JP2011018661A - キャリア搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要なキャリアの個数を抑えながらプロセス中のロットの滞留を防止し、プロセス効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】キャリア１に収納された複数のウェーハ１０の内、任意のウェーハ１０を保持し、プロセス装置５２に移載できるキャリア掛け換えフィンガー３０を供えることにより、プロセス処理を行うウェーハ１０を選択的にプロセス装置５２に移載し、他のウェーハ１０はキャリア１に残したまま他の工程に移動することができるため、必要なキャリア１の個数を抑えながらプロセス中のロットの滞留を防止し、プロセス効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のウェーハをプロセス処理する際に用いる、ウェーハを搭載するキャリアの搬送装置に関する。

半導体デバイスを製造する生産ラインでは、一般的に、薄膜形成等の数百〜千数百程度の工程をプロセス処理することでデバイスチップを生産する。しかも、自動車といった他業種と比較して、製品製造開始から製品完成までの所要時間（以降これをリードタイムと称す）は、３０日〜６０日以上と非常に長い。且つ、今後さらに長くなることが予測される。

そのため、従来のキャリア搬送装置では、優先度の高いロットを分割して枚葉の進行制御を行うことで、ロットの割り込み処理を行う場合があった。これにより優先度の高いロットが他のロットを追い越すことができ、優先度の高いロットについては短い製作期間で生産することができていた。又、装置を空けて待っていないために、装置の稼動率が高い状態で生産を行っていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−４６００６号公報

しかし、上記従来のキャリア搬送装置では、優先度の高いロットとノーマルのロットが混載されるマルチロット（１キャリア内ｎロット混在）となるため、優先的に処理されないロットは、優先的に処理されるロットと一緒にキャリア内に留まる事になり、先の処理に進めず滞留することになる。一方、滞留しないように、分割したロット全てを個別にキャリアに移載して別々に処理を進捗させると、非常に多くのキャリアが必要になり、いずれの場合も、ロット搬送にムダを発生させるという問題点があった。

上記問題点を解決するために、本発明のキャリア搬送装置は、必要なキャリアの個数を抑えながらプロセス中のロットの滞留を防止し、プロセス効率を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のキャリア搬送装置は、ウェーハをプロセス装置に搬送するキャリア搬送装置であって、複数の前記ウェーハを収納するキャリアと、前記プロセス装置内に設けられて独立して上下動作可能な複数のフィンガーを備えるウェーハ保持器と、前記キャリアを載荷して前記キャリアを前記ウェーハ保持器に向かって移動させる可動式ロードポートとを有し、前記ウェーハを前記フィンガーが掬い上げることが可能な位置に前記キャリアを移動させ、任意の前記ウェーハに対応するフィンガーのみを上昇させることにより、任意の前記ウェーハのみを前記プロセス装置に移載することができることを特徴とする。この構成によれば、マルチロットの内任意のロットを一括して短時間に抜き出して処理が可能になる。つまり、優先的に処理するウェーハだけを移載し、そのままプロセス装置にて処理を行い、ノーマルに処理する他のウェーハは任意の状態に遷移させることができる。

また、前記任意のウェーハを移載後、残りの前記ウェーハを前記キャリアに収納したまま、前記キャリアを別の工程のために搬送させることを特徴とする。この構成によれば、移載されたウェーハとキャリア内に残ったウェーハとは独立した状態に遷移させることが可能になる。つまり、キャリアを可動式ロードポートから搬出できるため、ロットの滞留時間が短くなる。そして、空いたロードポートに次ロットを仕掛けることができ、短ＴＡＴ処理を実現できる。

また、前記任意のウェーハをプロセス処理した後、前記任意のウェーハを前記キャリアとは別のキャリアに収納して搬送することを特徴とする。この構成によれば、マルチロットの複数のキャリアを使った連続処理が可能となり、短時間で次工程に搬送することができる。

