JPH07335718A - ウエハキャリア装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャリアカセットに収納された半導体ウエハ
の取り出し時における半導体ウエハの吸着不良や損傷を
防止できるウエハキャリア装置を提供する。 【構成】 半導体ウエハ１の外周部がカセット治具５上
に支持されて上下方向に複数枚収納されるキャリアカセ
ット２と、半導体ウエハ１の下面を吸着して半導体ウエ
ハ１のキャリアカセット２に対する収納および取り出し
を行う搬送アーム４と、搬送アーム４の複数箇所に設け
られ、搬送される半導体ウエハ１と搬送アーム４との距
離を測定する光センサ４ｂと、光センサ４ｂの検出信号
によって、半導体ウエハ１とこの半導体ウエハ１の下方
に進入した搬送アーム４とが平行位置となるように相対
的な傾斜位置調節を行う傾斜角調節部７とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウエハを搬送して
収納するウエハキャリア装置に関し、特に、キャリアカ
セットに収納された半導体ウエハの取り出し時における
ウエハ損傷およびウエハ吸着不良を防止できるウエハキ
ャリア装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、半導体装置の製造工程において
は、生産の効率化、省力化、品質の安定化などの観点か
ら、ロボットによって半導体ウエハをキャリアカセット
に収納したり、収納された半導体ウエハを取り出したり
するウエハキャリア装置が多く採用されている。

【０００３】このようなウエハキャリア装置として、た
とえば、株式会社プレスジャーナル発行、「月刊 Ｓｅ
ｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ」１９９３年６月
号、Ｐ１３１〜Ｐ１３５に記載されているように、エレ
ベータ付きキャリアカセットに半導体ウエハを収納し、
搬送アームが水平および垂直方向に移動可能とされたウ
エハ搬送ロボットによって、キャリアカセットから半導
体ウエハを取り出すものが知られている。

【０００４】この装置は、搬送スピードのアップおよび
クリーンルーム内のクリーン度の維持に配慮がなされた
もので、上記文献には搬送アームを高精度に且つ振動な
く駆動する駆動部の制御技術や塵埃の発生防止のための
技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、本発明者によ
り検討されたウエハキャリア装置のキャリアカセット１
２の構造を図４に基づいて説明する。

【０００６】このキャリアカセット１２は、枠体１２ａ
の内壁面に、たとえば塵埃の付着しないフッ素樹脂で構
成されたカセット治具１５を取り付け、このカセット治
具１５上に半導体ウエハ１１を支持して上下方向に複数
枚収納するものであるが、このカセット治具１５は高温
にさらされると熱変形するおそれがある。そうすると、
図５に示すように、カセット治具１５に保持された半導
体ウエハ１１と搬送アーム１４とが平行な位置関係とは
ならない。

【０００７】上記したウエハキャリア装置のキャリアカ
セット１２がこのようなものであれば、搬送アーム１４
と半導体ウエハ１１とが平行位置にない状態で搬送アー
ム１４が上昇して半導体ウエハ１１を下方から吸着する
ことになってそれらの相互の全面での同時接触が得られ
ないので、吸着不良となり搬送途中に半導体ウエハ１１
が落下するおそれがある。また、搬送アーム１４を半導
体ウエハ１１間に進入してこれを取り出そうとする場合
には、たとえエレベータによってキャリアカセット１２
を上下に調節したとしても搬送アーム１４の進入する上
下空間に余裕がなく、搬送アーム１４によって半導体ウ
エハ１１が傷つけられたり割れたりするおそれがある。

【０００８】また、今日においては半導体ウエハ１１の
大口径化の傾向が顕著であるが、このような大口径の半
導体ウエハ１１を保持するカセット治具１５は熱変形時
の変形量も一層大きくなるものと考えられ、半導体ウエ
ハ１１の吸着不良や損傷はより大きな問題点となるもの
と推測される。

【０００９】そこで、本発明の目的は、キャリアカセッ
トに収納された半導体ウエハの取り出し時における半導
体ウエハの吸着不良を防止できるウエハキャリア装置に
関する技術を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、キャリアカセットに
収納された半導体ウエハの取り出し時における半導体ウ
エハの損傷を防止できるウエハキャリア装置に関する技
術を提供することにある。

