JP2009021504A - ウエハ搬送ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハの供給能力の高いウエハ搬送ロボットを提供する。
【解決手段】ウエハ搬送ロボット１は、移動可能な本体５と、本体５に設けられ、末端にウエハ２０を保持できるハンド１９を備えるロボットアーム７と、本体５に設けられ、ウエハ２０を保持可能な吸着パッド１４を備えるアライナ６とを有し、アライナ６は、吸着パッド１４を本体５に対して垂直方向および水平方向に移動可能、且つ、水平軸周りに回転可能であり、吸着パッド１４の昇降によってハンド１９との間でウエハ２０を受け渡し可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハ搬送ロボットに関する。

従来、半導体製造装置にウエハを供給するウエハ搬送ロボットは、例えば特許文献１に記載されているように、ウエハ収納容器からウエハをハンドで保持して取り出し、アライメントユニットにウエハを搬送し、ハンドに対するウエハの位置と向きとを調整し、半導体製造装置に供給する。

半導体製造装置などの構成によっては、ウエハ搬送ロボット自体がウエハ収納容器の前からアライメントユニットの前へと移動して、さらに半導体製造装置の前へと移動する必要がある。このようなウエハ搬送ロボットの移動は、高速に行うことができず、ウエハの供給枚数が限られてしまうという問題があった。
特開２００３−１８８２２８号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、ウエハの供給能力の高いウエハ搬送ロボットを提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明によるウエハ搬送ロボットは、移動可能な本体と、前記本体に設けられ、末端にウエハを保持できるハンドを備えるロボットアームと、前記本体に設けられ、ウエハを保持可能なヘッドを備えるアライナとを有し、前記アライナは、前記ヘッドを前記本体に対して垂直方向および水平方向に移動可能、且つ、垂直軸周りに回転可能であり、前記ヘッドの昇降によって、前記ハンドと前記ヘッドとの間でウエハを受け渡し可能なものとする。

この構成によれば、ハンドで保持して取り出したウエハを、本体の移動中に、アライナのヘッドに受け渡すことができる。さらに、センサによりヘッドが保持するウエハの中心位置と向きとを検出してから、本体の移動中に、ヘッドを回転および水平方向に移動することで、ウエハをハンドに対して所定位置および所定方向に正確に位置決めして受け渡すことができる。

また、本発明のウエハ搬送ロボットにおいて、前記本体は、水平に回転可能であり、前記ロボットアームは、それぞれ垂直な軸で連接された複数のリンクからなり、前記ハンドを所定の水平方向に直線的に進退させることができ、前記ヘッドは、ウエハを吸着できる吸着パッドであり、前記アライナは、前記ヘッドを上昇させることで、前記ハンドに保持されたウエハを前記ハンドから持ち上げて受け取り、前記ヘッドを下降させることで、ウエハを前記ハンド上に載置して受け渡してもよい。

この構成によれば、アームの構成が簡単であり、アームが動作するときは、アームと干渉しないようにヘッドを下降させておくことができる。

また、本発明のウエハ搬送ロボットにおいて、前記アームの原点における前記ハンドのウエハ把持の中心が、前記アライナの前記本体に対する原点の真上に位置してもよい。

この構成によれば、ハンドとヘッドとの間でのウエハの受け渡しのための位置決めが容易である。

また、本発明のウエハ搬送ロボットにおいて、前記本体に、前記ヘッドが保持するウエハのエッジを検出できるセンサをさらに備えてもよい。

この構成によれば、ウエハ搬送ロボットは、ハンドに保持されているウエハの位置と向きとを調整するために、他の設備を必要としない。このため、ウエハ搬送ロボットがウエハを受け取ってから製造装置などに受け渡すまでの間に本体が移動する距離が短く、受け渡しのサイクルが短く、供給能力が高い。

本発明は、ウエハ搬送ロボットの本体に、ウエハの正確な位置決めを行うアライナを設けたので、本体の移動中にウエハの位置決めをすることができ、ウエハの供給能力が高い。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態のウエハ搬送ロボット１を示す。ウエハ搬送ロボット１は、走行ガイド２上で水平移動する走行架台３の上に設置されている。

ウエハ搬送ロボット１は、走行架台３に固定されたベース４上で垂直軸周りに水平回転可能であり、且つ、ベース４に対して垂直方向に昇降可能な本体５を有する。本体５は、その内部にアライナ６を備え、上部に２つのロボットアーム７を備える。

