JP3953751B2

JP3953751B2 - ウェーハマッピング装置

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Publication number: JP3953751B2
Application number: JP2001158458A
Authority: JP
Inventors: 宏五十嵐; 勉岡部; 俊彦宮嶋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2021-05-28
Also published as: TWI226099B; TW200409266A; JP2002353293A; TWI256100B; TW200409275A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体、電子部品関連製品、光ディスク等の製造プロセスで半導体ウェーハを保管するクリーンボックスにおいて、その内部に設けられた各棚上のウェーハの有無を検出するウェーハマッピング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高清浄度を必要とする半導体デバイス等に用いられるウェーハの製造工程では工場全体をクリーンルーム化せずに各処理装置に高清浄度に保ったミニエンバイロンメント（微小環境）空間を確保する手段がとられている。具体的には工場全体の清浄度を上げずに製造工程内における各処理装置（クリーン装置）内およびその間の移動中における保管用容器（以下、ポッドと呼ぶ）内のみを高清浄度に保つことで、工場全体をクリーンルーム化した場合と同じ効果を得て設備投資や維持費を削減して効率的な生産工程を実現するものである。
【０００３】
上記工程では、ウェーハはポッド内部に設けられたウェーハを格納する複数の段を有する棚において一のウェーハに一の段が割り当てられる状態で格納された状態でポッドと共に各処理装置を移動する。しかし、各処理工程において、ウェーハがその処理後に所定の規格を満足しない場合があり、そのウェーハはポッドから除去される。従って、製造開始当初ウェーハが満たされていたウェーハ格納棚は、各処理工程を経る毎にウェーハの欠落を生じる。
【０００４】
この技術分野において処理装置はロボットによる自動化がほぼ実現されているので、前記のようなウェーハの欠落が生じている場合には、その欠落が検出されずに存在しないウェーハを搬送するべくウエア搬送ロボットが動作するとすればそのプロセスが無駄となる。更にその無駄なプロセスの積重ねで生産量は低下する。そこで、ポッド内のどの格納棚にウェーハが格納されているかをそれぞれの処理装置において検出すること（以下、マッピングと呼ぶ）が必要となる。以下、このマッピングにつき、図７乃至図９を用いて説明する。
【０００５】
図１は半導体ウェーハ処理装置５０の全体を示している。半導体ウェーハ処理装置５０は、主にロードポート部５１とミニエンバイロンメント５２とから構成され、それぞれ仕切り５５とカバー５８により区画されている。ロードポート部５１上には、半導体ウェーハ（以下、ウェーハと呼ぶ）の保管用容器たるポッド２が台５３上に据え付けられる。ミニエンバイロンメント５２の内部はウェーハ１を処理する為に高清浄度に保たれている。ミニエンバイロンメント５２内にはロボットアーム５４が設けられていて、ウェーハ１の搬送を行う。また、ポッド２は被処理物たる半導体ウェーハ１を内部に収めるための空間を有し、いずれか一面に開口部を有する箱状の本体部と、該開口部を密閉するための蓋４とを備えている。本体部２ａの内部にはウェーハ１を重ねる為の複数の段を有する棚が配置されていてウェーハ１同士が一定の間隔をもつように格段に載置されている。
【０００６】
ロードポート部５１側のミニエンバイロンメント５２にはミニエンバイロンメント開口部１０が設けられている。開口部１０は、ポッド２がミニエンバイロンメント開口部１０に近接するようにロードポート部５１上で配置された際にポッド２の開口部と対向するようにミニエンバイロンメント５２に配置されている。ミニエンバイロンメント５２には内側のミニエンバイロンメント開口部１０付近にはオープナ３が設けられている。
【０００７】
図７は従来の装置におけるオープナ３部分を拡大した図である。オ−プナ３はドア６とドアアーム４２とを備えている。ドア６には穴を有する固定部材４６が取り付けられていて、この穴にドアアーム４２の一端に設けられた棒が回動可能な状態で貫通することで固定されている。ドアアーム４２の他端にも穴があいていて、エアー駆動式のシリンダ３１の一部であるロッド３７の先端にある穴とが共に枢軸４０により結合されていることで回転可能に支持されている。ドアアーム４２の該一端と該他端との間には貫通穴が設けられていて、この穴とオープナ３を昇降させる可動部５６の支持部材６０に固定される固定部材３９の穴とを一のピンが貫通することで支点４１を構成している。従って、シリンダ３１の駆動によるロッド３７の伸縮でドアアーム４２は支点４１を中心に回動可能である。ドアアーム４２の支点４１は昇降が可能な可動部５６に設けられる支持部材６０に固定されている。ドア６は保持ポート１１ａおよび１１ｂを有していて、ポッド２の蓋４を真空吸着で保持できる。
