JPH11195686A - ウエハ搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 カセットから基板処理装置へのウエハの搬送
時間を短縮できるとともに、ウエハの端部を欠損したり
粉塵が発生すること無く中心位置合わせを行うことので
きるウエハ搬送装置を提供する。 【解決手段】 ハンド上で、非接触式のウエハ端部検出
機構（光センサ１６）を設け、ハンド移動中にウエハ端
部を検出し、ウエハ３の中心を求める。ウエハ３を所定
の位置に置くときに、ウエハ３の中心と原点との位置ず
れを補正して置くと、ウエハ３の中心位置を正しく定め
られた位置に置くことができる。ハンド移動中にウエハ
３の中心位置を求めるためセンタリングの時間的ロスが
ない。また、センタリング装置が不要となり、非接触方
式のためゴミ発生の問題もない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造設備等
に用いるウエハ搬送装置に係わり、特にウエハの中心位
置を検出する中心位置検出手段を備えたウエハ搬送装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造設備においては、本来の処理
を行う処理装置（例えばウエハにプラズマエッチング等
の処理を行う基板処理装置）の外部にウエハの搬出入を
行う搬出入部が設けてある。図４に搬出入部の概略レイ
アウトを示す。

【０００３】図４に示すように、基板処理装置１の外部
にはウエハ搬送部２が設けてある。基板処理装置１は、
ウエハの搬入口１ａ、搬出口１ｂを有する。ウエハ搬送
部２は、ウエハ３を収納するカセット４（収納容器）を
載置する複数のカセット載置台５と、ウエハ３の偏心量
を検出し位置合わせを行うセンタリングユニット６とを
設けたウエハ待機部２ａと、ウエハ３を搬送する搬送ロ
ボット８が移動する中継部２ｂから成っている。

【０００４】基板処理装置１とウエハ待機部２ａとの間
に設けた中継部２ｂに位置する搬送ロボット８は、中継
部２ｂにおいて各カセット載置台５とセンタリングユニ
ット６間を横方向に移動可能であり、ウエハ待機部２ａ
と基板処理装置１との間でウエハの授受を行え、またカ
セット４内の最下部から最上部まで上下動可能な構造を
有している。搬送ロボット８の動作はコントローラ９に
より制御される。

【０００５】カセット４は側壁の内側周縁に設けた溝に
よりたとえば約５．５ｍｍの間隔で多数のウエハ３を水
平に収納している。搬送ロボット８は基板処理装置１に
面したカセット４の前面に移動し、例えばＵ字型のハン
ド先端部をカセット４内のウエハ間に挿入し、上昇して
ハンド上にウエハ３を保持し、後退してウエハ３をカセ
ット４内から取り出し、センタリングユニット６の前面
に移動する。

【０００６】図５はセンタリングユニット６前面に搬送
ロボット８が位置した状態を示しており、センタリング
ユニット６内の概略構成を示している。図中右上方には
ＸＹＺ軸およびθ軸方向を併せて示している。

【０００７】センタリングユニット６は中央にテーブル
６ａを有しており、センタリングユニット６底部には光
センサの受光素子（図示せず）が設けてある。光センサ
の発光素子はセンタリングユニット６内の側面に設けて
あり、図中の破線が光センサの光軸を示している。図５
は６組の光センサを用いる場合を示している。

【０００８】搬送ロボット８がセンタリングユニット６
の前面に位置した後、ハンド１０をＸ軸方向に伸長して
テーブル６ａの上方にウエハ３を移動する。この時、ウ
エハ３は光センサの光軸を遮断しない所定の高さに保持
されている。搬送ロボット８が下降するとハンド１０が
下降しテーブル６ａ上面にウエハ３の裏面が接触する。
更に搬送ロボット８が下降すると、ハンド１０に変わっ
て回転テーブル６ａがウエハ３を保持する。すなわち、
ウエハ３はハンド１０から回転テーブル６ａに受け渡さ
れる。ウエハ３をテーブル６ａが保持した後、ハンド１
０の高さはそのままで搬送ロボット８がハンド１０をセ
ンタリングユニット６から退避させる。

【０００９】この間、センタリングユニット６において
搬送ロボット８がハンド１０を下降させる時に、ウエハ
３の周縁により光センサの光軸が遮断される。光センサ
は複数設けてあるため、コントローラ９ではウエハ３の
テーブル６ａに対する偏心量を検出することができる。

