JPS61267622A - ウエハ搬送装置 - 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】 ［発明の利用分野］ 本良明は、半導体製造装置におけるウェハ搬送装置、更
に詳しくはウェハ供給・格納部のウェハカセットのウェ
ハ収納位置に直接的に移動してきてウェハを搬入・搬出
するウェハ挿入・取出機構を備えたウェハ搬送装置に関
する。

［従来技術］ 半導体製造装置において、一般にウェハはウェハカセッ
トに収納された状態で装置のウェハ供給・格納部に装填
される。

従、来、装置側におけるウェハカセットに対するウェハ
の出し入れには、ウェハカセットを上下移動させて下方
に配置されたコンベアベルト上にウェハを載せるベルト
搬送方式が多く用いられていた。

しかしながら、この方式では、ウェハ供給時にカセット
の下から順にウェハを取り出し、また収納時にはウェハ
が収納順に従って上から順に並ぶことになるので、カセ
ット内の任意の段のウェハを随時出し入れすることがで
きないという欠点があった。

また、カセット内に多段に収納されたウェハ閤の隙間に
ウェハ挿入・取出機構を直接に挿し込んでウェハの出し
入れを行なう方式もあるが、この方式では、カセット内
のウェハの位置レベルを正確に知る必要がある。このた
め従来はウェハの収納位置と間隔を固定値として送りを
行い、予測される位置にこれら固定値に基づいてウェハ
挿入・取出機構をめくら送りして挿し込むことを行なっ
ていたが、ウェハカセットの変形やカセット設置台部分
の傾きなど、実際にはウェハ挿入・取出機構を挿し込む
べき適正位置が前記固定値からずれる要因が存在し、従
ってこの方式ではこれら要因に対する位置補正が必要で
あるという欠点が不可避であった。

さらにまたレーザ光等によりカセット内のウェハ自体の
位置レベルを検出して行なう方式も行なわれているが、
現実にはウェハカセットの傾きや変形等によりレーザ光
による走査が不確実となってウェハの位置検出が正確に
行なわれないことがあるという欠点が存在した。

［発明の目的］ 本発明の課題は、前述の従来技術の諸欠点を除去して、
ウェハカセット内のウェハの位置に対してウェハ挿入・
取出機構を正確に定位せしめることのできるウェハ搬送
装置を提供することである。

すなわち本発明のウェハ搬送装置では、ウェハカセット
のウェハ収納溝の位置レベルをカセット前端面で検知し
て、その検知した溝に沿ってウェハ挿入・取出機構を案
内するようにすることにより、カセットの収納溝に対す
るウェハの出し入れを安定に行ない得るようにして前述
の課題を達成するものである。

本発明のひとつの態様として、前記ウェハ挿入・取出機
構は、昇降及び傾動可能なステージの上に進退可能に配
置されたウェハチャック付きハンド装置を含み、前記案
内手段は、このステージ上に進退可能に取付けられて前
記収納溝に進入可能なフォークを有し、さらに前記検知
手段は、前記フォークの進出方向を向いてステージに固
定されたフォトダイオードなどの溝検知用センサを有し
ている。

本発明のウェハ搬送装置においては、ウェハカセットの
ウェハ収納溝の位置を直接検知して、その検知位置にウ
ェハ挿入・取出機構を送ることができ、また該機構のウ
ェハ収納溝への進入を案内手段によって案内するように
したので常に安定したウェハの出し入れが果され、カセ
ットの傾きや変形に影響されることなくウェハ挿入・取
出機構をカセット内の任意の段の収納溝に対して機能さ
せることが可能となるものである。

本発明の一層の理解のために、本発明の好適な実施例を
図面と共に説明すれば以下の通りである。

［実施例］ 第１〜３図は、互いに異なる動作状態における本発明の
実施例の機械的構造の概略を示す斜視図であり、ウェハ
カセット３はその山内側壁面に複数の平行な稜部３ａを
一体成形してなり、各稜部間でウェハ収納溝３ｂを形成
している。ウェハ４は第１図に示すように山内側壁の溝
３ｂ間に橋渡しの状態で収納され、ひとつのカセット内
にこれら収納溝３ｂによってウェハ格納用多段ラックが
形成されるようになっている。

