JPH0465854A - 基板搬送装置 - 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〕 本発明は、薄板状の基板を負圧吸着して搬送する基板搬
送装置、特には半導体素子製造用露光装置等において、
マスク（レチクル）やウェハ等の基板を負圧吸着して搬
送する基板搬送装置に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体素子の製造に用いられる露光装置として、所謂ス
テッパと呼ばれる装置が知られている。半導体素子製造
用ステッパは、半導体ウェハを投影レンズ下でステップ
移動させながら、マスク（レチクル）上に形成されてい
るパターンの像を投影レンズで縮小し、１枚のウェハ上
の複数箇所に順次露光して行くものである。

このようなステッパを含む露光装置（半導体素子製造装
置）では、マスクやウェハ等の基板を負圧により吸着保
持し、吸着保持された基板をロボットハンドにより搬送
している。また、このような露光装置において、基板を
搬送する搬送装置では、基板の保持確認を吸着圧力を測
定することにより行なったり、吸着圧力の変化を測定圧
力と元圧との差が所定値を越えた場合に信号を発する所
謂差圧センサーを使用して検出するということが行なわ
れている。

〔発明が解決しようとしている課題〕

このような露光装置で処理される半導体素子、特にＤＲ
ＡＭはＩＭ（メガ）ビットから４Ｍ（メガ）ビット、更
には１６Ｍ（メガ）ビットへと高集積化が進み、線幅も
微細化されると同時に半導体素子個々も大型化している
。この大型化のため１枚のウェハ上の半導体素子の数は
低下する。しかしながら、半導体素子の価格は、処理能
力やメモリー容量に比例して上昇するものではないのが
現実である。従って、露光装置にはより細い線幅、より
高精度の位置合わせのみでなく、生産性を向上させる為
、より高いスループットも要求されている。

二こで、露光装置のスルーブツトを向上させる為には、
基板、例えばウェハの搬送部においても、スループット
を向上させる必要がある。また、特にステッパのウェハ
搬送部において、上述したように半導体素子個々の大型
化のため１枚のウニ／％上の半導体素子の数が低下し、
更には露光照明部の改良等により本体側の処理時間が短
くなり、ウェハの供給及び回収速度はもとより、ウニ／
Ｓカセットからウェハを取り出してプリアライメントを
終了させ、トップステージに受は渡せる状態までの時間
を短縮する必要がある。

ウェハ搬送部のスループットを向上させるには、アクチ
ュエーター等をより高速で動作させる事が必要となる。

しかしながら、ウエノ１は非常に破損し易（、また大口
径化の為に取り扱いは非常に困難になってきており、特
にウェハハンドリングにおいては非常に注意が必要にな
ってきた。

しかしながら、基板搬送装置において、基板の吸着確認
を吸着部分の圧力のみを測定する絶対圧測定で行う方法
では、負圧源からの元圧が非常に高い場合には、不完全
な吸着状態においても、測定圧力が絶対圧の規格を満足
してしまえば、正常と見なして基板の搬送動作を開始し
てしまい、基板を落下させたり破損するという問題が生
じる。

これに対し上述の配給対圧の規格を高い圧力に設定する
と、装置へ供給されている元圧が低下した場合、それが
充分搬送に耐えうる圧力であっても基板吸着エラーとな
り、完全なダウンタイムになってしまい生産性を低下さ
せてしまう。また、基板吸着部分の圧力と元圧を単に比
較するだけの方法では、元圧の低下時においても正常と
判断され、基板の搬送が通常と同様に行なわれるという
問題が生じた。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その
目的は、基板を落下させたり破損させることのない基板
搬送装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を達成するために、本発明の基板搬送装置は
、基板を負圧吸着するためのフィンガーを持つロボット
ハンドと、負圧源から前記フィンガーに負圧を供給する
ための負圧供給路中で負圧供給口付近の負圧を測定する
第１圧力センサと、前記負圧供給路中で前記フィンガー
付近の負圧を測定する第２圧力センサと、前記基板を前
記フィンガーに吸着する際の前記第１及び第２圧力セン
サの測定結果に応じて前記ロボットハンドの移動速度を
制御する制御手段を有している。また、前記制御手段は
、前記測定結果に応じて前記ロボットハンドに、前記基
板を前記フィンガーに受渡す動作を再度繰返させたり、
前記基板の次の基板を前記フィンガーに受渡す動作を行
なわせたりしている。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の基板搬送装置を適用した半導体製造用
の露光装置（ステッパ）の−例を示す側面図、第２図は
第１図の装置のウェハの流れを示す上面図である。これ
らの図において、ｌはレチクルパターンを有するレチク
ル（原板）２を照明する照明部、３はレチクルパターン
をウェハ（基板）１４上に縮小投影する投影レンズ、４
はウェハ１４を載置するトップステージ、５はトップス
テージ４を載置するＸＹステージ、６はＸＹステージ５
をはじめとする装置全体を載置しているベース定盤、７
はベース定盤６を支持し、装置全体の姿勢を保つと共に
、装置全体の振動を抑制するために複数設けられたエア
マウントである。レチクル２は不図示のレチクルステー
ジにより図の位置に保持され、ｘ、ｙ、　　θの各方向
に移動可能とされている。また、トップステージ４は載
置しているウェハ１４をθ方向に回転させる機能を有し
ている。

