JPH04189483A - ウエハ収納治具搬送ロボット - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多数の半導体ウェハを収納したウェハ収納治
具を、複数の半導体製造装置の間で走行して搬送するの
に好適なウェハ収納治具搬送ロボットに関する。

〔従来の技術〕

半導体素子の製造において塵埃は大赦であり、作業雰囲
気の清浄度が、そのまま、製品の歩留りに影響する。こ
のため、半導体素子の製造は、浮遊塵埃数が一定レベル
以下になるように調整されたクリーンルームで行われて
いる。そして、近年、クリーンルームの無人化は無塵に
つながるとして、クリーンルーム内での製造装置の自動
化、並びに、半導体ウェハ搬送の無人化が行われている
。

クリーンルーム内には複数の製造装置が配置され、半導
体ウェハは各製造装置に、順次に、または選択的に搬送
されて製造される。このような製造装置への半導体ウェ
ハの供給は、複数の半導体ウェハをカセットと称するウ
ェハ収納治具に整列収納して、複数枚ずつの製品ロボッ
ト単位で行われるのが一般的である。

このような背景からクリーンルームでは、ウェハ収納治
具を搬送するための各種ロボットが使用されている。こ
のウェハ搬送ロボットは、クリーンルームを移動するた
めの走行装置と、三次元移動が可能なアーム部と、アー
ム部の先端に備えられたハンドを具備し、ウェハを多数
収納したウェハ収納治具をハンドで把持して、製造装置
への供給と取り出しを行うものである。

なお、ウェハ収納治具は、開口面を持つ箱状をなし、そ
の外面角部には鍔部が形成され、その内部には多数の収
納溝が形成されていて、各収納溝にウェハが引き抜き自
在に挿入されている。そして、ウェハが収納されたウェ
ハ収納治具の姿勢は、開口面を横に向け、かつ、ウェハ
が水平で表面が上となるような状態で製造装置に装填さ
れる場合、開口面の向きが、製造装置のウェハ収納治具
搬送側（搬送ロボットの搬送車が存在する側）より見て
、奥９手前、左、または右となる四種類の姿勢がある。

以後、これらのウェハ収納治具の姿勢を各々「ウェハ水
平出口奥」、「ウェハ水平出口手前」、「ウェハ水平出
口左」、または「ウェハ水平出口布」、と呼ぶことにす
る。また、ウェハ収納治具が、その開口面を上に向はウ
ェハが垂直となる様な状態で、製造装置に装填される場
合、ウェハ収納治具の姿勢は、ウェハの表面が、製造装
置のウェハ収納治具搬送側（搬送ロボットの搬送車が存
在する側）より見て、奥９手前、左、または右となる四
種類の姿勢がある。以後、これらのウェハ収納治具の姿
勢を各々「ウェハ垂直表奥１゜「ウェハ垂直表手前」、
「ウェハ垂直表左」、または「ウェハ垂直表布」、と呼
ぶことにする。

製造装置に装填されたウェハ収納治具の姿勢の種類は、
治具に収納されたウェハが水平の場合と垂直の場合とで
、合計八種類の姿勢があり、個々の製造装置によって、
まちまちである。

近年、半導体素子の構造が微細化するにつれ、半導体製
造装置を設置するクリーンルームのクリーン度も、より
高度のものが必要となり、設置コストが増え、製造装置
の床面積をより小さくすることが必要になっている。ま
た、製造装置の機能もより高度のものが必要となり、そ
の体積が増大している。そのため、製造装置に装填した
ウェハ収納治具の周辺に近接して装置の制御装置等を配
置して空間を有効利用し、ウェハ収納治具の供給取り出
しの経路はウェハ収納治具の手前側のみに限定される様
になっている。

