JP2002151577A - 基板のエッジ保持アライナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ハンドとの基板の移し替えを短時間で行なえる
基板のエッジ保持アライナーを提供すること。 【解決手段】アライナーＭは、機台１と、機台１に対し
て回転可能に配置される回転用保持部１０と、回転用保
持部１０の下方に配置される上下移動用保持部２０とを
有している。回転用保持部１０は、４等分されたアーム
部１１を有し、各アーム部１１の先端部にウェハのエッ
ジを保持する保持部１３を有している。上下移動用保持
部２０は、放射線方向に沿って配置された複数の保持片
２２を一体的に連結して上下移動可能に構成される上下
移動用保持体２１を３組備えている。すべての保持片２
２は同一高さに配置され、各上下移動用保持体２１は、
上下方向に３段に配置される上下駆動部２３を有して構
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ウェハ又は円板
状に形成されたガラス等の基板の位置補正を行なう基板
のエッジ保持アライナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、円板状に形成された基板
（以下、シリコンウェハ又はウェハで説明する）には、
ウェハの円周方向における基準回転位置を表す目印とし
て、弦状にきりかかれたオリフラやＶ字状またはＵ字状
に切り欠かれたノッチ等が外周部に形成されている。そ
して、ウェハに対し半導体のゲート形成等の処理を行な
う際、個々のウェハは、そのオリフラ又はノッチの位置
が基準回転位置と常に一致している状態の下で処理ステ
ージにセットされることが要求されていた。

【０００３】一方、カセットには通常ランダムな状態で
複数枚のウェハが上下方向に配置されて収納されてい
る。このため、搬送ロボットによってカセットからウェ
ハを取り出し、直接、処理ステージにセットすること
は、オリフラ又はノッチの位置が基準回転位置と一致し
ない状態でウェハが処理ステージに設置されることにな
り、ウェハに対して所望の処理を行なえなくなってい
た。

【０００４】そのため、カセットから取り出されたウェ
ハをアライナーに搬入し、このアライナーによってその
オリフラ又はノッチの位置を基準回転位置に一致させた
後、ウェハを処理ステージにセットする方法が採用され
ていた。

【０００５】従来のアライナーにおける基板の保持方法
は、ウェハを、ウェハの裏面で吸着するようにしてロボ
ットのハンドから受け渡されていた。しかし、従来のよ
うに、ウェハの裏面を吸着して支持する場合、ウェハの
裏面に傷をつけたりパーティクルが付着することから、
ウェハの裏面を吸着する方法が回避される傾向にあっ
た。このことから、ウェハのエッジを保持してアライメ
ントする装置が提供されていた。

【０００６】例えば、図１３に示す基板のエッジ保持ア
ライナー５０の場合、ウェハＷの外周面を支持する受け
部５２ａを有して形成される固定ステージ５１と、固定
ステージ５１の下方で上下移動及び回転可能な回転ステ
ージ５３とが、機台５５上に配置されていた（特開２０
００−２１９５６号公報参照）。

【０００７】固定ステージ５１は、回転中心位置を基準
として等間隔に延設された３個のアーム５２を有して、
ロボットのハンドで保持されたウェハＷを、ハンドの下
降移動によって受け部５２ａの上方位置から下降させて
保持するように形成され、回転ステージ５３は、回転中
心位置を基準として等間隔に延設された３個のアーム５
４を有して固定ステージ５１に支持されているウェハＷ
を持ち上げた後、１回転することによって、ノッチ位置
を検出可能としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の公報に
示される基板のエッジ保持アライナー５０は、ウェハＷ
裏面のエッジを支持することで、ウェハＷを傷つけたり
パーティクルの発生を極力少なくしているものの、回転
ステージ５３で支持されたウェハＷが、回転ステージ５
３の１回転でノッチの位置が検出される際、基準回転位
置に配置されたノッチの位置が、固定ステージ５１の各
アーム５２と回転ステージ５３のアーム５４とが重なり
合った場合、あるいは、回転ステージ５３のアーム５４
にノッチ位置が重なったとき、さらには、ウェハＷの位
置決め後、回転ステージ５３のアーム５４が検出センサ
室５６内に位置されるときには、ウェハＷを固定ステー
ジ５１に再度支持させて、固定ステージ５１のアーム５
２を、回転ステージ５３のアーム５４と干渉しない位置
に回転させたり、ノッチ位置を回転ステージ５３のアー
ム５４から重ならない位置に移動させなければならない
ことから、ノッチ合わせにおけるウェハのロボットへの
受け渡しに要する時間を長くしていた。

