KR20170065440A - 반송 장치 및 보정 방법 - Google Patents

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히로미츠 사카우에
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

피처리체를 반송하는 반송 장치에 있어서, 경시적인 온도 변화에 수반하는 반송 아암의 열팽창, 수축이나 변형과 같은 형상 변화를 고려한 위치 정보를 취득하여, 종래에 비해 더욱 고정밀도로 정확한 위치에 피처리체를 적재한다. 제1 아암 및 제2 아암을 회전 구동시켜, 유지부를 대기 위치와 반송 위치와의 사이에서 이동시키는 회전 구동 기구와, 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 회전 각도를 검출하는 회전각 검출 기구와, 상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서와, 상기 회전각 검출 기구에서 검출되는 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 회전 각도에 기초해서 상기 유지부의 위치를 산출하는 계산부와, 상기 계산부에 의해 산출된 상기 유지부의 위치 정보와, 상기 위치 검출 센서에 의해 검출된 제2 아암의 위치 정보를 비교하여, 양자의 차분에 기초해서 반송 대상물을 반송하는 반송 위치에 보정을 실시하는 제어부를 구비한다.

Description

반송 장치 및 보정 방법{TRANSFER DEVICE AND CORRECTION METHOD}
본 발명은, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판, 유기 EL 소자 등의 피처리체를 처리 챔버에 반송하는 반송 장치, 및 반송 위치에 보정을 실시하는 보정 방법에 관한 것이다.
예를 들어 반도체 디바이스나 액정 패널 등의 제조 프로세스에 있어서는, 반도체 기판이나 액정용 기판(이하, 반도체 기판이나 액정용 기판을 간단히 「웨이퍼」라고 함)과 같은 피처리체에 대한 성막 처리, 에칭 처리, 산화 처리 등의 각종 처리가, 개별의 처리 용기 내에서 행하여진다. 피처리체를 처리 용기와의 사이에서 반출입시킬 때는, 통상, 피처리체를 유지하는 유지부를 구비한 반송 장치가 사용된다. 반송 장치에는 다양한 타입이 존재하는데, 예를 들어 단일 관절의 아암이나, 다관절의 아암을 신장 동작, 후퇴 동작시킴으로써 유지부를 왕복 이동시키는 것이 사용되는 경우가 많다.
유지부를 구비한 반송 장치를 사용함에 있어서, 피처리체를 처리 용기 내의 원하는 위치에 위치 정렬해서 반입시키기 위해, 다양한 위치 정렬 기술이 창안되어 있다. 특허문헌 1에는, 반도체 웨이퍼의 중심 위치를 구하고, 적재대의 소정의 위치에 당해 반도체 웨이퍼를 적재시키는 기술이 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 기술에 의하면, 2개의 센서를 사용해서 항상 정확하게 웨이퍼 중심을 구할 수 있어, 구심 정밀도의 향상이 도모된다.
일본 특허 공개 제2008-218903호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 웨이퍼를 유지하는 유지부를 지지하는 반송 아암의 열팽창에 수반하는 위치 어긋남이나, 당해 위치 어긋남에 관한 위치 정렬 시의 보정 기술 등은 기재되어 있지 않다. 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대하여 성막 처리나 에칭 처리와 같은 각종 처리를 행할 때, 처리 용기 내는 예를 들어 700℃와 같은 고온 조건 하가 되는 것이 일반적이다. 또한, 처리 용기 등은 항상 동일한 온도가 아니라, 처리가 개시됨과 함께 승온되어, 경시적으로 온도가 변화한다.
웨이퍼를 유지하는 유지부를 지지하는 반송 아암은, 경시적인 온도 변화나 고온 환경 하에 노출되기 때문에, 열팽창이나 수축을 반복하게 되고, 처리 용기 내에의 피처리체(반송 대상물)의 적재에 대해서는, 그때마다의 온도 상태에 따라서 반송 아암이나 유지부의 정확한 위치 정보를 취득하여, 위치 정렬을 실시할 필요가 있다. 특히 이 반송 아암은, 재질로서 경량화나 범용성과 같은 관점에서 알루미늄이 사용되는 것이 일반적으로, SUS 등으로 이루어지는 유지부에 비해 열팽창 계수가 커서, 위치 정렬에는 반송 아암의 신장이나 변형을 고려하는 것이 중요하다고 생각된다.
즉, 처리 용기 내나 그 근방에서는 승온하는 속도나 강온하는 속도는 환경에 따라 경시적으로 변화하여, 반송 아암에는 당해 환경에 따른 신장이나 변형이 가해져버리는 것이 우려되기 때문에, 위치 정보의 취득에 대해서는, 최대한, 피처리체를 적재하기 직전의 처리 용기 근방 위치에서 당해 취득을 행할 것이 요망되고 있다. 이 점에 관하여, 종래에는 유지부가 처리 용기 내에 반입되는 시점에서의 위치 정보를, 유지부를 대상으로 해서 처리 용기 입구에서 검출함으로써 대응하고 있었지만, 유지부가 처리 용기 내에 침입한 단계(반송 아암이 완전히 신장되기 직전의 상태)에서의 반송 아암의 형상을 고려한 검출·계측은 현재 행하여지지 않고 있는 것이 실정이다.