また、処理対象品を処理装置に搬送するキャリア搬送装置であって、複数の前記処理対象品を並べて収納するキャリアと、前記処理装置内に設けられて独立して上下動作可能な複数のフィンガーを備える保持器と、前記キャリアを載荷して前記キャリアを前記保持器に向かって移動させる可動式ロードポートとを有し、前記処理対象品を前記フィンガーが掬い上げることが可能な位置に前記キャリアを移動させ、任意の前記処理対象品に対応するフィンガーのみを上昇させることにより、任意の前記処理対象品のみを前記処理装置に移載することができることを特徴とする。この構成によれば、マルチロットの内任意のロットを一括して短時間に抜き出して処理が可能になる。このため、複数のキャリアを使った連続処理が可能となり、短時間で次工程に搬送することができる。

以上により、必要なキャリアの個数を抑えながらプロセス中のロットの滞留を防止し、プロセス効率を向上させることができる。

以上のように、キャリアに収納された複数のウェーハの内、任意のウェーハを保持し、プロセス装置に移載できるキャリア掛け換えフィンガーを供えることにより、プロセス処理を行うウェーハを選択的にプロセス装置に移載し、他のウェーハはキャリアに残したまま他の工程に移動することができるため、必要なキャリアの個数を抑えながらプロセス中のロットの滞留を防止し、プロセス効率を向上させることができる。

本発明におけるキャリア搬送装置の構成を説明する図 本発明の可動式ロードポートの動作を説明する図 本発明の掛け換えフィンガーの動作を説明する図 本発明においてウェーハを選択的に移載する動作を説明する図 本発明におけるノッチ方向の推移を説明する図 本発明におけるウェーハ吸着を説明する図 第２の実施形態におけるウェーハ搬送方法を説明する図 従来のウェーハ移載によるノッチ方向の変化を示す図 従来の移載ロボットアームの動作を説明する図

本発明のキャリア搬送方法及びそのキャリア搬送装置に関して、以下に図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
まず、図１〜図６，図８，図９を用いて、第１の実施形態に係るキャリア搬送装置について説明する。

図１は本発明におけるキャリア搬送装置の構成を説明する図、図２は本発明の可動式ロードポートの動作を説明する図、図３は本発明の掛け換えフィンガーの動作を説明する図、図４は本発明においてウェーハを選択的に移載する動作を説明する図、図５は本発明におけるノッチ方向の推移を説明する図、図６は本発明におけるウェーハ吸着を説明する図、図８は従来のウェーハ移載によるノッチ方向の変化を示す図、図９は従来の移載ロボットアームの動作を説明する図である。
図１に示す本発明のキャリア搬送装置において、１は複数のウェーハを収納可能なキャリアであり、例えば３００ｍｍウェーハ収納するＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）と呼ばれるキャリアを示す。１０はウェーハ、２０は可動式ロードポートであり、水平方向に精度よくスライドする機構を有する。３０はウェーハ１０を一括して保持できるキャリア掛け換えフィンガーであり、ウェーハ１０の受け渡しを行う際に、掛け換えフィンガー３０の各フィンガーは独立して上下する機構を持つ。キャリア１が可動式ロードポート２０に載置されると（図１（ａ））、まず、掛け換えフィンガー３０がキャリア１中の任意のウェーハ１０を保持し（図１（ｂ））、保持したウェーハ１０を順次移載ロボット５１によりプロセス装置５２内に挿入する（図１（ｃ））。また、図２は、可動式ロードポート２０の、水平方向に精度よくスライドする機構を説明したものである。可動式ロードポート２０の中には、例えばウォーム・ギアとラック・アンド・ピニオンを組み合わせたギアが組み込まれており、それらを駆動することで可動式ロードポート２０が、搬送状態（図２（ａ））からウェーハ１０移載状態（図２（ｂ））に水平方向に精度が出ているガイド、例えばスライドレールを介して前後に動作するので、その上に乗ったキャリア１は内部のウェーハ１０を精度良く水平方向に移動させることができる構成である。特に水平移動した際のウェーハ１０の可動式ロードポート２０底面からの高さγとδはほぼ同じで、誤差も２００μｍ以内となる。ちなみに、キャリア内のウェーハとウェーハの間隔は１０ｍｍであり、ウェーハを保持するパーツの厚みは３ｍｍ、ウェーハ厚さは０．８ｍｍである。ウェーハを載せたウェーハ保持部がキャリア内に挿入する際の挿入空間の余裕寸法は６．２ｍｍとなる。現在の多軸ロボットのアームの水平方向の移動による先端部の上下移動の触れ幅は、ウェーハを移載する距離では約２〜３ｍｍであり、０．２ｍｍ以下のウェーハ水平方向の移動精度が要求されることになる。

