JP2003243294A - アライナー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造装置や基板検査装置においてウエ
ハのセンタリング、オリフラ等の高速検出を行えるよう
にする。 【解決手段】 昇降機構１５の昇降コラム１４に支持さ
れた、ウエハ１を載置する定置ステージ１２と、定置ス
テージ１２上に載置されたウエハ１をチャックする各把
持部２４を、同期をとって動作させる把持機構部２１
と、ウエハ１を把持した状態で把持機構部２１を旋回さ
せる旋回機構２２とを有するウエハ把持旋回手段と、ウ
エハ１のノッチ位置を透過して検知する光軸が把持部２
４の半径方向内側に位置するように光軸を形成する発光
部３１Ａと受光部３１ｂとが配置された位置検知センサ
とを備えるようにしたことにより、迅速なノッチサーチ
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアライナー装置に係
り、半導体製造装置や基板検査装置においてウエハのセ
ンタリング、オリフラ等の高速検出を行えるようにした
アライナー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造装置や基板検査装置に
おいては、プロセス間のウエハの受け渡しにおいて、そ
の角度方向及び位置決めを精度よく行うためにアライナ
ー装置が用いられている。従来、アライナー装置ではウ
エハの保持方式として裏面吸着式がとられてきたが、適
用規格によりエッジグリップ方式に変更される傾向にあ
る。エッジグリップ方式の場合、カセット内に収容され
ているウエハの方向がランダムである場合、ウエハ保持
機構に繰り返し精度を持たせているため、ウエハを把持
した時点で位置決めが完了する。さらにこの状態でウエ
ハ縁部に形成されたノッチやオリフラにより、ウエハの
角度方向の検出を行っていた。そのためにアライナー装
置にはノッチサーチのための各種センサが設けられてお
り、このノッチサーチの速さがアライナー装置における
タクトタイムを左右していた。

【０００３】図７は、従来のアライナー装置の一例を示
した側面図である。同図に示したアライナー装置５０で
は、定置フレーム５１上に仮置きされていたウエハ５２
の縁部が装置の中心回転軸回りに旋回可能に支持された
グリップチャックアーム５３に把持されるとともに、定
置フレーム５１が半径方向外側に待避した状態が示され
ている。この状態でノッチサーチによってウエハの適正
角度方向が検知された後に、外周から把持定位置まで再
度接近した定置フレーム５１上に位置決めされたウエハ
５２が再度載置されるようになっている。このとき、グ
リップチャックアーム５３に把持されたウエハ５２の角
度を検知するために、位置検知センサ５５が設けられて
いる。この位置検知センサ５５は、図８に拡大して示し
たように、アライナー装置本体５０上部に突設された略
コ字形のフレーム５６に組み込まれている。この位置検
知センサ５５は、フレーム上部５６ａに発光部５５Ａが
設けられ、フレーム下部５６ｂに受光部５５Ｂが設けら
れた光電センサで、発光部５５Ａから発せられた所定ス
ポット径の検知ビームの光軸Ｌが回転するウエハ縁部５
２ｂに形成されたノッチ（図示せず）を横切って位置検
知が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示し
た従来のアライナー装置では、センサの光軸が旋回する
グリップチャックアームによって遮られるタイミングが
あり、その位置ではノッチサーチができないため、ウエ
ハーを把持する位置を変更してノッチサーチを行わなけ
ればならない。また、位置検知センサを円周方向に１個
のみ配置した構造であったため、最初にウエハを把持し
たときのノッチ位置によっては最大で１周近くウエハを
回転させてノッチサーチを行わなければならなかった。

【０００５】また、グリップチャックアームのグリップ
位置でウエハを把持した際、ノッチがグリップ位置に重
なってしまう場合がある。この場合、検知ビームがグリ
ップ位置に重なったノッチを検出できず、再度ウエハを
把持し直す必要があり、ノッチサーチに要する時間が長
くなり、タクトタイムを不安定にしていた。

【０００６】さらに図７に示した定置フレームは、まず
定置フレームが中心方向に近接した状態でウエハが載置
され、この状態でグリップチャックアームでウエハがチ
ャック（把持）される。そして位置検出のためにグリッ
プチャックアームが回転する際に定置フレームはウエハ
の旋回半径内での干渉を避けるために、外側に待避する
必要がある。そして再度位置決めされた段階でグリップ
チャックアームと平面的に重ならない位置まで中心方向
に近接する動作をとる。このようにグリップチャックア
ームの旋回時に半径方向に連動してアームの伸長動作を
行う複雑なアームリンク機構を必要とする。

