JPH01108740A - 半導体ウエハの搬送位置決め方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】 この発明は、半導体ウェハに成膜、エツチング等の各種
プロセス処理を行うウェハ処理装置に対し、ロボット操
作によりウェハカセットから１枚宛取り出したウェハを
、前記処理装置へ搬入する途上でロボットに装備のウェ
ハ保持具に対して正しいセンタリング位置に修正保持さ
せるための搬送位置決め方式に関する。 （従来の技術） まず第５図、第６図により通常使用されている軍記ウェ
ハ搬送用ロボットの構成、並びにウェハカセットとウェ
ハ処理装置との間で行うウェハ搬送動作に付いて説明す
る０図において、１は複数枚のウェハ２を上下段に並べ
て収容したカセット、３はプラズマＣＶＤ装置等のプロ
セス反応室に連なるロードロック室、４はロードロック
室３の前段に設けた中継準備室、５ａ、　５ｂは中継準
備室４の入口、出口側通路を仕切るゲート弁、６は中継
準備室内に配備して室外より搬入されたウェハを受容保
持する中継トレーである。なおロードロック室側にはウ
ェハを前記中継トレー６から反応室内へ搬入するウェハ
搬送ロボットを備えている。ここで中継準備室４に入口
に対向して室外側にはウェハ搬送用のロボット７が設置
されている。 このロボット７は周知のメカニカルパンタグラフ型ロボ
ットであうで、その構成の一例は駆動部７１と、駆動部
の出力軸に結合されて上下（Ｚ方向）。 旋回（θ方向）に操作されるアーム７２と、アーム７２
の上で左右方向に直線移動操作されるアーム７３と、該
アーム７３の先端に取付けたウェハ保持具７４とから構
成されたものであり、かかる構成でアーム７２．７３を
移動操作することにより、ウェハ保持具７４をｘ、ｙ、
ｚの座標系上で移動操作することができる。また該ロボ
ット７はウェハ保持具７４のセンタ０１を基準点として
所望の動きを与えるように制御部８に与えたプログラム
指令による数値制御で移動操作される。一方、ウェハ保
持具７４はウェハ吸着トレーとしてそのトレーの面上に
真空吸着機構の吸引穴１５が開口している。 かかる構成でロボット７の操作によりカセット１から所
定の順位で１枚のウェハ２を取り出してウェハ保持具７
４の上面に吸着保持させ、矢印Ｐの搬送経路をたどって
開放したゲートパルプ５ｂを通じて中継準備室４内に搬
入し、ここでウェハ２を中継トレー６に受け渡す、なお
中継トレー６は、その中央部がロボット７側のウェハ保
持具７４と干渉し合わないように切欠いた２分割の受け
皿構造であり、その周縁には内周側に傾斜したテーパ付
きガイド部を備えている。ここで中継トレー６へのウェ
ハ受け渡しが済むと、ロボット７のウェハ保持具７４を
室外に後退させ、ゲートパルプ５ｂを閉じた上で中継準
備室４を真空排気する０次いでロードロック室３との間
のゲートパルプ５ａを開き、図示されてないロック室側
の搬送ロボットにより中継トレー６上に受容保持されて
いるウェハ２を受取り、ここから図示されてないプロセ
ス反応室内へ送り込む、ここで所定のウェハ処理が済み
、ウェハが搬出経路を通じて室外に搬出されると、続い
て前記と同様にロボット７の操作で次に処理するウェハ
２がカセット１より取り出されて中継準備室４に送りこ
まれる。 （発明が解決しようとする問題点〕 ところで前記のウェハ搬送過程では、ロボット７による
中継トレー６への受け渡しの際にしばしば中継トレー６
に対するウェハ２の受け渡し位置がずれ、これに中継ト
レー６のテーパガイド面滑り具合の不安定さ等が加わっ
てウェハが中継トレー６上で斜め姿勢に引っ掛かる等の
移し替えミスの生じることがある。なおこのようなウェ
ハ受け渡し位置のずれ発生の原因は、ウェハ外径寸法の
公差等の他にカセット１内でのウェハ２の収容位置のず
れ、ロボット７のウェハ保持具７４でカセット１からウ
ェハ２を吸着して取り出す際の滑り等でウェハ保持具７
４に対してウェハ２が正しいセンタリング位置に保持さ
れないことが要因となるもので、このようなセンタリン
グ位置にずれがあるとロボット７の搬送精度が如何に高