また、図３は、キャリア掛け換えフィンガー３０の動作について説明したものである。キャリア掛け換えフィンガー３０は、ウェーハ１０を保持する部分であるフィンガーがキャリア１内のウェーハ１０に１対１で対応するように複数あり（図３（ａ））、ウェーハ１０をすくう際に、各フィンガーが独立して上下動作を行う機構（詳細は図示せず）を持つ。可動式ロードポート２０を水平移動させることにより、可動式ロードポート２０の上に載置されたキャリア１の中のウェーハ１０がキャリア掛け換えフィンガー３０に向かって精確に水平移動し、キャリア掛け換えフィンガー３０の間に挿入される（図３（ｂ））。そして、挿入が完了すると、例えば下から２番目のフィンガーを除いてウェーハ１０を掬い上げる動作が行われる（図３（ｃ））。詳しくは、選択されたウェーハ１０に対応するフィンガーのみが上昇してそのウェーハ１０を掬い上げ、その他のフィンガー、ここでは下から２番目のフィンガーは上昇せずに下から２番目のウェーハ１０を掬い上げないことにより、ウェーハ１０を選択的に掬い上げる。そして、可動式ロードポート２０がキャリア１をキャリア掛け換えフィンガー３０から離れる方向に正確に水平移動し、キャリア掛け換えフィンガー３０へのウェーハ１０の移載を完了する（図３（ｄ））。このとき、キャリア１内の下から２番目のウェーハ１０はキャリア１内に残ることになる。

ここで、図９に示すように、従来のキャリア搬送装置では、キャリア１からウェーハ１０を一括して掬い上げることが困難であった。図９において、５４は移載ロボットアームであり、ウェーハ１０を搬送する移載ロボット５１の一部である。移載ロボットアーム５４は、ウェーハ１０を保持しながらアームを曲げている時（図９（ａ））とウェーハ移載をするために移載ロボットアーム５４を延ばしたとき（図９（ｂ））では、ウェーハ１０のロボット軸の基準高さ（図９では、アームの保持部と仮定）からの距離αとβ（アームの保持部からウェーハ１０底面までの高さ）では、アームのたわみにより高さが異なる。実際には、アームを３０ｃｍ程伸ばした時にα＞βとなり、約１ｍｍ小さくなる。しかも、アームのたわみは毎回変化することも分かっている。よって、正確に個々のウェーハ１０を選択して保持することが困難であるので、ウェーハ１０を一括して移載ロボットアーム５４で掬い上げることは非常に困難であった。

本発明では、移載ロボットアーム５４を用いず、高精度に水平移動可能なキャリア掛け換えフィンガー３０を用いてウェーハ１０をキャリア１から取り出すことができ、キャリア１から必要なウェーハ１０のみを一括して短時間にプロセス装置５２に移動することができるため、他のウェーハ１０はキャリア１に残したまま他の工程に移動することができ、必要なキャリアの個数を抑えながらプロセス中のロットの滞留を防止し、プロセス効率を向上させることができる。

次に、第１の実施形態におけるキャリア１からプロセス装置に必要なウェーハ１０のみを移載する動作について図４を用いて説明する。
図４に示すように、まず、キャリア１を可動式ロードポート２０上に載荷し（図４（ａ））、キャリア１を可動式ロードポート２０によりキャリア掛け換えフィンガー３０側に移動させて（図４（ｂ））、キャリア１内の優先順位が高いウェーハ１０等の任意のウェーハ１０をキャリア掛け換えフィンガー３０に移載する（図４（ｃ））。移載されたウェーハ１０はウェーハ移載ロボット５１によってプロセス装置５２内へ移載され、プロセス処理が行われる。この時、選択されなかった他のウェーハ１０はキャリア１内に残すことができ、他の工程を行うことができるため、必要なキャリアの個数を抑えながらプロセス中のロットの滞留を防止し、プロセス効率を向上させることができる。

