JPH10326819A - 位置ずれ検出装置と検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】本発明は、搬送路を搬送される被搬送体が搬送
路の基準位置と比較して許容範囲内の位置を搬送されて
いるか否かを検査し、同時に位置ずれ誤差量も検出す
る。 【解決手段】搬送路の所定位置に被搬送体２のエッジ部
を検出する複数の検出体（１〜４）５、６、７、８を設
け、搬送路を被搬送体２が搬送される際に、それら検出
体（１〜４）５、６、７、８からの信号と、予め記憶さ
れている基準信号とを信号比較部で比較して位置ずれ量
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、搬送路を搬送され
る被搬送体が搬送路の所定位置からのずれを検出する装
置と検出方法に関し、特に、半導体製造装置での半導体
ウエハの取扱いで、例えば、所定のプロセス処理工程が
終了後に次工程の処理工程へ移行する際に、半導体ウエ
ハを収納しているカセットから半導体ウエハを取出す場
合等に好適な位置ずれ検出装置と検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造工程では、基板（半導体ウ
エハ）は、専用のケース（カセット）に、収納されて順
次プロセス処理の各工程へ送られる。各プロセス処理工
程を行う装置は、一般にカセットからウエハを取出して
プロセス処理してカセットに戻すのが通常である。各プ
ロセス処理は大気と絶縁した専用チャンバで、専用の治
具にセットして行う場合が多く。プロセス装置の入口、
出口ではカセットからウエハを取出し、戻す機構と、大
気と処理環境を隔離するロードロック室が設けられてい
る。このウエハをカセットから取出し、戻す作業は、ウ
エハへのダストの付着を極力避ける為に、発塵の少ない
ロボット（クリーンロボット）で行われる場合が殆どで
あり、真空チャンバ内で行れる場合も多い。

【０００３】このロボットによるカセットからのウエハ
取出し、戻し作業を正確に行う為には、精度の良いロボ
ットによる動作が必要である。また、真空チャンバ内で
この作業を行う場合は、ウエハへのダストの付着を極力
避ける為に、ウエハはロボットフィンガ上に載せるだけ
で保持する（摩擦保持）方法がとられている。このため
ロボットは、高位置決め精度だけでなく、動作時の振動
や移動の加速度によってウエハが滑って位置ずれを生じ
ない搬送能力が要求される。

【０００４】しかし、ウエハが収納されて運ばれるカセ
ットは、一般に精度があまり高くなく、ウエハを位置決
めする能力は低く、通常、個々のウエハで数ミリメート
ルの位置誤差を生じることがある。また、上記カセット
は、プラスチック製でもあり、また、通常繰り返し使用
されているので精度のバラツキは更に大きい場合が多
い。従って、搬送系を高精度にしても、カセット内のウ
エハは搬送路に対して位置ずれが生じることは避けられ
ず、そのまま次工程の処理装置にカセットがセットされ
ると不具合を生じる。そのため、ウエハの位置ずれ量を
検出して補正する必要がある。

【０００５】従来は、このウエハの位置補正を行う方法
として、多点の爪で円形のウエハをチャックして中心位
置補正する方法が良く取られた。しかし、先に示したよ
うにダスト防止からメカニカルな方法は使用できなくな
っている。そのため、新たな方法として、回転台の上に
ウエハを置き、ウエハエッジ部の位置の回転中心からの
位置ずれ量を計算して求める方法が取られているものも
ある。その際の位置ずれ量の補正は、ロボットや専用の
機構を用いることが必要になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、カセッ
トに収納された状態のウエハをそのまま取出す場合は、
ロボットなどの搬送系をどんなに精度よく製造しても、
カセット内でのウエハの位置精度が保証されないので、
結果としての位置ずれを回避することは困難である。

【０００７】また、カセットを使用しない場合は、ダス
ト防止が完全でウエハ位置精度を出せる専用機構が必要
になり、装置のコストアップやウエハハンドリング回数
の増加に伴う処理時間が長くなる等の不具合が生じる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、搬送
路の所定位置に配設され搬送路を搬送される被搬送体の
エッジ部を検出する複数の検出体と、この各検出体から
の検出信号を処理する信号処理部と、この信号処理部か
らの出力信号を予め記憶されている標準位置信号と比較
して被搬送体の搬送路上の位置ずれを検出する信号比較
部とを有することを特徴とする位置ずれ検出装置であ
る。

