JPH10173030A - 基板搬送装置およびこれを用いた露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハキャリヤ内に収容されたウエハの斜め
入れ状態をもれなく検出する。 【解決手段】 ウエハ１０を棚段に積み重ねて収容する
ウエハキャリヤ２１を昇降台２３に載置し、これを上下
動させて、取り出し位置のウエハ１０が両光電センサ２
５ａ，２５ｂによって検出されたときのみ、ハンド３１
による取り出しを行なう。一方の光電センサ２５ａの出
力信号のみがウエハ有りのときは、両端を支持する棚段
が１段だけずれた１段斜め入れのウエハ１１である。ま
た、昇降台２３を次の棚段まで１ピッチだけ移動させる
途中で両光電センサ２５ａ，２５ｂによる検出を行な
い、一方の光電センサ２５ａのみがウエハ有りの出力信
号を発生したときは２段斜め入れのウエハ１２であると
判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造用の露
光装置等においてウエハ等基板を搬送する基板搬送装置
およびこれを用いた露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造用の露光装置においては、一
般的に複数のウエハをウエハキャリヤに収容して所定の
待機位置まで搬送し、各露光サイクルごとにウエハキャ
リヤからウエハを取り出して自動的にウエハステージ等
に供給する基板搬送装置が搭載されている。

【０００３】図８は一従来例を示すもので、これは、ク
リーンルームに配設されたウエハステージ１１０と、複
数のウエハを収納するウエハキャリヤ１２１を待機させ
るウエハ待機ステーション１２０と、ウエハ待機ステー
ション１２０のウエハキャリヤ１２１からウエハを一枚
ずつ取り出してこれをウエハステージ１１０に受け渡す
作業を行なうウエハ搬送ユニット１３０を有する。

【０００４】ウエハステージ１１０は、ウエハを吸着す
る吸着面１１１ａを有するウエハチャック１１１と、吸
着面１１１ａに対して垂直な方向（Ｚ軸方向）にウエハ
チャック１１１を移動させる図示しないＺステージと、
ウエハチャック１１１を図示水平方向（Ｘ軸方向）に移
動させるＸステージ１１２と、これを図示上下方向（Ｙ
軸方向）へ移動させるＹステージ１１３を有し、Ｘステ
ージ１１２とＹステージ１１３はそれぞれ、公知のボー
ルねじ１１２ａ，１１３ａを回転させることでＸ軸方
向、Ｙ軸方向に移動する。

【０００５】ウエハキャリヤ１２１は、その内部の複数
の棚段にウエハをそれぞれ水平に保持して垂直に積み重
ねて保持するもので、各ウエハは、ウエハ搬送ユニット
１３０のハンド１３１によって逐次ウエハキャリヤ１２
１から取り出されてウエハステージ１１０に搬送され
る。ウエハ搬送ユニット１３０は、ハンド１３１をＹ軸
方向へ移動させるＹステージ１３２と、ハンド１３１を
Ｘ軸方向へ移動させるＸステージ１３３と、ハンド１３
１をウエハキャリヤ１２１とウエハステージ１１０の間
でＺ軸方向に往復移動させるためのＺステージ１３４を
有し、ウエハキャリヤ１２１からウエハを取り出してウ
エハステージ１１０に受け渡し、露光後のウエハをウエ
ハステージ１１０から受け取ってウエハキャリヤ１２１
に再度収納する作業を自動的に行なうように構成されて
いる。

【０００６】ウエハステージ１１０の前面には、図示し
ないマスクステージ、アライメント光学系およびシャッ
タ等が配設される。ウエハステージ１１０に保持された
ウエハは、マスクステージのマスクを介して照射される
露光光によって露光され、マスクのパターンがウエハに
転写される。

【０００７】ウエハチャック１１１はその吸着面１１１
ａに設けられた吸着溝に発生する真空吸着力によってウ
エハを吸着保持する。同様に、ハンド１３１は真空吸着
力によってその表面にウエハを吸着し、ハンド１３１の
真空吸着力とウエハチャック１１１の真空吸着力を真空
吸着力制御装置によって交互に制御することでウエハの
受け渡しが行なわれる。

