したプロセス側収容部２を示す断面図である。図１７に示すプロセス側収容部２は、理解を容易にするために形状を誇張して表わす。図１７に示すように、経年変形したプロセス側収容部２は、各突出片４ａ，４ｂの上下方向の間隔Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が変化する。これによって各半導体ウェハ３は、ウェハ間のピッチＰ１，Ｐ２，Ｐ３がばらつく。たとえば初期状態では、ウェハ間のピッチＰが６．３ｍｍに保たれていた場合であっても、経年変形によって、ウェハ間のピッチが６．０ｍｍ〜６，６ｍｍの間にわたってばらついてしまう場合がある。さらに水平方向Ａに並んでいた一対の突出片４ａ，４ｂが上下方向Ｚに位置ずれＤ４，Ｄ５が生じることによって、半導体ウェハ３が傾斜した状態で収容される。
従来技術の基板保持装置では、システム導入時に設定されたピッチ調整量で半導体ウェハ３を保持するだけである。したがって上述したような経年変形による半導体ウェハ３のピッチのばらつきに対応することができず、基板保持装置は、半導体ウェハ３を保持し損なうことが多発し、製造される半導体ウェハ３の歩留まりが非常に悪くなるという問題がある。カセットに収容される半導体ウェハ３のピッチが変化しても同様の問題が生じる。
このように基板保持装置が半導体ウェハを保持するたびに、半導体ウェハの配置状態が変化する場合には、従来の基板保持装置では対応することができない。また半導体ウェハについて説明したが、基板保持装置が半導体ウェハ以外の基板を複数同時に保持する場合も同様である。
したがって本発明の目的は、並んで配置される基板の配置状態が変動した場合であっても、基板を確実に保持することができる基板保持装置を提供することである。
本発明は、予め定める並列方向に並んで配置され、並列方向へ変位自在に設けられ、基板を保持する複数の保持体と、
各保持体を並列方向に連動させ、各保持体の並列方向の間隔を変化させる連動機構と、
各保持体を少なくとも並列方向に変位駆動する駆動手段と、
並列方向に並んで配置される各基板の配置状態を示すマッピング情報に基づいて、各基板を保持可能な位置に各保持体を変位させるように駆動手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする基板保持装置である。
本発明に従えば、制御手段が各基板の配置状態を示すマッピング情報に基づいて、駆動手段を制御し、連動機構によって各保持体を連動させる。これによって各保持体は、複数の基板をそれぞれ保持可能な位置に変位する。変位した各保持体は、並列方向に並んで配置される基板の間に進入し、基板を保持する。各保持体は、複数の基板を保持するにあたって、その各基板の配置状態に応じた位置に調整されており、各基板の配置状態が変動する場合であっても、確実に複数の基板を同時に保持することができる。
たとえば基板を収容する収容体が経年変形して、収容体に収容された基板のピッチが変化している場合、基板保持装置は、変化している各基板間のピッチに基づいて保持体の並列方向の相対位置を調整して、各基板を保持する。調整された各保持体は、基板に衝突することなく基板保持可能な隙間、いわゆるクリアランスを保って基板間に進入することができ、基板が損傷することを防いで保持することができる。
また本発明は、各保持体のうち少なくとも１つは、並列方向に交差する伸縮方向へ変位可能に設けられ、
駆動手段は、伸縮方向へ変位可能な保持体を伸縮方向へ変位駆動し、
制御手段は、マッピング情報に基づいて、各保持体の並列方向の変位だけでは各基板が保持できない場合、伸縮方向へ変位可能な保持体を伸縮させて、この保持体で基板を保持した後、他の保持体で他の基板を保持可能な位置に他の保持体を変位させるように駆動手段を制御することを特徴とする。
本発明に従えば、マッピング情報に基づいて各保持体を並列方向に変位させたとしても各保持体が基板を保持できない場合、制御手段は、伸縮方向へ変位可能な保持体を伸張させて、残余の保持体から突出させる。伸張した保持体は、基板間に進入して基板を保持する。このとき伸張した保持体は、複数の基板を同時に保持することを妨げる位置にある基板を保持して収容位置から取り出して、他の複数の基板を同時に保持可能な状態にする。次に、複数の保持体を基板間に進入させて、残余の複数の基板を同時に保持する。
したがって複数の基板を同時に保持できないような基板の配置状態であっても、上述したように保持体が伸張することによって基板を複数保持可能な状態にして、複数の基板を同時にかつさらに確実に保持することができる。
また本発明は、予め定める並列方向に並んで配置され、基板を保持する複数の保持体であって、少なくとも１つは、並列方向に交差する伸縮方向へ変位可能に設けられる複数の保持体と、
伸縮方向へ変位可能な保持体を伸縮方向へ変位駆動する駆動手段と、
並列方向に並んで配置される各基板の配置状態を示すマッピング情報に基づいて、各保持体によって各基板を保持できない場合、伸縮方向へ変位可能な保持体を伸縮させて、この保持体で基板を保持するように駆動手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする基板保持装置である。
本発明に従えば、各保持体が基板を保持できない場合、制御手段は、伸縮方向へ変位可能な保持体を伸張させて、残余の保持体から突出させる。伸張した保持体は、基板間に進入して基板を保持する。このとき伸張した保持体は、複数の基板を同時に保持することを妨げる位置にある基板を保持して収容位置から取り出して、他の複数の基板を同時に保持可能な状態にする。次に、複数の保持体を基板間に進入させて、残余の複数の基板を同時に保持する。
したがって複数の基板を同時に保持できないような基板の配置状態であっても、上述したように保持体が伸張することによって基板を複数保持可能な状態にして、さらに確実に複数の基板を同時に保持することができる。
また本発明は、並列方向に並んで配置される基板の配置状態を検出するマッピング手段をさらに含むことを特徴とする。
本発明に従えば、制御手段は、基板を保持する前にマッピング手段によって各基板の配置情報であるマッピング情報を取得し、マッピング情報に基づいて、各保持体を変位させる。これによって基板の配置状態が予め定められる配置状態と異なる場合であっても、保持体を変位して各基板を同時に確実に保持することができる。また基板を保持する保持動作を行う直前に、マッピングして基板の配置状態を確認することができ、より正確な保持を実現することができる。
また本発明は、連動機構は、複数のリンク部材が角変位自在に連結されて構成され、各保持体を並列方向に連動させ、各保持体の並列方向の間隔を変化させるリンク機構であって、
駆動手段は、各リンク部材のうち少なくといずれか１つを角変位駆動することを特徴とする。
本発明に従えば、駆動手段が各リンク部材のうちの少なくとも１つを角変位駆動することによって、リンク機構によって各保持体を並列方向に連動して動作させることができる。
たとえばボールねじ機構を用いて、駆動手段から保持体に駆動力を伝達する比較例の場合には、摺動部分となるボールねじ機構のねじ軸を複数回回転させる必要がある。本発明のようにリンク機構を用いて、駆動手段から保持体に駆動力を伝達する場合には、摺動部分となるリンク部材を直接角変位させるだけでよく、摺動部分の角変位量を小さくすることができる。またリンク機構を用いることによって、ボールねじ機構に比べて、摺動部分を小さくすることができる。このように摺動部分の角変位量を小さくするとともに、その摺動部分自体を小さくすることで、摺動部部からの発塵を低減することができる。
また本発明は、予め定める並列方向に並び、その並列方向へ変位自在に設けられて基板を保持する３つ以上の奇数個の保持体と、
複数のリンク部材が角変位自在に連結されて構成され、各保持体を並列方向に連動させ、各保持体の並列方向の間隔を変化させるリンク機構であって、
並列方向中央の保持体以外の各保持体に一端部がそれぞれ角変位自在に結合される複数の従動リンク部材と、
各従動リンク部材の他端部が角変位自在に結合されるとともに並列方向中央の保持体に結合され、並列方向中央の保持体を通過して並列方向に垂直に延びる基準角変位軸線まわりに角変位自在に設けられる駆動リンク部材とを有するリンク機構と、
前記駆動リンク部材を基準角変位軸線まわりに角変位駆動する駆動手段と、
各基板を保持可能な位置に各保持体を変位させるように駆動手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする基板保持装置である。
本発明に従えば、駆動手段が各保持体を基板保持可能な位置に変位させる。変位された各保持体は、並列方向に並んで配置される基板の間に進入して基板を保持する。各保持体は、複数の基板を保持するにあたって、その基板の配置状態に応じた位置に調整されており、基板の配置状態に応じて複数の基板を同時に保持することができる。また駆動手段が駆動リンク部材を角変位駆動することによって、リンク機構によって各保持体を並列方向に連動して動作させることができる。
