JP2898587B2 - 半導体製造装置の移載機のティーチング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置及
び半導体製造装置において半導体ウェーハ等の基板を搬
送処理する移載機に関し、特に、移載機の動作をティー
チングする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば図５に示すように、半導体製造装
置では、多数枚のウェーハ１をボート２に装填して反応
炉（図示せず）内に装填し、これらウェーハ１に成膜や
アニール等の所定の処理を施している。そして、このよ
うな処理を施されるウェーハ１やこのような処理が施さ
れたウェーハ１はカセット３に収容され、これらウェー
ハ１は移載機４によってボート２とカセット３との間で
搬送される。なお、図示の移載機４は５本のツィーザ５
を有しており、５枚のウェーハ１をまとめて搬送処理す
る。また、カセット３はカセット棚６に納められてお
り、処理済のウェーハ１が納められたカセット３は図外
の搬送装置によって新たなカセットと交換される。

【０００３】上記した移載機４はコントローラ７の制御
に基づいてウェーハ１の搬送処理を行い、この搬送処理
を詳述すると下記の通りである。まず、移載機４がカセ
ット３に納められたウェーハ１をツィーザ５で掬い上げ
た後、移載機４がボート２側へ移動するとともにツィー
ザ５をボート２に対向させ、ボート２のウェーハ挿填用
溝にウェーハ１を装填する。そして、ボート２に装填し
たウェーハ１に所定の処理が施された後、移載機４がボ
ート２に挿填されているウェーハ１をツィーザ５で掬い
上げ、移載機４がカセット３側へ移動するとともに回転
してツィーザ５をカセット３に対向させ、カセット３の
ウェーハ挿填用溝にウェーハ１を装填する。

【０００４】ここで、上記のような搬送処理において
は、ウェーハ１をウェーハ挿填用溝に正確に挿填する必
要がある。すなわち、ボート２への挿填を例にとると、
図６に示すように、ボート２の柱部２ａに設けた挿填用
溝８に対して、ツィーザ５（移載機４）によってウェー
ハ１を、前後方向（Ｘ軸方向）、左右方向（Ｙ軸方
向）、上下方向（Ｚ軸方向）で正確に位置決めして挿填
する必要がある。このため、実際の搬送処理（実プロセ
ス）に先立って、移載機４の動作をティーチングし、実
プロセスにおける搬送処理では、移載機４によってウェ
ーハ１が正確に位置決めして挿填用溝８に挿填されるよ
うにしている。

【０００５】このような移載機４のティーチングは、従
来では下記のように作業者の感覚に依存した作業によっ
て行われていた。まず、実プロセスに対する前処理とし
て、移載機４を作業者が手動操作してウェーハ１を搬送
し、その移動距離を移載機４の駆動モータが発生するパ
ルス数でカウントする。そして、ウェーハ１が挿填用溝
８内で、前後方向、左右方向、上下方向で適切な位置に
搬送されたことを作業者が目視で確認する。すなわち、
図７の（ａ）に示すように、ウェーハ１の左右のボート
柱２ａに対するスキ間（クリアランス）を目視確認し、
同図の（ｂ）に示すように、ウェーハ１のボート柱２ａ
に対する上下方向でのスキ間（クリアランス）を目視確
認し、同図の（ｃ）に示すように、ウェーハ１の奥のボ
ート柱２ａに対するスキ間（クリアランス）を目視確認
する。

【０００６】そして、上記の各スキ間が所定の間隔とな
ったところで、移載機４の移動距離パルス数をメモリに
記憶させて前処理を終了する。この後、実プロセスで
は、上記メモリに記憶させたパルス数を用いて移載機４
を動作させ、ウェーハ１を前後方向、左右方向、上下方
向で適切なクリアランスをもった状態でボート２の挿填
用溝８に挿填する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のティー
チング方法にあっては、作業者がウエーハ１の各クリア
ランスを目視確認しつつ移載機４を操作して、ウェーハ
１をボート柱２ａに対して所定のクリアランスをもった
位置へ搬送させなければならないため、作業者に高度な
熟練が要求されるという問題があった。そして、このよ
うな煩雑な作業を行わなければならないため、如何に熟
練した作業者と言えども、ティーチング作業にかなりの
時間を費やさなければならず、また、各半導体製造装置
毎に一定した精度でティーチング作業を行うことができ
ないという問題があった。

