JP2009238993A - ウェハ搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存のシリコンウェハの製造ラインを用いて、ＳＯＳウェハ等の透光性を有する半導体ウェハを用いた半導体装置を製造する手段を提供する。
【解決手段】処理工程へ供給する所定の枚数の半導体ウェハが装填されるウェハキャリアと、透過光型のウェハ検出センサを有し、ウェハキャリアに装填された半導体ウェハを検出するウェハカウンタと、ウェハキャリアに装填された半導体ウェハを、処理工程のウェハ処理台へ搬送する搬送機構とを備えたウェハ搬送装置において、処理工程へ供給する半導体ウェハが透光性を有する透光性ウェハである場合に、ウェハキャリアに透光性ウェハを装填するときに、所定の枚数の内数として、１枚の不透明な半導体ウェハからなるマークウェハを装填する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ウェハキャリアに装填された所定の枚数の半導体ウェハを、処理工程のウェハ処理台へ移載するウェハ搬送装置に関する。

従来のウェハ搬送装置は、所定の枚数の半導体ウェハが装填されたウェハキャリアと、発光部と受光部とを対向配置した透過光型のウェハ検出センサを所定の枚数分設けたウェハカウンタと、ウェハキャリアから処理工程のウェハ処理台へ半導体ウェハを搬送するロボットとを備え、ウェハキャリアからウェハ処理台へ半導体ウェハを移載する場合に、ウェハキャリアに装填された半導体ウェハの枚数をウェハカウンタで検出した後に、ロボットで所定の枚数の半導体ウェハを同時に把持してウェハ処理台へ搬送している（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭６４−７４３号公報（主に、公報第４頁右上欄−右下欄、第２図、第７図）

しかしながら、上述した従来の技術においては、ウェハカウンタにおいて、ウェハキャリアの半導体ウェハを、透過光型のウェハ検出センサを用いて検出しているため、ＳＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ）ウェハやＳＯＱ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｑｕａｒｔｚ）ウェハ等の、透明または半透明のために光を透過する透光性を有する半導体ウェハの場合には、透光性を有する半導体ウェハを検出することができず、ウェハキャリアに透光性を有する半導体ウェハを装填して、処理工程のウェハ処理台へ移載しようとすると、ウェハキャリアに装填された半導体ウェハの枚数不足により装填異常と判定された異常が発生し、当該処理工程が停止して処理効率を低下させてしまうという問題がある。

このため、シリコンウェハ等を不透明な半導体ウェハを用いて半導体装置を製造する既存の製造ラインを用いることができず、新たな製造ラインを設ける等の設備の導入が必要になり、多大な設備投資を要すると共に、ＳＯＳウェハ等の透光性を有する半導体ウェハを用いた半導体装置の製造ラインを迅速に立上げることが困難になるという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、既存のシリコンウェハの製造ラインを用いて、ＳＯＳウェハ等の透光性を有する半導体ウェハを用いた半導体装置を製造する手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、処理工程へ供給する所定の枚数の半導体ウェハが装填されるウェハキャリアと、透過光型のウェハ検出センサを有し、前記ウェハキャリアに装填された半導体ウェハを検出するウェハカウンタと、前記ウェハキャリアに装填された半導体ウェハを、前記処理工程のウェハ処理台へ搬送する搬送機構と、を備えたウェハ搬送装置において、前記処理工程へ供給する半導体ウェハが、透光性を有する透光性ウェハである場合に、前記ウェハキャリアに前記透光性ウェハを装填するときに、前記所定の枚数の内数として、１枚の不透明な半導体ウェハからなるマークウェハを装填することを特徴とする。

これにより、本発明は、ウェハ検出センサによるウェハキャリアに装填された半導体ウェハの検出時に、１枚のマークウェハを検出したことによって、ウェハキャリアに所定の枚数の透光性ウェハおよびマークウェハが装填されていることを検出することができ、既存のシリコンウェハの製造ラインを用いて、ＳＯＳウェハ等の透光性ウェハを用いた半導体装置を製造することができるという効果が得られる。

