JPH09260460A - ウエハ搬送装置および方法ならびに半導体露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送のためにウエハを保持する際の塵埃の発
生やウエハへのダメージを防止する。 【解決手段】ウエハ載置面上に載置されたウエハ１を、
ウエハ載置面と略平行なウエハ保持面上に保持して搬送
するウエハ搬送装置において；前記ウエハ保持面の近傍
にありかつ前記ウエハ保持面に略平行な検出面上にある
ウエハのエッジを検出するために前記ウエハ保持面対し
て固定して設けられた複数のセンサを有するウエハエッ
ジ検出手段２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄと；前記ウ
エハ載置面と前記ウエハ保持面との間の間隔を調整して
前記検出面と前記ウエハ載置面とを一致させることによ
り前記載置面上のウエハを前記検出面上に位置させる調
整手段５と；前記ウエハ保持面が前記検出面上に位置し
ているウエハの方向に移動するに際して前記ウエハエッ
ジ検出手段の各センサがウエハエッジを検出するときの
位置に基づいてそのウエハの位置と前記ウエハ保持面上
の所定の基準位置との位置偏差を得る位置偏差取得手段
と；前記位置偏差に基づいてこのウエハと前記基準位置
との位置合せを行なう位置合せ手段３とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置で
使用される半導体ウエハの搬送装置および方法ならびに
半導体露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、半導体露光装置などの半
導体製造装置においては、各製造プロセスを実行する処
理ユニットに対し、ウエハのロード・アンロードを行う
ウエハ搬送ユニットが併設または内蔵されている。搬送
ユニットは通常、処理前あるいは処理済みウエハを収納
するウエハカセットと処理ユニットとの間のウエハ搬送
を担っており、その搬送方法も、従来はベルトによるコ
ンベア搬送だったが、近年はウエハを真空吸着等によっ
て保持しつつ搬送を行ういわゆるピックアンドプレース
方式が主流であり、最近は保持搬送機構に多関節ロボッ
トを利用する例も増えてきている。これら搬送機構はウ
エハを把持するハンド部とハンドを自在に移動させる搬
送アーム部より構成されている。

【０００３】一般に、半導体製造装置では、搬送アーム
により処理ユニットにウエハをロードする際には、処理
に支障がない程度にウエハの位置合せを行なう必要があ
り、特にウエハと処理ユニットとの干渉を避けるために
ウエハ中心と所定位置とのアライメントが必要である。
その際の位置決めの方法としては次のようなものがあげ
られる。

【０００４】搬送アームにより位置合せ装置に送り、
所定の位置合せを行なった後、再び搬送アームにより保
持する。

【０００５】搬送アーム上のウエハを保持するハンド
にウエハ端面の突き当て面を設け、ハンド上でウエハの
位置決めを行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
の方法においては、処理前の所定位置のウエハを処理装
置に搬送するまで、ハンドで２回、位置合せ装置で１回
の計３回、支持部材とウエハとの接触があるため、ウエ
ハが汚染されやすいという問題がある。また、搬送経路
が複雑であり、可動部分が多く、発塵が発生するため、
同様にウエハが汚染されやすい。

【０００７】また、前記の方法によれば、位置決めの
ためのウエハとの突き当て時に、ウエハ端面より発塵が
発生しやすく、またウエハの周辺に設けた突き当て機構
の可動部からの塵埃がウエハに付着しやすいため、やは
りウエハが汚染されやすい。また、突き当てによりチッ
ピング、スリップ等のウエハのダメージも発生しやす
い。

【０００８】この結果、従来の装置では、ウエハ搬送時
に異物が付着しやすく、その結果、製品の歩留りが低下
するという問題がある。また、前記、の方法はとも
に位置決めのための機構を必要とするため、信頼性を低
下させるとともに装置のコストも高い。

【０００９】さらに半導体露光装置に適用した場合、次
の問題がある。半導体露光装置ではウエハ露光領域の平
坦化を目的としたウエハ裏面の全面チャッキングが行わ
れている。そして、ウエハはハンドとの接触部での塵埃
付着が避けられない。したがって、チャッキング治具の
ウエハ接触部とウエハ間に塵埃が挟み込まれることにな
り、そうすると、ウエハが変形して盛り上がり、露光
時、局所的にデフォーカスしてパターンがぼけて露光さ
れる。このため、歩留りの低下を招いている。そして、
ウエハとハンドとの接触部が不特定なため、チャッキン
グ治具のウエハ接触部とウエハの塵挨付着部との重複を
避けることができない。

【００１０】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、ウエハの取扱い時におけるウエハへの塵埃
の付着やダメージを防止し、もって、製造歩留りを向上
させることができるウエハ搬送装置および方法ならびに
半導体露光装置を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、装置の信頼性を向上
させることができるエハ搬送装置および方法ならびに半
導体露光装置を提供することにある。

