JPH01140739A - 半導体ウエハ搬送機器のウエハセンタリング位置決め装置 - 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てロボット操
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
前記処理装置へ受け渡しするウェハ搬送機器を対象に、
ウェハ搬送途上でウェハをロボットに装着したウェハ保
持具のセンタリング位置へ正しく修正保持させるための
ウェハセンタリング位置決め装置に関する。

〔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頭記ウェ
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。なお中継トレーに受け渡しさ
れたウェハば図示されてないウェハ搬送装置により反応
室内に搬入される。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機器としてのロボット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
ットであって、その構成は駆動部７１と、駆動部の出力
軸に結合されて上下（２方向）、旋回（θ方向）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７
４におけるウェハ吸着面のセンタ０１を基準点として所
望の動きを与えるように運転制御部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
ウェハ２をフェースアップに吸着保持する真空吸着機構
７５の吸引穴が開口している。

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
開放したゲート弁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、ゲート弁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
弁５ａを開き、図示されてないロードロツタ室側に配備
のウェハ搬送装置により中継トレー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、ウェハ搬送機器と
してのロボット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受け渡し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７４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の動作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後段でのウェハ搬送工程に支障を
来すので、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
の目的はウェハ搬送機器の操作によりカセットから取り
出したウェハを、プロセス処理装置へ受け渡しする以前
のウェハ搬送途上で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機器の
ウェハハンドリング位置決め装置を提供することにある
。

ＣＦＪＪａ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、ウェ
ハ保持具の移動軌跡上に配備した案内基台と、該案内基
台のセンタに対して点対象に分散位置して基台面より上
方に突出し起立し、かつ案内基台の半径方向へ可動にガ
イド支持された複数本のセンタリングピンと、各センタ
リングピンを同時に同量だけ半径方向へ移動操作する駆
動部とから成り、ウェハ搬送途上でウェハ保持具を前記
案内基台のセンタ位置に移動させ、ここでウェハの吸着
を一旦解除した状態で前記センタリングピンをウェハの
周縁に引き寄せてウェハをウェハ保持具上のセンタリン
グ位置に修正移動し、この位置でウェハをウェハ保持具
へ再度吸着保持させるよう構成するものとする。

〔作用〕

上記の構成で、案内基台には例えば４本のセンタリング
ピンが基台上に分散開口した半径方向のガイド溝内にガ
イド支持されており、また駆動部は各センタリングピン
の基部と嵌合し合うスクロール溝を有する案内基台のセ
ンタに同心配備されたカム板と、該カム板を回転操作す
る駆動モータとから成る。

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
へ受け渡しする搬送途上でウェハ保持具をセンタリング
位置決め装置へ移送し、ここで案内基台のセンタ位置に
ウェハ保持具のセンタを合わせて停止した上でウェハの
吸着を一旦解く、−方、案内基台側ではセンタリングピ
ンが基台の外周側に後退待機しており、ここで駆動モー
タによりカム板を回転操作すると、複数本の各センタリ
ングピンは工作機械のスクロールチャックと同様に同時
に同量だけ案内基台のガイド溝に沿って求心移動し、こ
の過程でセンタリングピンがウェハの外周縁を挟み込ん
で案内基台のセンタ位置へ引き寄せるようになる。これ
によりウェハ保持具上に自由状態で搭載されているウェ
ハはセンタリングピンによる前記の引き寄せ操作でウェ
ハ保持具のセンタリング位置に移動し、カセットからの
取出し過程で生じたセンタリング位置のずれが正しい位
置に修正されることになる。したがってこの修正位置で
ウェハをウェハ保持具に再度吸着保持させ、続いてロボ
ット操作によりウェハ搬送を再開させることにより、ウ
ェハを処理装置側の中継トレーへ移し替えミスなしに正
しく受け渡すことができる。しかも前記のセンタリング
とンの引き寄せ操作により、同じ装置でウェハサイズの
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図はウェハセンタリング位置決め装置の詳細構造を
示す平面図、および側断面図を示すものであり、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８で示すウェハセンタリング位置決め装置がロボ
ット本体に支持具９を介して装着配備されている。この
センタリング位置決め装置８は案内基台１０と、基台１
０の上面側へ突出すように分散配備して半径方向がガイ
ド支持された４本のセンタリングビン１１と、各センタ
リングピン１１を同時に同じ量だけ半径方向に移動操作
する駆動部１２とから構成されている。

