(57)【要約】【課題】、簡易型アライメント装置の設置位置の自在化を高め、設置面積を縮小することができるウェーハの偏心補正方法及びウェーハ搬送装置を提供する。【解決手段】ウェーハの移動機構として回転機構のみ有する簡易型アライメント装置でウェーハの偏心量を検出し、一方向に往復走行可能な基台と、その基台上で旋回自在に設けられる旋回軸と、その旋回軸に設けられ伸縮自在なアーム部と、そのアームの先端に設けられウェーハを把持するハンドとを有するウェーハ搬送ロボットを用いて、ウェーハの偏心を補正するウェーハの偏心補正方法において、ウェーハの偏心量を、基台の移動量、旋回軸の回転角及びアーム部の伸縮量のうち２つを用いた補正量に換算し、補正量に基づいて、基台の移動、旋回軸の回転及びアーム部の伸縮のうちいずれか２つを行うことによりウェーハの偏心を補正する。【選択図】図３
2010199478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの移動機構としてウェーハを回転させる機構のみ有する簡易型アライメント装置で前記ウェーハの偏心量を検出し、
一方向に往復走行可能な基台と、その基台上で旋回自在に設けられる旋回軸と、その旋回軸に設けられ伸縮自在なアーム部と、そのアーム部の先端に設けられ前記ウェーハを把持するハンドとを有するウェーハ搬送ロボットを用いて、前記ウェーハの偏心を補正するウェーハの偏心補正方法において、
前記ウェーハの偏心量を、前記基台の移動量、前記旋回軸の回転角及び前記アーム部の伸縮量のうち２つを用いた補正量に換算し、
前記補正量に基づいて、前記基台の移動、前記旋回軸の回転及び前記アーム部の伸縮のうちいずれか２つを行うことにより前記ウェーハの偏心を補正することを特徴とするウェーハの偏心補正方法。
【請求項２】
請求項１記載のウェーハの偏心補正方法において、
前記ウェーハの偏心量を、前記基台の移動量、前記旋回軸の回転角及び前記アーム部の伸縮量のうち、前記旋回軸の回転角或いは前記アーム部の伸縮量の一方と前記基台の移動量との２つを用いた補正量に換算し、
前記補正量に基づいて、前記基台を移動させると共に、前記旋回軸の回転或いは前記アーム部を伸縮のどちらか一方を行うとにより前記ウェーハの偏心を補正するウェーハの偏心補正方法。
【請求項３】
ウェーハを把持し、そのウェーハの移動機構としてウェーハを回転させる機構のみを有し、前記ウェーハの偏心量を検出する簡易型アライメント装置と、
一方向に往復移動可能に設けられ、前記ウェーハを前記回転機構に搬送するウェーハ搬送ロボットとを備え、前記ウェーハ搬送ロボットは、一方向に往復走行可能な基台と、その基台上で旋回自在に設けられる旋回軸と、その旋回軸に設けられ伸縮自在なアーム部と、そのアーム部の先端に設けられ前記ウェーハを把持するハンドとを有するウェーハ搬送装置において、
前記ウェーハの偏心量を、前記基台の移動量、前記旋回軸の回転角及び前記アーム部の伸縮量のうち２つを用いた補正量に換算する補正量演算手段を備えたことを特徴とするウェーハ搬送装置。
【請求項４】
請求項３記載のウェーハ搬送装置において、
前記アーム部は、２つのアーム片が回転軸を介して接続されて構成され、前記アーム部の伸縮量は前記回転軸の回転角であることを特徴とするウェーハ搬送装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載のウェーハ搬送装置において、前記アライメント装置は、前記ウェーハ搬送ロボットの走行軸の延長線上から外れた位置に配置されていることを特徴とするウェーハ搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハの偏心を補正するアライメント装置とウェーハ搬送ロボットと備えたウェーハ搬送装置とウェーハの偏心補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェーハ搬送装置（以下、搬送装置）は、ロードポートにより開扉されたウェーハ収納容器であるＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）からウェーハ搬送ロボット（以下、搬送ロボット）がウェーハを取り出し、半導体製造装置へウェーハの供給を行う。ウェーハ搬送装置でのウェーハ搬送動作において、ＦＯＵＰからウェーハを取り出すとき、ウェーハ搬送ロボットはウェーハの中心を把持できず、ウェーハには偏心が生じている。この偏心を補正するため、ウェーハ搬送装置内に具備されているアライメント装置にウェーハを載置する。アライメント装置がウェーハの偏心を補正したのち、ウェーハを半導体製造装置に供給する。
