JP5940342B2 - 基板搬送装置、基板処理システムおよび基板搬送方法、ならびに記憶媒体 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係るマルチチャンバタイプの基板処理システムの概略構造を示す水平断面図である。
次に、上記処理システムに搭載される基板搬送装置の第1の例について説明する。
図2は基板搬送装置の第1の例を示す平面図、図3はその正面図である。基板搬送装置12は、ベースとなる搬送室5の底板5aに回転自在に支持された回転基台40と、この回転基台40に旋回および屈伸可能に支持され、ウエハWを保持するピック41cおよび42cを有する第1多関節アーム機構41および第2多関節アーム機構42と、これら第1多関節アーム機構41および第2多関節アーム機構42の一方を選択的に屈伸させる駆動リンク機構43と、回転基台40を回転させる駆動機構および駆動リンク機構43を揺動させる駆動機構を有する駆動部44と、搬送動作制御を行う搬送制御部45とを有している。搬送制御部45は全体制御部30により制御されるようになっている。駆動部44の各駆動機構は、一定角度のパルス数で制御するステッピングモータを有している。
次に、上記処理システムに搭載される基板搬送装置の第2の例について説明する。
上記基板搬送装置の第1の例では、ピック41c,42c上において、ウエハWを先端側ストッパピン72および基端側ストッパピン73とでウエハWを挟み、多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハWを先端側ストッパピン72に押しつけることでウエハWが位置決めされるが、搬送速度がさらに高速化した場合には、ウエハWが先端側ストッパピン72に当たった際のパーティクルの発生や、多関節アーム機構41,42を旋回させたときのウエハWのずれや、位置検出センサユニット22による計測時のウエハWの位置ずれが懸念される。
次に、基板処理システム100の動作について説明する。
まず、基板搬送装置16により搬入出室8に接続されたフープFからウエハWを取り出し、ロードロック室6(または7)に搬入する。このとき、ロードロック室6(または7)内は大気雰囲気にされ、その後第2のゲートバルブG2が開放された状態でウエハWが搬入される。
このような熱膨張によるウエハの位置ずれの補正は、図16のフローチャートのような手順で行うことができる。
ウエハWの基準位置の計測は、常温において、対応するモジュール内のウエハWをピック上に載置して搬送室5に戻す際に行われる。このとき、ウエハWを載置したピックは直線的に移動される。図19(a)に示すように、ウエハWが光学センサS1,S2の照射した光を遮光した点をA、Cとし、さらにウエハWを移動して光学センサS1,S2の照射した光が透光するようになった点をB、Dとする。既知の値として、基準のウエハ半径を150mmとする。
この条件でまず、以下の1〜5の手順でセンサ間距離HH′を算出する。
1.A−Dのパルス値を実際のアーム位置に変換する。
2.AB、CDの長さを算出する。
3.三平方の定理により、OH2=AO2−(AB÷2)2が成り立つから、この式からOHの長さを算出する。
4.OH′の長さを上記1〜3と同様にして算出する。
5.上記3,4からHH′=OH+OH′としてHH′を算出する。
次に、以下の6〜8の手順で基準ウエハ位置Oの座標(x1,y1)を算出する。
6.S1をX座標の基準(X=0)とする。
7.上記3によりOHの長さが算出済みであるため、基準ウエハ位置OのX座標(x1)はx1=OHとなる。
8.基準ウエハ位置OのY座標(y1)は、Bのアーム位置+(AB÷2)で求めることができる。
ウエハWのずれ量の算出は、実際の処理の際に、対応するモジュール内のウエハWをピック上に載置して搬送室5に戻す際に行われる。このとき、基準位置の計測の際と同様、ウエハWを載置したピックは直線的に移動される。既知の値としてセンサ間距離HH′、基準ウエハ位置Oの座標を用いる。図19(b)に示すように、基準位置の計測の際と同様、ウエハWが光学センサS1,S2の照射した光を遮光した点をA、Cとし、さらにウエハWを移動して光学センサS1,S2の照射した光が透光するようになった点をB、Dとする。
以下の9〜11の手順でウエハ半径rおよびウエハ位置O′のX座標:x2を算出する。
9.A−Dのパルス値を実際のアーム位置に変換する。
10.AB、CDの長さを算出する。
11.三平方の定理により、以下の2つの式が成り立つから、連立方程式によりr、x2を算出する。
r2=(x2)2+(AB÷2)2
r2=(HH′−x2)2+(CD÷2)2
以下の12によりウエハ位置O′のY座標:y2を算出する。
12.y2=Bのアーム位置+(AB÷2)
以下の13によりウエハのずれ量を算出する。
13.O′の座標(x2,y2)と基準位置Oの座標(x1,y1)から以下の式でずれ量を算出する。
ずれ量2=(x2−x1)2+(y2−y1)2
以上の手順でウエハの熱膨張による位置ずれの補正を行うことができるが、長期間のアイドリングの後、再度処理を行う場合には、基板搬送装置12の第1多関節アーム機構41および第2多関節アーム機構42のアームやピックの実際の伸び量が不明であり、アイドリング直前のデータに基づいてそのまま搬送動作を実施すると、ウエハWをピックに載せる際に、ウエハWが先端側ストッパピン72または基端側ストッパピン73に乗り上げるおそれがある。このため、第1多関節アーム機構41および第2多関節アーム機構42(以下単にアーム機構という)の伸び補正を行うことが好ましい。
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では基板搬送機構として多関節アーム機構を用いたが、これに限らず、直動機構等の他の機構であってもよい。また、位置検出センサユニットのセンサとして光学センサを用いたが、位置を検出するものであればこれに限るものではなく、また、1つの位置検出センサユニットにつき2つのセンサを用いたが、1つでもよい。また、位置検出センサユニットを、ウエハの搬出入の対象モジュール(真空処理ユニットおよびロードロック室のいずれか)の搬入出口近傍に設けたが、ウエハを保持するピックがウエハの搬入および搬出のために直動する範囲であればよい。さらに、上記実施形態では、真空処理ユニットを4つ、ロードロック室を2つ設けた基板処理システムを例にとって説明したが、これらの数に限定されるものではない。さらにまた、真空処理ユニットを複数設けたマルチチャンバタイプの真空処理装置に限らず、真空処理ユニットが1個のシステムであっても適用可能である。さらにまた、被処理基板についても、半導体ウエハに限らず、FPD用ガラス基板などの他の基板を対象にすることができることはいうまでもない。