ここで、プロセス装置５２内のウェーハ１０のノッチ方向が同一であることが好ましい。以下、従来のキャリア搬送装置においてウェーハ１０をプロセス装置５２内で搬送した場合のノッチ方向について図８を用いて説明する。

図８（ａ）は、従来のキャリア１からプロセス装置５２へウェーハ１０を搬送する動作を説明する図である。最初、ウェーハ１０のノッチ１１の位置はプロセス装置５２側にあるとする。プロセス装置５２内の移載ロボット５１によりプロセス装置５２に投入される際、ウェーハ１０の向きは反転して、ノッチ１１が逆向きになる。従来、プロセス装置５２内でウェーハ１０を搬送しようとすると、図８（ｂ）のように、例えば移載ロボット５１などを使い、投入されたウェーハ１０をさらに搬送することになり、ウェーハ１０のノッチ１１の位置がさらに反対を向く場合がある。このよに、ノッチ１１の向きが一定にならない場合には、工程品質管理を行う上で解析が上手くいかないことがある。よって、プロセス装置５２内におけるウェーハ１０のノッチ１１の向きを同一にする必要がある。

本実施形態では、図５で示したように、キャリア１に収納した状態で任意のウェーハ１０を所定の位置まで搬送することができるので、プロセス装置５２内でウェーハ１０を複数回搬送する必要がなくなり、キャリア掛け換えフィンガー３０による移載の後プロセス装置５２内での移動を１度行うだけですむので、プロセス装置５２内での処理の際にノッチ１１の位置を一定に保つことができる。

また、図６で示したように、ウェーハ１０は、キャリア掛け換えフィンガー３０に備わったウェーハ吸着部３１から移載ロボットアームウェーハ吸着部５５を使って移載ロボットアーム５４に確実に移載される。つまり、キャリア掛け換えフィンガー３０に備わったウェーハ吸着部３１は、図６では例えば円形状であるが、ウェーハ吸着部３１上にあるキャリアから移載されたウェーハ１０を吸着する移載ロボットアームウェーハ吸着部５５が、例えば図６では移載ロボットアーム５４に３か所設置されており、その配置形状に沿って移載ロボットアーム５４が凹形状に丸く削りとられており、移載時にはここにウェーハ吸着部３１をはめ込むことができるため、例えば円形状をしたウェーハ吸着部３１と干渉することなく移載ロボットアーム５４により確実にウェーハ１０が運ばれる。
（第２の実施形態）
前記本発明の第１の実施形態に係るキャリア搬送装置において、キャリア掛け換えフィンガー３０がキャリア１内の１枚もしくは複数枚のウェーハ１０を移載した後、キャリア１をアンドックして搬出することができる。以下、図７を用いて第２の実施形態におけるキャリア搬送装置について詳しく述べる。図７は第２の実施形態におけるウェーハ搬送方法を説明する図である。キャリア１は可動式ロードポート２０によりキャリア掛け換えフィンガー３０に任意のウェーハ１０移載することができる。キャリア１は必要なロット／ウェーハが抜き取られることにより、可動式ロードポート２０上にそのまま載荷し続ける必要がなくなる。そこで、可動式ロードポート２０によりキャリア１をキャリア掛け換えフィンガー３０による保持位置からアンドックすることができる。そのため、優先的にロット処理するウェーハ１０だけをキャリア掛け換えフィンガー３０に残し、その他のロット及びキャリア１は任意に進捗させることが可能となる。つまり、図７（ａ），（ｂ）に示すように、キャリア１内のウェーハ１０を任意の位置のプロセス装置５２に搬送し、他のウェーハ１０をキャリア１に保持したまま移動して別の位置のプロセス装置５２に搬送することができる。これは、ホスト（図示せず）によって、キャリア掛け換えフィンガー３０にウェーハ１０が存在する所在管理をすることができるため、ホストの指示によりキャリア１内のウェーハ１０を任意の位置に搬送することができるためである。よって、図７に示すようなプロセス装置５２とウェーハ１０の独立した動きを実現できるようになる。