【０００７】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、ウエハ受け取り時のノッチ
の位置に関係なくノッチサーチが行え、安定したタクト
タイムを実現でき、位置決めされたウエハを簡単な動作
機構を備えた定置フレームで載置するようにしたアライ
ナー装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は昇降コラムに支持された、ウエハを載置す
る定置ステージと、該定置ステージ上に載置されたウエ
ハをチャックする各把持部を、同期をとって動作させる
把持機構部と、ウエハを把持した状態で前記把持機構部
を旋回させる旋回機構とを有するウエハ把持旋回手段
と、前記ウエハのノッチ位置を透過して検知する光軸
が、前記把持部の半径方向内側に位置するように前記光
軸を形成する発光部と受光部とが配置された位置検知セ
ンサとを備えたことを特徴とする。

【０００９】前記位置検知センサは、発光部、受光部の
うちの一方が前記定置ステージの一部に取り付けられ、
他方が前記ウエハ把持旋回手段の半径方向外側に位置す
る支持手段に取り付けることが好ましい。

【００１０】前記定置ステージは、載置されたウエハが
前記ウエハ把持旋回手段の把持部でチャックされると同
時に降下し、前記ウエハの位置決め完了後に上昇して把
持部によるチャックが解除された位置決め調整後のウエ
ハを再度載置するようにすることが好ましい。

【００１１】前記把持機構部は、チャックするウエハ径
に合わせて前記把持部の動作量を規定できるようにする
ことが好ましい。

【００１２】前記位置検知センサは、発光部、受光部の
うちの一方が、前記把持部の半径方向内側に独立して設
けられた支持手段に取り付けられ、他方が前記ウエハ把
持旋回手段の半径方向外側に独立して設けられた支持手
段に取り付けられるようにすることが好ましい。

【００１３】前記把持部は、ウエハをチャックする溝が
形成され、該溝に沿ってウエハ縁部を係止させて保持さ
せることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のアライナー装置の
一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明のアライナー装置１０の平面構成を示し
た平面図、図２はアライナー装置１０の内部構成を示し
た断面図である。図１に示したように、平面視して略正
方形状の装置本体１１上には載置されるウエハ１の直径
よりわずかに小さい直径の円板の対向する一部を平行弦
で切り取った形状の定置ステージ１２と、この定置ステ
ージ１２に載置されたウエハ１の縁部１ａをチャック
し、所定位置検出のためにウエハ１を旋回させるグリッ
プチャックアーム２０と、ウエハ１に形成されたノッチ
を検出する位置検知センサ３０とから構成されている。

【００１５】装置本体１１はアルミニウム製のケーシン
グで覆われた駆動源収容部で、内部には後述する定置ス
テージ昇降機構１５、グリップチャックアーム２０の把
持機構２１、旋回機構２２が備えられ、半導体製造装置
内等の固定面に固定されるようになっている。定置ステ
ージ１２は、上述したように載置されるウエハ１の直径
よりわずかに小さい直径の円板１２ａの対向する一部を
平行弦で切り取った平板部の円弧状をなす対向した周縁
部にはエッジ１３が形成されている。このエッジ１３上
にウエハ縁部１ａの近傍部を載置するようになってい
る。円板１２ａ全体は中央位置の昇降コラム１４上に固
定されている。この昇降コラム１４は装置本体１１内に
設置された定置ステージ昇降機構１５により、本実施の
形態では５mmのストロークで定置ステージ１２を、グリ
ップチャックアーム２０によるチャックのタイミングと
同期して所定タイミングで昇降させることができる。定
置ステージ昇降機構１５としては、本実施の形態ではス
テッピングモータで偏心カム１６を回転させ、そのカム
偏心量に対応して変換された直線移動量が昇降ストロー
クとなる。