ボールねじ機構を用いて、駆動手段から保持体に駆動力を伝達する場合には、摺動部分となるボールねじ機構のねじ軸を複数回回転させる必要がある。本発明のようにリンク機構を用いて、駆動手段から保持体に駆動力を伝達する場合には、摺動部分となるリンク部材を直接角変位させるだけでよく、摺動部分の角変位量を小さくすることができる。またリンク機構を用いることによって、ボールねじ機構に比べて、摺動部分を小さくすることができる。このように摺動部分の角変位量を小さくするとともに、その摺動部分自体を小さくすることで、摺動部分からの発塵を低減することができる。
また本発明に従えば、並列方向中央に配置される保持体に対して、他の保持体が近接および離反する。複数の保持体のうち、並列方向一方側の保持体と並列方向他方側の保持体とは、反対方向に連動する。各保持体が移動することによって、保持体の間の距離が変化する。
これに対して並列方向一方側の保持体に対して、残余の保持体が近接および離反する比較例のリンク機構の場合には、固定側の保持体から可動側の保持体までの距離が長くなる。これによって他方側の保持体を連動させるためのリンク部材の形状が、本発明に比べて大きくなる。言い換えると本発明では、比較例のリンク機構に対して、並列方向他方の保持体を連結するリンク部材を可及的に短くすることができる。これによって並列方向他方側の保持体を連動するためのモーメントを小さくすることができ、駆動力の小さい駆動源を駆動手段として用いることができる。また駆動リンク部材に全ての従動リンク部材が結合されるので、リンク機構のがたを可及的に小さくすることができる。
また本発明は、基準角変位軸線に垂直な平面に沿って延びる第１直線に沿って、従動リンク部材の一端部が等間隔に一列に並び、基準角変位軸線に垂直な平面に沿って延びる第２直線に沿って、各従動リンク部材の他端部と基準角変位軸線とが等間隔に一列に並ぶことを特徴とする。
本発明に従えば、駆動手段によって駆動リンク部材を基準角変位軸線まわりに角変位させると、各保持体は、各保持体を並列方向に等間隔に保った状態で、それぞれの間隔が変化する。
また本発明は、保持体が予め定める搬送方向に移動して基板に近接する場合、各従動リンク部材および駆動リンク部材は、搬送方向下流側で搬送方向に垂直な平面に沿って配置されることを特徴とする。
本発明に従えば、従動リンク部材および駆動リンク部材は、各保持体の搬送方向下流側に配置され、搬送方向と垂直な方向にそれぞれ延びる。これによって基板保持装置の前記搬送方向の寸法を小型化することができ、省スペース化を実現することができる。
また本発明は、前記基板保持装置と、
基板保持装置を移動させる移動装置とを含むことを特徴とする基板搬送装置である。
本発明に従えば、移動装置は、基板保持装置を移動させて、収容元位置に並ぶ複数の基板の間に各保持体を進入させる。次に移動装置は、基板保持装置を移動させて、各保持体に基板をそれぞれ保持させる。各保持体にそれぞれ基板を保持させると、移動装置は、基板を収容する収容先位置に各保持体に保持される基板を移動させる。上述した基板保持装置によって、複数の基板を確実に同時に保持することができるので、基板搬送装置は、複数の基板を損傷することなく収容元から移送先に搬送することができる。
また本発明は、予め定める並列方向に並んで配置されて並列方向へ変位自在に設けられる複数の保持体によって、並列方向に並ぶ基板を複数同時に保持する基板保持方法であって、
各基板の配置状態を示すマッピング情報を取得するマッピング情報取得工程と、
マッピング情報に基づいて、各保持体の並列方向の保持体のピッチを算出するピッチ算出工程と、
算出された保持体ピッチに基づいて各保持体を並列方向へ変位して、各保持体によって、各基板を保持する保持工程とを含むことを特徴とする基板保持方法である。
本発明に従えば、マッピング情報に基づいて保持体の並列方向のピッチを算出し、そのピッチに保持体を並列方向へ変位して、複数の保持体を同時に保持する。このようにマッピング情報に基づいて、保持体のピッチを調整することで、各保持体を、その各基板の配置状態に応じた位置に調整することができる。これによって各基板の配置状態が変動する場合であっても、確実に複数の基板を同時に保持することができる。
また本発明は、予め定める並列方向に並んで配置されて少なくとも１つは、並列方向に交差する伸縮方向へ変位可能に設けられる複数の保持体によって、並列方向に並ぶ基板を複数同時に保持する基板保持方法であって、
各基板の配置状態を示すマッピング情報を取得するマッピング情報取得工程と、
マッピング情報に基づいて、各保持体によって各基板を保持できない場合、伸縮方向へ変位可能な保持体を伸縮させて、この保持体で基板を保持し、各保持体によって各基板を保持可能な状態にする少数保持工程と、
マッピング情報に基づいて、各保持体によって各基板を保持する複数保持工程とを含むことを特徴とする基板保持方法である。
本発明に従えば、各保持体によって各基板を保持できない場合、伸縮方向へ変位可能な保持体によって基板を保持し、各保持体によって各基板を保持可能な状態にすることができる。このように各保持体によって各基板を保持可能な状態にした後、各保持体によって各基板を保持することによって、確実に複数の基板を保持することができる。
以上のように請求項１記載の本発明によれば、基板の配置状態を示すマッピング情報に基づいて、各保持体を連動して並列方向に変位させる。これによって複数の基板を保持するにあたって、基板の配置状態が変動する場合であっても、確実に複数の基板を同時に保持することができる。各保持体は、その並列方向位置が調整されることによって、基板に衝突することなく基板保持可能な隙間、いわゆるクリアランスを保って基板間に進入することができ、基板の損傷を防いで保持することができる。また十分なクリアランスを保つことができるので、保持体を高速で基板間に進入させることができ、保持動作を高速化することができる。
このように基板の損傷を防いで各基板を複数同時に保持することができ、基板の歩留まりを向上することができる。また基板が収容される収容体の形状が変形した状態であっても、基板を保持することができ、収容体の寿命を延命することができる。
また請求項２記載の本発明によれば、マッピング情報に基づいて各保持体を並列方向に変位させたとしても、各保持体が基板を保持できない場合、伸縮方向へ変位可能な保持体を伸張させて、複数の基板を同時保持可能な状態にすることができ、複数の保持体によって残余の複数の基板を同時に保持することができる。
たとえば複数の基板の間に各保持体がそれぞれ進入すると、基板と保持体との隙間が狭くなる個所が生じることがある。この場合、その箇所の基板を先に保持して収容体から取り出すことで、基板と保持体との隙間が狭い個所をなくすことができる。この状態で、各保持体を基板の間に進入させて、残余の各基板を保持する。これによって各保持体は、基板に進入する時に、基板に接触する可能性が少ない。またクリアランスを十分に保った状態で、複数の保持体を基板に進入させることができ、保持体を高速に移動できるとともに、保持体が移動時にぶれても基板に接触することを防ぐことができる。
また請求項３記載の本発明によれば、各保持体が保持できない場合、伸縮方向へ変位可能な保持体を伸張させて、複数の基板を同時保持可能な状態にすることができ、複数の保持体によって残余の複数の基板を同時に保持することができる。
たとえば複数の基板の間に各保持体がそれぞれ進入すると、基板と保持体との隙間が狭くなる個所が生じることがある。この場合、その箇所の基板を先に保持して収容体から取り出すことで、基板と保持体との隙間が狭い箇所をなくすことができる。この状態で、各保持体を基板の間に進入させて、残余の各基板を保持する。これによって各保持体は、基板に進入する時に、基板に接触する可能性が少ない。またクリアランスを十分に保った状態で、複数の保持体を基板に進入させることができ、保持体を高速に移動できるとともに、保持体が移動時にぶれても基板に接触することを防ぐことができる。
また請求項４記載の本発明によれば、制御手段は、基板を保持する前にマッピング手段によって各基板の配置情報であるマッピング情報を取得し、マッピング情報に基づいて、各保持体を変位させる。これによって基板の配置状態が予め定められる配置状態と異なる場合であっても、保持体を変位して各基板を同時に確実に保持することができる。また基板を保持する保持動作を行う直前に、マッピングして基板の配置状態を確認することができ、より正確な保持を実現することができる。