본 발명은, 반송 대상물을 반송하는 반송 장치에 있어서, 경시적인 온도 변화에 수반하는 반송 아암의 열팽창, 수축이나 변형과 같은 형상 변화를 고려한 위치 정보를 취득하여, 종래에 비해 더 고정밀도이고 정확한 반송 위치에 반송 대상물을 적재하는 것이 가능한 반송 장치 및 보정 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 반송 대상물을 유지하는 유지부와, 일단부가 상기 유지부에 연결되는 직선 형상의 제2 아암과, 상기 제2 아암의 다른 쪽 단부에 관절부를 통해서 연결되는 직선 형상의 제1 아암을 포함하는 반송 장치로서, 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암을 회전 구동시켜, 상기 유지부를 대기 위치와 반송 위치와의 사이에서 이동시키는 회전 구동 기구와, 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 회전 각도를 검출하는 회전각 검출 기구와, 상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서와, 상기 회전각 검출 기구에서 검출되는 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 회전 각도에 기초해서 상기 유지부의 위치를 산출하는 계산부와, 상기 계산부에 의해 산출된 상기 유지부의 위치 정보와, 상기 위치 검출 센서에 의해 검출된 제2 아암의 위치 정보를 비교하여, 양자의 차분에 기초해서 반송 대상물을 반송하는 반송 위치에 보정을 실시하는 제어부를 구비하는 반송 장치가 제공된다.
상기 반송 장치에 있어서, 상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서는, 상기 제2 아암의 길이 방향의 도중에 설치되는 키커 부재와, 상기 키커 부재의 검출을 행하는 키커용 센서로 구성되어도 된다.
상기 반송 장치에 있어서, 상기 키커용 센서에 의한 상기 키커 부재의 검출은, 상기 제2 아암의 회전 구동 시에 있어서의 등속 영역 또는 감속 영역에서만 실시되어도 된다.
상기 반송 장치에 있어서, 상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서는, 상기 제2 아암의 길이 방향의 도중에 형성되는 절결부와, 상기 절결부를 검출하는 센서로 구성되어도 된다.
상기 반송 장치에 있어서, 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암이 각각 한 쌍 설치되어도 된다.
또한, 다른 관점에서의 본 발명에 따르면, 반송 대상물을 유지하는 유지부와, 일단부가 상기 유지부에 연결되는 직선 형상의 제2 아암과, 상기 제2 아암의 다른 쪽 단부에 관절부를 통해서 연결되는 직선 형상의 제1 아암을 포함하는 반송 장치에 있어서, 반송 대상물을 반송하는 반송 위치에 보정을 실시하는 보정 방법으로서, 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 회전 각도로부터 상기 유지부의 위치를 산출하는 공정과, 상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서에 의해 당해 제2 아암의 위치 정보를 검출하는 공정과, 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 회전 각도로부터 산출된 상기 유지부의 위치 정보와, 상기 위치 검출 센서에 의해 검출된 제2 아암의 위치 정보를 비교하여, 양자의 차분에 기초해서 반송 대상물을 반송하는 반송 위치에 보정을 실시하는 공정을 포함하는 보정 방법이 제공된다.
상기 보정 방법에 있어서, 상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서는, 상기 제2 아암의 길이 방향의 도중에 설치되는 키커 부재와, 상기 키커 부재의 검출을 행하는 키커용 센서로 구성되어도 된다.
상기 보정 방법에 있어서, 상기 키커용 센서에 의한 상기 키커 부재의 검출은, 상기 제2 아암의 회전 구동 시에 있어서의 감속 영역에서만 실시되어도 된다.
상기 보정 방법에 있어서, 상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서는, 상기 제2 아암의 길이 방향의 도중에 형성되는 절결부와, 상기 절결부를 검출하는 센서로 구성되어도 된다.
본 발명에 따르면, 반송 대상물을 반송하는 반송 장치에 있어서, 경시적인 온도 변화에 수반하는 반송 아암의 열팽창, 수축이나 변형과 같은 형상 변화를 고려한 위치 정보를 취득하여, 종래에 비해 더 고정밀도로 정확한 반송 위치에 반송 대상물을 적재하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 반송 장치가 적용되는 기판 처리 시스템의 구성을 도시하는 개략 평면도이다.
도 2는 웨이퍼 반송 장치의 개략 사시도이다.
도 3은 종래의 웨이퍼 반송 장치의 동작에 관한 개략 평면도이다.
도 4는 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 반송 장치의 동작에 관한 개략 평면도이다.
도 5는 아암 기구의 구동의 모습을 나타내는 개략 설명도이다.
도 6은 아암 기구(Pick2)를 로드 로크실과 처리 챔버와이 사이에서 왕복시켜, 그 선단 신장량의 평가를 행한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 프로그 레그식이라고 불리는 구성의 아암 기구의 개략 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 반송 장치가 적용되는 기판 처리 시스템(1)의 구성을 도시하는 개략 평면도이다. 기판 처리 시스템(1)은, 기판 처리 시스템(1)에 대한 웨이퍼(W)의 반출입을 카세트(C) 단위로 행하는 카세트 스테이션(2)과, 예를 들어 피처리체로서의 웨이퍼(W)를 처리하는 처리 스테이션(3)을 갖고 있다. 카세트 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은, 로드 로크실(4)을 개재해서 일체로 접속된 구성으로 되어 있다.