【０００９】この発明は、上述の課題を解決するもので
あり、ウェハに傷をつけたりパーティクルを発生させ
ず、また、ノッチ合わせにおける基板のロボットへの受
け渡し時間を短縮できる基板のエッジ保持アライナーを
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明にかかわる基板
のエッジ保持アライナーでは、上記の課題を解決するた
めに、以下のように構成するものである。すなわち、基
板をロボットのハンドから受け渡される際に、前記基板
のエッジを保持して回転可能に配置される回転用保持部
と、前記基板を前記ハンドに受け渡す際に、前記基板を
前記回転用保持部より上方の位置に移動させる上下移動
用保持部とを有して構成される基板のエッジ保持アライ
ナーであって、前記回転用保持部が、前記上下移動用保
持部の上方の位置で、回転中心軸に対して放射線方向に
配置された複数のアーム部を一体的に連結してなり、前
記上下移動用保持部が、前記回転用保持部の各アーム部
に干渉することなくそれぞれ単独に上下動する複数の分
割された基板保持片を備えて構成されていることを特徴
とするものである。

【００１１】また好ましくは、前記上下移動用保持部の
分割された基板保持片は、回転中心に対して放射線方向
に配置された他の基板保持片と一体的に形成されて上下
移動用保持体を構成し、前記上下移動用保持体が複数配
設されて、それぞれ単独に上下動可能に構成されている
ものであればよい。

【００１２】さらに、前記回転用保持部は、位置制御可
能な回転駆動手段によって回転可能に配置されていれば
なおよい。

【００１３】

【発明の効果】本発明の基板のエッジ保持アライナー
は、ロボットのハンドで搬送されてきた基板が、回転用
保持部で基板のエッジを保持するように受け渡される。
そして基板を保持した回転用保持部は基板を１回転させ
て、基板に形成されたノッチあるいはオリフラ位置と、
基準回転位置を一致させて基板を補正された位置に固定
する。その後、回転用保持部に保持された基板と干渉し
ない上下移動用保持体が、上昇して基板を回転用保持部
の保持位置より上方に押し上げる。これによって、ロボ
ットのハンドは、アライナーより基板を取り出しするこ
とが可能となる。

【００１４】つまり、回転用保持部のアーム部が回転さ
れてどの位置に停止されても、複数に分割された上下移
動保持体は、回転用保持部のアーム部に干渉しないいず
れかの上下移動保持体を上昇させることによって、上昇
された上下移動保持体で基板を押し上げることができ、
ハンドに受け渡すことが可能となる。従って、基板のエ
ッジを保持することによって基板に傷をつけたりパーテ
ィクルを発生させず、また、回転用保持部の停止位置に
関係なくいずれかの上下移動用保持体によって基板を保
持することができることから、ノッチ合わせにおける基
板のロボットへの受け渡し時間を短縮することが可能と
なる。

【００１５】また、分割された基板保持片が複数連結し
て１組の上下移動用保持体として構成されていることか
ら、基板のエッジをを安定して保持して昇降させること
ができる。

【００１６】さらに、回転用保持部は位置制御可能な駆
動手段によって駆動されていることから、回転が停止し
た位置が自動的に確認されて、回転用保持部のアーム部
に干渉しない上下移動用保持体を上昇させることが容易
に行なえる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。実施形態の基板のエッジ保持ア
ライナー（以下、アライナーという）Ｍは、図１〜４に
示すように、機台１と、機台１上に回転可能に配置され
る回転用保持部１０と上下移動用保持部２０とを有して
構成されている。