また請求項５記載の本発明によれば、駆動手段が各リンク部材のうちの少なくとも１つを角変位駆動することによって、摺動部分からの発塵を低減することができる。これによって保持する基板が予め調整される雰囲気中、たとえばクリーンルームに基板保持装置が設けられる場合であっても、基板が汚染することを防止することができ、保持する基板の品質を向上することができる。これによって歩留まりを向上して生産コストを低減することができる。
また請求項６記載の本発明によれば、駆動手段が各リンク部材のうちの少なくとも１つを角変位駆動することによって、摺動部分からの発塵を低減することができる。これによって、保持する基板が予め調整される雰囲気中、たとえばクリーンルームに基板保持装置が設けられる場合であっても、基板が汚染することを防止することができ、保持する基板の品質を向上することができる。これによって歩留まりを向上して生産コストを低減することができる。
また中央に配置される保持体に対して、他の保持体が近接および離反することで、保持体を連動するためのモーメントを小さくすることができ、駆動力の小さい駆動源を駆動手段として用いることができ、基台保持装置を小型化することができるとともに安価に製造することができる。
また請求項７記載の本発明によれば、並列方向の間隔を等間隔に保った状態で、各保持体の並列方向の間隔を変位可能な基板保持装置を実現することができる。
また請求項８の本発明によれば、従動リンク部材および駆動リンク部材は、各保持体の搬送方向下流側に配置され、搬送方向と垂直な方向にそれぞれ延びる。これによって基板保持装置の前記搬送方向の寸法を小型化することができ、省スペース化を実現することができる。これによって基板保持装置の動作領域を小型化することができ、クリーンルームなどでも好適に用いることができる。
また請求項９記載の本発明によれば、上述した基板保持装置によって、複数の基板を確実に同時に保持した状態で、複数の基板を損傷することなく収容先から移送先に確実に搬送することができる。これによって収容位置に収容される基板の配置状態が一定でない場合であっても、複数の基板を同時にかつ確実に移送することができる。
また請求項１０記載の本発明によれば、マッピング情報に基づいて保持体の並列方向のピッチを算出し、そのピッチに保持体を並列方向へ変位して、複数の保持体を同時に保持する。このようにマッピング情報に基づいて、保持体のピッチを調整することで、各保持体を、その各基板の配置状態に応じた位置に調整することができる。これによって各基板の配置状態が変動する場合であっても、確実に複数の基板を同時に保持することができる。
また請求項１１記載の本発明によれば、各保持体によって各基板を保持できない場合、伸縮方向へ変位可能な保持体によって基板を保持し、各保持体によって各基板を保持可能な状態にすることができる。このように各保持体によって各基板を保持可能な状態にした後、各保持体によって各基板を保持することによって、確実に複数の基板を保持することができる。
図１は、本発明の実施の一形態である基板保持装置２０を示す断面図であり、図２は、図１の矢視Ｓ２−Ｓ２から見て基板保持装置２０を示す背面図である。図１および図２は、基板保持装置２０の主要な構成について示し、詳細については省略する。また図３は、半導体製造システム２１を示す断面図である。半導体ウェハ２２は、酸化処理、アニーリング処理、化学気相成長（Chemical Vapour Deposition、略称ＣＶＤ）または拡散処理などのプロセス処理が行われて半導体素子として製造される。半導体ウェハ２２は、円板薄板状に形成され、たとえば直径が３００ｍｍで、厚みが０．７ｍｍに形成される。
図３に示すように、半導体製造システム２１は、半導体製造装置２４と、フープ装置２５と、半導体搬送装置２６とを含む。半導体製造装置２４は、バッファ体２３の収容位置に収容される半導体ウェハ２２に予め定めるプロセス処理を行う。フープ装置２５は、半導体ウェハ２２が収容するカセット体２７を収容する。
バッファ体２３は、複数の半導体２２を予め定める並列方向、たとえば上下方向Ｚに並んだ状態で収容するプロセス側収容部となる。同様にカセット体２７は、上下方向Ｚに並んだ状態で複数の半導体２２を収容する。カセット体２７およびバッファ体２３は、従来の技術に示したように、複数の突出片４ａ，４ｂによって、半導体ウェハ２２の縁辺部を下方からそれぞれ支持し、半導体ウェハ２２を乗載する。カセット体２３は、３０枚程度の半導体ウェハ２２を保持可能に形成される。
カセット体２７は、半導体ウェハ２２を複数収容した状態で搬送され、フープ装置２５に収容される。フープ装置２５に収容されたカセット体２７は、半導体製造装置２４に隣接した位置に配置される。カセット体２７がフープ装置２５二収容されると、カセット体２７内の各半導体ウェハ２２は、基板搬送装置２６によって複数同時に搬送され、バッファ体２３の収容位置に収容される。
半導体製造装置２４は、バッファ体２３に収容される半導体ウェハ２２を一枚づつまたは複数同時に処理を行う。半導体製造装置２４による処理が完了すると、バッファ体２３には、予め定めるプロセス処理が施された半導体ウェハ２２が収容される。プロセス処理が施されてバッファ体２３に収容される半導体ウェハ２２は、基板搬送装置２６によって複数同時に移送されて、カセット体２７に再び収容される。このようにしてカセット体２７には、予め定めるプロセス処理が施された半導体ウェハ２２が収容されて、次の工程に搬送される。
基板搬送装置２６は、半導体ウェハ２２を保持する基板保持装置２０と、基板保持装置２０を変位駆動するロボット２８とを含む。このロボット２８は、基板保持装置２０を移動するための移動装置２８であって、たとえば相互に直交する３方向に、基板保持装置２０を搬送可能な多関節ロボットによって実現される。
基板保持装置２０は、半導体ウェハ２２の配置情報に基づいて、ブレード４１の上下方向Ｚのピッチを調整する。これによって各半導体ウェハ２２の位置が変化したとしても、各ブレード４１を十分なクリアランスで半導体ウェハ２２間に進入させることができる。
図１および図２に示すように、基板保持装置２０は、半導体ウェハ２２をそれぞれ保持する複数の保持体３０と、保持体３０を連動駆動するリンク機構３１と、各保持体３０を連動して変位させるための連動モータ３２とを含む。たとえば連動モータ３２は、基板保持装置本体に固定され、回転軸にブレーキが直結される。連動モータ３２は、リンク機構３１を駆動する駆動手段となる。また本実施の形態では、基板保持装置２０は、回転伝達機構３００を有する。連動モータ３２がその出力軸を回転させることで、出力軸の回転力が回転伝達機構３００によって伝達されて、リンク機構３１に伝達される。
回転伝達機構３００は、歯車伝達機構によって実現される。また回転伝達機構３００は、歯車伝達機構のほか、ベルト伝達機構であってもよい。またブレーキによって連動モータ３２の回転が阻止された状態では、保持体が外力、たとえば重力によって変位することが防止される。
各保持体３０は、上下方向Ｚに変位自在に設けられる。リンク機構３１は、駆動リンク部材３５と従動リンク部材３６とを含む。連動モータ３２が駆動リンク部材３５を角変位させることによって、各保持体３０は上下方向Ｚに連動する。
また各保持体３０は、上下方向Ｚに交差する方向、本実施の形態では水平な方向となる移動方向Ｘに変位自在に設けられる。基板保持装置２０は、各保持体３０を移動方向Ｘに移動させる移動機構３７，３８と、各保持体３０を移動方向Ｘに駆動させる変位モータ３９，４０とをさらに含む。変位モータ３９，４０が駆動することによって、各保持体３０は移動方向Ｘに変位移動する。本発明では、連動モータ３２および変位モータ３９，４０を含んで、保持体を変位駆動する駆動手段となる。
基板保持装置２０は、さらに制御手段３４を含む。制御手段３４は、半導体ウェハ２２の配置状態を示すマッピング情報に基づいて、駆動手段である連動モータ３２と変位モータ３９，４０とを制御する。これによって各半導体ウェハ２２を保持可能な位置に各保持体３０を変位させる。また本実施の形態の制御手段３４は、ロボット２８の動作を制御するロボットコントローラと兼用してもよい。
図４〜図６は、各保持体３０ａ〜３０ｃを示す平面図である。図１および図２に示すように、各保持体３０は、上下方向Ｚに並んで設けられ、本実施の形態では、複数、たとえば奇数個である５つの保持体３０が設けられる。５つの保持体３０は、３つの種類の保持体、すなわち第１保持体３０ａ、第２保持体３０ｂ、第３保持体３０ｃとを含む。
図４は第１保持体３０ａを示す。第１保持体３０ａは、上下方向Ｚに並ぶ複数の保持体３０のうち、上下方向Ｚ中央位置に配置される保持体である。図５は第２保持体３０ｂを示す。第２保持体３０ｂは、第１保持体３０ａの上下方向Ｚ両側にそれぞれ配置される保持体である。