【０００８】ウエハ待機ステーション１２０は、図７に
示すように、支持体１２２に上下動自在に支持された昇
降台１２３と、これを１ピッチずつ間欠的に上下動させ
る昇降台モータ１２４を有する。昇降台１２３をこのよ
うに１ピッチずつ間欠的に上昇または下降させること
で、ウエハキャリヤ１２１内に積み重ねられたウエハ１
００を１枚ずつ、ハンド１３１とほぼ同じ高さに設定さ
れたウエハ取り出し位置へ移動させる。

【０００９】昇降台１２３の直下には、ウエハ取り出し
位置のウエハ１００がウエハキャリヤ１２１内に適正な
水平状態で収容されているか否かを検知するウエハ検出
装置１２５が配設されており、昇降台モータ１２４によ
ってウエハ取り出し位置へ移動したウエハ１００がウエ
ハキャリヤ１２１内に適正な水平状態で収容されている
ことを確認したうえで、ハンド１３１を駆動してこれに
よるウエハ１００の取り出しを行なう。ウエハ検出装置
１２５の出力から、ウエハキャリヤ１２１内の棚段にウ
エハ１００が傾斜して収容されていたり、あるいは不在
であることが判明したときは、予定されていたハンド１
３１の駆動を停止して、昇降台モータ１２４を再駆動
し、ウエハキャリヤ１２１内の次の棚段のウエハをウエ
ハ取り出し位置へ移動させる。

【００１０】ウエハキャリヤ１２１内にウエハ１００を
収容するときに、オペレータのミス等によってウエハ１
００が傾斜して収容されたり、あるいはウエハキャリヤ
１２１内の一部でウエハが欠落していたりする場合があ
る。そこで、ウエハ取り出し位置のウエハ１００が適正
な水平状態に収容されていることを確認したうえでハン
ド１３１を駆動する。これによって、傾斜して収容され
たウエハがハンド１３１と干渉してハンド１３１の駆動
部等が損傷する等のトラブルを回避する。

【００１１】ウエハ検出装置１２５は、ウエハ１００が
ウエハ取り出し位置に存在するか否かを感知する静電容
量センサ１２５ａと、ウエハ１００の裏面の反射光を検
出することでウエハ１００が水平状態にあるか否かを判
別する距離測定用の光センサ１２５ｂを有し、静電容量
センサ１２５ａと光センサ１２５ｂの双方の出力が所定
値以上であるときのみハンド１３１の駆動が開始され
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、ウエハキャリヤ内のウエハの有無やそ
の状態を正確に検知することができず、ウエハキャリヤ
内にウエハが傾斜して収容されているとき、すなわち斜
め入れの状態を誤ってウエハ無しの状態と検知する等の
判断ミスを避けることができない。これは、ウエハの裏
面の反射光を計測する光センサによってウエハが水平状
態にあるか否かを検知するように構成されているため、
ウエハの反射率が異なる場合に光センサの出力に誤差が
生じることに起因するものである。

【００１３】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、ウエハ等基板がウエ
ハキャリヤ等に適正に収容されているか否かを正確に検
知できる基板搬送装置およびこれを用いた露光装置を提
供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の基板搬送装置は、複数の所定のピッチの
棚段にそれぞれ基板を重ねて収容する収容手段と、これ
を前記所定のピッチで間欠的に移動させる駆動手段と、
前記収容手段が前記所定のピッチで移動するたびごとに
第１の測定ポイントで前記棚段の前記基板の有無をそれ
ぞれ検出する一対のセンサと、両者の出力に基づいて前
記基板を前記収容手段から取り出すハンドを有し、前記
一対のセンサが、前記第１の測定ポイントに加えて、前
記収容手段が前記所定のピッチを移動する途中の第２の
測定ポイントで前記棚段の間の前記基板の有無をそれぞ
れ検出するように構成されていることを特徴とする。