【００１０】コントローラ９は、テーブル６ａの中心位
置と検出したウエハ３の中心位置から中心位置合わせの
ために必要な搬送ロボット８のＸ軸及びＹ軸方向の移動
量を算出し、搬送ロボット８のハンド１０を移動させ
る。算出した移動量に基づきハンド１０がテーブル６ａ
に載置したウエハ３の位置に合わせてその下方に位置し
た後、搬送ロボット８が所定の高さまで上昇すると、中
心位置合せを行ったウエハ３をハンド１０上に載置する
ことができる。

【００１１】センタリングユニット６からハンド１０が
退避し、つまり、再び搬送ロボット８がウエハ３を取り
出し、図示を省略した基板処理装置１の基板搬入口１ａ
の前方に移動し、基板搬入口１ａ内にウエハを搬入す
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】近年、ウエハの大口径
化に伴いウエハの重量が増加し、搬送速度によっては搬
送ロボットの停止時にウエハがハンド上で滑り、例えば
センタリングユニットと衝突して破損が起きてしまう。
この不具合を防ぐためには、停止時にウエハが滑ること
が無い程度まで搬送速度を落とさざるを得ず、カセット
から取り出して基板処理装置に搬入するまでの搬送時間
が従来に比べ増加してしまうという問題が生じる。

【００１３】この問題を解決するために、センタリング
ユニットを用いずに、ウエハを載置するハンドの先端に
爪を設け、この爪を何らかの手段（例えば空気供給手
段）により起こしてウエハの一端に接触させるととも
に、ウエハの他端をアームとの接続部側に設けたハンド
上のパームに押し付けて強制的に所定位置に合わせ、中
心位置を検出する手段が用いられている。

【００１４】この手段を用いれば、確実にハンド上でウ
エハを保持するとともに中心位置合わせを搬送中に行う
ことができる。しかし、爪やパームとの接触により強制
的にウエハをセンタリングするためウエハの端部が欠け
たり、粉塵が発生するなどの不具合が生じる。

【００１５】特開平０７−１８３３６２号公報には、ウ
エハの中心位置合わせではないがハンド上のウエハの有
無を検出する手段として、ハンドにウエハ検出センサを
設け、ウエハの破損や粉塵の発生が生じないウエハ搬送
装置が開示されている。しかし、ウエハの有無は検出で
きてもハンド上のウエハの中心位置を検出することはで
きないため、カセットと基板処理装置との間でセンタリ
ングユニットを用いた中心位置合わせが必要となり、カ
セットから基板処理装置へのウエハ搬送時間を短縮する
ことはできない。

【００１６】本発明の目的は、カセットから基板処理装
置へのウエハの搬送時間を短縮できるとともに、ウエハ
の端部を欠損したり粉塵が発生すること無く中心位置合
わせを行うことのできるウエハ搬送装置を提供すること
にある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の特徴とするところは、ウエハを載置するハン
ドと該ハンドを保持するアームを有するウエハ搬送装置
において、上記アームに上記ハンドの方向に移動し得る
移動部材を設け、該移動部材には該ハンド上のウエハの
周縁を検出する少なくとも２個の検出センサを設け、該
移動部材の移動距離と該検出センサで検出したウエハの
周縁位置データから該ウエハの中心位置を算出する算出
手段を設けたことにある。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を図１乃
至図３を参照して説明する。なお、図４及び図５に示す
従来例と同一部分には同一符号を付け説明を省略する。

【００１９】図１は搬送ロボットのハンドを示す斜視図
である。このハンドにはウエハ中心位置検出機構が設け
られている。図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。

【００２０】搬送ロボット８（図４）の先端にはアーム
１１が設けてあり、アーム１１の先端にはウエハ３を載
置するハンド１２が設けてある。ハンド１２にはアーム
１１との接続部側に開孔部１３が設けてあり、カセット
（図示せず）から取り出したウエハをハンド上に載置す
るとウエハの周縁（端部）が開孔部１３上に位置する。
本実施形態では開孔部１３を３箇所設けている。

【００２１】また、アーム１１の上側にレール部１４
ａ，１４ｂが固定して設けてあり、レール部１４ａ，１
４ｂにはスライド可能なスライドベース１５ａ，１５ｂ
が載置されている。スライドベース１５ａ，１５ｂは、
ハンド側に光センサの発光素子１６を内蔵したプレート
１７を固定保持している。スライドベース１５ａ，１５
ｂの他端にはプレート１８ａ，１８ｂの一端が固定して
ある。

