JPH07297264A - ウェハ位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明のウェハ位置検出装置は、複数のウェ
ハ８を水平状態で格納するためのウェハキャリアに対し
て上下方向に移動することによりウェハキャリアに格納
された所定のウェハの高さ方向の位置を検出する高さ検
出用センサ３と、前記ウェハ８とその下段のウェハとの
隙間に挿入するように移動することにより前記ウェハの
端面の水平方向の位置を検出する水平方向位置検出用セ
ンサ４とを架台５に組込んだセンサモジュール１をロボ
ットアーム２で上下および水平方向に移動させることを
特徴とする。 【効果】 移載対象のウェハの３次元位置データをもと
にウェハの位置，姿勢を計測し、これに基いて移載用の
ハンドの位置決めをするので、ウェハの位置ずれや傾斜
に対応でき、ハンドの位置決めをウェハキャリアに対し
て行なっていた従来技術に比べて、正確な移載を可能に
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハ自動移載
装置に係り、特にウェハの移載に必要な、ウェハキャリ
ア（ウェハ収納容器）内におけるウェハの３次元位置お
よび姿勢検出を行なうウェハ位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】移載用ハンドを用いたウェハキャリアか
らのウェハの取り出し、格納の工程を自動化する際のハ
ンドの位置決め方法として、ウェハキャリア内における
ウェハの位置をセンサで検知し、その情報を元にハンド
を所望の位置に移動する方法がある。

【０００３】この方法を具体化した例としてのウェハ取
り出し収納装置を図３および図４に示す。図３におい
て、２２はキャリアエレベータであって、ウェハキャリ
ア２３を載せたキャリアテーブル２５をモータ２９によ
って正逆転される送りねじ２７と、キャリアテーブル２
５に固定されたナット２６から成る機構で上下に駆動す
る。ウェハキャリア２３の両側内壁には上下方向に等間
隔に複数段のスロット２３ａが形成されており、これら
のそれぞれにウェハ２４の両端が挿入されて支持される
ようになっている。上記キャリアテーブル２５には光学
式センサ３０が取り付けられ、テーブル２５が昇降する
とき光学式センサ３０のＯＮまたはＯＦＦを行なって位
置検出信号を発生させるスリット板３１が設けられてい
る。

【０００４】スリット板３１には、図４に示すように、
ウェハキャリア２３のスロット２３ａの１ピッチＰに対
して２個のスリット３１ａが設けられており、例えば、
Ｎ段目上，Ｎ段目下というように、同一のスロット２３
ａに対して２箇所の位置検出信号が発生するようになっ
ている。

【０００５】図３に示す３２は、矢印Ａ方向（水平方
向）に摺動可能な吸着アームで、バキュームホース３３
が接続されており、吸着アーム３２先端部の小孔３２ａ
を負圧にしてウェハ２４に対する吸着力を発生するよう
になっている。この吸着アーム３２は、ウェハキャリア
２３の隣接するスロット２３ａ，２３ａ間に挿脱されて
ウェハ２４を取り出したり、収納したりする。

【０００６】そして、この吸着アーム３２とウェハキャ
リア２３の相対位置は、Ｎ段目上の位置検出信号を受け
てウェハキャリア２３が停止したときはＮ段目のスロッ
ト２３ａに支持されたウェハ２４の下面が吸着アーム３
２の上面よりも高い位置になり、Ｎ段目下の位置検出信
号を受けてウェハキャリア２３が停止したときはＮ段目
のスロット２３ａに支持されたウェハ２４の下面が吸着
アーム３２の上面よりも低い位置になるように設定され
ている。

【０００７】上記のように構成されたウェハ取り出し収
納装置の動作について以下に説明する。

【０００８】すなわち、ウェハキャリア２３内からＮ段
目のウェハ２４を取り出す場合は、図示しない制御回路
により、キャリアエレベータ２２を制御してウェハキャ
リア２３を上昇または下降させ、光学式センサ３０がＮ
段目下の位置を検出したときそこでウェハキャリア２３
を一旦停止させる。続いてウェハキャリア２３を上昇さ
せ、光学式センサ３０がＮ段目上の位置を検出したとき
再停止させ、吸着アーム３２をＮ段目のウェハ２４の下
側に挿入する。次に、ウェハキャリア２３を下降させ、
光学式センサ３０がＮ段目下の位置を検出したとき停止
させることにより、Ｎ段目のウェハ２４を吸着アーム３
２の上に乗せ、続いて吸着アーム３２の負圧をＯＮにし
てウェハ２４を吸着し、その後、吸着アーム３２をウェ
ハキャリア２３外へ引き出す。このようにして、Ｎ段目
のウェハ２４の取り出しが完了する。