【０００８】本発明は上記従来の事情に鑑みなされたも
ので、ティーチング方法を実施するに際して用いて好適
な冶具を用いることにより、作業者の高度な熟練を必要
とせず、常に一定の精度をもって迅速に作業を行うこと
ができる移載機のティーチング方法を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載した移載機のティーチング方法は、
移載機によって半導体製造装置の所定の基板挿填位置へ
処理対象の基板（ウエーハ）を搬送処理するに際して、
当該移載機のポジションデータを予め記憶手段に格納さ
せるティーチング方法において、円板部と当該円板部の
中心に立設されたピンとを石英によって製作した冶具を
基板挿填位置に所定のクリアランスをもって設置し、検
知手段が当該円板部のエッジを検出し当該ピンに基づい
て当該冶具の中心位置を検知してポジションデータを取
得することにより移載機のポジションデータを記憶手段
に格納した後、実プロセスにおいて、前記記憶手段に格
納したポジションデータに基づいて移載機を動作させて
前記基板挿填位置に対する処理対象の基板の搬送処理を
行うことを特徴とする。

【００１０】また、請求項２に記載した移載機のティー
チング方法は、請求項１の方法と同様な処理を行うが、
円板部と当該円板部の中心からずれた位置に立設された
ピンとを石英によって製作した冶具を用い、当該冶具を
前記基板挿填位置に所定のクリアランスをもって設置
し、検知手段が当該円板部のエッジを検出し当該ピンに
基づいて当該冶具の位置を検知してポジションデータを
取得することにより移載機のポジションデータを記憶手
段に格納する。

【００１１】これら本発明に係る移載機のティーチング
方法によると、検知手段がピン及び円板部のエッジを検
知することにより容易且つ確実に冶具の位置を検知する
ことができ、また、当該冶具が石英によって製作されて
いるため、このようなティーチング作業を行っても半導
体プロセスの清浄な状態を維持することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】まず、本発明の一実施例に係る半
導体製造装置を図面を参照して説明する。なお、前述し
た従来例と同一部分には同一符号を付して説明する。図
１に示すように、本実施例の半導体製造装置は、反応室
内で所定の処理を施すために多数枚のウェーハ１が挿填
されるボート２と、処理済或いは未処理のウェーハ１を
複数枚収容するカセット３と、ボート２とカセット３と
の間でウエーハ１を５枚ずつ搬送する移載機４と、移載
機４によるウエーハ１の搬送処理を制御するコントロー
ラ７と、を備えている。なお、カセット３は半導体製造
装置に備えられたカセット棚６に載置され、移載機４に
は５本のツィーザ５が備えられている。

【００１３】本実施例の半導体製造装置では、移載機４
の前面部（ツィーザ５の近傍）に検知手段１０が設けら
れており、この検知手段１０で検出された位置データは
アナログ／デジタル変換器１１を介して外部端末（Ｐ
Ｃ）１２に入力される。検知手段１０は後述（図３）す
るように検出用基板（本実施例では冶具２１）の位置を
光学的に検知するセンサであり、この検知情報がポジシ
ョンデータとして外部端末１２へ出力される。また、こ
の半導体製造装置には外部端末１２とコントローラ７と
の間の通信を司る通信制御手段１３が備えられており、
この通信制御手段１３を介して、外部端末１２からの動
作命令がコントローラ７に入力されるとともに、コント
ローラ７で得られたステータスやエンコーダ値が外部端
末１２に入力される。このエンコーダ値は移載機４の駆
動モータが発生するパルス数であり、これによって移載
機４の移動距離（すなわち、ツィーザ５の移動距離）を
検出しつつ動作制御を行うことができる。

【００１４】外部端末１２にはメモリ１４が備えられて
おり、検知手段１０から入力されたポジションデータ及
びコントローラ７から入力されたエンコーダ値がメモリ
１４に格納される。これらポジションデータ及びエンコ
ーダ値は後述するように移載機４の動作を制御するため
のデータであり、実プロセスにおけるウエーハ１の搬送
処理においては、外部端末１２及びコントローラ７はメ
モリ１４に格納されたデータに基づいて移載機４を動作
させる。

【００１５】このポジションデータを得るために、実プ
ロセスに先立って行われるティーチング操作では、処理
対象のウエーハ１に代えて図２に示す冶具２１が用いら
れる。この冶具２１は、ウエーハ１と同一の形状で且つ
同一の大きさの円板部２１ａと、円板部２１ａの中心位
置に立設された円柱状のピン２１ｂとから構成されてお
り、全体として石英によって作成されている。なお、こ
のように冶具２１をボート２と同じ石英で作成すること
によって、ティーチング操作に際してボート２を汚染し
てしまうことはなく、半導体製造プロセスを清浄な状態
に維持することができるとともに、清浄さを保持するた
めの洗浄処理も既存の設備によって容易に行うことがで
きる。