【００１２】本発明のさらに他の目的は、低コストで製
造可能なウエハ搬送装置および方法ならびに半導体露光
装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明に係るウエハ搬送装置は、ウエハ載置面
上に載置されたウエハを、ウエハ載置面と略平行なウエ
ハ保持面上に保持して搬送するウエハ搬送装置におい
て；前記ウエハ保持面の近傍にありかつ前記ウエハ保持
面に略平行な検出面上にあるウエハのエッジを検出する
ために前記ウエハ保持面対して固定して設けられた複数
のセンサを有するウエハエッジ検出手段と；前記ウエハ
載置面と前記ウエハ保持面との間の間隔を調整して前記
検出面と前記ウエハ載置面とを一致させることにより前
記載置面上のウエハを前記検出面上に位置させる調整手
段と；前記ウエハ保持面が前記検出面上に位置している
ウエハの方向に移動するに際して前記ウエハエッジ検出
手段の各センサがウエハエッジを検出するときの位置に
基づいてそのウエハの位置と前記ウエハ保持面上の所定
の基準位置との位置偏差を得る位置偏差取得手段と；前
記位置偏差に基づいてこのウエハと前記基準位置との位
置合せを行なう位置合せ手段とを具備することを特徴と
する。

【００１４】第２の発明は、第１の発明において、前記
ウエハは略円形で切欠きを有さず、前記ウエハエッジ検
出手段は、前記基準位置から既知の位置で前記検出面に
交差する検出路をそれぞれ形成している２組のセンサを
備えていることを特徴とする。

【００１５】第３の発明は、第１の発明において、前記
ウエハは略円形で切り欠きを有し、前記ウエハエッジ検
出手段は、前記基準位置から既知の位置で前記検出面に
交差する検出路を形成している、３に前記切欠きの個数
を加えた数の組以上のセンサを備えており、かつ前記検
出面上の前記基準位置を中心とするウエハ径と等しい円
に対して前記検出面と前記検出路との交差点を前記ハン
ドの移動方向に投影した各点のお互いの距離が前記切欠
きの幅以上であり、前記位置偏差取得手段は、前記ウエ
ハエッジ検出手段の各センサが検出するウエハエッジの
位置うち、前記切欠きにおけるウエハエッジを検出した
ときの位置を認識し、それ以外の位置に基づいて真の前
記位置偏差を取得するものであることを特徴とする。

【００１６】第４の発明は、第３の発明において、前記
位置偏差取得手段は、前記ウエハエッジの位置のうちの
２個とウエハ半径量とから仮の前記位置偏差を、前記２
個の組合せを変えて算出するとともに、算出した各組合
せによる仮の位置偏差を相互に比較し、等しい場合が最
も多い仮の位置偏差を真の位置偏差とするものであるこ
とを特徴とする。

【００１７】第５の発明は、第３の発明において、前記
位置偏差取得手段は、前記ウエハエッジの位置のうちの
３個に基づいて仮のウエハ半径量を算出するとともに、
真のウエハ半径量と等しい前記仮のウエハ半径量に対応
する前記ウエハエッジ位置に基づいて真の前記位置偏差
を得るものであることを特徴とする。

【００１８】第６の発明は、第１〜５の発明において、
前記センサは、投光器と受光器とから構成される光電セ
ンサであることを特徴とする。

【００１９】第７の発明は、第１〜５の発明において、
前記センサは静電容量センサであることを特徴とする。

【００２０】第８の発明は、第１〜７の発明において、
複数の前記ウエハ載置面上に複数枚のウエハを載置して
収納するウエハカセットを挟んで対向し、光路が前記ウ
エハ載置面と略平行をなすように配置された投光部と受
光部を有する光学系と、前記ウエハカセットに対し前記
ウエハ保持面と前記光学系をそれぞれ上下方向に相対移
動させる手段と、前記受光部への投光が前記ウエハカセ
ット内のウエハにより遮光される位置より前記ウエハ載
置面と前記ウエハ保持面との間隔を算出する手段と、こ
の間隔より前記上下方向の相対移動量を制御する手段と
を前記調整手段が備えることを特徴とする。

【００２１】第９の発明は、第８の発明において、前記
相対移動手段は、前記ウエハカセットを上下させるエレ
ベータ機構であることを特徴とする。

【００２２】第１０の発明は、第８の発明において、前
記相対移動手段は、前記ウエハ保持面と前記光学系とを
一体に上下移動させるエレベータ機構であることを特徴
とする。

【００２３】第１１の発明は、第１〜１０の発明におい
て、前記位置合せ手段は、その位置合せ対象となるウエ
ハを他の装置に搬送するために前記ウエハ保持面を移動
させる手段により前記基準位置をウエハに対して位置合
せするものであることを特徴とする。

【００２４】第１２の発明に係る半導体露光装置は、カ
セット内のウエハをハンドにより把持して搬送する搬送
装置を有する半導体露光装置において、前記搬送装置
は、前記カセット内における前記ウエハの位置を計測し
て前記ウエハの把持位置を調整するものであることを特
徴とする。