5;搬送室
6,7;ロードロック室
8;搬入出室
12,16;基板搬送装置
22;位置検出センサユニット
23a,23b;光学センサ
30;全体制御部
40;回転基台
41;第1多関節アーム機構
41a,42a;第1アーム
41b,42b;第2アーム
41c,42c;ピック
43;駆動リンク機構
44;駆動部
45;搬送制御部
50;中空軸
51,52,53,54,55,56,60;軸
61;駆動アーム
62,63;従動アーム
71;裏面支持パッド
72;先端側ストッパピン
73;基端側ストッパピン
75;ローラ(滑車)
76;回転軸
81;コア部
82;リング部材
90;クランプ機構
91;カム
92;リンク機構
93;伸縮部材
94;リニアガイド
95;移動部材
100;基板処理システム
W;半導体ウエハ
Claims (28)
- 熱をともなう真空処理が行われる真空処理ユニットと、前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室とを有する基板処理システムにおいて、前記搬送室内に設けられ、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送装置であって、
基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、
前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部と、
前記ピックによる基板の搬送動作を制御する搬送制御部と
を有し、
前記搬送制御部は、
基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする基板搬送装置。 - 前記位置決めピンは、前記ピック上に基板を挟むように配置され、前記ピックを移動した際の慣性で基板を前記位置決めピンに押しつけることにより基板が位置決めされることを特徴とする請求項1に記載の基板搬送装置。
- 前記ピックは複数の位置決めピンを有し、前記複数の位置決めピンのいずれかを移動させて基板を前記ピック上でクランプするクランプ機構をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の基板搬送装置。
- 前記ピックおよび他のアームを含む多関節アーム機構を有し、前記ピックは隣接するアームに対し回転可能に設けられ、前記クランプ機構は、前記ピックの回転にともなって変位するカムと、前記カムの変位により前記位置決めピンを進退移動させ、基板をクランプしまたはリリースする移動部材と、前記カムの変位を前記移動部材に伝達させる中間機構とを有し、前記カムは、前記ピックの回転位置に同期して前記位置決めピンの進退が定まるようにその位置が調整されることを特徴とする請求項3に記載の基板搬送装置。
- 前記位置決めピンは、前記ピックの先端側に設けられた先端側位置決めピンと、前記ピックの基端側に設けられた基端側位置決めピンとを有し、前記クランプ機構は前記基端側位置決めピンを進退移動させて基板をクランプしまたはリリースするように構成され、前記多関節アーム機構を伸長させて、基板を受け渡すために前記ピック上の基板をリリースする際には、前記ピックの加速度が負となる範囲で基板をリリースし、前記多関節アームを縮退させて、前記ピック上に基板を受け取った後に基板をクランプする際には、前記ピックの加速度が正となる範囲で基板をクランプすることを特徴とする請求項4に記載の基板搬送装置。
- 前記基準位置は、常温において、前記真空処理ユニットに対して搬入出される基板が通過する位置に設けられた位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の基板搬送装置。
- 基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の基板の位置情報は、前記位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められ、このようにして求めた基板の位置情報と前記基準位置とから前記位置ずれを算出することを特徴とする請求項6に記載の基板搬送装置。
- 前記位置ずれの検出は、基板を前記真空処理ユニットから搬出する際または前記真空処理ユニットに搬入する際に行われ、前記ずれ量の補正は、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に行われることを特徴とする請求項7に記載の基板搬送装置。
- 前記基板処理システムは、前記搬送室に接続され、大気雰囲気と真空との間で圧力可変であり、大気雰囲気から前記搬送室に対して基板を搬送するロードロック室をさらに有し、
前記搬送制御部は、
基板を前記ロードロック室に搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記ロードロック室に搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記ロードロック室に搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の基板搬送装置。 - 前記ピックの前記位置決めピンは、垂直軸に対して回転可能なリング部材を有していることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の基板搬送装置。
- 前記ピックは、基板の裏面を支持し、基板を位置決めする際の移動方向に回転可能なローラを備えた裏面支持パッドを有することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の基板搬送装置。
- 熱をともなう真空処理が行われる真空処理ユニットと、
前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室と、
前記搬送室内に設けられ、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送装置と
を具備する基板処理システムであって、
前記基板搬送装置は、
基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、
前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部と、
前記ピックによる基板の搬送動作を制御する搬送制御部と
を有し、
前記搬送制御部は、
基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする基板処理システム。 - 前記位置決めピンは、前記ピック上に基板を挟むように配置され、前記ピックを移動した際の慣性で基板を前記位置決めピンに押しつけることにより基板が位置決めされることを特徴とする請求項12に記載の基板処理システム。