以下に、図面を参照して本発明によるウェハ搬送装置の実施例について説明する。

図１は実施例のウェハ搬送装置の断面を示す説明図、図２は実施例のウェハ搬送装置を示すブロック図、図３は実施例のウェハキャリアの断面を示す説明図、図４は実施例のウェハ処理台の断面を示す説明図、図５は実施例のウェハ搬送処理を示すフローチャートである。
図１において、１はウェハ搬送装置である。本実施例では拡散工程等の処理工程へ処理対象となるウェハを供給するための搬送装置である。

２は透光性ウェハであり、透明または半透明のために可視光領域の光を透過する透光性を有する半導体ウェハである。
本実施例の透光性ウェハは、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる円盤状のサファイア基板に、シリコン（Ｓｉ）半導体層を積層したＳＯＳウェハである。
４はウェハキャリア（以下、キャリア４という。）であり、透光性ウェハ２およびマークウェハ２１（後述）（透光性ウェハ２とマークウェハ２１とを区別する必要がない場合には半導体ウェハ３という。）を所定の間隔でそれぞれ挿入する挿入溝４ａが形成されたラック状部材であって、その底面にはウェハカウンタ５（以下、カウンタ５という。）を挿通させる挿通穴４ｂが形成されており、処理工程へ供給する所定の枚数（本実施例では、２５枚）の半導体ウェハ３が装填される。

カウンタ５は、半導体ウェハ３を挟んで発光部と受光部とを対向配置した透過光型の光学式センサであるウェハ検出センサ６を、キャリア４に装填される所定の枚数と同数備えると共に、キャリア４に装填された半導体ウェハ３を１枚毎に保持する保持溝７ａが形成された保持部７を備えており、キャリア４に装填された半導体ウェハ３の枚数および装填位置を同時に検出する機能を有している。

本実施例のカウンタ５の保持部７は、１枚の半導体ウェハ３に対して基台上に３箇所に分割して設けられており、これら保持部７の間の１箇所に、ウェハ検出センサ６が配置されている。
９は昇降機構であり、先端に取付けられたカウンタ５を昇降させる昇降軸９ａを備えており、常時は、キャリア載置台１０内に設置されたカウンタ５を、その保持部７がキャリア載置台１０上に位置決めされて載置されたキャリア４の半導体ウェハ３に接触しない位置に退避させた退避位置に下降させ、キャリア載置台１０上にキャリア４が載置されたときに、カウンタ５を上昇させて、ウェハ検出センサ６の発光部と受光部との間に、半導体ウェハ３を挿し込む検出位置（図１に実線で示す透光性ウェハ２の位置）で停止させ、半導体ウェハ３の検出後に、カウンタ５の保持部７に保持された半導体ウェハ３を、更に上昇させて搬送位置（図１に２点鎖線で示す透光性ウェハ２の位置）に停止させる機能を備えている。

１２は搬送機構であり、先端に、半導体ウェハ３を１枚毎に把持する機能を有する把持爪１２ａが設けられ、開閉動作可能に構成された一対のアーム１２ｂと、アーム１２ｂを搬送する搬送レール１２ｃ等を備えたロボット装置であって、カウンタ５の保持部７に保持されたまま、昇降機構９によって、搬送位置に持上げられた半導体ウェハ３を、閉作動させたアーム１２ｂの把持爪１２ａで把持して搬送する機能を有している。

図２において、１５はウェハ搬送装置１の搬送制御装置１４の制御部であり、搬送制御装置１４内およびウェハ搬送装置１の各部を制御してウェハ搬送処理等を実行する機能を備えている。
１６は記憶部であり、制御部１５が実行するプログラムやそれに用いる各種のデータおよび制御部１５による処理結果等が格納される。

１７は表示部であり、ＬＣＤ等の表示画面を備えており、キャリア４に半導体ウェハ３が装填されていない場合等の装填異常の発生時に警告画面等を表示して操作担当者等に異常の発生を報知する機能を有している。
１８は操作部であり、キーボードやマウス、始動、停止、解除等の操作ボタン等を備えており、操作担当者等からの入力を受付ける機能を有している。