【００２５】第１３の発明は、第１２の発明において、
前記搬送装置が第１〜１１の発明に係る搬送装置である
ことを特徴とする。

【００２６】第１４の発明に係るウエハ搬送装置は、ウ
エハ載置面上に載置されたウエハを、ウエハ載置面と略
平行なウエハ保持面上に保持して搬送するウエハ搬送方
法において；前記ウエハ載置面と前記ウエハ保持面との
間の間隔を調整して、前記ウエハ保持面の近傍にありか
つ前記ウエハ保持面に略平行な検出面と前記ウエハ載置
面とを一致させることにより、前記載置面上のウエハを
前記検出面上に位置させる調整工程と；前記ウエハ保持
面が前記検出面上に位置しているウエハの方向に移動す
るに際してそのウエハエッジを検出する工程と；前記ウ
エハエッジを検出したときの移動位置に基づいてそのウ
エハの位置と前記ウエハ保持面上の所定の基準位置との
位置偏差を得る位置偏差取得工程と；前記位置偏差に基
づいて前記ウエハエッジが検出されたウエハと前記基準
位置との位置合せを行なう位置合せ工程とを具備するこ
とを特徴とする。

【００２７】

【作用】上記した様な構成を有する本発明によれば、ウ
エハ保持面を有するハンドとウエハの位置ずれをハンド
上のウエハエッジ検出手段を用いて検出し、その結果に
基づいてハンドの位置をウエハに合わせて位置ずれなく
ウエハを把持することが可能であるため、ウエハ端面に
部材を突き当てて位置決めする場合に発生する端面から
の発塵やチッピング、スリップ等のウエハダメージが防
止される。また、ハンド上では突き当て機構等の可動部
からの発塵がなく、ウエハへの塵埃による汚染が少な
い。

【００２８】また、ウエハとハンド間の位置合せのため
に、ウエハ搬送に使用する機構をそのまま用いることに
より、位置合せ用の可動機構が不要であり、経済的であ
る。またウエハの搬送中、ウエハとの接触回数が最小限
で済み、ウエハダメージや塵埃汚染が少なく、信頼性も
向上する。

【００２９】以上より、ウエハのダメージや汚染が減少
するため、製造歩留りが高く、また信頼性も高いウエハ
搬送装置や半導体露光装置を安価に提供することが可能
となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係
るウエハ搬送装置を搭載した半導体露光装置の外観斜視
図である。同図において、１はウエハ、２はウエハを把
持するハンド、３はハンド２を支持して回転及び伸縮移
動を行なう搬送アーム本体である。ウエハ１にはウエハ
の面方位を表すオリエンテーションフラットあるいはノ
ッチ等の１個以下の切欠きが設けられている。４（４ａ
および４ｂ）は複数枚のウエハを収納したウエハカセッ
ト、５（５ａおよび５ｂ）はそれぞれウエハカセット４
ａおよび４ｂを支持して昇降するエレベータであり、ハ
ンド２と搬送アーム本体３を挟んで配設されている。６
はプリアライメントステーションであり、ハンド２によ
りウエハカセット４から搬出したウエハ１を、高精度に
ＸＹθ方向に位置決めするものである。ここで位置決め
したウエハは、図示しない露光ステーションに搬送し、
露光終了後、プリアライメントステーション６に返送す
る。

【００３１】図２（ａ）〜（ｂ）は、それぞれ図１の装
置の平面図であり、ハンド２の動作方向とウエハ１の搬
送経路を示している。同図を参照して、ハンド２の動作
に従ったウエハ１の搬送経路を説明する。

【００３２】まず、図２（ａ）において、ウエハカセッ
ト４ａをエレベータ５ａにより昇降（図の紙面に対し垂
直方向）させ、搬出するウエハ１が搬送高さに達した位
置で停止させる。次に、図２（ｂ）に示すように、搬送
アーム本体３を回転させ、ハンド２がウエハカセット４
ａに対向する位置で停止させる。そして、ハンド２をウ
エハカセット４まで移動させ、後述するシーケンスで搬
出するウエハ１の中心とハンド２の基準点との位置調整
を行ない、ウエハ１を把持する。次に、図２（ｃ）に示
すように、ハンド２を、搬送アーム本体３まで戻し、プ
リアライメントステーション６に対向する位置まで回転
させ、そして、プリアライメントステーション６上に移
動させて、ウエハ１をプリアライメントステーション６
に受け渡す。その後、ハンドを、図２（ｄ）に示すよう
に、搬送アーム３側に戻し、待機させる。ウエハ１の露
光の終了後は、プリアライメントステーション６に返送
されたウエハ１を、それを搬出した同一ウエハカセット
４ａに，上記で述べた動作の逆手順で返送する。

