JP2009049251A

JP2009049251A - ウエハ搬送装置

Info

Publication number: JP2009049251A
Application number: JP2007215366A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Inanaga; 正道稲永
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2009-03-05

Abstract

【課題】搬送ロボットへの指令位置と実際に到達した目標位置には誤差が発生するため、搬送ロボットによってウエハ中心位置合わせを行う装置において、精度よくウエハ中心位置合わせができず、搬送装置の全体的なウエハ搬送精度に限界があった。
【解決手段】搬送装置稼働前に、予め、搬送ロボット３への指令位置と、ウエハアライメント装置１を用いて検出した、ウエハエッジ位置の検出範囲内における実際のウエハ２の中心位置の誤差と、から補正テーブルを作成し、ロボットコントローラに記憶しておき、搬送システム稼働時は、補正テーブルの補正量を目標位置に加算した位置を指令位置として搬送ロボットにウエハ中心位置合わせ動作をさせることで、ウエハ位置決めの誤差を減少させ、ウエハ搬送精度を高精度にする
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体製造装置や基板検査装置に使用されるウエハ搬送装置であって、特にウエハを搬送する際の位置決め精度を向上させたウエハ搬送装置に関するものである。

従来、半導体製造装置や基板検査装置（以下、まとめて半導体製造装置と記載する）においては、ウエハを位置決めするためにウエハアライメント装置と搬送ロボットとからなるウエハ搬送装置が用いられている。
従来のウエハアライメント装置と搬送ロボットの構成を図４を用いて説明する（例えば特許文献１）。図において、ウエハ４Ｗを鉛直軸の回りに回転させてウエハ４Ｗの向きを合わせるための回動部としてのターンテーブル４１と、前記ウエハ４Ｗの中心位置を合わせるための、搬送アーム４２を備えた搬送ロボット４３とを有しており、前記ターンテーブル４１上のウエハ４Ｗ周縁部を挟むように、ウエハ４Ｗの表裏面側に位置する発光部、受光部によりなる光センサ４４が設けられ、この光センサ４４の受光部側には位置検出部４５が接続されている。この位置検出部４５は、ウエハ４Ｗが１回転したときにおける前記光センサ４４の受光光量に基づいて、ウエハ４Ｗの輪郭を求め、更にこれに基づきウエハ４Ｗの向き及び中心の位置を検出する機能を有している。演算部４６は、その検出した向き、中心位置から、ウエハ４Ｗの向きを所望の位置にあわせるための演算量をターンテーブルの駆動部４７に送出し、駆動部４７によってターンテーブル４１はウエハ４Ｗの回転方向の向きを合わせる。また、演算部４６は、搬送アーム４２のウエハを保持するアーム先端の中心でウエハ４Ｗの中心を把持するための搬送アーム４２の移動の演算量を、搬送ロボット４３の制御部４８に送出し、制御部４８の指令に従って搬送アーム４２は、ウエハ４Ｗの中心位置をハンドにて把持する。これらの動作によって、ウエハ搬送装置はウエハ４Ｗの向きと中心位置を合わせ、目的の位置まで搬送している。
特許第２９０９４７６号

