JP4010891B2

JP4010891B2 - Semiconductor wafer transfer method

Info

Publication number: JP4010891B2
Application number: JP2002194390A
Authority: JP
Inventors: 一孝神原
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2022-07-03
Also published as: JP2004039841A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent troubles in conveying a wafer or damages to the wafer due to the deformation of an arm by detecting the deformation of the arm in advance when the wafer is taken out of a carrier. <P>SOLUTION: A semiconductor wafer conveying device comprises a rotary encoder which is synchronized with a ball screw for moving the arm up and down, and a reflection type photoelectric sensor 6 for detecting if the arm has reached a detecting position 18 while being sent down from a starting point 17 which is the altitudinal position of the arm when a normal arm is inserted into the carrier. In the case the arm has the deformation when a deformed arm 2a starts descent, the rotary encoder simultaneously starts to output pulses. Once the detecting signal from the reflection type photoelectric sensor 6 is received, the number of the pulses in the rotary encoder (900 or 1100 pulses) is compared with the number of the pulses of the normal arm, thereby detecting the deformation of the arm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程で使用する半導体ウエハ（以下、単にウエハという）のアーム式搬送装置に関するもので、特に、ウエハ移載用のアームの変形をウエハ搬送前に検知してウエハの搬送トラブルを未然に防止することができるようにしたウエハ搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置の製造工程において、前工程から次工程にウエハを搬送する際にはキャリアへのウエハの取り出しや収納が行なわれ、そのためにウエハ搬送装置（搬送ロボット）が使用されている。この搬送ロボットは、前工程のキャリアに収納されたウエハを１枚ずつ取り出し、次工程に送るための片持ち状のアームを備えている。通常、このアームは長方形状の薄板で形成され、前進後退、上昇下降、かつ回転可能に搬送ロボットに装備されている。
【０００３】
キャリアには複数枚のウエハが等ピッチで水平方向に収納されており、このピッチ間にアームを前進させて先端部を挿入し、アームをわずか上昇させてウエハを乗せ、アームを後退させてウエハをキャリアから取り出し、アームを回転させてウエハを次工程に搬送している。搬送後、アームは初期位置に戻り、キャリアを１ピッチ移動させ、次のウエハに対し同様のサイクル動作を行なう。
【０００４】
このアームは片持ち構造であるため、何らかの原因でアームに外力が加わったりあるいはネジの緩みなどがあったりすると、わずかの力であっても変形（傾き、曲がり、ねじれ、反り等）を生じ易く、特にアーム先端部では変形が拡大されてキャリアのウエハピッチ間にアームを挿入する時に、ウエハに傷をつけたり最悪の場合はウエハを破損してしまうという事態が発生していた。
【０００５】
この状態を図８及び図９を用いて説明すると、図８はキャリア内に収納されたウエハの１ピッチ間に正常なアーム（変形のないアーム）が挿入された状態を示す側面図で、アーム２は上ウエハ１０と下ウエハ１１との真中に挿入され、上下ウエハ１０、１１とアーム２の間隔はそれぞれ約１ｍｍのマージン１６を持たせている。図９（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ変形したアームが挿入された状態を示す側面図で、アーム２ａが下方（図Ａ）又は上方（図Ｂ）に約１ｍｍ曲がり変形しているために、下ウエハ１１又は上ウエハ１０に傷１２をつけた状態を示している。
【０００６】
そこで従来は、アームの変形によるウエハ傷やウエハ搬送トラブルを未然に防止するために、例えば、特許第２９９６４９１号公報に示されているように、ウエハ搬送面と平行に基準面を設定し、この基準面からアームまでの距離を光学的に検出し、変形が検出された場合には搬送ロボットを直ちに停止させるようにした手段が採用されている。
【０００７】
この従来の光学的検出手段について図を用いて説明すると、図１０はアームを側面方向から見た説明図、図１１はアームを先端方向から見た説明図である。図１０、図１１に示すように、アーム２がキャリア７に挿入される手前でかつアーム２の下方に、同一機能の２個の反射型光電センサ６ａ、６ｂを横に並べると同時に縦方向に少しずらして設置している。この反射型光電センサ６ａ、６ｂは、赤外線発光ダイオードなどの小スポット限定反射型の光電センサであって、出射面より例えば８ｍｍ前後の距離にある検出範囲内に反射面が来た場合には感知してＯＦＦ（又はＯＮ）となるセンサスイッチで、検出範囲外ではＯＮ（又はＯＦＦ）となる。
【０００８】