【００３３】図３は搬送アーム（搬送アーム本体３およ
びハンド２）およびエレベータ５の断面図である。同図
に示すように、このウエハ搬送装置は、ウエハカセット
４内のウエハ載置面上に載置されたウエハ１を、ウエハ
載置面と略平行な、ハンド２のウエハ保持面上に保持し
て搬送するものである。そして、このウエハ保持面の近
傍にありかつ前記ウエハ保持面に略平行な検出面（仮想
的な面）上にあるウエハのエッジを検出するためにウエ
ハ保持面対して固定して設けられた複数のセンサ（２２
ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄ）を有するウエハエッジ検
出手段を備える。

【００３４】エレベータ５にはウエハカセット４が載置
される昇降可能なカセット台７が設けられており、昇降
動作はボールネジ８、ベルト９、プーリ１０を介してモ
ータ１１の回転動作より行われる。１２ａおよび１２ｂ
はカセット台７の可動上下端位置に固設したＺ基準位置
センサであり、カセット台７の上下方向のストロークの
リミットを検出するが、センサ１２ａは昇降位置原点検
出にも使用する。昇降量はモータ１１直結のエンコーダ
１３により検出する。エレベータ５の固定部には、投光
素子１４ａおよび受光素子１４ｂで構成され、ウエハを
Ｚ方向において検出するウエハセンサ１４が配設されて
おり、それが形成する光路上におけるウエハ１の有無
を、カセット台７が昇降する際に検出する。

【００３５】ハンド２には、ベースとなるハンドフレー
ム２１上に光路を形成する４組の投光素子２２ａ〜２２
ｄと受光素子２３ａ〜２３ｄから構成され、ウエハ１の
ＸＹ方向位置を検出するウエハセンサ２３が上述のウエ
ハエッジ検出手段として埋設されている。ウエハセンサ
２３は、ハンド２がウエハカセット４に収納されている
ウエハ１に接近する際、ウエハ１が光路を遮ると、受光
素子２３ａ〜２３ｄはオン（ＯＮ）動作し、他の場合
は、オフ（ＯＦＦ）動作する。またセンサ２３は、その
光路が、ハンド２上の検出面（ウエハエッジ位置検出時
のウエハ載置面となる基準面）との交点がウエハ１の半
径と等しい半径の円周上にあり、また交点間の距離はウ
エハ１に形成された切欠きの幅よりも長くなるように、
設けてある。ハンドフレーム２１は、その回転軸Ｐを中
心に半径方向に移動可能なブロック２４上に連結され、
その移動はボールネジ２５、ベルト２６、プーリ２７を
介してモータ２８の回転動作より行われる。ブロック２
４の可動先端位置には、Ｒ基準位置センサ２９ａおよび
２９ｂが固設され、これらはブロック２４の半径方向ス
トロークリミットを検出するが、センサ２９ａは位置原
点検出にも使用する。半径方向移動量はモータ２８に直
結のエンコーダ３０により検出する。

【００３６】搬送アーム本体３は、ベアリング３１によ
り、回転軸Ｐを中心に回転自在に支持されており、シャ
フト３２、プーリ３３、およびベルト３４を介してモー
タ３５により回転動作が可能である。回転方向位置の検
出するために、θ基準位置センサ３６により原点を検出
し、回転量を、モータ３３に直結されたエンコーダ３７
で検出する。

【００３７】図４は、本ウエハ搬送装置の制御回路のブ
ロック図である。図４において、４１は本装置の動作シ
ーケンスを統括するＣＰＵ、４２は動作シーケンス、お
よびインターフェース４３への入出力値を記憶するメモ
リである。インターフェース４３はセンサコントローラ
４４を介して基準位置センサ１２ａ、１２ｂ、２９ａ、
２９ｂ、３６、ウエハセンサ１４、２３、エンコーダ１
３、３０、３７などのセンサ出力値をＣＰＵ４１に伝達
し、またモータドライバ４５を介してモータ１１、２
８、３５を制御する。カウンタ４６ａ〜４６ｄはそれぞ
れ受光素子２３ａ〜２３ｄに対応し、エンコーダ３０の
出力パルス数をカウントする。計数開始と停止はＣＰＵ
４１に制御される。

【００３８】図５は、ウエハ搬送装置の動作シーケンス
を示すフローチャートである。同図に示すように、搬送
動作を開始すると、ステップＳ１において、まずハンド
２の初期位置動作を行なう。すなわち、θ基準位置セン
サ３６とＲ基準位置センサ２９ａの出力に基づいて、ハ
ンド２を、図２（ａ）で示される基準位置に移動する。
カウンタ４６ａ〜４６ｄの計数値は０クリアする。

【００３９】次に、ステップＳ２において、Ｚ基準セン
サ１２ａに基づいた基準位置までエレベータ台７をエレ
ベータ５により上昇させ、その後、ウエハセンサ１４が
動作する時のエレベータ台７の高さを記憶しかつウエハ
カセット４中の各ウエハの載置面の高さを算出しながら
下限までエレベータ台７を下降させ、その後、搬送対象
のウエハの載置面とウエハセンサ（ＸＹ）２３の検出面
とが一致するまでカセット台７を上昇させる。