ここでセンタリング位置決め装置８の詳細構造を第３図
、第４図により説明すると、まず案内基台１０はその上
面にセンタ０２を中心として９０度間隔にセンタリング
ビン１１が嵌合する４本の半径方向に伸びたガイド溝１
３が開口しており、各ガイド溝１３に１本ずつセンタリ
ングピン１１がガイド支持されている。また前記した駆
動部１２は、案内基台１０の下面側にセンタを合わせて
同心配備されたカム板１４と、該カム板１４を回転操作
する駆動モータ１５との組合せから成り、かつカム板１
４にはセンタリングピン１１の基部と嵌合し合う４本の
スクロール溝１６が形成されている。かかる駆動部の機
構は工作機械等に装備のスクロールチャックと同様な機
構であり、駆動モータ１５でカム板１４を回転操作する
ことにより、その回転方向に応じて４本のセンタリング
ピン１１が同時に同量だけガイド溝１３に沿って矢印Ｑ
方向に前進、後退移動することになる。

またカム板１４は駆動モータ１５の駆動軸１７に対して
ラジアル軸受１８．スラストスリップ板１９．および押
圧付勢ばね２０で構成されるばね付勢式の継手を介して
結合されている。この継手を用いることにより、モータ
駆動の際にカム板１４に所定トルク以上の負荷が掛かる
と、カム板１４はモータ駆動軸１７に対してスリップす
るようになる。

次に上記構成によるウェハのセンタリング位置決め動作
に付いて説明する。ウェハ２はロボット７の操作により
ウェハ保持具７４を介してカセットより一枚宛取り出さ
れ、続くロボットアームの旋回操作による搬送行程の途
上でプロセズ処理装置へ受け渡す以前にウェハセンタリ
ング位置決め装置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
してその中継トレー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
まウェハセンタリング位置決め装置８まで移送されると
、ここでウェハ保持具７４をそのウェハ吸着面のセンタ
０１が案内基台１０のセンタ０２と一致するように両者
を位置合わせして停止し、この位置でウェハ２の吸着を
一旦釈放する０次に駆動モータ１５でカム板１４を回転
操作し、案内基台ｌＯの外周側に待機位置していた４本
のセンタリングビン１１をガイド溝１３に沿って同時に
同量だけウェハ２を外周より挟み込むようにセンタ０２
に向けて引き寄せ移動操作する。これによりカセット１
からウェハ２を取り出す過程でウェハ保持具７４との間
に生じたセンタリング位置のずれがセンタリングビン１
１の引き寄せ過程で修正移動され、ウェハ２はウェハ保
持具７４の上でそのセンタ０１に正しくセンタリング位
置されるようになる。

このようにしてセンタリング位置の修正操作が行われる
と、次にウェハ保持具７４でウェハ２を再度吸着保持し
、ここからロボット７を再始動してウェハ保持具７４を
プロセス処理装置側の中継トレー６に対する指定の受け
渡し位置まで移送し、ここでウェハ保持具の吸着を解い
てウェハ２を中継トレー６へ受け渡しする。しかもこの
受け渡し搬送過程では、当初にカセット１から取出した
際に生じたセンタリング位置のずれ分が前記のセンタリ
ング操作により修正されており、これによりウェハ２は
受け渡しミスの発生なしに中継トレー６に対してそのセ
ンタリング位置に精度よく受け渡すことができる。

なお、前記構成においてセンタリングビン１１の移動範
囲をあらかじめ十分大きく設定して置くことにより、直
径の異なる各種サイズのウェハに対してもフレキシブル
に対応させることができる。

また先記のセンタリングビン引き寄せ操作の過程でセン
タリングピン１１を介してウェハ２に過大な力が加わる
とウェハが破損するおそれがあるが、かかる点前述のよ
うにカム板１４と駆動モータ１５の駆動軸との間をばね
付勢式継手を介して結合し、所定値以上の負荷に対して
はカム板がスリップするように構成したことにより、ウ
ェハ２を４本のセンタリングピン１１で挟持した際に過
大な力がウェハに加わるのを巧みに逃がすことができる
。

