JP2010283121A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、カセットに収納された半導体ウエハ等の基板を所定の場所に移載する基板搬送装置に関し、カセット内においてウエハが所定位置に位置していない場合にもウエハの外周部を確実に保持することを目的とする。
【解決手段】 基板の下面の外周部を保持する保持部をハンド部に備え前記基板を搬送する搬送手段と、前記ハンド部に設けられ、カセットに水平に収容される基板の奥行き方向の位置を検出する検出手段と、前記奥行き方向の位置に基づいて前記基板の外周部が前記保持部に保持されるように前記搬送手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、カセットに収納された半導体ウエハ等の基板を所定の場所に移載する基板搬送装置に関する。

従来、ウエハの収容されるカセットからのウエハの取り出しは、カセット内に搬送ロボットのハンド部を進入させ、ハンド部によりパターンの形成されないウエハの裏面を吸着しウエハを搬出することにより行われている。

特開平１１−１０６０４４号公報

しかしながら、ウエハの裏面にパターンが存在する場合には、ウエハの裏面を吸着するとパターンに傷等が付くおそれがあるため、パターンが存在しないウエハの裏面の外周部のみに接触することが許容される。一方、カセット内のウエハは、振動等によりカセットの所定位置から突出している場合があり、このような場合には、ウエハの外周部の位置が所定位置から移動しハンド部の所定位置にウエハを保持することが困難になる。

本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、カセット内においてウエハが所定位置に位置していない場合にもウエハの外周部を確実に保持することができる基板搬送装置を提供することを目的とする。

第１の発明の基板搬送装置は、基板の下面の外周部を保持する保持部をハンド部に備え前記基板を搬送する搬送手段と、前記ハンド部に設けられ、カセットに水平に収容される基板の奥行き方向の位置を検出する検出手段と、前記奥行き方向の位置に基づいて前記基板の外周部が前記保持部に保持されるように前記搬送手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

第２の発明の基板搬送装置は、第１の発明の基板搬送装置において、前記搬送手段は、前記基板の外周部以外と接触することなく前記基板を搬送することを特徴とする。

第３の発明の基板搬送装置は、第１または第２の発明の基板搬送装置において、前記保持部は、前記ハンド部の上面に対向して形成され前記基板の下面の外周部を載置する載置部と、前記載置部の内側に形成される凹部からなる逃げ部とを有することを特徴とする。

第４の発明の基板搬送装置は、第３の発明の基板搬送装置において、前記検出手段は、前記ハンド部の上面における前記保持部より前記奥行き方向の手前側に配置される反射式センサであることを特徴とする。

第５の発明の基板搬送装置は、第４の発明の基板搬送装置において、前記制御手段は、前記検出手段による前記基板の奥行き方向の位置の検出時に、前記反射式センサを前記基板の先端より奥側まで進入させた後、前記反射式センサを引き戻すことを特徴とする。

本発明では、カセット内においてウエハが所定位置に位置していない場合にもウエハの外周部を確実に保持することができる。

本発明の基板搬送装置の一実施形態を示す説明図である。 図１の搬送手段のハンド部の詳細を示す説明図である。 図１の基板搬送装置の搬送動作を示すフローチャートである。 カセットの昇降状態を示す説明図である。 反射式センサによるウエハ位置測定方法を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の基板搬送装置の一実施形態を示している。

この基板搬送装置は、搬送ロボット１１、昇降手段１３、上下位置検出手段１５、ステージ１７、制御手段１９を有している。

搬送ロボット１１は、ハンド部２１、アーム部２３、駆動部２５を有している。

ハンド部２１は、図２に示すように矩形板状をしている。ハンド部２１には、ウエハＷの外周部を保持する保持部２３が形成されている。保持部２３には、ウエハＷの外周部が載置される載置面２１ａが対向して１対形成されている。載置面２１ａの内側には、ウエハＷの裏面が接触しないように凹部からなる逃げ部２１ｂが形成されている。載置面２１ａの外径は、ウエハＷの外径より大きくされている。載置面２１ａの外径の寸法は、ウエハＷが載置面２１ａ上を移動しても逃げ部２１ｂに落下しない寸法とされている。また、裏面にパターンを有するウエハＷを載置した場合に、載置面２１ａとパターン部とが接触しないように、載置面２１ａの径方向の幅は、例えば１０ｍｍとなっている。