すなわち、図１１に示すように、下方にずらして設置した反射型光電センサ６ａの検出範囲をａ〜ｂ間とし、上方にずらして設置した反射型光電センサ６ｂの検出範囲をｃ〜ｄ間とすると、この２個の反射型光電センサの検出範囲が重なったｃ〜ｂ間が新たな検出範囲となる。そして、この上限位置ｂと下限位置ｃの許容範囲内にアーム２が納まれば、アーム２は変形のない正常な状態にあると判断し、はみ出した場合は変形があると判断している。これにより、反射型光電センサ１個で検出するよりも検出範囲を狭くできるので、アーム変形の検出精度を上げることが可能となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術では、アームの変形を検出するために反射型光電センサを２個使用し、それぞれの検出範囲をずらすことによって許容範囲を設定しているが、この方法は、検出範囲を狭めることによってアームの変形の検出精度を上げることは可能であっても、個々の反射型光電センサの位置調整が困難であり、例えば、０．０１ｍｍ単位にまで精度を上げて位置調整を行なうことは不可能に近い。そのため、アームの変形が許容範囲から外れた場合にのみＯＮかＯＦＦかで異常を検出するデジタル方式に頼らざるを得ず、実際にアームに変形があっても許容範囲内に入っていれば検出されないため変形なしと判断され、変形が発生し始めていることを見過ごしてしまう結果になる。
【００１０】
また、従来は、アームが側面方向から見て図９（Ａ）のように下方向または図９（Ｂ）のように上方向に曲がり変形していても、許容範囲内ならば検出可能であったが、図１２（Ａ）に示すように、アーム２を先端方向から見てα方向に傾いて変形している場合には、許容範囲ｂ〜ｃ間から外れていても反射型光電センサ６ａの検出範囲ａ〜ｂ内、又は６ｂの検出範囲ｃ〜ｄ内であれば異常とは判断されないことになり、ウエハへダメージを与えてしまうことになる。したがって、図１２（Ｂ）に示すように、反対のα方向に傾いて変形している場合のみ、アーム２は許容範囲ｂ〜ｃ間から外れるため検出が可能となる。
【００１１】
本発明は、アームの変形の検出精度を向上させることによって上記問題点を解決し、アームの変形によるウエハ搬送トラブルやウエハへの傷を未然に防止できる半導体ウエハ搬送装置を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は、複数枚の半導体ウエハを等ピッチ間隔で水平に収納したキャリアの半導体ウエハ間にアームを挿入し、キャリアから半導体ウエハを１枚ずつアームに乗せて取り出し次工程に搬送する半導体ウエハ搬送装置において、前進後退、上昇下降、回転可能なアームを有する搬送ロボットと、アームを上下方向に移動させるためのボールネジに同期するロータリエンコーダと、正常なアームをキャリアに挿入する際のアームの高さ位置を原点位置とし、この原点位置からアームを下降させてアームが検出点位置に達したことを検知する反射型光電センサとを用いて、アームが下降を始めると同時にロータリエンコーダもパルス出力を開始し、反射型光電センサからの検知信号を受けた時点でのロータリエンコーダのパルス数をカウントする際に、アームを正面から見た左端部と右端部がそれぞれ反射型光電センサの上に来るようにアームを回転させ、左端部と右端部の検出点におけるパルス数をそれぞれカウントし、左端部と右端部の両検出点間の距離と検出点でカウントされたパルス数の差からアームの傾きを求め、傾きと規格値を比較し、規格値を超えた場合にアームの異常を認識することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、アームの変形の有無を、アームをキャリアの半導体ウエハ間に挿入する前に毎回検査し、アームの異常が認識された場合は半導体ウエハ搬送動作を停止させる。
【００１４】
また、本発明は、反射型光電センサを前進するアームの下方でかつキャリアの手前に設置し、前進するアームをキャリアの直前で一旦停止させてアームの変形検出動作を行なうようにしている。
【００１５】
また、本発明は、複数枚の半導体ウエハを等ピッチ間隔で水平に収納したキャリアの前記半導体ウエハ間にアームを挿入し、キャリアから半導体ウエハを１枚ずつアームに乗せて取り出し次工程に搬送する半導体ウエハ搬送装置において、前進後退のみ可能なアームを有する搬送ロボットと、反射型光電センサを上下方向に移動させるためのボールネジに同期するロータリエンコーダと、正常なアームをキャリアに挿入する際の反射型光電センサの高さ位置を原点位置とし、この原点位置から反射型光電センサを上昇させて反射型光電センサがアーム検出点位置に達したことを検知し、反射型光電センサが上昇を始めると同時にロータリエンコーダもパルス出力を開始し、反射型光電センサからの検知信号を受けた時点でのロータリエンコーダのパルス数をカウントする際に、アームを正面から見た左端部と右端部がそれぞれ反射型光電センサの上に来るように反射型光電センサを回転させ、左端部と右端部の検出点におけるパルス数をそれぞれカウントし、左端部と右端部の両検出点間の距離と前記検出点でカウントされたパルス数の差からアームの傾きを求め、傾きと規格値を比較し、規格値を超えた場合にアームの異常を認識することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、反射型光電センサを前進するアームの下方でかつキャリアの手前に上昇下降可能に設置し、前進するアームをキャリアの直前で一旦停止させてアームの変形検出動作を行なうようにしている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態を示すウエハ搬送装置の構成図である。図１に示すように、本発明のウエハ搬送装置は、水平方向（Ｘ方向）に前進後退動作が可能でかつ垂直方向（Ｚ方向）に上昇下降動作が可能でかつθ方向に回転可能なアーム２と、このアーム２を上下動作させるパルスモータ５及びボールネジ３と、このボールネジ３と同期回転するロータリエンコーダ４とからなる（Ｘ−Ｚ−θ）軸を有する搬送ロボット１を備えている。
【００１８】
さらに、この搬送ロボット１を動作させてアーム２を前進させたときに、前進したアーム２の下方に設置されてアーム２に出射光を当てて検知する反射型光電センサ６と、反射型光電センサ６からの検知信号が入力された時のパルス数をロータリエンコーダ４でカウントし、このロータリエンコーダ４からの信号に基づいてアーム２の変形の有無を判定し、搬送ロボット１の動作を制御する制御部１５とから構成されている。また、ウエハ８を一定ピッチで収納したキャリア７がキャリアステージ９上に置かれ、アーム２は変形無しと判定された場合に前進して上下のウエハ間に挿入され、上昇して上側のウエハ８を載せ、後退してウエハ８をキャリア７から取り出すようになっている。
【００１９】
このように構成されている本発明のウエハ搬送装置において、アームの変形をウエハ搬送前に検出し、ウエハ搬送トラブルやウエハ面へのダメージを未然に防止することができる機能について、図面を参照して説明する。