くても中継トレー６への受け渡し位置にずれが生じるよ
うになる。しかもこのような移し替えミスが生じると次
のウェハ搬送工程に支障を来してウェハの自動搬送が崩
れるので、その都度装置の運転を停止して作業員による
ウェハ位置修正をしなければならない等、装置全体での
スループットの低下をもたらす。 この発明は上記の点にかんがみ成されたものであり、そ
の目的はロボット操作によりカセットから取り出したウ
ェハを、プロセス処理装置に搬入する以前の搬送途上で
、しかもロボット自身の制御機能を活用してウェハ保持
具に対し正しいセンタリング位置に修正保持させるよう
にしたウェハ搬送位置決め方式を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するために、この発明によれば、ロボ
ットアーム操作によるウェハ保持具の移動軌跡上にウェ
ハの外形寸法に対応してその周上に複数基の光学ライン
センサを分散配備したウェハ外周位置検出装置を備え、
ロボット操作によりカセットから取り出したウェハをウ
ェハ処理装置に搬入する以前に前記検出装置へ移送し、
かつウェハ保持具を検出装置のセンタに合わせた上でウ
ェハをウェハ保持具より一旦釈放して検出装置側に受け
渡して担持させ、この位置で光学ラインセンサて検出し
たウェハ外周位置のビデオ信号を基に検出装置のセンタ
を仮想中心としてウェハとの中心位置のずれを求め、さ
らにこの位置ずれ量を修正量としてロボットアームの微
動操作によりウェハに対してウェハ保持具をセンタリン
グ修正した後にウェハをロボット側のウェハ保持具て保
持するようにしたものである。 （作用〕　　　　゛ 上記の構成で、ウェハ外周位置検出装置は水平基台上に
複数基の光学ラインセンサを分散してウェハ半径方向に
配備し、かつ該装置にはロボットのウェハ保持具より受
け取ったウェハを一時的にその外周検出位置に保持する
真空吸着機構を備えたものである。 ここでカセットから取り出したウェハをウェハ処理装置
に搬入する以前にウェハ外周位置検出装置まで搬送し、
ここでウェハ保持具を検出装置のセンタに合わせた状態
でウェハをウェハ保持具より検出装置側に着地させ、ウ
ェハ保持具を一旦釈放させて検出装置側へ吸着保持させ
た上で光学ラインセンサによりウェハ外周位置を検出す
る。この場合にカセットから取り出した状態でウェハが
ウェハ保持具に対して正しいセンタリング位置に保持さ
れてないと、検出装置のセンタを中心とする仮想中心と
ここに保持されたウェハの中心との間に位置のずれが残
り、この位置ずれの方向、ずれ量が光学ラインセンサの
出力ビデオ信号を処理することにより求められる。ここ
で前記の位置ずれ量を修正量として制御部からの指令に
より検出装置側に保持されているウェハに対してウェハ
保持具が正しいセンタリング位置に来るようにロボット
を微動操作して修正移動し、この位置で再度ウェハを検
出装置側から受け取りてウェハ保持具に吸着保持させる
。 これによりカセットからのウェハ取り出しの際に生じた
位置のずれが修正され、ウェハ保持具に対して搬送途上
のウェハが正しくセンタリング位置に保持されることに
なる。したがうてここからロボットを操作してウェハ保
持具をプロセス処理装置内に搬入することにより、ウェ
ハ処理装置側の中継トレーに対してウェハをミスなしに
正しい位置に受け渡しすることができる。しかもこの修
正動作は別な動力源を要することなくロボット自身の制
御機能で行うことができ、かつウェハサイズの変更、ウ
ェハ外径公差のバラツキ等にもフレキシブルに対応させ
ることが可能である。 〔実施例〕 第１図ないし第４図は本発明実施例を示すものであり、
第１図、第２図は装置全体図、第３図。 第４図はウェハのセンタリング修正動作を行っている状
態を表したウェハ外周位置検出装置、並びにウェハ保持
具の詳細構造図を示す、なお第５図。 第６図に対応する同一部材には同じ符号が付しである。 すなわち、この発明によりロボット７の側方にはロボッ
トアームに取付けられたウェハ保持具７４の移動軌跡上
に符号９で示すウェハ外周位置検出装置（以下、単に検