【００１８】機台１は、回転用保持部１０と上下移動用
保持部２０とを支持するとともに、回転用保持部１０を
軸心に対して回転する回転駆動部３、上下移動用保持部
２０を上下動する上下駆動部２３を収納し、さらに回転
用保持部１０に支持されたウェハＷの有無を検出するウ
ェハ有無検出センサ７と、ウェハＷの外周縁部に形成さ
れたノッチの位置を検出するノッチ検出センサ９と、各
センサを支持するセンサ支持台６とを有してウェハＷの
ノッチの位置を検出するとともに位置補正を行なえるよ
うに構成されている。

【００１９】回転用保持部１０は、ウェハＷのエッジを
等分に保持できるように、複数のアーム部（図例では、
９０°間隔で４本のアーム部）１１が機台１の中央部に
立設される回転軸４に一体的に連結されて回転可能に配
置されている。回転軸４は下部にモータ５で駆動されて
回転駆動部３を構成し、各アーム部１１の先端部には、
図２〜３に示すように、回転中心から同心上に配置され
てウェハＷのエッジ下面を保持する保持部１３と保持部
１３にウェハＷを落し込むための傾斜ガイド部１５が形
成されている。

【００２０】モータ５は、位置センサが装着されている
ことが望ましく、例えば、サーボモーターやステッピン
グモータ等のパルスモーターが使用されエンコーダが装
着されている。その為、回転中における回転角度が、常
時検出される。

【００２１】保持部１３は、傾斜ガイド部１５の下方で
円周方向に沿って山形状に形成され、かつ回転中心に向
かって下方に傾斜するように形成されている。これによ
って、個々のアーム部１１に形成される保持部１３は、
ウェハＷのエッジを一点で保持し、４か所の保持部１３
でウェハＷのエッジを保持することができる。そして、
保持されたウェハＷは回転駆動部３により緩速回転さ
れ、ノッチ検出センサ９によってノッチの位置を検出し
て基準回転位置との位置ずれを測定されることとなる。

【００２２】上下移動用保持部２０は、回転中心に対し
て位相がずれて配置される３組の上下移動用保持体２１
からなり、それぞれの上下移動用保持体２１（上段から
順に２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）は、それぞれの上下駆動
部２３（上段から順に２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ）によっ
て上下駆動されるとともに、それぞれの上下駆動部２３
には、図５に示すように、回転中心に対して左右方向に
２か所づつ対称位置に回転用保持部１０の保持部１３と
同心上に保持片２２が配置されている。

【００２３】１組の上下移動用保持体２１における４個
の保持片２２は、左右に対して直交する方向にロボット
のハンドが出入されるために、前後方向の間隔は狭く左
右方向の間隔は広くなるように配置されている。つま
り、各保持片２２は、横長Ｘ状になるように配置される
こととなる。

【００２４】図例においては、図２における前後方向を
Ｘ軸方向といい、左右方向をＹ軸方向という。従って、
ハンドは上下駆動用保持体２１間の間隔が広い部分、つ
まり、回転中心をＸ軸方向に沿って移動してウェハＷを
搬送することとなる。

【００２５】なお、保持片２２の形状は、回転用保持部
１０の保持部１３と同様に円周方向に沿って山形状に形
成され、かつ回転中心に向かって下方に傾斜するように
形成された保持部２２ａを有し、また、傾斜ガイド部１
５と同様な傾斜ガイド部２２ｂとを有している。これに
よって、１個の保持片２２は、ウェハＷのエッジを保持
部２２ａの一点で保持し、４か所の保持片２２の保持部
２２ａでウェハＷを保持することができる。

【００２６】さらに、各上下移動用保持体２１の保持片
２２は、同一高さで交互に配置され、１組の上下駆動用
保持体２１における４個の保持片２２が一体的に連結さ
れて、１上下駆動部２３により上下移動できるように構
成される。