카세트 스테이션(2)은, 카세트 적재부(10)와, 카세트 적재부(10)에 인접해서 설치된 반송실(11)을 구비하고 있다. 카세트 적재부(10)에는, 복수의 웨이퍼(W)를 수용 가능한 카세트(C)를 X 방향(도 1 중의 좌우 방향)으로 복수, 예를 들어 3개 배열해서 적재할 수 있다. 반송실(11)에는, 웨이퍼 반송 아암(12)이 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 아암(12)은, 상하 방향, 좌우 방향 및 연직축 둘레(도면 중 θ 방향)로 이동 가능하며, 카세트 적재부(10)의 카세트(C)와, 로드 로크실(4)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다. 반송실(11)의 X 방향 부방향측의 단부에는, 웨이퍼(W)의 노치 등을 인식해서 웨이퍼의 위치 결정을 행하는 얼라인먼트 장치(13)가 설치되어 있다.
처리 스테이션(3)은, 웨이퍼(W)를 처리하는 복수의 처리 챔버(20)와, 다각 형상(도시한 예에서는 8각 형상)의 진공 반송실(21)을 구비하고 있다. 각 처리 챔버(20)는, 이 진공 반송실(21)의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있다. 또한, 로드 로크실(4)은, 진공 반송실(21)과 접속되어 있다.
진공 반송실(21) 내에는, 피처리체 및 반송 대상물로서의 웨이퍼(W)를 반송하는 웨이퍼 반송 장치(30)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(30)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 유지부로서의 포크(31)와, 선회 및 신축 가능한 단일 관절식의 아암 기구(32)를 구비하여, 웨이퍼(W)를 로드 로크실(4), 진공 반송실(21) 및 처리 챔버(20)와의 사이에서 반송할 수 있다. 또한, 도 1에는 아암 기구(32)가 진공 반송실(21)의 중앙에 1개만 설치되는 경우를 도시했지만, 복수의 아암 기구(32)가 설치되어도 된다.
여기서, 처리 챔버(20)와 진공 반송실(21)의 경계이며, 웨이퍼(W)를 처리 챔버(20)에 반송(반출입)시킬 때의 반입출구(35)에는, 각각의 처리 챔버(20)마다 당해 반입출구(35)의 양측에 웨이퍼(W)의 통과를 감지하는 센서(37)가 설치되어 있다. 센서(37)는, 예를 들어 반입출구(35)의 상부에 설치되고, 각 반입출구(35)마다 한 쌍(2군데)의 센서(37)가 설치된다. 이 센서(37)에 의해, 포크(31)에 유지된 웨이퍼(W)가 처리 챔버(20) 내에 반송될 때, 웨이퍼(W)의 통과 개시 시 및 통과 종료 시를 검출하여, 그 위치 정보에 기초해서 처리 챔버(20) 내의 소정의 위치에 웨이퍼(W)가 적재된다.
이하, 도 2를 참조하여 아암 기구(32)를 포함하는 웨이퍼 반송 장치(30)의 상세한 구성에 대해서 설명한다. 도 2는 웨이퍼 반송 장치(30)의 개략 사시도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 반송 장치(30)는, 중앙 허브(40)의 중심 A를 회전축으로 하는 직선 형상의 제1 아암(41)과, 당해 제1 아암(41)의 선단을 관절부(43)로 해서, 이 관절부(43)를 통해서 제1 아암(41)과 접속하는 직선 형상의 제2 아암(45)을 갖고 있다.
또한, 중앙 허브(40)에는, 도시하지 않은 회전 부재를 통해서 모터(40a, 40b)가 접속되어 있다. 제1 아암(41)은, 당해 모터(40a)의 구동에 의해 중심 A를 회전축으로 해서 회전 가능하게 구성되어 있다. 이 제1 아암(41)의 회전각을 θ1(이하, 제1 아암(41)의 회전 각도(θ1))로 한다. 한편, 모터(40b)의 구동에 의하면, 아암 기구(32) 전체를 중심 A를 회전축으로 해서 회전시키는 것이 가능한 구성으로 되어 있다.
또한, 제2 아암(45)은, 관절부(43)를 중심축으로 해서 회전 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 제2 아암(45)의 선단에는, 포크(31)가 설치되어 있다. 여기서, 관절부(43)에서의 제1 아암(41)과 제2 아암(45)이 이루는 각도를 θ2(이하, 제2 아암(45)의 회전 각도(θ2))로 했을 경우에, 당해 각도(θ2)는, 상기 제1 아암(41)의 회전각(θ1)과 연동해서 변화하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 각도(θ1)가 작아짐에 따라서 각도(θ2)가 커지거나, 또는, 각도(θ1)가 커짐에 따라서 각도(θ2)가 작아지는 동작이 이루어진다. 또한, 제2 아암(45)과 포크(31)가 이루는 각도(θ3)(후술하는 지지 플레이트(51)의 접속 각도)의 각도는, 아암 기구(32)가 연신됨과 함께 커지도록 구성된다. 이들 각도(θ1 내지 θ3)를 적합하게 조정함으로써, 아암 기구(32)의 선단에 설치된 포크(31)는, 중앙 허브(40)와 처리 챔버(20)와의 사이에서, 중심 A로부터 직경 방향으로 대략 직선적으로 이동할 수 있다.