アライナ６は、本体５に固定されたベース８に対して垂直（Ｚ方向）に摺動可能に取り付けられ、不図示の送りねじで上下位置が定められるＺフレーム９と、Ｚフレーム９に水平方向（Ｙ方向）に摺動可能に取り付けられ、送りねじ１０で位置決めされるＹフレーム１１と、Ｙフレーム１１にＹフレーム１１の可動方向と直角な水平方向（Ｘ方向）に摺動可能に取り付けられ、送りねじ１２で位置決めされるＸフレーム１３と、Ｘフレーム１３の上に固定され、上端に吸着パッドからなるヘッド１４を垂直な軸周りに回転可能に保持する回転ユニット１５とを有する。また、ウエハ搬送ロボット１は、吸着パッド１４に吸引力を与える真空ポンプ（不図示）を有する。

ロボットアーム７は、それぞれ、本体５に対して水平に揺動する第１リンク１６と、第１リンク１６に対して水平に揺動する第１リンク１６と同じ長さの第２リンク１７と、第２リンク１７に対して水平に揺動する第３リンク１８と、第３リンク１８取り付けられ、ウエハを保持できるハンド１９とからなる。

第２リンク１７は、第１リンク１６に対して、第１リンク１６の本体５に対する揺動角度の２倍揺動し、第３リンク１８は、第２リンク１７に対して、第１リンク１６の本体５に対する揺動角度と同じだけ揺動する。これにより、ロボットアーム７は、図２に示すように、ハンド１９をＹ方向に突出または後退させることができる。

２つのロボットアーム７のハンド１９は、各ロボットアーム７を原点復帰した状態で、アライナ６のヘッド１４の中心位置の真上に、把持するウエハ２０の設計上の中心が位置するように、互いに重なり合うように保持される。これら２つのロボットアーム７は、それぞれ独立して動作可能である。

ウエハ２０は、円板型に形成されているが、その結晶の方位を示すために、１箇所だけ小さなノッチが形成されている。

図３に示すように、ハンド１９にウエハ２０を保持し、ロボットアーム７を原点に復帰させ、アライナ６のＺフレーム９を上昇させると、回転ユニット１５が本体５の上部の開口から突出し、吸着パッド１４がハンド１９の上に保持されたウエハ２０を吸着する。さらに、Ｚフレーム９が上昇すると、吸着パッド１４がウエハ２０をハンド１９から持ち上げて受け取ることができる。また、この状態から、Ｚフレーム９を下降すると、吸着パッド１４は、ウエハ２０をハンド１９の上に載置して受け渡すことができる。

図４および５に、ウエハ搬送ロボット１を用いた半導体製造設備の概要を示す。ウエハ２０は、収納容器２１に収容されて供給される。ウエハ搬送ロボット１は、走行ガイド２上で移動し、本体５を回転して、収納容器２１に正対する。ウエハ搬送ロボット１は、ロボットアーム７を伸ばして、ハンド１９を収納容器２１に差し入れ、ハンド１９にウエハ２０を把持し、ロボットアーム７を原点復帰させることでハンド１９を引き戻し、ウエハ２０を収納容器２１から取り出す。

ウエハ搬送ロボット１は、センサ２２に正対する位置に移動するが、移動中に、アライナ６が吸着パッド１４を上昇させ、ハンド１９からウエハ２０を吸着パッド１４に受け渡す。ウエハ搬送ロボット１がセンサ２２に正対したなら、回転ユニット１５により、吸着パッド１４を保持しているウエハ２０とともに回転させる。ウエハ２０の回転中、センサ２２は、ウエハ２０のエッジを検出する。これにより、ウエハ２０のノッチの位置および水平方向の偏芯量を算出する。

アライナ６は、検出したノッチの位置に応じて、回転ユニット１５を駆動し、ノッチが所定の方向を向くように、ウエハ２０を回転位置決めする。同時に、アライナ６は、検出した偏芯量を相殺するように、Ｘフレーム１３およびＹフレーム１１を、送りねじ１２，１０で移動させる。こうして、アライナ６は、ウエハ２０の向きを所定の向きに調整し、ウエハ２０の中心をハンド１９の保持中心に正確に位置決めする。そして、アライナ６は、Ｚフレームを下降させることで、吸着パッド１４を下降させ、ウエハ２０をハンド１９の上に載置して受け渡す。吸着パッド１４は、本体５の中に収容され、ロボットアーム７の動作に干渉しないようになる。

このとき、ウエハ搬送ロボット１は、アライナ６でウエハ２０の位置決めおよびハンド１９への受け渡しを行いながら、走行ガイド２に沿って移動して加工前室２３に正対する。ハンド１９にウエハ２０を位置決めして保持したウエハ搬送ロボット１は、ロボットアーム７を伸ばして、ウエハ２０を加工前室２３内の所定位置に所定の向きで供給する。

加工前室２３に供給されたウエハ２０は、プロセス装置２４に運ばれて加工がなされ、加工されたウエハ２０は、加工後室２５に排出される。ウエハ搬送ロボット１は、加工後室２５の正面に移動し、ロボットアーム７を伸ばして、排出されたウエハ２０を保持し、ロボットアーム７を原点に引き戻してウエハ２０を取り出す。ウエハ搬送ロボット１は、取り出したウエハ２０を保持したまま収納容器２６に正対し、ロボットアーム７を伸ばして、ウエハ２０を収納容器２６に収納する。