【００２０】
図２は正常なアーム（変形の無いアーム）の検出動作を説明する側面図である。図に示すように、アーム２が前進してキャリアの手前に設置された反射型光電センサ６の上に来たところで停止する。このときのアーム２の高さ位置をアームの原点位置１７とし、同時にロータリエンコーダ上でもアーム原点位置に対応して原点位置（初期値）を定める。そして、ウエハを１枚搬送するごとにアームは原点位置に戻り、キャリアを１ピッチ移動させて次のウエハに対し同様のサイクル動作を行なう。
【００２１】
次いで、反射型光電センサ６の上に来たアーム２は、ボールネジの回転により下降を開始し、反射型光電センサ６から所定の距離にアーム２が来た時に、反射型光電センサ６のスイッチ機能が作動してアーム２の位置を検出する。ここでは、例えば反射型光電センサ６の端面より８ｍｍのところで動作するセンサを使用し、この位置を検出点位置１８とする。一方、アーム２の下降開始と同時にロータリエンコーダも初期値からのパルスをカウントし始め、反射型光電センサ６がアーム２を検出したときのパルス数でアームの位置を検出することができる。ここでは、例えば１０００パルスとなった時にアームが検出点位置１８に達したものとすれば、このパルス数が正常なアームであることを示している。
【００２２】
次に、アームに曲り変形があった場合の検出動作について、図３（Ａ）、（Ｂ）の側面図を用いて説明する。なお、前記図２と同じ内容の説明は省略する。図３（Ａ）のように、変形アーム２ａは先端部が下に曲がった状態で原点位置１７にある。この変形アーム２ａをボールネジの回転により降下させると、先端部が下方に曲がっているため正常なアームに比べ短い時間で検出点位置１８に到達する。このとき、反射型光電センサ６からの信号によりロータリエンコーダも、例えば９００パルスをカウントしたとすれば、正常なアームの１０００パルスと比較してアーム２ａが下方に曲がり変形していることが分かる。同様に、図３（Ｂ）のように、アーム２ａの先端部が上に曲がった状態の時は、正常なアームに比べ長い時間で検出点位置１８に到達する。このとき、例えばロータリエンコーダが１１００パルスをカウントしたとすれば、アーム２ａが上方に曲がり変形していることが分かる。
【００２３】
次に、アームに傾き変形があった場合の検出動作について、図４及び図５を用いて説明する。図４は正常なアーム２を先端方向から見た正面図で、アーム２の両端部をそれぞれ検出点位置１８とした場合の説明図である。図４（Ａ）はアーム２を回転させてアーム２の左端部１３が反射型光電センサ６の上に来た場合を示し、図４（Ｂ）は同じくアーム２の右端部１４が反射型光電センサ６の上に来た場合を示している。ここで、Ｌはアーム２上の両検出点位置間の距離であり、反射型光電センサ６と検出点位置１８との間隔は例えば８ｍｍとする。
【００２４】
また、図５は、図４で示したアーム２がα方向に傾き変形した場合の正面図で、図５（Ａ）に示すように、アーム２の左端部１３の検出点位置１８は水平位置より下がっているため原点位置１７から例えば９８０パルスの位置で検出され、アーム２の右端部１４の検出点位置１８は、図５（Ｂ）に示すように、水平位置より上がっているため例えば１０２０パルスの位置で検出され、これらの数値からアーム２のα方向の傾きも捉えることができる。
【００２５】
上記したアームの変形を検出する機能は、次のような動作原理に基づいている。すなわち、反射型光電センサの出力（例えば、センサ端面より８ｍｍの位置にアームが来たら検出する）と搬送ロボット自体の持つロータリエンコーダの出力とを毎回比較し、初期値（例えば、原点位置からセンサ出力までを１０００パルスとする）からの変化を認識することでアームの変形を捉える。ここで、ロータリエンコーダの１パルスに相当するアームの移動量は、ロータリエンコーダの分解能（パルス／回転）とＺ軸であるボールネジのリードによって決まっているため、原点位置からのパルス数が分かれば換算することによってｍｍ／パルスの値が判る。それにより、あらかじめ定められたアーム変形量の規格値に対しその値が大きくなれば、搬送装置はアームの異常を認識し、ウエハ搬送動作に移行することはなく、搬送トラブルを未然に防止できる。
【００２６】
次に、本発明の動作について説明する。まず、図１に示すように、ウエハ搬送装置は搬送ロボット１を動作させ、キャリアステージ９上にセットされたキャリア７内にあるウエハ８を、アーム２の前進、上昇、後退、回転によって次工程へ搬送する。アーム２が正常な場合は、図８に示したように上ウエハ１０と下ウエハ１１の真中に挿入され、上下ウエハ１０、１１とアーム２とのマージン１６は上下それぞれ約１ｍｍとなるようにウエハ間ピッチを設定している。
【００２７】
本発明は、ウエハ搬送前に毎回アーム２の変形（曲がり、傾きなど）を検査し、変形量が規格値（例えば、０．２ｍｍ）を超えている場合にはウエハ搬送を行なわない。そのシーケンスは、アーム２が反射型光電センサ６上まで伸びた後、原点位置１７からセンサの検出点位置１８までの移動量をロータリエンコーダ４のパルス数を数えることで認識する。
【００２８】
すなわち、図２に示すように、アーム２が正常な場合は、毎回同じパルス数（１０００パルス）の時に反射型光電センサ６はアーム２を検出する。ロータリエンコーダによる分解能が０．０１ｍｍ／パルスとすると、原点位置１７から反射型光電センサ６の検出点位置１８までの距離は、１０００パルス×０.０１ｍｍ／パルス＝１０ｍｍということになる。
【００２９】
また、図３（Ａ）に示すように、アーム２が何らかの影響で変形した場合、原点位置１７から９００パルスの位置で反射型光電センサ６はアーム２を検出する。よって、原点位置１７から反射型光電センサ６の検出点位置１８までの距離は、９００パルス×０．０１ｍｍ／パルス＝９ｍｍとなり、正常なアームに比べアーム２は１ｍｍ下方に曲がり変形していることが判る。同様に、図３（Ｂ）に示すように、パルス数が１１００パルスを検出した場合は、アーム２は１ｍｍ上方に曲がり変形していることがわかる。また、図５に示すように、アーム２を回転させ、その検出点位置１８をアームの両端部で行なうと、アーム２に傾きがある場合、原点位置１７からのパルス数が左端部１３で９８０パルス、右端部１４で１０２０パルスと変化が現れ、その傾きが判る。この場合は、（１０２０−９８０）パルス×０．０１ｍｍ／パルス＝０．４ｍｍとなり、高さ０．４ｍｍのα方向の傾きがあることが判る。
【００３０】