【０００８】
従って、ウェーハ１の処理を行う際には、まずポッド２をミニエンバイロンメント開口部１０に近接するように台５３上に配置して、ドア６により蓋４を保持する。そしてシリンダ３１のロッドを縮めるとドアアーム４２が支点４１を中心にミニエンバイロンメント開口部１０から離れるように移動する。この動作によりドア６は蓋４とともに回動して蓋４をポッド２から取り外す。その後、可動部５６を下降させて蓋４を所定の待避位置まで搬送する。
【０００９】
マッピングでは検出器がウェーハ１が重ねられている方向に沿ってスイープしながら各棚を少なくとも１度スキャンしてウェーハ１のマッピングを行うことが必要となる。ウェーハ１をマッピングするためのこのスイープ動作を行うためにはいろいろな方法が考えられる。たとえば、ロボットアーム５４の一部に検出器を設けてこのロボットアーム５４によりマッピングをする方法がとる方法がある。しかし、ロボットのアーム５４は本来ウェーハ１の搬送を行う為に用意している装置であって、ロボットアーム５４がマッピングを行うとすればそのマッピングの際はロボットアーム５４はウェーハ１の搬送作業を行うことができないので、生産量が低下する欠点がある。
【００１０】
また別の方法としては、ポッド２の蓋４の開閉装置の一部に検出器を設けて蓋４の開封時にその検出器でウェーハ１をマッピングする方法がある。図７はこの方法を採用した装置を示した図である。この装置では、ドア６の周囲を囲むように配置される枠部材から構成されるマッピングフレーム５が設けられる。マッピングフレーム５の上部には一対の棒状体１３ａおよび１３ｂが設けられていて、この棒状体１３ａおよび１３ｂのそれぞれの先端には透過式センサ９ａおよび９ｂからなる一対の透過式センサ９が取り付けられている。図８はこの装置のマッピングフレーム５を上側からみた図である。この図に示すように、この棒状体１３ａおよび１３ｂはそれぞれ一端がマッピングフレーム５上の軸３６ａおよぶ３６ｂまわりに回動可能に固定されていて、同じくマッピングフレーム５に配置されているシリンダ３４ａおよび３４ｂによって回転してマッピングフレーム５からポッド２の内部に向かって突出するように展開可能である。つまり、棒状体１３ａおよび１３ｂは通常は１３ｃおよび１３ｄで示すようにマッピングフレーム５に沿った状態で収納されていて、マッピングを行う際にはシリンダ３４ａおよびシリンダ３４ｂにより９ａおよび９ｂのように展開した状態となる。棒状体１３ａおよび１３ｂはマッピングフレーム５から突出するように展開した状態の時、透過式センサ９ａおよび９ｂがウェーハ１を間に挟むように対向するような位置関係で取り付けられている。またマッピングフレーム５はドア６と共に昇降するように可動部５６に取り付けられている一方、ドア６と別に昇降可能な様に別のシリンダ４３のロッドにも支えられている。
【００１１】
図９を参照して上記従来の装置を用いたマッピングについて説明する。この装置でマッピングを実施するには、ポッド２をミニエンバイロンメント開口部１０に近接するように台５３上に配置して、ドア６により蓋４を保持する。そしてシリンダ３１のロッドを縮めるとドアアーム４２が支点４１を中心にミニエンバイロンメント開口部１０から離れるように移動する。するとドア６が蓋４とともに回動して蓋４をポッド２から取り外す。ここで、透過式センサ９ａおよび９ｂが展開した際にポッド２の内部に挿入可能となる地点までシリンダ３２のロッドを縮めてマッピングフレーム５を下降させる。所定の位置までマッピングフレームが下降した後にシリンダ３４ａおよびシリンダ３４ｂとを作動させて透過式センサ９ａおよび９ｂを展開させる。すると透過式センサ９ａおよび９ｂはポッド２の内部に挿入された状態となる。この状態では図８に示すように、ウェーハ１をウェーハ１の面に垂直な外方向から見た場合に透過式センサ９ａと透過式センサ９ｂとの間にウェーハ１が挟まれているような位置関係となっている。ここで、可動部５６を下降させるとマッピングフレーム５がドア６と共に下降し、ウェーハ１が重ねられている方向にそって透過式センサ９ａと９ｂとがスウィープしながら棚の各段をスキャンしてウェーハ１の有無を確認することができる。
【００１２】
なお、ドア６が蓋４を保持した状態で可動部５６により昇降すること無く、ドア６が蓋４を保持した状態で開口部１０からリニアにすなわち水平方向直線的にポッド２から蓋４を取り外すタイプの蓋開閉装置（不図示）もある。このタイプの装置では、可動部５６の代わりに開口部１０を備える壁面に対して垂直に延びるように配置された２つのリニアモータを用いる。一のリニアモータは支持部材６０に取り付けられていて、他のリニアモータはオープナ３のドア６の周囲にマッピングフレーム５に取り付けられている。このマッピングフレームには透過センサ９ａおよび９ｂが取り付けられている。
