JP2022165301A - 基板を搬送する装置、及び基板を搬送する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】予め設定された設定経路に沿って、より正確に基板搬送モジュールを移動させる技術を提供すること。【解決手段】基板を搬送する装置において、基板の搬送領域内に設けられた移動用タイルは、磁界の状態が変化可能な複数の第１の磁石と、移動面とを備え、基板を保持する基板搬送モジュールは、前記第１の磁石の磁界との間に働く磁力の作用を受ける第２の磁石を備え、前記移動面から浮遊した状態にて前記移動面に沿って移動可能に構成される。検出部は、基板搬送モジュールの実際の移動経路について、前記設定経路からのずれの大きさに対応する指標値を検出し、補正パラメータ算出部は、前記ずれの大きさが低減されるように補正パラメータを算出する。搬送制御部は、その後の前記設定経路に沿った基板の搬送にて、前記補正パラメータに基づき、基板搬送モジュールを移動させるための磁界の状態を変化させる補正を行う。【選択図】図４

Description

本開示は、基板を搬送する装置、及び基板を搬送する方法に関する。
例えば、基板である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」ともいう）に対する処理を実施する装置においては、ウエハを収容したキャリアと、処理が実行されるウエハ処理室との間でウエハの搬送が行われる。ウエハの搬送にあたっては、種々の構成のウエハ搬送機構が利用される。
例えば特許文献１には、第１の平面モータと、垂直移動可能な第１リフトに設けられた第２の平面モータとで共平面を構成し、これらの平面モータ間で、基板キャリアを浮上移動させる基板搬送システムが記載されている。特許文献１の記載によれば、この基板搬送システムは、第１、第２の平面モータに設けられている複数のコイルの配置を調節することにより、両平面モータ間で基板キャリアをスムーズに移行させる構成となっている。
特表２０１８－５０４７８４号公報
本開示は、予め設定された設定経路に沿って、より正確に基板搬送モジュールを移動させる技術を提供する。
本開示は、基板の処理が行われる基板処理室に対して基板を搬送する装置であって、
外部との間での前記基板の受け渡し位置から、前記基板処理室内の前記基板の処理位置までの前記基板の搬送領域内に設けられ、磁界の状態を変化させることが可能に構成された複数の第１の磁石と、移動面とを備えた移動用タイルと、
前記基板を保持し、前記第１の磁石の磁界との間に働く反発力及び吸引力の少なくとも一方である磁力の作用を受ける第２の磁石を備え、前記磁力を用いて前記移動面から浮遊した状態にて、前記移動面に沿って移動可能に構成された基板搬送モジュールと、
予め設定された設定経路に沿って前記基板搬送モジュールが移動するように、前記複数の第１の磁石によって形成される磁界を制御する搬送制御部と、
前記搬送制御部による前記磁界の制御によって前記移動面に沿って移動する前記基板搬送モジュールの実際の移動経路について、前記設定経路からのずれの大きさに対応する指標値を検出する検出部と、
前記ずれの大きさが低減されるように、前記指標値に基づいて前記第２の磁石に作用する磁力を補正するための補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部と、を備え、
前記搬送制御部は、その後の前記設定経路に沿った基板の搬送にて、前記補正パラメータに基づき前記磁界の状態を変化させる補正を行う、装置に関する。
本開示によれば、予め設定された設定経路に沿って、より正確に基板搬送モジュールを移動させることができる。
実施形態に係るウエハ処理システムの平面図である。 搬送モジュールの平面図である。 搬送モジュール及びタイルの透視斜視図である。 搬送モジュールの移動経路の補正機構に係るブロック図である。 搬送モジュールの移動経路の例を示す平面図である。 ウエハ搬送時の搬送モジュールの側面図である。 移動経路のずれと搬送モジュールの速度、加速度との関係を示す説明図である。 補正パラメータの算出法の一例を示す説明図である。
以下、本開示の実施の形態の「基板を搬送する装置」を備えたウエハ処理システム１００の全体構成について、図１を参照しながら説明する。
図１には、複数のウエハ処理室１１０を備えたマルチチャンバタイプのウエハ処理システム１００を示してある。ウエハ処理室１１０は、ウエハＷを処理する基板処理室に相当する。
図１に示すように、ウエハ処理システム１００は、ロードポート１４１と、大気搬送室１４０と、ロードロック室１３０と、真空搬送室１２０と、複数のウエハ処理室１１０とを備えている。以下の説明では、ロードポート１４１が設けられている方向をウエハ処理システム１００の手前側とする。
ウエハ処理システム１００において、ロードポート１４１、大気搬送室１４０、ロードロック室１３０、真空搬送室１２０は、手前側から水平方向にこの順に配置されている。また複数のウエハ処理室１１０は、手前側から見て、真空搬送室１２０の左右に並べて設けられている。
ロードポート１４１は、処理対象のウエハＷを収容するキャリアＣが載置される載置台として構成され、手前側から見て左右方向に４台並べて設置されている。キャリアＣとしては、例えば、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）などを用いることができる。
大気搬送室１４０内は、大気圧（常圧）雰囲気となっており、例えば清浄空気のダウンフローが形成されている。また、大気搬送室１４０の内部には、ウエハＷを搬送するウエハ搬送機構１４２が設けられている。ウエハ搬送機構１４２は、キャリアＣとロードロック室１３０との間でウエハＷの搬送を行う。また大気搬送室１４０の例えば左側面にはウエハＷのアライメントを行うアライメント室１５０が設けられている。
