JP3141481B2 - ウエハ受け渡し装置、および基板の受け渡し方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ウエハやウエハキャ
リヤを載せる搬送台と半導体処理装置との間でウエハや
ウエハキャリヤなどの受け渡しを行なうウエハ受け渡し
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のウエハ受け渡し装置は、
ウエハやウエハキャリヤなどを載せる搬送台と、この搬
送台に設けられたアームとを備えている。

【０００３】この受け渡し装置は、各半導体処理装置と
の間でウエハやウエハキャリヤなどの受け渡しを行な
う。

【０００４】半導体処理装置にウエハキャリヤを渡す場
合、所定の位置に配設された搬送台上にウエハキャリヤ
が載置されるとアームが作動し、搬送台上のウエハキャ
リヤを、防振台上に載せた半導体処理装置のキャリヤテ
ーブル上に平行移動させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、防振台はエ
アサスペンションなどにより振動を吸収する台であるか
ら、例えば半導体処理装置のステージを移動させると防
振台が振動するが、このとき搬送台から防振台上に設け
られているキャリヤテーブル上にウエハキャリヤが平行
移動されると、振動により生じたキャリヤテーブルと搬
送台との段差にウエハキャリヤが突き当たり、それによ
りウエハキャリヤが破損したり、ごみが発生したり、あ
るいはキャリヤテーブルの所定位置にウエハキャリヤが
載らないために識別センサが働かなくなって、半導体処
理装置の誤作動を引き起こすといった問題があった。

【０００６】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は防振台の振動に応じて搬送台の高
さと傾きとを調節し、防振台上に設けられているキャリ
ヤテーブルと搬送台とを面一に保ち得るウエハ受け渡し
装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明のウエハ受け渡し装置は、防振台（１）に
載置された半導体処理装置にウエハを搬送するために、
上記防振台とは別個に設置された搬送台（６）を有する
ウエハ受け渡し装置において、前記半導体処理装置を載
せる防振台の振動を検出する防振台振動検出手段（３、
４、５、１０）と、前記搬送台の高さ及び傾きを調節す
る搬送台調節手段（９）と、前記防振台の振動時の変位
量に応じて前記搬送台の制御量を演算する制御量演算手
段（１１）と、前記制御量に基づいて前記搬送台調節手
段の調節量を制御する搬送台制御手段（１２）とを備え
ている。また上述の課題を解決するための、この発明の
基板受け渡し方法は、基板（ウエハ）に処理を施す処理
装置の基板保持部と基板の受け渡しを行う基板受け渡し
方法であって、基板保持部を支持する防振台（１）の変
位に応じて、基板を搬送するための搬送部（６）の高さ
及び傾きを調整するようにした。

【０００８】

【作用】防振台振動検出手段により防振台の振動を検出
し、その防振台の振動時の変位量に応じて搬送台の制御
量を制御量演算手段が演算し、その制御量に基づいて搬
送台調節手段の調節量を搬送台制御手段が制御するの
で、搬送台は防振台の振動に追従し、搬送台と防振台上
に設けられているキャリヤテーブルとが面一に保たれ
る。

【０００９】

【実施例】次に、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１０】なお、本発明は防振台の振動に応じて搬送
台の高さと傾きを調節し、搬送台と防振台上に設けられ
ているキャリヤテーブルとの面一化を行うものである
が、本実施例においては、説明の便宜上、搬送台と防振
台との面一化について述べる。

【００１１】図１は、この発明の一実施例に係るウエハ
受け渡し装置を説明するための概略構成図である。図中
１は半導体処理装置（図示せず）を載せる防振台であ
り、６はウエハやウエハキャリヤ（図示せず）などを載
せる搬送台である。

【００１２】前記半導体処理装置としては、ステッパ
（縮小投影型露光装置）等の半導体製造装置や、電子線
測長機等の半導体測定装置などがある。

【００１３】前記防振台１の下にはエアサスペンション
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ及びリニアポテンショメータ
（防振台振動検出手段）３，４，５が配設されている。
エアサスペンション２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは防振台１
を支持し、設置面から半導体処理装置へ伝わる振動を抑
える。リニアポテンショメータ３，４，５は、基準面
（無振動時の防振台１の表面）からの防振台１の高さの
変位量を電圧値に変換する。