【００２７】この上下駆動部２３の構成は、特に限定す
るものではないが、一例としては、図３〜６に示すよう
に、回転軸４を囲うように立設される円筒状の支持柱２
と、支持柱２の外周面に上下移動可能に配置されるリン
グ部材２４と、リング部材２４から各保持片２２に連結
するために水平アーム部２５ａと水平アーム部２５ａの
先端から上方に屈折する垂直アーム部２５ｂとを有する
連結アーム２５と、支持柱２に対して上下移動してリン
グ部材２４に固着される昇降キー２６と、昇降キー２６
を上下移動可能に連結する昇降用ねじ２７とを有して構
成される。支持柱２には、全長にわたって等間隔に３か
所のキー溝２ａが形成され、各昇降キー２６は、いずれ
かのキー溝２ａに嵌合される。昇降キー２６とキー溝２
ａとの嵌合は、パーティクルの発生を防止するために
は、緩い嵌合で係合することが望ましい。

【００２８】また、昇降用ねじ２７は、支持柱２の上端
部と下端部でねじ支持カラー２９ａ、２９ｂで支持さ
れ、中央部に形成されたねじ部２７ａが昇降キー２７と
螺合状態で連結されている。そして、機台１に配置され
たモータ２８で回転駆動されることによって、昇降用ね
じ２７がいずれかの方向に回転すると、昇降キー２７が
上下いずれかの方向に移動され、リング部材２４の上下
移動を可能とすることとなる。また、３組の上下移動用
保持体２１に対応する各昇降ねじ２７の昇降ストローク
はすべて同一である。

【００２９】なお、リング部材２４を上下移動するもの
は、モータでなく流体シリンダであってもよく、その場
合、エアシリンダのピストンがリング部材２４と連結で
きるように構成されていればよい。

【００３０】３組の上下駆動部２３は、それぞれ上段の
上下駆動部２３Ａ、中断の上下駆動部２３Ｂ、下段の上
下駆動部２３Ｃとが上下方向に配置され、それぞれの上
下駆動部２３に連結される各保持片２２が同一高さに配
置されるため、３段の上下駆動部２３においては、下方
に配置されるにしたがって連結アーム２５の垂直アーム
部２５ｂの長さが長く形成されることとなる。

【００３１】なお、図５（ａ）は、上段の上下移動用保
持体２１Ａを示すものであり、図例では、支持柱２に形
成されているキー溝２ａは上方位置にあり、保持片２２
は、左側の最先端位置（図中、上方）と、保持片２２を
２個分スペースを有して後方に配置される位置、右側の
最後端位置（図中、下方）と保持片２２を２個分スペー
スを有して前方に配置される位置の４か所で配置されて
いる。

【００３２】図５（ｂ）は、中断の上下移動用保持体２
１Ｂを示すものであり、キー溝２ａは上段の上下移動用
保持体２１Ａのキー溝２ａに対して反時計方向に１２０
°ずれた位置に形成され、保持片２２は、上下移動用保
持体２１Ａの保持片２２より１個分反時計方向に回転し
た位置に４か所配置されている。

【００３３】図５（ｃ）は、下段の上下移動用保持部２
１Ｃを示すものであり、キー溝２ａは、上下移動用保持
体２１Ａのキー溝２ａに対して時計方向に１２０°ずれ
た位置に形成され、保持片２２は、上下移動用保持体２
１Ｂの保持片２２よりさらに１個分の保持片２２を反時
計方向に回転した位置に４か所配置されている。

【００３４】そして、図６は単一の上下移動用保持体２
１の断面を示すものであり、昇降キー２６が昇降用ねじ
２７のねじ部２７ａに螺合している状態を示している。

【００３５】ウェハ有無検出センサ７は、光学用のセン
サが使用されてウェハＷの端部を検出するように取り付
けられる。実施形態では、反射式センサが使用され、支
持台２に装着されたセンサ７が光を投射してウェハＷに
光を当てるようにしている。ウェハＷが「有」の場合で
は光は反射され、ウェハＷが「無」の場合には反射され
ないことによって、ウェハＷの有無を検出することにな
る。なお、このウェハ有無検出センサ７は、反射式でな
く投光・受光式であってもよい。

【００３６】ノッチ検出センサ９は、公知のものを使用
すればよく、光学式センサやＣＣＤカメラによる撮影に
よるものでもよい。光学式センサの場合、投光・受光型
でもよくまた、反射式のものでもよい。