また、さらに製造装置が大型になると、第５図に示す様
に、製造装置本体１はクリーンルーム２に隣接したメン
テナンスエリア３内に設置し、ウェハを取り扱う、高度
のクリーン度を要する部分４のみを隔離して隣接したグ
リーンルームに接続し、クリーンルームとメンテナンス
ルームの境界の壁５に開けた孔を通して、ウェハ収納治
具６の供給取り出しを行う、いわゆる、スルーザラオー
ル方式の製造装置が開発されている。この場合、ウェハ
収納治具の上方にロボットの手首７が入るスペースが無
いものがある。この場合にはロボットの手首はウェハ収
納治具の手前にとどめ、ハンド８を手首より奥へ突出さ
せて、ウェハ収納治具を把持する必要がある。以後、第
５図に示す様に、手首７の中心とウェハ収納治具６の中
心との水平距離Ｃを、ハンドオフセットと呼ぶことにす
る。

このように、ハンドオフセットが大きく、ウェハ収納治
具の上方にロボット手首が入るスペースがない場合、ロ
ボット手首を回転させて、ハンドから見たウェハ収納治
具の姿勢を、一定の姿勢に合わせることが出来なくなる
ので、ハンドから見たウェハ収納治具の姿勢の種類は、
製造装置に装填されたウェハ収納治具の姿勢の種類と同
じく、八種類の姿勢が必要となる。

ところで、ある製造装置から別の製造装置ヘウエハ搬送
ロボットによりウェハ収納治具を搬送する場合に、両方
の製造装置のウェハ収納治具の姿勢が異なる場合には、
ある製造装置からある姿勢のウェハ収納治具を把持して
取り出して後、・別の製造装置に置く前に、ウェハ搬送
ロボットの走行装置に設けた、ウェハ収納治具置き台の
上に置いてハンドを開き、別の製造装置の前まで走行し
てから、ハンドの位置を変えて、ウェハ収納治具を別の
姿勢で把持出来るようにしてから、ハンドを閉じて、ウ
ェハ収納治具を把持して持ち上げる、ウェハ収納治具の
持ち変えが必要となる。

特開平１−１５５６４０号公報には、ウェハ収納治具の
姿勢が「ウェハ水平出口奥」と「ウェハ垂直表手前」の
二つの場合の持ち変えについてのべである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、ウェハ収納治具の姿勢が二つの場合に
ついて述べているのみで、その他の六つの姿勢について
は考慮されていない。また、スルーザラオール方式の製
造装置で必要なロボットハンドのオフセットについても
考慮されていない。

そのため、二つの姿勢の製造装置のみを選定して自動化
生産ラインを組む必要があり、また、スルーザラオール
方式の製造装置を採用できない恐れがあり、自動化ライ
ンに最新の高性能装置を導入することができない恐れが
あった。

本発明の目的は、ウェハ収納治具の姿勢、ハンドオフセ
ットの制約を取り払い、自動化ラインに自由に最新の高
性能装置を導入出来るようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明はウェハ収納治具置き
台の周辺に空間を確保し、オフセットの大きいロボット
ハンドであっても、ウェハ収納治具の八つの姿勢に対し
て、すべて把持出来るようにした。

また、オフセットに比べて、ロボットアームの長さが不
足し、八つの姿勢すべてにロボットアームが届かない場
合でも、ウェハ収納治具の七つの姿勢に対して、把持出
来るようにした。

〔作用〕

オフセットの大きいロボットハンドであっても、ウェハ
収納治具の八つまたは七つの姿勢に対して、把持出来る
ので、どのような姿勢の製造装置であっても、また、オ
フセットの大きいロボットハンドの必要な製造装置であ
っても、自動化ラインに採用できるので、自動化ライン
に自由に最新の高性能装置を導入することが出来る。

〔実施例〕

第１図（Ａ）、　（Ｂ）に本発明のウェハ収納治具搬送
ロボットの一実施例を示す。

製造装置相互の間を走行するようにした搬送車９の上に
、六輪ロボット１０及びウェハ収納治具６の置き台１１
を乗せる。

第２図にリンク図で示す様に六輪ロボット１０は、搬送
車の上面１４に固定されロボットコラム１３を鉛直軸で
回転させる。第−軸１７．ロボットコラム１３に固定さ
れアーム１５を水平軸で回転させる。第二軸１８．アー
ム１５に固定されアーム１６を水平軸で回転させる、第
三軸１９．アーム１６に固定され互いに略直角方向に連
結されてハンド８の方向を自由に変える機能を持ち、手
首７を構成する。第四軸２０゜第五軸２１．第六軸２２
より成る。