まず、オープナ３はドア６が蓋４を保持した状態でリニアモータに従ってドア６を開口部１０から水平方向に離れるように移動する。続いてドア６の動きと逆にマッピングフレーム５が開口部１０内に向かって水平に移動するものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の方法では、以下の問題があった。
（１）マッピングフレーム５に配置されている透過式センサ９ａおよび９ｂはポッド２と干渉することを防ぐ為に、シリンダ３４ａおよび３４ｂによって回転してマッピングフレーム５からポッド２の内部に向かって突出するように展開可能な構造としている。このようなエアシリンダを含め展開機構は一般に塵を発生させやすい。しかし、この構造ではシリンダ３４ａとシリンダ３４ｂがポッド２に近接する配置とせざるを得ず、シリンダ３４ａとシリンダ３４ｂからでる塵がウェーハ１に付着して汚染の原因となる問題がある。
【００１４】
また、ドア６の開閉動作、ドア６の昇降動作、マッピングフレーム５の昇降動作ではエアー駆動式のシリンダが使用される。これは、ポッド２の蓋４にはポッド内部の清浄度を保つためのシールが設けてあるが、このシールを適切に潰すのに必要な力を得る為である。仮に蓋開閉駆動装置をモータとすれば、支点４１からドア６までの距離にこのシールを適切に潰すのに必要な力を乗じたモーメントに対応した大きな負荷が必要となり不利となる問題がある。従って、ドア６を回動させるための駆動装置とドア６を所定位置まで待避させるための駆動装置をそれぞれ分けて、両者ともエアー駆動式のシリンダとしている。しかし、マッピング動作においてはエアー駆動式のシリンダでは、透過式センサ９ａおよび９ｂがウェーハ１を横切った際に発生する信号と対比するための、透過式センサ９ａおよび９ｂが実際移動した距離基準信号を発生させることができない問題がある。（３）また、前記にようなリニアモータを備えオープナ３がドア６と共に水平方向に開閉するタイプの開閉装置ではリニアモータからの塵の発生を防止することができない問題がある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、開口を有し、縦方向に並んだ複数の段のそれぞれに半導体ウェーハが載置可能な棚を有する本体と該本体から分離可能であって該開口を塞ぐ蓋とを備えるポッドが半導体ウェーハ処理装置に固定された際に、該棚の各段の半導体ウェーハの存否を検出するウェーハマッピング装置であって、該蓋を保持可能なドアと、一端が該ドアにとりつけられ、第１の支点を中心にドア開閉用駆動装置により枢動可能に支持されるドアアームとを備える蓋開閉ユニットと、一対の透過式センサを有するマッピングフレームと、一端がマッピングフレームにとりつけられ、第２の支点を中心にマッピングフレーム駆動装置により回転可能に支持されるマッピングフレームアームとを備えるマッピングフレームと、該ドア開閉用駆動装置と該マッピングフレーム駆動装置と該第１の支点および該第２の支点を支持する支点支持部とを備え、該半導体処理装置に対してドア開閉用駆動装置と該マッピングフレーム駆動装置と該支点支持部とを前記縦方向に移動可能な可動部と、該ドアが該蓋を保持し前記ドア開閉用駆動装置の駆動により該ドアアームが該支点中心に回動して該ポッドから該蓋を分離した後に、前記マッピングフレーム駆動装置の駆動により該マッピングフレームが該支点中心に回動することで前記一対の透過式センサが該開口から該ポッド内に挿入され、該可動部が移動することにより該一対の透過式センサのそれぞれを結ぶ線が前記段に載置された半導体ウェーハを横切ることを特徴とするウェーハマッピング装置により、蓋の搬送プロセス時に同時にウェーハのマッピングを行う。
この装置により、透過式センサを展開収納するための装置をウェーハに近接して配置する必要がなく、透過式センサの展開収納動作時に透過式センサを展開収納するために装置から発生する塵がウェーハを汚染することを防ぐことができる。
【００１６】
本発明では、上記に加えてさらに、一定間隔で配置した指標手段を有するセンサードグと、該指標手段を挟むように配置される第２の透過式センサとを備える該ウェーハマッピング装置を提案する。これにより、パルス信号等の電気信号を発生するモータ等を利用する駆動装置を使用せずにエアー駆動式シリンダにより開閉動作を行っても棚段の信号を得ることができる。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
以下、実施例１について図面を参照して説明する。
図１は半導体ウェーハ処理装置５０の全体部分を示す。半導体ウェーハ処理装置５０は、主にロードポート部５１とミニエンバイロンメント５２とから構成される。リードポート部５１とミニエンバイロンメント５２とは仕切り５５とカバー５８により区画されている。ミニエンバイロンメント５２の内部はウェーハ１を処理するために高清浄度に保たれいる。またミニエンバイロンメント５２の内部にはロボットアーム５４が設けられていて、ポッド２の蓋４が開放された後にポッド２内部に収納されているウェーハ１を取り出して所定の処理を行う。