【００２２】プレート１８ａ，１８ｂの他端はアーム１
１に設けた孔１９ａ，１９ｂを連通してアーム１１の裏
側に位置しており、プレート２０をそれぞれ釣り下げ保
持している。プレート１８ａの上部にはラック２１が固
定してあり、ラック２１はモータ２２のモータギヤ２３
に噛合している。プレート１８ｂの上部には変位センサ
２４の端子２４ａが設けてある。

【００２３】図２（ａ）に示すように、スライドベース
１５ａとこれに固定されアーム１１に設けた孔１９ａを
連通するプレート１８ａとにより、プレート１７，２０
に設けた発光側素子１６ａと受光側素子１６ｂから成る
光センサ１６が対向する位置に配置される。例えばカセ
ット内に収納したウエハ間にハンドを挿入する時には、
図２（ａ）に示すように、発光側素子１６ａからの光軸
はアーム１１（あるいはハンド１２）により遮断されて
いる。

【００２４】モータギヤ２３を駆動すると、図２（ｂ）
に示すように、モータギヤ２３と噛合しているラック２
１、ラック２１に固定しているプレート１８ａ，スライ
ドベース１５ａがスライドレール１４ａに沿って移動す
る。すなわち、スライドベース１５ａに保持されたプレ
ート１７とプレート１８ａに保持されたプレート２０が
図面上左方向に移動する。この時の移動可能な距離はハ
ンド１１に設けた孔１９ａの長さによって決まる。

【００２５】プレート１７とプレート２０が移動するこ
とにより、光センサ１６が開孔部１３の位置まで移動す
ると、発光側素子１６ａの光が開孔部１３を通過して受
光側素子１６ｂに到達するため、光センサ１６の出力信
号がＯＮになる。更に図示しないモータ２２を駆動する
と、プレート１７とプレート２０が図面上左方向に移動
して、開孔部１３上のウエハ３により光軸が遮断される
ため、光センサ１６からの出力信号がＯＦＦになる。

【００２６】例えば、図２（ａ）に示す位置を原点とし
て、開孔部１３までの距離及び開孔部１３の長さを予め
計測し、ガイド１５ｂ（図１）に固定したプレート１８
ｂに例えばペン型の変位センサ２４の接触子２４ｂを設
けて、プレート１８ｂすなわちプレート１７の移動距離
を検出することにより、光センサ１６の移動距離を検出
することができる。

【００２７】本実施形態では開孔部１３の個数に対応し
て光センサ１６を設けている。従って、各光センサ１６
からの出力信号と変位センサ２４により検出した光セン
サの移動距離とからウエハ３の周縁を３箇所測定するこ
とができる。この検出した３点をＸＹＺ座標系に換算
し、幾何学的な計算により互いの２点の垂直２等分線の
交点をハンド上に載置したウエハの中心位置として求め
ることができる。

【００２８】なお、周縁の位置は２個所以上で検出す
る。半径が既知の円周であれば、２点を検出することに
より円周、したがって中心が求まる。半径が不明であれ
ば少なくとも３点の検出が必要である。より多くの周縁
位置を検出すれば、オリエンテーションフラットやＶノ
ッチが存在する場合にも対応可能となる。

【００２９】コントローラ９においてはハンド上の所定
位置を基準中心位置としてあらかじめ算出しておき、上
述のようにして求めたハンド上のウエハの中心位置との
偏差を求め、該偏差に基づきウエハを必要箇所へ置く際
のハンド１１の移動距離を変更することができ、従って
ウエハの中心位置を合わせて置くことができる。

【００３０】ウエハをカセットから取り出す時は、カセ
ットに収納してあるウエハ同士の間隔が狭いため、ハン
ド１２先端を図２（ａ）の状態にする。カセットからウ
エハを取り出してから次の目的位置、ここでは基板処理
装置１の搬入口１ａ内にウエハを搬入するまでの間、一
旦図２（ｂ）の状態になりウエハの中心位置を検出し、
再度図２（ａ）の状態に戻るとともに、ハンド１２上で
ウエハ３が基準中心位置とずれていた場合には、搬入口
１ａ内にウエハを搬入する際にウエハ３の中心位置に合
わせてハンド１２の移動距離を変更して搬入する。

【００３１】ハンド１２上にウエハ３を載置した状態で
センサ保持機構を移動するだけで良いので、搬出、搬入
の間など搬送中にウエハの中心位置を得ることができ
る。中心位置を得るだけのための計測時間が不要にな
り、カセットなどの収納容器から基板処理装置までの搬
送時間を短縮することができる。