図６は第３保持体３０ｃを示す。第３保持体３０ｃは、第１保持体３０ａに対して上方Ｚ１に配置される第２保持体３０ｂよりもさらに上方Ｚ１に配置される保持体と、また第１保持体３０ａよりも下方Ｚ２に配置される第２保持体３０ｂよりもさらに下方Ｚ２に配置される保持体とを含む。第１〜第３保持体３０ａ，３０ｂ，３０ｃの種類を区別せずに説明する場合には、単に保持体３０と称する場合がある。
各保持体３０は、半導体ウェハ２２を乗載するブレード４１と、ブレード４１を支持するブレード支持部４２とを含む。各ブレード４１の形状は、第１〜第３保持体で同じ形状に形成され、上下方向Ｚに等間隔に配置される。ブレード４１は、厚み方向一方の面が半導体ウェハ２２を乗載する乗載面４３となる。乗載面４３は、水平に延び半導体ウェハ２２を安定して乗載できる形状に形成される。またブレード４１は、薄板状に形成される。ブレード４１の厚み寸法は、上下方向Ｚに並ぶ半導体ウェハ２２の間に進入可能にするため、たとえば３．５ｍｍに設定される。
本実施の形態では、ブレード４１は、Ｙ字状に形成される。具体的には、ブレード支持体４２に連なり移動方向一方に延びる連結部分４４と、連結部分４４に連なる２つの分岐部分４５ａ，４５ｂとを有する。２つの分岐部分４５ａ，４５ｂは、連結部分４４から移動方向一方Ｘ１に延びるとともに、移動方向Ｘと直交しかつ水平に延びる幅方向Ｙに広がって互いに離反する。半導体ウェハ２２は、各分岐部分４５ａ，４５ｂの移動方向一方側端部である先端部４７ａ，４７ｂと、連結部分４４とに接触して、ブレード４１に乗載されることによって安定して保持される。またブレード支持部４２は、第１〜第３保持体３０ａ，３０ｂ，３０ｃごとにそれぞれ異なる形状を有する。
図１に示すように、第１保持体３０ａのブレード支持部４２ａは、第１移動体４６に固定される。第１移動体４６は、移動方向Ｘに移動可能に設けられ、後述する第１移動機構３７によって移動方向Ｘに変位駆動される。これによって第１保持体３０ａは、第１移動体４６とともに移動方向Ｘに変位駆動される。
第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃのブレード支持部４２ｂ，４２ｃは、各リンク部材３５，３６を介して第２移動体４８に支持される。第２移動体４８は、移動方向Ｘに移動可能に設けられ、後述する第２移動機構３８によって移動方向Ｘに変位駆動される。第１移動体４６と第２移動体４８とは、独立して移動方向Ｘに移動可能に設けられる。
第２移動体４８は、第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃを上下方向Ｘに移動可能に案内する案内部４９が設けられる。また第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃのブレード支持部４２ｂ、４２ｃには、案内部４９に嵌合する嵌合部５０が設けられる。第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃは、嵌合部４９が案内部５０に嵌合することによって、第２移動体４８に対して上下方向Ｚに移動可能に案内される。たとえば案内部４９は、上下方向Ｘに延びるレール４９によって実現され、案内部４９および嵌合部５０は、レールに嵌合するスライダによって実現される。すなわち案内部４９と嵌合部５０とによって直動すべり機構が実現される。
また第１保持体３０ａのブレード支持部４２ａおよび第２保持体３０ｂのブレード支持部４２ｂには、移動方向Ｘに移動自在に設けられるチャック体５３と、チャック体５３を移動方向Ｘに変位駆動するチャック体駆動手段５４とが設けられる。チャック体５３は、ブレード４１に乗載された半導体ウェハ２２の外周面に当接し、半導体ウェハ２２を位置決めする。第２保持体３０ｂに設けられるチャック体５３は、第３保持体を挿通し、第３保持体３０ｂのブレード４１に乗載された半導体ウェハも同時に位置決めする。これによって基板保持装置２０は、より正確に半導体ウェハ２２を保持することができる。チャック体駆動手段は、たとえば空気圧シリンダによって実現される。
図７は、リンク機構３１を拡大して示す図である。リンク機構３１は、第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃを上下方向Ｚに連動させる連動機構となる。リンク機構３１は、駆動リンク部材３５と、複数の従動リンク部材３６とが角変位自在に連結されて構成される。本発明のリンク機構３１は、駆動リンク部材３５を角変位させた場合、隣接する保持体３０ｂ，２０ｃの上下方向間隔が同じ割合で変化するように、各リンク部材３５，３６の配置および形状が設定される。
第２および第３各保持体３０ｂ，３０ｃは、それぞれ１つの従動リンク部材３６が結合される。各保持体３０ｂ，３０ｃは、結合部５１がそれぞれ設けられ、結合部５１によって、従動リンク部材３６の一端部を角変位可能に結合する。また駆動リンク部材３５は、すべての従動リンク部材３６が結合される。駆動リンク部材３５は、それぞれ保持体３０ｂ，３０ｃごとに１つの連結部５２が設けられ、各連結部５２によって、各従動リンク部材３６の他端部を角変位可能に結合する。これによって第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃは、従動リンク部材３６を介して、駆動リンク部材３５に連結される。
本実施の形態では、駆動リンク部材３５および従動リンク部材３６は、長尺板状に形成される。各従動リンク部材３６は、長手方向一端部が保持体の結合部５１に角変位自在に結合され、長手方向他端部が駆動リンク部材３５の連結部５２に角変位自在に結合される。各従動リンク部材３６は、保持体に応じてその長尺方向長さがそれぞれ設定される。また駆動リンク部材３５は、予め定められる基準角変位軸線Ｌ６まわりに角変位可能に設けられる。駆動リンク部材３５は、連動モータ３２によって角変位軸線Ｌ６まわりに角変位駆動される。
各保持体３０ｂ，３０ｃに対する各従動リンク部材３６の角変位軸線Ｌ１〜Ｌ４と、駆動リンク部材３５の角変位軸線Ｌ６とは、上下方向Ｚにそれぞれ平行に並び、本実施の形態では、鉛直な第１仮想直線Ｌ５に沿って配置される。これらの角変位軸線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ６は、隣接する角変位軸線の間の距離ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｒ６が等間隔にそれぞれ設定される。
また駆動リンク部材３５の角変位軸線Ｌ６は、第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃのうち、最も上方の保持体３０ｃと、最も下方の保持体３０ｃとの間Ｒにおいて、上下方向中央位置に配置される。すなわち駆動リンク部材３５の軸線角変位軸Ｌ６から上方の第３保持体３０ｃまでの距離Ｒ１と、駆動リンク部材３５の軸線角変位軸Ｌ６から下方の第３保持体３０ｃまでの距離Ｒ２との距離が等しくなる。本実施の形態では、駆動リンク部材３５の角変位軸線Ｌ６は、第１保持体３０ａのブレード４１と同じ上下方向位置に配置される。
また駆動リンク部材３５に対する各従動リンク部材３６の角変位軸線Ｌ７〜Ｌ１０および駆動リンク部材３５の角変位軸線Ｌ６は、上下方向Ｚにそれぞれ平行に並び、本実施の形態では、駆動リンク部材３５の角変位軸線Ｌ６に垂直な第２仮想直線Ｌ１１に沿って並ぶ。これらの角変位軸線Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０は、隣接する角変位軸線の間の距離ｒ７，ｒ８，ｒ９，ｒ１０が等間隔にそれぞれ設定される。
図８は、各ブレード４１の間隔の変化を説明するための図である。図８（１）に各ブレード４１の間隔が狭い状態を示し、図８（２）に各ブレード４１の間隔が広い状態を示す。
連動モータ３２によって、駆動リンク部材３５がその角変位軸線Ｌ６まわりに角変位すると、駆動リンク部材３５の各連結部５２は、それぞれ角変位して、上下方向Ｚの位置が変化する。これにあわせて、駆動リンク部材３５に連結される各従動リンク部材３６が各連結部５２まわりに角変位する。各保持体３０ａｂ，３０ｃは、案内部４８によって上下方向Ｚに案内されており、結合部５１は、第１仮想直線Ｌ５に上下方向Ｚに並んだ状態を保つ。
これによって各従動リンク部材３６は、駆動リンク部材３５が角変位したとしても、それぞれ平行状態を保って変位し、隣接する保持体３０ａ，３０ｂ，３０ｃの間隔を同じ割合で変化させることができる。すなわち各保持体３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各ブレード４１のピッチを等間隔に保った状態で、その間隔を変化させることができる。