次に、本発明における他の実施の形態について、図６の構成図を用いて説明する。先に述べた実施の形態では、反射型光電センサ６を固定しアーム２を前進後退（Ｘ方向）、上昇下降（Ｚ方向）、回転（θ方向）させる構成であったが、本実施の形態では、図６に示すように、アーム２はＸ方向に前進後退のみとし、反射型光電センサ６の方を上昇下降（Ｚ方向）、回転（θ方向）させる構成としている。このように、アーム２の動きを単純化したことによってＸ軸のみの搬送ロボット２１は機構の簡略化が可能となる。一方、反射型光電センサ６を有するユニット２３において、反射型光電センサ６はパルスモータ１９によって回転するボールネジ３に連動して上昇下降し、パルスモータ１９には同期回転するロータリエンコーダ４が接続されている。また、反射型光電センサ６を回転させる回転駆動源２０が設けられている。この回転駆動源２０は、図４に示したように、アーム２の両端部を測定する際に反射型光電センサ６を距離Ｌだけ回転させるためのものなので、シリンダやソレノイドでもよい。また、表示器２２を設けることによって測定値を表示することができ、規格を超えればアラームを発し異常を知らせる。
【００３１】
この反射型光電センサ６によって、アーム２の変形を検出する動作について図７を用いて説明する。図７はアーム２が正常な場合の側面図である。まず、アーム２が反射型光電センサ６の上に来た時、反射型光電センサ６は原点位置１７にあり、ロータリエンコーダの初期値と一致している。次いで、反射型光電センサ６を上昇させ、アーム２から約８ｍｍの検出点位置１８に来た時にロータリエンコーダが１０００パルスをカウントしたとすれば、この時点でアーム２は正常と判断する。また、図示していないが、アーム２が曲がり変形、傾き変形している場合でも、図７と同様の動作原理でアーム２の異常を検出できる。
【００３２】
【発明の効果】
従来は２個の反射型光電センサを用いて上限下限を設定し、この許容範囲内であればアームに変形があっても異常なしと判断していたが、本発明は１個の反射型光電センサとロータリエンコーダを組み合わせることによって、分解能にもよるが０．０１ｍｍ単位の精度でアームの変形量を検出することも可能である。
【００３３】
また、従来はアームを先端側から見て左右に傾いている場合は一方向の傾き変形しか検出できなかったが、本発明は両端部を測定することによっていずれの方向の傾き変形も検出できる。
【００３４】
このように、本発明によれば、アームの変形によるウエハ搬送トラブルやウエハへの傷を未然に防止できるとともに、変形量の経時変化を捉えることによってアーム変形の予知診断も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における一実施の形態を示すウエハ搬送装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態において、正常なアームの検出動作を説明する側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態において、曲がり変形があるアームの検出動作を説明する側面図で、図（Ａ）は下に曲がった場合、図（Ｂ）は上に曲がった場合を示す。
【図４】本発明の一実施の形態において、アームの両端部の変形検出動作を説明する正面図である。
【図５】本発明の一実施の形態において、傾き変形があるアームの検出動作を説明する正面図で、図（Ａ）は左端部を検出する場合、図（Ｂ）は右端部を検出する場合を示す。
【図６】本発明における他の実施の形態を示すウエハ搬送装置の構成図である。
【図７】本発明の他の実施形態において、正常なアームの検出動作を説明する側面図である。
【図８】ウエハ間に正常なアームが挿入された時の側面図である。
【図９】ウエハ間に変形があるアームが挿入された時の側面図である。
【図１０】従来の光電センサを用いたアームの検出手段を説明する側面図である。
【図１１】従来の光電センサを用いたアームの検出手段を説明する正面図である。
【図１２】従来の傾き変形があるアームの検出動作を説明する正面図で、図（Ａ）は検出不可能な場合、図（Ｂ）は可能な場合を示す。
【符号の説明】
１（Ｘ−Ｚ−θ）軸を有する搬送ロボット
２アーム
２ａ変形アーム
３ボールネジ
４ロータリエンコーダ
５パルスモータ
６、６ａ、６ｂ反射型光電センサ
７キャリア
８ウエハ
９キャリアステージ
１０上ウエハ
１１下ウエハ
１２傷
１３左端部
１４右端部
１５制御部
１６マージン
１７原点位置
１８検出点位置
１９パルスモータ
２０回転駆動源
２１Ｘ軸のみの搬送ロボット
２２表示器
２３ユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an arm-type transfer device for a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) used in a manufacturing process of a semiconductor device. In particular, the present invention detects the deformation of a wafer transfer arm before transferring the wafer. The present invention relates to a wafer transfer apparatus that can prevent a transfer trouble.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a semiconductor device manufacturing process, when a wafer is transferred from the previous process to the next process, the wafer is taken out and stored in a carrier, and a wafer transfer apparatus (transfer robot) is used for that purpose. This transfer robot includes a cantilevered arm for taking out wafers stored in a carrier in a previous process one by one and sending them to the next process. Usually, this arm is formed of a rectangular thin plate, and is mounted on the transfer robot so as to be able to move forward and backward, ascend and descend, and rotate.