【００４０】次に、ステップＳ３において、ウエハハン
ド２を９０度回転させてカセット４に対向させ、その
後、図６に示すように、ハンド２を半径方向に移動さ
せ、対象ウエハ１に接近させる。この移動中、センサ２
３の各光路５１ａ〜５１ｄをウエハ１が遮り、受光素子
２３ａ〜２３ｄの出力がオフからオンに切り換わった時
点より、ＣＰＵ４１は切り換わった受光素子に対応する
カウンタ４６ａ〜４６ｄによる計数開始させ、Ｒ基準セ
ンサ２９ｂの動作によりハンド２が停止するまで、エン
コーダ３０の出力パルス数をカウントする。

【００４１】図７は、このときのウエハ中心およびセン
サの位置とカウンタ値との関係を、ハンド２の基準中心
位置を原点にとったＸＹ座標系上で示す。各カウンタ４
６ａ〜４６ｄの計数値はそれぞれハンド２が移動した実
距離ａ１〜ｄ１に相当する。２点鎖線７１は、ハンド２
の停止位置においてウエハ中心と原点とが一致する場合
のウエハ円周部を示しており、実線７２は実際のウエハ
の円周部を示している。距離ｅ１〜ｅ４と距離ａｙ〜ｄ
ｙは、光路５１ａ〜５１ｄの配置よりあらかじめ決定さ
れている。ウエハエッジのＸ方向の位置ａｘ〜ｄｘは、
次の式で算出することができる。

【００４２】

【数１】 ステップＳ４では、ウエハのエッジ位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
の座標をそれぞれ（ａｘ，ａｙ）、（ｂｘ，ｂｙ）、
（ｃｘ，ｃｙ）、（ｄｘ，ｄｙ）として得る。

【００４３】次に、ステップＳ５において、真の位置偏
差０ｘｙ（ｏｘ，ｏｙ）を得る。まず２組のウエハエッ
ジ位置とウエハ径ｒを用いて仮の位置偏差を算出する。
位置ＡとＢをエッジ位置として使用した場合、仮の位置
偏差Ｏｘｙａｂ（ｏｘａｂ，ｏｙａｂ）を次式により得
る（ステップＳ５１）。ａｂはＡとＢの組による数値で
あることを示す。

【００４４】

【数２】 同様にして、他の組合せによる仮の位置偏差Ｏｘｙａｃ
〜Ｏｘｙｃｄを算出する（ステップＳ５２）。ここで、
位置Ａ〜Ｄから２組となる組合せは₈ Ｃ₂ ＝６通りであ
る。ウエハエッジ位置Ａ〜Ｄが円周部である場合は、Ｏ
ｘｙａｂ〜Ｏｘｙｃｄの位置が６点とも等くなり、真の
位置偏差０ｘｙと一致する。従って０ｘｙ＝０ｘｙａｂ
＝（ｏｘａｂ，ｏｙａｂ）に決定される（ステップＳ５
３）。

【００４５】図８は、ウエハエッジ位置Ａ〜Ｄのうち、
例えばＡが切欠き部である場合を示す。同図には、切欠
き部のエッジを検出したセンサによるカウンタ値を用い
て位置偏差を算出すると、仮の位置偏差量に（△ｘ，△
ｙ）の誤差が残ることが示されている。距離ＡＢとＢＣ
は切欠き幅以上の長さであるためＢ、Ｃ、Ｄ点は必ず円
周部上の点であり、Ｏｘｙｂｃ、０ｘｙｂｄ、Ｏｘｙｃ
ｄは測定および計算誤差範囲内で一致する。０ｘｙａ
ｂ、Ｏｘｙａｃ、Ｏｘｙａｄは円周部と切欠き部上の位
置の組より算出され、前の３組と、またお互いにも異な
る点となる。そこで、これら６個の仮の位置偏差の中
で、お互いに等しい３組を抽出し、真の位置偏差Ｏｘｙ
を決定する。この場合はＯｘｙｂｃに決定する（ステッ
プＳ５３）。次に、得られたＯｘｙ値に基づき、ステッ
プＳ６において、ハンド２の位置を調整し、ハンド２の
基準点とウエハの中心位置とを一致させる。すなわち、
図９に示すように、ハンド２を、Ｏｘｙより算出される
移動量（△Ｒ、△θ）分、搬送アーム本体３により半径
方向と回転方向へ移動する。このときの算出式は次に示
すとおりである。式中のＲＲはハンド２の移動前の搬送
アーム本体３の回転中心とハンド２の基準点との距離で
ある。