【００１４】前記搬送台６の下にはリニアアクチュエー
タ７，８，９が配設され、搬送台６の高さ及び傾きを調
節する。

【００１５】リニアポテンショメータ３，４，５は変位
量検出回路１０に接続され、この変位量検出回路１０は
防振台１の高さの変位量を演算する。リニアポテンショ
メータ３，４，５と変位量検出回路１０とで防振台振動
検出手段を構成する。変位量検出回路１０は制御量演算
回路（制御量演算手段）１１に接続され、制御量演算回
路１１は変位量検出回路１０の演算値から搬送台６の制
御量である重心の高さ及び傾きを演算する。この制御量
演算回路１１は搬送台制御回路（搬送台制御手段）１２
に接続され、搬送台制御回路１２は搬送台６の制御量か
らリニアアクチュエータ（搬送台調節手段）７，８，９
のストローク量（調節量）を演算する。

【００１６】図２は防振台１、リニアポテンショメータ
３，４，５、搬送台６及びリニアアクチュエータ７，
８，９の位置関係を座標軸とともに示した斜視図であ
り、図３はその平面図である。

【００１７】座標軸については垂直方向にＺ軸が、水平
方向にＸ軸及びＹ軸がそれぞれ定められている。Ｘ軸及
びＹ軸は互いに直交し、Ｚ軸はＸ軸及びＹ軸のそれぞれ
と直交する。座標の原点Ｏは防振台１の短辺Ｔa2の中点
に設定され、Ｘ軸は長辺Ｎa1，Ｎa2，Ｎb1，Ｎb2と平行
の関係にあり、Ｙ軸は短辺Ｔa1，Ｔa2，Ｔb1，Ｔb2と平
行の関係にある。

【００１８】前記リニアポテンショメータ３はＸ軸上の
点ｒに、リニアポテンショメータ４，５はＹ軸に平行な
直線上の点ｓ，点ｔにそれぞれ配置されている。ここ
で、点ｒ及び点ｓの距離と、点ｒ及び点ｔの距離とを互
いに等しくすると、各点ｒ，ｓ，ｔを結ぶ直線は二等辺
三角形を構成する。

【００１９】また、二等辺三角形ｒｓｔの重心を示す点
（以下重心点という）ｐからＹ軸に平行に引いた直線と
辺ｒｔとの交点をｄとし、辺ｒｔ上の点ｄによる内分比
をｒｄ：ｄｔ＝ｌ：ｍとする。

【００２０】前記リニアアクチュエータ７はＸ軸上の点
ｕに、リニアアクチュエータ８，９はＹ軸に平行な直線
上の点ｖ，点ｗにそれぞれ配置されている。ここで、点
ｕ及び点ｖの距離と、点ｕ及び点ｗの距離とを等しくす
ると、各点ｕ，ｖ，ｗを結ぶ直線は二等辺三角形を構成
する。この二等辺三角形ｕｖｗの重心点をｑとする。

【００２１】なお、二等辺三角形ｒｓｔと二等辺三角形
ｕｖｗとは相似の関係になるように３辺の長さが定めら
れ、防振台１の短辺Ｔａ２に搬送台６の短辺Ｔｂ１を突
き合わせたとき、原点Ｏからの重心点ｐまでの距離と、
原点Ｏから重心点ｑまでの距離とは等しくなるように設
定されている。

【００２２】次に、まずこのウエハ受け渡し装置の基本
動作を説明する。

【００２３】リニアポテンショメータ３，４，５は、防
振台１の点ｒ，ｓ，ｔの基準面からの高さの変位量を電
圧値にそれぞれ変換し、変位量検出回路１０に供給す
る。変位量検出回路１０は、これらの電圧値に基づいて
防振台１の重心点ｐの高さの変位量ｐh 、Ｘ軸方向の傾
きａx 及びＹ軸方向の傾きａy を後述する方法で演算す
る。演算値ｐh ，ａx ，ａy が制御量演算回路１１に供
給されると、制御量演算回路１１は、演算値ｐh ，ａx
，ａy に基づいて搬送台６の重心点ｑの高さの制御量
ｑｈを後述する方法で演算し、搬送台制御回路１２に供
給する。