[0003]
A plurality of wafers are stored horizontally at an equal pitch in the carrier. The arm is advanced between these pitches, the tip is inserted, the arm is lifted slightly, the wafer is placed, and the arm is retracted to move the wafer. The wafer is taken out from the carrier and the arm is rotated to carry the wafer to the next process. After the transfer, the arm returns to the initial position, moves the carrier by one pitch, and performs the same cycle operation on the next wafer.
[0004]
Since this arm has a cantilever structure, deformation (tilt, bend, twist, warp, etc.) easily occurs even with a slight force when an external force is applied to the arm or the screw is loosened for some reason. In particular, when the arm is inserted between the wafer pitches of the carrier due to the deformation being enlarged at the tip of the arm, the wafer may be damaged or, in the worst case, the wafer may be damaged.
[0005]
This state will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a side view showing a state in which a normal arm (an arm without deformation) is inserted between one pitch of a wafer stored in a carrier. 2 is inserted in the middle between the upper wafer 10 and the lower wafer 11, and the gap between the upper and lower wafers 10, 11 and the arm 2 has a margin 16 of about 1 mm. 9 (A) and 9 (B) are side views showing a state where the deformed arm is inserted, and the arm 2a is bent and deformed by about 1 mm downward (FIG. A) or upward (FIG. B). A state in which the lower wafer 11 or the upper wafer 10 is scratched 12 is shown.
[0006]
Therefore, conventionally, in order to prevent wafer damage and wafer transfer trouble due to arm deformation, a reference surface is set in parallel with the wafer transfer surface as shown in, for example, Japanese Patent No. 2996491. A means is adopted in which the distance from the reference surface to the arm is optically detected, and when the deformation is detected, the transport robot is immediately stopped.
[0007]
This conventional optical detection means will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is an explanatory view of the arm as viewed from the side, and FIG. 11 is an explanatory view of the arm as viewed from the tip. As shown in FIGS. 10 and 11, before the arm 2 is inserted into the carrier 7 and below the arm 2, two reflective photoelectric sensors 6a and 6b having the same function are arranged side by side and at the same time in the vertical direction. A little staggered. The reflection type photoelectric sensors 6a and 6b are small spot limited reflection type photoelectric sensors such as infrared light emitting diodes, and detect when the reflection surface comes within a detection range, for example, at a distance of about 8 mm from the emission surface. The sensor switch is turned off (or turned on) and turned on (or turned off) outside the detection range.
[0008]
That is, as shown in FIG. 11, the detection range of the reflective photoelectric sensor 6 a installed by shifting downward is set between a and b, and the detection range of the reflective photoelectric sensor 6 b installed by shifting upward is set between c and d. Then, a new detection range is formed between c and b where the detection ranges of the two reflective photoelectric sensors overlap. If the arm 2 is within the allowable range of the upper limit position b and the lower limit position c, it is determined that the arm 2 is in a normal state without deformation, and if it protrudes, it is determined that there is deformation. As a result, the detection range can be narrower than that detected by a single reflective photoelectric sensor, so that the arm deformation detection accuracy can be increased.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described prior art, two reflective photoelectric sensors are used to detect the deformation of the arm, and an allowable range is set by shifting each detection range. Although it is possible to improve the detection accuracy of the arm deformation by narrowing, it is difficult to adjust the position of each reflective photoelectric sensor. For example, the position adjustment is performed with accuracy increased to 0.01 mm. Is almost impossible. Therefore, only when the arm deformation is out of the allowable range, it is necessary to rely on a digital method that detects whether the arm is ON or OFF. If the arm is actually deformed, it will be detected if it is within the allowable range. Therefore, it is determined that there is no deformation, and it is overlooked that the deformation is starting to occur.
[0010]
Conventionally, even if the arm is bent downward as shown in FIG. 9A or upward as shown in FIG. 9B when viewed from the side, it can be detected if it is within an allowable range. However, as shown in FIG. 12A, when the arm 2 is deformed by tilting in the α direction when viewed from the distal end direction, the reflective photoelectric sensor 6a is out of the allowable range b to c. If it is within the detection ranges a to b or 6 b to the detection ranges c to d, it will not be judged as abnormal, and the wafer will be damaged. Therefore, as shown in FIG. 12 (B), the arm 2 is out of the permissible ranges b to c only when it is inclined and deformed in the opposite α direction, so that detection is possible.
[0011]
An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer transfer apparatus that solves the above-mentioned problems by improving detection accuracy of arm deformation, and that can prevent wafer transfer trouble and damage to the wafer due to arm deformation. To do.
[0012]
This invention inserts an arm between semiconductor wafers of a carrier in which a plurality of semiconductor wafers are horizontally stored at equal pitch intervals, and picks up the semiconductor wafers one by one from the carrier and transfers them to the next process. In the device, a transfer robot having an arm that can be moved forward, backward, up and down, rotatable, a rotary encoder that synchronizes with a ball screw for moving the arm up and down, and an arm height when a normal arm is inserted into a carrier position as the origin position by using a reflection type photoelectric sensor for detecting that the arm lowers the arm from the origin position has reached the detection point position, also initiate the pulse output at the same time the rotary encoder the arm starts to descend and counts the number of pulses of the rotary encoder at the time of receiving a detection signal from the reflection-type photoelectric sensor Rotate the arm so that the left and right ends when viewed from the front are on the reflective photoelectric sensor, respectively, and count the number of pulses at the detection points on the left and right ends, respectively. The arm inclination is obtained from the difference between the distance between the two detection points and the number of pulses counted at the detection point, the inclination is compared with the standard value, and when the standard value is exceeded, the arm abnormality is recognized. And
[0013]
In addition, the present invention checks whether or not the arm is deformed every time before the arm is inserted between the semiconductor wafers of the carrier, and stops the semiconductor wafer transfer operation when the abnormality of the arm is recognized .