【０００９】請求項２によれば、複数の検出体は、各々
が搬送路の幅方向に分散して配設されていることを特徴
とする請求項１記載の位置ずれ検出装置である。請求項
３によれば、信号比較部に予め記憶されている標準信号
は、各検出体相互の検出時間を基に算出されていること
を特徴とする請求項１記載の位置ずれ検査装置である。

【００１０】請求項４によれば、複数の検出体は、非接
触型の検出体であることを特徴とする請求項１記載の位
置ずれ検査装置である。請求項５によれば、搬送路の所
定位置に配設され搬送路を搬送される被搬送体のエッジ
部を複数の検出体で検出する検出工程と、この検出工程
によって検出された各検出体からの検出信号を処理する
信号処理工程と、この信号処理工程で処理され信号処理
部からの出力信号を予め記憶されている標準位置信号と
比較して被搬送体の搬送路上の位置ずれを検出する信号
比較工程とを有することを特徴とする位置ずれ検出方法
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施の形態
について図面を参照して説明する。図１は本発明の要部
の概要を示す平面図である。図示しない半導体プロセス
処理装置の所定位置にカセット１は装着されている。こ
のカセット１はプラスチック製で、１個のカセット１に
ウエハ２が２５枚程度が収納されている。そして、一端
側に開口部３が形成されている。この開口部３はロボッ
トフィンガ４が進入自在に動作する際に、ウエハ２が出
入出来るように形成されている。このロボットフィンガ
４は図示しないロボットの一部で、ウエハ２を載置保持
（自重や真空吸着）出来るように板状に形成されてい
る。

【００１２】また、この開口部３付近にはロボットフィ
ンガ４の進入・退出方向に対する幅方向（直角方向）に
複数の光電センサ（１〜４）５、６、７、８が配置され
ている。この光電センサ（１〜４）５、６、７、８は出
力側が図示しない信号処理部に接続されている。この信
号処理部は同様に図示しない信号比較部に接続されてい
る。

【００１３】これらの構成による動作を説明すると、所
定のプロセス処理工程が終了して次のプロセス処理工程
が始まるに際して、ロボットフィンガ４が次工程のプロ
セス処理用のウエハ２を入手する為にカセット１内に進
入する。ロボットフィンガ４はカセット１内で所定プロ
セス処理用のウエハ２を載置すると進入方向と逆の退出
方向へ進む。退出する際に載置されたウエハ２はカセッ
ト１の開口部３付近を通過するので、そこに設置されて
いる光電センサ（１〜４）５、６、７、８を遮ることに
なる。この動作によって光電センサ（１〜４）５、６、
７、８からの信号が信号処理部へ伝送され信号処理され
る。そして、この信号処理された信号は同様に図示しな
い信号比較部へ伝送され、予め基準位置に載置されたウ
エハ２を基にした標準位置信号と比較され許容範囲内に
あるか否かを判断されたり、基準位置との誤差量が算出
される。これらの結果によって、ロボットは許容範囲外
の場合は誤差量を修正するために、ロボットフィンガ４
の位置を調整したり、ロボットが移動の軌跡を変更し
て、次のプロセス処理工程の処理装置の正確な位置にウ
エハ２をセットすることが出来る。

【００１４】基準位置からの誤差量の算出について説明
すると、図２は、ウエハ２がロボットフィンガ４の中央
に位置決めされたときの光電センサ（１〜４）５、６、
７、８の位置関係を示したもので、各光電センサ（１〜
４）５、６、７、８は、ウエハ２の通過線上のウエハ２
エッジ部で状態が変化する。この位置関係を示す距離Ｌ
１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ４
１，Ｌ４２は、光電センサ（１〜４）５、６、７、８の
位置、ロボットフィンガ４の位置と退出方向から幾何学
的に求めることが出来る。

【００１５】図３は、例えば一つの光電センサ（１）５
について、ウエハ２の通過によって発生する光電センサ
（１）５の遮光のポイントを示したもので、ロボットフ
ィンガ４中央にウエハ２が載っている場合、光電センサ
（１）５が遮光される点をＡ、遮光が終了する点をＢと
し、ウエハがロボットフィンガ４の中央位置から（△
Ｘ、△Ｙ）だけ位置ずれした場合、光電センサ（１）５
が遮光される点をＣ、遮光が終了する点をＤとする。光
電センサ（１）５とロボットフィンガ４中央にあるウエ
ハ２との位置関係は、予め正確に求めることが出来る。
図３に示すＹｏ（センサ通過軸とウエハ中心位置Ｏの通
過軸Ｘｏとの距離）、Ｌ（点Ａ、Ｂ間の距離）及びウエ
ハ中心位置Ｏも予め求めておくことが出来るので、この
状態で（△ｘ、Δｙ）位置ずれしたウエハ２が光電セン
サ（１）５を通過した場合、本来遮光が始まる点Ａの時
刻から実際に遮光が始まった点Ｃまでの時間差を計測す
ることが出来る。この時間をｓとすると、ロボットの移
動速度Ｖとで、点Ａと点Ｃとの距離ａが次式（１）によ
り計算できる。