【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通
りである。

【００１３】すなわち、本発明によるウエハキャリア装
置は、半導体ウエハを、その各々の外周部がカセット治
具上に支持された状態で上下方向に複数枚収納するキャ
リアカセットと、この半導体ウエハの下面を吸着して半
導体ウエハのキャリアカセットに対する収納および取り
出しを行う搬送アームと、搬送アームの複数箇所に設け
られ、搬送される半導体ウエハと搬送アームとの距離を
測定する距離測定センサと、距離測定センサの検出信号
によって、半導体ウエハとその半導体ウエハの下方に進
入した搬送アームとが平行位置となるように相対的な傾
斜位置調節を行う傾斜角調節手段とが設けられているも
のである。

【００１４】また、本発明によるウエハキャリア装置
は、前記のウエハキャリア装置に、キャリアカセットに
収納された半導体ウエハの位置を検出する位置検出セン
サと、この位置検出センサの検出信号によって、半導体
ウエハが搬送アームによる取出位置に来るようにキャリ
アカセットの高さを調節する高さ調節手段とが設けられ
ているものである。

【００１５】これらの場合において、前記した距離測定
センサは、搬送アームと半導体ウエハとの距離を光学的
に測定する光センサ、あるいは搬送アームと半導体ウエ
ハとの距離を空気圧によって測定するエアセンサとする
ことができる。

【００１６】

【作用】上記のような構成のウエハキャリア装置によれ
ば、搬送される半導体ウエハと搬送アームとは傾斜角調
節手段によって平行位置に調節されるので、半導体ウエ
ハを支持しているカセット治具が変形していても、両者
は常に平行な位置関係となることが保証される。

【００１７】したがって、搬送アームが上昇して半導体
ウエハを下方から吸着するときに両者は相互の全面での
同時接触となるので、安定した良好な吸着力が得られる
ことになり、吸着不良から来る搬送途中における半導体
ウエハの落下を未然に防止することができる。

【００１８】また、キャリアカセットに収納された最下
部位置以外の半導体ウエハを取り出す場合にも、搬送ア
ームは上下空間にゆとりを残して半導体ウエハ間に進入
することができるので、搬送アームによって半導体ウエ
ハが傷つけられたり割れたりするおそれもなくなる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面に基づいて詳
細に説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施例であるウエハキャ
リア装置を示す斜視図、図２はそのウエハキャリア装置
のII−II線に沿って一部を破断した側面図、図３はその
ウエハキャリア装置の平面図である。

【００２１】図１に示すように、本実施例のウエハキャ
リア装置は、半導体ウエハ１が収納されたキャリアカセ
ット２と、このキャリアカセット２の下方に設けられた
高さ調節部（高さ調節手段）６および傾斜角調節部（傾
斜角調節手段）７と、半導体ウエハ１をキャリアカセッ
ト２から取り出したりあるいはこれに収納したりする搬
送アーム４とから構成されているものである。また、本
装置は、たとえば、図示しない露光装置に半導体ウエハ
１を１枚ずつ供給するためのものである。

【００２２】キャリアカセット２は、水平断面が略コ字
状とされて側方に位置する搬送アーム４の方向に開口し
た枠体２ａの内壁面に、半導体ウエハ１が載置されるカ
セット治具５が取り付けられたものである。１枚の半導
体ウエハ１の外周面を支持して収納するカセット治具５
は一対で構成されており、対向する内壁面に一端が、他
の内壁面に他端がそれぞれ固定されている。このカセッ
ト治具５は、搬送アーム４が、収納された半導体ウエハ
１間に進入可能な間隔を開けて上下方向に複数取り付け
られている。キャリアカセット２の枠体２ａはたとえば
鉄などの金属で、またカセット治具５は静電気の発生に
よる塵埃付着を防止する観点から、たとえばフッ素樹脂
で構成されている。

