特開 2024-67699 ウェハ搬送装置、ウェハ搬送方法、ウェハ搬送プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024067699

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】ウェハ搬送装置、ウェハ搬送方法、ウェハ搬送プログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20240510BHJP

   B65G 49/07 20060101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

B65G49/07 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022177968

(22)【出願日】2022-11-07

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】津金 亘輝

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131BA01

5F131BA13

5F131BA17

5F131BA23

5F131BA24

5F131BA31

5F131BA37

5F131BB03

5F131BB23

5F131DA22

5F131DA32

5F131DA42

5F131DB02

5F131DB52

5F131DB62

5F131DB76

5F131DB82

5F131DD42

5F131DD43

5F131DD82

5F131KA14

5F131KA52

5F131KA72

5F131KB32

5F131KB53

5F131KB58

(57)【要約】

【課題】ウェハの搬送および方向の調整を効率的に行えるウェハ搬送装置等を提供する。
【解決手段】ウェハ搬送装置は、ウェハＷを少なくとも第１位置と第２位置の間で搬送する搬送アーム２と、搬送アーム２に取り付けられて、ウェハＷの方向を検出するカメラ３と、カメラ３によって検出された方向に応じて、第１位置と第２位置の間でウェハＷの方向を調整するウェハ方向調整部４と、を備える。ウェハ方向調整部４は、搬送アーム２からウェハＷを一時的に取り外して保持するウェハ保持部４１と、ウェハ保持部４１によって保持されたウェハＷを回転させるウェハ回転部４２と、を備える。ウェハ方向調整部４は、ウェハＷの方向を調整する際には、搬送アーム２と重なる調整位置にあり、搬送アーム２が第１位置および第２位置の少なくともいずれかにある際には、ウェハ方向調整部４は当該搬送アーム２と重ならない待避位置にある。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェハを少なくとも第１位置と第２位置の間で搬送するウェハ搬送部と、
前記ウェハ搬送部に取り付けられて、前記ウェハの方向を検出するウェハ方向検出部と、
前記ウェハ方向検出部によって検出された方向に応じて、前記第１位置と前記第２位置の間で前記ウェハの方向を調整するウェハ方向調整部と、
を備えるウェハ搬送装置。

【請求項2】

前記ウェハ方向調整部は、
前記ウェハ搬送部から前記ウェハを一時的に取り外して保持するウェハ保持部と、
前記ウェハ保持部によって保持された前記ウェハを回転させるウェハ回転部と、
を備える請求項１に記載のウェハ搬送装置。

【請求項3】

前記ウェハ方向調整部は、前記ウェハ搬送部に対して移動可能に設けられる、請求項１または２に記載のウェハ搬送装置。

【請求項4】

前記ウェハ方向調整部は、前記ウェハの方向を調整する際には、前記ウェハ搬送部と重なる調整位置にあり、
前記ウェハ搬送部が前記第１位置および前記第２位置の少なくともいずれかにある際には、前記ウェハ方向調整部は当該ウェハ搬送部と重ならない待避位置にある、
請求項３に記載のウェハ搬送装置。

【請求項5】

前記ウェハ方向調整部は、基端部が前記ウェハ搬送部に取り付けられ、当該基端部の周りに回転可能に設けられる、請求項３に記載のウェハ搬送装置。

【請求項6】

前記ウェハ方向調整部の先端部は、前記基端部に対して移動可能に設けられる、請求項５に記載のウェハ搬送装置。

【請求項7】

前記ウェハ方向検出部は、前記ウェハの周縁部を撮影して、ノッチおよびオリフラの少なくともいずれかを検出する画像センサである、請求項１または２に記載のウェハ搬送装置。