【００４６】

【数３】 次に、ステップＳ７において、エレベータ台５を下降さ
せ、ウエハ１をハンド２によって把持する。このとき、
ウエハ１の厚み方向の中心とカセット４のウエハスロッ
ト中心とは一致し、ウエハ２をハンドで引き出す際に接
触事故等は発生しない。

【００４７】次に、ステップＳ８〜１１において、図２
（ｃ）および（ｄ）で示した動作により、プリアライメ
ントステーション６へウエハを搬送する。

【００４８】このようにして、ハンドとウエハの平面方
向と高さ方向の位置調整を行なってからウエハを把持し
て搬送することにより、ウエハへの押し付け動作に伴う
ウエハのダメージや汚染が少なくなり、製造歩留りが向
上する。また、ハンドから他のウエハ位置合せユニット
にウエハを受け渡す必要がないため、装置が安価であ
り、かつ搬送の信頼性も高い。

【００４９】また、ウエハ裏面のハンドとの接触部分
を、ウエハの回転方向以外の方向について完全に特定す
ることができる。したがって、露光時のウエハチャッキ
ングに使用する治具の接触部とハンドの接触部との重複
を避けることができる。従ってハンドの接触の際に付着
した塵埃による露光領域の平坦化の悪化を回避すること
が可能となり、ウエハ全面にわたって良好な焦点合せを
達成し、歩留りをさらに向上することができる。

【００５０】尚、上記実施形態では１個以下の切欠きを
有するウエハについて説明したが、切欠きが複数個ある
場合でも、エッジ検出用のセンサをその分追加して同様
のシステムを構成することが可能である。例えば、切欠
きがＮ個の時はセンサ数をＮ＋３個配設し、_N+3 Ｃ₂ ２
個の仮の位置偏差のうち、少なくとも３個以上の等しい
数値より真の位置偏差を決定することができる。また、
切欠きがない場合は、センサ数が２個となり直接真の位
置偏差が決定できる。

【００５１】また、センサの配置は、ハンドの基準点を
中心としたウエハ半径上に検出面と光路の交点がくるよ
うに配設しているが、各光路による検出が同一の切欠き
を検出しないような配置であれば、任意の位置でよい。

【００５２】また上記実施形態では測定および計算の誤
差内で等しい仮の位置偏差の内の１点を真の位置偏差と
したが、等しい仮の位置偏差の平均を真の位置偏差とし
てもよい。

【００５３】また上記実施形態では、上記センサとし
て、投光器および受光器から構成される光電センサを用
いたが、静電容量センサ、超音波センサ等でも構わな
い。

【００５４】また上記実施形態では、カセットとハンド
の上下方向の相対動作をカセットが載置されるエレベー
タの昇降動作で行ったが、ハンドを含む搬送アーム側が
昇降動作しても構わない。カセット内の高さ方向のウエ
ハセンサ１４がハンドに固設される場合は、エレベータ
による昇降機構は不要となる。

【００５５】（第２の実施形態）図１０は、上述の実施
形態におけるステップＳ５を変形してステップＳ５’と
した形態における動作の一部を示すフローチャートであ
る。装置構成は上述の実施形態と同様である。

【００５６】ここでは、４組のウエハエッジ位置の中か
ら抽出した任意の３点を通る円の半径として、仮のウエ
ハ半径ｒを、次式により算出する（ステップＳ５
１′）。式中のａｂｃは、ウエハのエッジ位置Ａ、Ｂ、
Ｃの組による数値であることを示す。また、ＡＢＳ（）
は絶対値を表す。

【００５７】

【数４】 次に、他の組み合わせによる仮のウエハ半径ｒｂｃｄ、
ｒｃｄａ、ｒｄａｂを算出し（ステップＳ５２′）、真
のウエハ半径ｒと比較する（ステップＳ５３′）。Ａ〜
Ｄから３組とる組み合わせは ₈Ｃ₃ ＝４通りある。

【００５８】図１１は、ウエハエッジ位置Ａ〜Ｄの例え
ばＡが切欠き部である場合にその切欠き部を検出したセ
ンサのカウンタ値を用いたときのウエハの半径および位
置の誤差を示す。同図には、切欠き部のエッジを検出し
たセンサによるカウンタ値を用いて３点を通る円の半径
を算出すると、ウエハ半径ｒに対し±△ｒの誤差が含ま
れることが示されている。仮のウエハ半径と真値ｒとが
測定および計算の誤差内で等しくなる組のエッジ位置が
ウエハの円周部に存在し、この３点より真の位置偏差Ｏ
ｘｙを算出する（ステップＳ５４′）。例えばこの組が
エッジ位置Ａ、Ｂ、Ｃの場合、真の位置偏差Ｏｘｙａｂ
ｃ（ｏｘａｂｃ，ｏｙａｂｃ）は次式に従う。