【００３７】次に、上記のように構成されたアライナー
の作用について図７〜１２に沿って説明する。

【００３８】ロボットのハンドＨがウェハＷを吸着した
状態でアライナーＭに挿入されると、図７〜８に示すよ
うに、ハンドＨは、保持片２２間の間隔の大きい方向
（Ｘ軸方向）から回転用保持部１０の上方位置まで侵入
する。そして、ハンドＨが下降してウェハＷを回転用保
持部１０に移し替える。ウェハＷのエッジ部が各アーム
部１１の保持部１３に保持されると、ハンドＨはアライ
ナーＭから後退する。ウェハＷがハンドＨからアーム部
１１の保持部１３内に落し込まれた時点で、ウェハＷの
中心は、回転用保持部１０の回転中心と一致する。

【００３９】次に、ハンドＨが後退するとウェハ有無検
出センサ７が作動され、回転用保持部１０内にウェハＷ
があるかどうかの確認をすることとなる。ウェハＷの
「有」が確認されると、図９に示すように、回転用保持
部１０が回転駆動部３により緩速で１回転され、この間
にノッチ検出センサ９がウェハＷのノッチの位置を検出
することとなる。そして、ノッチ位置が設定された基準
回転位置に対してずれがあれば、その位置ずれ分、回転
保持部１０が所定角度回転されて停止される。

【００４０】この停止位置においては、回転用保持部１
０のアーム部１１の角度位置が検出されていて、下方の
上下移動用保持部２０に対して、どこの位置にあるかが
検出される。そして、図１０〜１１に示すように、３組
の上下移動用保持体２１のうち、４本のアーム部１１に
干渉しないいずれかの上下移動用保持体２１（図例では
２１Ｂ）が、ウェハＷを持ち上げるために上昇駆動され
る。この場合、図示しない制御部では、回転用保持部１
０の角度位置が検出されていることから、４本のアーム
部１１に干渉しない位置にある上下移動用保持体２１Ｂ
に対応するモータ２８に作動指令が出され、モータ２８
が駆動される。モータ２８の駆動により、昇降用ねじ２
７が回転することによって昇降キー２５及びリング部材
２４が上昇する。これによって上下移動用保持体２１Ｂ
の保持片２２が上昇して、回転用保持部１０に保持され
ているウェハＷのエッジを保持して、ウェハＷを回転用
保持部１０から上下移動用保持体２１Ｂに移し替える。

【００４１】上下移動用保持体２１Ｂで保持されたウェ
ハＷは、図１１に示すように、回転用保持部１０の上方
位置まで上昇され、上下移動用保持体２１Ｂと回転用保
持部１０との間にハンドが挿入されて、図１２に示すよ
うに、ウェハＷがハンドＨに移し替えられて後退するこ
ととなる。

【００４２】上述のように、ロボットのハンドＨで搬送
されてきたウェハＷが、回転用保持部１０でウェハＷの
エッジを保持するように受け渡される。そしてウェハＷ
を保持した回転用保持部１０はウェハＷを１回転させ
て、ウェハＷに形成されたノッチあるいはオリフラ位置
と、基準回転位置を一致させてウェハＷを補正された位
置に固定する。その後、回転用保持部１０に保持された
ウェハＷと干渉しない上下移動用保持体２１が、上昇し
てウェハＷを回転用保持部１０の保持位置より上方に押
し上げる。これによって、ロボットのハンドＨは、アラ
イナーＭよりウェハＷを取り出しすることが可能とな
る。

【００４３】つまり、回転用保持部１０のウェハＷのア
ーム部１１が回転されてどの位置に停止されても、複数
に分割された上下移動保持体２１は、アーム部１１に干
渉しないいずれかの上下移動保持体２１を上昇させるこ
とによって、上昇された上下移動保持体２１でウェハＷ
を押し上げることができ、ハンドＨに受け渡すことが可
能となる。従って、ウェハＷのエッジを保持することに
よってウェハＷに傷をつけたりパーティクルを発生させ
ず、また、回転用保持部１０の停止位置に関係なく上下
移動用保持体２１によってウェハＷを保持することがで
きることから、ノッチ合わせにおけるウェハＷのロボッ
トへの受け渡し時間を短縮することが可能となる。