第２図を参照して、８はウェハ１４をトップステージ４
に載置させるためのロボットハンド、９はトップステー
ジ４にウェハ１４を載置させる前に、ウェハ１４の外形
測定によりオリフラや中心位置等を合せておくプリアラ
イメントステージ、ＩＯは露光処理を終了したウェハ１
４をトップステージから回収するロボットハンド、１１
は処理前のウェハをいれてお（ウエノへカセット、１２
は処理後のウェハをいれてお（ウェハカセット、１３は
ロボットハンド８．１０やプリアライメントステージ９
をはじめとするウエノ＼搬送部を支持する支持部である
。支持部１３はベース定盤６に取り付けられている。

次に、この装置におけるウエノ１搬送の流れを述べる。

ウェハカセット１１に収納されているウェハ１４は、先
ず不図示のロボットハンドによりプリアライメントステ
ージ９に載置される。プリアライメントステージ９では
ウェハ１４のオリフラ及び外周を検知して、ウエノ＼１
４がトップステージ４に載置されたときに、オリフラが
所定の方向となり、且つその外周が所定の位置となるよ
うにプリアライメントを行う。プリアライメントが終了
したウェハ１４は・、予め所定の位置に来ているトップ
ステージ４にロボットハンド８によって載置される。ト
ップステージ４に載置されたウェハ１４は、不図示のア
ライメントシステムを介して最終的にアライメントされ
、露光が開始される。

ウェハ１４のステップアンドリピート露光が終了した後
、ウェハ１４はＸＹステージ５によりウェハ回収位置に
移動され、ロボットハンドＩＯによりトップステージ４
から回収される。そして、この後、不図示のロボットハ
ンドによりウェハカセット１２に収納される。

この露光処理中には、次のウェハ１４がウェハカセット
１１より取り出され、プリアライメントされ、トップス
テージ４上へ何時でも供給可能な状態まで進められ、待
機している。そして、トップステージ４上にあるウェハ
１４が露光処理終了後回収されると、次のウェハ１４が
直ちにトップステージ４上に供給されるという動作が繰
り返される。

第３図は本発明の基板搬送装置の一実施例を示すブロッ
ク図で、この図はウェハハンドリング用ロボットハンド
８、またはハンド１０への負圧配管系を示している。ま
た、第４図は第３図の実施例の圧力センサ２４，２６の
出力に基づいた判断を説明するためのグラフである。

第３図において、２０はウェハ１４を吸着し搬送する為
のフィンガーで、第１図のハンド８、またはハンドｌＯ
に設けられている。以下の説明では、ハンド８に設けら
れている場合を例にして説明する。２１はフィンガー２
０の吸引口３１に真空源３２で発生されている負圧を送
るためのホース、２２はホース２１の途中に設けられ、
真空源３２からの負圧をフィンガー２０へ与えたり遮断
するための電磁弁、２３は電磁弁２２をドライブするド
ライバである。