〔発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、ウェハ保持具の移
動軌跡上に配備した案内基台と、該案内基台のセンタに
対して点対象に分散位置して基台面より上方に突出し起
立し、かつ案内基台の半径方向へ可動にガイド支持され
た複数本のセンタリングビンと、各センタリングビンを
同時に同量だけ半径方向へ移動操作する駆動部とから成
り、ウェハ搬送途上でウェハ保持具を前記案内基台のセ
ンタ位置に移動させ、ここでウェハの吸着を一旦解除し
た状態で前記センタリングビンをウェハの周縁に引き寄
せてウェハをウェハ保持具上のセンタリング位置に修正
移動し、この位置でウェハをウェハ保持具へ再度吸着保
持させるように構成したことにより、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
に対するウェハの位置のずれを、そのウェハ搬送経路の
途上に配備したセンタリング位置決め装置で正しいセン
タリング位置に修正した上で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受け渡
し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。しかもそ
のセンタリング位置修正をセンタリングビンの引き寄せ
操作により行うので、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
できる。

【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図はそれぞれ第
１図におけるウェハセンタリング位置決め装置の詳細構
造を示す平面図、および側断面図、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る。各図において、 １：カセット、２：ウェハ、３：ウェハ処理装置のロー
ドロツタ室、４：中継準備室、６：中継トレー、７：ウ
ェハ搬送機器としてのロボット、７４：ウェハ保持具、
７５：ウェハ吸着機構、８；ウェハセンタリング位置決
め装置、ｔＯ：Ｘ内暴台、１１：センタリングビン、１
２：駆動部、１３ニガイド溝、１４：カム板、１５：’
Ａ動モータ、１６：スクロール溝、０１：ウェハ保持具
のセンタ、０２：案内基台のセンタ。 乙°　會 代Ｊｚ人弁理士　山　口　　巖　−゛　′パ′Ｙ″′５
”ｄ　　第１図 第２図 第３図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）吸着式ウェハ保持具を装備し、ロボットアームの操
   作によりカセットから取出したウェハをウェハ処理装置
   へ受け渡しする半導体ウェハ搬送機器に対し、ウェハ搬
   送の途上でウェハをウェハ保持具に対してセンタリング
   位置に修正保持させるウェハセンタリング位置決め装置
   であって、ウェハ保持具の移動軌跡上に配備した案内基
   台と、該案内基台のセンタに対して点対象に分散位置し
   て基台面より上方に突出し起立し、かつ案内基台の半径
   方向へ可動にガイド支持された複数本のセンタリングピ
   ンと、各センタリングピンを同時に同量だけ半径方向へ
   移動操作する駆動部とから成り、ウェハ搬送途上でウェ
   ハ保持具を前記案内基台のセンタ位置に移動させ、ここ
   でウェハの吸着を一旦解除した状態で前記センタリング
   ピンをウェハの周縁に引き寄せてウェハをウェハ保持具
   上のセンタリング位置に修正移動し、この位置でウェハ
   をウェハ保持具へ再度吸着保持させることを特徴とする
   半導体ウェハ搬送機器のウェハセンタリング位置決め装
   置。 ２）特許請求の範囲第１項記載のウェハセンタリング位
   置決め装置において、案内基台には４本のセンタリング
   ピンが基台上に分散開口した半径方向のガイド溝内にガ
   イド支持されていることを特徴とする半導体ウェハ搬送
   機器のウェハセンタリング位置決め装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載のウェハセンタリング位
   置決め装置において、駆動部が各センタリングピンの基
   部と嵌合し合うスクロール溝を有する案内基台のセンタ
   に同心配備されたカム板と、該カム板を回転操作する駆
   動モータとから成ることを特徴とする半導体ウェハ搬送
   機器のウェハセンタリング位置決め装置。 ４）特許請求の範囲第３項記載のウェハセンタリング位
   置決め装置において、カム板が駆動モータ軸に対して所
   定トルク以上の負荷が加わった際にスリップするばね付
   勢式の継手を介して結合されていることを特徴とする半
   導体ウェハ搬送機器のウェハセンタリング位置決め装置
   。