ハンド部２１の上面には、載置面２１ａのウエハＷに対して奥行き方向手前となる位置に反射式センサ２５のセンサ部２７が配置されている。センサ部２７は、ハンド部２１の先端から遠い側(奥行き方向の手前側)の載置面２１ａの外側に配置されている。センサ部２７は、光を投光する投光部２７ａと、ウエハＷの裏面で反射した光を受光する受光部２７ｂを有している。投光部２７ａおよび受光部２７ｂには光ファイバＦの先端が開口されている。光ファイバＦは、ハンド部２１内を通り検出部２９に接続されている。検出部２９は、アーム部２３に設けられている。検出部２９は、投光部２７ａから投光された光がウエハＷで反射し、受光部２７ｂで受光されているか否かを検出する。反射式センサ２５は、後述するように、カセット３１に収容されるウエハＷの奥行き方向(Ｙ方向)の位置を検出する。

駆動部２５は、アーム部２３を介してハンド部２１を移動する。ハンド部２１はウエハＷが収納されたカセット３１とステージ１７との間を移動される。駆動部２５は、移動部材３３、案内部材３５、モータ３７、螺子軸３９を有している。移動部材３３は、案内部材３５上に摺動可能に配置されている。移動部材３３上には、アーム部２３の一端が回動可能に固定されている。案内部材３５には、螺子軸３９およびモータ３７が配置されている。モータ３７を駆動し螺子軸３９を回転することで移動部材３３が移動される。モータ３７は、ＡＣサーボモータからなり、モータ３７に付属しているエンコーダ(不図示)からの信号によりモータ３７の回転数を正確に知ることができる。なお、モータにＤＣ整流子モータを使用し整流子のスイッチングパルス信号からモータの回転数を知るようにしても良い。

カセット３１は、直方体状をしており内部には複数のウエハＷが収容されている。カセット３１の内壁部には、上下方向に所定間隔をおいて溝部３１ａが形成されている。溝部３１ａには、ウエハＷの外周部が挿入されウエハＷが水平状態で保持されている。カセット３１の一面には、カセット３１へのウエハＷの挿入および取り出しのための開口部３１ｂが形成されている。

昇降手段１３は、例えば周知のエレベータ機構からなりカセット３１を上下方向(Ｚ方向)に昇降する。昇降手段１３は、任意の位置で停止可能とされている。昇降手段１３にはカセット３１の位置を決めるガイド部がカセット３１の４隅に対応する位置に設けられており、載置されるカセット３１は昇降手段１３に対して正確に位置決めされる。なお、昇降手段１３に載置されるカセット３１は、開口部３１ｂを形成する平面に沿った方向でウエハＷが延在する方向がＸ方向とされている。また、開口部３１ｂを形成する平面に垂直な方向がＹ方向とされている。

上下位置検出手段１５は、カセット３１に収容されるウエハＷの上下方向の位置を検出する。上下位置検出手段１５は、昇降手段１３および搬送ロボット１１を挟んで対向配置される一対の取付部材４１，４３を有している。一方の取付部材４１には、位置検出センサ４５の投光部４５ａが配置されている。他方の取付部材４３には、位置検出センサ４５の受光部４５ｂが配置されている。位置検出センサ４５には、例えばレーザ光を用いた光電センサが使用されている。

ステージ１７は、ウエハＷを所定の位置に載置する。ステージ１７上には、３個のロック爪Ｒが配置されている。ロック爪Ｒは、ロック溝Ｍに沿って移動可能とされている。３個のロック爪Ｒの中央にウエハＷを載置し、ロック爪Ｒをロック溝Ｍに沿って移動するとウエハＷが所定位置で固定される。

制御手段１９は、搬送ロボット１１、昇降手段１３、上下位置検出手段１５、反射式センサ２５、ステージ１７を制御する。

この基板搬送装置では、カセット３１からのウエハＷの取り出しが以下述べるようにして行われる。

図３は、カセット３１からのウエハＷの取り出し動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１：先ず、昇降手段１３を駆動して、上下位置検出手段１５の位置検出センサ４５によりカセット３１に収容されるウエハＷの上下方向位置の測定を行う。昇降手段１３は、図４に示すように、上限位置から下限位置まで定速下降される。これによりカセット３１に収容されるウエハＷの上下方向の位置が下側のウエハＷから順に測定される。