２４はフィンガー２０に送られている負圧のフィンガー
２０付近での圧力を測定し、測定圧力をアナログ電気信
号に変換する圧力センサ、２５は圧力センサ２４からの
電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２６
はフィンガー２０に送られている負圧の電磁弁２２より
手前の圧力、即ち元圧を測定し、測定圧力をアナログ電
気信号に変換する圧力センサ、２７は圧力センサ２６か
らの電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器で
、３０はフィンガー２０を移動させるためのアクチュエ
ータであるところのモータ、３１はモータ３０をドライ
ブするためのドライバ、３２はドライバ３１を制御する
ためのコントローラである。４０は上位からの動作指令
によりＡ／Ｄ変換器２４．２７からのデジタル信号を取
り込み、フィンガー２０が適切な動作を行うようコント
ローラ３２に指令を与えるためのＣＰＵであり、ＣＰＵ
４０は電磁弁２２の動作を制御するためにドライバ２３
に対しても駆動指令を出力する。

第４図は圧力センサ２４，２６の測定圧力（出力信号）
をそれぞれ縦軸、横軸に取ったもので、ＣＰＵ４０によ
りコントローラ３２に対し与える指示の判断基準を示し
ている。この図において、１０１は圧力センサ２４，２
６の測定圧力が一致している状態を示す直線である。即
ち、圧力センサ２４．″２６の測定圧力の関係が、この
直線１０１上にある時には、フィンガー２０にウェハ１
４が負圧のリークな（吸着されていることになる。

１０２．１０３，１０４，１０５．及び１０６は、圧力
センサー２４．２６の測定圧力の状態により分類したエ
リアである。エリア１０３はリークが非常に少ない状態
を示し、以下「完全吸着エリア」と呼ぶ。エリア１０２
はフィンガー２０にウェハ１４が乗っていない状態、即
ち完全にリークしている状態を示し、以下「ウェハ無し
エリア」と呼ぶ。エリア１０４は比較的リークが多い状
態を示し、以下「第１不完全吸着エリア」と呼ぶ。

エリア１０５はリークが非常に多い状態を示し、以下［
第２不完全吸着エリア］と呼ぶ。エリア１０６は真空源
３２からの元圧が低い状態を示し、以下「元圧異常エリ
ア」と呼ぶ。次に、この実施例におけるウェハ搬送につ
いて述べる。先ず、ＣＰＵ４０の指令によりモータ３０
が動作し、フィンガー２０がウェハ１４を取れる状態（
フィンガー２０にウェハ１４が乗っている状態）まで動
作を行なった後、ＣＰＵ４０はドライバ２３に指令を与
え、電磁弁２２をＯＮＬフィンガー２０の吸引口３１に
負圧が到達するようにする。ここで、ＣＰＵ４０は圧力
センサ２４の値が安定したら圧力センサ２４゜２６の測
定圧力（電気信号）を読み取り、圧力センサ２４．２６
の測定圧力の関係が、第４図に示すエリア１０２〜１０
６のどのエリアの状態であるかを判断し、各エリア１０
２〜１０６に対応する以下の動作を行なわせる。

（１）ウェハ無しエリア１０２の時：フィンガー２０上
にウェハ１４が無いと判断し、コン、トローラ３２に指
令を出してモータ３０を駆動し、フィンガー２０をウェ
ハカセット１１から取出されたウェハ１４を受取る位置
に再度行かせる。

（２）完全吸着エリア１０３の時：ウェハ１４がフィン
ガー２０に確実に吸着されたと判断し、コントローラ３
２に指令を出してモータ３０を駆動し、フィンガー２０
を所定速度で次の処理のための位置に移動する。

（３）第１不完全吸着エリア１０４の時：ウェハ１４は
フィンガー２０の上にあるが、ウェハ１４のそり等によ
り吸着状態が悪いとし、フィンガー２０の移動速度を（
２）の場合に比較して十分遅い速度で、且つ動作により
ウェハ１４をフィンガー２０より落下したり、ウェハ１
４を破損しない速度で（２）の場合と同様の次の処理に
進む。

（４）第２不完全吸着エリア１０５の時：ウェハ１４は
フィンガー２０の上にあるが、ウェハ１４のそり等によ
り吸着状態が非常に悪いと判断し、ＣＰＵ４０は装置外
部に警報を発すると共に、次のウェハ１４を処理するよ
うにコントローラ３２に指示を与える。

（５）元圧異常エリア１０６の時：真空源３２からの元
圧が異常に低下しており、フィンガー２０によるウェハ
搬送は不能と判断し、ＣＰＵ４０は装置外部に警報を発
すると共に、−切の搬送を停止して元圧が回復するのを
待つ。

