JP2006332460A - ウェーハの搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハアライメント専用装置やウェーハアライメント用のアクチュェータを使用せずに、フットプリントを最小に抑えて、低発塵でかつ、高スループットなアライメント機能を有するウェーハの搬送装置を提供する。
【解決手段】ウェーハを把持するウェーハ把持部４１と、前記ウェーハ把持部４１を支持するアーム部４０と、機台１とを有し、前記機台１は、機台座１０と、前記アーム部４０を固定支持し、かつ前記機台座１０に対して回転自在なる旋回基軸３とを有し、前記ウェーハ把持部４１は、前記ウェーハのノッチやオリフラを含む基準位置を検知する位置検知センサ５を有し、前記ウェーハが載置されるウェーハ置台１１を前記旋回基軸３が回転する回転軸心上に位置するように前記機台１に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体デバイス装置に用いられる半導体製造装置又は、検査装置に用いられる半導体ウェーハの搬送装置に関する。

従来、一般的に、ウェーハを半導体製造装置又は、検査装置に搬送するためのウェーハの搬送装置は、ウェーハのノッチやオリフラを含む基準位置にウェーハの向きを合わせるための、ウェーハアライメントを行う。

ウェーハアライメントを行う為にウェーハ搬送装置とは別にアライメント専用装置を設置している。また、特殊な装置では、特開平８−２５５８２１号公報（特許文献１）のように搬送ロボット本体にウェーハを回転させる為のアクチュェータを保有して、ウェーハライメント行う。

さらに、特開平９−２８３６０４号公報（特許文献２）のようにウェーハ搬送装置にウェーハライメント用センサをウェーハ搬送装置内に設置し、アライメントを行う装置などがある。

特開平８−２５５８２１号公報 特開平９−２８３６０４号公報

従来の一般的な手法では、ウェーハの搬送装置とは別にアライメント装置が必要な為、フットプリントの増大や高コストの問題がある。さらに、ウェーハを回転させて、アライメントを行う装置の場合は、ウェーハの回転時にウェーハを固定する為に、一般的にウェーハの裏面を真空吸着して固定させており、この結果、ウェーハ裏面にパーティクルが付着する問題がある。

また、特殊な装置の場合は、搬送装置にアライメント機構を有することで、搬送装置が複雑であったり、アライメント後のウェーハ搬送先であるステージなどにウェーハ搬送時にウェーハ把持ハンドが常に一定の角度でない。このため、搬送先ステージのフットプリントの増大や、アライメント装置上をウェーハ搬送装置が通過出来ないゆえに、ウェーハ搬送経路が最短距離にて移動出来ず、スループット低下の問題がある。

本発明の目的は、フットプリントを最小に抑えて、低初塵でかつ、高スループットなアライメント機能を有するウェーハ搬送装置を提供することにある。

本発明は、ウェーハを把持するウェーハ把持部と、ウェーハ把持部を支持するアーム部と、アーム部を回転自在に支持する機台とを有し、ウェーハ把持部は、ウェーハのノッチやオリフラを含む基準位置を検知する位置検知センサを有し、ウェーハが載置されるウェーハ置台をアーム部が回転する回転軸心上に設けたことを特徴とするウェーハ搬送装置である。

また、本発明は、ウェーハを把持するウェーハ把持部と、ウェーハ把持部を支持するアーム部と、アーム部を回転自在に支持する機台とを有し、ウェーハ把持部は、ウェーハのノッチやオリフラを含む基準位置を検知する位置検知センサを有し、ウェーハが載置されるウェーハ置台をアーム部の回転軸心上に設け、ウェーハ置台にウェーハを置いたら、ウェーハ把持部をウェーハから離し、ウェーハ把持部をウェーハの周りに回して基準位置を位置検知センサで検知することを特徴とするウェーハの基準位置検知方法にある。