ウエハ搬送ロボット１は、収納容器２１に正対する位置から、センサ２２に正対する位置に移動する間に、ハンド１９から吸着パッド１４にウエハ２０を受け渡すので、センサ２２の前に停止すると同時にウエハ２０のエッジの検出を開始することができる。また、ウエハ搬送ロボット１は、センサ２２でウエハ２０の向きと偏芯量を検出終えた瞬間に、加工前室２３に向かって移動を開始し、同時に、ウエハ２０の位置を調整してハンド１９に受け渡す。つまり、ウエハ搬送ロボット１は、移動しながら、ウエハ２０の受け渡しやウエハの位置と向きとを調整するので、本体５が静止しなければならない時間が短く、その分、より多くのウエハ２０を搬送することができる。

図６に、本発明の第２実施形態のウエハ搬送ロボット１を示す。本実施形態の説明において、第１実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態のウエハ搬送ロボット１は、ウエハ２０のエッジを検出するセンサ２２を、本体５から延伸するブラケット２７に保持している。センサ２２は、ロボットアーム７が原点にあるときにハンド１９に保持するウエハ２０のエッジを検出できるようになっている。

本実施形態では、保持ハンド１９画保持するウエハ２０をロボットアーム７を原点に復帰させることでセンサ２２の有効範囲に配置する。そして、アライナ６が吸着パッド１４を上昇させてハンド１９からウエハ２０を受け取り、センサ２２の有効範囲内で、ハンド１９から持ち上げる。この状態で、回転ユニット１５により吸着パッド１４を回転し、センサ２２により、ウエハ２０の偏芯量および結晶方位を確認する。この検出結果に基づいて、アライナ６は、ウエハ２０の偏芯を補正し、ウエハ２０の結晶方位を所定の向きに定めてから、ハンド１９に受け渡す。

本実施形態のウエハ搬送ロボット１は、以上のウエハ２０の偏芯量および結晶方位を確認、および、ウエハ２０の位置と向きとの調整を走行ガイド２上で水平移動することなく実行可能である。また、ウエハ搬送ロボット１は、前工程から後工程へと水平移動しながらウエハ２０の位置と向きとの調整をすることも可能である。

本発明の第１実施形態のウエハ搬送ロボットの部分破断斜視図。 図１のウエハ搬送ロボットのロボットアームの動作を示す平面図。 図１のウエハ搬送ロボットの吸着パッド上昇時を示す斜視図。 図１のウエハ搬送ロボットを用いた半導体製造設備の平面図。 図４の半導体製造設備の立面図。 本発明の第１実施形態のウエハ搬送ロボットの斜視図。

符号の説明

１ ウエハ搬送ロボット
２ 走行ガイド
５ 本体
６ アライナ
７ ロボットアーム
８ ベース
９ Ｚフレーム
１０ 送りねじ
１１ Ｙフレーム
１２ 送りねじ
１３ Ｘフレーム
１４ 吸着パッド（ヘッド）
１５ 回転ユニット
１６ 第１リンク
１７ 第２リンク
１８ 第３リンク
１９ ハンド
２０ ウエハ
２２ センサ

Claims (4)

1. 移動可能な本体と、
   前記本体に設けられ、末端にウエハを保持できるハンドを備えるロボットアームと、
   前記本体に設けられ、ウエハを保持可能なヘッドを備えるアライナとを有し、
   前記アライナは、前記ヘッドを前記本体に対して垂直方向および水平方向に移動可能、且つ、垂直軸周りに回転可能であり、
   前記ヘッドの昇降によって、前記ハンドと前記ヘッドとの間でウエハを受け渡し可能であることを特徴とするウエハ搬送ロボット。
2. 前記本体は、水平に回転可能であり、
   前記ロボットアームは、それぞれ垂直な軸で連接された複数のリンクからなり、前記ハンドを所定の水平方向に直線的に進退させることができ、
   前記ヘッドは、ウエハを吸着できる吸着パッドであり、
   前記アライナは、前記ヘッドを上昇させることで、前記ハンドに保持されたウエハを前記ハンドから持ち上げて受け取り、前記ヘッドを下降させることで、ウエハを前記ハンド上に載置して受け渡すことを特徴とする請求項１に記載のウエハ搬送ロボット。
3. 前記アームの原点における前記ハンドのウエハ把持の中心が、前記アライナの前記本体に対する原点の真上に位置することを特徴とする請求項２に記載のウエハ搬送ロボット。
4. 前記本体に、前記ヘッドが保持するウエハのエッジを検出できるセンサをさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のウエハ搬送ロボット。

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