【００２４】搬送台制御回路１２は搬送台６の重心点ｑ
の高さの制御量ｑｈ、防振台１のＸ軸方向の傾きａx 及
びＹ軸方向の傾きａy からリニアアクチュエータ７，
８，９の高さ方向の制御量を求め、この制御量に応じて
リニアアクチュエータ７，８，９のそれぞれのストロー
ク量を制御して搬送台６の各点ｕ，ｖ，ｗの高さを調節
する。このようにして、搬送台６の表面の傾きと高さと
が防振台１表面の傾きと高さとに追従し、防振台１と搬
送台６とが面一になる。

【００２５】次に、上述の変位量検出回路１０、制御量
演算回路１１及び搬送台制御回路１２が実行する演算方
法を中心に、上述のウエハ受け渡し装置の動作を説明す
る。

【００２６】防振台１の点ｒ，ｓ，ｔのそれぞれの座標
をｒ（ｘr ，ｙr ），ｓ（ｘs ，ｙs ），ｔ（ｘt ，ｙ
t ）とし、各点ｒ，ｓ，ｔの高さの変位量をそれぞれｈ
r ，ｈt ，ｈs とすると、重心点ｐの高さの変位量ｐh
は

【００２７】

【数１】

【００２８】で求められ、また、二等辺三角形ｒｓｔの
重心点ｐの座標Ｐ（ｘp ，ｙp ）は、

【００２９】

【数２】

【００３０】で求められる。重心点ｐはＸ軸上にあるか
ら重心点ｐの座標Ｐ（XP，YP）は

【００３１】

【数３】

【００３２】となり、原点Ｏの座標Ｏ（XO，YO）が（0
，0 ）であるから、重心点ｐのＸ軸方向の傾きａx 、
即ち線分Ｏｐの長さと重心点ｐの高さの変位量ｐh との
比は

【００３３】

【数４】

【００３４】で求められる。同様に重心点ｐと点ｄとを
結ぶ線分ｐｄからＹ軸方向の傾きａyについて考える。
前述したように点ｄは辺ｒｔをｌ：ｍに内分する点であ
るので、点ｄの高さの変位量ｄh とその座標ｄ（xd，y
d）とはそれぞれ

【００３５】

【数５】

【００３６】で求められる。重心点ｐのＸ座標 xp と点
ｄのＸ座標 xd とが等しいことから、重心点ｐのＹ軸方
向の傾きａy は線分ｐｄの長さと、重心点ｐの高さの変
位量ｐh 及び点ｄの高さの変位量ｄh の差との比として
次式で求められる。

【００３７】

【数６】

【００３８】ここで、重心点ｐのＹ座標が0 であるか
ら、yd−ypとｄh −ｐh とはそれぞれ

【００３９】

【数７】

【００４０】となる。

【００４１】また、前述の座標軸の設定、作図条件及び
点ｐが二等辺三角形ｒｓｔの重心点であることを考慮す
ると、ｌ：ｍ＝２：１、そして点ｒのＹ座標ｙr は０で
あるので

【００４２】

【数８】

【００４３】が得られる。したがって、Ｙ軸方向の傾き
ａy は

【００４４】

【数９】

【００４５】となる。

【００４６】このようにして、リニアポテンショメータ
３，４，５が測定する３点ｒ，ｓ，ｔの高さの変位量ｈ
r ，ｈt ，ｈs と、各点ｒ，ｓ，ｔの各Ｘ座標ｘr ，ｘ
s ，ｘｔと、点ｔのＹ座標ｙt とから、変位量検出回路
１０は、防振台１の重心点ｐの高さの制御量ｐh 、Ｘ軸
方向の傾きａx 及びＹ軸方向の傾きａy を、それぞれ数
式（１）、（４）及び（９）により演算できる。