たとえば基板保持装置２０がカセットにアクセスする場合には、図８（１）に示すように、カセット用に設定される各保持体３０ａ，３０ｂ，３０ｃのピッチに調整する。また基板保持装置２０がプロセス側収容部にアクセスする場合には、図８（２）に示すように、カセット用に設定されるピッチとは異なるピッチに各保持体３０ａ，３０ｂ，３０ｃを調整する。たとえばカセット用に設定される各保持体のピッチは、プロセス側収容部用に設定されるピッチよりも狭い。 図７に示すように、駆動リンク部材３５は、角変位自在に第２移動体４８に支持される。また駆動リンク部材３５は、連動モータ３２の出力軸に回転伝達機構を介して連結され、連動モータ３２によって角変位される。連動モータ３２もまた第２移動体４８に支持される。
第１移動体４６は、第１移動機構３７によって移動方向Ｘに変位駆動される。また第２移動体４８は、第２移動機構３８によって移動方向Ｘに変位駆動される。第１および第２移動機構３７，３８は、同様の構成であり、第１移動機構３７および第２移動機構３８を、移動機構３７，３８と称して説明する。
図１に示すように、移動機構３７，３８は、駆動ローラ５６ａと、従動ローラ５６ｂと、ベルト５７と、案内体５８と、スライド体５９とを含む。駆動ローラ５６ａ、従動ローラ５６ｂは、回転軸線が幅方向Ｙに延びてそれぞれ平行に並ぶ。これらの各ローラ５６ａ，５６ｂは、移動方向Ｘに並ぶ。ベルト５７は、可撓性を有して無端帯状に形成され、各ローラ５６ａ，５６ｂに巻掛けられる。ベルト５７は、各ローラ５６ａ，５６ｂに巻掛けられた状態で、移動方向Ｘに水平に延びる直線部分５７ａが形成される。
スライド体５９は、移動方向Ｘに変位自在に形成される。また案内体５８は、スライド体５９が嵌合する嵌合部が形成され、嵌合したスライド体５９を移動方向に水平に案内する。たとえば案内体５８は、レールによって実現され、スライド体５９は、スライダによって実現されて、案内体５８とスライド体５９とで直動すべり機構が実現される。スライダ体５９は、ベルト５７のうち直線部分５７ａに固定される。
駆動ローラ５６ａは、変位モータによって回転駆動される。駆動ローラ５６ａが回転すると、駆動ローラ５６ａに巻きかけられるベルト５７が移動する。これによってベルト５７の直線部分５７ａに固定されるスライダ体５９が移動方向Ｘに移動する。また駆動ローラ５６ａの回転方向を切換えることによって、スライダ体５９が移動する移動方向を切換えることができる。
図２に示すように移動機構３７，３８は、２つ設けられる。第１移動機構３７と第２移動機構３８とは、それぞれ個別に第１および第２変位モータ３９，４０が設けられ、第１移動機構３７と第２移動機構３８とは、それぞれ独立して動作可能に構成される。第１移動機構３７のスライダ体５９には、第１移動体４６が固定される。また第２移動機構３８のスライダ体５９には、第２移動体４８が固定される。これによって第１移動体４６と第２移動体４８とを移動方向Ｘに互いに独立して移動させることができる。なお、各移動機構３７，３８の構成については、上述した構成は実施の一形態であって、他の構成に変更してもよい。
図９は、各ブレード４１の間隔を広くするとともに、第１保持体３０ａのブレード４１を残余のブレードから突出させた状態を簡略化して示す図である。上述したように、第１移動体４６と第２移動体４８とは、互いに独立して移動方向Ｘに移動させることができる。図９に示すように、たとえば第２移動体４８を変位させない状態で、第１移動体４６を移動方向一方Ｘ１に移動させることによって、第１保持体３０ａのブレード４１を残余の保持体３０ｂ，３０ｃのブレードに対して、移動方向一方Ｘ１に突出させることができる。
また、基板保持装置２０は、カセットおよびプロセス側収容部に収容される半導体ウェハ２２の配置状態を示すマッピング情報を検出するマッピング手段６０をさらに含む。図４に示すようにマッピング手段６０は、第１保持体３０ａに設けられる。マッピング手段６０は、少なくともカセットおよびプロセス側収容部に収容される複数の半導体ウェハ２２のピッチを検出可能に設けられる。
マッピング手段６０は、たとえば投光部６１と受光部６２とを有する透過型センサによって実現される。投光部６１は、第１保持体３０ａのブレード４１の２つの分岐部分４５のうち、一方の分岐部分４５ａの先端部４７ａに設けられる。また受光部６２は、第１保持体３０ａのブレード４１の２つの分岐部分４５のうち、他方の分岐部分４５ｂの先端部４７ｂに設けられる。投光部６１から受光部６２へ向けて発射される光が照射され、受光部６２は、投光部６１からの光を受けると、光を受けたことを出力する。２つの分岐部分４５は、それぞれの幅方向Ｙの間の領域である間隙領域６５に収容状態の半導体ウェハ６４の一部を収容することができる。間隙領域６５に収容状態の半導体ウェハ６４の一部が収容された状態では、投光部６１から発射される光６３が収容状態の半導体ウェハ６４によって遮られる。このようにマッピングセンサとして透過型センサを用いたが、反射型センサなど他のセンサによってマッピングセンサを実現してもよい。
図１０は、マッピング動作を示す斜視図である。まずステップｓ０で、複数の半導体ウェハ２２が収容位置に上下方向Ｚに並べられた状態で、制御手段３４は、マッピング動作の開始を指示するマッピング開始情報が与えられると、ステップｓ１に進み、マッピング動作を開始する。
ステップｓ１では、制御手段３４は、第１変位モータ３９を制御し、第１保持体３０ｃのブレード４１を残余の保持体３０ｂ，３０ｃブレード４１から移動方向一方Ｘ１に突出させ、ステップｓ２に進む。
ステップｓ２では、制御手段３４は、ロボット２８を制御して、第１保持体３０ａを移動させる。具体的には、第１保持体３０ａを移動させて、ブレード４１の間隙領域６５を含んで上下方向Ｚに鉛直に延びるマッピング領域に、収容状態の半導体ウェハ６４の一部を収容する。また投光部６１から発射される光６３の光軸を含んで鉛直に延びる仮想平面よりも移動方向他方Ｘ２に半導体ウェハ２２の縁辺が配置されるようにする。このように第１保持体を移動すると、ステップｓ３に進む。
ステップｓ３では、制御手段３２は、ロボット２８を制御して、第１保持体３０ａを上下方向Ｚに移動させる。第１保持体３０ａが移動すると、各半導体ウェハ２２の配置状態に応じて、間隙領域６５に半導体ウェハ２２の一部が配置される状態と、間隙領域６５に半導体ウェハ２２が配置されない状態とが繰り返される。受光部６１は、第１保持体３０ａの移動にともなって受光量が変化する。第１保持体３０が移動して、そのブレード４１が全ての半導体ウェハ２２を通過すると、ステップｓ４に進み、第１保持体３０ａを移動方向他方Ｘ２に移動させて、他の保持体３０ｂ，３０ｃと同じ位置に配置して、マッピング動作を終了する。
ステップｓ３において、制御手段３２は、受光部６１の受光量とともに、ロボット２８から第１保持体の移動情報であるエンコーダ値に基づいて、上下方向に移動する投光部６１から照射される光６３の光軸の位置データを得ることができる。
図１１は、第１保持体３０ａの位置に対する受光状態を示すグラフである。制御手段３２は、受光部６１の受光量が予め定めるしきい値Ｓよりも小さくなるときの、光軸の位置には半導体ウェハ２２があると判断する。また制御手段３２は、受光部６１の受光量が予め定めるしきい値Ｓよりも大きくなるときの、光軸の位置には半導体ウェハ２２がないと判断する。このようにして制御手段３２は、上下方向位置における各半導体ウェハの有無、すなわちマッピング情報を求めることができる。
制御手段は、上下方向位置における各半導体ウェハの有無から、各半導体ウェハの上下方向ピッチを求めることができる。半導体ウェハ２２が水平に収容されているかまたは傾斜して収容されているかをさらに判定してもよい。
図１２は、基板保持装置２０の保持動作の手順を示すフローチャートである。また図１３および図１４は、保持動作を説明するための断面図である。まずステップａ０では、制御手段３４は、保持動作の開始を指示する保持動作開始情報が与えられると、ステップａ１に進み、保持動作を開始する。
ステップａ１では、制御手段３４は、上述したマッピング動作を行うように、ロボット２８および第１変位モータ３９を制御し、マッピング動作が完了すると、ステップａ２に進む。
ステップａ２では、ステップａ１で得られたマッピング情報に基づいて、上下方向Ｘに並ぶ各半導体ウェハ２２の位置を求め、図１３（１）に示すように、半導体ウェハ２２の相互のピッチＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を演算する。半導体ウェハ２２のピッチＰ１〜Ｐ４は、上下方向Ｚに隣接する２つの半導体ウェハ２２のうち、一方の半導体ウェハ２２の上面から他方の半導体ウェハ２２の上面までの、上下方向Ｚの距離である。半導体ウェハ２２のピッチは、半導体ウェハを収容する収容部が経年変形することによって変化する。また収容部の経年変形によって、各ピッチＰ１〜Ｐ４は、その値がばらつくことがある。
