JPS61273441A - 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］ 本発明は、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エ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間の隙間に
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
べぎ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。ざらに
従来の方式ではカセット内の収納溝にウェハが存在する
かしないかを予め情報として与えないかぎり、空の収納
溝に対する取出操作や、更にウェハの入っている収納溝
に重複してウェハ挿入操作を行なってしまう恐れがあっ
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、しかも定
位した位置の収納溝内のウェハの有無を直接検出して確
認情報を得ることのできるウェハ搬送装置を提供するこ
とである。

［発明の構成］ 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と該収納溝内のウェハの有
無と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づるウェハの出し入れを無
駄な動きなしに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においては、収納溝内のウェハの
有無を検知する手段がその検知情報を収納溝の位置情報
を共に記憶する記憶手段を備えており、また別の態様に
おいては更に前記記憶手段に記憶されたウェハ有無の検
知情報と溝位置情報とに基づいてウェハ挿入・取出機構
を所望の収納溝の前面に位置させる移動手段とを備えて
いる。

また前記ウェハ挿入・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エハヂャック付
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
出方向前方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およびウェハ検知センサを有
している。

［作用］ 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とその溝内のウェハの有無とを直接
検知して、ウェハカセット内の収納溝とウェハの情報を
予め得たうえで、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
たウニへの出し入れが無駄な動きなしに果され、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
て該溝内のウェハの有無に応じて能率的に機能させるこ
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はその円内側壁面に複数の平行な稜部３ａを
一体成形してなり、各稜部問Ｃ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置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１１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ージ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、またその内側の収納溝対応部にも同様
に前方を向いた一対のウェハ有無検知用センナ２０がス
テージに上下移動可能に取付けられており、これらのセ
ンサには、例えば光ファイバを用いた光反射型光電セン
サや静電容母型センサなどの非接触センサが用いられる
。

尚、センサ２０は、第６図に示すように、ハンド装置１
４が前侵移動するとぎには干渉しないように下方位置（
２０’　）に下がり、その他のときはセンサ２が丁度稜
部３ａを検知したときにその直上の溝３ｂのウェハレベ
ルを指向した上方位置（２０）をとるようになっている
。

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ＩＩＩＷＪ１９は、第４ａ、４
ｂ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値化信号どして出力される。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ＣＰＵ　　７か
らの指令に応じてコンパレータ　５に与える。コンパレ
ータ　５から出力される２値化信号はその位置における
収納溝の有無を内容とする信号であり、またそのときの
ウェハ有無センサ２０からの出力もその位置の収納溝内
のウェハの有無を内容とする信号であり、これらの検出
情報は、ステージ１７すなわちウェハ挿入・取出機構と
してのハンド装′Ｉ！１１４の上下位置を内容とするア
ドレス信号と共にメモリ２１に記憶され、このメモリの
読出しアドレスはＣＰＵ　　７から与えられるようにな
っている。ＣＰＵ　　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ＣＰＵ　　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、さ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。前
記アドレス信号を発生するためにステージ１７の上下位
置を検出する例えば光学スケール、エンコーダの如き精
密な検出器２２が設けられており、検出器２２からのス
テージ上下位置情報はアドレス発生回路２３によってメ
モリ２１のアドレスとして変換出力され、メモリ２１と
ＣＰＵ　　７とに送られるようになつている。尚、２４
はステージ昇降制御回路８をＣＰＵ７を介しての記憶情
報によって制御するか否かの選択切換スイッチで閉成す
ることによりセ、ンサ２の検知情報によるリアルタイム
のステージ昇降制御が行なわれる。

第６図はカセット前端面におけるフォーク１、センサ２
おＪ：び２０、ハンド装置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ｄ１４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がカセット萌端面の稜部３ａを検出
した状態でセンサ２０が丁度構内ウェハレベルと一致し
、且つフォーク　１が１ＩＩ３ｂ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。

まずはじめにウェハの挿入・取出を行なう前に予めウェ
ハの挿入または取出位置としての収納溝の位置情報とそ
の構内のウェハの有無情報とをメモリ２１にストアする
手順について説明する。

第１図において、ステージ１１は、ウェハカセット３の
前面を上下に移動し、センサ２と２０とにより第６図の
位置で満３ｂとウェハ４を検知する。

センサ２からの溝検知信号は、第５図におけるコンパレ
ータ　５により、スレショルド発生回路６よりの信号と
比較され、溝検知情報としてメモリ２１のデータライン
に入力されセンサ２０からのウェハ検出信号は、ウェハ
検出情報としてメモリ２１のデータラインに入力される
。またステージ上下位置検出器２２よりの信号はステー
ジ上下位置アドレス発生回路２３によりメモリ２１のメ
モリアドレスに変換され、溝とウェハの検出情報をメモ
リ２１にストアする。ここでウェハ４が無い場合、メモ
リ２１にはウェハの無い溝として記憶され、このように
してステージ１７の上下の動きにつれ順次置溝の位置と
その溝のウェハの有無の情報とがメモリ２１にストアさ
れる。