しかしながら、通常、搬送ロボットを、ウエハ中心位置合わせのため目標位置へ位置決めするような絶対位置決め精度を求められる動作をさせても、搬送ロボットへの指令位置と実際に到達した目標位置には微少な誤差が発生する。これは、搬送ロボットがウエハを保持するアーム先端を制御しているのでなく、アームを駆動するモータのエンコーダフィードバックを使ったセミクローズド制御をしている一方、搬送ロボットの機械精度、組み立て精度、取り付け精度、バックラッシ等の機械的誤差の影響があるためである。従って、従来のウエハ搬送装置では、搬送ロボットによってウエハ中心位置合わせを行っても、精度よくウエハ中心位置合わせができず、ウエハ搬送精度に限界があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ウエハ位置決めの誤差を減少させ、ウエハ搬送精度を高精度にするウエハ搬送装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、保持して回転させたウエハの周囲を検出し、少なくとも前記ウエハの中心位置を算出するウエハアライメント装置と、算出された前記ウエハの中心位置に応じて搬送アームを駆動することにより前記ウエハの中心位置を修正し、所望の位置へと搬送する搬送ロボットと、を備えるウエハ搬送装置において、前記搬送ロボットが、前記搬送アームの前記ウエハアライメント装置への教示原点位置から前記ウエハ平面における任意の方向へオフセットさせたオフセット指令位置と、前記オフセット指令位置へ前記搬送アームを駆動して前記ウエハを前記ウエハアライメント装置に載置し、その際前記ウエハアライメント装置によって算出された前記ウエハの中心位置と、から作成された補正テーブルを、予め前記搬送ロボットのコントローラに備え、実動作の際に、前記補正テーブルの補正量が前記ウエハアライメント装置への目標位置に加算されて前記ウエハの中心位置を修正するウエハ搬送装置とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記補正テーブルが前記アライメント装置ごとに作成される請求項１記載のウエハ搬送装置とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記補正テーブルが、前記搬送アームの前記ウエハアライメント装置に対する近接方向ごとに作成される請求項１または２記載のウエハ搬送装置とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記補正テーブルが、前記搬送アームの動作速度ごとに作成される請求項１乃至３いずれかに記載のウエハ搬送装置とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記補正テーブルが、前記搬送アームの各アームごとに作成される請求項１乃至４いずれかに記載のウエハ搬送装置とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５いずれかに記載のウエハ搬送装置を備えた半導体製造装置とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、前記補正テーブルは、前記ウエハ平面におけるＸ方向Ｙ方向のそれぞれで補正量を有する請求項１記載のウエハ搬送装置とするものである。

本発明によれば、搬送装置稼働前に、予め、ウエハアライメント装置を用いてウエハエッジ位置の検出範囲内における、搬送ロボットへの指令位置と、ウエハアライメント装置で検出した位置の誤差から補正テーブルを作成してロボットコントローラに記憶しておき、搬送装置稼働時は、補正テーブルの補正量を目標位置に加算した位置を指令位置として搬送ロボットにウエハ中心位置合わせ動作をさせるので、ウエハ位置決めの誤差を減少させ、ウエハ搬送精度を高精度にするという効果がある。

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明のウエハ搬送装置の構成を示すブロック図である。
図１において、１はウエハアライメント装置であり、１１ウエハ保持テーブル、１２テーブル回転駆動部、１３ウエハエッジ位置検出センサ、１４回転位置検出部、１５演算部、１６制御部から構成されている。２はウエハを示す。３は搬送ロボットであり、３１搬送アーム、３２アーム駆動機構部、３３アーム駆動制御部から構成されている。

本発明では、まず予め搬送ロボット３の補正テーブルを作成する。補正テーブル作成の手順を示すフローが図２（ａ）である。以下、補正テーブルの作成手順を説明する。
まず、搬送ロボット３の搬送アーム３１先端のハンドがウエハ２を正常にウエハ保持テーブル１１に載置できるようウエハ保持テーブル１１のウエハ載置位置を教示する。
次に、搬送ロボット３の搬送アーム３１先端のハンドがウエハ２を正常に保持するようにウエハ２を搬送アーム３１に載置し、アーム駆動制御部３３は、上記の教示位置にハンドが到達するよう教示指令位置(B0(X,Y))を目標として駆動機構部３２を動作させ、ウエハ２をウエハ保持テーブル１１上に載置する。
次に、ウエハ２の検出動作を行う。すなわち、テーブル回転駆動部１２によってウエハ保持テーブル１１上に載置されたウエハ２をウエハ保持テーブル１１によって回転させ、このときウエハエッジ位置検出センサ１３によってウエハ２のエッジ（周囲）の位置を検出する。次に、回転位置検出部１４からの回転角度情報と、ウエハエッジ位置検出センサ１３からの距離情報から、演算部１５はウエハ２の中心位置及びその向きを演算する。
次に、このとき演算部１５にて演算されたウエハ中心位置の結果(A0(X,Y))は、制御部１６を介し、搬送ロボット３のアーム駆動制御部３３へ送信され、アーム駆動制御部３３は、上記教示指令位置(B0(X,Y))と、この教示指令位置(B0(X,Y))に対するウエハ中心位置結果A0(X,Y)を教示原点位置として記憶する。

