(57)【要約】【課題】  搬送する物体を高精度にアライメントして、アライメントした状態を維持しながらステージに搬送することが可能な簡単な構成の搬送システムの実現。【解決手段】  複数の位置マークを有する物体1を搬送する搬送システムであって、物体1を保持する保持手段13を有し、物体を保持した状態で回転して搬送する搬送アーム10と、物体を受取って保持するステージ20と、搬送アームに保持された物体1の複数の位置マークを検出し、物体の基準位置及び基準方位からのずれを検出する物体位置ずれ検出手段と、ステージ20が所定の位置及び方位で物体を受取るように検出したずれ応じて受け渡し時の物体の方位及びステージの位置を制御すると共に受け渡し時に物体が保持手段13とステージ20の少なくとも一方に常に保持されるように制御する制御手段とを備える。【選択図】      図２
2005093901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の位置マークを有する物体を搬送する搬送システムであって、
回転軸を中心として回転可能で、前記物体を保持する保持手段を有し、前記物体を保持した状態で回転して搬送する搬送アームと、
少なくとも２軸方向に移動可能で、前記物体を受取って保持するステージと、
前記搬送アームに保持された前記物体の前記複数の位置マークを検出し、前記搬送アームに保持された前記物体の基準位置及び基準方位からのずれを検出する物体位置ずれ検出手段と、
前記ステージが所定の位置及び方位で前記物体を受取るように、前記物体位置ずれ検出手段の検出したずれに応じて、受け渡し時の前記物体の方位及び前記ステージの位置を制御すると共に、受け渡し時に前記物体が前記搬送アームの前記保持手段と前記ステージの少なくとも一方に常に保持されるように制御する制御手段とを備えることを特徴とする搬送システム。
【請求項２】
前記搬送アームは、１軸回転アームであり、
前記制御手段は、前記物体位置ずれ検出手段の検出した前記物体の方位のずれ分だけ前記１軸回転アームの回転位置を補正することにより、受け渡し時の前記物体の方位を補正し、前記物体位置ずれ検出手段の検出した前記物体の位置ずれに前記１軸回転アームの回転位置の補正による位置ずれ量を加えた分だけ前記ステージの位置を補正するように制御する請求項１に記載の搬送システム。
【請求項３】
前記搬送アームは、１軸回転アームと、該１軸回転アームの先端に設けられた保持した前記物体を少量回転する回転機構で構成され、
前記制御手段は、前記回転機構の回転位置を、前記物体位置ずれ検出手段の検出した前記物体の方位のずれ分だけ補正することにより、受け渡し時の前記物体の方位を補正し、前記物体位置ずれ検出手段の検出した前記物体の位置ずれに前記回転機構の回転位置の補正による位置ずれ量を加えた分だけ前記ステージの位置を補正するように制御する請求項１に記載の搬送システム。
【請求項４】
前記物体位置ずれ検出手段は、前記物体の表面の前記複数の位置マークの光学像を捕らえる光検出器であり、前記物体が前記搬送アームにより回転される時に、前記複数の位置マークが前記光検出器の検出範囲を通過するように配置されており、
前記光検出器は、各位置マークが前記光検出器の検出範囲内に位置するように前記搬送アームを回転した状態で各位置マークの位置を検出する請求項１に記載の搬送システム。
【請求項５】
前記物体位置ずれ検出手段は、前記物体の表面の前記複数の位置マークの光学像を捕らえる複数の光検出器であり、
前記複数の光検出器は、前記物体が前記搬送アームにより回転される時に、前記複数の位置マークが対応する前記複数の光検出器の検出範囲を通過するように配置されており、
各光検出器は、各位置マークが前記光検出器の検出範囲を通過する時に各位置マークの位置を検出する請求項１に記載の搬送システム。
【請求項６】
前記物体位置ずれ検出手段は、前記物体の表面の前記複数の位置マークの光学像を捕らえる光検出器と、前記光検出器を移動する移動手段とを備え、
前記光検出器は、各位置マークが前記光検出器の検出範囲内にある時に各位置マークの位置を検出する請求項１に記載の搬送システム。
【請求項７】
前記光検出器が各位置マークの位置を検出する時の、前記搬送アームの回転位置を検出するアーム回転位置検出手段を更に備え、
前記物体位置ずれ検出手段は、前記光検出器の検出した前記複数の位置マークの位置と前記アーム回転位置検出手段の検出した前記搬送アームの回転位置から、前記物体の基準位置及び基準方位からのずれを検出する請求項３から６のいずれか１項に記載の搬送システム。
【請求項８】
前記ステージに前記物体を受け渡す時に前記搬送アームが位置する近傍で、前記搬送アームの回転位置を検出する別のアーム回転位置検出手段を備え、
前記制御手段は、前記別のアーム回転位置検出手段の検出した前記搬送アームの回転位置から、前記ステージに前記物体を受け渡す時の前記搬送アームの回転位置をフィードバック制御する請求項７に記載の搬送システム。