半導体ウェーハ処理装置５０のミニエンバイロンメント５２では塵を排出して高清浄度を保つ為、ミニエンバイロンメント５２の上部に設けられたファン（不図示）によりミニエンバイロンメント５２の上部から下部に向かって空気流を発生させている。これで塵は常に下側に向かって排出されることになる。
【００１８】
ロードポート部５１上には、ポッド２を載置するための台５３が据え付けられていて、ロードポート部５１上をミニエンバイロンメント５２に近づいたりまたは離れたりすることができる。ポッド２は内部にウェーハ１が収納される空間を有し一部に開口を備える本体２ａと、該開口を塞ぐ蓋４とを備えている。本体２ａの中には一定の方向に並んだ複数の段を有する棚が配置されている。本実施例ではこの一定の方向は鉛直方向としている。その棚の各段には一のウェーハが載置可能である。
【００１９】
ミニエンバイロンメント５２にはロードポート部５１側にポッド２の蓋４より若干大きいミニエンバイロンメント開口部１０が備えられている。ミニエンバイロンメント５２の内部であってミニエンバイロンメント開口部１０の側には、ポッド２の蓋４を開閉する為のオープナ３が設けられている。ここで図２を参照してオープナ３について説明する。図２（ａ）は図1におけるロードポート部５１，ポッド２，オープナ３および蓋４部分を拡大した図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）をミニエンバイロンメント５２内部側から見た図である。
【００２０】
オ−プナ３は、ドア６とマッピングフレーム５とを備えている。ドア３はミニエンバイロンメント開口部１０を塞げる大きさの板状体であって、その面には真空吸気孔である保持部１１ａおよび１１ｂが備えられている。ドア３がミニエンバイロンメント開口部１０を塞いだ際にポッド２側に位置する面は蓋４と密着できるような平面となっている。ドア６には穴を有する固定部材４６が取りつけられている。この穴にドアアーム４２の上端に設けられた枢軸４５が回動可能に貫通することで固定されている。ドアアーム４２の下端には穴があいていて、その穴とドア開閉用駆動装置たるエアー駆動式のドア開閉用シリンダ３１の一部であるロッド３７の先端にある穴とに枢軸４０が貫通することにより結合され、回転可能に支持されている。
【００２１】
マッピングフレーム５はミニエンバイロンメント開口部１０に沿い、かつドア６を囲むように配置された枠部材からなる構造体である。マッピングフレーム５は、その下側の枠部材において長く延びるマッピングフレームアーム１２ａおよびマッピングフレームアーム１２ｂの上端に取り付けられている。マッピングフレームアーム１２ａおよびマッピングフレームアーム１２ｂの下端には穴があいていて、その穴とマッピングフレーム駆動装置たるエアー駆動式のマッピングフレーム駆動用シリンダ３５の一部であるロッド３８の先端にある穴とに枢軸４４が貫通することにより結合され、回転可能に支持されている。マッピングフレームアーム１２ａおよびマッピングフレームアーム１２ｂは荷重を均等に支える為に、マッピングフレーム５の中心軸に沿って対称かつ平行に鉛直方向に向かって延在している。マッピングフレームアーム１２ａおよびマッピングフレームアーム１２ｂのそれぞれの上端と下端の間にはマッピングフレームアーム１２ａおよびマッピングフレームアーム１２ｂのそれぞれに垂直なロッド４７が取り付けられている。支持部材６０には支持部材６０から垂直に延びた形状の支点支持部たる固定部材３９が配置されている。固定部材３９は支持部材６０に平行な貫通穴を有している。固定部材３９の貫通穴にはベアリング（不図示）が配置されていて、ベアリングの外輪が貫通穴の内壁に、ベアリングの内輪がロッド４７を枢支している。これにより、ロッド４７は固定部材３９の貫通穴に内包された状態で支点４１を構成している。
この支点４１はマッピングフレーム１２ａおよび１２ｂの支点と、ドアアームの支点とを共通的に兼ねた同軸上の支点として構成される。すなわち、ドアアーム４２の上端と下端との間には別の貫通穴が設けられている。この貫通穴にロッド４７が貫通して支点４１を構成している。
シリンダ３１の駆動によるロッド３７の伸縮でドアアーム４２は支点４１を中心に回動可能である。ドアアーム４２の支点４１は昇降が可能な可動部５６に設けられる支持部材６０に固定されている。ドア６は保持ポート１１ａおよび１１ｂを有していて、ポッド２の蓋４を真空吸着で保持できる。ドアアーム４２はミニエンバイロンメント開口部１０にドア６を押し付けている際（以下、待機状態とよぶ）にはほぼ鉛直方向になるように配置され、ドアアーム４２を回転させることによりドア６がミニエンバイロンメント５２の壁面から離れる方向に移動する。