また半導体ウェハ２２のピッチＰ１〜Ｐ４以外にウェハの配置状態、たとえば傾斜状態を調べてもよい。この場合、制御手段３２は、半導体ウェハ２２が異常な配置状態であると判断すれば、エラー信号を出力し、報知手段によって半導体ウェハ２２の配置異常であることを報知してもよい。
このように制御手段３２が、各半導体ウェハ２２の状態を確認すると、ステップａ３に進む。ステップａ３では、制御手段３２は、ステップ２で求めた半導体ウェハ２２のピッチＰ１〜Ｐ４に基づいて、半導体ウェハ２２を良好に保持可能なブレード４１のピッチＰ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８を求める。図１３（２）に示すように、ブレード４１のピッチＰ５〜Ｐ８は、上下方向Ｚに隣接する２つのブレード４１のうち、一方のブレード４１の上面から他方のブレード４１の上面までの、上下方向Ｚの距離である。
ブレード４１のピッチＰ５〜Ｐ８は、上述したリンク機構３１によって、同じ間隔に設定される。ブレード４１のピッチＰ５〜Ｐ８を求める演算方法は、予め設定されている。たとえばブレード４１のピッチＰ５〜Ｐ８は、各ブレード４１が保持すべき半導体ウェハ２２のピッチＰ１〜Ｐ４のうち、最大のピッチとなるウェハピッチ最大値Ｐｍａｘと、最小のピッチとなるウェハピッチ最小値Ｐｍｉｎとを足し合せて２で割った値に設定される。すなわちブレード４１のピッチＰ５〜Ｐ８は、（Ｐｍａｘ＋Ｐｍｉｎ）／２で求められる。
ただし上述したブレード４１のピッチの演算方法は、一例であって、他の演算によって求めてもよい。たとえば各ブレード４１が保持すべき半導体ウェハ２２のピッチＰ１〜Ｐ４の平均値によって求めてもよく、ウェハピッチ最大値Ｐｍａｘまたはウェハピッチ最小値Ｐｍｉｎにしてもよい。また半導体ウェハ２２のピッチＰ１〜Ｐ４のうち最も頻度が多いものを用いてもよい。このように制御手段３２は、予め定められた演算方法によって、ブレード４１のピッチＰ５〜Ｐ８を決定すると、ステップａ４に進む。
ステップａ４では、図１３（３）に示すように、半導体ウェハ２２間にブレード４１を挿入した場合におけるブレード４１と半導体ウェハ２２との間隔、いわゆるクリアランスＣ１〜Ｃ９を求める。クリアランスＣ１〜Ｃ９は、半導体ウェハ２２の間にブレードを進入させた状態で、半導体ウェハ２２の下面とブレード４１の上面との隙間である上クリアランスＣ１〜Ｃ６と、半導体ウェハ２２の上面とブレード４１の下面との隙間である下クリアランスＣ６〜Ｃ９とがある。各クリアランスＣ１〜Ｃ９が予め定める値を超えていると、制御手段３２は、半導体ウェハ２２を複数同時に保持可能であると判断し、ステップａ５に進む。
ステップａ５では、ステップａ３で求めたブレード４１のピッチＰ５〜Ｐ８になるように、連動モータ３２を制御して、第２および第３保持体を上下方向Ｚに変位移動させ、ステップａ６に進む。ステップａ６では、制御手段３２が、各変位モータ３９，４０およびロボット２８のいずれかを制御して、各保持体３０ａ，３０ｂ，３０ｃを移動方向一方Ｘ１に移動させて、半導体ウェハ２２間に各ブレード４１を挿入する。各ブレード４１を挿入すると、基板保持装置２０を上方Ｚに移動させて、各半導体ウェハ２２を各ブレード４１の乗載面４３に乗載させて保持する。この状態で、移動方向他方Ｘ２に移動することによって、収容元から半導体ウェハ２２を取り出すことができる。
保持した複数のウェハ２２を収容先に収容すると、ステップａ４に戻り、次に収容すべき複数の半導体ウェハ２２のマッピング情報に基づいて、再びブレード４１のピッチを求める。
またステップａ４において、各クリアランスが予め定める値以下である場合には、ステップａ７に進む。ステップａ７では、図１４（１）に示すように、第１変位モータ３９を制御し、第１保持体３０ａを移動方向一方Ｘ１に移動させ、第１保持体３０ａのブレード４１ａを、残余のブレードに対して移動方向一方Ｘ１に突出させる。突出させると、ステップａ８に進む。
ステップａ８では、制御手段３２は、クリアランスが予め定める値以下となる半導体ウェハ２２Ａの下方に第１保持体３０ａのブレード４１ａを移動させ、第１保持体３０ａのブレード４１によって、クリアランスが予め定める値以下となる半導体ウェハ２２Ａを保持し、先に収容先に搬送する。このように先にクリアランスが予め定める値以下となる半導体ウェハ２２Ａを搬送すると、ステップａ４に戻る。
ステップａ４では、クリアランスが予め定める値以下となる半導体ウェハ２２Ａを除いた状態を考慮して、半導体ウェハ２２間にブレード４１を挿入した場合におけるブレード４１と半導体ウェハ２２とのクリアランスＣ１〜Ｃ９を求め、ステップａ５またはステップａ７に進む。
クリアランスが予め定める値以下となる半導体ウェハ２２Ａが収容元から先に搬送されることによって、その後の、ステップａ６では、図１４（２）に示すように、クリアランスが予め定める値以下となる半導体ウェハ２２Ａがなく、他の複数の半導体ウェハ２２を同時に複数搬送することができる。このときブレードのクリアランスに応じて、ブレード４１を移動する速度を変化させてもよい。たとえばクリアランスが狭い場合には、ブレードを挿入する速度を小さくし、クリアランスが広い場合には、ブレードを挿入する速度を大きくしてもよい。これによってより確実に半導体ウェハを保持することができる。
このように動作を繰り返すことによって、収容元に収容される複数の半導体ウェハを複数同時に保持して移動させることができる。収容元となる収容部に半導体ウェハがなくなると制御手段は、保持動作を終了する。またマッピング動作は、半導体ウェハ２２の保持動作ごとに行わなくてもよく、予め定められる保持動作の回数ごとにマッピングを行ってもよい。また制御手段３４は、マッピング情報を記憶する記憶手段を有してもよい。この記憶手段にマッピング情報を記憶し、記憶したマッピング情報に基づいて、各駆動手段を制御してもよい。
たとえば初期状態の収容部に収容される半導体ウェハ２２のピッチが、６．３ｍｍである場合、ブレード４１のピッチが、６．３ｍｍに設定されることで、半導体ウェハ２２を複数同時に搬送することができる。
Figure 2005116807
表１は、半導体ウェハ２２のピッチＰ１〜Ｐ４が変化した場合における比較例である基板保持装置のブレードのクリアランスＣ１〜Ｃ９を示す。比較例の基板保持装置は、ブレードのピッチＰ５〜Ｐ８は初期状態のまま一定の値である。
このような比較例の基板保持装置では、半導体ウェハ２２を収容する収容部に経年変形が生じ、収容部に収容される半導体ウェハ２２のピッチＰ１〜Ｐ４が変化した場合でも、ブレード４１のピッチが初期状態のままであるので、クリアランスが小さくなる場合がある。たとえば比較例では、表１に示すように、クリアランスＣ５が０．５ｍｍとなる箇所が生じる。このようにクリアランスが小さくなると、半導体ウェハ２２とブレード４１とが衝突する可能性がある。
Figure 2005116807
表２は、半導体ウェハ２２のピッチＰ１〜Ｐ４が変化した場合における本発明の実施例である基板保持装置２０のブレード４１のクリアランスＣ１〜Ｃ９を示す。本発明の基板保持装置２０は、ブレード４１のピッチＰ５〜Ｐ８は、半導体ウェハ２２のピッチＰ１〜Ｐ４に応じて変化する。
これによって半導体ウェハのピッチＰ１〜Ｐ４が変化したり、ばらついたりしても、クリアランスが小さくなることを防ぐことができる。たとえば本発明では、表２に示すように、クリアランスを０．７ｍｍ以上に保つことができ、ブレード４１が半導体ウェハ２２に衝突するおそれを低減することができる。
以上のように本実施の形態に従えば、各半導体ウェハ２２の配置状態を示すマッピング情報に基づいて、制御手段３４が、連動モータ３２を制御し、リンク機構３１によって各保持体３０を連動させる。これによって各保持体３０は、複数の半導体ウェハ２２をそれぞれ保持可能な位置に変位する。各保持体３０は、複数の半導体ウェハ２２を保持するにあたって、その各半導体ウェハ２２の配置状態に応じた位置に調整されており、各半導体ウェハ２２の配置状態が変動する場合であっても、確実に複数の半導体ウェハ２２を同時に保持することができる。
たとえば半導体ウェハ２２を収容するカセット体２７またはバッファ体２３などの収容体が経年変形して、収容体に収容された半導体ウェハ２２のピッチＰ１〜Ｐ４が変化している場合、基板保持装置２０は、変化している各半導体ウェハ２２間のピッチＰ１〜Ｐ４に基づいて各保持体３０の上下方向Ｚの相対位置を調整して、各半導体ウェハ２２を保持する。上下位置が調整された各保持体３０は、半導体ウェハ２２に衝突することなく半導体ウェハ２２を保持可能な隙間、いわゆるクリアランスを保って半導体ウェハ間に進入することができる。また経年変形以外にも、半導体ウェハの配置状態、形状誤差などに対応することができる。