真空搬送室１２０と大気搬送室１４０との間には複数のロードロック室１３０が左右に並べて設置されている。ロードロック室１３０は、搬入されたウエハＷを下方から突き上げて保持する昇降ピン１３１を有する。本例の昇降ピン１３１は、周方向等間隔に３本設けられ昇降自在に構成されている。ロードロック室１３０は、大気圧雰囲気と真空雰囲気とを切り替えることができるように構成されている。
ロードロック室１３０と大気搬送室１４０とは、ゲートバルブ１３３を介して接続されている。またロードロック室１３０と真空搬送室１２０とは、ゲートバルブ１３２を介して接続されている。
真空搬送室１２０は、不図示の真空排気機構により、真空雰囲気に減圧されている。図１に示す例では、真空雰囲気下でウエハＷの搬送が行われる真空搬送室１２０は、前後方向に長い、平面視、矩形状の筐体により構成されている。本例のウエハ処理システム１００において、真空搬送室１２０の左右側の側壁部には、各々２基、合計４基のウエハ処理室１１０が設けられている。図１に記載の真空搬送室１２０の内部を手前側から見て、前段、後段の２つの領域に区画すると、ウエハ処理室１１０は、各領域を左右から挟んで対向するように設置されている。
各ウエハ処理室１１０が接続される真空搬送室１２０の側壁部には、ウエハ処理室１１０との間でウエハＷの搬入出が行われる開口部が形成され、当該開口部には開閉自在に構成されたゲートバルブ１２１が設けられている。
各ウエハ処理室１１０は、ゲートバルブ１２１を介して真空搬送室１２０に接続されている。各ウエハ処理室１１０は、不図示の真空排気機構により、真空雰囲気に減圧された状態で、その内部に設けられた載置台１１１に対してウエハＷが載置され、このウエハＷに対して所定の処理が実施される。載置台１１１におけるウエハＷの載置領域は、当該ウエハＷの処理位置に相当する。ウエハ処理室１１０は、搬入されたウエハＷを下方から突き上げて保持する昇降ピン１１２を有する。本例の昇降ピン１１２は、周方向等間隔に３本設けられ昇降自在に構成されている。
ウエハＷに対して実施する処理としては、エッチング処理、成膜処理、クリーニング処理、アッシング処理などを例示することができる。
載置台１１１には、例えばウエハＷを予め設定された温度に加熱する不図示のヒータが設けられている。ウエハＷに対して実施する処理が処理ガスを利用するものである場合、ウエハ処理室１１０には、シャワーヘッドなどにより構成される図示しない処理ガス供給部が設けられる。また、ウエハ処理室１１０には、処理ガスをプラズマ化するプラズマ形成機構を設けてもよい。
真空搬送室１２０内には、角板状に構成された複数の搬送モジュール２０が収容されている。搬送モジュール２０は、夫々磁気浮上により真空搬送室１２０内を移動可能に構成されている。搬送モジュール２０は、本実施の形態の基板搬送モジュールに相当する。
本例のウエハ処理システム１００においては、ロードロック室１３０と各ウエハ処理室１１０との間で、搬送モジュール２０を用いたウエハＷの搬送が行われる。
ウエハ処理システム１００は、制御部５を備える。制御部５は、ＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータにより構成され、ウエハ処理システム１００の各部を制御するものである。記憶部には搬送モジュール２０やウエハ処理室１１０の動作などを制御するためのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
以下、図２、図３を参照して、搬送モジュール２０を利用したウエハＷの搬送に関連する機器の構成を説明する。
搬送モジュール２０は、直径が３００ｍｍのウエハＷが載置され、保持される基板保持部であるステージ２を備える。例えばステージ２は、一辺が３００ｍｍ余りの扁平な角板状に形成される。
搬送モジュール２０は、ウエハ処理室１１０、ロードロック室１３０内に進入し、昇降ピン１１２、１３１との間でウエハＷの受け渡しを行う。搬送モジュール２０には、昇降ピン１１２、１３１との干渉を避けつつウエハＷの受け渡しを行うためのスリット２１が形成されている。昇降ピン１１２、１３１は、ウエハ処理室１１０やロードロック室１３０の床面から突出した状態でウエハＷを保持する。スリット２１は、昇降ピン１１２、１３１に保持されたウエハＷの下方位置にステージ２を進入、退出させるにあたり、昇降ピン１１２、１３１が通過する軌道に沿って形成されている。またスリット２１は、ウエハＷの下方位置への進入方向を１８０°反転させることも可能なように形成されている。上述の構成により、搬送モジュール２０と昇降ピン１１２、１３１とが干渉せず、搬送モジュール２０とウエハＷとの中心が揃うように上下に配置することができる。
図３に模式的に示すように、ロードロック室１３０、真空搬送室１２０及びウエハ処理室１１０の床面側には複数のタイル（移動用タイル）１０が設けられている。これらタイル１０は、外部の大気搬送室１４０との間でのウエハＷの受け渡し位置（昇降ピン１３１の配置位置）から、ウエハ処理室１１０内のウエハＷの処理位置までのウエハＷの搬送領域内に設けられている。
タイル１０には、その内部に各々、複数の移動面側コイル１１が配列されている。移動面側コイル１１は、後述する電源部５３から電力が供給されることにより磁場を発生する。移動面側コイル１１は、本実施の形態の第１の磁石に相当する。
一方、搬送モジュール２０の内部には、例えば永久磁石により構成される複数のモジュール側磁石２３が配列されている。モジュール側磁石２３に対しては、移動面側コイル１１によって生成される磁場との間に反発力（磁力）が働く。この作用によりタイル１０の上面側の移動面に対して搬送モジュール２０を磁気浮上（磁気浮遊）させることができる。また、タイル１０は、複数の移動面側コイル１１により、生成する位置や磁力の強さを調節し、磁界の状態を変化させることができる。この磁界の制御により、移動面上で搬送モジュール２０を所望の方向に移動させることや、移動面からの浮上距離の調節、搬送モジュール２０の向きの調節を行うことができる。