【０００３】
ウェーハの偏心補正動作は搬送装置の備えるアライメント装置によって異なる。アライメント装置としては、装置上のｘｙθ軸方向の駆動機構を持つ偏心補正動作機能付きアライメント装置と、ｘｙ軸方向の駆動機構を持たずθ軸駆動機構のみを持つ簡易型アライメント装置とがある。
【０００４】
偏心補正動作機能付きアライメント装置によるアライメント動作は、予め決められた搬送ロボットとアライメント装置とのウェーハ載置位置に３軸の駆動機構を使用してウェーハの中心位置を移動させ偏心補正を行う。
【０００５】
簡易型アライメント装置はｘｙ軸方向の偏心量を検出・演算し、偏心補正量データを作成する。作成した偏心補正量データをもとに、搬送ロボットが多軸ロボットやスカラー型の場合は、予め決められた搬送ロボットとアライメント装置とのウェーハ載置位置に対し偏心補正量分だけ載置位置をずらしたうえでウェーハを取り出すことで偏心補正動作を行う。走行軸をもつ搬送ロボットは走行軸を使用し偏心補正動作を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１１８８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、簡易型アライメント装置と走行軸付き搬送ロボットを具備するウェーハ搬送装置においては、走行軸の動作にてウェーハの偏心量を補正するため、ウェーハ搬送ロボットの走行軸と簡易型アライメント装置の回転機構の中心とが同一直線上の位置関係であり、かつ走行軸とアライメント装置の持つ水平面座標系が平行でなくては偏心補正動作が行えない前提があった（例えば、特許文献１参照）。そのため、ウェーハ搬送装置の大きさは搬送ロボットの走行軸全長にアライメント装置の設置幅を加えるため、ウェーハ搬送装置のサイズが大きくなり、大きな設置面積を必要とする。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、簡易型アライメント装置と走行軸付き搬送ロボットを具備するウェーハ搬送装置において、簡易型アライメント装置を自由に配置することができ、設置面積を小さくすることができるウェーハの偏心補正方法及びウェーハ搬送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく本発明に係るウェーハの偏心補正方法は、ウェーハの移動機構として回転機構のみ有する簡易型アライメント装置で前記ウェーハの偏心量を検出し、
一方向に往復走行可能な基台と、その基台上で旋回自在に設けられる旋回軸と、その旋回軸に設けられ伸縮自在なアーム部と、そのアーム部の先端に設けられ前記ウェーハを把持するハンドとを有するウェーハ搬送ロボットを用いて、前記ウェーハの偏心を補正するウェーハの偏心補正方法において、
前記ウェーハの偏心量を、前記基台の移動量、前記旋回軸の回転角及び前記アーム部の伸縮量のうち２つを用いた補正量に換算し、
前記補正量に基づいて、前記基台の移動、前記旋回軸の回転及び前記アーム部の伸縮のうちいずれか２つを行うことにより前記ウェーハの偏心を補正することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明にかかるウェーハ搬送装置は、ウェーハを把持し、そのウェーハの移動機構としてウェーハを回転させる機構のみを有し、前記ウェーハの偏心量を検出する簡易型アライメント装置と、一方向に往復移動可能に設けられ、前記ウェーハを前記回転機構に搬送するウェーハ搬送ロボットとを備え、前記ウェーハ搬送ロボットは、一方向に往復走行可能な基台と、その基台上で旋回自在に設けられる旋回軸と、その旋回軸に設けられ伸縮自在なアーム部と、そのアーム部の先端に設けられ前記ウェーハを把持するハンドとを有するウェーハ搬送装置において、前記ウェーハの偏心量を、前記基台の移動量、前記旋回軸の回転角及び前記アーム部の伸縮量のうち２つを用いた補正量に換算する補正量演算手段を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易型アライメント装置を自由に配置することができ、ウェーハ搬送装置の設置面積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るウェーハ搬送装置の第１の実施形態を示す上面図である。