図４に示すように、位置検出センサ４５の投光部４５ａからは、受光部４５ｂに向けてレーザ光ＬＢが照射されている。投光部４５ａからのレーザ光ＬＢは、カセット３１の開口部３１ｂを通った後、開口部３１ｂと反対側に形成される開口部３１ｃを通り受光部４５ｂに到達する。昇降手段１３の駆動によりカセット３１内のウエハＷが下方向に移動するとレーザ光ＬＢの光路が遮られ、この時の昇降手段１３の位置からウエハＷの高さ方向の位置が検出される。ウエハＷの高さ位置は、例えば図４の(ｂ)に示すように昇降手段１３の上限位置を基準として上限位置からの下降距離Ｚとして設定される。

ステップＳ２：昇降手段１３を駆動して、ハンド部２１の先端２１ｃを、取り出したいウエハＷの下方位置に位置させる。図５の(ａ)は、ハンド部２１の先端２１ｃを取り出したいウエハＷの下方位置に位置させた状態を示している。この状態では、ハンド部２１の先端２１ｃはウエハＷの先端ｗ１より外側に位置している。また、ハンド部２１の長手方向は、図１のＹ方向に沿って位置されている。

ステップＳ３：図５の(ｂ)に示すように、反射式センサ２５のセンサ部２７がウエハＷの先端ｗ１より奥側に位置するまでハンド部２１を水平に挿入する。カセット３１内に収容されるウエハＷは、振動等によりカセット３１の所定位置から突出している場合を除いてウエハＷの先端ｗ１が略同一の位置に位置している。従って、ウエハＷの先端ｗ１より奥側となる位置は突出していない通常状態のウエハＷを基準にして予め設定されている。制御手段１９は、この設定位置に反射式センサ２５のセンサ部２７が位置するまでハンド部２１を挿入する。ハンド部２１は、ハンド部２１とアーム部２３との位置関係を保ったまま移動部材３３のみを移動することで移動される。モータ３７を駆動して螺子軸３９を回転すると移動部材３３が案内部材３５上を図１のＹ方向に移動する。

ステップＳ４：図５の(ｃ)に示すように、反射式センサ２５からの反射情報を入力しながらハンド部２１を水平に引き抜く。ハンド部２１は、ハンド部２１とアーム部２３との位置関係を保ったまま移動部材３３のみを移動することで移動される。反射式センサ２５の投光部２７ａからの光がウエハＷで反射され受光部２７ｂに受光されている状態を反射情報が有る状態という。一方、受光部２７ｂに受光されていない状態を反射情報が無い状態という。

ステップＳ５：制御手段１９は、反射式センサ２５からの反射情報が無くなったか否かを判断する。図５の(ｄ)に示すように、反射式センサ２５のセンサ部２７がウエハＷの先端ｗ１の近傍に位置すると反射式センサ２５からの反射情報が無くなる。この反射情報が無くなった時のモータ３７のエンコーダからの値は制御手段１９の記憶部に記憶される。この実施形態では、ウエハＷの外周部には、ベベル部(面取部)ｗ２が形成されている。従って、反射式センサ２５のセンサ部２７がウエハＷの平坦部とベベル部ｗ２との境界部の略下方に位置するとウエハＷからの光の反射角度が変化し光が受光部２７ｂに受光されなくなり反射情報が無くなる。

ステップＳ６：制御手段１９は、反射式センサ２５からの反射情報が無くなった場合には、反射情報が無くなった時のモータ３７のエンコーダの値から取り出したいウエハＷの先端ｗ１の位置(奥行き方向の位置)を求める。この実施形態では、ウエハＷの外周部にベベル部ｗ２が形成されているため、反射情報が無くなる位置は平坦部とベベル部ｗ２との境界部の略下方である。この反射情報が無くなる位置はウエハＷの先端ｗ１からのオフセット値Ｌとして予め求められている。制御手段１９は、反射情報が無くなった時の反射式センサ２５のセンサ部２７の位置にオフセット値を考慮してウエハＷの先端ｗ１の位置を求める。反射情報が無くなった時の反射式センサ２５のセンサ部２７の位置は、その時の移動部材３３の位置から求められる。また、移動部材３３の位置は、モータ３７のエンコーダの値から求められる。