【００２３】キャリアカセット２の下方に設けられて、
その高さを調節する高さ調節部６は、斜め横方向に２分
割された上部台座６ａと下部台座６ｂが相互に斜面で接
触して摺動自在に設けられており、上部台座６ａは図示
しない係止部材によって横方向への移動が阻止され、下
部台座６ｂは、たとえばボールねじが形成されたパルス
モータ６ｃのロッド６ｄとねじ結合されたものである。
よって、パルスモータ６ｃが回転すると、この回転力が
推力に変換されて下部台座６ｂが横方向へ移動される。
そして、下部台座６ｂと斜面で接触している上部台座６
ａが下部台座６ｂの移動にともなって摺動して上下方向
に移動される。

【００２４】また、キャリアカセット２の傾斜角を調節
する傾斜角調節部７は、上部台座６ａの上部に突出して
キャリアカセット２の基部２ｂを支持した状態で昇降自
在に設けられた、たとえば３本の支持脚７ａ（図３）、
およびこれをそれぞれ独立して昇降させるパルスモータ
７ｂとから構成されている。よって、パルスモータ７ｂ
によって支持脚７ａのうちの１本あるいは２本を昇降さ
せることでキャリアカセット２の傾斜角が三次元的に変
化されるようになっている。

【００２５】キャリアカセット２に収納された半導体ウ
エハ１を、たとえば下段から順に取り出して露光装置に
搬送したり、露光の終了した半導体ウエハ１をキャリア
カセット２に収納したりする搬送アーム４は、搬送対象
となる半導体ウエハ１の下方位置に横方向から進入して
これを持ち上げると同時に真空吸着するもので、上面に
は半導体ウエハ１を吸着するための吸着パッド４ａが設
けられている。また、上面のたとえば４箇所には、搬送
する半導体ウエハ１と搬送アーム４との距離を光学的に
測定する光センサ（距離測定センサ）４ｂが設けられて
いる。図２に示すように、この光センサ４ｂは一体的に
形成された投光部４ｂ₁ と受光部４ｂ₂とからなってお
り、それぞれの光センサ４ｂが相互に異なる波長の光を
投光部４ｂ₁ から半導体ウエハ１に照射し、反射光の光
量を受光部４ｂ₂ で検出して半導体ウエハ１との距離を
測定するものである。さらに、キャリアカセット２の開
口部側には、搬送対象となる半導体ウエハ１を検出する
位置検出センサ９が設けられている。

【００２６】前記した光センサ４ｂおよび位置検出セン
サ９は制御部１０と電気的に接続され、さらに、制御部
１０はキャリアカセット２の高さを調節するパルスモー
タ６ｃおよび該キャリアカセット２の傾斜角を調節する
パルスモータ７ｂと電気的に接続されている。この制御
部１０では光センサ４ｂおよび位置検出センサ９の検出
信号が演算処理され、搬送される半導体ウエハ１が搬送
アーム４とほぼ同じ高さすなわち取出位置になるよう
に、そして搬送アーム４が該半導体ウエハ１と平行位置
となるように、キャリアカセット２の高さおよびその傾
斜角に修正が加えられるようになっている。

【００２７】このようなウエハキャリア装置によれば、
半導体ウエハ１は次のようにして搬送される。

【００２８】まず、位置検出センサ９によって搬送対象
となる最下部位置の半導体ウエハ１が検出され、検出信
号が制御部１０に送られる。制御部１０でこの検出信号
が演算処理されて必要量だけパルスモータ６ｃが回転さ
れ、下部台座６ｂが横方向に移動されて上部台座６ａが
上下方向に動き、キャリアカセット２が、収納された半
導体ウエハ１が搬送アーム４による取出位置となる高さ
に合わされる。

【００２９】次に、搬送アーム４が半導体ウエハ１の下
方に進入して一旦停止し、４つの光センサ４ｂによって
搬送アーム４と半導体ウエハ１との距離が検出される。
この検出信号は制御部１０に送られて傾斜補正成分が算
出され、これによって傾斜角調節部７にあるパルスモー
タ７ｂの１台あるいは２台が必要量だけ回転されて支持
脚７ａが昇降され、キャリアカセット２の傾斜角が三次
元的に補正されて半導体ウエハ１と搬送アーム４とが平
行な位置関係とされる。なお、この時の補正量は高さ調
節部６のパルスモータ６ｃにフィードバックされて傾斜
角の変化にともなって生じる高さの変動が再調節され、
制御部１０に予めインプットされている高さの基準値の
しきい値内に入るように制御される。