ウェハカセット３は図示しない半導体製造装置の特定個
所に着脱可能に装着され、これに対してウェハ挿入・取
出機構としてのハンド装＠１４がカセット前面でウェハ
の出し入れを行ない、別の場所との間のウェハの搬送に
寄与する。

ハンド装置１４は、ウェハの押板１５と吸着用パッド１
６とを備え、ステージ１７の上にモータ１０によってカ
セット内へ向けて進退可能に取付けられている。

ステージ１７上にはまた、ハンド装置１４の両脇で同方
向にモータ１２によって進退可能な案内手段としてのフ
ォーク１が一対設けられており、このフォーク１は伸長
時にカセット３の収納溝３ｂの下の縁部に載置状態とな
る薄刃状のエツジ部１ａ（第６図）を上面外側に有し、
このエツジ部１ａによって収納溝３ｂ内に正しく挿入さ
れるようになっている。

前記フォーク１の下部においてステ・−ジ１７の前面部
にはカセット３の端面に向けて溝検知用センサ２が一対
固定されており、このセンサには、例えば光ファイバを
用いた光反射型光電センサや静電容量型センサなどの非
接触センサが用いられる。

ステージ１７は、フォーク１、センサ２、ハンド装置１
４などを載せたまま全体的に昇降機構１８によって上下
動可能であると共に、フォークがカセット内に挿入され
たときにその挿入溝方向に追従してステージ昇降機構１
８の軸に対しあらゆる方向に自由に傾動できるようにバ
ネ等の自在連結機構１９によって昇降機構１８と連結さ
れている。この自在、連結機構１９は、第４ａ、４ｂお
よび４０図に示すように、カセットの傾きに対してフォ
ーク１の溝３ｂへの進入によりステージ１７を追従傾動
させ、フォーク１が溝内に進入しきった状態においてウ
ェハ収納段とステージ１７との平行状態を保証するもの
である。

以上の各部の動作を果す制御系の構成は第５図に示す通
りである。

第５図において、センサ２の検知出力はコンパレータ　
５に入力され、スレショルドレベル発生回路６からの信
号と比較されて２値化信号としてＣＰＵ　７へ与えられ
る。スレショルドレベル発生回路６は、状況に応じて誤
りのない２値化を行なうためのスレショルドレベルをＣ
ＰＵ　　７からの指令に応じてコンパレータ５に与え、
ＣＰｔＪ　７はざらにウェハカセット３のウェハの出し
入れを行なうための全ての制御をプログラムに基づいて
実行する。すなわちＣＰＬＪ　７の指令に基づいてステ
ージ昇降制御回路８は昇降機構１８の昇降用モータ９の
駆動制御を行ない、またハンド進退制御回路１１はハン
ド装置１４の進退動用のモータ１０の駆動制御を行い、
ざらにフォーク進退制御回路１３は、フォーク１の進退
動用のモータ１２の駆動制御を行なう。

第６図はカセット前端面におけるフォーク１、センサ２
、ハンドｉｉＩ！１４の位置関係を示しており、ステー
ジ１１に対してフォーク１の先端とセンサ２とハンド装
置１４の先端とが同一高さ位置に揃うように配設され、
センサ２がカセット前端面の稜部３ａを検出した状態で
フォーク１が溝３ｂ内に進入することを示している。

本実施例の作動を述べれば以下の通りである。

まずはじめにウニ八カセット３内のカセット４を取り出
す動作を説明する。

ステージ昇降機構１８によってステージ１７全体が上下
移動され、この間、カセット３の前端面にてセンサ２に
よりその稜部３ａと溝３ｂとが交互に検出されてカウン
トされ、目的の溝位置にて第６図に示す如くステージ１
７の上下移動が停止される。