아암 기구(32)에 대해서, 소정의 반송 위치에 대하여 대략 직선적으로 아암 신축을 행할 때, 제1 아암(41) 및 제2 아암(45)과 그 단부를 연결해서 구성되고, 관절부(43)를 정점으로 하는 이등변 삼각형이 무너지지 않는 조건에서 도시하지 않은 벨트, 링크, 기어 등의 기구를 적절히 사용함으로써 신축 동작이 행하여진다. 즉, 중앙 허브(40) 및 모터(40a)는, 제1 아암(41) 및 제2 아암(45)을 회전 구동시켜, 포크(31)를 대기 위치로부터 반송 위치에 이동시키는 구성으로 되어 있다.
유지부로서의 포크(31)는, 대략 U자 형상의 본체부(50)와, 본체부(50)를 지지하는 지지 플레이트(51)를 갖고 있다. 본체부(50)는, 예를 들어 도시하지 않은 볼트 등의 체결 부재에 의해 지지 플레이트(51)에 접속되어 있다. 포크(31)는, 이 지지 플레이트(51)를 통해서 접속 각도(θ3)를 적절히 변경 가능한 구성으로 제2 아암(45)의 선단에 설치되어 있다.
이어서, 도 3을 참조하여, 이상 설명한 바와 같이 구성되는 웨이퍼 반송 장치(30)의 동작과, 그 동작에 있어서의 종래의 위치 정보의 취득에 대해서 설명한다. 도 3은, 종래의 웨이퍼 반송 장치(30)의 동작에 관한 개략 평면도이며, 처리 챔버(20) 내에 웨이퍼(W)를 반송시킬 때의 동작을 나타내는 것이다. (a)는 웨이퍼(W) 반송 전, (b)는 웨이퍼(W)가 처리 챔버(20)에 반입되는 반입 시, (c)는 처리 챔버(20) 내에 웨이퍼(W)가 반입된 후(반입 후)를 나타내고 있고, (a) 내지 (c)의 순서로 웨이퍼(W)의 반송은 행하여진다.
우선, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 로드 로크실(4)로부터 취출된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(30)의 유지부로서의 포크(31) 상에 유지되며, 대기 상태가 된다. 이때, 제1 아암(41)의 회전 각도는 θ1, 제2 아암(45)의 회전 각도는 θ2이며, 그때의 포크(31)의 위치를 대기 위치로 한다. 이러한 도 3의 (a)에 나타내는 상태(대기 상태)로부터, 제1 아암(41)의 회전 각도(θ1)를 작게 함과 함께, 제2 아암(45)의 회전 각도(θ2)를 크게 하는 동작을 실시함으로써, 도 3 중의 Y 방향(처리 챔버(20)에의 직선 방향)으로 유지한 웨이퍼(W)가 반송된다.
계속해서, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 처리 챔버(20)의 반입출구에 설치된 센서(37)가 웨이퍼(W)를 검지하는 위치까지 반송이 행하여지고, 당해 검지에 의해 웨이퍼(W)의 위치 정보의 취득이 개시된다. 이때, 제1 아암(41)의 회전 각도는 θ1a(<θ1)로 되어 있고, 제2 아암(45)의 회전 각도는 θ2a(>θ2)로 되어 있다.
그리고, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 최종적인 반송 위치까지, 웨이퍼 반송 장치(30)의 유지부(포크(31))가 이동됨으로써, 처리 챔버(20) 내의 소정의 위치에 웨이퍼(W)가 적재된다. 이때, 제1 아암(41)의 회전 각도는 θ1b(<θ1a)로 되어 있고, 제2 아암(45)의 회전 각도는 θ2b(>θ2a)로 되어 있다.
이와 같이, 도 3에 도시하는 종래의 웨이퍼(W)의 반송에 있어서는, 센서(37)가 웨이퍼(W)를 검지했을 때의 위치 정보나, 웨이퍼(W)가 센서(37)의 검지 범위로부터 벗어났을 때의 위치 정보에 기초하여, 웨이퍼(W)의 위치 정렬이 행하여지고, 처리 챔버(20) 내의 소정의 위치에 웨이퍼(W)가 적재된다. 또한, 웨이퍼(W)의 위치 정렬에 대해서는, 취득된 위치 정보가 도시하지 않은 제어부에 보내지고, 당해 제어부로부터 모터(40a)에 동작 신호가 보내져, 당해 모터(40a)의 구동에 의해 제1 아암(41) 및 제2 아암(45)이 회전 이동한다.
여기서, 각 아암의 회전 각도는, 도시하지 않은 회전 각도 검출 기구에 의해 임의의 타이밍에서 검출된다. 이 회전 각도 검출 기구에 의해 검출되는 각 아암의 회전 각도와, 센서(37)가 웨이퍼(W)를 검지한 때의 관계성이 도시하지 않은 계산부에 의해 계산되어, 웨이퍼(W)의 위치 정보의 취득이 행하여진다.
이상, 도 3을 참조하여 종래의 웨이퍼 반송 장치(30)의 동작이나 위치 정보의 취득에 대해서 설명하였다.