【請求項９】
前記アーム回転位置検出手段は、前記搬送アームに設けられた回転位置を示すスケールと、前記光検出器が各位置マークの位置を検出する時に前記スケールを検出するように配置された回転位置検出器とを備える請求項７又は８に記載の搬送システム。
【請求項１０】
表面に複数の位置マークを有する物体の搬送方法であって、
前記物体を搬送アームに保持した状態で、前記複数の位置マークを検出し、前記搬送アームに保持された前記物体の基準位置及び基準方位からのずれを検出し、
前記物体をステージに受け渡す時に、前記ステージが所定の位置及び方位で前記物体を受取るように、検出したずれ応じて前記物体の方位及び前記ステージの位置を補正し、
前記物体が前記搬送アームと前記ステージの少なくとも一方に常に保持されるようにして受け渡すことを特徴とする搬送方法。
【請求項１１】
前記搬送アームは、１軸回転アームであり、
検出した前記物体の方位のずれ分だけ前記１軸回転アームの回転位置を補正することにより、受け渡し時の前記物体の方位を補正し、
検出した前記物体の位置ずれに前記１軸回転アームの回転位置の補正による位置ずれ量を加えた分だけ前記ステージの位置を補正する請求項１０に記載の搬送方法。
【請求項１２】
前記搬送アームは、１軸回転アームと、該１軸回転アームの先端に設けられた保持した前記物体を少量回転する回転機構で構成され、
回転機構の回転位置を、検出した前記物体の方位のずれ分だけ補正することにより、受け渡し時の前記物体の方位を補正し、
検出した前記物体の位置ずれに前記回転機構の回転位置の補正による位置ずれ量を加えた分だけ前記ステージの位置を補正する請求項１０に記載の搬送方法。
【請求項１３】
前記複数の位置マークの位置を検出する時に、前記搬送アームの回転位置を更に検出し、
検出した前記複数の位置マークの位置と前記搬送アームの回転位置から、前記物体の基準位置及び基準方位からのずれを検出する請求項１１又は１２に記載の搬送方法。
【請求項１４】
前記ステージに前記物体を受け渡す時に前記搬送アームが位置する近傍で、前記搬送アームの回転位置を更に検出し、
受け渡す時の前記搬送アームの回転位置から、前記ステージに前記物体を受け渡す時の前記搬送アームの回転位置をフィードバック制御して補正する請求項１３に記載の搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハなどの物体を搬送する搬送システム及び搬送方法に関し、特に物体の精密なアライメントをした上でアライメントした状態を正確に維持して受け渡す搬送システム及び搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の物体を搬送する搬送システムが広く使用されている。搬送する物体に応じて各種の搬送方法が用いられるが、その１つに搬送アームの先端に物体を保持（チャック）するチャック機構を設け、所定の受取位置で物体をチャックした後、搬送アームを回転して所定の受渡位置にあるステージまで物体を搬送する搬送システムが各種の製造工程で広く使用されている。本発明のこのような搬送アームを使用する搬送システム及び搬送方法に関する。特に、半導体製造装置では、ウエハ（物体）を搬送するのに上記のような搬送アームを使用することが多く、ステージは非常に高い位置精度及び方位精度が要求され、しかも高いスループットが要求されるので、搬送時間も短いことが要求される。ここでは、半導体製造装置で使用される搬送システムを例として説明を行う。
【０００３】
ステージに搬送されたウエハやマスクなどの物体は、各種の目的に使用されたり各種の処理が施されるが、そのためには搬送された物体の位置及び回転位置（方位）などを検出して物体が所望の位置及び方位になるように調整する必要がある。そのため、ステージは少なくともＸ軸とＹ軸の２軸方向に移動可能であるとともに、載置面を回転する回転機構を有する。
【０００４】
ステージには各種の機能を設ける必要があり、これに更に回転機構を設けると構成が複雑になるため非常に高価になるという問題がある。そこで、特開平１０−６４９７８号公報は、回転装置を別に設け、物体（被測定物）を回転装置上に載置して被測定物の位置及び方位を検出し、回転して方位を調整した被測定物を搬送アームが受取り、検出した被測定物の位置に応じてステージの受取位置を調整して搬送アームから被測定物を受取るアライメント装置を開示している。
更にこの特許文献は、回転装置上に載置された被測定物（物体）上のマークを検出して被測定物物体の位置及び方位を検出することを開示している。
【０００５】