【００４４】また、分割された保持片２２が複数連結し
て１組の上下移動用保持体２１として構成されているこ
とから、ウェハＷのエッジをを安定して保持して昇降さ
せることができる。

【００４５】さらに、回転用保持部１０は位置制御可能
なモータ５によって駆動されていることから、回転が停
止した位置が自動的に確認されて、回転用保持部１０の
アーム部１１に干渉しない上下移動用保持体２１を上昇
させることが容易に行なえる。

【００４６】なお、上記形態の回転用保持部１０の保持
部１３、上下移動用保持部２０の保持片２２の形状は、
上記の形態に限定するものではなく、ウェハＷのエッジ
を１か所づつ保持できるものであればどのような形状で
もよい。

【００４７】また、上下移動用保持体２１を上下駆動す
る構成は、上下駆動用保持体２１における４個の保持片
２２が一体的に連結されて、１上下駆動部２３により上
下移動できるように構成されるものであれば、上述の形
態に限定するものではない。例えば、１組（４個）の保
持片２２が、保持片２２と同心円上又は同心円より大径
に形成されたリング状の支持部材にアームを介して連結
されていて、各リング部材をモータあるいはシリンダで
駆動される昇降駆動装置を連結するようにして構成され
る上下移動用保持体であってもよい。この場合、３組の
上下移動用保持体はリング状の支持部材が三重に配置さ
れることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態によるウェハのエッジ保持アラ
イナーを示す斜視図である。

【図２】同平面図である。

【図３】同正面断面図である。

【図４】同側面図である。

【図５】各上下移動用保持体の単一状態を示す平面図で
ある。

【図６】図５における単一の上下移動用保持体を示す縦
断面図である

【図７】ハンドがウェハをアライナーに装着する作用を
示す斜視図である。

【図８】ハンドがアライナーから後退した状態を示す斜
視図である。

【図９】ウェハが回転されている状態を示す平面図であ
る。

【図１０】回転用保持部と干渉しない上下移動用保持体
がウェハを保持する作用を示す斜視図である。

【図１１】位置決めされたウェハをハンドが取り出す作
用を示す正面図である。

【図１２】ハンドがウェハを保持して後退した状態を示
す斜視図である。

【図１３】従来のアライナーを示す斜視図である。

【符号の説明】

Ｍ…アライナー １…機台 ２…支持柱 ３…回転駆動部 ４…回転軸 ５…モータ ６…センサ支持台 ７…ウェハ有無検出センサ ９…ノッチ検出センサ １０…回転用保持部 １１…アーム部 １３…保持部 ２０…上下移動用保持部 ２１…上下移動用保持体 ２２…保持片 ２３…上下駆動部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板をロボットのハンドから受け渡され
   る際に、前記基板のエッジを保持して回転可能に配置さ
   れる回転用保持部と、前記基板を前記ハンドに受け渡す
   際に、前記基板を前記回転用保持部より上方の位置に移
   動させる上下移動用保持部とを有して構成される基板の
   エッジ保持アライナーであって、 前記回転用保持部が、前記上下移動用保持部の上方の位
   置で、回転中心軸に対して放射線方向に配置された複数
   のアーム部を一体的に連結してなり、 前記上下移動用保持部が、前記回転用保持部の各アーム
   部に干渉することなくそれぞれ単独に上下動する複数の
   分割された基板保持片を備えて構成されていることを特
   徴とする基板のエッジ保持アライナー。
2. 【請求項２】 前記上下移動用保持部の分割された基板
   保持片は、回転中心に対して放射線方向に配置された他
   の基板保持片と一体的に形成されて上下移動用保持体を
   構成し、前記上下移動用保持体が複数配設されて、それ
   ぞれ単独に上下動可能に構成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の基板のエッジ保持アライナー。
3. 【請求項３】 前記回転用保持部は、位置制御可能な回
   転駆動手段によって回転可能に配置されていることを特
   徴とする請求項１又は２記載の基板のエッジ保持アライ
   ナー。