次に、アーム駆動制御部３３は、教示指令位置(B0(X,Y))からウエハ２の面に沿ったＸ方向又はＹ方向の、プラス方向、マイナス方向に任意の位置にオフセットさせた目標位置を新たに生成し、上記と同様にハンドを動作させてウエハ２をウエハ保持テーブル１１に載置する。例えば、新たな目標位置として、教示原点位置よりＹ方向に＋1.Ommオフセットさせる位置（B1(X,Y)＝B0(X,Y)+(0,1)）をアーム駆動機構部３２に指令する。
次に、上記と同様にウエハ２の検出動作を行う。すなわち、テーブル回転駆動部１２によってウエハ保持テーブル１１上に載置されたウエハ２をウエハ保持テーブル１１が回転させ、このときウエハエッジ位置検出センサ１３によってウエハ２のエッジ（周囲）の位置を検出する。
次に、上記と同様に回転位置検出部１４からの回転角度情報と、ウエハエッジ位置検出センサ１３からの距離情報から、演算部１５はウエハ２の中心位置及びその向きを演算する。
次に、このとき演算部１５にて演算されたウエハ中心位置結果A1(X,Y)をアーム駆動制御部３３へ送信し、アーム駆動制御部３３は目標位置B1(X,Y)に対して、搬送アーム３１が実際に移動した位置A1(X,Y)として記憶する。
次に、アーム駆動制御部３３は、教示指令位置(B0(X,Y))よりＹ方向に更に1.0mmオフセットさせた目標位置B2(X,Y)＝B0(X,Y)+(0,2)を生成し、アーム駆動機構部３２に指令し、ウエハ保持テーブル１１にウエハ２を載置し、同様にウエハ中心位置結果A2を演算するように、ウエハ検出動作を行う。

このように、教示指令位置(B0(X,Y))から任意の位置にオフセットさせた目標位置でのウェハ検出動作を繰り返し、ウエハエッジ位置検出センサ１３の検出範囲外になるまでこれを繰り返す。そして、生成した目標位置と搬送アーム３１が実際に移動した位置を記憶する。教示指令位置(B0(X,Y))からのＸ方向、Ｙ方向のプラス方向、マイナス方向の全てのこれらの情報を収集後、オフセット動作の目標位置と、ウエハ中心位置結果で判断される搬送アーム３１が実際に移動した位置と、の差である位置誤差から、アーム駆動制御部３３は補正テーブルを作成する。

この補正テーブルのイメージを示すのが図３である。図３では、例えば、上記で収集したＹ方向における目標位置と搬送アームが実際に移動した位置との差を補正量として補正テーブルが作成されている。アーム駆動制御部３３は、このようにして作成された補正テーブルを記憶し、通常の動作時に、補正テーブルの補正量を目標位置に加算した位置を指令位置として搬送アーム３１を動作させ、ウエハ中心位置合わせ動作をさせることで、ウエハアライメント動作を行う。このフローを示すのが図２（ｂ）である。このようにすれば、ウエハ搬送装置においてウエハ位置決めの誤差を減少させ、ウエハ搬送精度を高精度することができる。