マッピングフレーム駆動用シリンダ３５の駆動によるロッド３８の伸縮でマッピングフレームアーム１２は支点４１を中心に回動可能である。すわなち、マッピングフレームアーム１２も昇降が可能な可動部５６に設けられる支持部材６０に固定されている。マッピングフレーム５は、ドア６が待機状態にある際には、ミニエンバイロンメント５２の壁面から斜めに離れるように配置されている。すなわち、この状態ではマッピングフレームアーム１２ａおよびマッピングフレームアーム１２ｂとはドアアーム４２に対してある角度を持つように斜めになった状態で支持されていて、マッピングフレーム５の上部はミニエンバイロンメント５２の壁面から一定の距離だけ離れている。一方、この待機状態からマッピングフレーム５がミニエンバイロンメント５２の壁面に当接する方向にマッピングフレームアーム１２ａおよびマッピングフレームアーム１２ｂとを回転させると、マッピングフレーム５はミニエンバイロンメント５２の壁面にほぼ当接する。マッピングフレーム５の上部に配置されている枠部材には、センサ支持棒１３ａとセンサ支持棒１３ｂとがミニエンバイロンメント５２の壁面側に向かって突出するように固定されている。センサ支持棒１３ａとセンサ支持棒１３ｂのそれぞれの先端には第１の透過式センサたる透過式センサ９ａおよび９ｂとが互いに対向するように取り付けられている。
【００２２】
半導体ウェーハ処理装置５０には、オープナ３を昇降させるための可動部５６が設けられている。図３（ａ）は、オープナ３の可動部５６をロードポート部５１側から見た図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢視Ｘを示した図である。可動部５６は鉛直方向に昇降を行う為のエアー駆動式のロッドレスシリンダ３３と支持部材６０とを備え、ポッド２より空気流の下流となるようにポッド２の下面より下方に配置されている。支持部材６０には固定部材３９とエアー駆動式のシリンダ３１とシリンダ３５とが取り付けられている。可動部５６はロードポート部５１側に設けられていて、仕切り５５に設けられた長穴５７からドアアーム４２およびマッピングフレームアーム１２ａおよびマッピングフレームアーム１２ｂによりミニエンバイロンメント５２側のオープナ３を支えている。長穴５７は可動部５６の移動方向、すなわち本実施例の場合には鉛直方向を長手方向として設けられている。長穴５７によりミニエンバイロンメント５２内の清浄度が低下しないように、ロードポート部５１とミニエンバイロンメント５２とはカバー５８により仕切られている。さらに、オープナ３が下降したときのオーバランを防止するためのリミッタ５９が仕切り５５の下方に設けられている。仕切り５５にはロッドレスシリンダ３３とガイド６１ａとガイド６１ｂとが長穴５７に沿って設けられている。可動部５６はロッドレスシリンダ３３によりガイド６１ａとガイド６１ｂに沿って昇降を行う。可動部５６の横にはロッドレスシリンダ３３に沿ってセンサードグ７が備えられている。
【００２３】
センサードグ７はロッドレスシリンダ３３に沿った方向に延びる板状体であって、その長手方向には一定間隔で配置した指標手段を有している。本実施例では指標手段として一定間隔で配置された切り欠きである凹凸部１２を有している。その凹凸の数はポッド内のウェーハ配置用棚の段数と対応し、さらにその凹凸は可動部がある任意の棚に差し掛かった際にかならず一の切り欠きが対応するように配置されている。センサードグ７側の可動部５６には横の仕切り５５上に第２の透過式センサたる透過式センサ８が固定されている。透過式センサ８のセンサ部はセンサードグ７に設けられた一定の間隔の切り欠きを備えた凹凸１２を挟むように配置されていて、可動部５６の移動に応じてこのセンサードグ７の凹凸部１２を検出できるようになっている。
【００２４】
可動部５６の支持部材６０には透過式センサ６２が備え付けられていて，一方、長穴５７の下側付近の仕切り５５にはリミッタ６４が設けられている。突出部６２がリミッタ６４を遮光すると可動部５６に停止信号が発出されオープナ３の全体の動作が停止するようになっている。
【００２５】
次に、これらの構成に基づいて、どのようにウェーハ１のマッピングを行うかについて図２および図４乃至図６を用いて説明する。なお、図２は待機状態、図４は蓋４を開閉してマッピングフレーム５が稼動した状態、図５はウェーハ１のマッピングが完了した状態、図６はウェーハ１のマッピング完了後にマッピングフレーム５が待機状態に戻った状態をそれぞれ示した図である。
【００２６】
前の処理工程を終えたポッド２内の棚には前処理の処理規格を満たしたウェーハ１が収納されている一方、規格を満たさなかったウェーハ１は前処理の段階で工程から排除されている。ウェーハ１の棚の格段にはウェーハ１が存在する段と、存在しない段とが混在している。この状態のポッド２が図２に示すようにミニエンバイロンメント５２上の台５３上に載置され、ミニエンバイロンメント開口部１０に近接するように移動する。