第１図に戻り、六輪ロボット１０の手首７の先端にハン
ド開閉機構１２とハンド８を取り付ける。

この時、製造装置に装填された状態のウェハ収納治具を
把持したとき、手首７の先の第六軸２２は、はｔ鉛直方
向を向く様にする。また、ハンド８の上部は空間にし、
ロボットの手首７はその横に配置し、ハンドオフセット
Ｃを大きくとる。

ハンドオフセットＣの大きさは、第５図に示すウェハ収
納治具の中心とウェハ収納治具の手前の端との距離りと
、ウェハ収納治具の手前の端と製造装置上部の壁との距
離Ｅと、手首の最大半径Ｆと、ロボットティーチング時
に必要な余裕距離Ｇを加えた距離となり、少なくともＤ
＋Ｆよりも大きい必要がある。すなわち、ロボット手首
は、ウェハ収納治具の手前の端に立てた鉛直面２３より
も手前側にあることが必要である。

第１図に戻り、ハンド開閉機構１２の下面２４は、ハン
ド８に把持したウェハ収納治具６（図示せず）の上面よ
り高くする。

ウェハ収納治具は、ウェハが水平になる様に置いた場合
の上部２５と、ウェハが垂直になる様に置いた場合の上
部２６とに、正方形の鍔部を設け、両方の鍔部の寸法を
同じにし、共通のハンドで八つの姿勢のウェハ収納治具
をすべて掴める様にする。

置き台１１は、ウェハ収納治具６の中のウェハの表面に
立てた垂線が水平よりも上を向き、かつ、ウェハの出口
が水平よりも上を向くように取り付け、ウェハの表面が
ウェハ収納治具６の溝に触れないように、かつ、ウェハ
が振動で外へこぼれないようにする。

置き台１１は周辺に空間を確保し、ハンド８で置き台１
１に載せたウェハ収納治具６をその八つの姿勢に対して
、すべて把持出来るようにし、かつ、把持したときの手
首７の位置と姿勢が六輪ロボット１０の動作範囲に入る
ようにする。

ウェハ収納治具は搬送車の上に二個載せるようにし、搬
送車の走行回数または六輪ロボットの動作回数をへらす
。

このため、ウェハ収納治具の中のウェハの表が、およそ
ロボットコラム１３の方向を向くようにし、置き台を搬
送車９の上面１４より高くし、ウェハ収納治具を傾けて
、図の角度りが２０度ないし３０度となるようにし、二
個のウェハ収納治具６，６′を図のように平行に並べて
配置する。

第４図（’ａ）ないしくｈ）にハンド８がウェハ収納治
具の八つの姿勢に対して把持した状態と、その時の六輪
ロボット１０の姿勢を示す。なお、ここでは二個のウェ
ハ収納治具６，６′のうち、第１図（Ａ）の手前側のウ
ェハ収納治具６を対象とするが、奥側のウェハ収納治具
６′についても同様である。

第４図（ａ）は手首７から見たウェハ収納治具６の姿勢
が、「ウェハ水平出口奥」の場合を示し、手首７とハン
ド開閉機構１２がウェハ収納治具６とロボットコラム１
３との間に入るように、ウェハ収納治具６とロボットコ
ラム１３との開をはなし、また、手首７とハンド開閉機
構１２が、搬送車９の上面１４に当たらないように、置
き台１１を高くする。

第４図（ｂ）は手首７から見たウェハ収納治具６の姿勢
が、［ウェハ水平出口手前」の場合を示す。

第４図（Ｃ）は手首７から見たウェハ収納治具６の姿勢
が、「ウェハ垂直表手前」の場合を示す。

第４図（ｄ）は手首７から見たウェハ収納治具６の姿勢
が、「ウェハ垂直表奥」の場合を示す。手首７がロボッ
トコラム１３から最も遠くなるので、六輪ロボットＩＯ
の動作範囲に入るように、ロボットアーム１５．１６の
長さを決める。