出装置という）がロボット本体に支持具を介して装着配
備されている。この検出装置９は水平基台９１と、水平
基台９１の上面側で基台のセンタ０２を中心としてその
外周位置に分散配備した複数基（図示例では４基）の光
学ラインセンサ９２と、各光学ラインセンサ９２の上方
に対向させた投光器９３と、および光学ラインセンサ９
２に並べてその内周側に配備した真空吸着機構９４とか
ら構成されている。なお光学ラインセンサ９２は通常の
光学計測系で多用されている一次元のイメージセンサで
あり、かつ各光学ラインセンサ９２はウェハ２の外周位
置を検出するようにウェハのサイズに合わせてその半径
方向に設置されている。また光学ラインセンサ９２はウ
ェハのサイズ、およびそのオリエンテーシ四ンフラット
２ａの位置の変更を考慮してあらかじめ長目の検出範囲
を持うたラインセンサが用意されている。 一方、第３図、第４図に詳記されているように、ロボッ
ト側のウェハ保持具７４には検出装置９の光学ラインセ
ンサ９２．真空吸着機構９４等との干渉を避けるために
中央部には逃げ溝７６が設けである。 なお図中７７は真空吸引穴７５に通じる真空吸着機構の
真空ポンプ、９５は検出装置９側に設けた真空吸着機構
９４の吸引穴に通じる真空ポンプである。 次に上記構成によるウェハの搬送位置決め動作に付いて
説明する。まずウェハ２はロボット７の操作でカセット
ｌより１枚宛取り出され、その搬送途上でプロセス処理
装置へ搬入する以前に検出装置９へ移送され、ここで後
述するセンタリング修正操作を行った後にプロセス処理
装置側に移送されてその中継トレー６に受け渡しされる
。すなわちカセット１から取り出したウェハ２がロボッ
ト操作によりウェハ保持具７４の上面に吸着保持された
まま検出装置９の位置まで移送されると、あらかじめ定
めたプログラム制御によりウェハ保持具７４のセンタ０
１が検出装置９の基台のセンタ０２と一敗する位置で停
止し、ここからロボットアームを下降操作してウェハ２
を検出装置側の真空吸着機構９４の上に着地させ、さら
にウェハ保持具７４のウェハ吸着を一旦釈放した上でウ
ェハ２を検出装置側に吸着保持させる。なおこのロボッ
トアーム下降の際にはウェハ保持具７４に逃げ溝７６が
開口しているので検出装置側と干渉し合うことはない。 さてウェハ２が検出装置９の上に受容保持されると、そ
の位置で周上に並ぶ各光学ラインセンサ９２がウェハ２
の外周位置を検出し、制御部８では各光学ラインセンサ
９２のビデオ信号を処理して検出装置９の基台のセンタ
０２を中心とする仮想中心とここに保持されたウェハ２
の中心との位置ずれを演算して求める。続いて前記によ
り求めた中心位置ずれ量を修正量として制御部８よりロ
ボット７に修正指令を与え、これに基づいてロボット７
はロボットアームをＸ、θ方向に微動操作してウェハ保
持具７４のセンタ０１がウェハ２の中心にくるようにセ
ンタリングさせる０次に検出装置９側でのウェハ吸着を
釈放し、同時にロボットアームを２軸方向で上昇操作し
てウェハ２を再びウェハ保持具７４に受け渡して吸着保
持させる。これによりウェハのセンタリング修正作業が
終了し、ウェハ２はウェハ保持具７４のセンタＯ１に中
心を合わせて正しいセンタリング位置に保持されること
になる。 つまり当初にカセット１からウェハ２を１枚宛取り出す
際に生じた位置ずれがこのセンタリング修正作業により
修正されることになる。 一方、ロボット７は前記のセンタリング修正作業が済む
と、その修正位置から再始動して制御部８の指令により
ウェハ保持具７４をプロセス処理装置側の中継トレー６
に対する指定した受け渡し位置まで移送し、ここでウェ
ハ保持具７４の真空吸着を釈放してウェハ２をウェハ保
持具７４から中継トレー６の上へ受け渡す、しかもこの
受け渡しの過程では、当初にカセット１から取り出した
際に生じた保持位置のずれ分が先記のセンタリング修正
動作により修正されており、これによりウェハ２は従来
のうような受け渡しミスの発生なしに中継トレー６に対
してその中央位置に精度良く、かつ円滑に移し替えられ
るようになる。 （発明の効果） 以上述べたようにこの発明によれば、ロボットアーム原