【００５９】

【数５】 この後のステップ６以降の処理は、第１の実施形態と同
様でよい。

【００６０】尚、本実施形態では仮のウエハ半径と真値
ｒとが測定および計算の誤差内で等しくなるエッジ位置
の１組から真の位置偏差を算出したが、等しくなる全組
について仮の位置偏差を算出し、その平均を真の位置偏
差としてもよい。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果を奏する。

【００６２】 ウエハの端面に接触せずにウエハ保持
面に対するウエハの位置決めが行えるため、ウエハ端面
からの発塵やチッピング、スリップ等のウエハダメージ
を防止することができる。

【００６３】 ウエハ保持面上に発塵源となる突き当
て機構等の可動部を設ける必要がないため、ウエハへの
塵埃汚染を減少させることができる。

【００６４】 ウエハ保持面に対するウエハの位置決
め用の可動機構が不要であるため、装置のコストを減少
させることができる。またウエハの搬送中、ハンドから
位置決め用の他のユニットに受け渡すことなくウエハ保
持面に対するウエハの位置合せが行なわれるため、ウエ
ハとウエハ保持面等との接触回数が少なくて済み、接触
によるウエハダメージや塵埃汚染を減少させることがで
き、また処理の信頼性も向上させることができる。

【００６５】 半導体露光装置では、ウエハ把持時の
ウエハへの塵埃付着点が特定できるため、ウエハを露光
する際のチャッキング支持部と塵埃付着部との重複を避
けることができる。その結果、ウエハ露光領域の平坦化
を十分達成し、歩留りを向上させることができる。

【００６６】 以上の〜より、ウエハのダメージ
や汚染を減少させ、製造歩留りが高く、また信頼性も高
いウエハ搬送装置および半導体露光装置を安価に提供す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係るウエハ搬送ア
ームを搭載する半導体露光装置の外観斜視図である。