この位置にお゛いてフォークの挿入位置が決る。

次にフォーク前後モータ１０によりフォーク１が、カセ
ット３の溝３ｂに沿って前進し第２図のように挿入され
る。この時センサ２はステージ１７に固定されているこ
とにより動かない。フォークの挿入愚は、ウェハ４の端
面にフォーク１の先端があたらない程度に制御され、フ
ォーク１の切りかき部１ｂがカセット前面にあたること
によりフォークの前進は停止する。

このフォーク挿入動作において、ウェハ挿入・取出機構
（ハンド装置）底部と、ウェハカセットの溝３ｂとがカ
セット３のゆがみ等により平行ではない場合、第４ａ〜
４０図のように、ステージ１７は、連結機構１９がフォ
ーク１とカセットの溝３ｂとがこすれあう力により追従
することによりフォーク１が溝３ｂにまっすぐに差込ま
れるようフォークの挿入につれ傾いてゆき、カセットの
溝３ｂとステージ１７とは完全に平行になる。

その後第２図のようにハンド装＠１４が前進し、正しく
ウェハ４の下面に挿入される。ざらにウェハ４はハンド
装！！１４上の吸着パッド１６により吸着固定され、第
３図のようにまずハンド装＠１４がウェハと共に後退し
、ウェハ４がフォーク上面を通りすぎて引き出され、所
定の位置でハンド装置１４の後退は停止する。ウェハ４
の引出し確認後、フォーク１が後退して引出され、所定
の位置に停止する。

次にウェハの挿入動作について説明する。

まず第３図の状態が初期状態であって、センサ２により
ウェハカセット３の溝３ｂの位置が第６図のごとく検知
される。

次に第２図のごとく検知した溝３ｂにそってフォーク１
が挿入される。この時、先に述べたごとく連結機構１９
の機能によってステージ１７は、溝３ｂと完全に平行に
なる。

その後、ハンド装置１４が前進し、ウェハ４はハンド装
置１４の吸着パッド１６に吸着されていることと、ウェ
ハ押板１５により押されることとによって１１３ｂにそ
って挿入される。ウェハ４が溝３ｂ内の所定の位置まで
挿入されるとハンド装置１４のバッド１６によるウェハ
４の吸着が解除される。この後、ハンド装置１４は後退
して溝３ｂから引出され、カセット３の収納溝内の所定
位置にウェハ４が残置される。

ハンド装置１４がステージ上の所定位置まで引き戻され
たことを検出して確認した後、フォーク１が同様に所定
位置まで後退して引き戻され、これによりウェハ４の挿
入動作が終了する。

以上の動作は第５図に示す電気回路により制御される。

第５図において、ＣＰｔＪ　７はステージ上下モータ制
御回路１２に指示を与えてステージ上下モータ９を駆動
し、ハンド装置１４、フォーク　１およびセンサ２等を
搭載したステージ１７全体を上下動させる。センサ２に
よる収納溝３ｂの位置検出情報はアナログ信号として出
力され、ＣＰＬＩ　　７によって書込まれたスレショル
ドレベルを出力するスレショルドレベル発生回路６より
の出力とコンパレータ５により比較され、２値化検出信
号としてＣＰＵパスラインへ出力される。

図の実施例においては、センサ２によるカセット３のウ
ェハ収納溝３ｂの検出結果に基づくステージ上下移動の
停止は、ＣＰＵ　７を介さずにリアルタイムで行なわれ
、従ってステージ上下モータ制御回路８はセンサ２を含
むサーボループを形成し、そのサーボ機能によってステ
ージ１７は第６図に示す如く所定の溝対応位置に停止す
る。

ステージが第６図の位置に停止したことを確認した後、
ＣＰＵ　７はさきに述べた手順どうりフォーク１とハン
ド装置１４の各前後モータの制御回路１１．１３に指令
を送り、フォーク１とハンド装置１４の各前後モータ　
１Ｇ、１２を駆動する。