搬送モジュール２０に設けられたモジュール側磁石２３は、本実施の形態の第２の磁石に相当する。なお、複数のモジュール側磁石２３は、搬送モジュール２０内に設けられたバッテリーより電力が供給され、電磁石として機能するコイルによって構成したり、永久磁石及びコイルの双方を設けて構成したりしてもよい。
本例のウエハ処理システム１００において、図３に模式的に示すタイル１０と搬送モジュール２０とは、ウエハＷを搬送する装置（ウエハ搬送装置１０１）を構成している。
図４は、ウエハ搬送装置１０１に係る電気的構成を示すブロック図である。タイル１０に設けられている各移動面側コイル１１に対しては、電源部５３から直流の電力が供給される。電源部５３は、バス５１を介してウエハ処理システム１００全体の制御を行う既述の制御部５に接続されている。制御部５は、タイル１０に設けられた移動面側コイル１１によって形成される磁界の制御を行うことにより、搬送モジュール２０の動作制御を行う搬送制御部５０１としての機能を備えている。
移動面側コイル１１の磁界の制御は、電力を供給する対象となる移動面側コイル１１の選択、選択された移動面側コイル１１への給電量、給電方向の切り替え（磁極の切り替え）などを操作変数として実施される。そしてこれらの操作変数を調節することにより、予め設定された設定経路に沿って、搬送モジュール２０を移動させることができる。
制御部５は、ウエハ搬送装置１０１において、予め設定された設定経路に沿って搬送モジュール２０を移動させるように、移動面側コイル１１によって形成される磁界を制御する搬送制御部５０１としての機能を備えている。
例えばロードポート１４１にキャリアＣが載置されると、その内部に収容された複数のウエハＷに対して各々設定された処理の内容を規定する処理レシピが読み出される。
搬送制御部５０１は、この処理レシピに基づき、処理レシピに規定された処理を実行可能なウエハ処理室１１０を特定し、これら複数のウエハＷについての搬送スケジュールを作成する。搬送スケジュールには、例えばキャリアＣから取り出されたウエハＷを真空搬送室１２０へ搬入出する際に使用するロードロック室１３０や、当該ウエハＷの処理を行うウエハ処理室１１０を特定する情報が含まれている。さらに搬送スケジュールには、真空搬送室１２０内においてウエハＷを搬送する際に使用する搬送モジュール２０を特定する情報や、ロードロック室１３０とウエハ処理室１１０との間でウエハＷの搬送を行う際に通る経路（設定経路）を特定する情報が含まれている。
搬送制御部５０１は、上述の搬送スケジュールに基づき、タイル１０に設けられている各移動面側コイル１１への電力の供給制御を行う。この結果、移動面側コイル１１によって形成される磁界が調節される。そして、搬送モジュール２０のモジュール側磁石２３に加わる磁力が変化することにより、予め設定された設定経路に沿って搬送モジュール２０を移動させることができる。
上述の構成を備えるウエハ搬送装置１０１において、搬送制御部５０１により各移動面側コイル１１への給電制御を行い、搬送モジュール２０に対して設計通りの磁力を作用させることができれば、設定経路に沿って正確に搬送モジュール２０を移動させることができる。一方で、タイル１０内の移動面側コイル１１や搬送モジュール２０内のモジュール側磁石２３、搬送モジュール２０の位置を検出する検出器（例えばホールセンサ）の配置位置は、公差の範囲内で設計位置からずれて配置される場合がある。このことは、ロードロック室１３０、真空搬送室１２０及びウエハ処理室１１０の床面側に多数配置されたタイル１０の配置位置についても同様である。また、各移動面側コイル１１の巻きの均一度合い、モジュール側磁石２３の磁力などの特性も、個別の機器ごとのばらつきがある。
本願の発明者は、上述の各種誤差要因などにより、図５、図６中に破線で示す設定経路４０に沿って搬送モジュール２０を移動させようとしたとき、実際には設定経路４０からずれた移動経路４１を振動するように移動する場合があることを見出した。搬送モジュール２０の移動速度の高速化を図る場合には、移動中の搬送モジュール２０が他の搬送モジュール２０や機器と接触することを避けるため、このような振動をできる限り低減することが好ましい。
そこで、本開示のウエハ搬送装置１０１は、タイル１０の移動面に沿って移動する搬送モジュール２０の実際の移動経路４１について、設定経路４０からのずれの大きさを検出し、このずれを補正する機構を備えている。
ずれの補正を行うための機構に関し、搬送モジュール２０は、当該搬送モジュール２０に対して働く力の大きさに対応する指標値を検出するための公知の加速度センサ２２を備えている。加速度センサ２２は、移動する搬送モジュール２０の加速度の向き、及び加速度の大きさを検出する機能を有する。加速度センサ２２は、本例の検出部に相当する。
本例の加速度センサ２２は、各搬送モジュール２０に設定されている副座標系（図２、図３、図５、図６に併記したＸ’－Ｙ’－Ｚ’直交座標系）の各方向への加速度を検出することができる。
なお、搬送モジュール２０に設ける検出部は、当該搬送モジュール２０に加わる角加速度を検出するトルクセンサにより構成してもよい。この場合には、搬送モジュール２０に加わるトルクを副座標系に沿った方向に分解することにより、各方向に働く加速度の大きさを特定することができる。
加速度センサ２２やトルクセンサによって検出される加速度は、移動する搬送モジュール２０に働く力に対応して増減する。さらに図７を用いて後述するように、所定の方向を向いた搬送モジュール２０の加速度は、搬送モジュール２０の実際の移動経路４１についての設定経路４０からのずれの大きさに対応する指標値となっている。
