JP2012084802A

JP2012084802A - 搬送装置および処理システム

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Publication number: JP2012084802A
Application number: JP2010231682A
Authority: JP
Inventors: Shinya Okano; 真也岡野; Takeshi Ikeda; 岳池田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2030-10-14
Also published as: KR20120082470A; JP5473857B2; KR101477874B1; WO2012049998A1; CN102714170B; CN102714170A

Abstract

【課題】搬送用アームのピックにマッピングセンサを有しつつも、再度、又は新たなマッピングを速やかに開始することが可能な処理システムを提供すること。
【解決手段】小空間３１と、小空間３１に備えられた、被処理体を収容するカセットＦが取り付けられるロードポート３２と、小空間３１内に配置された搬送装置３４と、を有した処理システムであって、搬送装置３４が、多関節アーム３７と、多関節アーム３７の先端に取り付けられたピック３８と、このピック３８に設けられたマッピングセンサ６１と、を備え、小空間３１が、カセットＦ内のマッピングを行うとき、マッピングセンサ６１が設けられたピック３８上に被処理体Ｗがある場合、この被処理体Ｗを一時的に退避させる一時退避部６２を、備える。
【選択図】図２Ｂ

Description

この発明は、搬送装置および処理システムに関する。

半導体集積回路装置を製造する製造工場においては、各種の処理装置または処理システムへのウエハの搬入および搬出を効率的に行うために、複数枚のウエハを多段に収納するカセットが用いられている。例えば、フープ（Front-Opening Unified Pod：ＦＯＵＰ）である。フープは正面に開閉扉を備え、左右の内壁面に、各段の基板を支持し、容器正面から水平方向に出し入れ可能にする溝又はスロットを備えている。

フープがロードポートに装着されると、フープの開閉扉が開き、フープの内部とローダーモジュールの搬入出室との内部とが連通される。この状態で、フープ内のウエハの有無や、収納位置を検出する認識処理、いわゆる“マッピング”が行われる。

搬送装置には、搬送用アームとは別にマッピング用アームが設けられており、マッピングは、上記マッピング用アームを用いて行われる（例えば、特許文献１）。

特開２００６−１８５９６０号公報

マッピング用アームは、特許文献１に記載されるように、搬送用アームとは別に搬送装置に設けられる。しかし、搬送用アームを、アームを旋回させることでアーム先端のピックを、前進後進動作させる多関節アーム式とすると、旋回したアームがマッピング用アームに干渉するなどの事情があり、搬送装置にマッピング用アームを別途取り付けることが難しい、という事情がある。そこで、マッピングセンサを、搬送用アーム先端のピックに取り付けることが考えられている。

ところで、処理システムに不具合、例えば、“処理中ウエハが割れる”などの不具合が生じると、ウエハが消失することになるため、カセット内スロット情報、例えば、フープ内スロット情報は、一旦クリアしなければならない。このため、再マッピングが必要となる。

しかし、マッピングセンサが取り付けられたピックがウエハを保持していた場合には、ピック上からウエハを手作業で取り除かなければ、再マッピングを行うことができない。このため、処理システムが停止している時間（ダウンタイム）が長くなる、という事情がある。

この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、搬送用アームのピックにマッピングセンサを有しつつも、再度、又は新たなマッピングを速やかに開始することが可能な処理システムを提供する。

この発明の一態様に係る処理システムは、内部を大気圧、又はほぼ大気圧に調圧可能に構成された小空間と、前記小空間に備えられた、被処理体を収容するカセットが取り付けられるロードポートと、前記小空間内に配置された搬送装置と、を有した処理システムであって、前記搬送装置が、多関節アームと、前記多関節アームの先端に取り付けられたピックと、前記ピックに設けられたマッピングセンサと、を備え、前記小空間が、前記カセット内のマッピングを行うとき、前記マッピングセンサが設けられた前記ピック上に前記被処理体がある場合、この被処理体を一時的に退避させる一時退避部を、備える。

この発明によれば、搬送用アームのピックにマッピングセンサを有しつつも、再度、又は新たなマッピングを速やかに開始することが可能な処理システムを提供できる。

この発明の一実施形態に係る処理システムの一例を概略的に示す平面図図１に示す処理システムの搬入出部を拡大して示す平面図図２Ａ中の２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図図２Ａ及び図２Ｂに示すピックを拡大して示す平面図図２Ａ及び図２Ｂに示すピックを拡大して示す平面図スロットデータを消失した場合の再マッピングまでの流れの一例を示す流れ図

以下、添付図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。この説明において、参照する図面全てにわたり、同一の部分については同一の参照符号を付す。