１９は入力部であり、ウェハ検出センサ６からの入力を受入れるインターフェース機能等を備えている。
図３において、２１はマークウェハであり、可視光領域の光を透過させない不透明な半導体ウェハ（本実施例では、シリコンウェハ）であって、キャリア４に装填する所定の枚数の半導体ウェハ３の内数として、１つのキャリア４に１枚装填される。

本実施例のキャリア４には、図３に示すように、先頭から２４番目までの挿入溝４ａには透光性ウェハ２が挿入され、最後尾の挿入溝４ａにはマークウェハ２１が挿入され、最後尾にマークウェハ２１を配置した合計２５枚の半導体ウェハ３が装填される。
図４において、２３はウェハ処理台であり、処理工程へ供給する透光性ウェハ２を含む半導体ウェハ３および／もしくは工程処理の終了後の半導体ウェハ３を収容するラック状部材であって、キャリア４と同じ間隔で半導体ウェハ３を隔置する複数の隔置板２３ａを複数備えている。

本実施例のウェハ処理台２３には、１５０枚分（キャリア４の６つ分）の半導体ウェハ３が収容枚数として設定され、図４に示すように、最後尾にマークウェハ２１を配置した所定の枚数の半導体ウェハ３が、搬送機構１２により順次に搬送されてキャリア４から移載される。
上記のウェハ搬送装置１の搬送制御装置１４の記憶部１６には、既存のシリコンウェハの製造工程をそのまま用いて、透光性ウェハ２を用いた半導体装置を製造する場合に、前工程から搬送されたキャリア４に装填された透光性ウェハ２を含む半導体ウェハ３を、当該処理工程のウェハ処理台２３に移載するときに実行する、図５を用いて説明するウェハ搬送処理（詳細は後述する。）を行う機能を有するウェハ搬送処理プログラム等が予め格納されており、制御部１５が実行するウェハ搬送処理プログラムのステップにより本実施例のウェハ搬送装置１のウェハ搬送処理におけるハードウェアとしての各機能手段が形成される。

また、搬送制御装置１４の記憶部１６には、ウェハ処理台２３の収容枚数をキャリア４の所定の枚数で除した商の整数部の値である移載総回数（本実施例では、６回）が格納されると共に、キャリア４からウェハ処理台２３へ半導体ウェハ３を移載した回数である移載回数をカウントするための回数カウントエリアが確保されている。
以下に、図５に示すフローチャートを用い、Ｓで示すステップに従って本実施例のウェハ搬送処理について説明する。

透光性ウェハ２を用いた半導体装置の製造工程の操作担当者が、始業時等に処理工程の処理装置等へ電源を投入し、搬送制御装置１４の操作部１８の始動ボタンを押下すると、搬送制御装置１４の記憶部１６に格納されているウェハ搬送処理プログラムが自動的に起動され、記憶部１６の回数カウントエリアの移載回数は「１」として初期化される。
Ｓ１、ウェハ搬送処理プログラムが起動すると、搬送制御装置１４の制御部１５は、前工程から搬送されてきたキャリア４が、キャリア載置台１０に搬入されるのを待って待機しており、所定の位置に位置決めされた状態のキャリア４を図示しない載置確認センサが検出したときに、キャリア４が載置されたことを認識してステップＳ２へ移行する。キャリア４を検出しない場合は、前記の待機を継続する。

Ｓ２、キャリア４が載置されたことを認識した制御部１５は、昇降機構９により昇降軸９ａを上昇させ、カウンタ５の保持部７の保持溝７ａを、キャリア４内の挿入溝４ａに装填された半導体ウェハ３に嵌合させながら、退避位置から上昇させて検出位置に停止させ、透過光型のウェハ検出センサ６により、キャリア４に装填された半導体ウェハ３の有無を同時に検出して、その枚数および装填位置を検出する。

このとき、存在が検出される半導体ウェハ３は、不透明なマークウェハ２１のみであり、透光性を有する透光性ウェハ２は検出されない。
このため、制御部１５は、正常に半導体ウェハ３が装填されたキャリア４の場合には、その検出枚数は１枚と、その装填位置は２５番目として認識する。
Ｓ３、キャリア４に装填された半導体ウェハ３の有無を検出した制御部１５は、検出枚数が１枚のときは、マークウェハ２１が存在すると判定し、その装填位置を記憶部１６に保存してステップＳ５へ移行する。