ウェハカセット３内の全ての溝位置と各溝内のウェハの
有無の情報を検出し記憶した後は、第６図に符号２０’
で示すように、ウェハ有無検出センサ２０はウェハ端面
位置より下方へ逃げ、ハンド装置１４によるウェハ４の
挿入・取出を干渉ムしに可能にする。

次にウェハカセット３内のウェハ４を取出す動作を説明
する。ステージ昇降機構１８によりステージ１１全体が
ウェハカセット前面が上下移動され、この間ＣＰＵ　　
７は、ステージ１７の上下移動に対応してステージ上下
位置アドレス発生回路２３より出力されるアドレスによ
り溝位置とウェハ有無の情報メモリ２１からを読出し、
ウェハの存在゛する所望の溝位置において、ステージ昇
降制御回路８をコントロールすることによりステージ１
７の昇降を停止させ、第６図の状態となる。

この位置においてフォークの挿入位置が決る。

次にフォーク面接モータ１０によりフォーク　１が、力
Ｃット３の満３ｂに沿って前進し第２図のように挿入さ
れる。この時センリー２はステージ１７に固定されてい
ることにより動かず、またウェハ有無センサ２０は下方
位置（２０’　）へ退避する。フォークの挿入量は、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置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
装置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置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。さらにメモリ２１のこの溝位置に対
応するア・ドレスのデータ内容は、ＣＰＬＩ　　７によ
って「ウエハ無し」に出き換えられる。

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、ｃ、ｐｕ７によ
り読出されたウェハの無い所望の溝３ｂの位置に第６図
のごとくステージ１７が持ち来たされて停止される。

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によって溝３ｂ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。その後、メモリ２１のこの溝位置
に対応するアドレスのデータ内容が「ウェハ有り」に書
換えられる。

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、ＣＰＵ　　７はステージ昇降制御回路
１２に指示を与えてステージ昇降モータ９を駆動し、ハ
ンド１Ｗ１１４、フォーク　１およびセンサ２等を搭載
したステージ１１仝体を上下動させる。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
して出力され、ウェハ有無センサ２０からの検出信号と
共にメモリ２１に入力される。

図の実施例においては、第５図に示すようにス　　　　
□インチ２４が設けられており、このスイッチ２４が閉
じた場合はセンサ２によるカセット３のウェハ収納溝３
ｂの検出結束に基づ（ステージ上下移動の停止は、ＣＰ
Ｕ　　７を介さずにリアルタイムで行なわれる。この場
合、ステージ昇降制御回路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図に丞す如く所定の溝対応位置に停止することがで
きる。

ステージ上下位置検出器２２からのステージ上下位置情
報を、アドレス発生回路２４によってメモリ２１のため
のアドレスに変換することにより、センサ２のウェハ収
納溝位置情報とセンサ２０のウェハ有無情報とはメモリ
２１の対応アドレスのデータとして記憶され、ＣＰＵ　
　７はその情報を適宜メモリから読出してステージ昇降
制御回路８等に指令を与える。

ステージ上下位Ｉ検出器２２によるステージ上下位置を
ＣＰＵ　７で監視してステージ１７が第６図の位置に停
止したことを確認した優、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　１０，１２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１１
との平行度が装置の構造上の条件として予め良好である
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、ざらにウェハ
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１１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
。

また前述の実施例ではステージ上に各センサを固定した
が、この代りにハンド装置１４に各センサを取付けて一
緒に前後進するようにしてもよい。

［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。

またウェハ収納溝の正確な位置情報と共にその収納溝に
おけるウェハの有無を直接検知するので、ウェハカセッ
ト内の各ウェハ収納溝のウェハ情報を把握して無駄のな
い動きをウェハ挿入・取出機構に与えることができスル
ーブツトの向上に役立つものである。

【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ｉ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である
。 符号説明 １はフォーク（案内手段）、２はセンサ（溝検知手段）
、３はウェハカセット、３ｂはウェハ収納溝、９はステ
ージ昇降モータ、１０はハンド前接駆動モータ、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、２０はウェハ有無検知センサ、
２１はメモリ、２２はステージ上下位置検出器、２３は
ステージ上下位置アドレス発生回路。 第１図 第５図 第６図 シ

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
   のウェハ収納構の位置を検知する手段と、該収納溝内の
   ウェハの有無を検知する手段と、検知した収納溝に沿つ
   て上記ウエハ挿入・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、前記収納溝内のウェハの有無を検知する手段が、収
   納溝内のウェハの有無を収納溝の位置検知情報と共に記
   憶する記憶手段を備えている特許請求の範囲第１項に記
   載のウェハ搬送装置。 ３、前記記憶手段に格納された収納溝の位置およびウェ
   ハの有無の情報に基づいて前記ウェハ挿入・取出機構を
   所望の収納溝の前面に位置させる移動手段を備えている
   特許請求の範囲第２項に記載のウェハ搬送装置。