半導体製造工程で使用するステージは、非常に精密な位置及び回転精度を有することが要求される。広い回転範囲について精密な回転精度を有する機構は非常に高価になる。そこで、非常に高精度ではあるが回転範囲の狭い精密回転機構と、回転範囲は大きいが回転精度が比較的低い粗動回転機構とを組み合わせることが行われる。ここで、搬送される物体の位置及び方位があらかじめ調整されて所定の誤差範囲内にあるのであれば、粗動回転機構を省略することが可能になり、その分ステージのコストを低減できる。また、搬送される物体の位置及び方位の誤差が大きいと、精密に物体の位置及び方位を検出して補正するのに要する時間が長くなるが、搬送される物体の位置及び方位があらかじめ調整されて所定の誤差範囲内にあるのであれば、これに要する時間を短縮でき、スループットを向上させることができる。いずれにしろ、物体はアライメントされた状態でステージに搬送されることが望ましい。
【０００６】
特開平１０−６４９７８号公報に開示された構成によれば、被測定物をアライメントされた状態でステージに搬送することが可能であるが、別に回転装置を設ける必要があり、その分スペースが大きくなり、システム全体のコストが高くなるという問題がある。このような問題を解決するため、特開２００２−２７０６７２号公報及び特開平１０−３３５４１０号公報は、多軸（３軸）回転アームを使用して、搬送する物体（ウエハ）を保持した状態でウエハの中心位置及びオリエンテーションフラット（オリフラ）を検出して、ウエハのアライメントを行った状態で受け渡す構成を開示している。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−６４９７８号公報（全体）
【特許文献２】特開２００２−２７０６７２号公報（全体）
【特許文献３】特開平１０−３３５４１０号公報（全体）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、半導体集積回路の高集積化のニーズに伴い、回路パターンの一層の微細化が要望されており、それに応じてステージの位置精度及び方位精度の一層の向上が求められているが、これによるスループットの低下及びコスト増加は容認されず、スループット及びコストについても一層の向上が求められている。
上記のように、ステージの位置精度及び方位精度の向上をスループットの低下及びコストの増加を伴わずに実現するためには、物体がステージに搬送される段階で物体のアライメント精度を向上させる必要がある。
【０００９】
ステージに搬送される物体のアライメント精度を向上させる上で重要なことは、アライメント精度を軸ブレなども含めた搬送アームの回転精度以上にはできないことである。上記の特開２００２−２７０６７２号公報及び特開平１０−３３５４１０号公報に開示された構成では、多軸（３軸）搬送アームを使用しているが、開示された多軸搬送アームの場合、各軸の誤差が相乗的に影響するため、高い位置精度及び方位精度を得るのが難しいという問題がある。従って、上記の特許文献に開示されたような多軸搬送アームを使用する場合、ウエハ（物体）の中心とオリフラは容易に検出できるが、十分な高精度でアライメントしたウエハを受け渡すのは難しいという問題がある。
【００１０】
ウエハの露光装置や検査装置では、ウエハの中心位置とオリフラ位置の検出精度では十分な位置決め処理は難しく、ウエハに形成された位置マークを検出して位置決め処理を行う必要がある。従って、特開２００２−２７０６７２号公報及び特開平１０−３３５４１０号公報に開示された構成は、あまり高精度でないアライメントを行うための構成であり、より高精度のアライメントを行うためには使用できない。
【００１１】
一方、特開平１０−６４９７８号公報に開示された構成では、１軸搬送アームを使用しており、搬送アームによる誤差は多軸の場合に比べて非常に小さい。また、この構成では、被測定物上の位置マークを検出して位置ずれ及び方位ずれを検出しており、ウエハの中心位置とオリフラを検出する場合に比べてはるかに高精度の位置決めが可能である。
【００１２】
しかし、特開平１０−６４９７８号公報は、回転装置で方位が調整された被測定物を１軸搬送アームを使用してステージに搬送すると記載されているだけで、具体的動作及び構成を記載していない。公知技術から考えて、１軸搬送アームの先端には被測定物をチャックする手段が設けられていると思われるが、回転装置のチャック機構の有無については何ら記載されていない。また、回転装置、１軸搬送アーム及びステージがそれぞれチャック機構を有するとしても受渡時のチャック機構の動作については記載されていない。
【００１３】
検出又は補正された物体の位置及び方位を維持するには、物体がいずれかの装置にチャックされていることが必要である。一方の装置から他方の装置に物体を受け渡す時、一方の装置がチャックを解除した後に、他方の装置がチャックする場合、物体は一旦いずれの装置にもチャックされない状態になり、他方の装置がチャックする場合位置ずれや方位ずれが発生する。このずれはそれほど大きくなることはないと考えられるが、高精度のアライメントを行う場合には無視できない。たとえ物体を高精度にアライメントしても、ステージへの受渡時にいずれにもチャックされない状態を生じると、ステージが物体をチャックする時にずれを生じてアライメント精度が低下する。