検出枚数が１枚以外の場合、つまり、検出枚数が０枚または２枚以上の場合は、装填異常と判定して、ステップＳ４へ移行する。
この場合に、検出枚数が０枚の装填異常としては、マークウェハ２１が未装填のときに、全てもしくは１部が透光性ウェハ２である場合、またはキャリア４内が空の場合等である。

また、検出枚数が２枚以上の装填異常としては、マークウェハ２１が重複して装填された場合や、透光性ウェハ２にシリコンウェハが混入している場合、またはシリコンウェハの製造ラインのキャリア４が誤って搬送された場合等である。
Ｓ４、装填異常を判定した制御部１５は、表示部１７に装填異常を報知する文言を表示して操作担当者に報知すると共に、図示しないキャリア搬送機構により、キャリア載置台１０上のキャリア４を、貯留部等へ搬送してキャリア４を除去し、ステップＳ１へ戻って次のキャリア４の搬入を待って待機する。

Ｓ５、マークウェハ２１の存在を判定した制御部１５は、搬送機構１２の搬送レール１２ｃ上で、アーム１２ｂを移動させて開作動させたまま、キャリア載置台１０上のキャリア４の上方に停止させると共に、昇降機構９によりキャリア４に装填された全ての半導体ウェハ３をカウンタ５の保持部７に保持させたまま、検出位置から搬送位置に上昇させて停止させる。

Ｓ６、半導体ウェハ３を搬送位置に停止させた制御部１５は、記憶部１６のマークウェハ２１の装填位置を読出し、その装填位置がキャリア４の最後尾、つまり２５枚目のときは、正常装填と判定してステップＳ７へ移行する。
マークウェハ２１の装填位置がキャリア４の最後尾でない場合、つまり２５枚目以外、例えば１３枚目の場合は、装填位置異常と判定してステップＳ８へ移行する。

Ｓ７、正常装填を判定した制御部１５は、搬送機構１２のアーム１２ｂを閉作動させて、搬送位置に停止している透光性ウェハ２および最後尾のマークウェハ２１を、つまりキャリア４に装填された先頭から最後尾のマークウェハ２１までの全ての半導体ウェハ３を把持爪１２ａで把持してウェハ処理台２３へ搬送し、不透明なマークウェハ２１を検出可能に構成された図示しない後尾検出センサにより、隔置板２３ａにより隔置されて既に移載されている半導体ウェハ３のマークウェハ２１を検出し、図４に示すように、移載されている半導体ウェハ３のマークウェハ２１を検出できなかった場合、つまりウェハ処理台２３が空の場合は、透光性ウェハ２をウェハ処理台２３の先頭にして、既に移載されている半導体ウェハ３が存在する場合は、検出したマークウェハ２１の次に先頭の透光性ウェハ２を連続させて、キャリア４から搬送した全ての半導体ウェハ３をウェハ処理台２３に移載する。

全ての半導体ウェハ３のウェハ処理台２３への移載を終えた制御部１５は、昇降機構９によりカウンタ５を下降させて退避位置に停止させ、図示しないキャリア搬送機構により、キャリア載置台１０上から、空のキャリア４を貯留部等へ搬送する。
Ｓ８、装填位置異常を判定した制御部１５は、搬送機構１２のアーム１２ｂを閉作動させて、搬送位置に停止している先頭とマークウェハ２１との間の透光性ウェハ２およびマークウェハ２１を、つまりキャリア４に装填された先頭からマークウェハ２１までの半導体ウェハ３を把持爪１２ａで把持し、マークウェハ２１より後尾側の透光性ウェハ２をカウンタ５上に残留させた状態で、マークウェハ２１までの半導体ウェハ３をウェハ処理台２３へ搬送し、上記ステップＳ７と同様にして、図６に示すように、ウェハ処理台２３が空の場合はウェハ処理台２３の先頭に、既存のマークウェハ２１が検出された場合は、その次に、搬送した先頭の透光性ウェハ２を位置させて半導体ウェハ３を移載する。