【００３０】このようにしてキャリアカセット２の高さ
と傾斜角が調節された後、搬送アーム４が上昇して搬送
対象となる半導体ウエハ１が持ち上げられる。

【００３１】そして、この時、搬送される半導体ウエハ
１と搬送アーム４とは傾斜角調節部７によって位置調節
されるので、半導体ウエハ１を支持しているカセット治
具５がたとえば熱などによって変形していても、両者は
常に平行な位置関係となることが保証されることにな
る。したがって、搬送アーム４が上昇して半導体ウエハ
１を下方から吸着するときに、両者は互いの全面による
同時接触となる。よって、安定した良好な吸着力が得ら
れることになり、搬送途中における半導体ウエハ１の落
下を未然に防止することが可能になる。

【００３２】また、たとえばキャリアカセット２に収納
された最下部位置以外の半導体ウエハ１を取り出す場合
にも、搬送アーム４は上下空間にゆとりを残して半導体
ウエハ１間に進入することができるので、搬送アーム４
によって半導体ウエハ１が傷つけられたり割れたりする
おそれもない。

【００３３】なお、本実施例のウエハキャリア装置にお
いては、上記のようなキャリアカセット２の傾斜角の調
節はロットの先頭の半導体ウエハのみに対して行われ、
２枚目の半導体ウエハ１からは高さ調節のみがなされる
ようになっている。但し、カセット治具５の変形量が大
きい場合や変形状態がカセット治具５毎に区々である場
合には、全ての半導体ウエハ１に対してキャリアカセッ
ト２の傾斜角を調節を行うのが好ましい。また、一定枚
数毎にキャリアカセット２の傾斜角を調節することもで
きる。

【００３４】そして、このようにして搬送アーム４に保
持された半導体ウエハ１は、図示しない露光シーケンス
部へ搬送される。

【００３５】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。

【００３６】たとえば、高さ調節部６および傾斜角調節
部７の機構は本実施例によるものに限定されるものでは
なく、キャリアカセット２の高さおよび傾斜角を調節す
ることができる限り、種々の機構を採用することが可能
である。たとえば、傾斜角調節部７については、圧電素
子を用いたピエゾ機構を採用することなどが考えられ
る。さらに、本実施例に沿った機構を採用する場合にお
いても、たとえば傾斜角調節部７について言えば、支持
脚７ａは３本に限定されるものではない。すなわち、支
持脚７ａを３本としたのは、傾斜角の調節の容易さの観
点によるものであり、４本以上であってもよく、また中
央部に１本設けることや、両端部にそれぞれ１本ずつ設
けることもできる。

【００３７】また、搬送アーム４に設けられた距離測定
センサとしての光センサ４ｂは、これに限定されるもの
ではなく、たとえば図６に示すように、半導体ウエハ１
にエアを吹き付け、その空気圧によって半導体ウエハ１
と搬送アーム４との距離を測定するエアセンサ２４ｂな
どを用いてもよい。すなわち、搬送アーム４と半導体ウ
エハ１との距離を非接触状態で測定できるものであれ
ば、上記以外のさらに他の種々の距離測定センサを用い
ることができる。なお、搬送アーム４に設けられた距離
測定センサの個数は、本実施例では４つであるが、必要
な数だけ任意に設けることができる。

【００３８】さらに、本実施例においては高さと傾斜角
の調節は、いずれもキャリアカセット２の下方に設けら
れた高さ調節部６および傾斜角調節部７によって行われ
ているが、これらの機能のいずれかあるいは両方ともを
搬送アーム４に担わせることも可能である。すなわち、
本発明にあっては、搬送アーム４と半導体ウエハ１との
高さあるいは傾斜角が相対的に調節されるものであれば
よく、いずれか側のみを調節することに限定されるもの
ではない。

【００３９】そして、本実施例のウエハキャリア装置は
露光装置に対する半導体ウエハ１の搬送に用いられるも
のであるが、これに限定されるものではなく、半導体装
置の製造工程における種々のケースの半導体ウエハ１の
保管、搬送に適応することが可能である。