【００４７】なお、数式（４）で求められるＸ軸方向の
傾きａx は、座標設定の関係から重心点p が基準面より
低くなると、即ち重心点ｐがＺ軸の負方向へ移動すると
その符号は正となり、逆に重心点p が基準面より高くな
ると、即ち重心点ＰがＺ軸の正方向へ移動するとその符
号は負となる。

【００４８】また、数式（９）で求められるＹ軸方向の
傾きａy の符号は、点ｔと点ｓとの高さの変位量ｈt ，
ｈs の大小に応じて決まる。即ち、ｈt ＞ｈs なら正、
ｈt＜ｈs なら負となる。

【００４９】次に、搬送台６の表面と防振台１の表面と
を一致させるために、制御量演算回路１１は、二等辺三
角形ｒｓｔの重心点ｐの座標の求め方と同様に二等辺三
角形ｕｖｗの重心点ｑの座標を求め、この座標ｑ（xq，
yq）と前述した防振台１の表面のＸ軸方向の傾きａx 及
びＹ軸方向の傾きａy とにより、次式を用いて前記重心
点ｑの高さの制御量ｑh を演算する。

【００５０】

【数１０】

【００５１】ここで、重心点ｑはＸ軸上にあるからその
Ｙ座標yqは０であり、数式（１０）は

【００５２】

【数１１】

【００５３】となる。

【００５４】このように、搬送台６の高さの制御量ｑh
は、防振台１の表面のＸ軸方向の傾きａx と、重心点ｑ
のｘ座標、即ち原点Ｏからの距離との積に比例する。

【００５５】更に、このようにして求められた重心点ｑ
の高さの制御量ｑh は搬送台制御回路１２に供給され、
搬送台制御回路１２は、防振台１のＸ軸方向の傾きａx
及びＹ軸方向の傾きａy と、リニアアクチュエータ７，
８，９の搬送台６における位置、即ち各点ｕ，ｖ，ｗの
座標ｕ（xu,yu)，ｖ（xv,yv)，ｗ（xw,yw)とから、リニ
アアクチュエータ７，８，９の高さの制御量ｈu ，ｈv
，ｈw を演算する。

【００５６】即ち、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれの単
位長さ当たりの高さ方向の変位量であるＸ軸方向の傾き
ａx 、Ｙ軸方向の傾きａy を各点ｕ，ｖ，ｗと重心点ｑ
のＸ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれの距離との差に乗じ、
それらの加算値に基準の高さとして前記重心点ｑの高さ
の制御量ｑh を加算することにより、各点ｕ，ｖ，ｗの
高さの制御量ｈu ，ｈv ，ｈw は次式によって求められ
る。

【００５７】

【数１２】

【００５８】ここで、重心点ｑ及び点ｕのＹ座標ｙq ，
ｙu がそれぞれ０であるから、結局高さの制御量ｈu ，
ｈv ，ｈw は

【００５９】

【数１３】

【００６０】となる。

【００６１】次に、具体例として、防振台１の短辺Ｔａ
１が下がり、防振台１の重心点ｐがＺ軸の負の方向に変
位量ｐh だけ変位した場合、各点ｕ，ｖ，ｗの高さの制
御量ｈu ，ｈv ，ｈw の演算について、数式（１３）を
参照して説明する。

【００６２】前述した座標の設定により、数式（４）で
求められるＸ軸方向の傾きａx の符号は正になり、その
結果搬送台６の高さの制御量ｑh は数式（１１）により
Ｚ軸の正の方向に変位する。

【００６３】この制御量ｑh は原点Ｏからの距離に比例
して、搬送台６が防振台１に接近するほど小さくなり、
搬送台６の短辺Ｔb1が防振台６に当接したときに、防振
台１の重心点ｐの高さの変位量ｐh と等しくなる。

【００６４】次に、点ｕがＸ軸上にあることを考慮する
と、点ｕの制御量ｈu は搬送台６の傾きを決める基準と
なる重心点ｑの高さの制御量ｑh （以下ｑh という）を
防振台１のＸ軸方向の傾きａx と重心点ｑ及び点ｕのＸ
座標の差との乗算値、即ちａX （ｘu −ｘｑ）で補正し
て求められる。このときｘu ＜ｘｑであるからａX （ｘ
u −ｘｑ）は負の数となり、制御量ｈu はｑh からａX
（ｘu −ｘｑ）を減じた値となる。