以上に述べた実施例においては、フォーク１とハンド装
置１４の駆動系を別々に持ち、夫々独立して駆動させた
が、ウェハカセットのウェハ収納溝３ｂステージ１７と
の平行度が装置の構造上の条件として予じめ良好である
場合、これらを同時に一つの駆動系により駆動すること
も可能である。その場合、溝内からウェハの取出しを行
うには、第１図においてフォーク１の挿入と同時にハン
ド装置１４を挿入して第２図の状態とし、さらにウェハ
吸着後、フォークとハンド装置を再び同時に引出すこと
により第３図の状態にして取出動作を完了する。

またウェハ挿入動作の場合、この取出動作の逆の手順と
なる。

尚、前述の実施例は、ステージ１７を上下動させること
によりウェハ取出・挿入機構を上下動させウェハカセッ
トは固定としたが、ウェハカセットを上下移動機構によ
り上下させ、ステージは固定とする方法も可能である。

さらにまた前述の実施例ではウェハカセットのウェハ収
納溝の位置をウェハの正確な位置情報としてセンサによ
り検出し、検出された溝にそってフォークを挿入して、
このフォークをガイドとしてハンド装置によりウェハの
挿入・取出を行ったが、ひとつのカセット内の複数のウ
ェハ収納溝を検知する他の方法として、あらかじめウェ
ハカセットの前面における収納溝の形状とピッチとに合
わせた型部品を用意し、カセット上面部等を基準位置と
して、この型部品をカセット前面に装着し、その型部品
を基準として、ハンド装置の上下位置を決め、ウェハの
挿入、取出を行うこともできる。

第７図はその一例で、２０はカセットの前面での溝３ｂ
と等しい形状とピッチの切かきを持つ前記型部品で、上
部にＬ型になった部分をもち、それを上方からカセット
３の上面部に当接させることにより位置決めして装着さ
れる。また、２１は型部品２０の溝部に接触して位置を
検出する接触棒であり、これがセンサとして機能する。

この棒の位置を基準にハンド装置１４の収納溝への出入
れを行うようにしである。

し発明の効果］ 以上説明したごとく、本発明によれば、ウェハカセット
のウェハ収納溝の位置をウェハの正確な位置情報として
検知し、その溝にフォークを挿入してそれをガイドとし
てウェハの挿入取出しを行うことにより、正確なカセッ
ト内のウェハ位置を検知することができ、またハンド装
置の不正確な挿入によるウェハとハンド装置との衝突等
をさけることも可能であって、ウェハのスムーズな挿入
・取出動作が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の機構的構造を示す斜視図、 第２図および第３図は異なる作動状態における同様の斜
視図、 第４ａ〜４０図は連結機構の概念的構成と作動を示す模
式図、 第５図は本装置を制御する電気回路のブロック図、 第６図はカセットのウェハ収納溝とセンサ、フォークお
よびハンド装置の相対位置関係を示す拡大断面図、 第７図は他の実施例を示す概略の斜視図である。 符号説明 １はフォーク（案内手段）、２はセンサ（検知手段）、
３はウェハカセット、３ｂはウェハ収納溝、９はステー
ジ上下駆動モータ、１０はハンド前後駆動モータ、１２
はフォーク前後駆動モータ、１４はハンド装置（ウェハ
挿入・取出機構）、１７はステージ、１８はステージ昇
降機構、１９は連結機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェハカセットに対するウェハの挿入・取出機構を
   具備するウェハ搬送装置において、上記ウェハカセット
   のウェハ収納溝の位置を検知する手段と、検知した収納
   溝に沿つて上記ウェハ挿入・取出機構を案内する手段と
   を備えたことを特徴とするウェハ搬送装置。 ２、ウェハ挿入・取出機構が、昇降及び傾動可能なステ
   ージの上に進退可能に配置されたウェハチャック付きハ
   ンド装置を含む特許請求の範囲第１項に記載のウェハ搬
   送装置。 ３、前記案内手段が、ステージ上に進退可能に取付けら
   れて前記収納溝に進入可能なフォークを有する特許請求
   の範囲第２項に記載のウェハ搬送装置。 ４、前記検知手段が、フォークの進出方向を向いてステ
   ージに固定された溝検知用センサを有する特許請求の範
   囲第３項に記載のウェハ搬送装置。