【図２】搬送ロボットと簡易型アライメント装置とのウェーハ受け渡し動作を示す要部拡大図である。
【図３】ウェーハの載置から取り出しまでのフローチャートである。
【図４】実施例１のウェーハ偏心補正方法を説明するための模式図であり、（ａ）はウェーハ載置時の図、（ｂ）はウェーハ取り出し時の図である。
【図５】簡易型アライメント装置の設置位置を説明するためのウェーハ搬送装置の上面図である。
【図６】実施例２のウェーハ偏心補正方法を説明するための模式図であり、（ａ）はウェーハ載置時の図、（ｂ）はウェーハ取り出し時の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態のウェーハ搬送装置を示す上面図である。図１に示すように、ウェーハ搬送装置１は、筐体１８と、筐体１８内へ供給されるウェーハを複数枚収納するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）１５と、ＦＯＵＰ１５が設置されるロードポート１４と、ウェーハ１６のアライメント（位置合わせ）を行う簡易型アライメント装置１３と、ＦＯＵＰ１６、簡易型アライメント装置１３及びウェーハ１６の搬送先である半導体製造装置への受け渡し位置１７の間でのウェーハ１６の搬送を行うウェーハ搬送ロボット（以下、「搬送ロボット」）１１とを有する。複数枚のウェーハ１６は、ＦＯＵＰ１５内に図中、Ｚ方向に等ピッチで収納されている。
【００１５】
簡易型アライメント装置１３は、ウェーハ１６を把持するウェーハ保持用チャック１３１と、ウェーハ保持用チャック１３１を回転させる回転機構１３２と、光学式センサ１３７とを有し、ウェーハ１６を回転させながら光学式センサ１３７で検出される光を基にウェーハの偏心量を検出するものである。ここで、簡易型とは、ｘｙθ軸方向の駆動機構を持つ偏心補正動作機能付きアライメント装置に対して、ウェーハ１６の移動機構としてｘｙ軸方向の駆動機構を持たずθ軸駆動機構（回転機構１３３）のみを持つものを指す。
【００１６】
筐体１８内には、一方向に延び、搬送ロボットを移動させるための走行軸として走行レール１２が設けられている。走行レール１２は、受け渡し位置１７の設置面１７ａ及びロードポート１４の設置面１４ａと平行な方向（図中、Ｙ方向）に配置される。
【００１７】
搬送ロボット１１は、走行レール１２上に設けられ一方向に往復走行可能な基台（図示せず）と、その基台上で回転しアーム部１１２を旋回させるための旋回軸１１１として設けられた回転台と、旋回軸１１１上に設けられ伸縮自在なアーム部１１２と、アーム部１１２の先端に設けられウェーハを把持するハンド１１３とを有する。
【００１８】
図１の搬送ロボット１１は、アーム部１１２及びアーム部１１２の先端に設けられるハンド１１３（図では、２つのハンドは紙面垂直方向に重なっている）をそれぞれ２つ具備しているが、アーム部１１２及びハンド１１３は１つでもよい。
【００１９】
アーム部１１２は、回転台１１１上に取り付けられる第１アーム片１１２ａと、ハンド１１３が取り付けられる第２アーム片１１２ｂとからなり、第１アーム片１１２ａと第２アーム片とは回転軸（以下「アーム軸」と称する）１１２ｃを介して接続されたアームリンクである。アーム部１１２は、アーム軸１１２ｃの回転により、第１アーム片１１２ａと第２アーム片１１２ｂとがなす角度が変化することで伸縮する。図示されていないが、搬送ロボット１１は、旋回軸１１１、アーム軸１１２ｃをそれぞれ回転させる機構及びアクチュエータを有する。
【００２０】
本実施形態のウェーハ搬送装置１は、ウェーハ１６の偏心量を、基台の移動量、旋回軸１１１の回転角及びアーム部１１２の伸縮量のうち２つを用いた補正量に換算する補正量演算手段（図示せず）を備える。ウェーハ１６の偏心量を演算する方法については、実施例１（図４）及び実施例２（図６）で説明する。
【００２１】
次に、搬送ロボット１１の簡易型アライメント装置１３へのウェーハの受け渡し動作について説明する。図２は、ウェーハ受け渡し動作を示す概略平面図である。
【００２２】
搬送ロボット１１は、ＦＯＵＰ１５からウェーハ１６を持ち出し、走行レール１２上の予め設定された位置において停止する。図２に示すように、搬送ロボット１１は、旋回軸１１１を回転し、アーム部１１２を伸ばし、ハンド１１３の中心を簡易型アライメント装置１３のウェーハ保持用チャック１３１の中心に移動させる。この位置において、ウェーハ１６をウェーハ保持用チャック１３１上に載置する。この時点では、搬送ロボット１１は、ハンド１１３のウェーハ保持中心１１４とウェーハ１６の中心１３４を一致させてウェーハ１６を把持していないため、ウェーハ１６は、中心１３４がウェーハ保持用チャック１３１の中心１３３からずれて載置される。