【００３２】また、ハンド１１に設けたウエハ中心位置
検出機構を図３に示すような構造にしてもよい。すなわ
ち図３に示すように、ハンド１１上に磁気スチールを組
み込んだペンシリンダ２５を設けて光センサ１６を移動
するとともに移動距離を測定することができる。この場
合には図示を省略した空気源によりペンシリンダ２５を
駆動する。図２に示すハンドにおけるウエハ中心位置検
出機構に比べてハンド先端を軽量化することができる。

【００３３】以上述べた実施形態においては、ウエハの
Ｖノッチやオリエンテーションフラットの向きを光セン
サの反対側方向に位置するようカセットに収納しておく
ことにより、ウエハの円弧部分を光センサが検出するこ
とができ、ウエハの中心位置をより精度良く算出するこ
とができる。

【００３４】なお、上述の実施形態に代えて、光センサ
は３個とし開孔部はハンドに１箇所のみ設け、中央の光
センサの光軸が開孔部を透過し両側の光センサの光軸は
ハンドの外側を通過するようにして、ウエハの周縁を検
出してもよい。

【００３５】また、開孔部と光センサをそれぞれ２個設
けてウエハの周縁を２箇所で測定してもよい。この場合
は、あらかじめカセット内に収納したウエハの半径を求
めておき、１点からのウエハの半径と２点の垂直２等分
線上との交点をウエハの中心位置として求めてもよい。

【００３６】検出センサとして反射型の光センサを用い
てもよい。ウエハ周縁の有無により光が反射する位置が
変化し、光路が変化する。算出手段はハンドあるいはウ
エハからの反射位置の差からウエハ周縁位置を算出す
る。ハンドに開孔部は設けず、光センサの移動に伴い生
じるハンド上面からの反射光とウエハ上面からの反射光
の差を検出してウエハの周縁位置を検出する。

【００３７】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ハ
ンド上の所定位置とウエハの中心位置との偏差に基づき
ウエハ搬送装置の移動距離を変更することができるた
め、カセットから基板処理装置へのウエハの搬送時間を
短縮するとともに、ウエハの端部を欠損したり粉塵が発
生すること無く中心位置合わせを行うことのできるウエ
ハ搬送装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す搬送ロボットのハン
ド部の斜視図である。

【図２】図１に示す一実施形態におけるハンド部のＡ−
Ａ線断面図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す搬送ロボットのハ
ンド部の斜視図である。

【図４】従来の基板処理装置の概略レイアウトを示す斜
視図である。

【図５】図４に示す基板処理装置のセンタリングユニッ
トを示す斜視図である。

【符号の説明】

１…基板処理装置 １ａ…搬入口
１ｂ…搬出口 ２…ウエハ搬送部 ２ａ…ウエハ待機部
２ｂ…中継部 ３…ウエハ ４…カセット ５…カセット載置台 ６…センタリングユニット ６ａ…テーブル ８…搬送ロボット ９…コントローラ １０…ハンド １１…アーム
１２…ハンド １３…開孔部 １４ａ，１
４ｂ…レール １５ａ，１５ｂ…スライドベース １６…光セン
サ １６ａ…発光素子 １６ｂ…受光素
子 １７，１８ａ，１８ｂ，２０…プレート １９ａ，１９ｂ…孔 ２１…ラック
２２…モータ ２３…モータギヤ ２４…変位センサ
２４ａ…端子 ２４ｂ…接触子 ２５…ペンシリンダ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハを載置するハンドと該ハンドを保持
   するアームを有するウエハ搬送装置において、 上記アームに上記ハンドの方向に移動し得る移動部材を
   設け、該移動部材には該ハンド上のウエハの周縁を検出
   する少なくとも２個の検出センサを設け、 該移動部材の移動距離と該検出センサで検出したウエハ
   の周縁位置データから該ウエハの中心位置を算出する算
   出手段を有することを特徴とするウエハ搬送装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のウエハ搬送装置におい
   て、検出センサは光センサであり、算出手段はハンドの
   上下に位置する受発光素子の光検知状況によりウエハの
   周縁位置データを得ることを特徴とするウエハ搬送装
   置。
3. 【請求項３】請求項２に記載のウエハ搬送装置におい
   て、光センサは３個、開孔はハンドに１個または３個設
   けられ、開孔を１個設けたものにおいては、中央の光セ
   ンサの光軸が開孔を通過し、両側の光センサの光軸はハ
   ンドの外側を通過することを特徴とするウエハ搬送装
   置。