以上のように、本実施形態のキャリア搬送装置では、キャリア掛け換えフィンガー３０を用いてウェーハ１０をキャリア１から取り出すことによりキャリア１から必要なウェーハ１０のみを一括してプロセス装置５２に移動することができ、その他のウェーハ１０はキャリア１に保持されたまま別の位置に移動して別のプロセス装置５２等に搬送することができるため、必要なキャリアの個数を抑えながらプロセス中のロットの滞留を防止し、プロセス効率を向上させることができる。また、キャリア１の空いたポートに、即時、次ロットを収納する事ができ、短ＴＡＴ処理を実現できる。

さらに、優先順位が高い等の最初に選択されたウェーハ１０のプロセス処理の終了後、初めに保持されていたキャリア１に戻しても良いが、処理終了後は他のキャリア１に収納し、以降の工程のために搬送することもできる。これにより、マルチロットの連続処理において最短時間で次工程に搬送する事ができ、よりプロセス効率を向上させることができる。

以上の説明では、ウェーハをプロセス処理する場合に用いるキャリア搬送装置について説明したが、この場合に限らず、様々な物を処理する装置に用いるキャリア搬送装置に対して適応可能である。

つまり、半導体チップをパッケージングする組み立て処理、液晶やプラズマといった平面ディスプレイなどのガラス基板の処理等、様々な処理対象品を処理する装置において、処理対象品を並べて収納するキャリアと、処理対象品を１つずつ独立して保持でき、さらに、独立して上下動作が可能なフィンガーを備える保持器とを有する構成とすることにより、処理を行う処理対象品を選択的に処理装置に移載し、他の処理対象品はキャリアに残したまま他の工程に移動することができるため、必要なキャリアの個数を抑えながら処理中のロットの滞留を防止し、処理効率を向上させることができる。

本発明は、必要なキャリアの個数を抑えながらプロセス中のロットの滞留を防止し、プロセス効率を向上させることができ、複数のウェーハをプロセス処理する際に用いる、ウェーハを搭載するキャリアの搬送装置等に有用である。

１ キャリア
１０ ウェーハ
１１ ノッチ
２０ 可動式ロードポート
３０ キャリア掛け換えフィンガー
３１ ウェーハ吸着部
５１ 移載ロボット
５２ プロセス装置
５４ 移載ロボットアーム
５５ 移載ロボットアームウェーハ吸着部

Claims (4)

1. ウェーハをプロセス装置に搬送するキャリア搬送装置であって、
   複数の前記ウェーハを収納するキャリアと、
   前記プロセス装置内に設けられて独立して上下動作可能な複数のフィンガーを備えるウェーハ保持器と、
   前記キャリアを載荷して前記キャリアを前記ウェーハ保持器に向かって移動させる可動式ロードポートと
   を有し、前記ウェーハを前記フィンガーが掬い上げることが可能な位置に前記キャリアを移動させ、任意の前記ウェーハに対応するフィンガーのみを上昇させることにより、任意の前記ウェーハのみを前記プロセス装置に移載することができることを特徴とするキャリア搬送装置。
2. 前記任意のウェーハを移載後、残りの前記ウェーハを前記キャリアに収納したまま、前記キャリアを別の工程のために搬送させることを特徴とする請求項１記載のキャリア搬送装置。
3. 前記任意のウェーハをプロセス処理した後、前記任意のウェーハを前記キャリアとは別のキャリアに収納して搬送することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のキャリア搬送装置。
4. 処理対象品を処理装置に搬送するキャリア搬送装置であって、
   複数の前記処理対象品を並べて収納するキャリアと、
   前記処理装置内に設けられて独立して上下動作可能な複数のフィンガーを備える保持器と、
   前記キャリアを載荷して前記キャリアを前記保持器に向かって移動させる可動式ロードポートと
   を有し、前記処理対象品を前記フィンガーが掬い上げることが可能な位置に前記キャリアを移動させ、任意の前記処理対象品に対応するフィンガーのみを上昇させることにより、任意の前記処理対象品のみを前記処理装置に移載することができることを特徴とするキャリア搬送装置。

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