加速度センサ２２にて検出された各方向への加速度の大きさを示す情報は、例えば無線通信により通信部５２へと出力される（図４）。
さらに図４に示すように、制御部５には補正パラメータ算出部５０２の機能が設けられている。補正パラメータ算出部５０２は、設定経路４０に沿ったウエハＷの搬送にて、既述のずれの大きさが低減されるように、搬送モジュール２０のモジュール側磁石２３に作用する磁力を補正するための補正パラメータを求める機能を備える。この補正パラメータに基づき、搬送制御部５０１による磁界の制御内容が補正される。補正の具体的な手法については、後述するウエハ処理システム１００（ウエハ搬送装置１０１）の作用説明にて述べる。
以上に説明した構成を備えるウエハ処理システム１００について、搬送モジュール２０を用いてウエハＷの搬送を行い、ウエハ処理室１１０にてウエハＷの処理を行う動作の一例について説明する。
初めに、ロードポート１４１に対し、処理対象のウエハＷを収容したキャリアＣが載置されると、キャリアＣ内のウエハＷに設定されている処理レシピが読み出され、各ウエハＷの搬送スケジュールが作成される。以下に説明するウエハＷの搬送動作は、この搬送スケジュールに基づいて実施される。
キャリアＣに収容されたウエハＷは、大気搬送室１４０内のウエハ搬送機構１４２によって取り出される。次いで、ウエハＷは、アライメント室１５０に搬送されてアライメントが行われる。さらにウエハ搬送機構１４２によりアライメント室１５０からウエハＷが取り出されると、搬送スケジュールにて選択されているロードロック室１３０のゲートバルブ１３３が開かれる。
次いでウエハ搬送機構１４２はゲートバルブ１３３が開かれたロードロック室１３０に進入し、当該ロードロック室１３０に設けられている昇降ピン１３１により、ウエハＷを突き上げて受け取る。しかる後、ロードロック室１３０からウエハ搬送機構１４２が退避すると、ゲートバルブ１３３が閉じられる。さらにロードロック室１３０内が大気圧雰囲気から真空雰囲気へと切り替えられる。
ロードロック室１３０内が真空雰囲気となったら、真空搬送室１２０側のゲートバルブ１３２が開かれる。しかる後、搬送スケジュールにて選択されている搬送モジュール２０を磁気浮上させて、真空搬送室１２０からロードロック室１３０内へと進入させる。次いで、昇降ピン１３１に支持されたウエハＷの下方に搬送モジュール２０を位置させ、昇降ピン１３１を降下させて搬送モジュール２０にウエハＷを受け渡す。しかる後、ウエハＷを保持した搬送モジュール２０は、ロードロック室１３０から退出する。
真空搬送室１２０内に戻った搬送モジュール２０は、磁気浮上した状態で真空搬送室１２０内を移動する。そして、４基のウエハ処理室１１０のうち、搬送スケジュールにて選択されているウエハ処理室１１０に向けて移動する。このとき、搬送モジュール２０は、搬送スケジュールに基づき、予め設定された設定経路に沿って移動する。
選択されたウエハ処理室１１０と対向する位置に搬送モジュール２０が到達すると、当該ウエハ処理室１１０のゲートバルブ１２１が開かれる。搬送モジュール２０は、磁気浮上した状態でウエハ処理室１１０内に進入し、昇降ピン１１２の配置領域へ移動する。そして、昇降ピン１１２を上昇させることにより、搬送モジュール２０に保持されたウエハＷを下方側から突き上げて受け取る。
ウエハＷを受け渡した搬送モジュール２０は、ウエハ処理室１１０内から退避させ、その後、ゲートバルブ１２１を閉じる。一方、ウエハ処理室１１０内では、昇降ピン１１２を下方側に降下させて、ウエハＷを載置台１１１に受け渡す。載置台１１１上に載置されたウエハＷは、ヒータにより加熱され、処理ガス供給部を介して処理ガスを供給し、また必要に応じて処理ガスをプラズマ化することにより、所定の処理が実行される。
こうして予め設定した期間、ウエハＷの処理を実行したら、ウエハＷの加熱を停止すると共に、処理ガスの供給を停止する。また、必要に応じてウエハ処理室１１０内に冷却用ガスを供給し、ウエハＷの冷却を行ってもよい。しかる後、搬入時とは逆の手順で、ウエハ処理室１１０内に搬送モジュール２０を進入させ、ウエハ処理室１１０から、真空搬送室１２０を介してロードロック室１３０にウエハＷを戻す。
さらに、ロードロック室１３０の雰囲気を大気圧雰囲気に切り替えた後、大気搬送室１４０側のウエハ搬送機構１４２によりロードロック室１３０内のウエハＷを取り出し、所定のキャリアＣに戻す。
以上に説明したウエハＷの処理において、搬送モジュール２０の実際の移動経路４１に関し、設定経路４０からのずれの大きさを検出し、ずれを補正する手法の例について図５～図８を参照しながら説明する。
図５は、図１に記載のウエハ処理システム１００に設けられている真空搬送室１２０を抜き出して拡大図示した平面図である。この真空搬送室１２０内において、スリット２１の開口をロードロック室１３０側に向けて配置された搬送モジュール２０に対して、破線で示す設定経路４０が設定されているものとする。
図５に例示した設定経路４０は、中央に配置されたロードロック室１３０に対向する位置Ｐ１から、後方側へ向けて直進し、後段側のウエハ処理室１１０（ゲートバルブ１２１）が配置されている位置Ｐ２にて、進行方向を左側へ変えるように設定されている。その後、後段側左手のウエハ処理室１１０と対向する位置Ｐ３まで移動したら、図６に一点鎖線で示す中心軸回りに搬送モジュール２０を９０°、右回転させ、スリット２１の開口をウエハ処理室１１０側に向けた状態で停止する。
上述の設定経路４０に対し、実際には、図５中に実線の矢印で示す移動経路４１を通り、進行方向に対して左右に振動しながら移動したとする。なお、説明を簡単にするため、搬送モジュール２０においては、図６に実線の矢印で示す上下方向の振動や、Ｘ’－Ｙ’－Ｚ’の各軸回りの搬送モジュール２０の本体の回転運動は考慮しないものとする。