【００１５】

【作用】第１の測定ポイントで一対のセンサが双方とも
基板有りの出力信号を発生したときのみ、収容手段の棚
段に基板が適正な状態で収容されていると判断してハン
ドを駆動する。このように収容手段内の基板の状態を確
認したうえでハンドを駆動して基板を取り出せば、露光
装置のウエハステージ等に対する基板の供給等を予定通
りに極めて円滑に行なうことができる。ハンドが斜め入
れの状態にある基板と干渉して損傷する等のトラブルも
ない。一対のセンサのうちの一方の出力信号が基板有り
で他方が基板無しである場合は、収容手段内の基板の片
側が１段ずれた棚段に支持されたいわゆる１段斜め入れ
の状態にあると判断する。

【００１６】収容手段内の基板の片側が２段ずれた棚段
に支持されたいわゆる２段斜め入れの状態にあるとき
は、両センサが双方とも基板無しの出力信号を発生し
て、基板が不在（欠落）である場合と区別ができない。
そこで、収容手段が所定のピッチを移動する途中の第２
の測定ポイントで基板の有無を検出し、一方のセンサの
出力信号が基板有りのときは２段斜め入れであると判断
する。

【００１７】収容手段内の基板の状態をすべて正確に判
別できるため、ウエハステージ等に対する基板の供給等
を極めて円滑に行ない、露光装置のスループットを大幅
に向上できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１９】図１は一実施例による基板搬送装置を示
す。これは、クリーンルーム内に基板保持手段であるウ
エハステージ等とともに配設されたウエハ待機ステーシ
ョン２０と、ウエハステージとウエハ待機ステーション
２０との間で基板であるウエハ１０の搬送および受渡し
を行なうハンド３１を有する。

【００２０】ウエハ待機ステーション２０は、複数の棚
段にウエハ１０を垂直に積み重ねた状態で収容する収容
手段であるウエハキャリヤ２１を、支持体２２に支持さ
れた昇降台２３上に待機させるもので、昇降台２３は、
駆動手段である昇降台モータ２４によって間欠的に上下
動する。

【００２１】ハンド３１は、図示しない駆動部によって
昇降台２３に対して水平に進退移動し、キャリヤ２１内
のウエハ１０を所定の位置において取り出してウエハス
テージに搬送するように構成されている。

【００２２】このようなハンド３１によるウエハ１０の
取り出しは、ウエハ検出装置２５によってウエハキャリ
ヤ２１内のウエハ１０の状態を検知し、ウエハキャリヤ
２１内の棚段にウエハ１０が適正に収容されているのを
確認してから行なわれる。ウエハ検出装置２５は、支持
体２２上の所定の高さに配設された一対のセンサである
光電センサ２５ａ，２５ｂを有する。各光電センサ２５
ａ，２５ｂは、光源２５１ａ，２５１ｂから水平に発せ
られた光ビームＬ₁ ，Ｌ₂ を受光するもので、昇降台２
３の間欠的な上下動によってウエハ１０が所定の高さす
なわち、ハンド３１による取り出し位置に到達したと
き、該ウエハ１０が棚段２１ａ，２１ｂに水平に収容さ
れていれば（図２参照）、各棚段２１ａ，２１ｂの近傍
で、前記光ビームＬ₁ ，Ｌ₂ のそれぞれがウエハ１０に
よって遮られて両光電センサ２５ａ，２５ｂがウエハ有
りの出力信号を発生するように構成されている。

【００２３】図１の（ｂ）に示すウエハ１１のように、
ウエハキャリヤ２１内でウエハ１１の一端１１ａが一方
の棚段２１ａにあり、他端１１ｂが他方の棚段２１ｂか
ら１段ずれた棚段に支持されているとき、すなわちウエ
ハ１１の両端が一段だけずれた１段斜め入れの状態にあ
るときは、一方の光ビームＬ₁ のみをウエハ１１が遮る
ために一方の光電センサ２５ａのみがウエハ有りの信号
を発生し、他方の光ビームＬ₂ はウエハ１１によって遮
られることなく、従ってウエハ無しの信号を発生する。