このようにクリアランス十分に保って、ブレード４１を挿入することができるので、ブレード４１が半導体ウェハ２２に接触する可能性を減らして、半導体ウェハ２２が損傷することを防ぐことができる。したがって製造される半導体ウェハの歩留まりを向上することができる。またブレードを高速で基板間に進入させることができ、保持動作を高速化することができる。また収容部に形状誤差がある場合であっても、確実に半導体ウェハ２２を保持することができる。またブレード４１のクリアランスに応じて、ブレードを半導体ウェハ２２間に挿入する速度を調整することによって、さらに半導体ウェハ２２にブレードが接触する可能性を減らし、半導体ウェハ２２の損傷をより低減することができる。
さらに、マッピング情報に基づいて各保持体３０を上下方向Ｚに変位させたとしても各保持体３０が半導体ウェハ２２を保持できない場合、制御手段３４は、移動方向一方Ｘ１へ第１保持体３０ａを移動させて、残余の第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃから突出させる。移動した第１保持体３０ａは、半導体ウェハ間に進入して半導体ウェハ２２を保持する。このとき第１保持体３０ａは、複数の半導体ウェハ２２を同時に保持することを妨げる位置にある半導体ウェハ２２を保持して収容位置から取り出して、他の複数の半導体ウェハ２２を同時に保持可能な状態にする。次に、第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃを半導体ウェハ間に進入させて、他の複数の半導体ウェハ２２を同時に保持する。
したがって複数の半導体ウェハ２２を同時に保持できないような半導体ウェハ２２の配置状態であっても、上述したように第１保持体３０ａが独立して第１方向Ｘに移動することによって半導体ウェハ２２を複数保持可能な状態にして、複数の半導体ウェハ２２を同時にかつさらに確実に保持することができる。このように第１保持体３０ａを独立して半導体ウェハ２２を保持する動作は、たとえばプロセス側収容部はもちろんのこと、カセットにアクセスする場合においても可能である。
また基板保持装置２０は、マッピング情報を取得するマッピング手段６０を含み、マッピング手段６０を別途設ける必要がない。基板保持装置２０は、複数の半導体ウェハ２２を収容するために上下方向Ｚに移動可能に構成されているので、マッピング手段６０を上下方向Ｚに移動することができ、上下方向Ｚに並ぶ複数の半導体ウェハ２２を容易に走査することができる。またマッピング手段６０は、移動方向Ｘに突出可能な第１保持体３０ａのブレード４１に設けられる。これによって第１保持体３０ａのブレード４１を残余のブレード４１から移動方向に突出させた状態で、マッピング動作を行うことができ、残余のブレード４１が干渉することを防止することができる。
また、第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃを連動するリンク機構３１は、ボールねじ機構を用いることなく、駆動リンク部材３５および従動リンク部材３６を角変位させることによって、連動機構が実現される。このように連動モータ３２から各保持体２２に駆動力を伝達する場合には、摺動部分となるリンク部材３５，３６を直接角変位させるだけでよく、摺動部分の角変位量を小さくすることができる。またリンク機構３１を用いることによって、ボールねじ機構に比べて、摺動部分を小さくすることができる。このように摺動部分の角変位量を小さくするとともに、その摺動部分自体を小さくすることで、摺動部分からの発塵を低減することができる。これによって基板保持装置を、予め調整された雰囲気空間、たとえばクリーンルームなどで最適に用いることができる。
また本実施の形態のような、リンク機構３１を用いることによって、各保持体３０をそれぞれ個別に駆動する駆動手段が必要なく、基板保持装置２０の構成を簡略化することができ、安価に製造することができる。さらに基板保持装置２０を簡略化することによって、装置の小型化および軽量化を達成することができる。
また上下方向Ｚ中央に配置される第１保持体３０ａに対して、他の保持体である第２および第３保持体３０ｂ、３０ｃが近接および離反する。第１保持体３０ａに対して、上下方向一方Ｘ１側の第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃと上下方向他方側の第２および第３保持体３０ａ，３０ｂとは、上下方向Ｚに反対方向に連動する。第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃが移動することによって、各保持体３０の間の距離が変化する。
これに対して上下方向一方Ｘ１側の保持体に対して、他の保持体が近接および離反する比較例のリンク機構の場合には、固定側となる上下方向一方Ｘ１側の保持体から可動側となる並列方向他方側の保持体までの距離が長くなる。これによって他方側の保持体を連動させるためのリンク部材の形状が、本発明に比べて大きくなる。言い換えると本発明では、比較例のリンク機構に対して、各保持体３０を連結する駆動リンク部材３５を可及的に短くすることができる。これによって第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃを連動するためのモーメントを小さくすることができる。これによって駆動力の小さい駆動源を駆動手段として用いることができる。
また第２保持体３０ｂに設けられるチャック体５３およびチャック体駆動手段５４によって、第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃのブレード４１に乗載される各半導体ウェハ２２の位置決めを行う。第２保持体３０ｂは、第３保持体３０ｃよりも移動量が少ない。これによって第３保持体３０ｃにチャック体５３およびチャック体駆動手段５４を設ける場合に比べて、連動モータ３２の駆動力を小さくすることができる。このように第２保持体３０ｂと第３保持体３０ｃとで兼用できる部材がある場合、第２保持体３０ｂに設けることによって、連動モータの駆動力を小さくすることができる。また本実施の形態では、チャック体５３およびチャック体駆動手段５４を含んだが、基板保持装置２０は、チャック体５３およびチャック体駆動手段５４がなくてもよい。
図１５は、本発明の他の実施の形態である基板保持装置１００の一部を示す図である。図１５（１）は、各保持体３０ａ，３０ｂ，３０ｃを移動方向他方Ｘ２に移動させた状態を示す。図１５（２）は、各保持体３０ａ，３０ｂ，３０ｃを移動方向一方Ｘ１に移動させた状態を示す。図１５（３）は、第１保持体３０ａを第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃから移動方向一方Ｘ１に突出させた状態を示す。
図１に示す基板保持装置１００は、各保持体３０を移動する移動機構が図１に示す基板保持装置２０と異なる。また他の構成については、図１に示す基板保持装置２０と同様である。したがって同様の構成については、説明を省略し、同様の参照符号を付する。
基板保持装置１００は、多関節ロボットの先端に連結されるベース体１０１を有する。ベース体１０１は、移動方向Ｘに移動可能に設けられ、ベース体１０１に上述した各保持体３０ａ，３０ｂ，３０ｃが設けられる。第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃは、ベース体１０１に対して、上下方向Ｚに移動可能に設けられる。したがってベース体１０１は、上述した案内部４９および連動モータ３２などが設けられる。第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃは、ベース体１０１に対して移動方向Ｘに対して固定して設けられる。ただしベース体１０１は、多関節ロボット２８によって、移動方向Ｘに移動可能に設けられる。これによって図１５（１）および図１５（２）に示すように、ベース体１０１に設けられる各保持体３０は、ロボット２８の基台位置１０２に対して、ベース体１０１とともに移動方向Ｘに移動可能に設けられる。
また第１保持体３０ａは、第１移動体４６によって、ベース体１０１に連結される。第１移動体４６は、ボールねじ機構などによってベース体１０１に対して、移動方向Ｘに移動可能に設けられる。これによって図１５（３）に示すように、第１保持体３０ａは、移動体４６とともに移動し、第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃから移動方向一方Ｘ１に突出することができる。
このようにロボット２８によって、各保持体３０を移動方向Ｘに移動させることによって、各保持体３０を各半導体ウェハ２２の間に挿入させることができる。また第１保持体３０ａを残余の保持体３０ｂ，３０ｃに対して突出させることによって、マッピング動作を行うことができるとともに独立して半導体ウェハ２２を保持することができる。これによって基板保持装置２００は、図１に示す基板保持装置２０と同様に動作可能であり、同様の効果を得ることができる。