この場合に、マークウェハ２１が、キャリア４の先頭に装填されているときは、マークウェハ２１のみが搬送されて移載される。
マークウェハ２１までの半導体ウェハ３のウェハ処理台２３への移載を終えた制御部１５は、昇降機構９によりカウンタ５を下降させて残留させた透光性ウェハ２をキャリア４へ再装填した後に、カウンタ５を更に下降させて退避位置に停止させ、図示しないキャリア搬送機構により、キャリア載置台１０上から、残留させた透光性ウェハ２が再装填されたキャリア４を貯留部等へ搬送する。

Ｓ９、キャリア載置台１０上からキャリア４を搬送した制御部１５は、記憶部１６の回数カウントエリアの移載回数を読出し、読出した移載回数が、記憶部１６に格納されている移載総回数（本実施例では６回）未満の場合は、回数カウントエリアの移載回数に「１」を加えて移載回数を更新し、ステップＳ１へ戻って次のキャリア４の搬入を待って待機する。

読出した移載回数が、移載総回数以上の場合は、回数カウントエリアを「１」に初期化してステップＳ１へ戻り、次の工程処理における最初のキャリア４の搬入を待って待機する。
このように、本実施例のウェハ搬送処理においては、既存の製造ラインに設備された透過光型のウェハ検出センサ６を有するカウンタ５を用いて、処理工程へ供給する透光性ウェハ２を検出する場合に、キャリア４に装填する所定の枚数の内数として、不透明な半導体ウェハからなるマークウェハ２１を装填しておくので、ウェハ検出センサ６によるキャリア４の検出時に、１枚のマークウェハ２１を検出したことによって、キャリア４に所定の枚数の透光性ウェハ２およびマークウェハ２１が装填されていることを検出することができ、既存のシリコンウェハの製造ラインを用いて、ＳＯＳウェハ等の透光性ウェハ２を用いた半導体装置を製造することが可能になる。

また、キャリア４に装填するマークウェハ２１を１枚としているので、検出枚数が０枚または２枚以上の場合に、装填異常として異常の発生を判定することができ、キャリア４内が空の場合や、透光性ウェハ２にシリコンウェハが混入した場合等を予め除外して、当該処理工程における処理効率を向上させることができる。
更に、ウェハ検出センサ６が、１枚のマークウェハ２１を検出したときに、搬送機構１２により、先頭からマークウェハ２１までの半導体ウェハ３をウェハ処理台２３へ搬送するので、既存の透過光型のウェハ検出センサ６を用いた場合に、枚数不足により装填異常と判定されることを回避しながら、既存のシリコンウェハの製造ラインを用いて透光性ウェハ２を用いた半導体装置を円滑、かつ効率的に製造することができると共に、正常装填の場合の全ての半導体ウェハ３の搬送を含めて、ウェハ処理台２３に移載された半導体ウェハ３の最後尾に、必ずマークウェハ２１を配置することができ、既存のシリコンウェハのウェハ搬送装置を用いた場合に生ずる２回目以降に搬送される半導体ウェハ３と、ウェハ処理台２３上に移載されたマークウェハ２１より後尾側の透光性ウェハ２との衝突による半導体ウェハ３の破損等の損傷を防止することができる。

更に、マークウェハ２１を、透光性ウェハ２の最後尾に装填するようにしたので、本実施例のウェハ搬送処理における半導体ウェハ３のウェハ処理台２３への移載効率を更に向上させることができる。
以上説明したように、本実施例では、処理工程へ供給する所定の枚数の半導体ウェハが装填されるウェハキャリアと、透過光型のウェハ検出センサを有し、前記ウェハキャリアに装填された半導体ウェハを検出するウェハカウンタと、ウェハキャリアに装填された半導体ウェハを処理工程のウェハ処理台へ搬送する搬送機構とを備えたウェハ搬送装置において、処理工程へ供給する半導体ウェハが透光性ウェハである場合に、ウェハキャリアに透光性ウェハを装填するときに、所定の枚数の内数として１枚の不透明な半導体ウェハからなるマークウェハを装填するようにしたことによって、ウェハ検出センサによるウェハキャリアに装填された半導体ウェハの検出時に、１枚のマークウェハを検出したことによって、ウェハキャリアに所定の枚数の透光性ウェハおよびマークウェハが装填されていることを検出することができ、既存のシリコンウェハの製造ラインを用いて、透光性ウェハを用いた半導体装置を製造することができると共に、検出された半導体ウェハが１枚以外の場合に、装填異常として異常の発生を判定することができ、当該処理工程における処理効率を向上させることができる。