さらに、本発明は、ウェーハを把持するウェーハ把持部と、ウェーハ把持部を支持するアーム部と、アーム部を回転自在に支持する機台とを有し、ウェーハ把持部は、ウェーハのノッチやオリフラを含む基準位置を検知する位置検知センサを有し、ウェーハが載置されるウェーハ置台をアーム部の回転軸心上に設け、ウェーハ置台にウェーハを置いたら、ウェーハ把持部をウェーハから離し、ウェーハ把持部をウェーハの周りに回して基準位置を位置検知センサで検知し、基準位置の検知後に、ウェーハをウェーハ把持部で再び把持して搬送先に搬送することを特徴とするウェーハの搬送方法にある。

本発明によれば、省スペース、低初塵、低コストで高スループットなアライメント機能を有するウェーハの搬送装置を提供することが出来る。

本発明の実施例について、図を引用して説明する。

まず、図１〜図４に本発明の実施例であるアライメント機能を有するウェーハの搬送装置の概要から説明する。

ウェーハの搬送装置の機台１は、図２，図３に示すように、機台座１０と、アーム部４０を固定支持し、かつ機台座１０に対して回転自在なる旋回基軸３とを有する。旋回基軸３は、機台座１０に設けられている旋回基軸受１５に回転自在に、かつ昇降自在に支持される。

旋回基軸３は、中心部が中空で筒状の形状をしている。ウェーハ置台１１は、中空なる旋回基軸３の内側に置かれる。ウェーハ置台１１は、置台支持ロッド１６の上端に支持される。置台支持ロッド１６は旋回基軸３の内側に置かれ、下端は機台座１０に支持される。

旋回基軸３が機台座１０に対して回転自在で、ウェーハ置台１１は機台座１０に固定されている。このため、ウェーハ置台１１は、旋回基軸３の回転軸心上に位置するように設けられている。

旋回基軸３は、旋回基軸受１５に対して回転自在に、かつ昇降自在であるので、旋回基軸３の外周は旋回基軸受１５に摺動し、内周はウェーハ置台１１に摺動するようになっている。図４に示すように、旋回基軸３は、ウェーハ置台１１の周りを矢印３１で示すように回転することができる。

アーム部４０は、第一アーム９、第二アーム８、第三アーム７を有し、第一アーム９と第二アーム８が第一間接１２で、第二アーム８と第三アーム７が第二間接１３で回動自在に連結されている。

第一アーム９は、第一間接１２の反対側端部が旋回基軸３に固定支持される。第三アーム７の第二間接１３の反対端部にウェーハ把持部４１の把持ハンドベース６が固定支持される。

第二アーム８は、第一間接１２を回転軸心として旋回する。第三アーム７の第二間接１３を回転軸心として旋回する。第一間接１２、第二間接１３には、回転するための駆動機構が備わる。

第一アーム９は、旋回基軸３に支持されてウェーハ置台１１の周りを旋回する。旋回基軸３には、回転するための駆動機構が備わる。また、旋回基軸３を昇降作動させる駆動機構も備わる。

第一アーム９、第二アーム８、および第三アーム７の回転できる回転角度は、３６０度以上である。

ウェーハ把持部４１は、図７〜図９に示すように、把持ハンドベース６、二本の把持ハンド４、把持ハンドベース６や把持ハンド４に設けられた把持用可動部４２に設けた把持駒４３を有する。さらに、ウェーハ把持部４１は、把持ハンドベース６にウェーハの把持動作に必要なウェーハの把持機構１４及び、ノッチやオリフラを含む基準位置を検知する位置検知センサ５が組み込まれている。

ウェーハ置台１１は、上に３つのウェーハ支持突起２を有する。このウェーハ支持突起２は、ウェーハ２０の裏面のパーティクルを最小にするためにウェーハ２０の外周近傍に接触するようにウェーハ置台１１に設けた。

また、ウェーハ支持突起２はウェーハ２０を外周近傍にて支持する場合は、３点以上であれば、何点で支持してもかまわない。更にまた、裏面パーティクルの問題が解決できるのであれば、ウェーハ中心部付近にウェーハ支持パッドでもかまわない。