이러한 센서(37)에 의해 웨이퍼(W)의 위치 정보를 취득하는 경우에, 포크(31)가 처리 챔버(20)의 내부에 도달한 후의 단계(즉, 반송 아암이 충분히 다 신장되기 직전의 상태)에서의 각 아암의 신장이나 변형 등의 형상 변화는, 상기 위치 정보의 취득에 반영되지 않는다. 반송 아암(제1 아암(41) 및 제2 아암(45))이 충분히 다 신장되기 직전의 상태에서는, 당해 반송 아암의 신장이나 변형은, Y 방향(처리 챔버(20)에의 직선 방향)으로 현저하게 발현된다.
이러한 사정을 감안하여, 본 발명자들은, 웨이퍼(W)의 소정 위치에의 적재에 관해, 한층 더한 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능하다고 생각하고, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 반송 장치(30)의 제어 방법을 창안하였다. 이하, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 반송 장치(30)의 제어 방법에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 반송 장치(30)의 동작에 관한 개략 평면도이며, 처리 챔버(20) 내에 웨이퍼(W)를 반송시킬 때의 동작을 나타내는 것이다. (a)는 웨이퍼(W) 반송 전, (b)는 웨이퍼(W)가 처리 챔버(20)에 반입되는 반입 시, (c)는 처리 챔버(20) 내에 웨이퍼(W)가 반입된 직후(반입 직후), (d)는 웨이퍼(W) 적재 직전을 나타내고, (a) 내지 (d)의 순서로 웨이퍼(W)의 반송은 행하여진다.
또한, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 반송 장치(30)에 있어서는, 기본적인 구조는, 도 2, 도 3을 참조하여 설명한 구성으로 되어 있지만, 이에 더하여, 제2 아암(45)의 길이 방향 도중에 키커 부재(60)를 설치하고 있고, 또한 웨이퍼 반송 장치(30)의 동작 시에 있어서는, 처리 챔버(20)에의 웨이퍼(W) 반입 후에 당해 키커 부재(60)의 위치 검출을 행하는 키커용 센서(63)가 설치되어 있다. 즉, 키커 부재(60) 및 키커용 센서(63)는, 제2 아암(45)의 위치 검출 센서로서의 역할을 갖고 있다.
우선, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 로드 로크실(4)로부터 취출된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(30)의 유지부로서의 포크(31) 상에 유지된다. 이때, 제1 아암(41)의 회전 각도는 θ1, 제2 아암(45)의 회전 각도는 θ2이며, 그때의 포크(31)의 위치를 대기 위치로 한다. 이러한 도 4의 (a)에 나타내는 상태로부터, 제1 아암(41)의 회전 각도(θ1)를 작게 함과 함께, 제2 아암(45)의 회전 각도(θ2)를 크게 하는 동작을 실시함으로써, 도 4 중의 Y 방향(처리 챔버(20)에의 직선 방향)으로 유지한 웨이퍼(W)가 반송된다.
계속해서, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 처리 챔버(20)의 반입출구(35)에 설치된 센서(37)가 웨이퍼(W)를 검지하는 위치까지 반송이 행하여지고, 당해 검지에 의해 웨이퍼(W)의 위치 정보의 취득이 개시된다. 이때, 제1 아암(41)의 회전 각도는 θ1a(<θ1)로 되어 있고, 제2 아암(45)의 회전 각도는 θ2a(>θ2)로 되어 있다.
그리고, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 처리 챔버(20)에 웨이퍼(W)가 반입된 직후에 있어서, 센서(37)에 의한 웨이퍼(W)의 검지가 종료된다. 즉, 센서(37)에 의한 웨이퍼(W)의 위치 정보의 취득이 종료된다. 그리고, 처리 챔버(20) 내에 웨이퍼(W)가 반입된 후, 키커용 센서(63)에 의한 키커 부재(60)의 검출이 개시된다. 이때, 제1 아암(41)의 회전 각도는 θ1b'(<θ1a)로 되어 있고, 제2 아암(45)의 회전 각도는 θ2b'(>θ2a)로 되어 있다.
그리고, 도 4의 (d)에 도시한 바와 같이, 키커용 센서(63)에 의한 키커 부재(60)의 검출이 완료되고, 당해 검출에 기초하는 웨이퍼(W)의 위치 정보가 취득된다. 얻어진 위치 정보에 기초하여, 웨이퍼(W)의 위치 정렬이 행하여지고, 최종적인 반송 위치까지, 웨이퍼 반송 장치(30)의 유지부(포크(31))가 이동됨으로써, 처리 챔버(20) 내의 소정의 위치에 웨이퍼(W)가 적재된다. 이때, 제1 아암(41)의 회전 각도는 θ1c(<θ1b')로 되어 있고, 제2 아암(45)의 회전 각도는 θ2c(>θ2b')로 되어 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 위치 정렬에 대해서는, 취득된 위치 정보가 도시하지 않은 제어부에 보내지고, 당해 제어부로부터 모터(40a, 40b)에 동작 신호가 보내져, 당해 모터(40a, 40b)의 구동에 의해 제1 아암(41), 제2 아암(45) 및 아암 기구(32) 전체가 회전 이동한다.
여기서, 각 아암의 회전 각도는, 도시하지 않은 회전 각도 검출 기구에 의해 임의의 타이밍에서 검출된다. 이 회전 각도 검출 기구에 의해 검출되는 각 아암의 회전 각도와, 센서(37)가 웨이퍼(W)를 검지한 때의 관계성이 도시하지 않은 계산부에 의해 계산되고, 센서(37)에 의한 웨이퍼(W)의 검지가 종료될 때까지의 웨이퍼(W)의 위치 정보의 취득이 행하여진다.