図１は、この発明の一実施形態に係る処理システムの一例を概略的に示す平面図である。

図１に示すように、処理システム１は、被処理基板に処理を施す処理部２と、被処理基板を処理部２に搬入出する搬入出部３と、処理システム１を制御する制御部４とを備えている。図１に示す処理システム１は、クラスターツール型（マルチチャンバタイプ）の半導体製造装置であり、被処理基板は半導体ウエハである。

処理部２は、本例では、被処理基板に処理を施す処理装置２１ａ、２１ｂを備えている。処理装置２１ａ、２１ｂは各々、内部を所定の真空度に減圧可能に構成されたチャンバ２２ａ、２２ｂを有しており、チャンバ２２ａ、２２ｂ内では減圧環境下での処理となる成膜処理やエッチング処理などの処理が、被処理基板に対して行われる。チャンバ２２ａ、２２ｂは、ゲートバルブＧ１、Ｇ２を介して、一つの搬送室２３に接続されている。

搬入出部３は、搬入出室３１を備えている。搬入出室３１は、内部を大気圧、又はほぼ大気圧、例えば、外部の大気圧に対してわずかに陽圧に調圧可能に構成された小空間である。搬入出室３１の平面形状は、本例では、平面から見て長辺、この長辺に直交する短辺を有した矩形である。矩形の長辺は上記処理部２に隣接する。本例では長辺に沿った方向をＸ方向、短辺に沿った方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とする。搬入出室３１は、カセット、例えば、フープが取り付けられるロードポートを備えている。本例では、三つのロードポート３２ａ、３２ｂ、及び３２ｃが、搬入出室３１の処理部２に相対した長辺に沿って設けられている。ロードポート３２ａ〜３２ｃには、被処理基板が収容されたフープ、又は空のフープが取り付けられる。さらに、搬入出室３１は、被処理基板の向きを合わせるためのプリアライナー３３を備えている。本例では、プリアライナー３３は、搬入出室３１の短辺に設けられている。

処理部２と搬入出部３との間には、ロードロック室、本例では二つのロードロック室５１ａ及び５１ｂが設けられている。ロードロック室５１ａ及び５１ｂは各々、内部を所定の真空度、及び大気圧、もしくはほぼ大気圧に切り換え可能に構成されている。ロードロック室５１ａ、５１ｂは各々、ゲートバルブＧ３、Ｇ４を介して搬入出室３１に接続され、ゲートバルブＧ５、Ｇ６を介して搬送室２３に接続されている。

搬送室２３の内部には、搬送装置２４が配置されている。搬送装置２４は、チャンバ２２ａ、２２ｂ、並びにロードロック室５１ａ、５１ｂ相互間における被処理基板の搬送を行う。

また、搬入出室３１の内部には、搬送装置３４が配置されている。搬送装置３４は、ロードポート３２ａ〜３２ｃ、プリアライナー３３、並びにロードロック室５１ａ、５１ｂ相互間における被処理基板の搬送を行う。

制御部４は、プロセスコントローラ４１、ユーザーインターフェース４２、及び記憶部４３を含んで構成される。

プロセスコントローラ４１は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなる。

ユーザーインターフェース４２は、オペレータが処理システム１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、処理システム１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を含む。

記憶部４３は、処理システム１において実施される処理を、プロセスコントローラ４１の制御にて実現するための制御プログラム、各種データ、及び処理条件に応じて処理システム１に処理を実行させるためのレシピが格納される。レシピは、記憶部４３の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体はコンピュータ読み取り可能なもので、例えば、ハードディスクであっても良いし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば、専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。任意のレシピはユーザーインターフェース４２からの指示等にて記憶部４３から呼び出され、プロセスコントローラ４１において実行されることで、プロセスコントローラ４１の制御のもと、処理システム１において被処理基板に対する処理が実施される。

図２Ａは、図１に示す処理システム１の搬入出部３を拡大して示す平面図、図２Ｂは、図２Ａ中に示す２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ロードポート３２ａ〜３２ｃには、それぞれシャッター３５が設けられている。被処理基板、例えば、ウエハＷを格納した、又は空のフープＦがロードポート３２ａ〜３２ｃに取り付けられるとシャッター３５が外れる。これにより、外気の侵入を防止しつつ、フープＦの内部と搬入出室３１の内部とが連通される。

搬送装置３４は、本例ではＸ方向にＸ走行軸３６に沿って走行可能な双腕型多関節アーム式ロボットである。多関節アーム３７ａの先端にはウエハＷを保持する下側ピック３８ａが取り付けられ、多関節アーム３７ｂの選択には上側ピック３８ｂが取り付けられている。これらのピック３８ａ、３８ｂは、多関節アーム３７ａ、３７ｂが旋回することで、前進後進動作をする。さらに、多関節アーム３７ａ、３７ｂは、Ｚ方向に昇降することで、ピック３８ａ、３８ｂは昇降動作をする。このようにピック３８ａ、３８ｂは、前進後進、及び昇降することで、搬送装置３４は、ロードポート３２ａ〜３２ｃ、プリアライナー３３、並びにロードロック室５１ａ、５１ｂ相互間において、ウエハＷの搬送を行うことができる。