【請求項8】

ウェハを少なくとも第１位置と第２位置の間で搬送するウェハ搬送部と、
前記ウェハ搬送部に取り付けられて、前記ウェハの方向を検出するウェハ方向検出部と、
前記ウェハ方向検出部によって検出された方向に応じて、前記第１位置と前記第２位置の間で前記ウェハの方向を調整するウェハ方向調整部と、
を使用するウェハ搬送方法であって、
前記ウェハ搬送部が前記第１位置において搬送対象の前記ウェハを取得する際に、前記ウェハ方向調整部を当該ウェハ搬送部と重ならない位置に待避させることと、
前記ウェハ方向調整部を前記ウェハ搬送部と重なる位置に移動させて、前記ウェハの方向を調整させることと、
前記ウェハ搬送部が前記第２位置において前記ウェハを離す際に、前記ウェハ方向調整部を当該ウェハ搬送部と重ならない位置に待避させることと、
を備えるウェハ搬送方法。

【請求項9】

ウェハを少なくとも第１位置と第２位置の間で搬送するウェハ搬送部と、
前記ウェハ搬送部に取り付けられて、前記ウェハの方向を検出するウェハ方向検出部と、
前記ウェハ方向検出部によって検出された方向に応じて、前記第１位置と前記第２位置の間で前記ウェハの方向を調整するウェハ方向調整部と、
を使用するウェハ搬送プログラムであって、
前記ウェハ搬送部が前記第１位置において搬送対象の前記ウェハを取得する際に、前記ウェハ方向調整部を当該ウェハ搬送部と重ならない位置に待避させることと、
前記ウェハ方向調整部を前記ウェハ搬送部と重なる位置に移動させて、前記ウェハの方向を調整させることと、
前記ウェハ搬送部が前記第２位置において前記ウェハを離す際に、前記ウェハ方向調整部を当該ウェハ搬送部と重ならない位置に待避させることと、
をコンピュータに実行させるウェハ搬送プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェハ搬送装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、半導体ウェハの搬送ロボットが開示されている。この搬送ロボットは、搬送対象の半導体ウェハが載置されるアームと、当該アームを駆動する駆動体を備える。駆動体には、半導体ウェハの方向を調整するアライナが一体的に設けられている。具体的には、アライナは、半導体ウェハのオリフラ（オリエンテーションフラット）等を検出する光センサと、光センサによって検出されたオリフラ等に応じて半導体ウェハを回転させるターンテーブルを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－３４３０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このアライナによって半導体ウェハの方向を調整する際には、アームを駆動体におけるアライナ上に移動させる必要がある。例えば、ロードポート等から搬送対象の半導体ウェハを取得したアームを、プロセスチャンバ（処理室）に移動させる前に、駆動体のアライナ上まで移動させなければならない。

【0005】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、ウェハの搬送および方向の調整を効率的に行えるウェハ搬送装置等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様のウェハ搬送装置は、ウェハを少なくとも第１位置と第２位置の間で搬送するウェハ搬送部と、ウェハ搬送部に取り付けられて、ウェハの方向を検出するウェハ方向検出部と、ウェハ方向検出部によって検出された方向に応じて、第１位置と第２位置の間でウェハの方向を調整するウェハ方向調整部と、を備える。

【0007】

この態様では、ウェハの方向を検出するウェハ方向検出部が、ウェハを搬送するウェハ搬送部に取り付けられているため、ウェハの方向の調整のためのウェハの方向の検出をウェハの搬送中に効率的に行える。

【0008】

本発明の別の態様は、ウェハ搬送方法である。この方法は、ウェハを少なくとも第１位置と第２位置の間で搬送するウェハ搬送部と、ウェハ搬送部に取り付けられて、ウェハの方向を検出するウェハ方向検出部と、ウェハ方向検出部によって検出された方向に応じて、第１位置と第２位置の間でウェハの方向を調整するウェハ方向調整部と、を使用するウェハ搬送方法であって、ウェハ搬送部が第１位置において搬送対象のウェハを取得する際に、ウェハ方向調整部を当該ウェハ搬送部と重ならない位置に待避させることと、ウェハ方向調整部をウェハ搬送部と重なる位置に移動させて、ウェハの方向を調整させることと、ウェハ搬送部が第２位置においてウェハを離す際に、ウェハ方向調整部を当該ウェハ搬送部と重ならない位置に待避させることと、を備える。