このようにウェーハ２０の裏面のパーティクルを最小になるように支持されるので、低初塵を実現できる。

ウェーハ把持部４１は、図８、図９に示すようにしてウェーハ２０を把持したり、離したりしてウェーハ２０をウェーハ置台１１に上げ下ろしする。この上げ下ろしにも、ウェーハ支持突起２は機能している。

すなわち、ウェーハ把持部４１の把持ハンドベース６、把持ハンドベースから延びる二本の把持ハンド４は、ウェーハ置台１１に置かれたウェーハ２０の上側に位置する。把持ハンド４の下側の位置するように設けられた把持駒４３がウェーハ２０の外周部を把持したり、離したりする動作が行なわれる。この動作に際し、把持駒４３の下端面がウェーハ置台１１に接触してウェーハ２０の上げ下の動作不良が生じないようにウェーハ支持突起２の高さが規定されている。

また、把持駒４３は、外周にＶ字形状の溝を有する。この溝にウェーハ２０の外周部が嵌るので、ウェーハ２０の把持が確実に行なわれる。

さらに、ウェーハ２０は把持ハンド４で外周が把持されるので、ウェーハ２０の中心出しが自動で行われ、ウェーハの中心出し用の装置等が不要になる。

ウェーハ２０の上げ下げは、図２に示すように、旋回基軸３が最下位に下がった状態で行なわれる。旋回基軸３が最下位に下がると、ウェーハ置台１１が旋回基軸３の上端よりも高くなるので、ウェーハ２０の上げ下げが可能になる。

また、ウェーハ２０のノッチやオリフラを含む基準位置の検知も、旋回基軸３が最下位に下がったときに行なわれる。

図３に示すように、旋回基軸３が矢印３０の方向に上げられると、ウェーハ置台１１は旋回基軸３の内側底部に位置するようになる。旋回基軸３の上にウェーハ置台１１はもちろん、障害になるものが存在しない。このため、ウェーハ把持部４１やアーム部４０が旋回基軸３の上を通過する動作が可能になった。これにより、旋回基軸３の上を通過する直線的な動作をウェーハ把持部４１やアーム部４０に行なわせることができるようになったので、搬送動作の制御が簡単になった。また搬送動作に費やす時間も短縮化され、スループットの向上にもなる。

次にウェーハのライメント及びウェーハの搬送動作について、図５を引用して説明する。

まず、図５の（ａ）に示すように、ウェーハ収納カセット２２に挿入したウェーハ把持部４１でウェーハ２０を掴んで出す。ウェーハ収納カセット２２に収納されているときは、ウェーハ２０のノッチ２１の位置がまちまちになっている。

図５の（ｂ）に示すように、ウェーハ２０をウェーハ置台１１まで搬送してウェーハ２０をウェーハ支持突起２の上に置く。

次に図５の（ｃ）に示すように、ウェーハ把持部４１をウェーハ２０からリリースする。そして、旋回基軸３を矢印方向に一回転させるとともに、ウェーハ２０のノッチ（基準位置）を位置検知センサ５にてセンシングする。

次に、センシングした結果からノッチ（基準位置）位置を演算し、図５の（ｄ）のようにノッチ（基準位置）の角度が目標としている角度になるように、旋回基軸３を矢印３２の方向に駆動回転し、その後ウェーハ把持部４１にてウェーハ２０を再び把持し、目的の位置であるステージ２３（搬送先）へ搬送してアライメント及びウェーハ搬送完了となる〔図５の（ｅ）〕。

このように、アーム部４０の回転軸心でもある旋回基軸３の回転軸心上にウェーハ置台１１を設けることにより、ウェーハを搬送しながらアライメントも併せて行なうことができ、専用のアライメント機が不要になる。