【０００９】また、ウェハキャリア２３内のＮ段目のス
ロット２３ａへウェハ２４を収納する場合は、上記と同
様にしてウェハキャリア２３を上昇または下降させ、Ｎ
段目上の位置で一旦ウェハキャリア２３を停止させ、続
いてウェハキャリア２３を下降させてＮ段目下の位置で
再停止させ、ウェハ２４を吸着している吸着アーム３２
をＮ段目のスロット２３ａの上側に挿入し、更に、吸着
アーム３２の負圧をＯＦＦにする。次に、ウェハキャリ
ア２３を上昇させてＮ段目上の位置で停止させることに
より、ウェハ２４をＮ段目のスロット２３ａに乗せ、そ
の後、吸着アーム３２をウェハキャリア２３外へ引き出
す。このようにして、Ｎ段目のスロット２３ａへのウェ
ハ２４の収納が完了する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法では、
位置検出サンサを用いて決定できるのは、正確には吸着
アーム３２とウェハキャリア２３の位置関係であり、ウ
ェハキャリア２３のスロット２３ａによって支持されて
いるウェハ２４がウェハキャリア２３内でどのような位
置，姿勢にあるのかを検知することはできない。

【００１１】したがって、ウェハ移載の際にウェハ２４
に対する吸着アーム３２の位置決めは、ウェハキャリア
２３に対して行なわれており、ウェハキャリア内におけ
るウェハの位置ずれや傾斜については考慮していない。
このため、ウェハの搬出・搬入の際にキャリアの支持ス
ロットとの間の摩擦によるウェハの位置ずれなどによ
り、正確な移載動作を行なえない場合があった。

【００１２】また、上記のウェハ取り出し収納装置で
は、ウェハキャリア２３に対応した位置検出のための特
別の駆動装置（キャリアエレベータ２２）も必要であ
り、装置のコストならびに汎用性の面からも問題があ
る。

【００１３】そこで本発明は、ウェハキャリアからウェ
ハを移載する際の移載の失敗を防ぎ、正常な移載動作を
行なうために、ウェハキャリアに格納されたウェハの高
さ方向の位置および水平方向の位置をそれぞれ検出する
ことができるウェハ位置検出装置を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のウェハ位置検出
装置は、複数のウェハを水平状態で格納するためのウェ
ハキャリアに対して上下方向に移動することによりウェ
ハキャリアに格納された所定のウェハの高さ方向の位置
を検出する高さ検出用センサと、前記所定のウェハとそ
の下段のウェハとの隙間に挿入するように移動すること
により前記所定のウェハの端面上の水平方向の位置を検
出する水平方向位置検出用センサとこれら２つのセンサ
を移動させるための駆動機構とを具備したことを特徴と
する。

【００１５】また、本発明のウェハ位置検出装置は、水
平方向位置検出用センサが所定のウェハの端面上の３点
の位置を検出するようにしたことを特徴とする。

【００１６】また、本発明のウェハ位置検出装置は、高
さ検出用センサおよび水平方向位置検出用センサが共に
出射光の被測定物からの反射光を検出する光学式センサ
であることを特徴とする。

【００１７】また、本発明のウェハ位置検出装置は、高
さ検出用センサが検出方向を水平に指向し、水平方向位
置検出用センサが検出方向を鉛直に指向して１個の架台
に組み込まれ、センサモジュールを構成していることを
特徴とする。

【００１８】また、本発明のウェハ位置検出装置は、セ
ンサモジュールをロボットアームにより上下方向および
水平方向に移動させることを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明のウェハ位置検出装置においては、駆動
機構によって高さ検出用センサをウェハキャリアに対し
て上下方向に移動する。高さ検出用センサとして光学式
センサを用いることで、センサはウェハによる反射光を
検出することにより、その位置におけるウェハの有無を
判別する。かくして特定のウェハの高さ方向の位置が検
出される。

【００２０】次に、駆動機構によって水平方向位置検出
用センサをウェハに対し水平に動かしてこのセンサを前
記特定のウェハとその下段のウェハとの隙間に挿入する
ように移動させる。このとき、水平方向位置検出用セン
サとして光学式センサを用いることにより、この光学式
センサからの鉛直上向きの出射光が、ウェハの端面をよ
ぎるときに、その端面からの反射光をセンサが検出し、
この特定のウェハの水平方向の位置を検知することがで
きる。

【００２１】上記の検出動作を特定のウェハ上の合計３
点について実行することで、３組の３次元位置データを
得ることができる。一般に、平面の位置は、この平面上
の３点の位置を与えることで一意に決まるので、この方
法により得られるデータを用いれば、ウェハキャリアに
支持されたウェハの水平方向の位置と傾きを知ることが
できる。

【００２２】また、本発明のウェハ位置検出装置におい
ては、高さ検出用センサと水平方向位置検出用センサが
１個の架台に組み込まれてセンサモジュールを構成する
ことにより、駆動機構が１台ですみ、コスト低減を可能
にする。