【００６５】点v の制御量ｈv を求めるには、先ずｑh
を傾きａx と重心点ｑ及び点v のＸ座標の差との乗算
値、即ちａX （ｘv −ｘｑ）で補正する。このときｘq
＜ｘvであるからａX （ｘv −ｘｑ）は正の数となりｑh
にａX （ｘu −ｘｑ）だけ加える。

【００６６】更に、防振台１のＹ軸方向の傾きａy と点
v の重心点ｑからのＹ方向の距離との乗算値、即ちａy
・y ｖで補正する。Ｙ軸方向の傾きａy は数式（９）で
求まるから、ｈt ＞ｈs ならば正の数となり、ａy ・y
ｖが負の数となり、ｑh からａy ・y ｖだけ減じた値と
なる。逆にｈt ＜ｈs ならば傾きａy は負の数となり、
ａy ・y ｖが正の数となり、ｑh にａy ・y ｖだけ加え
る。

【００６７】同様に、点w の制御量ｈw を求めるには、
ｑh を傾きａx と重心ｑ及び点w のＸ座標との差との乗
算値、即ちａX （ｘw −ｘｑ）で補正する。このときｘ
q ＜ｘw であるから、ａX （ｘw −ｘｑ）は正の数とな
り、ｑh にａX （ｘw −ｘｑ）だけ加える。

【００６８】更に、ｑh をＹ軸方向の傾きａy と点w の
重心点ｑからのＹ方向の差との乗算値、即ちａy ・y w
で補正する。Ｙ軸方向の傾きａy はｈt ＞ｈs ならば正
の数となり、ａy ・y w が正の数となり、ｑh からａy
・y w だけ加える。逆に、ｈt ＜ｈs ならば傾きａy は
負の数となり、ａy ・y w が負の数となり、ｑh からａ
y ・y w だけ減ずる。

【００６９】このようにして、防振台１の短辺Ｔa1が下
がっているときは、まず搬送台６の重心点ｑを搬送台６
の原点Ｏからの距離に比例して数式（１１）で求めた量
ｇhだけＺ軸の正の方向に移動させ、即ちまずｑh を求
め、次に搬送台６の表面の傾きを防振台１の表面の傾き
に一致させるため、数式（１３）によりｑh に基づいて
各点ｕ，ｖ，ｗの高さ方向の制御量ｈu ，ｈv ，ｈw を
演算する。

【００７０】即ち、点ｕの制御量ｈu はＸ軸方向の傾き
ａx の重心点ｑから点u までの距離に比例した量だけｑ
h より下げ、点ｖ，ｗの制御量ｈv ，ｈw は傾きａx の
重心点ｑからそれぞれ点v,ｗまでの距離に比例した量だ
けｑh より上げる。更に点ｖ，ｗのＹ軸方向の傾きａy
に関しては、防振台１の点ｔが点s より高い場合は、点
ｗの制御量ｈw はＹ軸方向の傾きａy の重心点ｑから点
w までの距離に比例した量だけｑh より上げ、点ｖの制
御量ｈv は点v の傾きａy の重心点ｑから点vまでの距
離に比例した量だけ下げる。防振台１の点s が点ｔより
高い場合はこの逆となる。

【００７１】そして、搬送台６が防振台１に近接したと
き、ｑh 、即ち搬送台６の重心点ｑの高さの制御量ｑh
は防振台１の重心点ｐの高さの変位量ｐh と等しくなる
とともに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の傾きも一致する。

【００７２】このようにして、搬送台制御回路１２は数
式（１３）で逐次得られる制御量ｈu ，ｈv ，ｈw に応
じてリニアアクチュエータ７，８，９のストローク量を
制御して、搬送台６と防振台１とを面一にする。