【００１６】ａ＝ｓ・Ｖ 式（１） 次に、点Ｃと点Ｄとの間の時間（光電センサ（１）５の
遮光時間）ｐから点Ｃと点Ｄとの距離Ｌが計算できる。
図３に示すように、点Ａ、Ｃの各点とそれぞれのウエハ
中心位置Ｏ、Ｏ’を結んだ線がそれぞれのウエハ中心位
置通過軸Ｘｏ、Ｘ’となす角度をθ、θ’とし、ウエハ
の半径をｒとする。このとき幾何学的な関係により次式
（２）乃至（６）が成立する。

【００１７】Ｌ＝２ｒｃｏｓθｏ 式（２） Ｌ’＝２ｒｃｏｓθ’ 式（３） ｓｉｎθｏ＝Ｙｏ／ｒ 式（４） ｓｉｎθ’＝（Ｙｏ＋△ｙ）／ｒ 式（５） ａ＝△ｘ＋（Ｌ−Ｌ’）／２ 式（６） これらの式（２）乃至（６）により、ウエハ中心位置の
ずれ量（△ｘ，△ｙ）が次式（７）、（８）から求めら
れる。 △ｘ＝ａ＋（Ｌ’−Ｌ）／２ 式（７）

【００１８】

【式１】

【００１９】このように、１つの光電センサ１、４を用
いてもウエハ２のずれ量を測定できるが、実際のウエハ
２にはノッチやオリフラと呼ばれる切り欠きが存在す
る。カセット１に収納されれいるウエハ２のノッチやオ
リフラの方向は任意であり、光電センサ（１〜４）５、
６、７、８の通過軸にこれらが一致する可能性がある。
このため、光電センサ（１〜４）５、６、７、８を複数
使用して、ノッチやオリフラによるデータを取除いて正
しいずれ量を求めることが出来る。また、複数のずれ量
を求め平均処理することで、データの信頼性を向上する
ことも出来る。

【００２０】図４は、図２に位置決めされたウエハ２
が、光電センサ（１〜４）５、６、７、８を通過する時
の各光電センサ（１〜４）５、６、７、８の状態変化
と、フィンガ上の任意の位置（実際の位置）に置かれた
ウエハ２が、光電センサ（１〜４）５、６、７、８を通
過した時の光電センサ（１〜４）５、６、７、８の状態
変化を重ねてプロットした図である。図５は、それらの
タイミングを示すタイミングチャートである。このよう
に、複数の光電センサ（１〜４）５、６、７、８を用い
ることで精度を向上できる。

【００２１】図６は、２個の光電センサ（１、４）５、
８を用いてウエハ２の中心位置ずれ量を計算する場合で
ある。この場合２個の光電センサ（１、４）５、８は、
それぞれ図３と同様に考えることが出来、位置ずれした
ウエハ２によって点ＣとＤ間、点ＦとＨ間で遮光され
る。ここで、計算に用いるのはフィンガ中心に置かれた
ウエハ２が通過して遮光を終了する点Ｂ、Ｇとの差であ
るｂ、ｂ’の測定値である。予めフィンガ中央位置のウ
エハ２に対する２つの光電センサ（１、４）５、８の位
置関係は、図６のＹｏ、Ｙ１（ウエハ中心位置Ｏの通過
軸Ｘｏと各センサ通過軸（１）、２との距離）、Ｘｏ、
Ｘ１（ウエハ中心位置のＹ方向中心軸Ｙｏと点Ｂ、Ｇと
の距離）として求められている。また、点Ｂ、Ｇ、Ｄ、
Ｈの各点とそれぞれのウエハ中心位置Ｏ、Ｏ’を結んだ
線がそれぞれのウエハ中心位置通過軸Ｘｏ、Ｘ’となす
角度をγｏ、γ１、γｏ’、γ１’とする。このとき、
次式（９）乃至（１２）が成り立つ。