【００２４】ウエハキャリヤ２１内のウエハ１０を一枚
ずつハンド３１によって取り出す作業は以下のように行
なわれる。昇降台モータ２４の駆動によってウエハキャ
リヤ２１内の棚段の垂直方向の間隔（ピッチ）に等しい
ピッチで間欠的に上下動させて各棚段のウエハ１０を順
次ハンド３１による取り出し位置に移動させ、ハンド３
１を駆動する前に、ウエハ検出装置２５によってウエハ
１０の有無を検出する。ウエハ検出装置２５の両光電セ
ンサ２５ａ，２５ｂの出力信号が双方ともウエハ無しで
あれば、その棚のウエハ１０が欠落しており、また、両
光電センサ２５ａ，２５ｂの一方の出力信号がウエハ有
りで他方がウエハ無しのときはウエハ１１で示すように
１段斜め入れの状態であると判断して、いずれの場合も
ハンド３１の駆動を開始せず、昇降台２３を１ピッチ移
動させて次の棚段のウエハ１０の取り出し作業に移行す
る。両光電センサ２５ａ，２５ｂが双方ともウエハ有り
の出力信号を発生したときだけ、ウエハキャリヤ２１の
棚段にウエハ１０が適正に収容されていると判断してハ
ンド３１を駆動し、ウエハ１０の取り出しを行なう。

【００２５】この後、ウエハ１０はハンド３１によって
ウエハステーションへ搬送され、図示しない露光手段で
ある光源から発生された露光光によって露光される。

【００２６】ところが、このように、昇降台２３を１ピ
ッチずつ送ってウエハキャリヤ２１の棚段のウエハ１０
の有無を検知する測定ポイント（第１の測定ポイント）
を設けるだけでは、図１の（ｂ）に示すウエハ１２のよ
うに、その両端が２段ずれた２段斜め入れの状態にある
場合に両光電センサ２５ａ，２５ｂの出力信号が双方と
もウエハ無しとなり、ウエハキャリヤ２１の棚段にウエ
ハ１０が欠落している場合と区別がつかないという不都
合が生じる。昇降台２３をさらに１ピッチ下降させても
破線で示すように、やはり光電センサ２５ａ，２５ｂの
出力信号は双方ともウエハ無しであるから、ウエハ１０
が欠落している場合と同じ結果になる。

【００２７】そこで、昇降台モータ２４によって昇降台
２３を１ピッチ送る途中の第２の測定ポイントでこれを
停止して両光電センサ２５ａ，２５ｂによってウエハの
有無を検出する工程を設ける。すなわち、図３に示すよ
うに、昇降台２３を１ピッチ送る途中の第２の測定ポイ
ントで停止すれば、２段斜め入れのウエハ１２は破線で
示すように一方の光ビームＬ₁ のみを遮る状態となり、
従って両光電センサ２５ａ，２５ｂのうちの一方の出力
信号がウエハ有り、他方がウエハ無しとなって２段斜め
入れを確実に検知できる。

【００２８】例えば、ウエハキャリヤ２１の棚段のピッ
チの１／２に等しいピッチで昇降台２３が間欠的に上下
動するように昇降台モータ２４を制御し、昇降台２３が
停止するたびに両光電センサ２５ａ，２５ｂの出力信号
を得る。ウエハキャリヤ２１の各棚段がウエハ取り出し
位置に位置したときに両光電センサ２５ａ，２５ｂから
ウエハ有りの出力信号が得られれば、ハンド３１を駆動
してウエハの取り出しを行なう。この位置で両光電セン
サ２５ａ，２５ｂのうちの一方の出力信号がウエハ有り
であればウエハ１１で示す１段斜め入れの状態であると
判断する。また、両光電センサ２５ａ，２５ｂの出力信
号が双方ともウエハ無しであってその直前に昇降台２３
が停止したときの両光電センサ２５ａ，２５ｂの出力信
号もウエハ無しであればウエハの欠落と判断する。両光
電センサ２５ａ，２５ｂのうちの一方がウエハ有りの出
力信号を発生したときはウエハ１２で示す２段斜め入れ
の状態であると判断できる。