【００１４】
上記のように、特開平１０−６４９７８号公報は、チャク機構についての記載がなく、被測定物の受渡時のチャック機構の動作に関しても記載していない。更に、特開２００２−２７０６７２号公報は、３軸搬送アームの先端及びステージに相当するハンドにチャック機構を有することを記載しているが、ウエハの受渡時のチャック機構の動作に関しては記載していない。更に、特開平１０−３３５４１０号公報は、３軸搬送アームの先端がウエハを保持可能であることは記載しているが、測定テーブルのチャック機構についは記載しておらず、３軸搬送アームと測定テーブルのウエハの受渡時の動作については記載していない。更に、特開平１０−３３５４１０号公報は、アライメントを行ったウエハの搬送先のステージについては記載しておらず、ステージとのウエハの受渡については記載していない。
以上のように、前述の特許文献は、いずれも物体の受渡時のチャック動作については記載していない。
【００１５】
本発明は、高精度にアライメントした物体を高精度のアライメント状態を維持したまま搬送できる高スループット及び低コストの搬送システム及び搬送方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を実現するため、本発明の搬送システム及び搬送方法は、搬送する物体を固定して保持する保持手段を有する回転搬送アームを使用し、回転搬送アームに保持された物体の複数の位置マークを検出することにより基準位置及び基準方位からのずれを検出し、ステージが所定の位置及び方位で物体を受取るように、検出したずれ応じて、受け渡し時の物体の方位及びステージの位置を制御すると共に、受け渡し時に物体が搬送アームの保持手段とステージの少なくとも一方に常に保持されるように制御することを特徴とする。
【００１７】
すなわち、本発明の搬送システムは、表面に複数の位置マークを有する物体を搬送する搬送システムであって、回転軸を中心として回転可能で、前記物体を保持する保持手段を有し、前記物体を保持した状態で回転して搬送する搬送アームと、少なくとも２軸方向に移動可能で、前記物体を受取って固定するステージと、前記搬送アームに保持された前記物体の前記複数の位置マークを検出し、前記搬送アームに保持された前記物体の基準位置及び基準方位からのずれを検出する物体位置ずれ検出手段と、前記ステージが所定の位置及び方位で前記物体を受取るように、前記物体位置ずれ検出手段の検出したずれ応じて、受け渡し時の前記物体の方位及び前記ステージの位置を制御すると共に、受け渡し時に前記物体が前記搬送アームの前記保持手段と前記ステージの少なくとも一方に常に保持されるように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、回転搬送アームに保持された物体の複数の位置マークを検出することにより基準位置及び基準方位からのずれを検出するので、物体の位置ずれ及び方位ずれを高精度に検出可能であり、ステージが所定の位置及び方位で物体を受取るように、検出したずれ応じて、受け渡し時の物体の方位及びステージの位置を制御するので、回転搬送アームとステージでアライメントが行え、構成が簡単であり、更に、受け渡し時に物体が搬送アームの保持手段とステージの少なくとも一方に常に保持されるように制御するので、高精度にアライメントされた物体をそのままの精度で受け渡すことができる。
【００１９】
高い搬送精度を実現するために、搬送アームは１軸回転アームを使用することが望ましく、その場合検出した物体の方位のずれ分だけ１軸回転アームの回転位置を補正して受け渡し時の物体の方位を補正し、検出した前記物体の位置ずれにこの１軸回転アームの回転位置の補正による位置ずれ量を加えた分だけステージの位置を補正する。これにより、１軸回転アームと回転機構のないステージを使用して物体の位置ずれと方位ずれの両方を補正するアライメントをした状態で物体をステージに受け渡せる。
【００２０】
図１は、この動作を説明する図である。図示のように、軸１１を中心にして回転する１軸回転アーム１０の先端部材１２に、物体（ウエハまたはマスクなど）１を固定して保持する保持手段１３が設けられている。この搬送システムは、物体１を保持手段１３に保持して１軸回転アーム１０を回転してステージ２０に受け渡す。物体１を保持した状態で、物体１上の図示していない位置マークを検出して、保持された状態の物体１の基準位置からのずれΔＸ、ΔＹ及び基準方位からのずれΔθを検出する。そして、１軸回転アーム１０を正規の受渡位置からΔθの分だけずらした位置に回転する。これにより物体１のステージ２０に対する方位は正規の方位になる。その上で、ΔＸ、ΔＹに、軸回転アーム１０の回転位置をΔθだけずらすことによるずれを加えた分だけステージ２０を正規の受渡位置より移動させて物体１を受取ることにより、物体１はステージ２０の所定の位置に所定の方位で保持されることになる。