【００７３】逆に、防振台１の短辺Ｔa1が上がり、防振
台１の重心点ｐがＺ軸の正の方向に変位した場合も、同
様に制御量ｈu ，ｈv ，ｈw は、ｑh を防振台１のＸ軸
方向の傾きａx 及びＹ軸方向の傾きａy と重心点ｑ及び
各点ｕ，ｖ，ｗの距離の乗算値とから補正して演算さ
れ、この制御量ｈu ，ｈv ，ｈw に応じてリニアアクチ
ュエータ７，８，９のストローク量を逐次制御して、搬
送台６が防振台１に当接したとき両表面を単一平面に形
成する。

【００７４】このようにして、振動による防振台１の表
面の傾きと高さに搬送台６の表面の傾きと高さが追従
し、防振台１と搬送台６が近接したときに防振台１と搬
送台６とが面一になるので、当然、防振台１上に設けら
れているキャリヤテーブルと搬送台６とを面一にするこ
とも可能で、ウエハやウエハキャリアを平行移動によっ
てスムースに受け渡しを行なうことができ、搬送台６と
防振台１上に設けられているキャリヤテーブルとの段差
によるウエハの損傷、ウエハの落下によるごみの発生も
なく、またウエハが所定の位置から外れることにより発
生する誤動作も防止できる。更に、防振台１の振動に搬
送台６が追従して防振台１上に設けられているキャリヤ
テーブルと搬送台６とが面一になるので、防振台１の振
動が所定のレベルまで減衰するまで待機する必要がな
く、ウエハ処理時間を短縮でき、処理能力が向上する。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明のウエハ受
け渡し装置によれば、防振台の振動に応じて搬送台の高
さ及び傾きが調節され、防振台上に設けられているキャ
リヤテーブルと搬送台とが面一になるように制御される
ので、搬送台と防振台上に設けられているキャリヤテー
ブルとの間のウエハの受け渡しを平行移動によってスム
ースに行なうことができ、その結果ウエハの損傷やごみ
の発生を防ぐことができるとともに、防振台の振動がお
さまるのを待たずにウエハの受け渡しができ、ウエハ処
理時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例に係るウエハ受け渡
し装置を説明するための概略構成図である。

【図２】図２は防振台、リニアポテンショメータ、搬送
台及びリニアアクチュエータの位置関係を座標軸ととも
に示した斜視図である。

【図３】図３はその平面図である。

【符号の説明】

１…防振台 ３，４，５…リニアポテンショメータ ６…搬送台 ７，８，９…リニアアクチュエータ １０…変位量検出回路 １１…制御量演算回路 １２…搬送台制御回路

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】防振台に載置された半導体処理装置にウエ
   ハを搬送するために、上記防振台とは別個に設置された
   搬送台を有するウエハ受け渡し装置において、 前記半導体処理装置を載せる防振台の振動を検出する防
   振台振動検出手段と、 前記搬送台の高さ及び傾きを調節する搬送台調節手段
   と、 前記防振台の振動時の変位量に応じて前記搬送台の制御
   量を演算する制御量演算手段と、 前記制御量に基づいて前記搬送台調節手段の調節量を制
   御する搬送台制御手段と、 を備えていることを特徴とするウエハ受け渡し装置。
2. 【請求項２】基板に処理を施す処理装置の基板保持部と
   前記基板の受け渡しを行う基板受け渡し方法であって、 前記基板保持部を支持する防振台の変位に応じて、前記
   基板を搬送するための搬送部の高さ及び傾きを調整する
   ことを特徴とする基板受け渡し方法。
3. 【請求項３】前記搬送部の高さと傾きの調整を、前記防
   振台の変位に追従させること特徴とする請求項２に記載
   の方法。
4. 【請求項４】前記防振台の変位を検出し、その検出結果
   に基づいて前記搬送部の高さ及び傾きを調整することを
   特徴とする請求項２または３に記載の方法。
5. 【請求項５】前記搬送部は、前記防振台とは別個に支持
   されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか
   一項に記載の方法。
6. 【請求項６】前記基板処理装置は、露光装置であること
   を特徴とする請求項２に記載の方法。
7. 【請求項７】前記基板処理装置は、測定装置であること
   を特徴とする請求項２に記載の方法。