【0009】

なお、以上の構成要素の任意の組合せや、これらの表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラム等に変換したものも、本発明に包含される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ウェハの搬送および方向の調整を効率的に行える。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ウェハ搬送装置の全体的な構成を示す平面図である。

【図2】搬送アームの模式的な側断面図である。

【図3】搬送アームの模式的な平面図である。

【図4】搬送アームの模式的な側断面図である。

【図5】ウェハ搬送装置によるウェハの搬送および方向調整の例を示す。

【図6】ウェハ搬送装置によるウェハの搬送および方向調整の例を示す。

【図7】ウェハ搬送装置によるウェハの搬送および方向調整の例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下では、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下では実施形態とも表される）について詳細に説明する。説明および／または図面においては、同一または同等の構成要素、部材、処理等に同一の符号を付して重複する説明を省略する。図示される各部の縮尺や形状は、説明の簡易化のために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施形態は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実施形態に記載される全ての特徴やそれらの組合せは、必ずしも本発明の本質的なものであるとは限らない。

【0013】

図１は、本実施形態に係るウェハ搬送装置１の全体的な構成を示す平面図または上面図である。ウェハ搬送装置１は、ウェハまたは半導体ウェハを搬送する装置である。図１では、ウェハとして第１ウェハＷ１と第２ウェハＷ２が例示されており、以下ではウェハＷとも総称される。図１の例におけるウェハ搬送装置１は、ウェハＷを第１位置としての一または複数のロードポートＬＰ１～ＬＰ４と、第２位置としてのプロセスチャンバＰＣの間で搬送する。具体的には、ウェハ搬送装置１は、プロセスチャンバＰＣで処理される前のウェハＷを、複数のロードポートＬＰ１～ＬＰ４のいずれかから取得または搬入し、プロセスチャンバＰＣまで搬送する。また、ウェハ搬送装置１は、プロセスチャンバＰＣで処理された後のウェハＷを、プロセスチャンバＰＣから取得または搬出し、複数のロードポートＬＰ１～ＬＰ４のいずれかまで搬送する。

【0014】

プロセスチャンバＰＣ内でウェハＷに対して施される処理は特に限定されないが、例えば、アニール処理、イオン注入処理、成膜処理、露光処理、エッチング処理、洗浄処理、乾燥処理、平坦化処理等のいわゆる半導体製造プロセスや基板工程における各種の処理が例示される。

【0015】

ウェハ搬送装置１は、ウェハを複数のロードポートＬＰ１～ＬＰ４（第１位置）とプロセスチャンバＰＣ（第２位置）の間で搬送するウェハ搬送部２を備える。図１の例におけるウェハ搬送部２は、プロセスチャンバＰＣで処理される前の未処理ウェハＷ１を、複数のロードポートＬＰ１～ＬＰ４のいずれかから取得または搬入し、プロセスチャンバＰＣまで搬送する第１搬送アーム２Ａ（第１ウェハ搬送部２Ａ）と、プロセスチャンバＰＣで処理された後の処理済ウェハＷ２を、プロセスチャンバＰＣから取得または搬出し、複数のロードポートＬＰ１～ＬＰ４のいずれかまで搬送する第２搬送アーム２Ｂ（第２ウェハ搬送部２Ｂ）を備える。

【0016】

各搬送アーム２Ａ、２Ｂの先端部には搬送対象の各ウェハＷ１、Ｗ２が支持または把持される。図１の例では、各搬送アーム２Ａ、２Ｂのフォーク状の先端部の上に各ウェハＷ１、Ｗ２が載置されて支持される。搬送アーム２Ａ、２Ｂの基端部は、それらを駆動する駆動部２０に取り付けられる。このように搬送アーム２の台座としても機能する駆動部２０は、搬送アーム２の形態に応じた駆動を行い、その先端部（すなわち、そこで支持されたウェハＷ）を、ロードポートＬＰとプロセスチャンバＰＣの間の任意の経路で移動させる。例えば、搬送アーム２が、一または複数の回転可能および／または伸縮可能な回転アームおよび／または伸縮アームによって構成される場合、駆動部２０は、当該搬送アーム２の回転駆動および／または伸縮駆動を行う。