図７（ａ）～（ｅ）の横軸は、図５の位置Ｐ１～Ｐ２～Ｐ３に至る、設定経路４０上の各位置を示している。図７（ａ）の縦軸は、設定経路４０に対する実際の移動経路４１の進行方向と直交する方向へのずれ幅Δｇを示す。また、図７（ｂ）の縦軸は、搬送モジュール２０に対して設定された副座標のＸ’軸方向の速度ｖＸ’を示し、図７（ｃ）の縦軸は、Ｘ’軸方向の加速度ａＸ’を示している。さらに図７（ｄ）の縦軸は、前記副座標のＹ’軸方向の速度ｖＹ’を示し、図７（ｅ）の縦軸は、Ｙ’軸方向の加速度ａＹ’を示している。なお、これらの図においては、また、位置Ｐ３における搬送モジュール２０の回転動作については示していない。
図７（ｂ）によれば、位置Ｐ１～Ｐ２までの移動において、進行方向（Ｘ’軸方向）に沿った方向には、搬送モジュール２０は、ほぼ一定の加速度で加速した後、等速移動し、減速時には加速の際とほぼ同様大きさの加速度で減速している。その結果、図７（ｃ）に示ように、搬送モジュール２０に設けられた加速度センサ２２において、進行方向に向けた搬送モジュール２０の加速時及び減速時に働く加速度が検出される。
一方、実際の移動経路４１の設定経路４０からのずれは、図７（ｄ）に示すように、進行方向と交差する方向（Ｙ’軸方向）への搬送モジュール２０の速度変化として現れる。さらにこの速度変化は、加速度センサ２２にて、進行方向と交差する方向への加速度の変化として検出される（図７（ｅ））。
さらに位置Ｐ２～Ｐ３までの移動においても、進行方向（Ｙ’軸方向）に沿った方向には、加速度センサ２２によって、進行方向に向けた搬送モジュール２０の加速時及び減速時に働く加速度が検出される（図７（ｅ））。また、実際の移動経路４１のずれの影響は、加速度センサ２２によって進行方向と交差する方向（Ｘ’軸方向）への加速度の変化として検出される（図７（ｃ））。
このように、直進移動において、実際の移動経路４１の設定経路４０からのずれは、加速度センサ２２により、進行方向と交差する方向への加速度の変化として検出することができる。この加速度は、設定経路４０に沿った方向と交差する方向に働く力である外力の大きさを示す指標値である。この外力は、既述のように、タイル１０や搬送モジュール２０を構成する機器の各種誤差要因に基づいて発生しているものが含まれる。
そこで、本例の補正パラメータ算出部５０２は、ウエハＷを保持した状態の搬送モジュール２０の重量ｍと、進行方向と交差する方向への加速度ａとに基づき、外力Ｆ（＝ｍａ）を求める。さらに、補正パラメータ算出部５０２は、補正パラメータとして、前記外力に対応する大きさの補正力を算出し、搬送制御部５０１へ出力する。搬送制御部５０１は、前述の加速度ａの取得時と比較して、搬送モジュール２０のモジュール側磁石２３に働く磁力が、前述のずれを相殺する方向に向けて補正力分だけ大きくなるように、移動面側コイル１１によって形成される磁界の状態を変化させる補正を行う。
具体的には、外力の影響がない前提下で、設定経路４０に沿って搬送モジュール２０を移動させる場合に形成される磁界と比較して、移動経路４１の各位置にて、モジュール側磁石２３に働く磁力が、ずれの相殺方向に向けて補正力分だけ大きくなる磁界を形成する。磁界は、既述の各種の操作変数（電力を供給する対象となる移動面側コイル１１の選択、給電量、給電方向の切り替えなど）を調節することにより調節される。
図８は、補正パラメータの算出法の一例を示している。図８の横軸は、搬送モジュール２０の設定経路４０の各位置を示している。また、図８（ａ）の縦軸は、設定経路４０の進行方向と交差する方向に働く加速度ａを示し、図８（ｂ）は、補正力Ｆ’を示している。
図８（ａ）の例では、加速度ａの方向（外力の向き）が変化する位置Ｑ１～Ｑ４を特定し、これらの位置を通過する期間中の平均加速度ａａｖ（１）～ａａｖ（３）を求めている。そして、これらの平均加速度ａａｖと、搬送モジュール２０の重量ｍとから、ずれの相殺方向に作用させる補正力Ｆ’（＝ｍａａｖ）を算出する。また、図８に示した例よりも短い位置間隔や時間間隔で加速度ａの平均値を求め、補正力Ｆ’の解像度を向上させてもよい。
以上に説明した補正パラメータ（補正力）の算出、及び移動面側コイル１１によって形成される磁界の状態を変化させる補正は、図５、図７を用いて説明した副座標のＸ’、Ｙ’軸方向へのずれ以外にも適用可能である。
例えば図６に示すＺ’軸方向へ向けた移動経路４１のずれに対しても、搬送モジュール２０の進行方向と交差する前記Ｚ’軸方向に向けた加速度の変化に基づき補正パラメータを算出することができる。
また、縦波のように、搬送モジュール２０の進行方向に沿った移動速度の変化についても補正パラメータを算出することは可能である。例えば、設定経路４０に沿って設定通りの加速及び減速を行った場合の加速度の変化と、実際の移動経路４１にて検出される加速度の変化との差分値Δａを求める。そして、この差分値と搬送モジュール２０の重量ｍとから、補正力Ｆ’（＝ｍΔａ）を算出する。
さらには、搬送モジュール２０を直進移動させる場合だけでなく、曲線運動させる場合のずれの補正についても、上述の手法は適用することが可能である。この場合には、曲線の設定経路４０の各位置にて、当該曲線の接線方向と直交する法線方向に働く加速度の変化を検出する。但し、曲線運動の場合には、設定経路４０に沿って移動する搬送モジュール２０においても、前記法線方向に働く加速度が検出される。
従って、設定経路４０の各位置にて、加速度センサ２２によって検出される加速度と、搬送モジュール２０が設定経路４０に沿って移動した場合に検出されると想定される加速度との差分値Δａを求める。そして、この差分値と搬送モジュール２０の重量ｍとから、補正力Ｆ’（＝ｍΔａ）を算出する。