第４図（ｅ）は手首７から見たウェハ収納治具６の姿勢
が、「ウェハ水平出口右」の場合を示す。

第４図（ｆ）は手首７から見たウェハ収納治具６の姿勢
が、「ウェハ水平出口左」の場合を示す。

ハンド開閉機構１２の下面２４を、隣に置いたウェハ収
納治具６′の上面２５より高くし、隣のウェハ収納治具
６′にぶつからないようにする。

第４図（ｇ）は手首７から見たウェハ収納治具６の姿勢
が、「ウェハ垂直表左」の場合を示す。第４図（ｄ）の
場合の次に、手首７がロボットコラム１３から遠くなる
ように、六輪ロボット１０の動作範□　囲に入るように
、ロボットアーム１５．１６の長さを決める。

第４図（ｈ）は手首７から見たウェハ収納治具６の姿勢
が、「ウェハ垂直表布」の場合を示す。第４図（ｆ）の
場合と同様に、ハンド開閉機構１２の下面を、隣に置い
たウェハ収納治具６′の上面より高くし、隣のウェハ収
納治具６′にぶつからないようにする。

このようにウェハ収納治具の八つの姿勢に対して把持す
る場合の、オフセット寸法の例として、アーム１５の長
さ４００ｍｍ１　アーム１６の長さ４００ｍｍの時、オ
フセットＣ１５０ｍｍが出来る。

オフセットＣ２５０ｍｍの時には、第４図（ｄ）に示す
、手首７から見たウェハ収納治具６の姿勢が「ウェハ垂
直表奥」の場合に、アーム長さが不足する。

アーム長さを大きく出来ない場合には、この姿勢をやめ
、残りの七つの姿勢について把持する。この姿勢の製造
装置に搬送する場合には、製造装置の外にウェハ収納治
具の仮置き台を設け、この上で他の姿勢に持ち変えてか
ら、搬送車の上の置き台に載せる。

次に動作について説明する。ある製造装置（ウェハ収納
治具の姿勢は「ウェハ水平出口左」とする）でウェハ収
納治具内のウェハの処理が完成し、これを未処理のウェ
ハ収納治具と交換するため、本発明の搬送ロボットを、
ウェハ収納治具の倉庫（以後、これをストッカと呼ぶこ
とにする、つ工ハ収納治具の姿勢は「ウェハ垂直表手前
」とする）との間を往復させて搬送する場合について説
明する。

まず、ストッカの前に搬送車を走行させる。次に六輪ロ
ボットを動作させて、ハンドをストッカ内の未処理のウ
ェハ収納治具の鍔部を把持できる位置へ移動させる。次
に、ハンドを閉じて未処理のウェハ収納治具を把持して
持ち上げ、第１図で手前側の置き台１１に載せる。この
ときのロボットの姿勢はストッカのウェハ収納治具の姿
勢に合わせて第４図（Ｃ）に示す姿勢とする。次にハン
ドを開き、六輪ロボットを搬送車の走行に適した姿勢に
する。次に搬送車を走行させ、ある製造装置の前に止め
る。次に六輪ロボットを動作させて、ハンドをある製造
装置に装填された処理完了のウェハ収納治具の鍔部を把
持できる位置へ移動させる。

次にハンドを閉じて処理完了のウェハ収納治具を把持し
て持ち上げ、第１図で奥側の置き台１１′に載せる。こ
のときのロボットの姿勢は、ある製造装置のウェハ収納
治具の姿勢に合わせて第４図（ｆ）に示す姿勢を、奥側
の置き台１１′へずらした姿勢（図示せず）とする。次
にハンドを開き、六輪ロボットを動作させて、隣の未処
理ウェハ収納治具６の鍔部を把持できる位置へ移動させ
る。このときのロボットの姿勢は、ある製造装置のウェ
ハ収納治具の姿勢に合わせて第４図（ｆ）に示す姿勢と
する。次にハンドを閉じて未処理のウェハ収納治具を把
持して持ち上げ、ある製造装置に装填する。