한편, 제2 아암(45)의 위치 검출 센서로서의 키커 부재(60) 및 키커용 센서(63)에 의하면, 상기 센서(37)에 의한 검출이 종료된 후의 웨이퍼(W)의 위치 정보의 취득이 행하여진다.
이렇게 회전 각도 검출 기구 및 센서(37)에 의해 취득된 웨이퍼(W)의 위치 정보와, 제2 아암(45)의 위치 검출 센서로서의 키커 부재(60) 및 키커용 센서(63)에 의해 취득된 웨이퍼(W)의 위치 정보를 비교하여, 그 차분을 산출한다. 그리고, 도시하지 않은 제어부에 의해, 당해 차분에 기초하여 웨이퍼(W)의 위치에 보정을 가하여, 최종적인 웨이퍼(W)의 적재 위치를 결정함으로써, 고정밀도로 소정의 위치에 웨이퍼(W)를 적재할 수 있다.
여기서, 키커 부재(60)가 설치되는 위치, 및 당해 키커 부재(60)와 키커용 센서(63)와의 위치 관계는, 도 4에 도시하는 웨이퍼(W)의 반송 과정에서, 제2 아암(45)의 등속 영역 또는 감속 영역에서 키커용 센서(63)에 의해 키커 부재(60)가 검지되는 구성이 바람직하다.
여기서, 아암 기구(32)(특히 제2 아암(45))의 구동에 있어서의 등속 영역 또는 감속 영역의 구체적인 정의에 대해서 설명한다. 도 5는 아암 기구(32)의 구동 모습을 나타내는 개략 설명도이며, 아암 기구(32)의 중심 위치를 0mm로 했을 때, 반송 위치(웨이퍼(W) 수수 위치)가 900mm 내지 1000mm인 곳에 위치할 때의 구동 상황의 개략도이다. 또한, 도 5에서 아암 기구(32)가 구동할 때의 선회 반경 시의 웨이퍼(W) 중심 위치(아암 대기 위치)는, 310mm 근방에 위치하고, 사실상, 웨이퍼(W)의 반송은 이 310mm 근방의 지점에서부터 개시되어, 웨이퍼(W)의 수수 위치인 반송 위치까지 이동된다. 여기서, 도 5에는 아암 기구(32)의 구동 예로서, 구동의 중간 지점이 605mm이며 반송 위치가 900mm인 경우(a)와, 중간 지점이 655mm이며 반송 위치가 1000mm인 경우(b)를 병기해서 도시하고 있다.
또한, 도 5에는, 구동 시의 아암 속도의 일례를 그래프화해서 아울러 도시하고 있어, 도 5의 (a)에는 중간 지점이 605mm이며 반송 위치가 900mm인 삼각 구동의 경우(도면 중의 실선)의 속도 변화를 나타내고, 도 5의 (b)에는, 중간 지점이 655mm이며 반송 위치가 1000mm인 삼각 구동의 경우(도면 중의 파선)와, 중간 지점이 655mm 근방이며 반송 위치가 1000mm인 사다리꼴 구동(도면 중의 일점 쇄선)의 경우의 속도 변화를 도시하고 있다.
아암 기구(32)에 있어서의 구동은, 일반적으로 삼각 구동, 사다리꼴 구동, 스플라인 구동으로 동작하는 것이 알려져 있고, 도 5의 그래프에 나타낸 바와 같이, 기본적으로 당해 구동의 중간 지점(605mm 내지 655mm)에서 최고속이 되고, 그 최고속 지점을 초과하면, 등속 영역 또는 감속 영역에 들어간다. 여기서, 등속 영역이란, 도 5의 (b)에 나타내는 사다리꼴 구동의 경우에 최고속의 상태에서의 아암 구동이 소정량 계속되는 경우의 영역(구간)이다. 등속 영역이 존재하는 경우에는, 등속 영역 후의 구간이 감속 영역으로 된다. 이러한 등속 영역 또는 감속 영역은, 웨이퍼(W)의 이동에 있어서의 중간점을 지난 영역에 상당하고, 그러한 영역에서 키커용 센서(63)에 의해 키커 부재(60)가 검지되는 구성으로 함으로써, 아암 기구(32)가 어느 정도 신장된 위치에서 웨이퍼(W)의 위치 정보의 취득이 행해지게 된다.
도 4를 참조하여 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 기술에 의하면, 센서(37)에 의한 위치 정보의 취득에 기초해서 웨이퍼(W)의 위치를 보정하는 것 외에, 키커 부재(60) 및 키커용 센서(63)에 의한 위치 정보의 취득에 기초해서 웨이퍼(W)의 위치를 보정하게 된다. 이때, 키커 부재(60) 및 키커용 센서(63)에 의한 위치 정보의 취득은, 보다 웨이퍼(W)가 적재될 소정 위치에 가까운 장소에서 실시된다. 바꾸어 말하면, 제1 아암(41) 및 제2 아암(45)이 Y 방향으로 충분히 다 신장되기 직전에서의 위치 정보의 취득·보정을 실시할 수 있다.