さらに、図６に示す各副座標周りの搬送モジュール２０の回転動作についても、当該回転動作に係る搬送モジュール２０の実際の移動経路４１について、設定経路４０からのずれの大きさを検出し、ずれを補正することができる。設定経路４０の例としては、図５の位置Ｐ３周りの９０°の回転軌道Ｒを挙げることができる。この場合には、例えばタイル１０の異なる位置に複数の加速度センサ２２を設け、各加速度センサ２２にて検出される加速度の大きさと方向から、搬送モジュール２０の回転軸の位置と、当該回転軸回りの角速度とを求めることができる。
そして、複数の加速度センサ２２により、設定経路４０と交差する方向への角加速度（回転軌道Ｒの場合は、Ｚ’軸回りと直交するＸ’軸回りやＹ’軸回りの回転運動に係る角加速度）を指標値として検出する。そして補正パラメータ算出部５０２は、前記交差する方向への角加速度αと、搬送モジュール２０の形状や構成部材の密度分布、回転軸の位置から決定される慣性モーメントＩとに基づき、前記ずれを補正する補正モーメント力Ｎの大きさＮ（＝Ｉα）を算出することができる。
搬送制御部５０１は、前述の角加速度αの取得時と比較して、モジュール側磁石２３に働く磁力が、前述のずれを相殺する方向に向けて補正モーメント力分だけ大きくなるように、移動面側コイル１１によって形成される磁界の状態を変化させる補正を行う。
次に、上述の補正を実施するタイミングの例について説明する。第１には、ウエハ処理室１１０におけるウエハＷの処理を開始する前に、設定経路４０に沿った搬送モジュール２０の移動動作のみを実行する試動期間を設ける場合を例示できる。試動期間中は、設定経路４０においては、実際にウエハＷを搬送しながら搬送モジュール２０を移動させてもよい。
この場合には、前記試動期間における搬送モジュール２０の移動動作について、加速度センサ２２による指標値（加速度や角加速度）の検出を行う。補正パラメータ算出部５０２は、試動期間中に検出した指標値に基づき、既述の手法により補正パラメータを算出する。
そして搬送制御部５０１は、算出された補正パラメータに基づき、試動期間が終了し、ウエハ処理室１１０にてウエハＷの処理を行う期間である処理期間中に、既述のずれの補正が行われるように磁界の状態を変化させる補正を行う。
第２には、ウエハ処理室１１０にてウエハＷの処理を行う期間である処理期間中に、設定経路４０に沿って搬送モジュール２０を移動させる一の移動動作にて加速度センサ２２による指標値の検出を行う場合を例示できる。補正パラメータ算出部５０２は、当該一の移動動作にて検出した指標値に基づき、既述の手法により補正パラメータを算出する。このとき、複数回の移動動作にて指標値の検出を行い、これらの平均値を前記一の移動動作の指標値として採用してもよい。
補正パラメータ算出部５０２は、算出された補正パラメータに基づき、上述の一の移動動作の後に、同じ設定経路４０に沿って搬送モジュール２０を移動させる他の移動動作にて、既述のずれの補正が行われるように磁界の状態を変化させる補正を行う。
本実施の形態に係るウエハ搬送装置１０１によれば、予め設定された設定経路に沿って、より正確に搬送モジュール２０を移動させることができる。この結果、搬送モジュール２０を高速で移動させた際の、他の搬送モジュール２０や機器との接触を避けることができる。
ここで、搬送モジュール２０に対して働く力の大きさに対応する指標値として、設定経路４０に沿った方向と交差する方向へと搬送モジュール２０が移動する加速度の大きさを検出する場合に限定されない。
例えば、設定経路４０からの実際の移動経路４１のずれ幅を検出し、これを指標値としてもよい。この場合には、検出部を構成するセンサには、移動面内における搬送モジュール２０の位置を撮像するカメラや、タイル１０側から搬送モジュール２０の位置を検出するホールセンサを採用してもよい。また、レーザー光の照射位置からの距離に基づき、搬送モジュール２０の位置を検出するレーザー変位計によって検出部を構成してもよい。搬送モジュール２０の位置を検出することにより、実際の移動経路４１を特定し、設定経路４０からのずれ幅を求めることができる。
このとき搬送制御部５０１は、検出した前記ずれ幅の時間変化についての２階の時間微分値である加速度を求める。さらに、搬送制御部５０１は、この加速度に基づいて、搬送モジュール２０に対して前記交差する方向へ働く外力に対応する大きさの補正力を算出し、補正パラメータとする。そして補正パラメータ算出部５０２は、ずれ幅の取得時と比較して、モジュール側磁石２３に働く磁力が、前記ずれを相殺する方向に向けて前記補正力分だけ大きくなるように既述の補正を行う。
ここで、搬送モジュール２０は、タイル１０の移動面からの距離を変化させて浮上した状態にて移動することが可能なように構成することもできる。この場合には、既述の各種指標値の検出は、搬送モジュール２０の移動面からの距離を変化させて複数回実施するとよい。
補正パラメータ算出部５０２は、これら移動面からの距離の異なる条件下で検出された指標値の変化に基づき、予め設定された前記移動面からの距離における指標値を内挿または外挿により推定することができる。補正パラメータ算出部５０２は、この推定結果に基づいて、前記予め設定された前記移動面からの距離に応じた補正パラメータを算出することができる。
また搬送モジュール２０は、既述のようにウエハＷの搬送を行うほか、例えばウエハ処理室１１０内の交換部品など、ウエハＷとは重量が異なる搬送対象物も搬送することが可能なように構成することもできる。この場合には、既述の各種指標値の検出は、搬送モジュール２０に加える荷重を変化させて複数回実施するとよい。
補正パラメータ算出部５０２は、これら荷重の異なる条件下で検出された指標値の変化に基づき、搬送モジュール２０にて搬送される搬送対象物の重量における指標値を内挿または外挿により推定することができる。補正パラメータ算出部５０２は、この推定結果に基づいて、搬送モジュール２０にて搬送される搬送対象物の重量に応じた補正パラメータを算出することができる。