【００２３】また、本発明のウェハ位置検出装置におい
ては、高さ検出用センサと水平方向位置検出用センサを
センサモジュールに構成し、このセンサモジュールをロ
ボットアームで上下および水平の両方向に移動させるこ
とにより、センサモジュールと駆動機構との結合が簡素
化され、信頼性の向上につながる。

【００２４】

【実施例】以下、図面に示した実施例に基いて本発明を
詳細に説明する。

【００２５】本発明の一実施例のウェハ位置検出装置を
図１（ａ），（ｂ）に示す。図１（ａ）に示すように、
本発明の一実施例のウェハ位置検出装置は、ウェハの位
置・姿勢を３次元データとして検出するためのセンサモ
ジュール１、およびセンサモジュール１を測定位置に移
動するためロボットアーム２から構成されている。

【００２６】センサモジュール１は、図１（ｂ）に示す
ように、ウェハキャリア内に水平に支持されているウェ
ハ８の高さ方向の位置を検出するための光学式の高さ検
出用センサ３と、ウェハ８の端面の水平方向の位置を検
出するための光学式の水平方向位置検出用センサ４とが
１個の架台５に組み込まれ、この架台５が長方形状のプ
レート６の一端寄り上面に取り付けられた構成になって
いる。

【００２７】光学式の高さ検出用センサ３は、光源から
の出射光の被測定物からの反射光を受光素子で検出する
構成になっていて、検出方向を水平に指向して架台５に
取り付けられている。

【００２８】また、光学式の水平方向位置検出用センサ
４は、棒状で、その先端部上面に光源からの光の出射口
および被測定物からの反射光を受光して受光素子へ導く
受光口が配置された構成になっていて、検出方向を鉛直
上方に指向し、且つ高さ検出用センサ３の検出指向線と
所要寸法だけ下へ離間し、棒状のセンサ本体が水平を保
つように架台５の下部に取り付けられている。

【００２９】ロボットアーム２は、その作動ロッド２ａ
がセンサモジュール１のプレート６の一端寄り上面に結
合されてセンサモジュール１を保持しており、センサモ
ジュール１の水平面内のＸ，Ｙ方向の移動および回動
と、高さ方向の移動とを行なわせることができる。

【００３０】次に、上記のように構成された本発明の一
実施例のウェハ位置検出装置の作用を以下に説明する。

【００３１】まず、ロボットアーム２によって、センサ
モジュール１を図２（ａ）に示すウェハキャリア７に対
して上下方向に移動する。この際、高さ検出用センサ３
はウェハキャリア７内のウェハ８による反射光を検出す
ることにより、その位置におけるウェハの有無を判断す
る。かくして、所望の特定ウェハ８の高さ方向の位置が
検出される。

【００３２】次に、ロボットアーム２を前記特定のウェ
ハ８に対し水平に動かして、図２（ｂ）に示すように、
水平方向位置検出用センサ４を前記特定のウェハ８とそ
の下段のウェハとの隙間に挿入するように移動させる。
この移動中、水平方向位置検出用センサ４からの鉛直上
向きの出射光が、ウェハ８の端面をよぎるときに、その
端面からの反射光をセンサ４が検出し、この特定のウェ
ハ８の水平方向の位置を検出することができる。

【００３３】上記の検出動作を特定のウェハ８上の複数
の点、例えば合計３点について実行することで、３組の
３次元位置データを得ることができる。一般に、平面の
位置は、この平面上の３点の位置を与えることで一意に
決まるので、この方法により得られるデータを用いれ
ば、ウェハキャリア７に支持された特定のウェハ８の水
平方向の位置と、高さ方向における位置の不同、すなわ
ちウェハ８の傾きを知ることができる。

【００３４】本発明の一実施例のウェハ位置検出装置に
よれば、移載対象である所定のウェハ８の３次元位置デ
ータをもとに、ウェハ８の位置，姿勢を計測し、これに
基いて移載用のハンド（図３における吸着アーム３２）
の位置決めをするので、ウェハの位置ずれや傾斜に対応
することができ、正確な移載を可能にする。

【００３５】また、このウェハ位置検出装置を用いれ
ば、ウェハキャリア７側には特別の機構（図３における
キャリアエレベータ２２など）を要しないので、どのよ
うなウェハキャリアに対しても対応できることになり、
従来技術には無い利点である。なお、本発明は上述した
実施例に限らず、次のように変形して実施できる。

【００３６】（１）センサモジュール１の移動機構とし
ては、ロボットアーム２に限らず、センサモジュール１
の位置，方向を変えられる他の機構でもよい。

【００３７】（２）図１の実施例では、高さ検出用セン
サ３と水平方向位置検出用センサ４は、どちらもセンサ
モジュール２に取り付けられ、同一の駆動装置で移動す
るが、２つのセンサをモジュールにはしないで独立さ
せ、それぞれ別の駆動機構で動かすようにしてもよい。