また、下側ピック３８ａ、及び上側ピック３８ｂの少なくともいずれか一方、本例では、上側ピック３８ｂの先端に、マッピングセンサ６１ａ、６１ｂが取り付けられている。本例では、上側ピック３８ｂのウエハを保持する面の反対側の面（裏面）に、マッピングセンサ６１ａ、６１ｂが取り付けられている。

図３Ａは、図２Ａ及び図２Ｂに示す上側ピック３８ｂを拡大して示す平面図である。

図３Ａに示すように、本例では、光学式マッピングセンサの例を示しており、マッピングセンサ６１ａが発光素子側、マッピングセンサ６１ｂが受光素子側となっている。図３Ａに示すように、プロセスコントローラ４１から“マッピング開始”を指示する信号が発光素子側マッピングセンサ６１ａに向けて送信される。この信号を受信することで、発光素子側マッピングセンサ６１ａは“センサ光”を出力する。このセンサ光を、受光素子側マッピングセンサ６１ｂが受光すると、受光素子側マッピングセンサ６１ｂから“受光有り”を示す信号がプロセスコントローラ４１に送信される。この信号をプロセスコントローラが受信すると、プロセスコントローラは、センシングした位置には“ウエハ無し”と認識する。

反対に、図３Ｂに示すように、センサ光がウエハＷにより遮られ、受光素子側マッピングセンサ６１ｂがセンサ光を受光することができなかった場合には、受光素子側マッピングセンサ６１ｂは“受光無し”を示す信号をプロセスコントローラ４１に送信する。この信号をプロセスコントローラが受信すると、プロセスコントローラは、センシングした位置には“ウエハ有り”と認識する。

このように、“マッピング”は、上側ピック３８ｂがウエハＷを保持していない状態で実行される。

しかしながら、上記“マッピング”は、上側ピック３８ｂがウエハＷを保持している状態では実行することができない。上側ピック３８ｂに保持されたウエハＷが、フープＦ内に収容されているウエハと干渉してしまうためである。

そこで、一実施形態に係る処理システム１では、搬入出室３１の内部に、上側ピック３８ｂが保持しているウエハＷを一時的に退避させることが可能な、一時退避部６２を備えている。一時退避部６２は、本例では、プリアライナー３３の直下に設けられている。

一時退避部６２の使用例は、例えば、次のような状態を挙げることができる。

（使用例１）
例えば、処理システム１がメンテナンスモードからノーマルモードへの復帰時、上側ピック３８ｂがウエハＷを保持している場合、一実施形態に係る処理システム１は、上側ピック３８ｂに保持されたウエハＷを一時退避部６２に退避させ、上側ピック３８ｂがウエハＷを保持していない状態とする。この後、上側ピック３８ｂに取り付けられたマッピングセンサ６１ａ、６１ｂを用いて、ノーマルモード復帰の最初に行われるマッピング処理を開始する。

なお、このような上側ピック３８ｂがウエハＷを保持している状態で、処理システム１がメンテナンスモードからノーマルモードへ復帰させるケースは、例えば、処理システム１内でウエハＷが処理中に割れてしまった場合などを挙げることができる。この場合、割れたウエハＷが収容されていたフープＦ内のスロットデータ、即ちカセット内スロットデータが消失する。このため、フープＦ、即ちカセット内の再マッピングが必要である。スロットデータを消失した場合の再マッピングまでの流れの一例を図４に示す。この流れは、プロセスコントローラ４１が実行する。

図４中のステップ１に示すように、カセット内スロットデータが消失する。この消失を受けて、カセット内再マッピングが実行される。

実行に先立ち、ステップ２に示すように、マッピングセンサ付ピック上にウエハがあるか否かが判断される。本例では、上側ピック３８ｂ上にウエハがあるか否かが判断される。

ウエハがある場合（ＹＥＳ）、ステップ３に進み、一時退避部へウエハを退避させ、本例では上側ピック３８ｂ上にウエハがない状態とする。

次いで、ステップ４に進み、上側ピック３８ｂを用いて、カセット内再マッピングを行う。再マッピングにより、カセット内のスロットデータが回復すると、処理が終了したウエハについては、ステップ５に示すように、スロットデータが回復したカセット内へ回収することができる。