図１～図６を用いて説明した実施の形態では、ロードロック室１３０、真空搬送室１２０及びウエハ処理室１１０の床面側にタイル１０を配置し、水平な移動面上で搬送モジュール２０を磁気浮上させる構成例について説明した。但し、移動面は、水平である場合に限定されず、傾斜面や垂直面であってもよい。この場合にも、搬送モジュール２０の加速度センサ２２が、タイル１０側の移動面側コイル１１の磁界との間に働く反発力及び吸引力の少なくとも一方である磁力の作用を受け、移動面から浮遊した状態にて移動することができる。
そして、これら傾斜面や垂直面を移動する搬送モジュール２０についても、検出部による搬送モジュール２０の加速度や設定経路４０からのずれ幅などの指標値の検出、補正パラメータ算出部５０２による補正パラメータの算出、搬送制御部５０１による補正パラメータに基づき、移動面側コイル１１により形成される磁界の状態を変化させる補正を行うことが可能である。
さらにまた、本開示の技術を適用可能な搬送モジュール２０の構成は、図２、図３などに記載のものに限定されない。例えば、角板状の外観形状に替えて、円板状の外観形状を有する搬送モジュール２０を用いてもよい。
また、モジュール側磁石２３が設けられた角板状または円板状の搬送モジュール２０の本体から、側方へ向けて延在するようにフォークを設け、このフォーク上にウエハＷを保持する構成としてもよい。この場合には、ウエハ処理室１１０やロードロック室１３０内にタイル１０が設けられていなくても、フォークを進入させてウエハＷの受け渡しを行うことが可能となる。
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
Ｗ ウエハ
１０ タイル
１１ 移動面側コイル
１０１ ウエハ搬送装置
１００ ウエハ処理システム
１１０ ウエハ処理室
１２０ 真空搬送室
２０ 搬送モジュール
２２ 加速度センサ
２３ モジュール側磁石
５０１ 搬送制御部
５０２ 補正パラメータ算出部

Claims (18)

  1. 基板の処理が行われる基板処理室に対して基板を搬送する装置であって、
    外部との間での前記基板の受け渡し位置から、前記基板処理室内の前記基板の処理位置までの前記基板の搬送領域内に設けられ、磁界の状態を変化させることが可能に構成された複数の第１の磁石と、移動面とを備えた移動用タイルと、
    前記基板を保持し、前記第１の磁石の磁界との間に働く反発力及び吸引力の少なくとも一方である磁力の作用を受ける第２の磁石を備え、前記磁力を用いて前記移動面から浮遊した状態にて、前記移動面に沿って移動可能に構成された基板搬送モジュールと、
    予め設定された設定経路に沿って前記基板搬送モジュールが移動するように、前記複数の第１の磁石によって形成される磁界を制御する搬送制御部と、
    前記搬送制御部による前記磁界の制御によって前記移動面に沿って移動する前記基板搬送モジュールの実際の移動経路について、前記設定経路からのずれの大きさに対応する指標値を検出する検出部と、
    前記ずれの大きさが低減されるように、前記指標値に基づいて前記第２の磁石に作用する磁力を補正するための補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部と、を備え、
    前記搬送制御部は、その後の前記設定経路に沿った基板の搬送にて、前記補正パラメータに基づき前記磁界の状態を変化させる補正を行う、装置。
  2. 前記検出部は、基板搬送モジュールの加速度を検出するセンサにより構成され、前記指標値は、前記設定経路に沿った方向と交差する方向へと前記基板搬送モジュールが移動する加速度の大きさである、請求項１に記載の装置。
  3. 前記補正パラメータ算出部は、前記補正パラメータとして、前記加速度に基づき、前記基板搬送モジュールに対して前記交差する方向へ働く外力に対応する大きさの補正力を算出し、前記搬送制御部は、前記指標値の取得時と比較して、前記第２の磁石に働く磁力が、前記ずれを相殺する方向に向けて前記補正力分だけ大きくなるように前記補正を行う、請求項２に記載の装置。
  4. 前記検出部は、前記移動面内における前記基板搬送モジュールの位置を検出するセンサにより構成され、前記指標値は、前記設定経路からの前記移動経路のずれ幅である、請求項１に記載の装置。
  5. 前記補正パラメータ算出部は、前記補正パラメータとして、前記ずれ幅の２階の時間微分値である加速度に基づき、前記基板搬送モジュールに対して前記交差する方向へ働く外力に対応する大きさの補正力を算出し、前記搬送制御部は、前記指標値の取得時と比較して、前記第２の磁石に働く磁力が、前記ずれを相殺する方向に向けて前記補正力分だけ大きくなるように前記補正を行う、請求項４に記載の装置。
  6. 前記検出部による前記指標値の検出は、前記基板処理室にて基板の処理を開始する前に前記設定経路に沿って前記基板搬送モジュールを移動させる期間である試動期間中に実施され、
    前記搬送制御部は、前記補正パラメータに基づき、前記試動期間の後に前記基板処理室にて基板の処理を行う期間である処理期間中の前記磁界の状態を変化させる補正を行う、請求項１ないし５のいずれか一つに記載の装置。
  7. 前記検出部による前記指標値の検出は、前記基板処理室にて基板の処理を行う期間である処理期間中に、前記設定経路に沿って前記基板搬送モジュールを移動させる一の移動動作にて実施され、
    前記搬送制御部は、前記補正パラメータに基づき、前記一の移動動作の後に前記設定経路に沿って前記基板搬送モジュールを移動させる他の移動動作における前記磁界の状態を変化させる補正を行う、請求項１ないし５のいずれか一つに記載の装置。
  8. 前記基板搬送モジュールは、浮遊した状態にて移動する際の前記移動面からの距離を変化させることが可能なように構成され、