【００３８】（３）図１の実施例では、高さ検出用セン
サ３によりウェハ８の高さを検出した後に、水平方向位
置検出用センサ４により水平方向の位置を検出している
が、必ずしもこの手順である必要はない。ウェハ８の高
さがおおよそ分かっている場合には、センサ４、センサ
３の順に操作することも可能である。

【００３９】（４）位置，姿勢を検出したいウェハの下
部に隙間が無い場合は、水平方向位置検出用センサ４を
センサモジュールの上部に取り付ければ対応可能であ
る。

【００４０】（５）本発明のウェハ位置検出装置は、移
載装置以外にも、階層状に格納されているウェハの間に
センサを挿入できる隙間がある場合には、同様な構成で
対応できる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のウェハ位置
検出装置によれば、高さ検出用センサによりウェハの高
さ方向の位置を検出し、さらに水平方向位置検出用セン
サによりウェハの水平方向の位置を検出する検出動作を
対象とするウェハ上の３点について実行することで、移
載対象であるウェハの３次元位置データをもとに、ウェ
ハの位置，姿勢を計測し、これに基いて移載用のハンド
（吸着アーム）の位置決めをするので、ウェハの位置ず
れや傾斜に対応することができ、ハンドの位置決めをウ
ェハキャリアに対して行なっていた従来技術に比べて、
正確な移載を可能にする。

【００４２】また、本発明のウェハ位置検出装置を用い
れば、ウェハキャリア側には特別の機構（キャリアエレ
ベータなど）を要しないので、どのようなウェハキャリ
アに対しても対応できることになり、従来技術には無い
利点である。

【００４３】また、本発明のウェハ位置検出装置は、高
さ検出用センサと水平方向位置検出用センサが１個の架
台に組み込まれてセンサモジュールを構成することによ
り、駆動機構が１台ですみ、コスト低減を可能にする。

【００４４】また、本発明のウェハ位置検出装置は、高
さ検出用センサと水平方向位置検出用センサをセンサモ
ジュールに構成し、このセンサモジュールをロボットア
ームにより上下および水平の両方向に移動させることに
より、センサモジュールと駆動機構との結合が簡素化さ
れ、コスト低減ならびに信頼性の向上につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例のウェハ位置検出装置
を示し、図１（ａ）は全体を示す斜視図であり、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＡ部を拡大して示す斜視図であ
る。

【図２】図２は図１のウェハ位置検出装置での検出動作
を説明する図で、図２（ａ）は高さ検出動作を示す斜視
図であり、図２（ｂ）は水平方向位置検出動作を示す斜
視図である。

【図３】従来のウェハ取り出し収納装置の要部を示す斜
視図である。

【図４】図３のウェハ取り出し収納装置におけるスリッ
ト板の要部側面図である。

【符号の説明】

１…センサモジュール ２…ロボットアーム ３…高さ検出用センサ ４…水平方向位置検出用センサ ５…架台 ６…プレート ７…ウェハキャリア ８…ウェハ ２２…キャリアエレベータ ２３…ウェハキャリア ２４…ウェハ ２５…キャリアテーブル ３０…光学式センサ ３１…スリット板 ３２…吸着アーム

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のウェハを水平状態で格納するため
   のウェハキャリアに対して上下方向に移動することによ
   り前記ウェハキャリアに格納された所定のウェハの高さ
   方向の位置を検出する高さ検出用センサと、前記所定の
   ウェハとその下段のウェハとの隙間に挿入するように移
   動することにより前記所定のウェハの端面上の水平方向
   の位置を検出する水平方向位置検出用センサと、前記２
   つのセンサを移動させるための駆動機構とを具備したこ
   とを特徴とするウェハ位置検出装置。
2. 【請求項２】 水平方向位置検出用センサが所定のウェ
   ハの端面上の３点の位置を検出するようにしたことを特
   徴とする請求項１記載のウェハ位置検出装置。
3. 【請求項３】 高さ検出用センサおよび水平方向位置検
   出用センサが共に出射光の被測定物からの反射光を検出
   する光学式センサであることを特徴とする請求項１また
   は２のいずれか１項に記載のウェハ位置検出装置。
4. 【請求項４】 高さ検出用センサが検出方向を水平に指
   向し、水平方向位置検出用センサが検出方向を鉛直に指
   向して１個の架台に組み込まれ、センサモジュールを構
   成していることを特徴とする請求項１記載のウェハ位置
   検出装置。
5. 【請求項５】 センサモジュールをロボットアームによ
   り上下方向および水平方向に移動させることを特徴とす
   る請求項４記載のウェハ位置検出装置。