【００１６】さらに定置ステージ１２の円弧状のエッジ
１３の周方向中央位置に位置検知センサとしてのノッチ
センサ３０が取り付けられている。本実施の形態ではノ
ッチセンサ３０を構成する受光部３１Ｂが上向きに取り
付けられ、上方の対向位置には図２，図３に示したよう
に、発光部３１Ａが位置する。この発光部３１Ａは略コ
字形をなす支持アーム３２の短い上端アーム３２ａの端
部に組み込まれている。これら発光部３１Ａ、受光部３
１Ｂの配線ケーブル３３は、図３に模式的に示したよう
に、支持アーム３２に沿い、あるいは定置ステージ１２
の円板１２ａに形成された溝内（図示せず）に配線さ
れ、装置本体１１内の制御部１７まで導かれている。こ
のとき発光部３１Ａ、受光部３１Ｂの位置関係は、後述
するノッチサーチを行う検知ビームの光軸を形成可能な
発光、受光が可能であれば逆でもよい。また、本実施の
形態では定置ステージ１２のエッジ１３の対向位置に１
８０°をなして２個のノッチセンサ３０が設けられてい
るが、円周方向の配置角度の間隔を狭めてノッチセンサ
を増設してノッチサーチのタクトタイムを短縮すること
ができる。なお、本実施の形態では定置ステージ１２の
形状として、円板の対向する一部を平行弦で切り取った
以外の部分にエッジを形成したが、この形状に限定され
るものではなく、ウエハを支持するエッジの範囲がウエ
ハ径に応じて適切な大きさに設定できれば、種々の形状
とすることができる。

【００１７】次にグリップチャックアーム２０の構成に
ついて各図を参照して説明する。グリップチャックアー
ム２０は、図１，図２，図５に示したように、平面視し
てその先端が鈍角をなして開いた形状の略Ｕ字形の２本
のアーム本体２３と、これらアーム本体２３の把持部２
４が、１個の駆動モータ２５を駆動源とする旋回機構２
２からの動作により装置本体１１の中心軸に向かう半径
方向への直線運動を実現するリンクからなる把持機構２
１によって保持されている。またこの把持機構２１は装
置本体内において中空回転軸２６に支持され、把持機構
２１、アーム本体２３全体は、アーム先端の把持部２４
でウエハ１を把持した状態で駆動モータ２５から伝えら
れるベルト駆動により所定方向、回転角を高精度で制御
しながら旋回できる。

【００１８】またグリップチャックアーム２０は、図
２，図３に示したように、側面視してアーム本体２３の
アーム先端２３ｂからＬ字形になるように立設された把
持部２４からなる。本実施の形態では、この把持部２４
がウエハ縁部１ａを直接チャックするため、ＰＥＥＫ樹
脂部材がアルミニウム製アーム先端に接続されている。
図４は、ウエハ１をチャックした状態の把持部を示した
拡大図である。同図に示したように把持部２４の内側面
に形成されたＶ字形溝２４ａは深さ約０．５mmに設定さ
れ、チャックされたウエハ縁部１ａにわずかに係止する
程度でウエハ１を支持できる。このとき上述したノッチ
センサ３０の検知ビームの光軸Ｌはウエハ縁部１ａに形
成されたノッチ１ｂを通過する程度のスポット径に設定
されている。したがって、グリップチャックアーム２０
が旋回した状態でも検知ビームの光軸Ｌによってウエハ
縁部１ａのノッチサーチが可能となる。なお、Ｖ字形溝
２４ａの深さは、ウエハの大きさ（厚さ）等により適宜
設定できることはいうまでもない。

【００１９】次に、グリップチャックアーム２０のチャ
ック動作について図５，図６を参照して説明する。図５
はグリップチャックアーム２０を構成するアーム本体２
３と、２本のアーム本体２３に形成された４個の把持部
２４を、完全に同期をとってウエハ１の中心方向に向け
てあるいは遠ざかるように移動させるリンク機構として
の把持機構２１を示している。同図に示したように、２
本のアーム本体２３は装置中心軸を挟んで正対し、アー
ム本体２３のアーム中央部２３ａに、アーム本体２３を
矢印Ｘに直線移動させるスライダ２７が固着されてい
る。さらにスライダ２７の移動方向と、直交する方向
（Ｙ方向）に配置されたスライダブロック２８間にリン
クアーム２９が架設されている。スライダブロック２８
は、スライダ２７と直交する方向に直線移動し、この直
線移動がリンクアーム２９を介してスライダ２７の直線
移動をもたらす。スライダブロック２８の直線運動はス
ライダブロック２８に組み込まれたロッド２８ａに沿っ
た往復運動によって実現する。ロッド２８ａに沿うスラ
イダブロック２８の往復運動は、ソレノイド４０に装着
されたロッド４１の長手方向への移動動作によって実現
する。このとき把持部２４の中心方向に関する動作量δ
は、対応するウエハ１をチャックした際に、ウエハ１に
歪み等が生じないようにウエハ直径に応じた適正な保持
力となるように、あらかじめ行われるティーチングプロ
セスによって規定されている。