【００２３】
簡易型アライメント装置１３は、回転機構１３２を用いてウェーハ１６を回転させ、回転中心１３３とウェーハ１６の中心１４１との距離を測定する。この距離をＸＹ軸上に投影した、偏心量Ｘ成分Δｘ、偏心量Ｙ成分Δｙを演算する。偏心量の演算が終了した時点において、ウェーハ中心にハンド１１３のウェーハ保持中心を移動させ、偏心を補正する。
【００２４】
図３は、ウェーハ１６の偏心補正方法を示すフローチャートである。図３を用いて、ウェーハ１６をＦＯＵＰ１５から簡易型アライメント装置１３を介してウェーハ搬送先１７へ搬送する手順を説明する。
【００２５】
図３に示すように、搬送ロボット１１は、ＦＯＵＰ１５から取り出したハンド１１３上のウェーハ１６を、簡易型アライメント装置１３に受け渡すため、走行軸１２上の所定の位置へ移動し、簡易型アライメント装置１３のウェーハ保持用チャック１３１上へウェーハを載置する（ステップ１０１）。
【００２６】
簡易型アライメント装置１３は、回転機構１３２でウェーハ保持用チャック１３１上のウェーハ１６を回転させて、ウェーハ１６の複数の偏心量を測定する。測定した偏心量からウェーハ１６の偏心量Ｘ成分Δｘ、偏心量Ｙ成分Δｙを出力する（ステップ１０２）。
【００２７】
ウェーハ偏心量補正動作に用いる駆動軸を選択する。駆動軸は２つ選択され、１つは走行軸（走行レール１２）とし、もう１つは旋回軸１１１又はアーム軸１１２ｃのどちらか一方とする（ステップ１０３）。
【００２８】
偏心量補正動作に用いる駆動軸として、走行軸１２と旋回軸１１１を選択した場合、予め設定されたウェーハ載置位置（ウェーハ１６を載置したときのハンド１１３の中心）から偏心量Ｘ成分Δｘ、偏心量Ｙ成分Δｙの距離だけ移動するように、すなわち、ハンド１６の中心がウェーハ１６の中心に移動するように、アーム軸１１２ｃの回転角（アーム部１１２の伸縮量）を一定に保持して走行レール１２上の基台及び旋回軸１１１を動作させ、簡易型アライメント装置１３からウェーハ１６の取り出しを行う（ステップ１０４）。
【００２９】
偏心量補正動作に用いる駆動軸として、走行軸１２とアーム軸１１２ｃを選択した場合、予め設定されたウェーハ載置位置（ウェーハ１６を載置したときのハンド１１３の中心）から偏心量Ｘ成分Δｘ、偏心量Ｙ成分Δｙの距離だけ移動するように、すなわち、ハンド１１３の中心がウェーハ１６の中心に移動するように、旋回軸１１１の角度を一定に保持して走行レール１２上の基台及びアーム軸１１２ｃを動作させ、簡易型アライメント装置１３からウェーハ１６の取り出しを行う（ステップ２０４）。
【００３０】
ＦＯＵＰ１５には複数枚のウェーハ１６が収容されており、複数枚のウェーハ１６を搬送先１７へ搬送する際には、ステップ１０１からステップ１０４（２０４）の処理を繰り返す。
【００３１】
図３のフローチャートにおいて、アーム部１１２を一定にし、搬送ロボット１１の移動及び旋回軸１１１の回転による偏心補正動作（図３においてステップ１０４を経由）を実施例１として説明し、旋回軸１１１の回転角を一定にし、搬送ロボット１１の移動及びアーム部１１１２の伸縮による偏心補正動作（図３においてステップ２０４を経由）を実施例２として以下に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、搬送ロボット１１の位置を一定とし、旋回軸１１１の回転とアーム部１１２の伸縮によりウェーハ１６の偏心を補正してもよい。
【実施例１】
【００３２】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、旋回軸１１１を用いた偏心補正方法を示す図である。図４（ａ）に示すように、搬送ロボット１１を中心にしたＸＹ座標を定義し（Ｘ軸は走行軸と垂直、Ｙ軸は走行軸と平行）、搬送ロボット１１の座標を（Ｘ０，Ｙ０）、簡易型アライメント装置１３のウェーハ保持用チャック１３１の中心１３３の座標を（Ｘａ，Ｙａ）とする。
【００３３】