따라서, 종래에 비해 보다 고정밀도이고 정확한 위치에 웨이퍼(W)를 적재하는 것이 가능하게 된다. 특히, 제1 아암(41) 및 제2 아암(45)의 승온이나 강온에 의한 신장·변형은, 도면 중 Y 방향으로 현저하게 발현하기 때문에, 그러한 신장·변형을 고려한 위치 정보의 취득·보정을 행할 수 있고, 결과로서 매우 고정밀도로 정확한 위치에 웨이퍼(W)를 적재할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 반송 장치(30)가 적용되는 기판 처리 시스템(1)에 있어서는, 복수의 피처리체(복수 매의 웨이퍼(W))를 연속적으로 처리하는 것이 일반적이다. 예를 들어 6 내지 7h 정도, 연속적으로 처리를 행하는 경우에, 제1 아암(41) 및 제2 아암(45)의 온도는 경시적으로 변화하여, 소정의 시간 경과 후에 정상 상태가 된다. 이러한 경우에, 제1 아암(41) 및 제2 아암(45)의 온도가 경시적으로 변화하고 있는 단계에 있어도, 항상 그 온도에 따른 아암의 신장·변형을 고려한 위치 정보의 취득·보정을 행할 수 있기 때문에, 처리 상태나 처리 경과 시간에 관계없이, 항상, 고정밀도로 정확한 위치에 웨이퍼(W)를 적재할 수 있다.
또한, 이하에서는, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 웨이퍼 반송 장치(30)에 있어서의 아암의 온도 변화와, 거기에 수반하는 신장·변형에 대해서 검증한다.
도 6은, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)에 있어서, 처리가 끝난 웨이퍼(W)를 유지한 상태의 아암 기구(32)(Pick2: 본 실시 형태에서의 포크(31)에 상당하는 부위의 명칭)를 로드 로크실(4)과 처리 챔버(20)와의 사이에서 왕복시켜, 그 선단 신장량의 평가를 행한 결과를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 6에서의 y 방향이 반송 방향(중심 A로부터의 직경 방향)이며, x 방향은 반송 방향에 직교하는 방향이다. 또한, 도 6에 나타내는 그래프의 평가는, 처리 챔버(20)의 설정 온도를 400℃ 내지 700℃로 하고, 당해 처리 챔버(20)에 있어서의 프로세스 처리 시간은 50sec 내지 75sec로 설정해서 실시하였다.
도 6에 도시한 바와 같이, 아암 기구(32)는, 웨이퍼(W)의 반송을 반복하는 가운데 특히 y 방향에 관해 선단 신장량이 증대되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 반송·왕복을 반복하는 가운데, 선단 신장량은 경시적으로 변화하고 있는 것도 알 수 있다. 이 점에서, 상술한 바와 같이 아암의 신장·변형을 고려한 위치 정보의 취득·보정을 행하는 것이, 처리 상태나 처리 경과 시간에 관계없이, 항상, 고정밀도로 정확한 위치에 웨이퍼(W)를 적재하기 위해 중요한 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태의 일례를 설명했지만, 본 발명은 도시한 형태에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허 청구 범위에 기재된 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음은 명확하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서, 제2 아암(45)의 길이 방향 도중에 키커 부재(60)를 설치하고, 그 키커 부재(60)를 검지하는 키커용 센서(63)를 배치하는 구성을 도시해서 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 구성에 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명에서는, 제1 아암(41) 및 제2 아암(45)이 Y 방향으로 충분히 다 신장되기 직전에서의 위치 정보의 취득·보정을 행하는 것이 가능한 구성이면 되고, 키커 부재(60)의 형상이나 구성은 특별히 한정되는 것이 아니며, 또한 키커 부재(60) 대신에, 절결 형상(절결부) 등의 센싱 가능한 형상을 제2 아암(45)에 형성하는 구성으로 해도 된다. 그 경우, 당해 절결부를 센싱하는 센서(키커용 센서(63)에 상당)가 배치된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 키커용 센서(63)를 설치하는 것으로서 설명했지만, 처리 챔버(20)의 반입출구(35)에 설치된 센서(37)를 키커용 센서(63)로서 사용할 수도 있다. 이 경우, 새롭게 키커용 센서(63)를 설치할 필요는 없고, 키커 부재(60)의 배치·구성을, 제1 아암(41) 및 제2 아암(45)이 Y 방향으로 충분히 다 신장되기 직전에, 센서(37)에 의해 센싱 가능한 것으로 하면 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 아암 기구(32)의 구성으로서, 직선 형상의 제1 아암(41)와 제2 아암(45)과 포크(31)를 갖는 선회 및 신축 가능한 단일 관절식의 구성을 예시해서 설명했지만, 본 발명의 적용 범위는 이것에 한정되는 것이 아니다. 즉, 제1 아암(41)과 제2 아암(45)이 각각 한 쌍 설치되고, 도 7에 도시하는 소위 프로그 레그식이라고 불리는 구성의 아암 기구에 적용하는 것도 가능하다. 단, 그 경우에는 한 쌍의 제2 아암(45) 각각에 대해서, 제1 아암(41) 및 제2 아암(45)이 Y 방향으로 충분히 다 신장되기 직전에 센싱을 행하는 키커 부재에 상당하는 구성이나 대응하는 센서가 필요해진다.