【００２１】
高い搬送精度を実現するためには、搬送アームは１軸回転アームを使用することが要求されるが、１軸回転アームの先端に物体を少量回転する回転機構を設けて、検出した物体の方位のずれ分だけ回転機構の回転位置を補正して受け渡し時の物体の方位を補正するようにしてもよい。この場合、検出した物体の位置ずれに回転機構の回転位置の補正による位置ずれ量を加えた分だけステージの位置を補正する必要がある。
【００２２】
回転機構を設けることにより、１軸回転アームのみを使用する場合に比べて搬送アームによる搬送精度は低下するが、回転機構の回転量は少量であるので、たとえ２軸でも精度低下は少なく、また回転量が小さいので非常に高精度の回転機構を使用できるので、搬送精度低下を非常に小さくできる。
【００２３】
物体表面の位置マークは非接触で検出することが要求される場合がほとんどであり、その場合には光検出器で位置マークの光学像を捕らえる。また、搬送アームに保持された物体の位置ずれと方位ずれを高精度に検出するには、物体表面に離れて設けられた２つ以上の位置マークの位置を検出することが望ましい。光検出器は視野が限られており、１個の光検出器で離れた２つ以上の位置マークを検出するには、物体が搬送アームにより回転される時に、複数の位置マークがこの光検出器の視野内を通過するように配置する。この場合、位置マークが光検出器の視野内に入る位置で搬送アームを一時的に停止する。また、そのような配置が難しい場合には、光検出器を移動する移動手段を設けて、各位置マークが光検出器の視野内に入るように光検出器を移動するようにしてもよい。
更に、複数の光検出器を設けて、複数の位置マークを検出するようにしてもよい。
【００２４】
搬送アームは高精度の回転位置制御が可能なものを使用することが必要であるが、その場合でも、搬送アームの回転位置を検出するアーム回転位置検出手段を更に設けて、光検出器が各位置マークの位置を検出する時の搬送アームの回転位置を検出し、搬送アームの回転位置の誤差の影響を除くように補正することが望ましい。更に、ステージに物体を受け渡す時の搬送アームの回転位置を検出してフィードバック制御することにより、搬送アームの回転位置の誤差によるずれを除くことが望ましい。
搬送アームの回転位置を検出するには、搬送アームに回転位置を示すスケールを設け、光検出器で位置マークの位置を検出する時に、スケールを検出するようにする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、簡単な構成で、高精度にアライメントした物体を高精度のアライメント状態を維持してステージに搬送することが可能である。これにより、ステージの構成を簡単にして低コスト化が図れると共に、搬送された物体のアライメントが高精度であるので、ステージでのアライメント動作に要する時間を短縮でき、スループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図２と図３は、本発明の第１実施例の搬送システムの全体構成を示す図であり、図２は上面図であり、図３は側断面図である。この搬送システムは、大気圧中で準備されたウエハ１をロードロック室中に設けられた受取部３０に搬送し、ロードロック室を大気圧状態から真空状態に変化させた後、ロードロック室のゲートを開いて受取部３０から露光室内のステージ２０に搬送するシステムであり、ウエハ１をステージ２０に高精度にアライメントされた状態で保持することが要求される。図２において、実線の搬送アームは受取部３０にあるウエハ１を保持した状態を示し、破線の搬送アームはウエハ１をステージ３０に受け渡す状態を示す。ステージ２０は、３軸方向の平行移動と３軸の回りの回転が可能であるが、各回転の範囲は狭く、搬送されるウエハは方位がこの範囲内に入るように高精度でアライメントされていることが必要である。また、高精度でアライメントされていれば従来ステージで行っていたアライメントのかなりの部分を省略できるので、スループットが向上する。
【００２７】
また、受取部３０で受取るウエハ１は、ウエハの外径及びノッチ（又はオリフラ）に基づくある程度の精度でのアライメントが行われており、そのアライメント状態で受取部３０に固定されているとする。これにより、ウエハ１上の位置マークを検出するＣＣＤカメラの視野を狭くできるので位置マークの高精度の検出が可能になり、位置マーク検出に要する時間も短縮でき、更にウエハ１の基準方位からのずれが小さいのでアームの回転範囲及びステージの移動範囲を小さくできる。
【００２８】