次にハンドを開き、六輪ロボットを搬送車の走行に適し
た姿勢にする。次に搬送車を走行させ、ストッカの前に
止める。次にロボットを動作させて、ハンド置き台１１
′上の処理済みウェハ収納治具の鍔部を把持できる位置
へ移動させる。このときのロボットの姿勢は、ストッカ
のウェハ収納治具の姿勢に合わせて第４図（ｃ）に示す
姿勢を、奥側の置き台１１′へずらした姿勢（図示せず
）とする。次にハンドを閉じて処理済みのウェハ収納治
具を把持して持ち上げ、ストッカ内の処理済みのウェハ
収納治具を置く場所に置く。次にハンドを開き、六輪ロ
ボットを搬送車の走行に適した姿勢にして待機する。

この実施例ではウェハ収納治具の鍔部を、共通のハンド
で八つの姿勢のウェハ収納治具をすべて掴める様な寸法
にしたが、従来のウェハ収納治具の寸法形状と異なる寸
法形状にする必要があるので、製造装置のウェハ収納治
具を装填する場所を改造する必要がある。これが出来な
い場合は、ハンドに各々の姿勢のウェハ収納治具の鍔部
等に合わせたクランプ爪を並べてつけることにより、共
通のハンドでウェハ収納治具を掴める様にする。

これにより、上述の実施例と同じく、搬送車の上で持ち
変えが出来、しかも、製造装置のウェハ収納治具を装填
する場所を改造する必要が無い。

この実施例では、搬送車の上にウェハ収納治具を二個載
せるようにしたが、本発明はこれに限定されるものでは
無く、三個以上を、第３図の様に平行に並べてもよく、
また−個でもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、オフセットの大きいロボットハンドで
あっても、ウェハ収納治具の八つ、または、七つの姿勢
に対して、把持出来るので、どのような姿勢の製造装置
であっても、また、オフセットの大きいロボットハンド
の必要な製造装置であっても、自動化ラインに採用でき
るので、自動化ラインに自由に最新の高性能装置を導入
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）本発明の一実施例の平面図、第１図（ｂ）
は同正面図、第２図は第１図の六輪ロボットの構成を示
す説明図、第３図は本発明の他の実施例のウェハ収納治
具の平面図、第４図（ａ）ないし第４図（ｈ）は、各々
本発明の、ウェハ収納治具の八つの姿勢に対するロボッ
トの姿勢を示す説明図、第５図はスルーザラオール方式
の製造装置を示す説明図である。 ６・・・ウェハ収納治具　７・・・ロボット手首８・・
・ロボットハンド　９・・・搬送車１０・・・六輪ロボ
ット　　１１・・・置き台４４図 （ＣＬ） ４４図 （Ｃ） 〒４図 （ｅ） 〒４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、搬送車、前記搬送車上に載せられ、六個の軸をもつ
   ロボット、前記ロボットの手首に取り付けられ、ウェハ
   収納治具を把持するようにしたハンド、前記搬送車上に
   設けられたウェハ収納治具置き台から成るウェハ収納治
   具搬送ロボットにおいて、 前記ハンドが製造装置に装填された状態の前記ウェハ収
   納治具を把持したとき、前記手首の先端の第六軸は、ほ
   ゞ鉛直方向を向く様にし、前記手首は、前記ウェハ収納
   治具の手前の端に立てた鉛直面よりも手前側にある様に
   し、前記手首から見た前記ウェハ収納治具の姿勢が八種
   類もしくは七種類の異なる姿勢で、前記置き台に載せた
   前記ウェハ収納治具を把持できるように、前記置き台の
   回りに前記ロボット手首が届く空間を用意したことを特
   徴とするウェハ収納治具搬送ロボット。