なお、上記の補正テーブルは、例えばウエハアライメント装置が１台の搬送ロボット３に対して複数存在する場合、ウエハアライメント装置ごとに作成すれば、ウエハアライメント装置自体の誤差分を吸収することができる。
また、搬送ロボットの動作方向ごと、すなわち例えば搬送ロボット３に走行軸が備えられていて、搬送アーム３１がウエハアライメント装置１に対して異なる方向から接近する場合があるならば、この動作方向ごとに補正テーブルを作成すれば、動作方向による減速機のバックラッシュ誤差分が吸収することができる。
また、搬送ロボット３が所謂双腕ロボットであれば、各アームごとに補正テーブルを作成すれば、上記と同様な効果が得られる。
また、搬送ロボットの搬送アーム３１の動作速度ごとに補正テーブルを作成すれば、動作速度による搬送アームの動的誤差を吸収することができる。
これらにより、ウエハ位置決め誤差を更に減らすことができる。

なお、搬送ロボットとウエハアライメント装置が搭載されている製品（例えばフロントエンドモジュール（EFEM）など）に、本発明のウエハ搬送装置を適用すれば、ウエハの製造処理を行うプロセス装置との間でのウエハの受け渡し精度を高精度にすることができる。
なお、アーム駆動制御部３３は、説明を明確にするためアーム駆動制御部と記載したが、アーム駆動制御部３３は所謂ロボットコントローラ（ロボット制御装置）である。

本発明のウエハ搬送装置を示すブロック図（ａ）本発明における補正テーブル作成のフロー、（ｂ）補正テーブル作成後の通常の動作におけるアライメント動作を示すフロー。本発明の補正テーブルのイメージ図従来のウエハ搬送装置の構成を示す図

符号の説明

１ウエハアライメント装置
１１ウエハ保持テーブル
１２テーブル回転駆動部
１３ウエハエッジ位置検出センサ
１４回転位置検出部
１５演算部
１６制御部

２ウエハ

３搬送ロボット
３１搬送アーム
３２アーム駆動機構部
３３アーム駆動制御部

４Ｗウエハ
４１ターンテーブル
４２搬送アーム
４３搬送ロボット
４４光センサ
４５位置検出部
４６演算部
４７駆動部
４８制御部

Claims

保持して回転させたウエハの周囲を検出し、少なくとも前記ウエハの中心位置を算出するウエハアライメント装置と、算出された前記ウエハの中心位置に応じて搬送アームを駆動することにより前記ウエハの中心位置を修正し、所望の位置へと搬送する搬送ロボットと、を備えるウエハ搬送装置において、
前記搬送ロボットが、
前記搬送アームの前記ウエハアライメント装置への教示原点位置から前記ウエハ平面における任意の方向へオフセットさせたオフセット指令位置と、
前記オフセット指令位置へ前記搬送アームを駆動して前記ウエハを前記ウエハアライメント装置に載置し、その際前記ウエハアライメント装置によって算出された前記ウエハの中心位置と、から作成された補正テーブルを、予め前記搬送ロボットのコントローラに備え、
実動作の際に、前記補正テーブルの補正量が前記ウエハアライメント装置への目標位置に加算されて前記ウエハの中心位置を修正することを特徴とするウエハ搬送装置。
前記補正テーブルが前記アライメント装置ごとに作成されることを特徴とする請求項１記載のウエハ搬送装置。
前記補正テーブルが、前記搬送アームの前記ウエハアライメント装置に対する近接方向ごとに作成されることを特徴とする請求項１または２記載のウエハ搬送装置。
前記補正テーブルが、前記搬送アームの動作速度ごとに作成されることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のウエハ搬送装置。
前記補正テーブルが、前記搬送アームの各アームごとに作成されることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のウエハ搬送装置。
請求項１乃至５いずれかに記載のウエハ搬送装置を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
前記補正テーブルは、前記ウエハ平面におけるＸ方向Ｙ方向のそれぞれで補正量を有することを特徴とする請求項１記載のウエハ搬送装置。