図２に示すように、搬送アーム１０は、Ｌ字形の形状を有し、一方の端は回転軸１１に係止されている。回転軸１１は、非常な高分解能で回転角度が制御可能であり、搬送アーム１０は高精度で回転位置が制御可能である。また、回転軸１１は軸方向に移動可能であり、これに応じて搬送アーム１０も上下方向に移動可能である。搬送アーム１０の他方の端には円形のウエハ１を保持するための先端部材１２が設けられ、先端部材１２の３箇所に保持部材１３が設けられている。搬送アーム１０の上には、搬送アームの回転位置を高精度に検出するためのスケール１５が設けられている。
【００２９】
参照番号４１は、ウエハ１上に形成された位置マークを検出する位置マーク検出用ＴＶカメラであり、ウエハ１を搬送アーム１０に保持して回転した時に、ウエハ１上の２個の位置マークが位置マーク検出用ＴＶカメラ４１の視野内を通過するような位置に設置されている。
参照番号４５と４６はスケール１５を検出するためのスケール検出用ＴＶカメラであり、スケール検出用ＴＶカメラ４５は、位置マーク検出用ＴＶカメラ４１が２個の位置マークをそれぞれ検出する時に、スケール１５がスケール検出用ＴＶカメラ４５の視野内に入るように設置されており、このようなことが可能であるように、ある長さを有するスケール１５が使用される。
【００３０】
スケール検出用ＴＶカメラ４６は、搬送アーム１０がウエハ１をステージ２０に受け渡す時に、すなわち図でウエハ、搬送アーム及びスケールが１’、１０’及び１５’で示したように位置する時、スケールがスケール検出用ＴＶカメラ４６の視野内に入るように設置されている。
以上の３台のＴＶカメラは、図３に示すように、ロードロック室の外部に設けられ、ロードロック室の筐体５に設けられた観察窓（図示せず）を通してスケールを検出するように構成されている。
この他に、各部の制御を行い、位置マークやスケールの検出処理及び補正演算を行うコンピュータで構成される制御部が設けられている。このための構成は広く知られているので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３１】
図４は、先端部材１２と保持部材１３、及びステージ２０と受取部３０の部分の形状と、ウエハを受け渡す時の動作を説明する図である。図４の（Ａ）に示すように、先端部材１２は円形のウエハ１の半分に対応した形状を有しており、３箇所に保持部材１３が設けられている。保持部材１３は、ここでは真空状態で使用するために静電チャックを使用するが、大気圧中で使用する搬送システムであれば真空吸着機構も使用できる。
ステージ２０と受取部３０は、実際には形状は異なるが、ウエハの受け渡し動作のための構造は基本的には同じなので、共通に示している。図４の（Ｂ）に示すように、ステージ２０と受取部３０の上面の右側の部分は、ウエハ１の半径より少し小さい半径より外側の部分２４が切り欠かれている。保持部材１３は、この切り欠かれた部分２４でウエハ１の下面に接触する。切り欠かれた部分より若干小さい半径の円形部分２２には、静電チャックが設けられている。
【００３２】
保持部材１３が受取部３０に静電チャックされているウエハ１を受け取る時には、図４の（Ｃ）に示すように、搬送アームを右側に回転して、先端部材１２がウエハ１の右側に位置し、降下しても保持部材１３がウエハに接触しない位置まで移動し、保持部材１３が一旦ウエハの下になる位置まで降下する。その後、図４の（Ａ）に示すような位置まで搬送アームを左側に回転した後、搬送アーム１０を上昇させて保持部材１３がウエハ１の下面に接触する位置で停止する。そして、保持部材１３の静電チャックを起動してウエハ１を保持部材１３にチャックし、その後受取部３０の静電チャックを解除する。その後、搬送アーム１０を回転しても保持部材１３が受取部３０に接触しない位置まで上昇させる。
【００３３】
保持部材１３に保持したウエハ１をステージ２０に受け渡す時には、搬送アームを受け渡し位置まで回転して、ウエハ１がステージ２０に接触するまで降下させる。そして、ステージ２０の静電チャックを動作させてウエハ１をステージ２０にチャックした後、保持部材１３の静電チャックを解除する。その後、搬送アームを若干降下させて保持部材１３がウエハ１の裏面に接触しないようにした後、搬送アームを逆方向に回転する。以上ウエハの受け渡し時の動作である。
【００３４】
図６は、第１実施例において、受取部３０に保持されたウエハ１をステージ２０に搬送する場合も動作を説明するフローチャートであり、図６はこの動作途中における状態変化を示す図である。
ステップ１０１では、図４を参照して説明した手順で受取部３０に保持されたウエハ１を搬送アーム１０の保持部材１３に保持する。図６の（Ａ）は、この搬送アーム１０がウエハ１を受け取った状態を示す。
ステップ１０２では、ウエハ１上に設けられた第１の位置マークが位置マーク検出用ＴＶカメラ４１の視野内に入る位置まで搬送アーム１０を回転する。図６の（Ｂ）はこの状態を示し、図示のようにスケール１５がスケール検出用ＴＶカメラ４５の視野内に入っている。