作によるウェハ保持具の移動軌跡上にウェハの外形寸法
に対応してその周上に複数基の光学ラインセンサを分散
配備したウェハ外周位置検出装置を備え、ロボット操作
によりカセットから取り出したウェハをウェハ処理装置
に搬入する以前に前記検出装置へ移送し、かつウェハ保
持具を検出装置のセンタに合わせた上てウェハをウェハ
保持具より一旦釈放して検出装置側に受け渡して担持さ
せ、この位置で光学ラインセンサで検出したウェハ外周
位置のビデオ信号を基に検出装置のセンタを仮想中心と
してウェハとの中心位置のずれを求め、さらにこの位置
ずれ量を修正量としてロボットアームの微動操作により
ウェハに対してウェハ保持具をセンタリング修正した後
にウェハをロボット側のウェハ保持具で保持するように
したことにより、ロボット操作でカセットよりウェハを
取り出す過程で生じたウェハ保持具に対するウェハの保
持位置のずれを、そのウェハ搬送途上で行うセンタリン
グ修正作業により正しいセンタリング位置に修正位置決
めして次の工程へ搬送させることができ、これによりウ
ェハをウェハ処理装置側へ搬入させる際にその中継トレ
ーへ受け渡しミスなしに位置精度よく、かつ円滑に受け
渡すことができる。しかもセンタリングの位置決め修正
動作には別な動力源を要することなくロボット自身の制
御機能を利用して行うことができ、ウェハサイズの変更
、ウェハ外径公差のバラツキ等にもフレキシブルに良好
に対応できる等の効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明実施例の全体構成を示す平面配
置図、およびその側面図、第３図、第４図はそれぞれセ
ンタリング位置決め動作を行っている状態を表したウェ
ハ外周位置検出装置、並びにウェハ保持具の詳細構造を
示す平面図、およびその側面図、第５図、第６図は従来
実施されているカセットとプロセス処理装置との間のウ
ェハ搬送系統図であろ、各図において、 １：カセット、２：ウェハ、３：ロードロック室、４：
中継準備室、６：中継トレー、７：ロボット、　？２．
７３：ロボットアーム、７４：ウェハ保持具、８：制御
部、９：ウェハ外周位置検出装置、・９１：水平基台、
９２：光学ラインセンサ、９３：投光器、９４：真空吸
着機構、０１＋ウエハ保持具のセン第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）先端にウェハ保持具を備えたロボットアームの操作
   によりカセットから１枚宛取り出したウェハを、ウェハ
   処理装置内へ搬入する移送途上でウェハ保持具に対して
   正しいセンタリング位置に修正させる半導体ウェハの搬
   送位置決め方式であって、ロボットアーム操作によるウ
   ェハ保持具の移動軌跡上にウェハの外形寸法に対応して
   その周上に複数基の光学ラインセンサを分散配備したウ
   ェハ外周位置検出装置を備え、ロボット操作によりカセ
   ットから取り出したウェハをウェハ処理装置に搬入する
   以前に前記検出装置へ移送し、かつウェハ保持具を検出
   装置のセンタに合わせた上でウェハをウェハ保持具より
   一旦釈放して検出装置側に受け渡して担持させ、この位
   置で光学ラインセンサで検出したウェハ外周位置のビデ
   オ信号を基に検出装置のセンタを仮想中心としてウェハ
   との中心位置のずれを求め、さらにこの位置ずれ量を修
   正量としてロボットアームの微動操作によりウェハに対
   してウェハ保持具をセンタリング修正した後にウェハを
   ロボット側のウェハ保持具で保持するようにしたことを
   特徴とする半導体ウェハの搬送位置決め方式。 ２）特許請求の範囲第１項記載の搬送位置決め方式にお
   いて、ウェハ外周位置検出装置は水平基台上に複数基の
   光学ラインセンサを分散してウェハ半径方向に配備した
   ものであり、かつ該装置にはロボットのウェハ保持具よ
   り受け取ったウェハを一時的にその外周検出位置に保持
   する真空吸着機構を備えていることを特徴とする半導体
   ウェハの搬送位置決め方式。