この状態ではオープナ３は待機状態にある。すなわち、ドア開閉用シリンダ３１のロッド３７が最も伸びた状態であってドアアーム４２は支点４１を中心にドア６をミニエンバイロンメント開口部１０に押し付けて塞いでいる状態にある。本実施例では、この状態ではアーム４２は鉛直方向に立った状態に有る。一方、マッピングフレーム駆動用シリンダ３５のロッド３８は最も縮んだ状態にあってマッピングフレームアーム１２ａおよび１２ｂは支点４１を中心にマッピングフレーム５をミニエンバイロンメント５２の壁面から引き離すように作用した状態に有る。すなわち、本実施例ではドアアーム４２に対してマッピングフレームアーム１２ａおよび１２ｂはある角度をもって斜めになった状態である。
【００２７】
図４はポッド２がミニエンバイロンメント開口部１０に近接してドア６が蓋４を保持した状態を示している。ミニエンバイロンメント開口部１０に近接するとポッド２の蓋４はドア６に密着し真空吸引により保持部１１ａおよび１１ｂからポッド２の蓋４を保持おこなう。ドア６が蓋４を保持すると、ドア開閉用シリンダ３１が働いてロッド３７を縮める。するとドアアーム４２の端部に設けられた枢軸４０を支持ベース６０側に引き寄せて、ドアアーム４２は支点４１によって梃の原理に従ってミニエンバイロンメント開口部１０からドア６を引き離すように回動してポッド２から蓋４を開放する。
蓋４が開放された後、マッピングフレームアーム１２が回動したと仮定したときにマッピングフレーム５の上端がミニエンバイロンメント開口部１０の位置に入る位置まで可動部５６がわずかに下降する。この下降が終了後、マッピングフレームアーム１２が実際に回動を開始する。すなわち、マッピングフレーム駆動用シリンダ３５のロッド３８が伸びてマッピングフレーム５がミニエンバイロンメント開口部１０の周囲にほぼ当接するまでマッピングフレームアーム１２が回動する。すると、マッピングフレーム５の上側に取り付けられている透過式センサ９がミニエンバイロンメント開口部１０から外に出てポッド２内に挿入される。この時点で、透過式センサ９ａおよび透過式センサ９ｂは図８に示すような従来例の透過式センサ９と同じように、透過式センサ９ａと透過式センサ９ｂとを結ぶ直線上にウェーハ１が位置し検出空間を構成する。
【００２８】
この状態で可動部５６が鉛直方向に移動するとマッピングが実行される。しなわち、オープナ３はロッドレスシリンダ３３により、図５に示した位置まで下降する。透過式センサ９ａと９ｂは可動部５６およびオープナ３と共にウェーハ１の面に対して垂直方向に下降するので、ウェーハ１が棚の段に存在するときには透過式センサ９ａから発せられた光を遮り、一方ウェーハ１が棚の段から欠落しているときには、透過式センサ９ａの光は遮られない。透過式センサ９ｂがウェーハ１により遮られたときに非透過信号を発し透過式センサ９ｂがウェーハ１により遮られないときに透過信号を発するようにしておけば、非透過信号が検知されているときにはウェーハ１が存在すると判断でき、透過信号が検知されているときはウェーハ１が欠落していると判断できる。さらに、以下に説明するようにこれにウェーハ１の位置の信号をも加味して総合判断をおこなう。
【００２９】
透過式センサ８のセンサ部はセンサードグ７に設けられた一定の間隔の切り欠きを備えた凹凸１２を挟むように配置されているので、可動部５６が下降する際に透過式センサ８も共に下降してセンサードグ７の凹凸１２を検出する。このとき、透過式センサ８が凹部を通過するときには透過式センサ８は遮光されずに透過信号を発し、凸部を通過したときには透過式センサ８が遮光されて非透過信号を発するようになっている。従って、透過式センサ９ａと９ｂがポッド２内の棚の各段を通過する時点と透過式センサ８が凹部を通過する時点とが対応するようにセンサードグ７の凹凸１２を予め設定しておけば、透過透過式センサ８が検出する透過・非透過の信号は、透過式センサ９が実際に通過する棚の段の信号を示すことになる。これと透過式センサ９ａがウェーハ１により遮光する結果検出される透過・非透過の信号の検出結果と比較して、透過式センサ８が棚の段に対応する信号を検知したときに透過式センサ９ａが遮光されればウェーハ１はその棚段に存在したと判断でき、一方、その時透過式センサ９ａが遮光されなければその棚段にはウェーハ１が欠落していたと判断できる。すべてのウェーハ１に対してこれを繰り返し、図５に示すオープナ３のマッピング終了位置に至って、マッピング動作を完了する。
【００３０】
その後、マッピングフレーム開閉シリンダ３５のロッド３８を再度縮めるとマッピングフレームアーム１２が回動してマッピングフレーム５がミニエンバイロンメント開口部１０から離れるように移動する。ロッド３８が最も縮まったところでマッピングフレーム５の移動が完了する。そして可動部５６が最下点まで移動をし、蓋４の開放とともにウェーハ１のマッピングを行う一連の動作を完了する。この状態が図５に示す状態である。
【００３１】
上記説明したとおり、透過式センサ９ａと９ｂをマッピングフレームに固定して、マッピングフレーム５を回動させる手段であるマッピングフレームアーム１２およびマッピングフレーム駆動用シリンダを設け、さらにこれらの装置をミニエンバイロンメント開口部１０から十分に離れた可動部５６に設けたことにより透過式センサの展開動作を行う装置をウェーハ１付近に設ける必要がなくなった。