アーム部１１２は、この２点の座標を結ぶ直線距離ｒａだけ延伸する。このとき、旋回軸１１１はＹ軸から角度θ回転した状態にあり、ハンド１１３は、角度θでウェーハ保持用チャック１３１方向に進入し、ウェーハ１６をウェーハ保持用チャック１３１の中心（Ｘａ，Ｙａ）に載置する。ウェーハ１６の載置後、図３のステップ１０２でウェーハ保持用チャック１３１からの偏心量が算出され、偏心量のＸ成分はΔｘ、Ｙ成分はΔｙである。
【００３４】
搬送ロボット１１が、アーム部１１２の伸びｒａを一定にしたまま、ハンド１１３の中心１１４をウェーハ１６の中心１３４（座標（Ｘａ+Δｘ，Ｙａ+Δｙ））に移動させるため、補正量演算手段が搬送ロボット１１の移動量と旋回軸１１１の回転角θを演算する。この演算結果に基づき、図４（ｂ）に示すように、搬送ロボット１１は、旋回軸１１１の回転角θをsin−１((Ｘａ+Δｘ)／ｒａ)に変化させ、搬送ロボット１１を走行軸上でＹ方向に(Ｙａ+Δｙ)−ｒａcosθだけ移動することで偏心補正が完了する。
【００３５】
図５は、ウェーハ搬送装置１内における簡易型アライメント装置１３の設置位置を示す図である。図５に示すように、ウェーハ搬送装置１において、搬送ロボット１１が旋回軸１１１を中心に回転し、走行レール１２上を移動する際の稼動領域２１の旋回半径を距離Ｒｂとし、ウェーハ１６の半径をＲｗとしたとき、ウェーハ１６と搬送ロボット１１との干渉を回避するため簡易型アライメント装置１３の設置位置は、旋回半径Ｒｂにウェーハの半径Ｒｗを加算した距離となる必要がある。また、従来のウェーハ搬送装置では、簡易型アライメント装置１２の回転中心１３３と搬送ロボット１１の旋回軸１１１は同一直線上に存在させる必要があった。
【００３６】
本実施形態のウェーハの偏心補正方法によれば、ウェーハ偏心量補正動作に用いる駆動軸を走行軸、旋回軸１１１、アーム軸１１２ｃ（アーム部１１２の伸縮量）から２つ選択してウェーハ１６の偏心補正動作を実行するので、旋回軸１１１と簡易型アライメント装置１３の回転中心１３３とを同一直線上に（走行レール１２の延長線上に）設置する必要がなくなる。そのため、搬送ロボット１１の稼動領域と干渉しない領域であれば搬送装置内のどの位置にでも設置可能となり、搬送ロボット１１の走行軸方向（長手方向）における装置内壁間の距離Ｌ１を短縮することができる。すなわち、ウェーハ搬送装置１を小型化することができる（装置の設置面積を小さくすることができる）。
【実施例２】
【００３７】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、アーム軸１１２ｃを用いた偏心補正方法（ステップ２０４）を示す図である。図６（ａ）に示すように、搬送ロボットを中心にしたＸＹ座標を定義し（Ｘ軸は走行軸と垂直、Ｙ軸は走行軸と平行）、搬送ロボット１１の座標を（Ｘ０，Ｙ０）、簡易型アライメント装置１３のウェーハ保持用チャック１３１の中心１３３の座標を（Ｘａ，Ｙａ）とする。
【００３８】
アーム部１１２は、この２点の座標を結ぶ直線距離ｒａだけ延伸する。このとき、旋回軸１１１はＹ軸から角度θ回転した状態にあり、ハンド１１３は、角度θでウェーハ保持用チャック１３１方向に進入し、ウェーハ１６をウェーハ保持用チャック１３１の中心（Ｘａ，Ｘａ）に載置する。ウェーハ１６の載置後、図３のステップ１０２でウェーハ保持用チャック１３１からの偏心量が算出され、偏心量のＸ成分はΔｘ、Ｙ成分はΔｙである。
【００３９】
搬送ロボット１１が、旋回軸１１１の角度θを一定にしたまま、ハンド１１３の中心１１４をウェーハ１６の中心１３４（座標（Ｘａ+Δｘ，Ｙａ+Δｙ））に移動させるため、補正量演算手段が搬送ロボットの移動量とアーム部１１２の伸縮量（アーム軸１１２ｃの回転角度）を演算する。この演算結果に基づき、図６（ｂ）に示すように、搬送ロボット１１は、旋回軸１１１の角度θを一定に保持したまま、旋回軸の回転しているアーム部１１２の伸びを（Ｘａ+Δｘ）／sinθに変化させ、搬送ロボットを走行軸上でＹ方向に（Ｙａ+Δｙ）−((Ｘａ+Δｘ)／sinθ)だけ移動することで偏心補正が完了する。
【符号の説明】
【００４０】
１  ウェーハ搬送装置
１１  ウェーハ搬送ロボット
１２  走行レール
１３  簡易型アライメント装置
１６  ウェーハ
１１１  旋回軸
１１２  アーム部
１１３  ハンド
【図１】
2010199478.tif 000003
【図２】
2010199478.tif 000004
【図３】
2010199478.tif 000005
【図４】
2010199478.tif 000006
【図５】
2010199478.tif 000007
【図６】
2010199478.tif 000008