【００１６】上記構成の半導体製造装置では下記のよう
にしてティーチング操作がなされ、その後に実プロセス
の搬送処理がなされる。まず、ティーチング操作におい
て、作業者が冶具２１をボート２に挿填し、図７に示し
たように、冶具２１の左右のボート柱２ａに対するスキ
間（クリアランス）、冶具２１のボート柱２ａに対する
上下方向でのスキ間（クリアランス）、冶具２１の奥の
ボート柱２ａに対するスキ間（クリアランス）を所定の
間隔となるように調整する。そして、移載機４を動作の
基準位置となるホームポジションに固定した状態で、所
定のクリアランスをもってボート２に挿填された冶具２
１の位置を検知手段１０で検知し、この検知処理におい
て得られるポジションデータをメモリ１４に格納する。

【００１７】すなわち、図３の（ａ）に示すように、検
知手段１０からレーザ光ＲをＹ軸方向（左右方向）へ旋
回照射して、反射光の有無からピン２１ｂの左右両端を
検知し、その二等分位置（すなわち、冶具２１のセン
タ）を冶具２１のＹ軸方向の位置として検出する。ま
た、同図の（ｂ）に示すように、検知手段１０からレー
ザ光ＲをＺ軸方向（上下方向）へ上下動照射して反射光
の有無から円板部２１ａのエッジを検知し、その位置を
冶具２１のＺ軸方向の位置として検出する。また、同図
の（ｃ）に示すように、検知手段１０がピン２１ｂから
の反射光に基づいてピン２１ｂ（すなわち、冶具２１の
センタ）のＸ軸方向（前後方向）の位置（すなわち、冶
具２１のセンタと移載機４との距離）を検出する。

【００１８】上記の検知処理において、本実施例では検
知手段１０として発光素子と光位置検出素子（ＰＳＤ）
を組み合わせて構成した光学式変位センサを用いてお
り、特に上記のＸ軸方向の距離は三角測量法を応用した
方法で検出している。このセンサによる検知処理を更に
詳しく説明すると、発光ダイオードや半導体レーザ等か
ら成る発光素子の光を投光レンズで集光して冶具２１に
照射し、冶具２１から拡散反射された光の一部を受光レ
ンズを通して光位置検出素子上に集光させ、この集光さ
れた光の有無によりＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置を検
知するとともに、集光された光のスポット位置に基づい
てＸ軸方向の距離を検知する。

【００１９】すなわち、センサ１０と冶具２１との距離
に応じて集光された反射光の光位置検出素子が形成され
たスポットの位置に応じた電圧を出力し、この出力電圧
値に基づいてＸ軸方向の距離が検知される。このよう
に、センサ１０全体としてはＹ軸方向及びＺ軸方向の位
置並びにＸ軸方向の距離を検知する３つの機能を備えて
いる。なお、上記の検知処理は移載機４及びツィーザ５
をホームポジションに設置した状態で行われるが、セン
サ１０とツィーザ５の先端とは予め位置関係が測定さ
れ、センサ１０で得たポジションデータによって動作制
御しても、ツィーザ５の位置を実プロセスにおいて正確
に制御することができる。

【００２０】したがって、所定のクリアランスをもった
適切な状態で冶具２１（すなわち、ウエーハ１）をボー
ト２に挿填することができるポジションデータがメモリ
１４に格納される。この後、実プロセスでは、メモリ１
４に記憶させたポジションデータをコントローラ７に出
力し、移載機４を動作させると、ウェーハ１は前後方
向、左右方向、上下方向で適切なクリアランスをもった
状態でボート２の挿填用溝８に挿填される。なお、本実
施例では移載機４の５本のツィーザ５によってウエーハ
１が５枚ずつ搬送処理されて、ボート２に所定のクリア
ランスをもって挿填される。

【００２１】ここで、冶具２１の円板部２１ａの中心位
置は、立設されたピン２１ｂにより、光学的な手法によ
って容易且つ正確に検知することができる。しかしなが
ら、本実施例の半導体製造装置のようにボート２が柱２
ａを立設した形式であるときには、検知手段１０によっ
てボート柱２ａとピン２１ｂとを区別して検知し得ない
場合が生ずる。そこで、図４に示すように、円板部２１
ａにボート柱２１ａを隠すようにフィン２１ｃを立設す
れば、検知手段１０でレーザ光によりピン２１ｂを確実
に検知することができ、このような不具合を回避するこ
とができる。