また、本来、ウェーハ２０を搬送するアーム部４０やウェーハ把持部４１を用いてアライメントを行なうので、構成が簡単で装置全体がコンパト、かつ安価になる。

さらに、ウェーハ２０の上げ下ろしや、ウェーハ２０のノッチ（基準位置）を位置検知以外はウェーハ置台１１が旋回基軸３の内側底部に置かれる。このため、アーム部４０やウェーハ把持部４１が旋回基軸３の上を自由に通過する搬送動作をさせることができるので、搬送時間の短縮によりスループットが向上する。

アライメント後のウェーハ搬送先であるステージなどにウェーハ搬送時にウェーハの把持ハンドが常に一定の角度でなる。このため、搬送先ステージのフットプリントの低下を図ることが出来る。

次にウェーハのノッチ検出方法について、図６を引用して説明する。

まず、位置検知センサ５をＯＮ状態として、図６の（ａ）に示すように、旋回基軸３を任意の方向に一回転させる。この時、センシングした結果が図６の（ｂ）に示すように得られる。

旋回基軸３の回転角度範囲にウェーハ２０のノッチ２１が無いときは常に一定の波形が出力される。旋回基軸３の回転角度範囲にウェーハ２０のノッチ２１が存在すると、位置検知センサ５とウェーハ２０との距離が遠くなるため、センシングした波形に変化が現れる。

これにより、ウェーハノッチ２１が存在する旋回基軸３の角度が求める。そして、ウェーハ２０のノッチ２１がある旋回基軸３の角度と、ウェーハ２０のノッチ２１の目標角度から旋回基軸３がウェーハ２０を把持するウェーハの把持角度が求められ、センシング完了後に再びそのウェーハの把持角度に旋回基軸３を移動させて、アライメント動作が完了する。

上記の実施例では、ウェーハの位置検知センサ５に反射型の距離測定センサを用いているが、透過型もしくは、ＣＣＤセンサなどを利用してもよい。

本発明の実施例に係わるもので、アライメント機能を有するウェーハの搬送装置を示す上面図。 本発明の実施例に係わるもので、ウェーハの搬送装置の旋回基軸が最下位に位置ところを側面から見た断面図。 本発明の実施例に係わるもので、ウェーハの搬送装置の昇降軸がウェーハの搬送装置の旋回基軸が最上位に位置ところを側面から見た側面図。 本発明の実施例に係わるもので、機台をウェーハ置台の真上から見た拡大平面図。 本発明の実施例に係わるもので、ウェーハの搬送装置がウェーハアライメント及びウェーハ搬送をしているところを示す動作説明図。 本発明の実施例に係わるもので、ウェーハの搬送装置が行なうアライメント時のノッチ検出方法を説明する図。 本発明の実施例に係わるもので、ウェーハ把持部の平面図。 本発明の実施例に係わるもので、ウェーハ把持部の把持駒がウェーハを把持しているところを示す側面図。 本発明の実施例に係わるもので、ウェーハ把持部の把持駒がウェーハを離したところを示す側面図。

符号の説明

１…機台、２…ウェーハ支持突起、３…旋回基軸、４…把持ハンド、５…位置検知センサ、６…把持ハンドベース、７…第三アーム、８…第二アーム、９…第一アーム、１０…基台座、１１…ウェーハ置台、１２…第一間接、１３…第二間接、１４…把持機構、２０…ウェーハ、２１…ウェーハのノッチ、２２…ウェーハ収納カセット、４０…アーム。

Claims (12)