【００３５】
ステップ１０３では、位置マーク検出用ＴＶカメラ４１のカメラ座標における第１位置マークの位置を検出する。この検出は公知の画像処理手法を使用して行われる。
更にステップ１０４では、スケール検出用ＴＶカメラ４５がスケール１５を検出し、スケール検出用ＴＶカメラ４５のカメラ座標におけるスケール１５を検出して搬送アームの角度を求める。
【００３６】
検出した位置マーク検出用ＴＶカメラ４１のカメラ座標における第１位置マークの位置を座標変換して、搬送システムのグローバル座標における第１位置マークの位置を算出する。前述のように、回転軸１１は非常な高分解能で回転角度が制御可能であるが、その誤差の影響を更に低減するため、ここではスケール検出用ＴＶカメラ４５が検出したスケール１５の位置で補正を行う。但し、回転軸１１の回転位置精度が十分であれば、スケール検出用ＴＶカメラ４５が検出したスケール１５の位置を利用しての補正は必要でない。
【００３７】
ステップ１０５では、ウエハ１上に設けられた第２の位置マークが位置マーク検出用ＴＶカメラ４１の視野内に入る位置まで搬送アーム１０を回転する。図６の（Ｃ）はこの状態を示し、図示のようにスケール１５がスケール検出用ＴＶカメラ４５の視野内に入っている。スケール１５は、図６の（Ｂ）と（Ｃ）の両方の状態でスケール検出用ＴＶカメラ４５の視野内に入ることが必要であるので、図示のような長さを有する。
【００３８】
ステップ１０６では、位置マーク検出用ＴＶカメラ４１が第２位置マークの位置を検出し、ステップ１０７で、スケール検出用ＴＶカメラ４５がスケール１５を検出し、搬送アームの角度を検出する。
以上のようにして、第１及び第２位置マークの位置及びそれらを検出した時の搬送アームの角度が検出される。
【００３９】
ステップ１０８では、これらの検出値に基づいて、搬送アームに保持されたウエハ１の基準位置からのずれΔＸ、ΔＹ及び基準方位からのずれΔθを算出し、図１で説明した手法を使用して、Δθをステージ２０にウエハ１を受け渡す時の搬送アームの回転角度の補正値とし、更にΔＸ及びΔＹに搬送アームの回転角度をΔθだけ補正することによる位置ずれ分を加算して受渡位置におけるステージ２０の位置の補正値を算出する。
【００４０】
ステップ１０９では、ステージ２０及び搬送アーム１０を基準の受渡位置から上記の補正値分補正した受渡位置に移動する。図６の（Ｄ）はこの状態を示す。
回転軸１１の回転位置精度が十分であれば、このままステップ１１１に進んでウエハ１をステージ２０に受け渡すことも可能であるが、ここでは、ステップ１１０で、スケール検出用ＴＶカメラ４６がスケール１５を検出して、搬送アーム１０が補正した受渡位置の回転角度になるようにフィードバック制御を行い、搬送アーム１０の回転位置を正確に制御する。
ステップ１１１では、図４で説明した手法を使用してウエハ１をステージ２０に受け渡す。
【００４１】
以上説明したように、第１実施例の搬送システムでは、搬送アームに保持したウエハの上に設けられた複数の位置マークを検出するので、ウエハの位置ずれ及び方位ずれを高精度に検出できる。そして、搬送アームからステージに受け渡す時にはウエハが搬送アームとステージのいずれかに保持された状態で受け渡し、検出した位置ずれ及び方位ずれの分だけ搬送アームの回転位置及びステージの位置を補正して受け渡すので、検出したずれを正確に補正して受け渡すことができる。また、搬送アームは１軸回転アームであるので高精度の回転位置制御が可能である上、スケールの読み取りによる補正も行うので、高精度の搬送が可能である。これにより、ウエハを受け取った後のステージにおけるウエハの位置及び方位の補正に要する時間を短縮でき、搬送システムにおける上記の処理はステージを使用した処理が行われている間に行えばよいので、ステージを使用した処理におけるスループットが改善される。
【００４２】
また、第１実施例の搬送システムでは、１軸回転搬送アームを使用しているので低コストであり、ステージの回転機構も簡単な構成にでき、しかも別にウエハの回転装置を設ける必要がないので、全体を低コストにできる。
【００４３】
図７は、本発明の第２実施例の搬送アーム１０の先端部材１２の構造を示す図である。第２実施例の搬送システムの他の部分は、第１実施例と同じである。図７に示すように、先端部材１２は、搬送アーム１０に設けられた軸５１に回転可能に係止されている。先端部材１２の一部１４と搬送アーム１０に設けられた部材５２の間にピエゾ素子５３が設けられており、ピエゾ素子５３を駆動することにより先端部材１２が軸５１の回りを微小量回転する。この先端部材１２の回転機構は、ピエゾ素子５３を使用するため、回転範囲が非常に小さいが、回転精度は非常に高精度にできる。
【００４４】