【００３２】
また、センサードグ７と透過式センサ８とを利用することにより、ポッド２内の棚の段に対応した同期信号を容易に発生させることができるため、ドライブモータを駆動装置に使用せずとも、ウェーハ１の正確なマッピングが可能となる。このようにセンサードグ７を利用すれば、信号を発生することのできないエアー駆動式シリンダをウェーハ１のマッピングに利用することができる。
【００３３】
なお、本実施例では、棚の各段は鉛直方向に並ぶように配置され、可動部５６は鉛直方向に昇降し、マッピングフレーム５はミニエンバイロンメント開口部１０に沿ってかつドア６を囲むように配置された枠部材からなる構造体としているが、棚の各段の並ぶ方向と可動部５６の移動する方向がほぼ同一であって透過式センサ９が可動部５６の移動の始点側に一対の透過式センサ９のそれぞれを結ぶ線が該棚の段に載置された半導体ウェーハを横切るように一対の透過式センサ９を配置可能な部材をマッピングフレーム５が有する限り同一の効果を奏する。つまり、マッピングフレームは本実施例のように棚の各段は鉛直方向に並ぶように配置され、可動部５６が鉛直方向に昇降する場合には、一対の透過式センサ９のそれぞれを結ぶ線が該棚の段に載置された半導体ウェーハを横切るようにドアの上側に一対の透過式センサ９を配置できれば同様の効果を奏する。
また、本実施例ではドアアーム４２の支点とマッピングフレーム５の支点とを支点４１により共通しているが、両者を別の支点としても同様の効果を奏する。すなわち、ドアアーム４２上に設ける第１の支点とマッピングフレーム上に設けられる第２の支点として異なる支点を備えても本願発明と同様の効果を奏する。
なお、本実施例では、可動部５６と、支点４１，ドア開閉用シリンダ３１およびマッピングフレーム駆動用シリンダ３５と一体化しているが、本発明の効果を得る上で必ずしも一体化する必要はない。これらの機構がポッド２に対して空気流の下流に配置される限り、同様の効果を奏する。
【００３４】
（実施例２）
なお、実施例１において、固定部材３９の貫通穴の両端部にはロッド４７が貫通するような状態で磁性流体シールを配置することで、回動部から発生する塵を外に出すことを防いでさらに塵による汚染を防ぐことができる。実施例２として、以下説明する。
固定部材３９の貫通穴の両端部にはロッド４７が貫通するような状態で磁性流体シール４８ａおよび４８ｂが取り付けられている。磁性流体シール４８ａおよび磁性流体シール４８ｂはそれぞれが環状の薄い２つの板と、その板の間に磁性体（たとえば、フェライト磁石）を挟んだ構造である。さらに、この板の間に磁性流体を挟むと、このフェライト磁石の磁力によりこの磁性流体がこの板の間に保持され、また保持された磁性流体はシールすべき対象物との隙間に表面張力で保持される。この結果、磁性流体シールには強制的に磁性流体の膜が形成させてシール達成するものである。本装置ではロッド４７の周表面と磁性流体シール４８ａおよび４８ｂとの間に磁性体を含むオイルの膜が出来るように配置されている。これにより、支点４１を構成する回転軸たるロッド４７から発生する塵を防止することができる。
なお、実施例２は、実施例１に適用することが可能なことは言うまでもなく、マッピングフレーム５やドア６の開閉の為の支点４１みならず、回動する部分全般に適用することができる。従って、該半導体ウェーハ処理装置内には装置の上部から下部に向かう空気流があること、該第１の支点および該第２の支点はポッドの下面より下側に位置することに拘わらず、回動する部分全般に磁性流体シールを適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、以下の効果が実現できる。
（１）ウェーハ１を検知するための透過式センサ９を固定したマッピングフレーム５をドア６の開閉機構とは別にミニエンバイロンメント開口部１０に近づけたり離したりすることのできる駆動装置を設けることにより、透過式センサ９を展開収納するための装置をウェーハ１に近接して配置する必要がない。特に、可動部５６をポッド２に対して空気流の下流に配置したことにより、支点４１，ドア開閉用シリンダ３１およびマッピングフレーム駆動用シリンダ３５をもポッド２に対して空気流の下流に配置したことができる。それにより塵の発生源となる機構をすべてポッド２よりも空気流の下流に配置できる。さらにそれにより、透過式センサ９を展開収納動作時に透過式センサ９を展開収納するための装置から発生する塵がウェーハ１を汚染することも防ぐことができる。
（２）半導体ウェーハ等の処理装置において、密閉されたポッド２の蓋４の開放動作によりポッド２内のウェーハ１の欠落を同時にマッピングすることができるので、ウェーハ１の他の処理工程と検出工程が輻輳せずに効率的にマッピングを行うことができる。