    前記指標値の検出は、前記基板搬送モジュールの前記移動面からの距離を変化させて複数回実施され、
    前記補正パラメータ算出部は、これら移動面からの距離が異なる条件下で検出された指標値に基づき、予め設定された前記移動面からの距離に対応する前記補正パラメータを算出する、請求項１ないし７のいずれか一つに記載の装置。
  9. 前記基板搬送モジュールは、前記基板とは重量が異なる搬送対象物も搬送することが可能なように構成され、
    前記指標値の検出は、前記基板搬送モジュールに加える荷重を変化させて複数回実施され、
    前記補正パラメータ算出部は、これら荷重の異なる条件下で検出された指標値に基づき、前記基板搬送モジュールにて搬送される搬送対象物の重量に対応する前記補正パラメータを算出する、請求項１ないし８のいずれか一つに記載の装置。
  10. 基板の処理が行われる基板処理室に対して基板を搬送する方法であって、
    外部との間での前記基板の受け渡し位置から、前記基板処理室内の前記基板の処理位置までの前記基板の搬送領域内に設けられ、磁界の状態を変化させることが可能に構成された複数の第１の磁石と、移動面とを備えた移動用タイルと、前記基板を保持し、前記第１の磁石の磁界との間に働く反発力及び吸引力の少なくとも一方である磁力の作用を受ける第２の磁石を備え、前記磁力を用いて前記移動面から浮遊した状態にて、前記移動面に沿って移動可能に構成された基板搬送モジュールとを用い、前記複数の第１の磁石によって形成される磁界を制御して予め設定された設定経路に沿って前記基板搬送モジュールを移動させる工程と、
    前記磁界の制御によって前記移動面に沿って移動する前記基板搬送モジュールの実際の移動経路について、前記設定経路からのずれの大きさに対応する指標値を検出する工程と、
    前記ずれの大きさが低減されるように、前記指標値に基づいて前記第２の磁石に作用する磁力を補正するための補正パラメータを算出する工程と、
    前記基板搬送モジュールを移動させる工程の後の前記設定経路に沿った基板の搬送にて、前記補正パラメータに基づき前記磁界の状態を変化させる補正を行う工程と、を含む方法。
  11. 前記指標値を検出する工程では、基板搬送モジュールの加速度を検出するセンサを用い、前記指標値として、前記設定経路に沿った方向へと前記基板搬送モジュールが移動する加速度の大きさを検出する、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記補正パラメータを算出する工程では、前記補正パラメータとして、前記加速度に基づき、前記基板搬送モジュールに対して前記交差する方向へ働く外力に対応する大きさの補正力を算出し、前記補正を行う工程では、前記指標値の取得時と比較して、前記第２の磁石に働く磁力が、前記ずれを相殺する方向に向けて前記補正力分だけ大きくなるように前記補正を行う、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記指標値を検出する工程では、前記移動面内における前記基板搬送モジュールの位置を検出するセンサを用い、前記指標値として、前記設定経路からの前記移動経路のずれ幅を検出する、請求項１０に記載の方法。
  14. 前記補正パラメータを算出する工程では、前記補正パラメータとして、前記ずれ幅の２階の時間微分値である加速度に基づき、前記基板搬送モジュールに対して前記交差する方向へ働く外力に対応する大きさの補正力を算出し、前記補正を行う工程では、前記指標値の取得時と比較して、前記第２の磁石に働く磁力が、前記ずれを相殺する方向に向けて前記補正力分だけ大きくなるように前記補正を行う、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記指標値を検出する工程は、前記基板処理室にて基板の処理を開始する前に前記設定経路に沿って前記基板搬送モジュールを移動させる期間である試動期間中に実施され、
    前記補正を行う工程は、前記試動期間の後に前記基板処理室にて基板の処理を行う期間である処理期間中の前記磁界の状態を変化させるように実施される、請求項１０ないし１４のいずれか一つに記載の方法。
  16. 前記指標値を検出する工程は、前記基板処理室にて基板の処理を行う期間である処理期間中に、前記設定経路に沿って前記基板搬送モジュールを移動させる一の移動動作にて実施され、
    前記補正を行う工程は、前記一の移動動作の後に前記設定経路に沿って前記基板搬送モジュールを移動させる他の移動動作における前記磁界の状態を変化させるように実施される、請求項１０ないし１４のいずれか一つに記載の方法。
  17. 前記基板搬送モジュールは、浮遊した状態にて移動する際の前記移動面からの距離を変化させることが可能なように構成され、
    前記指標値を検出する工程は、前記基板搬送モジュールの前記移動面からの距離を変化させて複数回実施され、
    前記補正パラメータを算出する工程は、これら移動面からの距離が異なる条件下で検出された指標値に基づき、予め設定された前記移動面からの距離に対応する前記補正パラメータを算出する、請求項１０ないし１６のいずれか一つに記載の方法。
  18. 前記基板搬送モジュールは、前記基板とは重量が異なる搬送対象物も搬送することが可能なように構成され、
    前記指標値を検出する工程は、前記基板搬送モジュールに加える荷重を変化させて複数回実施され、
    前記補正パラメータを算出する工程は、これら荷重の異なる条件下で検出された指標値に基づき、前記基板搬送モジュールにて搬送される搬送対象物の重量に対応する前記補正パラメータを算出する、請求項１０ないし１７のいずれか一つに記載の方法。
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