【００２９】なお、２段斜め入れの状態のウエハ１２を
検出する検出位置は、必ずしもウエハキャリヤ２１の棚
段のピッチの１／２に設定する必要はない。図４に示す
ように、例えば６インチウエハの場合は、通常、ウエハ
キャリヤ２１の棚段のピッチＰ₀ は４．７６ｍｍであ
り、ウエハの有無を検出する光ビームＬ₁ ，Ｌ₂ のビー
ム径、すなわち光電センサ２５ａ，２５ｂの検出範囲Ｄ
は棚段の上下に０．５ｍｍの幅に設定される。そこで、
ウエハキャリヤ２１の棚段のピッチＰ₀ から光電センサ
２５ａ，２５ｂの検出範囲Ｄを差し引いたＰ₁ ＝Ｐ₀ −
Ｄ＝３．７６ｍｍの範囲において、２段斜め入れの最も
検出しやすい高さを第２の測定ポイントに設定してここ
でウエハキャリヤ２１を停止させればよい。

【００３０】最も小径のウエハの場合でも、ウエハキャ
リヤの棚段のピッチは２．２８ｍｍであるから、２段斜
め入れを検出する第２の測定ポイントは１．２５ｍｍの
範囲内で設定できる。従って、ウエハキャリヤを棚段の
１ピッチ分だけ上下動させる途中に第２の測定ポイント
を設けて、ウエハの取り出し位置における第１の測定ポ
イントと干渉しないように設計することは容易である。

【００３１】本実施例によれば、ウエハキャリヤ内のウ
エハがどのような状態で棚段に収容されているかをすべ
て正確に検知できる。従って、ハンドが斜め入れ状態の
ウエハ等に干渉する等のトラブルを生じることなく、ウ
エハの取り出しを極めて円滑に行なうことができる。こ
れによって、ウエハステージに対するウエハの供給を予
定通りに円滑に行ない、露光装置のスループットを大幅
に向上できる。

【００３２】次に上記説明した露光装置を利用したデバ
イスの製造方法の実施例を説明する。図５は微小デバイ
ス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣ
Ｄ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフロ
ーを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイス
の回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設
計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一
方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を
用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセ
ス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを
用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回
路を形成する。次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体
デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

【００３３】図６は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ
１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分
を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。これら
のステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に
多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法
を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体
デバイスを製造することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。

【００３５】ウエハキャリヤ等内のウエハ等の収容状態
を正確に判別し、ウエハステーション等に対するウエハ
等の供給を予定通りに極めて円滑に行なうことができ
る。

【００３６】これによって露光装置のスループットを向
上させ、半導体デバイス等の低価格化に大きく貢献でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例による基板搬送装置を示すもので、
（ａ）はその斜視図、（ｂ）はウエハの収容状態を説明
する図である。

【図２】図１の装置のウエハとウエハ検出装置の相対位
置を説明する図である。

【図３】ウエハの２段斜め入れの状態を検出する工程を
説明する図である。

【図４】光電センサの検出範囲と昇降台の昇降ピッチを
説明する図である。

【図５】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャー
トである。

【図６】ウエハプロセスを示すフローチャートである。

【図７】一従来例を示す斜視図である。

【図８】露光装置全体を示す立面図である。

【符号の説明】

１０，１１，１２ ウエハ ２０ ウエハ待機ステーション ２１ ウエハキャリヤ ２３ 昇降台 ２４ 昇降台モータ ２５ ウエハ検出装置 ２５ａ，２５ｂ 光電センサ ３１ ハンド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の所定のピッチの棚段にそれぞれ基
   板を重ねて収容する収容手段と、これを前記所定のピッ
   チで間欠的に移動させる駆動手段と、前記収容手段が前
   記所定のピッチで移動するたびごとに第１の測定ポイン
   トで前記棚段の前記基板の有無をそれぞれ検出する一対
   のセンサと、両者の出力に基づいて前記基板を前記収容
   手段から取り出すハンドを有し、前記一対のセンサが、
   前記第１の測定ポイントに加えて、前記収容手段が前記
   所定のピッチを移動する途中の第２の測定ポイントで前
   記棚段の間の前記基板の有無をそれぞれ検出するように
   構成されていることを特徴とする基板搬送装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の基板搬送装置によって搬
   送された基板を保持する基板保持手段と、前記基板を露
   光する露光手段を有する露光装置。