【００２０】以上の構成からなるアライナー装置１０の
動作について簡単に説明する。まず、図示しないカセッ
ト内に収容されているウエハ１を搬送ロボット（図示せ
ず）で定置ステージ１２上に装置本体１１の中心とウエ
ハ１中心とがおよそ一致する程度の精度で仮置きする。
この状態でグリップチャックアーム２０を装置中心方向
に向けて動作させ、アーム先端の把持部２４でウエハ１
をチャックする。このときグリップチャックアーム２０
の把持部２４のチャック位置はティーチングによって位
置決めされているため、このチャック動作によって位置
決めが完了する。ウエハ１がチャックされると、定置ス
テージ１２が降下する。グリップチャックアーム２０全
体がウエハ１をチャックした状態でノッチサーチのため
に旋回する。ノッチ位置を検出したら、ノッチ１ｂが指
定位置にくるようにグリップチャックアーム２０が旋回
し停止する。この状態で定置ステージ１２がウエハ１を
下方から支持するように上昇する。これと同時に把持部
２４によるウエハ１のチャックが解除され、ウエハ１が
定置ステージ１２の定位置に載置される。このときグリ
ップチャックアーム２０の把持部２４は定位置まで戻
り、ウエハ１の次工程への受け渡しが可能になる。

【００２１】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
ウエハ受け取り時のノッチの位置に関係なくノッチサー
チが行え、安定したタクトタイムを実現でき、簡単な動
作機構を備えた定置ステージ上に位置決めされたウエハ
を載置するようにしたことで、よりノッチサーチの時間
の短縮を図ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアライナー装置の一実施の形態を
示した平面図。

【図２】図１のアライナー装置のII-II断面線に沿って
示した断面図。

【図３】図２に示した位置検知センサの拡大図。

【図４】グリップチャックアームの把持部を拡大して示
した部分拡大図。

【図５】グリップチャックアームの構成を示した平面図
（初期位置状態）。

【図６】グリップチャックアームの構成を示した平面図
（ウエハ把持状態）。

【図７】従来のアライナー装置の全体構成を示した側面
図。

【図８】図７に示した位置検知センサの拡大図。

【符号の説明】 １ ウエハ １０ アライナー装置 １１ 装置本体 １２ 定置ステージ １３ エッジ ２０ グリップチャックアーム ２１ ウエハ把持機構 ２２ 旋回機構 ２３ アーム本体 ２４ 把持部 ３０ 位置検知センサ（ノッチセンサ） ３１Ａ 発光部 ３１Ｂ 受光部 ３２ 支持アーム

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】昇降コラムに支持された、ウエハを載置す
   る定置ステージと、 該定置ステージ上に載置されたウエハをチャックする各
   把持部を、同期をとって動作させる把持機構部と、ウエ
   ハを把持した状態で前記把持機構部を旋回させる旋回機
   構とを有するウエハ把持旋回手段と、 前記ウエハのノッチ位置を透過して検知する光軸が前記
   把持部の半径方向内側に位置するように前記光軸を形成
   する発光部と受光部とが配置された位置検知センサとを
   備えたことを特徴とするアライナー装置。
2. 【請求項２】前記位置検知センサは、発光部、受光部の
   うちの一方が前記定置ステージの一部に取り付けられ、
   他方が前記ウエハ把持旋回手段の半径方向外側に位置す
   る支持手段に取り付けられたことを特徴とする請求項１
   に記載のアライナー装置。
3. 【請求項３】前記定置ステージは、載置されたウエハが
   前記ウエハ把持旋回手段の把持部でチャックされると同
   時に降下し、前記ウエハの位置決め完了後に上昇して把
   持部によるチャックが解除された位置決め調整後のウエ
   ハを再度載置することを特徴とする請求項１記載のアラ
   イナー装置。
4. 【請求項４】前記把持機構部は、チャックするウエハ径
   に合わせて前記把持部の動作量を規定することを特徴と
   する請求項１に記載のアライナー装置。
5. 【請求項５】前記位置検知センサは、発光部、受光部の
   うちの一方が、前記把持部の半径方向内側に独立して設
   けられた支持手段に取り付けられ、他方が前記ウエハ把
   持旋回手段の半径方向外側に独立して設けられた支持手
   段に取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の
   アライナー装置。
6. 【請求項６】前記把持部は、ウエハをチャックする溝が
   形成され、該溝に沿ってウエハ縁部を係止させて保持さ
   せることを特徴とする請求項１記載のアライナー装置。