[0014]
Further, according to the present invention, the reflective photoelectric sensor is installed below the advancing arm and in front of the carrier, and the advancing arm is temporarily stopped just before the carrier to perform the arm deformation detection operation.
[0015]
In the present invention, an arm is inserted between the semiconductor wafers of a carrier in which a plurality of semiconductor wafers are horizontally stored at equal pitch intervals, and the semiconductor wafers are taken out one by one from the carrier and transferred to the next process. In a semiconductor wafer transfer apparatus, a transfer robot having an arm that can only move forward and backward, a rotary encoder that synchronizes with a ball screw for moving a reflection type photoelectric sensor in the vertical direction, and a reflection type for inserting a normal arm into a carrier The height position of the photoelectric sensor is set as the origin position, and the reflection type photoelectric sensor is raised from this origin position to detect that the reflection type photoelectric sensor has reached the arm detection point position, and at the same time the reflection type photoelectric sensor starts to rise. The rotary encoder also starts pulse output, and the rotary encoder at the time when the detection signal from the reflective photoelectric sensor is received. Of when counting the number of pulses, a left end portion viewed arm from the front and right end portion so that rotation of the reflection type photoelectric sensor to come on the reflective-type photoelectric sensor respectively, the pulse at the detection point at the left end and the right end portion The number of each was counted, the arm inclination was obtained from the difference between the distance between the detection points at the left end and the right end and the number of pulses counted at the detection point, the inclination was compared with the standard value, and the standard value was exceeded. It is characterized by recognizing the abnormality of the arm.
[0016]
Further, according to the present invention, the reflective photoelectric sensor is installed below the advancing arm and in front of the carrier so that it can be raised and lowered, and the advancing arm is temporarily stopped just before the carrier to perform the arm deformation detection operation. ing.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a wafer transfer apparatus showing an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the wafer transfer apparatus of the present invention has an arm that can move forward and backward in the horizontal direction (X direction), can move up and down in the vertical direction (Z direction), and can rotate in the θ direction. 2, a transfer robot 1 having an (XZ-θ) axis comprising a pulse motor 5 and a ball screw 3 that move the arm 2 up and down, and a rotary encoder 4 that rotates in synchronization with the ball screw 3.
[0018]
Further, when the transfer robot 1 is operated to advance the arm 2, the reflective photoelectric sensor 6 is installed below the advanced arm 2 and detects the irradiated light applied to the arm 2, and the reflective photoelectric sensor. Control for counting the number of pulses when the detection signal from 6 is input by the rotary encoder 4, determining whether the arm 2 is deformed based on the signal from the rotary encoder 4, and controlling the operation of the transfer robot 1. Part 15. When the carrier 7 storing the wafers 8 at a constant pitch is placed on the carrier stage 9 and the arm 2 is determined not to be deformed, the carrier 2 moves forward and is inserted between the upper and lower wafers, and is lifted and moved upward. The wafer 8 is removed from the carrier 7 by moving backward.
[0019]
In the wafer transfer apparatus of the present invention configured as described above, with reference to the drawings, the function of detecting the deformation of the arm before the wafer transfer and preventing the wafer transfer trouble and the damage to the wafer surface in advance will be described. I will explain.
[0020]
FIG. 2 is a side view for explaining the detection operation of a normal arm (an arm without deformation). As shown in the figure, the arm 2 moves forward and stops when it comes over the reflective photoelectric sensor 6 installed in front of the carrier. The height position of the arm 2 at this time is set as the arm origin position 17, and the origin position (initial value) is also determined on the rotary encoder corresponding to the arm origin position. Each time one wafer is transferred, the arm returns to the original position, and the carrier is moved by one pitch to perform the same cycle operation on the next wafer.
[0021]
Next, the arm 2 that has come on the reflective photoelectric sensor 6 starts to descend by the rotation of the ball screw, and when the arm 2 comes at a predetermined distance from the reflective photoelectric sensor 6, the switch function of the reflective photoelectric sensor 6 is reached. Is activated to detect the position of the arm 2. Here, for example, a sensor that operates 8 mm from the end face of the reflective photoelectric sensor 6 is used, and this position is set as a detection point position 18. On the other hand, simultaneously with the start of lowering of the arm 2, the rotary encoder also starts counting pulses from the initial value, and the position of the arm can be detected by the number of pulses when the reflective photoelectric sensor 6 detects the arm 2. Here, for example, if the arm reaches the detection point position 18 when the number of pulses is 1000, this indicates that the number of pulses is a normal arm.
[0022]
Next, the detection operation when the arm is bent will be described with reference to the side views of FIGS. The description of the same contents as in FIG. 2 is omitted. As shown in FIG. 3 (A), the deformable arm 2a is at the origin position 17 with its distal end bent downward. When the deformable arm 2a is lowered by the rotation of the ball screw, the tip end portion is bent downward, so that the detection point position 18 is reached in a shorter time than a normal arm. At this time, if the rotary encoder also counts, for example, 900 pulses based on the signal from the reflective photoelectric sensor 6, it can be seen that the arm 2a is bent downward and deformed compared to 1000 pulses of a normal arm. Similarly, as shown in FIG. 3B, when the tip of the arm 2a is bent upward, the detection point position 18 is reached in a longer time than a normal arm. At this time, for example, if the rotary encoder counts 1100 pulses, it can be seen that the arm 2a is bent upward and deformed.