（３）ポッド２の蓋４の開閉動作において、パルス信号等の電気信号を発生するモータ等を利用する駆動装置を使用せずにエアー駆動式シリンダにより開閉動作を行ってもセンサードグ７を用いることにより棚段の信号を得ることができる。従って、蓋４をポッド２に密閉させることが必要な場合にも、高い密閉性が得られるエアー駆動式の駆動装置を選択できる。
（４）磁性流体シールをマッピングフレームの回動部支点またはドア開閉機構の支点に配置することで回動部から発生する塵が排出されるのを防ぐことが可能となり、高い清浄度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明および従来の発明が適用される一般的な半導体ウェーハ処理装置の全体図である。
【図２】本実施例におけるオープナ付近を拡大した図である。ここで、図２（ａ）はその側面図であり、図２（ｂ）は当該箇所をミニエンバイロンメント内側から見た図である。
【図３】実施例１におけるオープナの可動部を示した図である。ここで図３（ａ）は可動部をロードポート側から見た正面図であって、図３（ｂ）は図３（ａ）を側面から見た図である。
【図４】ウェーハのマッピングのシーケンスを示した一の図であって、マッピング準備が完了した際の状態を示した図である。
【図５】ウェーハのマッピングのシーケンスを示した一の図であって、マッピング動作が完了した際の状態を示した図である。
【図６】ウェーハのマッピングのシーケンスを示した一の図であって、マッピングおよび蓋の開放動作の全てが完了した際の状態を示した図である。
【図７】従来例のオープナ付近を拡大した図である。ここで、図２（ａ）はその側面図であり、図２（ｂ）は当該箇所をミニエンバイロンメント内側から見た図である。
【図８】従来例の透過式センサ部の詳細を示した図である。
【図９】従来例の透過式センサを備えたマッピングフレームの動作の詳細を示した図である。
【符号の説明】
１ウェーハ
２ポッド
３オープナ
４蓋
５マッピングフレーム
６ドア
７センサードグ
１０ミニエンバイロンメント開口部
８，９透過式センサ
５０半導体処理装置
５１ロードポート
５２ミニエンバイロンメント

Claims

開口を有し、鉛直方向に並んだ複数の段のそれぞれに半導体ウェーハが載置可能な棚を有する本体と該本体から分離可能であって該開口を塞ぐ蓋とを備えるポッドが半導体ウェーハ処理装置に固定された際に、該棚の各段の半導体ウェーハの存否を検出するウェーハマッピング装置であって、
該蓋を保持可能なドアと、一端が該ドアにとりつけられ、第１の支点を中心にドア開閉用駆動装置により枢動可能に支持されるドアアームとを備える蓋開閉ユニットと、
一対の透過式センサを有するマッピングフレームと、一端がマッピングフレームにとりつけられ、第２の支点を中心にマッピングフレーム駆動装置により回転可能に支持されるマッピングフレームアームとを備えるマッピングフレームユニットと、
該ドア開閉用駆動装置と該マッピングフレーム駆動装置と該第１の支点および該第２の支点を支持する支点支持部とを備え、該半導体処理装置に対してドア開閉用駆動装置と該マッピングフレーム駆動装置と該支点支持部とを前記鉛直方向に移動可能な可動部と、
該ドアが該蓋を保持し前記ドア開閉用駆動装置の駆動により該ドアアームが該第１の支点中心に回動して該ポッドから該蓋を分離した後に、前記マッピングフレーム駆動装置の駆動により該マッピングフレームが該第２の支点中心に回動することで前記一対の透過式センサが該開口から該ポッド内に挿入され、
該可動部が移動することにより該一対の透過式センサのそれぞれを結ぶ線が前記段に載置された半導体ウェーハを横切り、
前記第１の支点は、前記ドアアームを支持する前記ドア開閉用駆動装置による被支持点と前記ドアが前記ドアアームに取り付けられる被取り付け点との間に位置し、
前記ドアの開閉操作を行う際に、前記第１の支点と前記ドアアームを枢動する前記ドア開閉用駆動手段とが、前記ドアを開放する際の待機位置に対して前記ドアが前記蓋を保持する位置に向かって移動することを特徴とするウェーハマッピング装置。
請求項１に記載のウェーハマッピング装置であって、
該半導体ウェーハ処理装置内には装置の上部から下部に向かう空気流があって、
該第１の支点および該第２の支点はポッドの下面より下側に位置することを特徴とするウェーハマッピング装置。
請求項１乃至２に記載のウェーハマッピング装置であって、
該マッピングフレームアームは水平方向に延びるロッドを備え、
該支点支持部は水平方向に延びる貫通孔を備え、
該ロッドが該貫通孔を貫通することにより該第２の支点が構成され、
該貫通孔の両端部のロッドには磁性流体シールを備えていることを特徴とするウェーハマッピング装置。
請求項１乃至３に記載のウェーハマッピング装置であって、
該第１の支点と該第２の支点とは同軸であることを特徴とするウェーハマッピング装置。
請求項１乃至４に記載のウェーハマッピング装置であって、さらに、
一定間隔で配置した指標手段を有するセンサードグと、
該指標手段を挟むように配置される第２の透過式センサとを備える該ウェーハマッピング装置。