【図２】 図１の装置の平面図であり、ハンドの動作方
向とウエハの搬送経路を示す図である。

【図３】 図１の装置のウエハ搬送機構の断面図であ
る。

【図４】 図１の装置の搬送機構の制御回路を示すブロ
ック図である。

【図５】 図１の装置の動作シーケンスを説明するため
のフローチャートである。

【図６】 図１の装置におけるハンドの移動方向とウエ
ハおよびセンサの位置関係を示す図である。

【図７】 図１の装置におけるハンド基準点とウエハ中
心及びセンサの位置とエッジ位置Ａ〜Ｄに係るカウンタ
値の関係を示す図である。

【図８】 図１の装置におけるウエハの切欠き部を検出
したセンサのカウンタ値を位置偏差算出に使用したとき
の位置誤差を示す図である。

【図９】 図１の装置におけるハンドとウエハの位置偏
差とハンドの位置調整量との関係を示す図である。

【図１０】 本発明の第２の実施形態に係る装置におけ
る真の位置偏差算出シーケンスを説明するためのフロー
チャートである。

【図１１】 図１０の形態における切欠き部を検出した
センサのカウンタ値を位置偏差算出に使用した時の位置
誤差を示す図である。

【符号の説明】

１：ウエハ、２：ハンド、３：搬送アーム本体、４（４
ａ，４ｂ）：ウエハカセット、５（５ａ，５ｂ）：エレ
ベータ、６：プリアライメントステーション、１４：ウ
エハセンサ（ｚ）、２３：ウエハセンサ（ＸＹ）、４
１：ＣＰＵ、４６（４６ａ〜４６ｄ）：カウンタ。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ載置面上に載置されたウエハを、
   ウエハ載置面と略平行なウエハ保持面上に保持して搬送
   するウエハ搬送装置において、 前記ウエハ保持面の近傍にありかつ前記ウエハ保持面に
   略平行な検出面上にあるウエハのエッジを検出するため
   に前記ウエハ保持面対して固定して設けられた複数のセ
   ンサを有するウエハエッジ検出手段と、 前記ウエハ載置面と前記ウエハ保持面との間の間隔を調
   整して前記検出面と前記ウエハ載置面とを一致させるこ
   とにより前記載置面上のウエハを前記検出面上に位置さ
   せる調整手段と、 前記ウエハ保持面が前記検出面上に位置しているウエハ
   の方向に移動するに際して前記ウエハエッジ検出手段の
   各センサがウエハエッジを検出するときの位置に基づい
   てそのウエハの位置と前記ウエハ保持面上の所定の基準
   位置との位置偏差を得る位置偏差取得手段と、 前記位置偏差に基づいてこのウエハと前記基準位置との
   位置合せを行なう位置合せ手段とを具備することを特徴
   とするウエハ搬送装置。
2. 【請求項２】 前記ウエハは略円形で切欠きを有さず、
   前記ウエハエッジ検出手段は、前記基準位置から既知の
   位置で前記検出面に交差する検出路をそれぞれ形成して
   いる２組のセンサを備えていることを特徴とする請求項
   １記載のウエハ搬送装置。
3. 【請求項３】 前記ウエハは略円形で切り欠きを有し、
   前記ウエハエッジ検出手段は、前記基準位置から既知の
   位置で前記検出面に交差する検出路を形成している、３
   に前記切欠きの個数を加えた数の組以上のセンサを備え
   ており、かつ前記検出面上の前記基準位置を中心とする
   ウエハ径と等しい円に対して前記検出面と前記検出路と
   の交差点を前記ハンドの移動方向に投影した各点のお互
   いの距離が前記切欠きの幅以上であり、前記位置偏差取
   得手段は、前記ウエハエッジ検出手段の各センサが検出
   するウエハエッジの位置うち、前記切欠きにおけるウエ
   ハエッジを検出したときの位置を認識し、それ以外の位
   置に基づいて真の前記位置偏差を取得するものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載のウエハ搬送装置。
4. 【請求項４】 前記位置偏差取得手段は、前記ウエハエ
   ッジの位置のうちの２個とウエハ半径量とから仮の前記
   位置偏差を、前記２個の組合せを変えて算出するととも
   に、算出した各組合せによる仮の位置偏差を相互に比較
   し、等しい場合が最も多い仮の位置偏差を真の位置偏差
   とするものであることを特徴とする請求項３記載のウエ
   ハ搬送装置。
5. 【請求項５】 前記位置偏差取得手段は、前記ウエハエ
   ッジの位置のうちの３個に基づいて仮のウエハ半径量を
   算出するとともに、真のウエハ半径量と等しい前記仮の
   ウエハ半径量に対応する前記ウエハエッジ位置に基づい
   て真の前記位置偏差を得るものであることを特徴とする
   請求項３記載のウエハ搬送装置。
6. 【請求項６】 前記センサは、投光器と受光器とから構
   成される光電センサであることを特徴とする請求項１〜
   ５記載のウエハ搬送装置。
7. 【請求項７】 前記センサは静電容量センサであること
   を特徴とする請求項１〜５記載のウエハ搬送装置。
8. 【請求項８】 複数の前記ウエハ載置面上に複数枚のウ
   エハを載置して収納するウエハカセットを挟んで対向
   し、光路が前記ウエハ載置面と略平行をなすように配置
   された投光部と受光部を有する光学系と、前記ウエハカ
   セットに対し前記ウエハ保持面と前記光学系をそれぞれ
   上下方向に相対移動させる手段と、前記受光部への投光
   が前記ウエハカセット内のウエハにより遮光される位置
   より前記ウエハ載置面と前記ウエハ保持面との間隔を算
   出する手段と、この間隔より前記上下方向の相対移動量
   を制御する手段とを前記調整手段が備えることを特徴と
   する請求項１〜７記載のウエハ搬送装置。
9. 【請求項９】 前記相対移動手段は、前記ウエハカセッ
   トを上下させるエレベータ機構であることを特徴とする
   請求項８記載のウエハ搬送装置。
10. 【請求項１０】 前記相対移動手段は、前記ウエハ保持
    面と前記光学系とを一体に上下移動させるエレベータ機
    構であることを特徴とする請求項８記載のウエハ搬送装
    置。
11. 【請求項１１】 前記位置合せ手段は、その位置合せ対
    象となるウエハを他の装置に搬送するために前記ウエハ
    保持面を移動させる手段により前記基準位置をウエハに
    対して位置合せするものであることを特徴とする請求項
    １〜１０記載のウエハ搬送装置。
12. 【請求項１２】 カセット内のウエハをハンドにより把
    持して搬送する搬送装置を有する半導体露光装置におい
    て、前記搬送装置は、前記カセット内における前記ウエ
    ハの位置を計測して前記ハンドによるウエハの把持位置
    を調整するものであることを特徴とする半導体露光装
    置。
13. 【請求項１３】 前記搬送装置が請求項１〜１１の搬送
    装置であることを特徴とする請求項１２記載の半導体露
    光装置。
14. 【請求項１４】 ウエハ載置面上に載置されたウエハ
    を、ウエハ載置面と略平行なウエハ保持面上に保持して
    搬送するウエハ搬送方法において、 前記ウエハ載置面と前記ウエハ保持面との間の間隔を調
    整して、前記ウエハ保持面の近傍にありかつ前記ウエハ
    保持面に略平行な検出面と前記ウエハ載置面とを一致さ
    せることにより、前記載置面上のウエハを前記検出面上
    に位置させる調整工程と、 前記ウエハ保持面が前記検出面上に位置しているウエハ
    の方向に移動するに際してそのウエハエッジを検出する
    工程と、 前記ウエハエッジを検出したときの移動位置に基づいて
    そのウエハの位置と前記ウエハ保持面上の所定の基準位
    置との位置偏差を得る位置偏差取得工程と、 前記位置偏差に基づいて前記ウエハエッジが検出された
    ウエハと前記基準位置との位置合せを行なう位置合せ工
    程とを具備することを特徴とするウエハ搬送方法。