また上述した本発明の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、発明の範囲内で構成を変更することができる。たとえば基板保持装置が保持する基板を、半導体ウェハ２２として説明したが、他の基板であってもよい。たとえばガラス基板であってもよい。
また本実施の形態では、基板保持装置２０にマッピング手段６０が含まれているが、制御手段３４がマッピング情報に基づいて、各モータ３２，３９，４０を制御すればよく、マッピング手段６０が基板保持装置２０とは別体に設けられていてもよい。また本実施の形態では、第１保持体３０ａ、２つの第２保持体３０ｂおよび２つの第３保持体３０ｃによって、計５枚の半導体ウェハ２２を保持可能であるが、保持体の数を増やすことによって、さらに多数の半導体ウェハ２２を同時に保持することができる。
半導体ウェハ２２が並ぶ並列方向を上下方向Ｚとしたが、他の方向であってもよい。同様に第１保持体３０ａが移動する伸縮方向を鉛直な方向と交差する方向としたが、他の方向であってもよい。
また本実施の形態では、各ブレード４１のピッチの調整と、１つのブレードによる単一半導体ウェハの保持との両方が可能な基板保持装置を示したが、いずれか一方を満足することによって、半導体ウェハ２２を複数同時に保持することができる。たとえば第２および第３保持体３０ｂ，３０ｃが上下方向Ｚに移動しない構成であっても、マッピング情報に基づいて、各保持体によって各基板を保持できない場合に、複数の半導体ウェハ２２を同時に保持することを妨げる位置にある半導体ウェハ２２を先に保持して収容先に配置することで、残りの半導体ウェハを複数同時に保持することができる。
本発明の実施の一形態である基板保持装置２０を側面から見て示す断面図である。 図１の矢視Ｓ２−Ｓ２から見て基板保持装置２０を示す背面図である。 半導体製造システム２１を示す断面図である。 第１保持体３０ａを示す図である。 第２保持体３０ｂを示す図である。 第３保持体３０ｃを示す図である。 リンク機構３１を拡大して示す図である。 各ブレード４１の間隔の変化を説明するための図である。 各ブレード４１の間隔を広くするとともに、第１保持体３０ａのブレード４１を残余のブレードから突出させた状態を示す図である。 マッピング動作を示す斜視図である。 第１保持体３０ａの位置に対する受光状態を示すグラフである。 基板保持装置２０の保持動作の手順を示すフローチャートである。 保持動作を説明するための断面図である。 保持動作を説明するための断面図である。 本発明の他の実施の形態である基板保持装置１００の一部を示す図である。 プロセス側収容部１，２を説明するための斜視図である。 図１６（２）に示すプロセス側収容部１を示す断面図である。
符号の説明
２０，１００ 基板保持装置
２２ 半導体ウェハ
２８ ロボット
３０ 保持体
３０ａ 第１保持体
３０ｂ 第２保持体
３０ｃ 第３保持体
３１ リンク機構
３２ 連動モータ
３４ 制御手段
３７，３８ 移動機構
３９，４０ 変位モータ
４１ ブレード
４６ 第１移動体
４８ 第２移動体
６０ マッピング手段

Claims (11)

  1. 予め定める並列方向に並んで配置され、並列方向へ変位自在に設けられ、基板を保持する複数の保持体と、
    各保持体を並列方向に連動させ、各保持体の並列方向の間隔を変化させる連動機構と、
    各保持体を少なくとも並列方向に変位駆動する駆動手段と、
    並列方向に並んで配置される各基板の配置状態を示すマッピング情報に基づいて、各基板を保持可能な位置に各保持体を変位させるように駆動手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする基板保持装置。
  2. 各保持体のうち少なくとも１つは、並列方向に交差する伸縮方向へ変位可能に設けられ、
    駆動手段は、伸縮方向へ変位可能な保持体を伸縮方向へ変位駆動し、
    制御手段は、マッピング情報に基づいて、各保持体の並列方向の変位だけでは各基板が保持できない場合、伸縮方向へ変位可能な保持体を伸縮させて、この保持体で基板を保持した後、他の保持体で他の基板を保持可能な位置に他の保持体を変位させるように駆動手段を制御することを特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
  3. 予め定める並列方向に並んで配置され、基板を保持する複数の保持体であって、少なくとも１つは、並列方向に交差する伸縮方向へ変位可能に設けられる複数の保持体と、
    伸縮方向へ変位可能な保持体を伸縮方向へ変位駆動する駆動手段と、
    並列方向に並んで配置される各基板の配置状態を示すマッピング情報に基づいて、各保持体によって各基板を保持できない場合、伸縮方向へ変位可能な保持体を伸縮させて、この保持体で基板を保持するように駆動手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする基板保持装置。
  4. 並列方向に並んで配置される基板の配置状態を検出するマッピング手段をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板保持装置。
  5. 連動機構は、複数のリンク部材が角変位自在に連結されて構成され、各保持体を並列方向に連動させ、各保持体の並列方向の間隔を変化させるリンク機構であって、
    駆動手段は、各リンク部材のうち少なくといずれか１つを角変位駆動することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板保持装置。
  6. 予め定める並列方向に並び、その並列方向へ変位自在に設けられて基板を保持する３つ以上の奇数個の保持体と、
    複数のリンク部材が角変位自在に連結されて構成され、各保持体を並列方向に連動させ、各保持体の並列方向の間隔を変化させるリンク機構であって、
    並列方向中央の保持体以外の各保持体に一端部がそれぞれ角変位自在に結合される複数の従動リンク部材と、
    各従動リンク部材の他端部が角変位自在に結合されるとともに並列方向中央の保持体に結合され、並列方向中央の保持体を通過して並列方向に垂直に延びる基準角変位軸線まわりに角変位自在に設けられる駆動リンク部材とを有するリンク機構と、
    前記駆動リンク部材を基準角変位軸線まわりに角変位駆動する駆動手段と、
    各基板を保持可能な位置に各保持体を変位させるように駆動手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする基板保持装置。
  7. 基準角変位軸線に垂直な平面に沿って延びる第１直線に沿って、従動リンク部材の一端部が等間隔に一列に並び、基準角変位軸線に垂直な平面に沿って延びる第２直線に沿って、各従動リンク部材の他端部と基準角変位軸線とが等間隔に一列に並ぶことを特徴とする請求項６記載の基板保持装置。
  8. 保持体が予め定める搬送方向に移動して基板に近接する場合、各従動リンク部材および駆動リンク部材は、搬送方向下流側で搬送方向に垂直な平面に沿って配置されることを特徴とする請求項６または７記載の基板保持装置。
  9. 請求項１〜８のいずれかの基板保持装置と、
    基板保持装置を移動させる移動装置とを含むことを特徴とする基板搬送装置。
  10. 予め定める並列方向に並んで配置されて並列方向へ変位自在に設けられる複数の保持体によって、並列方向に並ぶ基板を複数同時に保持する基板保持方法であって、
    各基板の配置状態を示すマッピング情報を取得するマッピング情報取得工程と、
    マッピング情報に基づいて、各保持体の並列方向の保持体のピッチを算出するピッチ算出工程と、
    算出された保持体ピッチに基づいて各保持体を並列方向へ変位して、各保持体によって、各基板を保持する保持工程とを含むことを特徴とする基板保持方法。
  11. 予め定める並列方向に並んで配置されて少なくとも１つは、並列方向に交差する伸縮方向へ変位可能に設けられる複数の保持体によって、並列方向に並ぶ基板を複数同時に保持する基板保持方法であって、
    各基板の配置状態を示すマッピング情報を取得するマッピング情報取得工程と、
    マッピング情報に基づいて、各保持体によって各基板を保持できない場合、伸縮方向へ変位可能な保持体を伸縮させて、この保持体で基板を保持し、各保持体によって各基板を保持可能な状態にする少数保持工程と、
    マッピング情報に基づいて、各保持体によって各基板を保持する複数保持工程とを含むことを特徴とする基板保持方法。
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