【0017】

搬送アーム２の先端部においてウェハＷの少なくとも周縁部に面する位置には、画像センサとしてのカメラ３が取り付けられている。図１の例では、第１搬送アーム２Ａの先端部に第１カメラ３Ａが取り付けられており、第２搬送アーム２Ｂの先端部に第２カメラ３Ｂが取り付けられている。後述するように、ウェハ方向検出部としてのカメラ３は、搬送アーム２によって支持および／または搬送されているウェハＷの方向を検出する。また、搬送アーム２の先端部においてカメラ３より基端側には、ウェハ方向調整部４が回転可能に設けられる。後述するように、ウェハ方向調整部４は、いわゆるアライナとして機能し、カメラ３によって検出されたウェハＷの方向に応じて、当該ウェハＷの方向を調整する。

【0018】

図２は、搬送アーム２の模式的な側断面図である。図３は、図２の搬送アーム２の模式的な平面図または上面図である。図１では搬送アーム２と上面視で重ならない位置にあったウェハ方向調整部４（あるいは、図３において点線で示されるウェハ方向調整部４）が、図２および図３では搬送アーム２と上面視で重なる位置にある。前述のように、搬送アーム２のフォーク状の先端部２１の上にウェハＷ（図３では便宜的に点線で示される）が載置されて支持される。また、搬送アーム２のフォーク状の先端部２１によって形成される隙間２２の直下にウェハ方向調整部４の先端部が配置される。ウェハ方向調整部４の先端部は、搬送アーム２からウェハＷを一時的に取り外して保持するウェハ保持部４１と、ウェハ保持部４１によって保持されたウェハＷを回転させるウェハ回転部４２と、ウェハ保持部４１およびウェハ回転部４２を水平面内の少なくとも一軸方向に一体的に並進駆動する並進駆動部４３を備える。

【0019】

ウェハ保持部４１は、ウェハＷの底面を下方から支持可能なウェハ支持面として機能する。ウェハ保持部４１には、ウェハＷの底面に吸着可能な吸盤その他の吸着部材が設けられてもよい。図３に示されるように、ウェハ方向調整部４によってウェハＷの方向を調整する際には、上面視でウェハ保持部４１が搬送アーム２のフォーク状の先端部２１の隙間２２内に収まっている。この状態で、図４に示されるように、ウェハ保持部４１がウェハ回転部４２と一体的に上方に駆動される。この時、ウェハ保持部４１は、搬送アーム２のフォーク状の先端部２１の隙間２２を通過し、ウェハＷの底面に接触または吸着する。そして、ウェハ保持部４１が更に上方に駆動されることで、ウェハＷが搬送アーム２から一時的に持ち上げられて（取り外されて）ウェハ保持部４１によって保持される。

【0020】

ウェハ回転部４２は、テーブル状のウェハ保持部４１の下方に設けられる。図４に示されるように、軸状のウェハ回転部４２は軸方向すなわち上下方向に伸縮可能であり、ウェハ方向調整部４によってウェハＷの方向を調整する際には、上方に伸びてウェハ保持部４１およびウェハＷを持ち上げる。また、ウェハ回転部４２は軸周りに回転可能であり、図４のようにウェハＷがウェハ保持部４１によって搬送アーム２から一時的に持ち上げられている間に回転することで、ウェハ保持部４１ごとウェハＷを回転させて方向を調整する。