[0023]
Next, the detection operation when the arm is tilted will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a front view of the normal arm 2 as viewed from the distal end direction, and is an explanatory diagram when both end portions of the arm 2 are set to the detection point positions 18 respectively. 4A shows a case where the arm 2 is rotated so that the left end 13 of the arm 2 comes on the reflective photoelectric sensor 6, and FIG. 4B shows the case where the right end 14 of the arm 2 similarly has a reflective photoelectric sensor. The case where it came on the sensor 6 is shown. Here, L is the distance between both detection point positions on the arm 2, and the interval between the reflective photoelectric sensor 6 and the detection point position 18 is, for example, 8 mm.
[0024]
FIG. 5 is a front view when the arm 2 shown in FIG. 4 is inclined and deformed in the α direction. As shown in FIG. 5A, the detection point position 18 of the left end 13 of the arm 2 is a horizontal position. Since it is lower than the origin position 17, it is detected at a position of, for example, 980 pulses, and the detection point position 18 of the right end portion 14 of the arm 2 is higher than the horizontal position as shown in FIG. It is detected at the position of the pulse, and the inclination of the arm 2 in the α direction can also be grasped from these numerical values.
[0025]
The function of detecting the deformation of the arm described above is based on the following operation principle. That is, the output of the reflective photoelectric sensor (for example, when the arm comes to a position 8 mm from the sensor end face) and the output of the rotary encoder of the transfer robot itself are compared each time, and the initial value (for example, the sensor from the origin position) is compared. The deformation of the arm is detected by recognizing the change from 1000 pulses until the output. Here, the amount of movement of the arm corresponding to one pulse of the rotary encoder is determined by the resolution (pulse / rotation) of the rotary encoder and the lead of the ball screw that is the Z axis. By doing so, the value of mm / pulse can be determined. As a result, if the value becomes larger than the predetermined standard value of the arm deformation amount, the transfer device recognizes the abnormality of the arm and does not shift to the wafer transfer operation, thereby preventing a transfer trouble.
[0026]
Next, the operation of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 1, the wafer transfer apparatus operates the transfer robot 1, and moves the wafer 8 in the carrier 7 set on the carrier stage 9 to the next process by moving the arm 2 forward, ascending, retracting, and rotating. Transport to. When the arm 2 is normal, the wafer is inserted in the middle of the upper wafer 10 and the lower wafer 11 as shown in FIG. 8, and the margin 16 between the upper and lower wafers 10 and 11 and the arm 2 is about 1 mm above and below. The pitch is set.
[0027]
In the present invention, the deformation (bending, inclination, etc.) of the arm 2 is inspected every time before wafer transfer, and the wafer is not transferred if the deformation amount exceeds a standard value (for example, 0.2 mm). The sequence recognizes the amount of movement from the origin position 17 to the detection point position 18 of the sensor by counting the number of pulses of the rotary encoder 4 after the arm 2 extends over the reflective photoelectric sensor 6.
[0028]
That is, as shown in FIG. 2, when the arm 2 is normal, the reflective photoelectric sensor 6 detects the arm 2 at the same number of pulses (1000 pulses) each time. If the resolution by the rotary encoder is 0.01 mm / pulse, the distance from the origin position 17 to the detection point position 18 of the reflective photoelectric sensor 6 is 1000 pulses × 0.01 mm / pulse = 10 mm.
[0029]
Further, as shown in FIG. 3A, when the arm 2 is deformed due to some influence, the reflection type photoelectric sensor 6 detects the arm 2 at a position of 900 pulses from the origin position 17. Therefore, the distance from the origin position 17 to the detection point position 18 of the reflective photoelectric sensor 6 is 900 pulses × 0.01 mm / pulse = 9 mm, and the arm 2 is bent and deformed downward by 1 mm compared to the normal arm. I understand. Similarly, as shown in FIG. 3B, when the number of pulses is 1100, it can be seen that the arm 2 is bent upward by 1 mm. As shown in FIG. 5, when the arm 2 is rotated and the detection point positions 18 are performed at both ends of the arm, when the arm 2 is inclined, the number of pulses from the origin position 17 is 980 at the left end 13. A change of 1020 pulses appears at the right end 14 of the pulse, and the slope thereof can be seen. In this case, (1020−980) pulses × 0.01 mm / pulse = 0.4 mm, and it can be seen that there is an inclination in the α direction with a height of 0.4 mm.
[0030]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG. In the above-described embodiment, the reflective photoelectric sensor 6 is fixed and the arm 2 is moved forward and backward (X direction), raised and lowered (Z direction), and rotated (θ direction). Then, as shown in FIG. 6, the arm 2 is configured to move forward and backward only in the X direction, and the reflective photoelectric sensor 6 is moved up and down (Z direction) and rotated (θ direction). Thus, by simplifying the movement of the arm 2, the mechanism of the transport robot 21 having only the X axis can be simplified. On the other hand, in the unit 23 having the reflection type photoelectric sensor 6, the reflection type photoelectric sensor 6 is raised and lowered in conjunction with the ball screw 3 rotated by the pulse motor 19, and the rotary encoder 4 rotating synchronously is connected to the pulse motor 19. Yes. In addition, a rotational drive source 20 for rotating the reflective photoelectric sensor 6 is provided. As shown in FIG. 4, the rotary drive source 20 is a cylinder or a solenoid because it rotates the reflective photoelectric sensor 6 by a distance L when measuring both ends of the arm 2. Moreover, the measured value can be displayed by providing the indicator 22, and if it exceeds the standard, an alarm is issued to notify the abnormality.
[0031]
The operation of detecting the deformation of the arm 2 by the reflection photoelectric sensor 6 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a side view when the arm 2 is normal. First, when the arm 2 comes over the reflection type photoelectric sensor 6, the reflection type photoelectric sensor 6 is at the origin position 17 and coincides with the initial value of the rotary encoder. Next, if the reflection type photoelectric sensor 6 is raised and the rotary encoder counts 1000 pulses when it reaches the detection point position 18 of about 8 mm from the arm 2, it is determined that the arm 2 is normal at this point. Although not shown, even when the arm 2 is bent or tilted, the abnormality of the arm 2 can be detected by the same operation principle as that in FIG.