1. ウェーハを把持するウェーハ把持部と、前記ウェーハ把持部を支持するアーム部と、前記アーム部を回転自在に支持する機台とを有し、
   前記ウェーハ把持部は、前記ウェーハのノッチやオリフラを含む基準位置を検知する位置検知センサを有し、
   前記ウェーハが載置されるウェーハ置台を前記アーム部が回転する回転軸心上に設けたことを特徴とするウェーハの搬送装置。
2. 請求項１記載のウェーハの搬送装置において、
   前記アーム部は、回動自在に連結された複数のアームを有することを特徴とするウェーハ搬送装置。
3. 請求項１記載のウェーハの搬送装置において、
   前記ウェーハ置台の周り回転する前記アーム部の回転可能な角度が、３６０度以上であることを特徴とするウェーハの搬送装置。
4. 請求項１記載のウェーハの搬送装置において、
   前記ウェーハ置台の上にウェーハ支持突起を複数設け、
   前記ウェーハ把持部は、把持ハンドベースと、前記把持ハンドベースから延びる少なくとも二本の把持ハンドを有し、
   前記二本の把持ハンドは、前記ウェーハ置台に置かれる前記ウェーハより上側に位置することを特徴とするウェーハの搬送装置。
5. 請求項４記載のウェーハの搬送装置において、
   前記二本の把持ハンド、および把持ハンドベースに前記ウェーハの外周部を把持したり、離したりする把持駒を設け、
   前記把持駒が前記ウェーハの外周部を把持する際に把持駒の下端面が前記ウェーハ置台に接触しないように前記ウェーハ支持突起の高さを規定したことを特徴とするウェーハの搬送装置。
6. ウェーハを把持するウェーハ把持部と、前記ウェーハ把持部を支持するアーム部と、機台とを有し、
   前記機台は、機台座と、前記アーム部を固定支持し、かつ前記機台座に対して回転自在なる旋回基軸とを有し、
   前記ウェーハ把持部は、前記ウェーハのノッチやオリフラを含む基準位置を検知する位置検知センサを有し、
   前記ウェーハが載置されるウェーハ置台を前記旋回基軸が回転する回転軸心上に位置するように前記機台に設けたことを特徴とするウェーハの搬送装置。
7. 請求項６記載のウェーハの搬送装置において、
   前記機台は、前記旋回基軸を回転自在に、かつ昇降自在に支持する旋回基軸受と、前記ウェーハ置台を支持する置台支持ロッドを有することを特徴とするウェーハの搬送装置。
8. 請求項６記載のウェーハの搬送装置において、
   前記ウェーハ置台が前記旋回基軸の内側に位置することを特徴とするウェーハの搬送装置。
9. ウェーハを把持するウェーハ把持部と、前記ウェーハ把持部を支持するアーム部と、前記アーム部を回転自在に支持する機台とを有し、
   前記ウェーハ把持部は、前記ウェーハのノッチやオリフラを含む基準位置を検知する位置検知センサを有し、
   前記ウェーハが載置されるウェーハ置台を前記アーム部の回転軸心上に設け、
   前記ウェーハ置台に前記ウェーハを置いたら、前記ウェーハ把持部をウェーハから離し、前記ウェーハ把持部を前記ウェーハの周りに回して前記基準位置を前記位置検知センサで検知することを特徴とするウェーハの基準位置検知方法。
10. 請求項９に記載されたウェーハの基準位置検知方法において、
    前記ウェーハの周りに回りながら前記位置検知センサは、前記ウェーハの側面または上面に形成された前記基準位置を検知することを特徴とするウェーハの基準位置検知方法。
11. ウェーハを把持するウェーハ把持部と、前記ウェーハ把持部を支持するアーム部と、前記アーム部を回転自在に支持する機台とを有し、
    前記ウェーハ把持部は、前記ウェーハのノッチやオリフラを含む基準位置を検知する位置検知センサを有し、
    前記ウェーハが載置されるウェーハ置台を前記アーム部の回転軸心上に設け、
    前記ウェーハ置台に前記ウェーハを置いたら、前記ウェーハ把持部をウェーハから離し、前記ウェーハ把持部をウェーハの周りに回して前記基準位置を前記位置検知センサで検知し、
    前記基準位置の検知後に、前記ウェーハを前記ウェーハ把持部で再び把持して搬送先に搬送することを特徴とするウェーハの搬送方法。
12. 請求項１１に記載されたウェーハの搬送方法において、
    前記ウェーハ把持部が前記搬送先の搬送位置に前記ウェーハを搬入する際の搬送位置に対するウェーハ把持部の搬入角度が一定であることを特徴とするウェーハの搬送方法。

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