（使用例２）
また、上側ピック３７ｂがウエハＷを保持している状態で処理を中断した場合、この間に、新たなフープＦがロードポートに取り付けられる時がある。この時にも、上側ピック３８ｂに保持されたウエハＷを一時退避部６２に退避させ、上側ピック３８ｂがウエハＷを保持していない状態とする。この後、上側ピック３８ｂに取り付けられたマッピングセンサ６１ａ、６１ｂを用いて、新たなフープＦのマッピングを開始させることもできる。この流れもまた、プロセスコントローラ４１が実行する。

このように、この発明の一実施形態に係る処理システム１によれば、搬入出室３１内に、ウエハＷを一時退避させることが可能な一時退避部６２を備えている。このため、搬送用アームの上側ピック３８ｂにマッピングセンサ６１ａ、６１ｂを有していても、上側ピック３８ｂに保持されたウエハＷを一時退避部６２に退避させることで、上側ピック３８ｂのマッピングセンサ６１ａ、６１ｂを用いての再度、又は新たなマッピングを速やかに開始することが可能になる、という利点を得ることができる。

また、一実施形態に係る処理システム１においては、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、一時退避部６２の搬入出位置内の空間座標を、プリアライナー３３の空間座標と、Ｚ座標を除き、Ｘ座標及びＹ座標をともに同一座標としている。図２Ａ及び図２Ｂにおいては、プリアライナー３３の空間座標は（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）である。対して、一時退避部６２の空間座標は（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ２）である。

このように、一時退避部６２の空間座標を、Ｚ座標を除き、プリアライナー３３の空間座標と合致させることによれば、処理システム１が一時退避部６２を備えていても、搬送装置３４にプリアライナー３３の位置、ロードロック室５１ａ、５１ｂの位置、及びロードポート３２ａ〜３２ｃの位置を予め学習させる“ティーチング”において、ティーチングポイントを増やさずに済む、という利点が得られる。つまり、一時退避部６２の位置は、ティーチングを行わなくても、プリアライナー３３の空間座標をティーチングするだけで、Ｚ軸方向に、例えば、所定の距離、例えば、２０ｍｍ下方のように、計算で求めることができるためである。

以上、この発明を一実施形態に従って説明したが、この発明は、上記一実施形態に限定されることは無く、種々変形可能である。また、この発明の実施形態は、上記一実施形態が唯一の実施形態でもない。

例えば、上記一実施形態においては、搬送装置３４の一例として、双腕型多関節アーム式ロボットを例示したが、搬送装置３４は、単腕型多関節アーム式ロボットであっても、３本以上の多関節アームを備えていても良い。また、搬送装置３４は、ピック３８ａ、３８ｂの２つ有していたが、ピックは１つであっても、３つ以上備えていても良い、
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。

Ｗ…ウエハ（被処理体）、Ｆ…フープ（カセット）、３１…搬入出室（小空間）、３２ａ〜３２ｂ…ロードポート、３３…プリアライナー、３４…搬送装置、３７ａ、３７ｂ…多関節アーム、３８ａ、３８ｂ…ピック、６１ａ、６１ｂ…マッピングセンサ、６２…一時退避部

Claims

内部を大気圧、又はほぼ大気圧に調圧可能に構成された小空間と、
前記小空間に備えられた、被処理体を収容するカセットが取り付けられるロードポートと、
前記小空間内に配置された搬送装置と、を有した処理システムであって、
前記搬送装置が、
多関節アームと、
前記多関節アームの先端に取り付けられたピックと、
前記ピックに設けられたマッピングセンサと、を備え、
前記小空間が、
前記カセット内のマッピングを行うとき、前記マッピングセンサが設けられた前記ピック上に前記被処理体がある場合、この被処理体を一時的に退避させる一時退避部を備えることを特徴とする処理システム。
前記小空間が、前記小空間内に搬入された前記被処理体の向きを合わせるプリアライナーを、さらに備え、
前記一時退避部の位置の空間座標が、前記プリアライナーの位置の空間座標と、高さ方向の座標を除き、同一座標に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の処理システム。
前記ピックが複数ある場合、前記マッピングセンサは、前記複数のピックのうちの少なくとも１つに設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の処理システム。
前記処理システムが、メンテナンスモードからノーマルモードへ復帰する時、前記マッピングセンサが設けられた前記ピック上に前記被処理体があるか否かが判断され、前記ピック上に前記被処理体がある場合に、この被処理体を前記一時退避部へ一時的に退避させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の処理システム。
前記処理システムが、処理を中断した場合、この中断の間に、新たなカセットが前記ロードポートに取り付けられた時、前記マッピングセンサが設けられた前記ピック上に前記被処理体があるか否かが判断され、前記ピック上に前記被処理体がある場合に、この被処理体を前記一時退避部へ一時的に退避させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の処理システム。