- 前記ピックは複数の位置決めピンを有し、前記複数の位置決めピンのいずれかを移動させて基板を前記ピック上でクランプするクランプ機構をさらに有することを特徴とする請求項12に記載の基板処理システム。
- 前記基板搬送装置は、前記ピックおよび他のアームを含む多関節アーム機構を有し、前記ピックは隣接するアームに対し回転可能に設けられ、前記クランプ機構は、前記ピックの回転にともなって変位するカムと、前記カムの変位により前記位置決めピンを進退移動させ、基板をクランプしまたはリリースする移動部材と、前記カムの変位を前記移動部材に伝達させる中間機構とを有し、前記カムは、前記ピックの回転位置に同期して前記位置決めピンの進退が定まるようにその位置が調整されることを特徴とする請求項14に記載の基板処理システム。
- 前記位置決めピンは、前記ピックの先端側に設けられた先端側位置決めピンと、前記ピックの基端側に設けられた基端側位置決めピンとを有し、前記クランプ機構は前記基端側位置決めピンを進退移動させて基板をクランプしまたはリリースするように構成され、前記多関節アーム機構を伸長させて、基板を受け渡すために前記ピック上の基板をリリースする際には、前記ピックの加速度が負となる範囲で基板をリリースし、前記多関節アームを縮退させて、前記ピック上に基板を受け取った後に基板をクランプする際には、前記ピックの加速度が正となる範囲で基板をクランプすることを特徴とする請求項15に記載の基板処理システム。
- 前記基準位置は、常温において、前記真空処理ユニットに対して搬入出される基板が通過する位置に設けられた位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められることを特徴とする請求項12から請求項16のいずれか1項に記載の基板処理システム。
- 基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の基板の位置情報は、前記位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められ、このようにして求めた基板の位置情報と前記基準位置とから前記位置ずれを算出することを特徴とする請求項17に記載の基板処理システム。
- 前記位置ずれの検出は、基板を前記真空処理ユニットから搬出する際または前記真空処理ユニットに搬入する際に行われ、前記ずれ量の補正は、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に行われることを特徴とする請求項18に記載の基板処理システム。
- 前記搬送室に接続され、大気雰囲気と真空との間で圧力可変であり、大気雰囲気から前記搬送室に対して基板を搬送するロードロック室をさらに具備し、
前記搬送制御部は、
基板を前記ロードロック室に搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記ロードロック室に搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記ロードロック室に搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項12から請求項19のいずれか1項に記載の基板処理システム。 - 前記ピックの前記位置決めピンは、垂直軸に対して回転可能なリング部材を有していることを特徴とする請求項12から請求項20のいずれか1項に記載の基板処理システム。
- 前記ピックは、基板の裏面を支持し、基板を位置決めする際の移動方向に回転可能なローラを備えた裏面支持パッドを有することを特徴とする請求項12から請求項21のいずれか1項に記載の基板処理システム。
- 熱をともなう真空処理が行われる真空処理ユニットと、前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室とを有する基板処理システムにおいて、基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部とを有し、前記搬送室に設けられた基板搬送装置を用いて、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送方法であって、
基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入することを特徴とする基板搬送方法。 - 前記基準位置は、常温において、前記真空処理ユニットに対して搬入出される基板が通過する位置に設けられた位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められることを特徴とする請求項23に記載の基板搬送方法。
- 基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の基板の位置情報は、前記位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められ、このようにして求めた基板の位置情報と前記基準位置とから前記位置ずれを算出することを特徴とする請求項24に記載の基板搬送方法。
- 前記位置ずれの検出は、基板を前記真空処理ユニットから搬出する際または前記真空処理ユニットに搬入する際に行われ、前記ずれ量の補正は、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に行われることを特徴とする請求項25に記載の基板搬送方法。
- 前記基板処理システムは、前記搬送室に接続され、大気雰囲気と真空との間で圧力可変であり、大気雰囲気から前記搬送室に対して基板を搬送するロードロック室をさらに有し、
基板を前記ロードロック室に搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記ロードロック室に搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記ロードロック室に搬入することを特徴とする請求項23から請求項26のいずれか1項に記載の基板搬送方法。 - コンピュータ上で動作し、基板搬送装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項23から請求項27のいずれかの基板搬送方法が行われるように、コンピュータに前記基板搬送装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
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