ここで、（３）や（４）の場合には、ＣＰＵ４０は、電
磁弁２２を０ＦＦＬ、次にフィンガー２０を一度つエバ
１４より遠ざけてから再度フィンガー２０がウェハ１４
を取れる状態に復帰させ、この後電磁弁２２をＯＮする
という、所謂リトライを行う様にしても良い。これによ
れば、不完全吸着がゴミ等の異物を挟んだことにより生
じた場合は、回復する可能性がある。

第５図は本発明の他の実施例を示すブロック図、第６図
は第５図の実施例の動作を示すフローチャートである。

第５図において、２４．２６は第３図の実施例に示され
た圧力センサ、５１，５２．５３はそれぞれ固定の基準
値を示す信号を発生する基準信号発生器、５４は圧力セ
ンサ２４と基準信号発生器５１のそれぞれからの信号を
比較してＯＮ１０　Ｆ　Ｆ信号を出力する比較器、５５
は圧力センサ２４と基準信号発生器５２のそれぞれから
の信号を比較してＯＮ１０　Ｆ　Ｆ信号を出力する比較
器、５６は圧力センサ２６と基準信号発生器５３のそれ
ぞれからの信号を比較してＯＮ１０　Ｆ　Ｆ信号を出力
する比較器である。また、５７．５８は圧力センサ２６
の信号を固定された比率で比例分配する分配器、５９は
圧力センサ２４と分配器５７のそれぞれからの信号を比
較して０Ｎ１０ＦＦ信号を出力する比較器、６０は圧力
センサ２４と分配器５８のそれぞれからの信号を比較し
てＯＮ１０　Ｆ　Ｆ信号を出力する比較器、６１は比較
器５４，５５゜５６．５９．６０からの信号を取り込み
、その信号を処理して不図示のアクチュエータを制御す
るための指令を出力するシーケンサである。

第４図を参照して、基準信号発生器５１は圧力センサ２
４の測定圧力における第２不完全吸着エリア１０５の上
限値と等価の信号を発生するものであり、比較器５４は
これにより圧力センサ２４の測定圧力が第２不完全吸着
エリア１０５の上限値に対して高いか低いかを判断する
。基準信号発生器５３は圧力センサ２６の測定圧力にお
ける元圧異常エリア１０６の上限値と等価の信号を発生
するものであり、比較器５６はこれにより圧力センサ２
６の測定圧力が元圧異常エリア１０６の上限値に対して
高いか低いかを判断する。

分配器５７は、圧力センサ２４の測定圧力におけるウェ
ハ無しエリア１０２の上限値と等価の信号を、圧力セン
サ２６の測定圧力信号を比例分配することにより発生さ
せる。これにより、比較器５９は圧力センサ２４の測定
圧力がウェハ無しエリア１０２の上限値、即ち第２不完
全吸着エリア１０５の下限値に対して高いか低いかを判
断する。

また、分配器５８は、圧力センサ２４の測定圧力におけ
る第１不完全吸着エリア１０４の上限値と等価の信号を
、圧力センサ２６の測定圧力信号を比例分配することに
より発生させる。比較器６０はこれにより圧力センサ２
４の測定圧力が第１不完全吸着エリア１０４の上限値、
即ち完全吸着エリア１０３の下限値に対して高いか低い
かを判断する。

基準信号発生器５２は、圧力センサ２４のノイズレベル
より僅かに高い基準信号を発生するものであり、比較器
５５はこれにより圧力センサ２４の測定圧力が大気圧か
負圧がある状態かどうかを判断する。

次に、この実施例の動作を第６図に沿って述べる。先ず
、ステップ２０１において、シーケンサ６１は不図示の
アクチュエータを駆動し、ウェハ吸着搬送用のフィンガ
ー２０上にウェハ１４が乗るようにフィンガー２０を移
動する。この移動が終了すると、ステップ２０２におい
て、第３図に示す電磁弁２２をＯＮして吸着用負圧をフ
ィンガー２０に送る。ステップ２０３では、電磁弁２２
をＯＮした後、負圧が充分フィンガー２０に到達するま
での時間、次の動作をウェイト状態とする。