[실시예]
본 발명의 실시예로서, 도 1, 도 2에 나타내는 구성의 기판 처리 시스템(1)에 있어서, 승온 조건(경시적으로 온도가 승온하는 조건)과 실온 조건(온도 일정 조건)의 각각의 조건에서, 도 3에 도시한 종래의 보정 방법과 도 4에 도시한 본 발명에 따른 보정 방법을 적용하여, 아암 기구에 의해 웨이퍼(W)를 반송·적재를 반복하여, 그 때의 위치 어긋남량을 측정하였다.
그 결과, 승온 조건에서는, 종래의 보정 방법에서는 위치 어긋남 0.91mm, 본 발명에 따른 보정 방법에서는 위치 어긋남 0.21mm이었다. 또한, 실온 조건에서는, 종래의 보정 방법에서는 위치 어긋남 0.35mm, 본 발명에 따른 보정 방법에서는 위치 어긋남 0.29mm이었다.
승온 조건, 실온 조건의 어느 조건에서든, 본 발명에 따른 보정 방법에 의한 위치 어긋남은, 종래의 보정 방법에 의한 위치 어긋남에 비해 낮은 값으로 되어 있어, 보다 고정밀도로 웨이퍼(W)의 위치 정렬이 행하여지는 것을 알았다. 또한, 실온 조건에서는, 양자의 위치 어긋남에 큰 차는 없었지만, 승온 조건에서는, 양자의 위치 어긋남에 큰 차가 있었으므로, 본 발명에 따른 보정 방법은, 경시적으로 온도가 변화하는 승온 조건이나, 유사한 강온 조건 등에 있어서 보다 유효한 것을 알았다.
본 발명은, 반송 대상물을 반송하는 반송 장치, 특히 반도체 웨이퍼, 액정용 기판, 유기 EL 소자 등의 피처리체를 처리 챔버에 반송하는 반송 장치 및 반송 위치에 보정을 실시하는 보정 방법에 적용할 수 있다.
1 : 기판 처리 시스템 10 : 카세트 적재부
20 : 처리 챔버 21 : 진공 반송실
30 : 웨이퍼 반송 장치 31 : 포크
32 : 아암 기구 37 : 센서
40 : 중앙 허브 41 : 제1 아암
43 : 관절부 45 : 제2 아암
60 : 키커 부재 63 : 키커용 센서
W : 웨이퍼(피처리체)

Claims (9)

  1. 반송 대상물을 유지하는 유지부와, 일단부가 상기 유지부에 연결되는 직선 형상의 제2 아암과, 상기 제2 아암의 다른 쪽 단부에 관절부를 통해서 연결되는 직선 형상의 제1 아암을 포함하는 반송 장치로서,
    상기 제1 아암 및 상기 제2 아암을 회전 구동시켜, 상기 유지부를 대기 위치와 반송 위치와의 사이에서 이동시키는 회전 구동 기구와,
    상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 회전 각도를 검출하는 회전각 검출 기구와,
    상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서와,
    상기 회전각 검출 기구에서 검출되는 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 회전 각도에 기초해서 상기 유지부의 위치를 산출하는 계산부와,
    상기 계산부에 의해 산출된 상기 유지부의 위치 정보와, 상기 위치 검출 센서에 의해 검출된 제2 아암의 위치 정보를 비교하여, 양자의 차분에 기초해서 반송 대상물을 반송하는 반송 위치에 보정을 실시하는 제어부를 구비하는, 반송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서는, 상기 제2 아암의 길이 방향의 도중에 설치되는 키커 부재와, 상기 키커 부재의 검출을 행하는 키커용 센서를 포함하는, 반송 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 키커용 센서에 의한 상기 키커 부재의 검출은, 상기 제2 아암의 회전 구동 시에 있어서의 등속 영역 또는 감속 영역에서만 실시되는, 반송 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서는, 상기 제2 아암의 길이 방향의 도중에 형성되는 절결부와, 상기 절결부를 검출하는 센서를 포함하는, 반송 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 아암 및 상기 제2 아암이 각각 한 쌍 설치되는, 반송 장치.
  6. 반송 대상물을 유지하는 유지부와, 일단부가 상기 유지부에 연결되는 직선 형상의 제2 아암과, 상기 제2 아암의 다른 쪽 단부에 관절부를 통해서 연결되는 직선 형상의 제1 아암을 포함하는 반송 장치에 있어서, 반송 대상물을 반송하는 반송 위치에 보정을 실시하는 보정 방법으로서,
    상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 회전 각도로부터 상기 유지부의 위치를 산출하는 공정과,
    상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서에 의해 당해 제2 아암의 위치를 검출하는 공정과,
    상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 회전 각도로부터 산출된 상기 유지부의 위치 정보와, 상기 위치 검출 센서에 의해 검출된 제2 아암의 위치 정보를 비교하여, 양자의 차분에 기초해서 반송 대상물을 반송하는 반송 위치에 보정을 실시하는 공정을 포함하는, 보정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서는, 상기 제2 아암의 길이 방향의 도중에 설치되는 키커 부재와, 상기 키커 부재의 검출을 행하는 키커용 센서를 포함하는, 보정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 키커용 센서에 의한 상기 키커 부재의 검출은, 상기 제2 아암의 회전 구동 시에 있어서의 감속 영역에서만 실시되는, 보정 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 아암의 위치를 검출하는 위치 검출 센서는, 상기 제2 아암의 길이 방향의 도중에 형성되는 절결부와, 상기 절결부를 검출하는 센서를 포함하는, 보정 방법.
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