【００２２】 Ｙｏ＋△ｙ＝ｒｓｉｎγｏ’ 式（９） Ｘｏ−△ｘ＋ｂ＝ｒｃｏｓγｏ’ 式（１０） Ｙ１−△ｙ＝ｒｓｉｎγ１’ 式（１１） Ｘ１−△ｘ＋ｂ＝ｒｃｏｓγ１’ 式（１２） この式（９）乃至（１２）により、ウエハ２の中心位置
ずれ量（△ｘ、△ｙ）を計算により求めることが出来
る。この方法によれば、ウエハ２が通過したときの光電
センサ（１、４）５、８の遮光からのずれ量が計算でき
ることなる。これは、ロボットがウエハ２を保持してカ
セット１から引き抜く時に、一定速度で移動を行うこと
で、距離に換算する方法を用いている時に発生する移動
開始時の誤差を無くす事が出来ることを示している。言
い換えれば、はじめの方式ではロボットの速度が安定し
てから、ウエハ２が光電センサ（１〜４）５、６、７、
８を通過するようにした光電センサ（１〜４）５、６、
７、８配置が必要であるが、次に示した方式では、ウエ
ハ２が光電センサ（１〜４）５、６、７、８を通過する
までにロボットフィンガ４が一定速度になればよく、光
電センサ（１〜４）５、６、７、８をよりウエハ２に近
接して配置することが可能である。このことは、ウエハ
２のエッジ検出は、通過し始めた点か通過が終了する点
のいずれかのみの信号で処理することも出来ることを意
味している。

【００２３】また、これによりこの光電センサ（１〜
４）５、６、７、８は、カセットに収納された状態のウ
エハ２エッジに近い位置に配置することが出来、この光
電センサ（１〜４）５、６、７、８を、通常はウエハ２
がカセット１からはみ出していないかを検出するウエハ
２飛び出し光電センサ（１〜４）５、６、７、８として
も使用することが出来る。この方式の場合も３個以上の
光電センサ（１〜４）５、６、７、８を組合わせ計算す
ることで、ノッチやオリフィスの影響を除くことが出来
る。

【００２４】上記実施例では、ウエハ２が直線方向へ進
入、退出する場合を示したが、これらの方向が曲線でも
その他任意の方向でも、予め定められたものであれば同
様な効果を奏することは言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置ずれ
検査装置と検査方法は、請求項１から５の発明による
と、ロボットがカセットからウエハを引き抜く動作を利
用してウエハ位置を検出することで、特殊な位置計測ポ
ジションの設置が不要になると共に、ウエハの位置ずれ
を確実に検出することが出来、かつ、位置ずれ量を正確
に算出することが出来る。

【００２６】また、複数の光電センサを用いてウエハの
位置ずれを検出する方法は、光電センサの設置位置を所
定の位置に設置すれば、飛び出し検出光電センサとして
も使用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置検査装置と検査方法の要部の
平面図。

【図２】本発明に係る位置検出方法を説明する図。

【図３】本発明に係る位置ずれ誤差量算出を説明する
図。

【図４】本発明に係る位置ずれを説明する模型図。

【図５】本発明に係る位置ずれの時間差を説明する図。

【図６】本発明に係る位置ずれ誤差量算出を説明する
図。

【符号の説明】 １…カセット、２…ウエハ、３…開口部、４…ロボット
フィンガ、５…光電センサ（１）、６…光電センサ
（２）、７…光電センサ（３）、８…光電センサ
（４）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】搬送路の所定位置に配設され搬送路を搬送
   される被搬送体を検出する複数の検出体と、この各検出
   体からの検出信号を処理する信号処理部と、この信号処
   理部からの出力信号を予め記憶されている標準位置信号
   と比較して被搬送体の搬送路上の位置ずれを検出する信
   号比較部とを有することを特徴とする位置ずれ検出装
   置。
2. 【請求項２】複数の検出体は、各々が搬送路の幅方向に
   分散して配設されていることを特徴とする請求項１記載
   の位置ずれ検出装置。
3. 【請求項３】信号比較部に予め記憶されている標準信号
   は、各検出体相互の検出時間を基に算出されていること
   を特徴とする請求項１記載の位置ずれ検査装置。
4. 【請求項４】複数の検出体は、非接触型の検出体である
   ことを特徴とする請求項１記載の位置ずれ検査装置。
5. 【請求項５】搬送路の所定位置に配設され搬送路を搬送
   される被搬送体を複数の検出体で検出する検出工程と、
   この検出工程によって検出された各検出体からの検出信
   号を処理する信号処理工程と、この信号工程で処理され
   信号処理部からの出力信号を予め記憶されている標準位
   置信号と比較して被搬送体の搬送路上の位置ずれを検出
   する信号比較工程とを有することを特徴とする位置ずれ
   検出方法。