ステップ２０４では、比較器５６の出力により真空源３
２からの元圧が所定の圧力以上であることをチエツクす
る。所定の圧力以下の場合、即ち負圧が所定圧力に達し
ていない場合、Ｎｏ側のステップ２０５に進み、装置外
部に元圧異常を知らせ、元圧が正常になるのを待つ。元
圧が所定の圧力以上である場合は、即ち負圧が所定圧力
に達してる場合、ステップ２０６に進み、ステップ２０
５により警報ＯＮが実行されている場合は警報をＯＦＦ
し、そうでない場合は、そのままステップ２０７に進み
、ウェハ１４の有無を確認する。

比較器５９の出力により、ウェハ１４がフィンガー２０
上に無いと判断された場合は、Ｎｏ側へ進み、リトライ
や次のウェハがあるべき場所へフィンガー２０を移動さ
せる。ウェハ１４がフィンガー２０上にあると判断され
た場合は、ＹＥＳ側へ進みステップ２０８で比較器６０
の出力により完全吸着かどうかの判断をする。完全吸着
であれば、ＹＥＳ側へ進みステップ２０９の通常搬送を
行わせる。

不完全吸着であればＮｏ側へ進み、ステップ２１０で比
較器５４の出力により不完全吸着の度合い、即ち第２図
の第１不完全吸着エリア１０４か第２不完全吸着エリア
１０５かの判定を行う。第１不完全吸着エリア１０４側
であればＹＥＳ側へ進み、ステップ２１１でウェハ１４
を破損しないよう安全で且つ通常に比べて低速での搬送
を行う。第２不完全吸着エリア１０５であればＮｏ側に
進み、ステップ２１２で装置外部に吸着異常を知らせ、
更にリトライや次のウェハがあるべき場所へフィンガー
２０を移動させる。

ウェハ１４を吸着したフィンガー２０を移動した後、フ
ィンガー２０から次の工程にウェハ１４を受渡す場合、
シーケンサ６１は、電磁弁２２をＯＦＦした後、比較器
５５の出力によりウェハ１４の吸着が確実にＯＦＦされ
ていることをチエツクし、それからフィンガー２０を受
渡しのために下降動作させる。これは、電磁弁２２をＯ
ＦＦしても電磁弁トラブル等により、ウェハ１４がフィ
ンガー２０に吸着されたままでいる可能性があり、この
場合、上記下降動作を行うとウェハ１４を破損してしま
うからである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、基板吸着圧力と
元圧との関係に応じて基板の搬送速度を最適に制御する
ことができるので、基板搬送装置において、基板の破損
や装置のダウンタイムの減少を図ることができる。

このことにより、本発明を半導体露光装置のウェハ搬送
装置に適用した場合には、半導体素子の生産性を向上さ
せることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本茜明が適用される半導体製造用の露光装置の
一例を示す図、第２図は第１図の装置の上面図、第３図
は本発明の基板搬送装置の一実施例を示す図、第４図は
第３図の実施例の圧力判定基準を示す図、第５図は本発
明の基板搬送装置の他の実施例を示す図、第６図は第５
図の実施例の動作を示すフローチャートである。 ８、ｌＯ・・−ロボットハンド、２０・・・フィンガー
、２１・・・ホース、２２・・・電磁弁。 ２４．２６−−−圧力センサ、２６−−−ＣＰＵ。 ３０・・・モータ、３２・・・真空源。 イＯ３ 貰″′３０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板を負圧吸着するためのフィンガーを持つロボ
   ットハンドと、負圧源から前記フィンガーに負圧を供給
   するための負圧供給路中で負圧供給口付近の負圧を測定
   する第１圧力センサと、前記負圧供給路中で前記フィン
   ガー付近の負圧を測定する第２圧力センサと、前記基板
   を前記フィンガーに吸着する際の前記第１及び第２圧力
   センサの測定結果に応じて前記ロボットハンドの移動速
   度を制御する制御手段を有することを特徴とする基板搬
   送装置。
2. （２）前記制御手段は、前記測定結果に応じて前記ロボ
   ットハンドに、前記基板を前記フィンガーに受渡す動作
   を再度繰返させる請求項１記載の基板搬送装置。
3. （３）前記制御手段は、前記測定結果に応じて前記ロボ
   ットハンドに、前記基板の次の基板を前記フィンガーに
   受渡す動作を行なわせる請求項１記載の基板搬送装置。