【００４０】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下の通りである。

【００４１】(1).すなわち、本発明のウエハキャリア装
置によれば、搬送される半導体ウエハと搬送アームとは
傾斜角調節部によって常に平行位置となるように相対的
な傾斜角が調節される。よって、半導体ウエハを支持し
ているカセット治具が変形していても、両者は平行な位
置関係となることが保証されることになる。

【００４２】(2).したがって、搬送アームが上昇して半
導体ウエハを下方から吸着するときに、両者は面による
同時接触となるので、吸着不良が防止されて安定した良
好な吸着力が得られることになり、搬送途中における半
導体ウエハの落下を未然に防止することが可能になる。

【００４３】(3).また、前記した(1) により、キャリア
カセットに収納された最下部位置以外の半導体ウエハを
取り出す場合にも、搬送アームは上下空間にゆとりを残
して半導体ウエハ間に進入することができるので、搬送
アームによって半導体ウエハが傷つけられたり割れたり
するおそれもない。

【００４４】(4).そして、(1) 〜(3) により、半導体ウ
エハの不良率が低減される。

【００４５】(5).さらに、(1) 〜(3) により、大口径の
半導体ウエハを保持するカセット治具のように変形量が
大きい場合でも、確実に吸着不良や半導体ウエハの損傷
を防止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるウエハキャリア装置を
示す斜視図である。

【図２】そのウエハキャリア装置のII−II線に沿って一
部を破断した側面図である。

【図３】そのウエハキャリア装置の平面図である。

【図４】本発明者により検討されたウエハキャリア装置
のキャリアカセットを示す正面図である。

【図５】図４のキャリアカセットと搬送アームとの位置
関係を示す説明図である。

【図６】本発明の他の実施例によるウエハキャリア装置
を示す要部説明図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ ２ キャリアカセット ２ａ 枠体 ２ｂ 基部 ４ 搬送アーム ４ａ 吸着パッド ４ｂ 光センサ（距離測定センサ） ４ｂ₁ 投光部 ４ｂ₂ 受光部 ５ カセット治具 ６ 高さ調節部（高さ調節手段） ６ａ 上部台座 ６ｂ 下部台座 ６ｃ パルスモータ ６ｄ ロッド ７ 傾斜角調節部（傾斜角調節手段） ７ａ 支持脚 ７ｂ パルスモータ ９ 位置検出センサ １０ 制御部 １１ 半導体ウエハ １２ キャリアカセット １２ａ 枠体 １４ 搬送アーム １５ カセット治具 ２４ｂ エアセンサ（距離測定センサ）

フロントページの続き (72)発明者 時田 和章 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハを、その各々の外周部がカ
   セット治具上に支持された状態で上下方向に複数枚収納
   するキャリアカセットと、 前記半導体ウエハの下面を吸着して該半導体ウエハの前
   記キャリアカセットに対する収納および取り出しを行う
   搬送アームと、 前記搬送アームの複数箇所に設けられ、搬送される半導
   体ウエハと前記搬送アームとの距離を測定する距離測定
   センサと、 前記距離測定センサの検出信号によって、前記半導体ウ
   エハと該半導体ウエハの下方に進入した前記搬送アーム
   とが平行位置となるように相対的な傾斜位置調節を行う
   傾斜角調節手段とが設けられていることを特徴とするウ
   エハキャリア装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のウエハキャリア装置に、
   前記キャリアカセットに収納された前記半導体ウエハの
   位置を検出する位置検出センサと、 前記位置検出セン
   サの検出信号によって、前記半導体ウエハが前記搬送ア
   ームによる取出位置に来るように前記キャリアカセット
   の高さを調節する高さ調節手段とが設けられていること
   を特徴とするウエハキャリア装置。
3. 【請求項３】 前記距離測定センサは、前記搬送アーム
   と前記半導体ウエハとの距離を光学的に測定する光セン
   サであることを特徴とする請求項１または２記載のウエ
   ハキャリア装置。
4. 【請求項４】 前記距離測定センサは、前記搬送アーム
   と前記半導体ウエハとの距離を空気圧によって測定する
   エアセンサであることを特徴とする請求項１または２記
   載のウエハキャリア装置。