第２実施例の搬送システムでウエハを受取部３０からステージ２０に搬送する場合の動作は、図５で説明した第１実施例の動作と類似しており、ステップ１０８と１０９のみが異なる。第２実施例の搬送システムでは、ステップ１０１から１０７の動作を行った後、先端部材１２を回転機構により検出したウエハの方位のずれΔθ分だけ回転する。そして、検出したΔXとΔYに先端部材１２をΔθ分だけ回転することによるずれを加算してステージの受渡位置の補正量を算出する。そして、ステージをこの補正量分だけ補正した受渡位置に移動し、搬送アームを基準の回転位置になるようにフィードバック制御して回転した後、ウエハの受渡を行う。
【００４５】
第１実施例では、搬送アームを回転した時に第１及び第２位置マークが順次位置マーク検出用ＴＶカメラ４１の視野を通過するように設定したが、第１及び第２位置マークを異なる位置マーク検出用ＴＶカメラで同時に検出することも可能である。本発明の第３実施例は、２個の位置マーク検出用ＴＶカメラを使用する。第３実施例における他の構成は、第１実施例と同じである。
【００４６】
図８は、本発明の第３実施例の搬送システムにおける搬送アーム及び位置マーク検出用ＴＶカメラなどの配置を示す図である。図示で破線で示すように、第１及び第２位置マーク検出用ＴＶカメラ４１、４２が搬送アーム１０によりウエハ１が回転された時に、ウエハ１上の第１及び第２位置マークが第１及び第２位置マーク検出用ＴＶカメラ４１、４２の視野内に同時に入るように配置されている。この時、スケール１５がスケール検出用ＴＶカメラ４５の視野内に入る。そして、第１及び第２位置マークの位置が同時に検出され、それと同時にスケール１５が検出されて搬送アーム１０の回転位置が検出される。すなわち、第３実施例では、第１実施例のステップ１０５から１０７がステップ１０２から１０４と同時に実行される。スケール検出用ＴＶカメラ４５はスケール１５をこの時だけ検出すればよいので、スケール１５は第１実施例ほど大きい必要はない。
【００４７】
図９は、本発明の第４実施例の搬送システムにおける搬送アーム及び位置マーク検出用ＴＶカメラなどの配置を示す図である。第４実施例の搬送システムは、第３実施例において、２個の位置マーク検出用ＴＶカメラを設ける替わりに、位置マーク検出用ＴＶカメラ４１を図８の第２位置マーク検出用ＴＶカメラ４２の位置４１’に移動する移動機構４３を設け、参照番号４１で示す位置にある位置マーク検出用ＴＶカメラ４１で第１位置マークを検出した後、移動機構４３により位置４１’に移動して第２位置マークを検出する。他は第３実施例と同じである。
【００４８】
以上本発明の実施例を説明したが、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。例えば、上記の実施例では、ウエハを搬送する例を示すが、レチクルやマスクなどどのような物体を搬送する場合にも適用可能である。
また、上記の実施例では、ウエハの裏面を保持部材で静電チャックしたが、例えば、ウエハのエッジをクランプして保持する機構を使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で、物体を高精度にアライメントして、アライメントした状態を維持しながらステージに搬送することが可能であるので、ステージにおけるアライメント時間を短縮して、この搬送システムが使用される装置全体のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の搬送システム及び方法において、位置と方位を補正して受け渡す原理を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施例の搬送システムの全体構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施例の搬送システムの全体構成を示す側断面図である。
【図４】第１実施例の搬送システムの搬送アームの先端部材及び保持部材と、ステージ又は受取部の構成を示す図である。
【図５】第１実施例における搬送動作を示すフローチャートである。
【図６】第１実施例における搬送動作を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施例の搬送アームの先端部材を示す図である。
【図８】本発明の第３実施例の搬送アームと位置マーク及びスケール検出用TVカメラの配置を示す図である。
【図９】本発明の第４実施例の搬送アームと位置マーク及びスケール検出用TVカメラの配置を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…ウエハ（物体）
１０…搬送アーム
１１…回転軸
１２…先端部材
１３…保持部材
２０…ステージ
３０…受取部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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