またウェハカウンタのウェハ検出センサがマークウェハを検出したときに、搬送機構により、先頭からマークウェハまでの半導体ウェハをウェハ処理台へ搬送するようにしたことによって、ウェハ処理台上の半導体ウェハの最後尾に、必ずマークウェハを配置することができ、既存のシリコンウェハの製造ラインを用いた場合に生ずる２回目以降に搬送される半導体ウェハと、ウェハ処理台上に移載されたマークウェハより後尾側の透光性ウェハとの衝突による半導体ウェハの損傷を防止しながら、透光性ウェハを用いた半導体装置を円滑、かつ効率的に製造することができる。

更に、マークウェハを透光性ウェハの最後尾に装填するようにしたことによって、当該処理工程における半導体ウェハのウェハ処理台への移載効率を、更に向上させることができる。
なお、上記実施例においては、当該処理工程は拡散工程であるとして説明したが、透過光型のウェハ検出センサを有するウェハカウンタを備えたバッチ式の処理工程に適用しても、上記と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施例においては、透光性ウェハはＳＯＳウェハであるとして説明したが、透光性ウェハは前記に限らず、ＳＯＱウェハ等の透明または半透明の半導体ウェハであれば、どのようなものであっても適用することができる。

実施例のウェハ搬送装置の断面を示す説明図 実施例のウェハ搬送装置を示すブロック図 実施例のウェハキャリアの断面を示す説明図 実施例のウェハ処理台の断面を示す説明図 実施例のウェハ搬送処理を示すフローチャート 実施例の装填位置異常時における半導体ウェハの移載状態を示す説明図

符号の説明

１ ウェハ搬送装置
２ 透光性ウェハ
３ 半導体ウェハ
４ ウェハキャリア
４ａ 挿入溝
５ ウェハカウンタ
６ ウェハ検出センサ
７ 保持部
７ａ 保持溝
９ 昇降機構
９ａ 昇降軸
１０ キャリア載置台
１２ 搬送機構
１２ａ 把持爪
１２ｂ アーム
１２ｃ 搬送レール
１４ 搬送制御装置
１５ 制御部
１６ 記憶部
１７ 表示部
１８ 操作部
１９ 入力部
２１ マークウェハ
２３ ウェハ処理台
２３ａ 隔置板

Claims (3)

1. 処理工程へ供給する所定の枚数の半導体ウェハが装填されるウェハキャリアと、
   透過光型のウェハ検出センサを有し、前記ウェハキャリアに装填された半導体ウェハを検出するウェハカウンタと、
   前記ウェハキャリアに装填された半導体ウェハを、前記処理工程のウェハ処理台へ搬送する搬送機構と、を備えたウェハ搬送装置において、
   前記処理工程へ供給する半導体ウェハが、透光性を有する透光性ウェハである場合に、
   前記ウェハキャリアに前記透光性ウェハを装填するときに、前記所定の枚数の内数として、１枚の不透明な半導体ウェハからなるマークウェハを装填することを特徴とするウェハ搬送装置。
2. 請求項１において、
   前記ウェハカウンタのウェハ検出センサが、前記マークウェハを検出したときに、
   前記搬送機構により、先頭から前記マークウェハまでの半導体ウェハを、前記ウェハ処理台へ搬送することを特徴とするウェハ搬送装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記マークウェハを、前記透光性ウェハの最後尾に装填することを特徴とするウェハ搬送装置。

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