ステップＳ７：取り出したいウエハＷの中心の下方に保持部２３の中心を位置させる。この状態では、図５の(ｅ)に示すようにウエハＷの外周部がハンド部２１の載置面２１ａの上方に位置される。制御手段１９には、予めウエハＷの直径が入力され記憶されている。制御手段１９は、この値とステップＳ６で求められたウエハＷの先端ｗ１の位置から取り出したいウエハＷの中心の位置を求める。

ステップＳ８：昇降手段１３を下方に移動して、保持部２３の載置面２１ａ上にウエハＷの外周部を載置する。

ステップＳ９：ハンド部２１をカセット３１から引き抜き、ウエハＷをステージ１７上に載置する。より具体的には、モータ３７の駆動により移動部材３３のみを移動してハンド部２１をカセット３１から所定位置まで完全に引き抜く。そして、アーム部２３を回動してウエハＷをステージ１７上に移動する。ステージ１７には、ウエハＷの外周部となる位置に複数のピン部材(不図示)が配置されている。ピン部材を突出した状態でウエハＷをピン部材上に載置した後、ピン部材を引き込むことによりウエハＷがステージ１７上に載置される。

ステップＳ１０：ロック爪Ｒをロック溝Ｍに沿って移動しステージ１７上にウエハＷを固定する。

上述した基板搬送装置では、ハンド部２１に配置される反射式センサ２５により、カセット３１に水平に収容されるウエハＷの先端ｗ１の位置(奥行き方向の位置)を検出し、先端の位置に基づいてウエハＷの外周部が保持部２３に保持されるように搬送ロボット１１を制御したので、カセット３１内においてウエハＷが所定位置に位置していない場合にもウエハＷの外周部を確実に保持することができる。そして、これにより、カセット３１内のウエハＷの裏面のパターンに触れることなくウエハＷの搬送を行うことができる。なお、カセット３１内におけるウエハＷの奥行き方向に垂直な方向(Ｘ方向)への移動は比較的僅かであるため殆ど無視することができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。

(１)上述した実施形態では、反射式センサ２５のセンサ部２７をハンド部２１の保持部２３の手前側に設けた例について説明したが、ハンド部２１の先端２１ｃ側に設けるようにしても良い。また、ハンド部２１の保持部２３の手前側および先端側に設けるようにしても良い。

(２)上述した実施形態では、移動部材３３の位置をモータ３７の回転数から求めた例について説明したが、直線エンコーダ、レーザ測長器等により求めるようにしても良い。

(３)上述した実施形態では、モータ３７により螺子軸３９を回転して移動部材３３を移動した例について説明したが、例えばベルト駆動等により移動部材を移動するようにしても良い。

(４)上述した実施形態では、半導体ウエハＷからなる基板に本発明を適用した例について説明したが、種々の基板の搬送に広く適用することができる。

(５)上述した実施形態では、カセット３１を昇降手段１３により昇降した例について説明したが、カセットを昇降することなく搬送手段を昇降するようにしても良い。

１１…搬送ロボット、１３…昇降手段、１９…制御手段、２１…ハンド部、２１ａ…載置面、２１ｂ…逃げ部、２３…保持部、２５…反射式センサ、３１…カセット、Ｗ…ウエハ。

Claims (5)

1. 基板の下面の外周部を保持する保持部をハンド部に備え前記基板を搬送する搬送手段と、
   前記ハンド部に設けられ、カセットに水平に収容される基板の奥行き方向の位置を検出する検出手段と、
   前記奥行き方向の位置に基づいて前記基板の外周部が前記保持部に保持されるように前記搬送手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする基板搬送装置。
2. 請求項１記載の基板搬送装置において、
   前記搬送手段は、前記基板の外周部以外と接触することなく前記基板を搬送することを特徴とする基板搬送装置。
3. 請求項１または請求項２記載の基板搬送装置において、
   前記保持部は、
   前記ハンド部の上面に対向して形成され前記基板の下面の外周部を載置する載置部と、
   前記載置部の内側に形成される凹部からなる逃げ部と、
   を有することを特徴とする基板搬送装置。
4. 請求項３記載の基板搬送装置において、
   前記検出手段は、前記ハンド部の上面における前記保持部より前記奥行き方向の手前側に配置される反射式センサであることを特徴とする基板搬送装置。
5. 請求項４記載の基板搬送装置において、
   前記制御手段は、前記検出手段による前記基板の奥行き方向の位置の検出時に、前記反射式センサを前記基板の先端より奥側まで進入させた後、前記反射式センサを引き戻すことを特徴とする基板搬送装置。
   

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