【0021】

ウェハ方向調整部４のウェハ回転部４２によるウェハＷの方向の調整は、カメラ３等のウェハ方向検出部によって検出されたウェハＷの方向に応じて行われる。ウェハ方向検出部がカメラ３等の画像センサである場合、ウェハＷの周縁部を撮影してノッチおよびオリフラの少なくともいずれかを検出する。ノッチおよびオリフラ（オリエンテーションフラット）はウェハＷの方向、具体的には結晶方位等を表すために、ウェハＷの周縁部に一般的に設けられる切欠である。ノッチは径が比較的大きいウェハＷに設けられることが多く、オリフラは径が比較的小さいウェハＷに設けられることが多い。

【0022】

図２および図４に示されるように、カメラ３は、ウェハＷの上方から周縁部を撮影できるように設けられる。具体的には、カメラ３は、搬送アーム２（先端部２１）の上面において搬送対象のウェハＷと接触しない基端側（図２および図４における左側）の位置から上方に延び、そこから更に先端側（図２および図４における右側）に延びることで、ウェハＷの周縁部を上方から覆うように設けられる。カメラ３の撮影部は、ウェハＷの周縁部と対向する下面に設けられ、その撮影範囲３０（画角）にウェハＷの周縁部が入る。

【0023】

必要に応じてウェハ回転部４２によってウェハＷを回転させることで、撮影範囲３０に入ったウェハＷのノッチまたはオリフラがカメラ３によって撮影されるため、ウェハ方向検出部としてのカメラ３はウェハＷの方向を検出できる。そして、カメラ３によって検出されたウェハＷの方向に応じて、ウェハ方向調整部４のウェハ回転部４２がウェハＷを回転させることでウェハＷの方向が適切に調整される。また、ウェハ回転部４２によるウェハＷの鉛直軸周りの回転駆動に加えて、並進駆動部４３が、カメラ３によって検出されたウェハＷの位置や方向に応じて、ウェハＷ（あるいは、ウェハＷが載る前のウェハ保持部４１およびウェハ回転部４２）を水平面内の少なくとも一軸方向に並進駆動してもよい。並進駆動部４３による並進駆動によって、ウェハＷの偏心等の並進方向の位置ずれを効果的に解消できる。並進駆動部４３は、ウェハ保持部４１およびウェハ回転部４２が設けられるウェハ方向調整部４の先端部と、基端部の間に設けられる。このような並進駆動部４３によって、ウェハ方向調整部４の先端部が、基端部に対して移動可能に設けられる。

【0024】

なお、ウェハ方向検出部はカメラ３に限らず、ウェハＷのノッチやオリフラを検出可能な任意のセンサでよい。例えば、通常はウェハＷの周縁部によって遮断されるが、ノッチやオリフラ等の切欠は通過できる光を検出する光センサによってウェハ方向検出部が構成されてもよい。

【0025】

以上のようなウェハＷの方向の検出および調整（いわゆるウェハアライメント）は、第１位置としてのロードポートＬＰ１～ＬＰ４と、第２位置としてのプロセスチャンバＰＣの間の搬送経路上の任意の位置（以下で記述するように第１位置としてのロードポートＬＰ１～ＬＰ４自体を含む）で行われる。従来はウェハアライメントのための専用の装置（アライナ）が設けられることが一般的であり、ウェハの搬送中にアライナを経由させる必要があったが、本実施形態ではアライナの機能を実現するためのカメラ３および／またはウェハ方向調整部４の一部または全部が搬送アーム２と一体的に設けられているため、ウェハＷの搬送およびアライメントを効率的に行える。なお、カメラ３および／またはウェハ方向調整部４は、搬送アーム２の代わりにロードポートＬＰ（ウェハＷの搬送を担うため、搬送アーム２と同様にウェハ搬送部を構成する）に設けられてもよい。