[0032]
【The invention's effect】
Conventionally, the upper and lower limits are set using two reflective photoelectric sensors, and it is determined that there is no abnormality even if the arm is deformed within this allowable range. By combining a sensor and a rotary encoder, it is possible to detect the amount of deformation of the arm with an accuracy of 0.01 mm depending on the resolution.
[0033]
Conventionally, when the arm is tilted left and right when viewed from the tip side, only one direction of deformation can be detected. However, the present invention can detect both directions of inclination deformation by measuring both ends.
[0034]
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent a wafer conveyance trouble and a damage to the wafer due to the deformation of the arm, and it is also possible to predict and predict the deformation of the arm by grasping the change over time of the deformation amount.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a wafer transfer apparatus showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view for explaining a normal arm detection operation in the embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are side views for explaining detection operation of an arm having bending deformation in an embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is bent downward and FIG. 2B is bent upward; Show.
FIG. 4 is a front view for explaining the deformation detection operation of both ends of the arm in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a front view for explaining the detection operation of an arm having an inclination deformation in the embodiment of the present invention, where FIG. (A) detects the left end and FIG. (B) detects the right end. Show the case.
FIG. 6 is a configuration diagram of a wafer conveyance device showing another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a side view for explaining a normal arm detection operation in another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a side view when a normal arm is inserted between wafers.
FIG. 9 is a side view when an arm having deformation between wafers is inserted.
FIG. 10 is a side view illustrating arm detection means using a conventional photoelectric sensor.
FIG. 11 is a front view illustrating arm detection means using a conventional photoelectric sensor.
FIGS. 12A and 12B are front views for explaining detection operation of an arm having a conventional tilt deformation, in which FIG. A shows a case where detection is impossible, and FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transfer robot having (X-Z-θ) axis 2 Arm 2a Deformation arm 3 Ball screw 4 Rotary encoder 5 Pulse motor 6, 6a, 6b Reflective photoelectric sensor 7 Carrier 8 Wafer 9 Carrier stage 10 Upper wafer 11 Lower wafer 12 Scratches 13 Left end part 14 Right end part 15 Control part 16 Margin 17 Origin position 18 Detection point position 19 Pulse motor 20 Rotation drive source 21 X-axis only transfer robot 22 Display unit 23 Unit

Claims

In a semiconductor wafer transfer apparatus for inserting an arm between the semiconductor wafers of a carrier that horizontally stores a plurality of semiconductor wafers at equal pitch intervals, and taking out the semiconductor wafers one by one from the carrier and transferring them to the next process. Transfer robot with forward / backward / up / down / rotatable arm, rotary encoder synchronized with ball screw to move arm up and down, and arm height position when inserting normal arm into carrier and position, using a reflection type photoelectric sensor for detecting that the arm lowers the arm from the origin position has reached the detection point position, also initiate a pulse output at the same time the rotary encoder the arm begins to descend, the reflection when counting the number of pulses of the rotary encoder at the time of receiving a detection signal from the mold photoelectric sensor, The arm is rotated so that the left end and the right end when viewed from the front are on the reflective photoelectric sensor, respectively, and the number of pulses at the detection points of the left end and the right end is counted, and the left end The arm inclination is obtained from the difference between the distance between the detection points at the center and the right end and the number of pulses counted at the detection point, the inclination is compared with the standard value, and if the standard value is exceeded, the arm abnormality is detected. For recognizing a semiconductor wafer.

2. The semiconductor wafer transfer operation according to claim 1, wherein the presence or absence of deformation of the arm is inspected every time before the arm is inserted between the semiconductor wafers of the carrier, and if the abnormality of the arm is recognized, the semiconductor wafer transfer operation is stopped. Semiconductor wafer transfer method .

3. The reflection photoelectric sensor is installed below an arm that moves forward and in front of a carrier, and the arm that moves forward is temporarily stopped just before the carrier to perform an arm deformation detection operation. The semiconductor wafer transfer method according to claim .

In a semiconductor wafer transfer apparatus for inserting an arm between the semiconductor wafers of a carrier that horizontally stores a plurality of semiconductor wafers at equal pitch intervals, and taking out the semiconductor wafers one by one from the carrier and transferring them to the next process. A transfer robot having an arm that can only move forward and backward, a rotary encoder that synchronizes with the ball screw to move the reflective photoelectric sensor in the vertical direction, and the height position of the reflective photoelectric sensor when a normal arm is inserted into the carrier Is set as the origin position, the reflective photoelectric sensor is raised from this origin position to detect that the reflective photoelectric sensor has reached the arm detection point position, and at the same time the reflective photoelectric sensor starts to rise, the rotary encoder also outputs a pulse. Start and count the number of pulses of the rotary encoder at the time when the detection signal from the reflective photoelectric sensor is received. When cement, arm rotates the reflective photoelectric sensor as a left end portion as viewed from the front and right end comes on the reflective-type photoelectric sensor respectively, the number of pulses in the detection point of the left end and the right end portion The arm inclination is obtained from the difference between the distance between the detection points at the left end and the right end and the number of pulses counted at the detection point, the inclination is compared with a standard value, and the standard value is calculated. A semiconductor wafer transfer method characterized by recognizing an abnormality of an arm when exceeding.

2. The reflective photoelectric sensor is installed below an advancing arm and in front of a carrier so as to be able to ascend and descend, and the arm advancement is temporarily stopped just before the carrier to perform an arm deformation detection operation. 5. The method for transferring a semiconductor wafer according to 4 .