【００２２】なお、図８に示すように、ピン２１ｂを円
板部２１ａの中心からずらせた位置に立設することも可
能であり、この場合には、冶具２１の位置を正確に検出
するために、冶具２１をボート２に対してピン２１ｂが
常に同じ位置になるように挿填し、更に、円板部２１ａ
の中心とピン２１ｂとのずれ量ａから検出したＸ軸方向
及びＹ方向の位置を補正する必要がある。

【００２３】また、上記の実施例はボート２側でのウエ
ーハ搬送処理のティーチングを例にとって説明したが、
本発明はカセット３へのウエーハ搬送処理についてのテ
ィーチングにも勿論適用することができる。

【００２４】また、上記の実施例は５枚のウエーハ１を
同時に搬送する移載機４を例にとって説明したが、移載
機によるウエーハの搬送枚数には特に限定はない。ま
た、本発明では検知手段１０として種々な光学的センサ
を用いることができ、例えば、冶具やウエーハを画像と
して検知してその位置を検出するセンサを用いることも
できる。更に、検知手段１０としては光学的なセンサ以
外にも、例えば、超音波を対象物に発射してその反射波
が戻ってくるまでの時間から距離を検出する超音波セン
サを用いることも可能であり、要は、冶具やウエーハの
位置を検知し得るものであれば特にその方式に限定はな
い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
検出用冶具をボートやカセットに所定のクリアランスを
もって設置し、この検出用冶具を検知手段により検知
し、これによって、移載機のポジションデータを取得し
て記憶手段に格納するようにしたため、作業者の感覚に
依存した作業が大幅に減少し、高度な熟練度を有しない
作業者によっても、移載機のティーチング作業を常に一
定した精度で迅速に行うことができる。したがって、実
プロセスを早期に実施することができ、半導体製造装置
の稼働効率を向上させることができるとともに、実プロ
セスでの基板搬送処理を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る半導体製造装置の構
成図である。

【図２】 本発明のティーチング操作に用いる冶具の一
例を示す斜視図である。

【図３】 検知手段による冶具位置の検知方法を説明す
る概念図である。

【図４】 本発明のティーチング操作に用いる冶具の他
の一例を示す平面図である。

【図５】 従来例に係る半導体製造装置の構成図であ
る。

【図６】 ウエーハの位置決めを説明する概念図であ
る。

【図７】 目視によるウエーハ位置の検知方法を説明す
る概念図である。

【図８】 本発明のティーチング操作に用いる冶具の他
の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ ウエーハ、 ２ ボート、 ３ カセット、 ４ 移載機、 ５ ツィーザ、 ７ コントローラ、 ８ ウエーハ挿填溝、 １０ 検知手段、 １２ 外部端末、 １４ メモリ、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B25J 9/22 B65G 49/07 G05B 19/42 H01L 21/68

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移載機によって半導体製造装置の所定の
   基板挿填位置へ処理対象の基板を搬送処理するに際し
   て、当該移載機のポジションデータを予め記憶手段に格
   納させるティーチング方法において、 円板部と当該円板部の中心に立設されたピンとを石英に
   よって製作した冶具を前記基板挿填位置に所定のクリア
   ランスをもって設置し、検知手段が当該円板部のエッジ
   を検出し当該ピンに基づいて当該冶具の中心位置を検知
   してポジションデータを取得することにより移載機のポ
   ジションデータを記憶手段に格納した後、 実プロセスにおいて、前記記憶手段に格納したポジショ
   ンデータに基づいて移載機を動作させて前記基板挿填位
   置に対する処理対象の基板の搬送処理を行うことを特徴
   とする半導体製造装置における移載機のティーチング方
   法。
2. 【請求項２】 移載機によって半導体製造装置の所定の
   基板挿填位置へ処理対象の基板を搬送処理するに際し
   て、当該移載機のポジションデータを予め記憶手段に格
   納させるティーチング方法において、 円板部と当該円板部の中心からずれた位置に立設された
   ピンとを石英によって製作した冶具を前記基板挿填位置
   に所定のクリアランスをもって設置し、検知手段が当該
   円板部のエッジを検出し当該ピンに基づいて当該冶具の
   位置を検知してポジションデータを取得することにより
   移載機のポジションデータを記憶手段に格納した後、 実プロセスにおいて、前記記憶手段に格納したポジショ
   ンデータに基づいて移載機を動作させて前記基板挿填位
   置に対する処理対象の基板の搬送処理を行うことを特徴
   とする半導体製造装置における移載機のティーチング方
   法。