【0026】

図２～図４において、搬送アーム２は、フォーク状の先端部２１およびウェハ方向調整部４を互いに独立に回転可能に支持する回転軸２３を備える。この回転軸２３の周りの個別の回転によって、搬送アーム２の先端部２１およびウェハ方向調整部４は、図１（あるいは、図３における点線のウェハ方向調整部４）に示されるように互いに重ならない位置にも制御できるし、図２～図４（特に、図３における実線のウェハ方向調整部４）に示されるように互いに重なる位置にも制御できる。このように、ウェハ方向調整部４は、ウェハ搬送部としての搬送アーム２に対して移動可能に設けられる。具体的には、ウェハ方向調整部４は、基端部の回転軸２３を介して搬送アーム２（先端部２１）の基端部に取り付けられ、当該基端部の回転軸２３周りに回転可能に設けられる。

【0027】

回転軸２３の下端には、当該回転軸２３に直交する方向（すなわち、水平面内）に移動可能および／または伸縮可能な可変アーム２４が設けられる。可変アーム２４の直下には、回転軸２３および可変アーム２４を駆動する駆動部２０が設けられる。駆動部２０は、回転軸２３による回転と、可変アーム２４による移動（並進）を組み合わせることで、搬送アーム２の先端部２１によって支持されているウェハＷおよび／またはウェハ方向調整部４を任意の位置に駆動できる。

【0028】

図５～図７は、本実施形態に係るウェハ搬送装置１によるウェハＷの搬送および方向調整の例を示す。なお、搬送および方向調整の対象のウェハＷは、便宜的に点線で示されている。

【0029】

図５において、ウェハ搬送部としての搬送アーム２の先端部２１が、第１位置としてのロードポートＬＰ２において搬送対象のウェハＷを取得する際、ウェハ方向調整部４は搬送アーム２と重ならない任意の待避位置に待避される。ウェハ方向調整部４が搬送アーム２の先端部２１と重なった状態でロードポートＬＰ２に挿入されると、当該ロードポートＬＰ２の構造と接触してしまう可能性があるためである。

【0030】

図６において、搬送アーム２がロードポートＬＰ２からウェハＷを取り出した後の任意のタイミングで、ウェハ方向調整部４は搬送アーム２の先端部２１と重なるウェハ方向調整位置まで回転駆動される。この状態で、ウェハ方向調整部４は、前述のウェハ保持部４１、ウェハ回転部４２、並進駆動部４３によってウェハＷの方向（回転位置または回転角度）および／または位置（並進位置）を調整する。

【0031】

図７において、搬送アーム２の先端部２１が、第２位置としてのプロセスチャンバＰＣにおいてウェハ方向調整部４による調整後のウェハＷを離す（プロセスチャンバＰＣ内に設置する）際、ウェハ方向調整部４は搬送アーム２と重ならない任意の待避位置まで回転駆動される。ウェハ方向調整部４が搬送アーム２の先端部２１と重なった状態でプロセスチャンバＰＣに挿入されると、当該プロセスチャンバＰＣの構造と接触してしまう可能性があるためである。

【0032】

図５～図７は、図１において未処理ウェハＷ１を扱う第１搬送アーム２Ａの搬送および方向調整の動作に対応する。図１において処理済ウェハＷ２を扱う第２搬送アーム２Ｂの搬送および方向調整の動作は、図５～図７の動作を実質的に逆にして図７、図６、図５の順に行われる。

【0033】

以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。例示としての実施形態における各構成要素や各処理の組合せには様々な変形例が可能であり、そのような変形例が本発明の範囲に含まれることは当業者にとって自明である。

【0034】

なお、実施形態で説明した各装置や各方法の構成、作用、機能は、ハードウェア資源またはソフトウェア資源によって、あるいは、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働によって実現できる。ハードウェア資源としては、例えば、プロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種の集積回路を利用できる。ソフトウェア資源としては、例えば、オペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。

【符号の説明】

【0035】

１ ウェハ搬送装置、２ ウェハ搬送部、３ カメラ、４ ウェハ方向調整部、３０ 撮影範囲、４１ ウェハ保持部、４２ ウェハ回転部、４３ 並進駆動部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】